2022届湖南省长沙市长郡中学高三（下）模拟考试物理试题含解析

这是一份2022届湖南省长沙市长郡中学高三（下）模拟考试物理试题含解析，共27页。试卷主要包含了9km/s，5倍等内容，欢迎下载使用。
湖南省长郡中学2022届高三模拟考试物理试题注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。一、 单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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. 2020年诺贝尔物理学奖授予了三名科学家：英国科学家罗杰·彭罗斯因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果而获奖；德国科学家赖因哈德·根策尔和美国科学家安德烈娅·盖兹因在银河系中央发现超大质量天体而获奖。下列有关物理学史的说法正确的是（　　）A. 汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构模型B. 普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念C. 法拉第发现了电磁感应现象，并得出了法拉第电磁感应定律D. 玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念【答案】B【解析】【详解】A．汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项A错误；B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念，选项B正确；C．法拉第发现了电磁感应现象，德国物理学家纽曼、韦伯得出了法拉第电磁感应定律，选项C错误；D．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子理论，不足之处是保留了经典粒子的概念，故D错误；故选B。2. 如图所示，半圆形容器固定在地面上，容器内壁光滑，球A和球B放在容器内，用水平力作用在球A上，使球A的球心O1与半圆形容器的球心O2在同一竖直线上，容器半径、球A半径、球B半径之比为6：2：1，球B的质量为m，两球质量分布均匀，重力加速度为g，整个系统始终静止。则推力F的大小为（　　）
 A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】【分析】【详解】受力分析如下图所示：
 设B球的半径为r，则有O1O2=4rO1O3=3rO2O3=5r即是直角三角形。根据力的平衡可知，球B对球A的压力由于A球受力平衡，则有故选D。3. 2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为390km，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）A. 核心舱的向心加速度小于gB. 核心舱运行速度大于7.9km/sC. 由题干条件可以求出地球的质量D. 考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱的速度会越来越小【答案】A【解析】【详解】A．核心舱所处的重力加速度为，根据万有引力定律和牛顿第二定律而在地面处由于核心舱做匀速圆周运动，核心舱在该处的万有引力提供向心力，重力加速度等于向心加速度，因此向心加速度小于g，A正确；B．根据可知轨道半径越大，运行速度越小，在地面处的运行速度为7.9km/s，因此在该高度处的运行速度小于7.9km/s，B错误；C．根据从题干信息无法知道G的值，因此无法求出地球的质量，C错误；D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运行速度会越来越大，D错误。故选A。4. 2018年7月1日，由我国自行研制的全球最长高铁列车——16节长编组“复兴号”在北京南站正式上线运营。“复兴号”动车组由16节车厢组成，其中第1、2、5、6、9、10、13、14节车厢为动车，其余为拖车。假设动车组各车厢质量均为m，每节动车的额定功率均为P，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比（比例系数为k），下列说法正确的是（　　）A. “复兴号”行驶的最大速度B. “复兴号”的配置如果改成10节动车和6节拖车，最大速度将提高到原来的1.5倍C. “复兴号”进站做匀减速直线运动时，一位乘客单手持手机浏览网页，手对手机的力与车厢运动方向相反D. “复兴号”做匀加速直线运动时，第13、14节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作用力之比为1:2【答案】D【解析】【详解】A．当牵引力等于阻力时，速度达到最大，根据P=Fv可知最大速度为故A错误；B．“复兴号”的配置如果改成10节动车和6节拖车，最大速度则即可将提高到原来的1.25倍，故B错误；C．“复兴号”列车做匀减速直线运动，一位乘客单手持手机浏览网页时，手对手机的作用力水平方向分力与车厢运动的方向相反，竖直方向分力要平衡重力，所以手对手机的作用力与车厢运动方向不在一条直线上，故C错误；D．设每节动车的动力为F，对16节车厢整体 对第14、15、16节车厢的整体 解得对1、2节车厢的整体解得T2=F即第13、14节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作用力之比为1:2，故D正确。故选D。5. 如图是某电力机车雨刷器的示意图．雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而成，M、N为刮水片的两个端点，P为刮水片与雨利臂的链接点，雨刮臂绕O轴转动的过程中，刮水片始终保持竖直，下列说法正确的是（　　）
