2022届安徽省蚌埠市高三下学期第三次教学质量检查（三模）理综物理试卷（解析版）

这是一份2022届安徽省蚌埠市高三下学期第三次教学质量检查（三模）理综物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．图为氢原子的能级图｡光子能量为12.75eV的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子被激发后最多能辐射出几种频率的光子（ ）
A．4种B．5种C．6种D．7种
2．2021年4月29日，中国空间站天和核心舱成功发射并准确进入预定轨道｡因空间站绕行时受稀薄大气的阻力影响，离地高度会在418km~421km之间发生变化｡当轨道半径变小时，空间站的（ ）
A．运行速度变大B．运行速度大于第一宇宙速度
C．运行周期变大D．向心加速度变小
3．如图，一重力不计的梯子斜靠在光滑竖直墙壁上，重为G的工人由地面沿梯子上爬，在上爬过程中，梯子保持静止｡设墙壁对梯子的作用力为F1，地面对梯子的支持力为F2，摩擦力为F3，则在上爬过程中（ ）
A．F1由大变小B．F2由大变小C．F2由小变大D．F3由小变大
4．图甲为2022年北京冬奥会我国运动员参加冰壶比赛的场景｡比赛中投壶手在投出冰壶时会带有一定的旋转（自旋），擦冰手在冰壶运动的前方高速摩擦冰面（刷冰），减小冰壶前侧受到的摩擦力，可使冰壶做曲线运动｡在图乙所示的各图中，圆表示冰壶，ω表示冰壶自旋的方向，v表示冰壶前进的方向，则在刷冰的过程中，冰壶运动的轨迹（虚线表示）可能正确的是（ ）
A．①③B．①④C．②③D．②④
5．如图所示，甲､乙为两个相同的平行板电容器，它们的极板均水平放置，上极板间连有一个二极管，下极板均接地｡a､b是电荷量相同､质量分别为m1､m2的带负电油滴｡当甲､乙的电荷量分别为Q1､Q2时，油滴a､b恰好分别悬浮在甲､乙的极板之间，则下列说法可能正确的是（ ）
A．Q1大于Q2
B．m1大于m2
C．将甲的上极板向上平移少许，a向下运动，b向上运动
D．将乙的上极板向右平移少许，a向下运动，b向上运动
二、多选题
6．如图，MN=2R，OPH是以N为圆心、半径为R的半圆。M、N处分别有等量的正､负点电荷+q和-q（q>0）。取无穷远处的电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A．O，H两点的电场强度大小关系为EO>EH
B．O，H两点的电势大小关系为φO>φH>0
C．带负电的试探电荷沿OPH移动，其所受电场力大小不变
D．带负电的试探电荷沿OPH移动，其电势能逐渐增大
7．如图所示，内壁间距为L的箱子静止于水平面上，可视为质点的物块放在箱内最右端，它们的质量均为m，箱子的内壁光滑，与地面间的动摩擦因数为μ。现给箱子一水平向右的初速度，运动过程中物块与箱子的侧壁共发生2次弹性碰撞，静止时物块恰好停在箱子正中间，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．箱子的总位移为2L
B．物块的总位移为L
C．箱子的初动能为3μmgL
D．第一次碰撞后瞬间物块的动能为2μmgL
8．如图所示，在直角三角形CDE区域内有磁感应强度为B垂直纸面向外的匀强磁场，P为直角边CD的中点，∠C=30°，CD=2L，一束相同的带负电粒子以不同的速率从P点垂直于CD射入磁场，粒子的比荷为k，不计粒子间的相互作用和重力，则下列说法正确的是（ ）
A．速率不同的粒子在磁场中运动时间一定不同
B．从CD边飞出的粒子最大速率为kBL2
C．粒子从DE边飞出的区域长度为L
D．从CE边飞出的粒子在磁场中运动的最长时间为π3kB
9．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是分子的运动
B．质量一定的理想气体，内能只与温度有关
C．用气筒给自行车轮胎打气费力的主要原因是分子间存在斥力
D．干泡温度计和湿泡温度计示数的差值越大说明相对湿度越小
E．冰箱工作时将箱内的热量散发到箱外不违背热力学第二定律
10．如图，直角三角形ABC为固定的玻璃三棱镜的截面，∠ACB=90°，∠A=37°，P是AB面上的一点｡由a､b两种单色光组成的一束光射向P点，入射光与AB面的夹角θ=53°时，a､b光均从AC边射出逐渐增大θ角，当θ=90°时，恰好只有b光从AC边射出｡sin53°=0.8，则下面选项正确的是（ ）
