2022枣庄高三下学期二模物理试题含解析

2022届高三模拟考试

物理试题

本试卷8页。总分100分：考试时间90分钟。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 氢原子的能级图如图所示。现有一群处于能级的氢原子，则这群氢原子（　　）

A. 只可能辐射2种频率的光子

B. 辐射光子的最大能量为

C. 辐射光子的最大能量为

D. 若被光照射后，发生了电离，则电离氢原子的光子能量至少为

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．一群处于能级的氢原子，最多可辐射的光子种数为

故A错误；

BC．辐射光子的最大能量为

故BC错误；

D．若被光照射后，发生了电离，则电离氢原子的光子能量至少为

故D正确。

故选D。

2. 喷洒酒精消毒是抗击新冠肺炎疫情的重要手段。某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下按压压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后，按下按柄B打开阀门K，消毒液会经导管自动从喷嘴处喷出。设喷液过程中，储气室内气体温度保持不变，若储气室内气体可视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）

A. 喷液过程中，储气室内气体内能减小

B. 喷液过程中，储气室内气体放出热量

C. 喷液过程中，储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力逐渐减小

D. 只要储气室内气体压强大于外界大气压强，消毒液就能从喷嘴喷出

【2题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．喷液过程中，温度不变，储气室内气体内能不变，A错误；

B．喷液过程中，气体膨胀对外做功，但内能不变，由热力学第一定律可知，储气室内气体吸收热量，B错误；

C．由于喷液过程中温度保持不变，气体分子的平均动能不变，故分子热运动剧烈程度不变，但是气体压强增小，所以储气室内气体分子对器壁单位面积的平均撞击力逐渐减小，故C正确；

D．只有当储气室内气体压强大于外界大气压强与导管内液体压强之和，消毒液才能从喷嘴喷出，故D错误。

故选C。

3. 是“电子不停车收费系统”的简称，常用于高速公路出入口的通道。装有打卡装置的汽车，从通道驶入、驶出高速公路时，系统能在汽车行驶中实现自动快速计、缴费。如图所示是一辆汽车通过直线通道运动过程的位移一时间（）图像．其中和时间段内的图像是直线段，下列说法正确的是（　　）

A. 在时间段内，汽车做匀加速直线运动

B. 在时刻，汽车的速度最大

C. 在时间段内，汽车做加速直线运动

D. 在和两时间段内，汽车的加速度方向相同

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．由“位移-时间”图像切线的斜率表示瞬时速度，0～t1图像的斜率不变，则汽车做匀速直线运动，A错误；

B．t1～t2图像切线的斜率（表示瞬时速度）越来越小，在时刻，汽车的速度最小，B错误；

C．t2～t3图像切线的斜率越来越大，则汽车做加速直线运动，C正确；

D．t1～t2和t2～t3汽车先做减速后做加速，所以加速度方向相反，D错误。

故选C。

4. 用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【4题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为

△x=2d

即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在图中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，则薄膜层的厚度之间变小，因条纹宽度先是保持不变，然后突变变宽，再保持不变，则厚度先不变再突然变小再保持不变。

故选C。

5. 如图所示，、、、是真空中正四面体的四个顶点，E点为的中点。现在、两点分别固定电荷量为、的两个点电荷。下列说法正确的是（　　）

A. 点的场强比点的大

B. 点的电势比点的高

C. 、两点的场强不相同

D. 将另一带负电的检验电荷从点沿直线移动到点，电场力对它不做功

【5题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】BC．在、两点分别固定电荷量为、的两个点电荷，则通过的中垂面是一等势面，、、处在同一等势面上，、、三点的电势相等，、两点的场强方向都与平行，方向指向的一侧，即方向相同，根据对称性可知场强的大小相等，故、两点的场强相同，选项BC错误；

D．由于、、处在同一等势面上，故将另一带负电的检验电荷从点沿直线移动到点，电场力对它不做功，选项D正确；

A．假设连线的中点为，由等量异种电荷电场分布特点可知，在通过的中垂面上，离连线的中点越近，场强越大，离越远，场强越小，根据图中几何关系可知垂直于，故的距离大于的距离，点的场强比点的小，选项A错误。

