2022衡水高三下学期二模考试物理试题含答案

2021~2022学年高三4月质量检测

物理

一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.

1. 2022年3月11日，辽宁省红沿河核电厂核能供暖项目进入了实质性推进阶段。该项目提高了地方集中供热能力和市政基础配套设施水平，还将助力地方践行“双碳”目标，从而为我国在东北地区实施长距离、大温差核能供热提供有力的先行示范。下列说法正确的是（　　）

A. 核反应过程中原子核的质量和质量数均减少

B. 原子核比结合能越大，核子的平均质量越小，原子核越稳定

C. 红沿河核电厂的原理是热核反应

D. 核裂变反应中，反应物的结合能之和大于生成物的结合能之和

2. 为了节约用水又能完成浇水任务，绿化洒水车在工作时需要根据工作环境中的实际情况控制水量的大小。如图所示，若洒水车的水平喷水口满管径工作，且距某绿化带两侧的水平距离分别为、，忽略水滴受到的空气阻力，为完成绿化带浇水任务，则洒水车单位时间内最大出水量和最小出水量之比为（　　）

A.  B.  C.  D.

3. 2022年2月7日，我国运动员任子威、李文龙在北京冬奥会短道速滑男子1000米决赛中分获冠、亚军。如图所示为短道速滑比赛场地示意图，比赛场地周长约为，其中直道长度为，弯道半径为。若一名质量为的运动员在弯道紧邻黑色标志块做匀速圆周运动，转弯时冰刀与冰面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，运动员可看作质点，重力加速度g取，则（　　）

A. 该运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为

B. 该运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为

C. 运动员受到冰面的作用力最大为

D. 运动员受到冰面的作用力最大为

4. 随着生产技术的成熟，打印机、扫描仪、复印机成为了我们的生活中必不可少的工具。霍尔元件作为其中的重要器件，丰富了这些办公设备的功能，使它们变得更智能更方便。如图所示是金属导体材质的霍尔元件工作原理示意图，磁场方向垂直霍尔元件工作面向下，磁感应强度为，霍尔元件宽为（、间距离），厚为（图中上下面间距离），当通以图示方向的电流时，用电压表测得导体左、右表面间稳定的电压为，已知自由电子的电荷量大小为，则（　　）

A. 板电势比板高

B. 导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大

C. 导体中自由电子定向移动的速度为

D. 导体单位体积内的自由电子数为

5. 如图甲所示，光滑水平地面上静止放置足够长的木板B，物块叠放在长木板B上，一水平拉力作用在长木板上使长木板从静止开始运动，AB间动摩擦因数为，重力加速度为。设木板B静止时右端的位置为坐标原点，规定力的方向为正方向，木板B的加速度随位移的变化图像如图乙所示，则（　　）

A. 位移为时物块的速度大小为

B. 位移为时木板B的速度大小为

C. 位移为时木板B的速度大小为

D. 物块和木板B两物体在处开始相对滑动

6. 如图所示，将两个完全相同圆形金属圆盘水平正对放置，两金属盘间距为，使其带上等量异种电荷。现将一电荷量为的点电荷放置在上金属盘中心正上方的点，点到上金属盘中心的距离为，此时两金属盘轴心中点处的点电场强度恰好为0。已知静电力常量为，忽略点电荷对两金属盘上电荷分布的影响，则下列说法错误的是（　　）

A. 上金属盘带负电

B. 点电荷产生的电场在点处电场强度大小为

C. 两金属盘间电压的数值为

D. 上金属盘所带电荷产生的电场在点处场强为

7. 如图甲所示，轻弹簧下端固定在倾角为的粗糙斜面底端，质量为的物块从轻弹簧上端上方某位置由静止释放，测得物块的动能与其通过的路程x的关系如图乙所示（弹簧始终处于弹性限度内），图像中之间为直线，其余部分为曲线，时物块的动能达到最大．弹簧的长度为l时，弹性势能为，其中k为弹簧的劲度系数，为弹簧的原长。物块可视为质点，不计空气阻力，物块接触弹簧瞬间无能量损失，取重力加速度，，。则（　　）

A. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.2

B. 弹簧的劲度系数k为

C. 的大小为

D. 物块在斜面上运动总路程大于

二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，每题有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.

8. 如图甲所示，自耦变压器的原线圈与N匝、半径为x的圆形线圈（图中未画全）相连，副线圈与定值电阻R构成回路，图示位置副线圈的匝数为原线圈匝数的。线圈内有垂直线圈平面向里的磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化。不考虑电阻随温度的变化以及线圈的电阻，下列说法正确的是（　　）

A. 图示位置，定值电阻两端的最大电压为

B. 图示位置，定值电阻消耗的电功率为

C. 若磁感应强度的变化周期减小，则变压器的输出功率将增大

D. 若自耦变压器的滑片P顺时针转动，则通过原线圈的电流增大

9. 农历除夕，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富在遥远的太空专门发来视频，向祖国和人民送上祝福。如图所示，假设空间站绕地心做近似圆周运动，地球半径为R，航天员在空间站内观察地球的最大张角为。万有引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，航天员给全国人民拜年的时长为t。下列说法正确的是（　　）