A．棱镜对a光的折射率为53
B．a光的频率小于b光的频率
C．在棱镜中a光的传播速度大于b光的传播速度
D．用同一个凸透镜做实验，a光实验时的焦距小于用b光实验时的焦距
E．用同一台双缝干涉器材做实验，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距
三、实验题
11．如图，将质量分别为M､m（M>m）的物体甲､乙系于一条跨过定滑轮的轻质细绳两端，这样就组成了阿特伍德机｡利用此装置验证机械能守恒定律，开始时两物体静止，细绳拉紧，然后释放物体，用秒表和刻度尺测出物体乙由静止开始在t时间内上升的高度为h，重力加速度为g。
（1）由实验测得物体乙在t时间末的速度大小为 ；要验证系统的机械能守恒，需要验证的等式为 ； （均用物理量字母表示）
（2）实验发现，物体甲减小的机械能总大于乙增加的机械能，请你写出可能的两条原因∶ ； ｡
12．图甲为“测量电源的电动势和内阻”实验的电路图，实验器材如下∶
待测电源E；
电流表A（量程为0~0.6A，内阻约为0.5Ω）；
电阻箱R（最大阻值为999.9Ω）；
开关S，导线若干｡
按照电路图正确连接电路，闭合开关，调节电阻箱的阻值，记录多组电流表的示数I和电阻箱的对应阻值R，作出1I-R的图像如图乙所示｡
（1）若将电流表视为理想表，由图像可得电动势E= V，内阻r= Ω。
（2）若忽略偶然误差，依据此方案，电动势E的测量值 真实值，内阻r的测量值 真实值｡（均选填“大于”“等于”或“小于”）
（3）该方案产生系统误差的主要原因是∶ ｡
四、解答题
13．图甲为跳台滑雪赛道的示意图，APBC是平滑连接的赛道，其中BC是倾角θ=30°的斜面赛道｡质量m=60kg的运动员在一次练习时从高台A处水平跃出，落到P点后沿PB进入斜面赛道，A、P间的高度差H=80m､水平距离L=100m。运动员沿BC做匀减速直线运动时，位移和时间的比值xt随时间t的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2.求∶
（1）运动员从A点跃出时的速度大小；
（2）运动员沿BC运动时受到的阻力大小｡
14．如图所示，CD和EF是固定在水平面上的光滑金属导轨，DF与EF垂直，∠CDF=45°，D､F间距L=4m，R=4Ω的电阻连接在D､F之间，其余部分电阻不计，整个装置处于磁感应强度B=1T垂直纸面向里的匀强磁场中｡质量m=1kg､电阻不计的导体棒以一定的初速度从DF开始沿FE向右运动，棒垂直于EF并与导轨接触良好｡运动过程中对棒施加一外力，使电阻R上消耗的功率P=1W保持不变｡求∶
（1）导体棒运动至距DF边3m时受到的安培力大小；
（2）导体棒从DF向右运动2m所需的时间；
（3）导体棒从DF向右运动2m的过程中外力所做的功｡
15．如图，在竖直放置的气缸内用甲、乙两个活塞封闭一定质量的理想气体，甲、乙活塞的质量分别为m和2m，面积分别为S和2S，两活塞用长度为2L的刚性轻杆（质量不计）连接，活塞与气缸壁之间无摩擦，气缸壁厚度不计。初始时气体温度为T0，乙活塞与AB的距离为L，降低气体的温度，活塞开始缓慢上升｡已知大气压强为p0，重力加速度为g。
（1）求初始时杆的弹力大小和气体的压强；
（2）当乙活塞刚好上升到AB时，气体的温度是多少？
16．如图所示，M､N是在x轴上相距3m处于平衡位置的两个质点，一列简谐横波沿x轴负方向传播，振幅为0.1m。在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于波峰位置｡已知该波的周期大于1s。
（i）若0~53s质点N通过的路程为0.5m，求波的周期；
（ii）若t=0.5s时M位于波峰位置，求可能的最大波速｡
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】根据玻尔理论En-E1=hν
解得En=-0.85eV
即氢原子从基态跃迁到量子数n=4的激发态，可辐射不同频率光的条数为
C42=6。
故答案为：C
【分析】根据氢原子的跃迁以及波尔理论得出氢原子从基态跃迁到量子数为n的能级，从而得出辐射出的光子数。
2．【答案】A
【解析】【解答】A.由GMmr2=mv2r可得v=GMr
轨道半径变小,空间站运行速度变大,A符合题意；
B.环绕卫星的最大速度是第一宇宙速度, 空间站运行速度小于第一宇宙速度,B不符合题意；