故选D。

6. 如图所示，蜘蛛在竖直墙壁与地面之间结网时，为拉出的第一根直线蛛丝，与水平地面之间的夹角为．A点到地面的距离为。取重力加速度，空气阻力不计，。若蜘蛛从竖直墙壁上距地面的C点以水平速度跳出，要落到蛛丝上，则水平速度至少为（　　）

A.  B.

C.  D.

【6题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】平抛的运动轨迹如下所示：

AC之间的距离为

1.2m-1m=0.2m

由图可知

x=（y+0.2）tan37°

根据平抛运动规律有：

x=v0t

y=gt2

联立解得

v0=1.5m/s

C正确，ABD错误。

故选C。

7. 如图（a）所示，倾角为的传送带以的速度顺时针匀速转动，传送带的长度。一个可视为质点的质量的物块，自A点无初速度的放在传送带底端，其被传送至B端的过程中，动能与位移x的关系（）图像如图（b）所示。取重力加速度。下列说法正确的是（　　）

A. 物块与传送带之间的动摩擦因数为0.25

B. 整个过程中合外力对物块做的功为

C. 整个过程中摩擦力对物块做的功为

D. 整个过程中摩擦力对物块做的功等于物块机械能的增加量

【7题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．开始时物块在传送带的作用下动能不断增大，根据动能定理有

在5m后动能不变，可知物块与传送带相对静止，即，带入动能表达式可得

A错误；

B．由动能定理可知，整个过程中合外力对物块做的功等于动能的变化量，则有

B错误；

CD．由功能关系可知，整个过程中摩擦力对物块做的功等于物块机械能的增加量，即

C错误，D正确。

故选D。

8. 一含有理想变压器电路如图所示，图中电阻和的阻值分别为和，A为理想交流电流表，u为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当开关S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数比为（　　）

A. 7 B. 6 C. 5 D. 4

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】设变压器原、副线圈匝数之比为k，则可知，开关断开时，副线圈电流为；则根据理想变压器原理可知

同理可知

代入解得

故B正确，ACD错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 我国北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星组成，如图所示。设三类卫星都绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径关系为。下列说法正确的是（　　）

A. 的线速度比的小

B. 的角速度比的小

C. 和的周期之比为

D. 和的线速度之比为

【9题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】AD．根据万有引力提供向心力可得

解得

可得和的线速度之比为

由于与的轨道半径相等，所以与的线速度大小相等，A错误，D正确；

B．根据万有引力提供向心力可得

解得

由于的轨道半径大于的轨道半径，所以的角速度比的小，B正确；

C．根据万有引力提供向心力可得

解得

可得和的周期之比为

C错误。

故选BD。

10. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是时刻的波形图，图乙和图丙分别是x轴上某两处质点的振动图象。由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是（　　）

A.  B.  C.  D.

【10题答案】

【答案】CD

【解析】

【详解】由图甲可知波长

振幅

图乙所示质点在时在正向最大位移处，图丙所示质点在时，，运动方向沿y轴正方向，结合波形图找到对应的点，如图所示

四分之一波长为，若在左边，两平衡位置距离为

若在右边，两平衡位置的距离为

考虑周期性得

或

可得CD正确，AB错误。

故选CD。

11. 足够大的光滑水平面上，一根不可伸长的细绳一端连接着质量为的物块，另一端连接质量为的木板，绳子开始是松弛的。质量为的物块放在长木板的右端，与木板间的滑动摩擦力的大小等于最大静摩擦力大小。现在给物块水平向左的瞬时初速度，物块立即在长木板上运动。已知绳子绷紧前，、已经达到共同速度；绳子绷紧后，、总是具有相同的速度；物块始终未从长木板上滑落．下列说法正确的是（　　）