A. 空间站运行的轨道半径为

B. 空间站所在轨道的重力加速度为

C. 空间站绕地球运动的速率为

D. 拜年期间空间站运行的弧长为

10. 如图所示，光滑水平面上虚线和之间存在竖直向上的匀强磁场，宽度。质量、电阻的单匝长方形线框静止放在虚线左侧距离为处，线框的边长为，的边长为。现用一水平向右的恒力拉线框，当边刚进入磁场时线框受到的安培力等于恒力F的0.8倍，当边刚要出磁场时线框受到的安培力恰好等于F。下列说法正确的是（　　）

A. 线框在磁场中受到的安培力始终向左

B. 磁感应强度的大小为

C. 边在磁场中运动的时间为

D. 边刚进入磁场时，线框的加速度大小为

三、非选择题：共54分.第11-14题为必考题，每个试题考生都必须作答.第15~16题为选考题，考生根据要求作答.

（一）必考题：共42分.

11. 某学习小组欲测量某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r（电动势约为，内阻约为几欧），他们找到的器材有：电压表V（量程，内阻约为）、定值电阻、电阻箱、开关S一只、导线若干。

（1）请以笔画线代替导线将图甲中实物图补充完整_______；

（2）闭合开关，调节电阻箱的阻值R，得到多组测量数据，根据测量数据作出图像，如图乙所示。则该锂电池的电动势______V、内阻_________。（结果均保留三位有效数字）

12. 某实验小组同学利用图甲装置测量滑块（含遮光条）和砝码的质量，主要操作步骤如下：

①打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨使其水平；

②用20分度游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示；

③用毫米刻度尺测量光电门1和光电门2之间的距离L；

④挂上槽码，调节定滑轮使细线与气垫导轨平行；

⑤打开气泵，由静止释放滑块，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间和；

⑥依次在滑块上添加个砝码，重复实验。

回答下列问题：

（1）调节气垫导轨时，轻推滑块，若发现遮光条通过光电门2时间小于遮光条通过光电门1的时间，应_____________________直至气垫导轨水平；

（2）遮光条的宽度_________；

（3）滑块运动的加速度______________（用测量的物理量的符号表示）；

（4）已知槽码和挂钩的总质量为，重力加速度为g，以放在滑块上的砝码数n为横坐标，滑块加速度a的倒数为纵坐标作出图像，获得该图像的斜率为k，纵截距为b。由以上数据可得滑块和遮光条的总质量__________，每个砝码的质量____________。（用已知量的物理符号表示）

13. 如图所示，倾角的斜坡与光滑水平面平滑连接，斜坡长度。质量为的滑板爱好者站在质量为的滑板上，从斜面顶端由静止开始下滑，刚滑到水平面时立刻用力蹬滑板，以的速度沿与滑板运动方向成角斜向上跳离滑板。已知滑板与斜坡间的动摩擦因数，取重力加速度，求：

（1）人的着地点距斜坡底端的距离；

（2）跳离滑板过程中人做的功。

14. 如图甲所示，正方形荧光屏与正方形金属板相距水平平行放置，二者边长也为.金属板的中心开有小孔，小孔正下方有一通电金属丝可持续发射热电子，金属丝与金属板之间加有恒定电压。以金属板中心小孔为坐标原点，沿平行于金属板两边和垂直金属板方向建立、和坐标轴，电子从金属丝发射经小孔沿轴正方向射入磁场区域，测得电子经电场加速后经过小孔时的速度大小介于与之间。轴与荧光屏的交点为，金属板与荧光屏之间存在磁场（图中未画出），其磁感应强度沿轴方向的分量始终为零，沿轴和轴方向的分量和随时间周期性变化规律如图乙所示，图中。已知电子的质量为、电荷量大小为，忽略电子间的相互作用，且电子在磁场中的运动时间远小于磁场变化周期。求：

（1）从金属丝发射的电子的初速度大小范围；

（2）时以速度进入磁场的电子打在荧光屏上的位置；

（3）请通过分析计算说明电子在荧光屏上出现的位置，并画在荧光屏的俯视图丙中。

（二）选考题：共12分.请考生从2道题中任选一题作答.如果多做，则按所做的第一题计分.

15. 把一层蜂蜡薄薄地涂在玻璃片上，用烧热的缝衣针针尖接触玻璃片，观察到蜂蜡熔化的区域如图甲所示，_______（填“能”或“不能”）根据此现象说明玻璃是非晶体；将一滴水银滴到玻璃片上，现象如图乙所示，发现水银不能浸润玻璃，原因是由于水银和玻璃接触的附着层内水银分子的间距_______（填“大于”“等于”或“小于”）水银内部分子间距。

16. 如图甲所示，一竖直放置的导热汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口和，其中卡口距缸底的高度为。卡口之间有一活塞，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞面积为S，厚度可忽略，不计活塞和汽缸壁之间的摩擦。开始时活塞静止在卡口上，汽缸中气体经历如图乙所示的、、三个过程。求：