C.由GMmr2=m4π2T2r可得T=4π2r3GM
轨道半径变小, 运行周期变小,C不符合题意；
D.由GMmr2=ma可得a=GMr2
轨道半径变小, 向心加速度变大,D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据万有引力提供向心力得出线速度和周期的表达式，并进行分析判断，万有引力微粒卫星所受的合力，结合牛顿第二定律得出加速度的表达式。
3．【答案】D
【解析】【解答】A．对梯子和人整体受力分析，如图所示
在人上爬的过程中，力的作用线的交点水平向左移动，F和竖直方向的夹角变大，有几何关系可知F1=N=GtanθF=Gcsθ
即F1由小变大，A不符合题意；
BC．F2=Fcsθ=Gcsθcsθ=G
即F2保持不变，B不符合题意，C不符合题意；
D．F3=Fsinθ=Gtanθ
即F3由小变大，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】对梯子和人整体受力分析，根据共点力平衡得出 墙壁对梯子的作用力和 地面对梯子的支持力以及摩擦力的表达式，并进行分析判断。
4．【答案】B
【解析】【解答】由题意可知，擦冰手在冰壶运动的前方高速摩擦冰面（刷冰），减小冰壶前侧受到的摩擦力，而后侧受摩擦力几乎不变，若冰壶按如图①的逆时针方向旋转，则沿速度垂直的方向，摩擦力的合力向左，则冰壶运动轨迹将向左偏转；同理若冰壶按顺时针方向旋转，冰壶运动轨迹向右偏转。即①④正确。
故答案为：B。
【分析】根据滑动摩擦力的表达式以及滑动摩擦力的方向得出摩擦力的合力方向，同理得出同理若冰壶按顺时针方向旋转时冰壶的偏转方向。
5．【答案】C
【解析】【解答】AB.液滴带负电保持静止，因此可知上极板带正电，Q1的带电量如果大于Q2，由U=QC可知甲的电压高于乙的电压，则会向乙放电使得甲乙的电荷量相同，如果乙的电荷量大，则因为二极管单项导电则不会向甲放电，因此可知电荷量关系为Q1≤Q2，由C=εS4πkd与E=Ud及C=QU可得E1=4πkQ1εS
E2=4πkQ2εS
又油滴静止可得qE1=m1g
qE2=m2g
甲的场强小于等于乙的场强，因此甲的质量小于等于乙的质量，AB不符合题意；
C.如果甲乙的初始电荷量相同，将甲的上极板向上平移少许时,甲的上极板与乙的上极板等势,甲因为电势升高向乙放电，由C=εS4πkd与C=QU可知,甲的电容C减小,甲的电量Q1减小, 从E1=4πkQ1εS可知甲的场强减小, a的重力大于电场力,油滴a向下运动.乙的电量Q2增大,从E2=4πkQ2εS可知乙的场强减小, b的重力大于电场力,油滴b向上运动,C符合题意；
D.将乙的上极板向右平移少许乙的电容减小,但由于二极管的单向导电性,乙的电量不变,场强不变,两油滴的受力不变,都静止不动,D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据电容器的定义式判断甲乙电荷量的大小关系，结合电容器的决定式以及匀强电场电场强度的表达式判断ab的运动方向。
6．【答案】A,D
【解析】【解答】A．等量异种电荷电场线分布如图所示
根据电场线疏密代表场强，密的地方场强大，可知，O、H两点的电场强度大小关系为
EO>EH
A符合题意；
B．两个等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线，且这条等势线一直延伸到无穷远，是零势线φ=0
B不符合题意；
C．带负电的试探电荷沿OPH移动，电场线疏密改变，则场强改变，受电场力大小改变，C不符合题意；
D．带负电的试探电荷沿OPH移动，只在负电荷电场中，电势不变，只在正电荷电场中，电势减小，根据电势叠加可知，电势减小，由Ep=φq可知其电势能逐渐增大，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据等量异种电荷周围电场线的分布得出电场强度的大小关系，结合电场强度的大小关系以及电场力的表达式进行分析判断。
7．【答案】B,C
【解析】【解答】AB．给箱子一水平向右的初速度后箱子向右减速，因为箱子内壁光滑，所以物块相对于地面静止，当发生第一次碰撞时，箱子产生的位移为L，碰撞中动量和能量守恒且因为质量相等所以速度交换，即第一次碰撞后箱子相对于地面不动，物块向右匀速运动，产生的位移为L，后发生第二次碰撞，同理速度交换，物块不动，箱子向右减速至零，产生的位移为0.5L，最终物块停在箱子的中间，则箱子的总位移为1.5L，物块的总位移为L，A不符合题意，B符合题意；