A. 绳子绷紧前，、达到的共同速度大小为

B. 绳子刚绷紧后的瞬间，、的速度大小均为

C. 绳子刚绷紧后的瞬间，、的速度大小均为

D. 最终、、三者将以大小为的共同速度一直运动下去

【11题答案】

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．绳子绷紧前，、已经达到共同速度，设、达到的共同速度大小为，根据动量守恒定律可得

解得

A正确；

BC．绳子刚绷紧后的瞬间，、具有相同的速度，、组成的系统满足动量守恒，则有

解得

B错误，C正确；

D．、、三者最终有共同的速度，、、组成的系统满足动量守恒，则有

解得

D正确；

故选ACD。

12. 如图所示，间距为的两条平行光滑竖直金属导轨足够长，底部Q、N之间连接阻值为的电阻，磁感应强度为、足够大的匀强磁场与导轨平面垂直。质量为、电阻值为的金属棒放在导轨上，且始终与导轨接触良好。导轨的上端点P、M分别与横截面积为的10匝线圈的两端连接，线圈的轴线与大小均匀变化的匀强磁场平行。开关闭合后，金属棒恰能保持静止。取重力加速度，其余部分的电阻不计。则（　　）

A. 匀强磁场的磁感应强度均匀减小

B. 金属棒中的电流为

C. 匀强磁场的磁感应强度的变化率为

D. 断开之后，金属棒下滑的最大速度为

【12题答案】

【答案】BC

【解析】

【详解】A．金属棒处于静止状态，则金属棒受到的安培力竖直向上，根据左手定则可知通过金属棒的电流方向由到，根据楞次定律可知匀强磁场的磁感应强度均匀增加，A错误；

B．设金属棒中的电流为，根据受力平衡可得

解得

B正确；

C．设匀强磁场的磁感应强度的变化率为，则线圈产生的感应电动势为

金属棒中的电流为

联立解得

C正确；

D．断开之后，当金属棒受力再次到达平衡时下滑速度最大，设最大速度为，则有

联立解得

D错误。

故选BC。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 某学习小组的同学用图甲所示装置做“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验，测量弹簧原长时，为了方便测量，他们把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，弹簧顶端与刻度尺零刻线对齐，用刻度尺测出弹簧的原长如图乙所示。然后把弹簧悬挂在铁架台上，仍使顶端的同一位置对齐刻度尺的零刻线，将6个完全相同的钩码逐个加挂在弹簧的下端，测出每次弹簧的长度，结合图乙测得的原长，得出对应的伸长量x，测量数据见下表。

（1）由图乙可知，弹簧的原长为________。

（2）在答题卡给出的坐标纸上作出弹簧的伸长量x与钩码质量m的关系图像_______。

（3）由于测量弹簧原长时没有考虑弹簧自重，使得到的图像不过坐标原点0。那么，由于弹簧自重而引起的弹簧的伸长量为___________。

【13题答案】

【答案】    ①. 20.00    ②.     ③. 1.00

【解析】

【详解】（1）[1]刻度尺的分度值为1mm，所以其读数为20.00cm；

（2）[2]根据描点法得出弹簧的伸长量x与钩码质量m的关系图像如图

（3）[3]由图可知，当没有挂钩码时，弹簧的伸长量为1.00cm，可得由于弹簧自重而引起的弹簧的伸长量为1.00cm。

14. 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。纯净水的电导率（电阻率的倒数）是检验纯净水是否合格的一项重要指标。某探究实验小组查阅国家2020版药典标准得知：合格纯净水的电导率，为方便检测，实验小组把电导率换算为电阻率，得知合格标准为电阻率。为测量某纯净水的电阻率，他们将水样装入一个绝缘性能良好的圆柱形塑料容器内，容器两端用圆片状金属电极密封。测得该容器两电极间长度为，圆柱内径圆面积为。除待测水样外，实验室还提供如下器材：