（i）气体经历整个过程中对外做的功；

（ii）气体处于状态时，活塞与卡口间的弹力大小。

17. 如图所示，地面上有A、两个点光源，上方放有上、下表面与地面平行的厚玻璃砖，某同学眼睛紧贴玻璃砖观察下方的两个光源，看到两个光源的位置与实际位置相比均___________（填“偏低”“偏高”或“一样高”），他还发现A光源的位置看起来比光源位置更低，则光源发出光的频率___________（填“大于”“小于”或“等于”）A光源发出光的频率。

18. 如图甲所示水槽中放有一个挡板，挡板上开有小孔A、B，A、B两点距波源的距离分别为3m、4m，波源的振动图像如图乙所示。我们可以把水波简化看作简谐波，已知水波的波长。求：

（1）从波源振动开始计时，在时间内，小孔A处的质点通过的路程；

（2）在挡板前方处的水面上有一点，直线与挡板垂直，请计算说明线段上振动加强点（除A外）的个数。

【1题答案】

【答案】B

【2题答案】

【答案】C

【3题答案】

【答案】A

【4题答案】

【答案】D

【5题答案】

【答案】C

【6题答案】

【答案】D

【7题答案】

【答案】D

【8题答案】

【答案】BC

【9题答案】

【答案】BD

【10题答案】

【答案】AC

【11题答案】

【答案】    ①.     ②. 3.75（3.74～3.76都对）    ③. 5.00（4.90~5.10都对）

【12题答案】

【答案】    ①. 调节旋钮P使左侧升高或调节旋钮Q使右侧降低；    ②. 0.220；    ③. ；    ④. ；    ⑤.

【13题答案】

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）人跳离车后做斜抛运动，竖直方向有

水平方向

解得

（2）设滑板质量为M，人的质量为m，从斜坡上滑下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得

设滑到底端的速度为，有

人跳车过程水平方向动量守恒

跳离滑板过程中由能量守恒得

解得

【14题答案】

【答案】（1）；（2）打在荧光屏上的位置为荧光屏边的中点；（3）详见解析，

【详解】（1）电子从金属丝到金属板之间做加速运动，射入磁场速度为v时，由动能定理得

解得

射入磁场速度为时，由动能定理得

解得

即电子的初速度大小

（2）时，磁感应强度方向沿x轴正方向，电子的运动轨迹在过小孔且平行于边的竖直平面内，电子在磁场中做匀速圆周运动，有

得

设打到荧光屏上点为f，到s点的距离为，由几何关系

得

其运动轨迹如图

打在荧光屏上的位置为荧光屏边的中点；

（3）由第（2）问可知，电子在内经过磁场时，以速度进入磁场的电子打在荧光屏上的位置为荧光屏边的中点，由于

速度大于v的粒子将不会打在荧光屏上；

同理，电子在内经过磁场时，以v与之间速度进入磁场的电子打在荧光屏上的位置只有荧光屏边的中点；

电子在内经过磁场时，磁感应强度大小为，方向在平面内且方向与x轴、y轴负方向成夹角，电子的运动轨迹在过O、s、b点的竖直平面内，当速度为v时，由向心力公式得

得

由几何关系可知，电子打不到荧光屏上，当速度为时，由向心力公式得

得

设打到荧光屏上的点为k，到s点的距离为，由几何关系

得

当速度介于v与之间时，打到荧光屏上的位置在直线上，所以电子在内打在荧光屏上的位置如图所示

同理，当速度介于v与之间的电子在、、内打在荧光屏上的位置，分别打到荧光屏上的位置在、、直线上，所以如图所示

【15题答案】

【答案】    ①. 不能    ②. 大于

【16题答案】

【答案】（i）；（ii）

【详解】（i）由图可知和均为等容变化，气体对外不做功，为等压变化，从根据

可得

从根据

解得

由题意可知

则气体经历整个过程中对外做的功

（ii）为等压变化过程中，设活塞质量为，有

根据

可得

活塞与卡口间的弹力

【17题答案】

【答案】    ①. 偏低    ②. 小于

【18题答案】

【答案】（1）；（2）线段上至少有1个振动加强点，最多有3个振动加强点

【详解】（1）通过图像可知，水波的振动周期为，可知水波的波速为

则水波从波源传播到A点所需时间为

故在时间内，小孔A处的质点通过的路程

（2）设线段上P点为振动加强点，则满足

整理得

根据几何关系可知

根据几何关系可知

即

因为距离未知，需要讨论：

①当，则存在

解得，n唯一解

只有一个加强点，对应该点AP满足几何关系

代入，得

解得

故有一个加强点；

②当，则

解得n存在两个解

或

由几何关系可知，AC上的点，越靠近C点，波程差越小，故分析最靠近C点的加强点是否满足距离关系即可，设较远点为，对应，则同理满足

解得

故有两个加强点；

③当，则

解得n存在三个解

、、

设最远点为，对应，则同理满足

解得

而AC的距离为15m，故有可能有两个加强点，最多有3个加强点。

综上所述，线段上至少有1个振动加强点，最多有3个振动加强点。