C．全过程由能量守恒可得Ek0=μ2mg×1.5L=3μmgL
C符合题意；
D．从箱子向右运动到第一次碰撞，损失的动能ΔEK=μ2mgL
所以第一次碰撞后瞬间物块的动能为EK=EK0-ΔEK=μmgL
D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】物块和箱子碰撞的过程根据动量守恒和能量守恒判断得出箱子和物块的位移，结合动能的变化量得出第一次碰撞后瞬间物块的动能。
8．【答案】B,C,D
【解析】【解答】A.速率小的粒子在CD边射出时, 粒子在磁场中运动时间相同, A不符合题意；
B.根据左手定则,粒子向左偏转, 从CD边飞出的粒子最远从D点飞出,半径R=L2,
由qvB=mv2R
解得vm=kBL2
B符合题意；
C.由B项分析可知粒子可以从D点飞出,粒子与CE相切从DE飞出时,是粒子从DE飞出的最远点,如图所示
有几何关系得DE=DF=12CD=L
粒子从DE边飞出的区域长度为L,C符合题意；
D.粒子与CE相切飞出时在磁场中运动的最长时间,由几何关系可得∠FDC=60°,
粒子在磁场中运动的最长时间为t=60°360°×2πmBq=π3kB
D符合题意；
故答案为：BCD。
【分析】根据几何关系以及洛伦兹力提供向心力得出最大速度的表达式，根据粒子在磁场中运动的时间和周期的关系得出粒子在磁场中运动的最长时间。
9．【答案】B,D,E
【解析】【解答】A．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，A不符合题意；
B．质量一定的理想气体，内能只与温度有关，B符合题意；
C．用气筒给自行车轮胎打气费力的主要原因是轮胎内气体压强变大，气体分子数密度增加引起的，C不符合题意；
D．干泡温度计和湿泡温度计示数的差值越大说明湿泡的蒸发快，空气的相对湿度越小，D符合题意；
E．在引起其它变化的情况下，热量可以从低温物体传到高温物体，冰箱工作时将箱内的热量散发到箱外不违背热力学第二定律，E符合题意。
故答案为：BDE。
【分析】布朗运动是固体小颗粒的无规则运动；一定质量的理想气体的内能只与温度有关，结合热力学第二定律进行分析判断。
10．【答案】A,D,E
【解析】【解答】A．根据题意可知只有b光恰好从AC边射出，说明a光刚好发生全反射，则有sinC=1n
根据几何关系可得C=37∘
解得棱镜对a光的折射率为n=53
A符合题意；
B．根据题意可知只有b光恰好从AC边射出，说明a光刚好发生全反射，可知a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，B不符合题意；
C．根据光在介质中的传播速度为v=cn
因为a光的折射率大于b光的折射率，可知在棱镜中a光的传播速度小于b光的传播速度，C不符合题意；
D．根据光的折射率越大，偏折程度越大，可知用同一个凸透镜做实验，a光实验时的焦距小于用b光实验时的焦距，D符合题意；
E．根据c=λν
可知a光的波长小于b光的波长，由Δx=ldλ
则有用同一台双缝干涉器材做实验，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，E符合题意。
故答案为：ADE。
【分析】根据光的折射和全反射临界角的关系得出棱镜对a光的折射率并判断AB光的频率大小关系，根据光在棱镜中传播的速度和和折射率的关系得出ab光的传播速度；通过双缝 干涉相邻亮条纹间距的表达式判断ab光亮条纹间距的大小关系。
11．【答案】（1）2ht；(M-m)gh=12(M+m)⋅(2ht)2
（2）滑轮的轴不光滑；滑轮有质量
【解析】【解答】（1）物体乙匀加速上升，则平均速度v=ht=v2
可得物体乙在t时间末的速度大小为v=2ht
系统重力势能减小量ΔEP=(M-m)gh
动能增加量ΔEk=12(M+m)⋅(2ht)2
则要验证的关系是(M-m)gh=12(M+m)⋅(2ht)2
（2）实验发现，物体甲减小的机械能总大于乙增加的机械能，可能的原因：滑轮的轴不光滑；滑轮有质量，转动时也有动能。
【分析】（1）根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度得出t时间末的速度，根据机械能守恒的表达式得出需要验证的表达式；