 A. P点的线速度始终不变 B. P点的向心加速度不变C. M、N两点的线速度相同 D. M、N两点的运动周期不同【答案】C【解析】【详解】AB．P点以O为圆心做圆周运动，所以线速度与向心加速度方向变化，故AB错误；C．由于刮水片始终保持竖直，所以刮水片各点的线速度与P点的相同，所以M、N两点的线速度相同，故C正确；D．刮水器上各点的周期相同，所以M、N两点的周期相同，故D错误。故选C。6. 第24届冬季奥运会于2022年2月在北京召开，如图甲所示为运动员跳台滑雪运动瞬间，运动示意图如图乙所示，运动员从助滑雪道AB上由静止开始滑下，到达C点后水平飞出，落到滑道上的D点，运动轨迹上的E点的速度方向与轨道CD平行，设运动员从C到E与从E到D的运动时间分别为与，（忽略空气阻力，运动员可视为质点），下列说法正确的是（　　）
 A. B C. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上的速度方向不变D. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上距C的距离也加倍【答案】C【解析】【详解】A．以C点为原点，以CD为x轴，以CD垂直向上方向为y轴，建立坐标系如图：对运动员的运动进行分解，y轴方向做类竖直上拋运动，x轴方向做匀加速直线运动。当运动员速度方向与轨道平行时，在y轴方向上到达最高点，根据竖直上拋运动的对称性，知A、B错误；D．将初速度沿x、y方向分解为、，将加速度沿x、y方向分解为、，则运动员的运动时间为落在斜面上的距离离开C点的速度加倍，则、加倍，t加倍，由位移公式得s不是加倍关系，D错误；C．设运动员落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角为，斜面的倾角为。则有：则得一定，则一定，则知运动员落在斜面上速度方向与从C点飞出时的速度大小无关，故C正确。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7. 如图甲所示，理想变压器原，副线圈的匝数之比为10∶1，B是原线圈的中心接头，原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R1，R3为定值电阻，R2为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，C为耐压值为70 V的电容器，所有电表均为理想电表．下列判断正确的是(　　)A. 当单刀双掷开关与A连接，传感器R2所在处温度升高，A1的示数变大，A2的示数减小B. 当单刀双掷开关与B连接，副线圈两端电压的频率变为25 HzC. 当单刀双掷开关由A→B时，电容器C不会被击穿D. 其他条件不变，单刀双掷开关由A→B时，变压器的输出功率变为原来的0.5倍【答案】AC【解析】【详解】A．若传感器R2所在处温度升高，R2的阻值减小，根据欧姆定律知，副线圈的电流变大，所以原线圈电流跟着变大，即A1的示数变大，R2与R1并联后的总电阻减小，故在副线圈中分的电压减小，所以A2的示数减小，故A正确；B．交流电的频率与匝数无关，不会发生变化，还是50Hz，所以B错误；C．原线圈电压最大值为220V，当单刀双掷开关由A→B时，匝数之比为5:1，根据变压规律可得副线圈电压最大值为44V ，小于电容器的耐压值，故电容器不会被击穿，所以C正确；D．开关由A→B时，副线圈电压U2为原来的2倍，输出功率为原来的4倍，所以D错误。故选AC。8. 如图所示，半径为2r的均匀带电球体电荷量为Q，过球心O的x轴上有一点P，已知P到O点的距离为3r，现若挖去图中半径均为r的两个小球，且剩余部分的电荷分布不变，静电力常量为k，则下列分析中正确的是（　　）
 A. 挖去两小球前，两个小球在P点产生的电场强度相同B. 挖去两小球前，整个大球在P点产生的电场强度大小为C. 挖去两小球后，P点电场强度方向与挖去前相同D. 挖去两小球后，剩余部分在P点产生的电场强度大小为【答案】BCD【解析】【详解】A．两小球分别在x轴上下两侧，电性相同，它们在P点产生的场强分别斜向上和斜向下，与x轴夹角相等，方向不同，故A错误；B．大球所带电荷均匀分布整个球体，它在外部产生的电场可等效为所有电荷集中在球心O点在外部产生的电场，由库仑定律故B正确；C．大球在P点产生的电场沿x轴方向，两小球在P点的合场强也沿x轴方向，且小于大球在P点的场强，由场强叠加原理可知，挖去两小球后，P点场强方向不变，故C正确；D．设两小球的球心到P点的距离为l，有几何关系球体积公式为小球半径是大球半径的一半，故小球体积是大球体积的八分之一，故小球所带电荷量为两小球在P点场强均为合场强剩余部分在P点的场强为故D正确。故选BCD。9. 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中bc段是半径为R的四分之一圆弧，ab、cd的延长线通过圆弧的圆心，Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中M、N是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是（　　）A. 从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率B. 