A．电流表：量程

B．电压表V：量程

C．滑动变阻器R：阻值范围，允许的最大电流

D．电源E：电动势为，内阻不计

E．开关和导线若干

（1）实验电路原理图如图甲所示。该小组正确连接实验电路后，将电压表的不固定接头分别与b、c接触，观察电压表和电流表指针偏转情况，发现电流表的指针偏转变化明显，电压表指针偏转几乎不变，则应将电压表接头接在_________（选填“b”或“c”）点。

（2）请用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图乙连接成实验电路，其中电压表的接头要跟（1）中的选择一致_______。

（3）根据实验中测得的多组电压表和电流表的示数，在坐标系中描点连线，得到图像如图丙所示。根据图像可得，水样的电阻值__________。

（4）结合题目给出的数据可知，该水样的电导率__________（填“合格”或“不合格”）。

【14题答案】

【答案】    ①. c    ②. 见解析    ③. 60000Ω    ④. 不合格

【解析】

【详解】（1）[1]实验过程利用试触法发现电流表的指针偏转变化明显，电压表指针偏转几乎不变，说明电流表分压不明显，电压表分流现象明显，为提高实验的准确性，减小实验误差，电流表应该内接，故电压表接头接在c点；

（2）[2]滑动变阻器分压式连接，电流表内接，电源电动势12V，电压表选择大量程接入，故实物图连接如下图所示：

（3）[3]根据部分电路的欧姆定律可知

（4）[4]根据电阻的决定式可得

小于合格标准的电阻率，故不合格。

15. 为防止文物展出时因氧化而受损，需抽出存放文物的展柜中的空气，充入惰性气体，形成低氧环境。如图所示，为用活塞式抽气筒从存放青铜鼎的展柜内抽出空气的示意图。已知展柜容积为，开始时展柜内空气压强为，抽气筒每次抽出空气的体积为；抽气一次后，展柜内压强传感器显示内部压强为需；不考虑抽气引起的温度变化。求：

（1）青铜鼎材料的总体积；

（2）抽气两次后，展柜内剩余空气与开始时空气的质量之比。

【15题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由玻意耳定律得

解得

（2）设第二次抽气后气体压强p2

设剩余气体压强为p0时体积为V，则

剩余气体与原气体的质量比

解得

16. 如图所示，水池的底面与水平面所成夹角为，一尺寸很小的遥控船模某时刻从A点沿以的速度匀速向岸边O点行驶，此时太阳位于船模的正后上方，太阳光线方向与水平面的夹角。已知水的折射率，。

（1）求该时刻太阳光线在水中的折射角；

（2）如图所示，B点为连线上的一点，在遥控船模从A点驶向B点的过程中，其在水池底面的影子从C点移向D点。请在答题纸图中作图确定并标出C点和D点；

（3）求遥控船模在水池底面的影子沿水池底面向O点运动速度的大小；

（4）若图中太阳光线方向与水平面的夹角变大（），则遥控船模在水池底面的影子沿水池底面向O点运动的速度将如何变化（不要求推导过程，仅回答“增大”“减小”或“不变”）？

【16题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）减小

【解析】

详解】（1）由折射定律得

解得

（2）由（1）求出的折射角结合几何关系可得下图

（3）光路图如图所示

由几何关系可得

解得

（4）由光路图可知，遥控船模在水池底部的影子沿水池底面向O点运动的速度将减小。

17. 某离子发动机简化结构如图甲所示，其横截面半径为R的圆柱腔分为I、Ⅱ两个工作区：I区为电离区，其内有沿轴向分布的匀强磁场，磁感应强度的大小，其中，m为电子质量，e为电子电荷量。Ⅱ区为加速区，其内电极P、Q间加有恒定电压U，形成沿轴向分布的匀强电场。在Ⅰ区内离轴线处的C点垂直于轴线持续射出一定速率范围的电子，过C点的圆柱腔横截面如图乙所示（从左向右看），电子的初速度方向与的连线成角。

（1）向Ⅰ区注入某种稀薄气体，电子要电离该气体，电子的速率至少应为。电子在Ⅰ区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，其电离气体的效果越好。为取得好的电离效果，请判断Ⅰ区中的磁场方向（按图乙说明是“垂直于纸面向外”或“垂直于纸面向里”）；