（2）根据验证机械能守恒定律 的实验原理以及注意事项得出物体甲减小的机械能和乙增加的机械能的大小关系。
12．【答案】（1）3；3
（2）等于；大于
（3）忽略了电流表分压
【解析】【解答】（1）由闭合电路欧姆定律E=IR+Ir
可得1I=1ER+rE
可知1E=k=13
rE=b=1
所以有E=3V
r=3Ω
（2）由已知电流表内阻不可忽略，因此由闭合电路欧姆定律E真=IR+Ir真+IrA
可得1I=1E真R+r真+rAE真
故电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值。
（3）该方案产生系统误差的原因主要是电流表有分压作用。
【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律以及电流倒数和电阻的关系图像得出电源的电动势以及电源的内阻；
（2）结合闭合电路欧姆定律得出电流的倒数和电阻的关系式，并判断内阻的测量值和真实值的大小关系；
（3）根据 “测量电源的电动势和内阻”实验原理以及注意事项判断产生误差的原因。
13．【答案】（1）解：运动员从A到P做平抛运动，设初速度为v0，则有H=12gt2，L=v0t
解得v0＝25m/s
（2）解：由xt随时间t的变化关系可得x=20t-2t2
故运动员在B、C间运动的加速度大小a=4m/s2
由牛顿第二定律可得f-mgsinθ=ma
解得f＝540N
【解析】【分析】（1）运动员从A到P做平抛运动，根据平抛运动的规律得出运动员从A点跃出的速度；
（2）根据匀变速直线运动的规律以及牛顿第二定律得出 运动员沿BC运动时受到的阻力 。
14．【答案】（1）解：根据P=I2R
解得I=0.5A
由几何关系可得导体棒的有效切割长度L1=4m-3tan45∘m=1m
则安培力的大小F1=BIL1
代入数据解得F1=0.5N
（2）解：由题意可知，回路中的电流强度保持不变，即平均电流等于瞬时电流，则有I=ER
根据法拉第电磁感应定律E=ΔΦΔt
磁通量的变化量ΔΦ=BΔS
由几何关系可知棒向右运动2m过程中回路中的面积变化量ΔS=6m2
联立并代入数据解得棒向右运动2m所需的时间t=3s
（3）解：棒在t=0时和向右运动2m时的有效切割长度分别为L=4m和L2=2m，设棒在这两个位置的速度分别为v0和v，由题意知回路中的感应电动势保持不变，则有E=BLv0=BL2v
又由P=E2R
解得v0=0.5m/s，v=1m/s
由功能关系得外力做的功W外=Pt+12mv2-12mv02
解得W外=3.375J
【解析】【分析】（1）根据电功率的表达式以及安培力的表达式得出导体棒运动至距DF边3m时受到的安培力；
（2）利用欧姆定律以及法拉第电磁感应定律和磁通量的表达式得出导体棒从DF向右运动2m所需的时间；
（3）根据法拉第电磁感应定律以及电功率的表达式和功能关系得出 导体棒从DF向右运动2m的过程中外力所做的功｡
15．【答案】（1）解：假设初始时杆的弹力为支持力大小为F，气体压强为p，甲乙受力分析如图所示
根据受力平衡可得mg+p0S=pS+F
2mg+2pS+F=2p0S
解得F=4mg
p=p0-3mgS
由此可知假设成立，求初始时杆的弹力表现为支持力，大小为4mg，气体的压强p0-3mgS
（2）解：温度降低活塞缓慢上升，此过程为等压变化，在初始状态的体积为V0=3LS
末状态的气体体积为V1=2LS
设末状态的温度为T1，由盖-吕萨克定律可得V0T0=V1T1
解得T1=23T0
【解析】【分析】（1）对甲乙进行受力分析，根据受力平衡得出杆的弹力和气体的压强；
（2）当乙活塞刚好上升到AB时 ，利用盖吕萨克定律得出气体的温度。
16．【答案】解：（i）根据简谐运动规律可知s=ΔtT×4A
代入数据解得T=43s
（ii）设周期为T' ，波长为λ，传播速度为v，质点M振动到波峰所需时间t=(n1+14)T'(n1=0,1,2,3⋯)
由于T'>1s
故n1=0时，解得T'=2s
质点M、N平衡位置的间距Δx=(n2+14)λ(n2=0,1,2,3⋯)
故n2=0时，波长最长λm=12m
vm=λmT'
解得vm=6m/s
【解析】【分析】（1）根据简谐运动的规律得出该波的周期；
（2）根据质点M振动的时间和周期的关系得出t=0.5s时M位于波峰位置的周期，利用MNB间的距离和波长的关系得出该波传播的最大速度。