从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子所用时间C. 所有粒子所用最短时间为D. 所有粒子所用最短时间为【答案】AD【解析】【详解】粒子运动轨迹如图所示，可以看出，粒子落到b点到c点的过程中，半径越老越大，则由可知，速度越来越大，所以从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率。又因为粒子在磁场中的运动时间和圆心角成正比，且由几何关系知，弦切角等于圆心角的一半，所以当弦切角最小时对应粒子的运动时间最短，如图所示，当弦与圆周相切时，弦切角最小，因为Ob长为R，所以由几何关系知，此时弦切角为所以圆心角为所以最短运动时间为即从M点射出粒子在磁场中运动时间与从N点射出粒子所用时间大小不能确定。故选AD。10. 如图所示，小滑块P、Q质量均为m，P套在固定光滑竖直杆上，Q放在光滑水平面上。P、Q间通过铰链用长为L的轻杆连接，轻杆与竖直杆的夹角为α，一水平轻弹簧左端与Q相连，右端固定在P上。当α=30°时，弹簧处于原长，P由静止释放，下降到最低点时α变为60°，整个运动过程中，P、Q始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中（　　）A. 弹簧弹性势能最大值为B. 竖直杆对滑块P的弹力始终大于弹簧弹力C. 滑块P的动能达到最大前，P的机械能一直在减少D. 滑块P的动能达到最大时，Q受到地面的支持力大于2mg【答案】AC【解析】【详解】A．根据能量守恒知，P、Q、弹簧组成的系统机械能守恒，根据系统机械能守恒可得弹性势能的最大值为故A正确；B．以整体为研究对象，系统水平方向先向左加速运动后向左减速运动，所以水平方向合力先向左，后向右，因此水平方向加速阶段竖直杆弹力大于弹簧弹力，水平方向减速阶段竖直杆弹力小于弹簧弹力，故B错误；C．根据系统机械能守恒定律可知，滑块P的动能达到最大前，P的机械能一直在减少，故C正确；D．P由静止释放，P开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，P的速度达到最大，此时动能最大，对PQ和弹簧组成的整体受力分析，在竖直方向，根据牛顿第二定律可得解得，故D错误。故选AC。三、非选择题：共56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。11. 某探究性学习小组利用图1中的实验器材测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻，电阻，为了方便读数和作图，给电池串联一个的定值电阻。（1）请在图1中完成电路连线________；（2）通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表和的多组、数据，作出图像如图2，由—图像得到电池的电动势E=________V，内阻r=________。（结果保留2位有效数字）【答案】    ①. ；    ②. 1.4；    ③. 1.5【解析】【详解】（1）[1]图1中完成电路连线如图（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律因为化简可得读出两坐标（，）和（，）代入方程可得12. 如图甲所示，小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定遮光条，小车放在安装有定滑轮和两个光电门A、B的光滑轨道上，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行，滑轮质量、摩擦不计。（1）用游标卡尺测遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度d=________mm。（2）实验过程中________（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m。（3）实验主要步骤如下：①测量小车、传感器及遮光条的总质量M，测量两光电门间的距离L。②由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F，记录遮光条通过光电门A、B时的挡光时间、及遮光条从A到B的时间t。（4）利用该装置验证动能定理的表达式为FL=________；（5）利用该装置验证动量定理的表达式为Ft=________。（以上两空均用字母M、d、、表示）【答案】    ①. 0.50    ②. 不需要    ③.     ④. 【解析】【详解】（1）[1]游标卡尺读数为（2）[2]实验中可通过力传感器来直接测量细线的拉力，不需要近似的将重物的重力约等于细线的拉力，故实验中不需要满足M远大于m。（4）[3]小车通过光电门A、B时的速度分别为，以小车为研究对象，小车通过光电门A、B时，合力做功为小车通过光电门A、B时动能的变化量为则验证动能定理的表达式为（5）[4]以小车为研究对象，小车通过光电门A、B过程中，合力的冲量为小车通过光电门A、B时动量的变化量为则验证动量定理的表达式为13. 如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为：将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即为胜出。现将此游戏进行简化，如图乙示，粗糙程度相同的水平地面上，弹珠A和弹珠B与坑在同一直线上，两弹珠间距x1=2m，弹珠B与坑的间距x2=1m。某同学将弹珠A以v0=6m/s的初速度水平向右瞬间弹出，经过时间t1=0.4s与弹珠B正碰（碰撞时间极短），碰后弹珠A又向前运动x=0.1m后停下。已知两弹珠的质量均为2.5g，取重力加速度g=10m/s2，若弹珠A、B与地面间的动摩擦因数均相同，并将弹珠的运动视为滑动，求：（1）碰撞前瞬间弹珠A的速度大小和弹珠与地面间的动摩擦因数μ；（2）两弹珠碰撞瞬间的机械能损失，并判断该同学能否胜出。