（2）不考虑电子间的碰撞及相互作用，电子碰到器壁即被吸收。在取得好的电离效果下，当时，求从C点射出的电子速率v的最大值；

（3）Ⅰ区产生的离子以接近0的初速飘入Ⅱ区，被速后形成离子束，从右侧喷出。已知气体被电离成质量为M的1价正离子，且单位时间内飘入Ⅱ区的离子数目为定值n；求推进器获得的推力。

【17题答案】

【答案】（1）垂直纸面向里；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据左手定则，为取得好的电离效果，磁场方向是垂直纸面向里；

（2）

如图所示，当电子轨迹与横截面圆内切时，电子能到达的区域最大，电离效果最好。

根据几何关系

根据余弦定理

若为时，解得

根据洛伦兹力提供向心力

解得

（3）动量定理

离子动能定理

牛顿第三定律

联立得

18. 如图所示，质量的长直木杆竖直静止在水平面上，但跟水平面并不黏合；另一质量、可视为质点的小橡胶环套在长直木杆上。现让小橡胶环以的初速度从长直木杆顶端沿长木杆滑下，小橡胶环每次跟水平面的碰撞都是瞬间弹性碰撞；而长直木杆每次跟水平面碰撞瞬间都会立即停下而不反弹、不倾倒。最终小橡胶环未从长直木杆上端滑出。已知小橡胶环与长直木杆之间的滑动摩擦力大小，认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小，取重力加速度。求：

(1)长直木杆的最小长度；

(2)长直木杆跟水平面第一次碰撞瞬间损失的机械能；

(3)长直木杆跟水平面第n次将要碰撞时的速度大小表达式；

(4)小橡胶环在长直木杆上运动的总路程。

【18题答案】

【答案】(1)3.75m；(2)；(3)；(4)大于或等于（或13.4m）

【解析】

【详解】(1)设长直木杆的最小长度为，小橡胶环沿长直木杆下滑时，长直木杆静止不动，根据受力分析和运动分析可得小橡胶环做匀速直线运动；小橡胶环沿长直木杆上滑时，小橡胶环做匀减速直线运动，长直木杆做匀加速直线运动，对小橡胶环有

对长直木杆有

根据题意则有

代入数据，联立解得

即长直木杆的最小长度3.75m

(2)小橡胶环与长直木杆共速后一起做竖直上抛，直到长直木杆跟水平面第一次碰撞前，则有

解得长直木杆跟水平面第一次碰撞瞬间前的速度大小为

长直木杆跟水平面第一次碰撞瞬间损失的机械能为

(3)长直木杆跟水平面第一次碰撞后，小橡胶环先沿长直木杆做匀速下滑，小橡胶环跟水平面碰撞后小橡胶环沿长直木杆上滑时，小橡胶环做匀减速直线运动，长直木杆做匀加速直线运动，第二次共速后又一起做竖直上抛，直到长直木杆跟水平面第二次碰撞，则有

联立可得长直木杆跟水平面第二次将要碰撞时的速度大小为

所以可得长直木杆跟水平面第n次将要碰撞时的速度大小表达式为

(4)小橡胶环沿长直木杆第一次下滑的最小路程为，小橡胶环跟水平面碰撞后小橡胶环沿长直木杆，在长直木杆上第一次上滑的路程为

长直木杆跟水平面第一次碰撞后，小橡胶环先沿长直木杆在长直木杆上做匀速下滑的路程为，小橡胶环跟水平面碰撞后小橡胶环沿长直木杆上滑时，在长直木杆上第二次上滑的路程为

长直木杆跟水平面第一次碰撞后，小橡胶环先沿长直木杆在长直木杆上做匀速下滑的路程为，以此类推小橡胶环在长直木杆上运动的总路程

即小橡胶环在长直木杆上运动的总路程大于或等于（或13.4m）