 【答案】（1），；（2），不能【解析】【详解】（1）设碰撞前瞬间弹珠A的速度为，由运动学公式得由牛顿第二定律得联立解得，，（2）由（1）可知弹珠A和B在地面上运动时加速度大小均为，弹珠A碰撞后瞬间的速度为，由运动学规律解得设碰后瞬间弹珠B的速度为，由动量守恒定律得解得所以两弹珠碰撞瞬间的机械能损失解得碰后弹珠B运动的距离为所以弹珠B没有进坑，故不能胜出。14. 小明是一个科技发明爱好者，疫情期间对连锁反应小开关很感兴趣，于是自己设计了一个，可以用于延时控制家里用电器的开关。如图所示，与水平方向成夹角，轨道间距为的两平行金属导轨，左端连接电容为的电容器，右端用绝缘光滑圆弧连接水平金属导轨，，并在轨道上放置静止的金属导体棒。在水平轨道末端两点安装绝缘的无摩擦固定转轴开关，若导体棒经过两点（无能量损失），转轴开关会顺时针转动90°以挡住后面的金属棒，金属导体棒则水平抛出，进入半圆形导轨，，若金属棒与轨道发生碰撞，金属棒不反弹，继续沿轨道运动，导轨半径为与水平面垂直，两点略高于两点，金属棒可无碰撞通过。半圆形导轨末端与水平面相切于（导体棒通过无能量损失），水平面动摩擦因数为，末端放置接触式开关。，长度为，a、b棒质量相同均为，电阻之比为2∶1，导轨摩擦均不计，磁感应强度。现将导体棒自静止释放，求：（1）导体棒a运动至时的速度大小；（2）水平金属导轨足够长，a、b棒可在水平轨道上达到共速且不会发生碰撞，在该过程中棒上生热；（3）接触式开关S放在何位置导体棒才能打开开关所控制的用电器。
 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）对导体棒a受力分析有又电容两端电压等于导体棒产生的感应电动势则流经导体棒的电流为求得根据求得（2）因为两根导体棒在磁场中所受安培力大小相等方向相反，可视为一对相互作用力，所以两棒系统动量守恒求得根据能量守恒定律（3）若导体棒恰好通过位置所以导体棒进入半圆型轨道先做平抛运动导体棒与轨道恰好在与半圆轨道碰撞，根据几何关系导体棒自运动至开关位置过程中，动能定理接触式开关放在距离半圆型轨道末端位置，导体棒才能打开开关所控制的用电器。15. 在2021年12月9日的天宫课堂中，航天员王亚平做了一个水球实验。水球表面上水分子间的作用力表现为___________（填“引力”或“斥力”），原因是表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离________（填“大”或“小”）。王亚平又将她和女儿用纸做的小花轻轻放在水球表面，纸花迅速绽放，水面对小花做了___________（填“正功”或“负功”）。【答案】    ①. 引力    ②. 大    ③. 正功【解析】【详解】[1][2]水球表面上水分子间的作用力表现为引力，原因是表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离大；[3]王亚平又将她和女儿用纸做小花轻轻放在水球表面，纸花迅速绽放，水面对小花做了正功。16. 中国南海有着丰富的鱼类资源。某科研小组把某种生活在海面下500m深处的鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中。为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。如图所示，在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度h=50m，二层水箱水面上部空气的体积V=10L，与外界大气相通。外界大气压p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10m/s2.（水箱内气体温度恒定）①鱼在深海处的压强为多少？②为使鱼正常存活，须给二层水箱再打进压强为p0、体积为多少的空气？【答案】①；②【解析】【详解】①鱼在深海处的压强②为使一层水箱压强达到p，二层水箱中的气体压强应为将外界压强为p0，体积为的空气注入一层水箱，根据玻意耳定律，有解得17. 一列波长为0.15m<<0.25m的简谐横波在均匀介质中传播，先后经过间距为30cm的a和b两个质点，当质点a处于波峰位置时，质点b位于波谷位置，已知质点a的振动方程为y=0.1sin（10πt）m，则简谐波的周期为__________s，波速为__________m/s。【答案】    ①. 0.2    ②. 1【解析】【详解】[1]根据质点振动方程可得简谐波的周期为[2]当质点a处于波峰位置时，质点b位于波谷位置，可推知由于波长为0.15m<<0.25m，所以当n=1时，满足条件，求得故波速为18. 如图所示，深度为2m的游泳池充满水，泳池底部A点有一单色光源，A点距游泳池壁的距离为1.5m，某人走向游泳池，距游泳池边缘B点为2m时恰好看到光源，已知人的眼睛到地面的高度为1.5m，光在真空中传播速度为3×108m/s，求：①游泳池中水对该单色光的折射率；②光从光源A发出到射入人的眼睛所用的时间（保留两位有效数字）。【答案】①；②【解析】【详解】解：①光路如图所示，入射角α，折射角β由折射定律②该单色光在池水中传播速度为v光从光源A发出到射入人的眼睛所用的时间