2022届山西省吕梁市高三5月模拟考试三模物理试题（解析版）

2022年普通高等学校招生全国统一模拟考试

理科综合能力测试物理

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题

1. 1967到1969年间，E·M·Logotheist等人利用红宝石激光器产生的激光实现了不锈钢和金的双光子光电效应及金的三光子光电效应，证实了在足够高的光强下，金属中一个电子可以在极短时间内吸收多个光子发生光电效应。若实验时用某种强激光照射某种金属并逐渐增大强激光的光强，下列说法正确的是（　　）

A. 激光光子的频率变大

B. 若光强较小时，金属不能发生光电效应，增大光强后该金属一定仍不能发生光电效应

C. 若金属能发生光电效应，增大光强时光电子的最大初动能一定不变

D. 若金属能发生光电效应，增大光强时光电子的最大初动能可能增大

【答案】D

【解析】

【详解】A．如若是同一种激光，激光光子的频率不变而是光子数变多，选项A错误；

B．增大强激光光强后该金属中一个电子在极短时间内有可能吸收多个光子从而发生光电效应，选项B错误；

CD．若金属能发生光电效应，增大强激光光强时金属中一个电子在极短时间内可能吸收多个光子，光电子的最大初动能可能增大，选项C错误，D正确。

故选D。

2. 如图所示，四根等长的细绳一端分别系于水桶上关于桶面圆心对称的两点，另一端被两人用同样大小的力、提起，使桶在空中处于静止状态，其中、与细绳之间的夹角均为，相邻两细绳之间的夹角均为，不计绳的质量，下列说法正确的是（　　）

A. 保持角不变，逐渐缓慢增大角，则桶所受合力逐渐增大

B. 保持角不变，逐渐缓慢增大角，则细绳上的拉力逐渐增大

C. 若仅使细绳长变长，则细绳上的拉力变大

D. 若仅使细绳长变长，则变大

【答案】B

【解析】

【详解】AB．保持角不变，逐渐增大角，由于桶的重力不变，则、会变大，由

F1=2Tcosθ

可知，绳上的拉力变大，但桶处于平衡状态，合力为零，选项A错误、B正确；

CD．保持角不变，则、大小不变，若仅使绳长变长，则角变小，由

F1=2Tcosθ

可知，绳上的拉力变小，选项C、D错误。

故选B。

3. 2022年2月15日，苏翊鸣获得北京冬奥会单板滑雪男子大跳台冠军，比赛时运动员从超过40m的助滑区出发至起跳台依靠惯性跃向空中，做出一套空中动作后在着陆坡落地。某同学用小球代替运动员用软件模拟了运动员自起跳台处跃向空中到落回着陆坡的过程，如图所示，小球每相邻两个位置对应的时间间隔相等。若将运动员视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 运动员在最高点的速度为0

B. 运动员跃起后在相等时间内速度的变化量不同

C. 运动员从跃起到上升到最高点和从最高点落回着陆坡所用时间相等

D. 运动员落回着陆坡时的速度大于运动员自起跳台处跃向空中时的速度

【答案】D

【解析】

【详解】A．运动员在水平方向上做匀速直线运动，最高点速度不为0，选项A错误；

B．运动员跃起后做加速度为g的匀变速运动，相等时间内速度的变化量相同，选项B错误；

C．运动员上升高度小于下降的高度，上升所用时间小于下降所用时间，选项C错误；

D．运动员所受重力做的总功为正功，动能增大，则运动员落回着陆坡时的速度大于运动员自起跳台处跃向空中时的速度，选项D正确。

故选D。

4. 2021年9月9日，我国在西昌卫星发射中心成功发射中星9B卫星，用来替代燃料耗尽的中星9A，卫星之所以需要携带燃料是因为卫星在轨运行过程中受到稀薄空气阻力等影响会使其轨道逐渐偏离原先的标称轨道，这时候就需要进行变轨来修正，燃料用完后变轨修正无法进行，其“寿命”也就结束了。下列说法正确的是（　　）

A. 卫星轨道逐渐偏离标称轨道时，其速度逐渐减小

B. 卫星轨道逐渐偏离标称轨道时，其加速度逐渐减小

C. 卫星轨道逐渐偏离标称轨道时，其机械能逐渐增大

D. 卫星修正轨道时，需要消耗燃料使其加速

【答案】D

【解析】

【详解】A．卫星轨道逐渐偏离标称轨道时，稀薄空气阻力做负功，万有引力做正功，空气阻力做功小于万有引力做功，其动能逐渐变大，速度逐渐变大，选项A错误；

B．卫星轨道逐渐偏离标称轨道时，卫星距地面的高度逐渐减小，加速度逐渐变大，选项B错误；

C．由于稀薄空气阻力做负功，其机械能逐渐减小，选项C错误；

D．卫星修正轨道时，需要消耗燃料使其加速，使卫星动能增大，机械能增大，从而回到标称轨道，选项D正确。

故选D。

5. 如图所示，a、b、c、d为正方形的四个顶点，在a、c两点分别固定一电荷量为的点电荷，在d点固定一电荷量为的点电荷。现将另一电荷量为的点电荷P从无穷远处移动到b点并固定，移动该电荷过程中电场力做功为W，之后将固定在c点的点电荷移走，规定无穷远处电势为0，下列说法错误的是（　　）

A. 未移入点电荷P前，b点的电势为

B. 将c点的点电荷移走后，c点的电势为

C. 若将另一带电量为的点电荷从无穷远处移动到c点，电场力做功为

D. 若将另一带电量为的点电荷固定在c点，O点的电场强度方向指向a点

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据电势的定义可知，电场中某点的电势为将试探电荷从该点移动到0电势点处电场力做的功与点电荷电量的比值，因此未移入点电荷P前，b点的电势为

选项A正确；

B．根据对称性可知，移走c点的点电荷的过程中电场力做功为，可知移走后c点的电势为，选项B错误；

C．将另一带电量为的点电荷从无穷远处移动到c点，电场力做功

选项C正确；

D．将另一带电量为的点电荷固定在c点，根据矢量叠加原理可知，因bd两点的负电荷在O点的合场强为零，则ac两处的电荷在O点的电场强度方向指向a点，选项D正确。

本题选错误的，故选B。

6. 如图所示电路，理想变压器原线圈接正弦式交变电压，理想变压器原线圈匝数为，开关与a连接时副线圈匝数为，开关与b连接时副线圈匝数为。R为定值电阻，为滑动变阻器，电压表、电流表均为理想交流电表。当开关与a连接时，小灯泡正常发光。下列说法正确的是（　　）

A. 开关与b连接时，小灯泡一定不再发光

B. 开关与a连接时，若滑动变阻器滑片向上滑动，则电流表的示数增大

C. 开关与a连接时，若滑动变阻器滑片向上滑动，通过小灯泡的交变电流的频率增大

D. 开关与a连接时和开关与b连接时，电压表示数之比

【答案】BD

【解析】

【详解】A．开关与b连接时，副线圈匝数变小，副线圈两端的电压变小，小灯泡可能还会发光，选项A错误；

BC．开关与a连接时，滑动变阻器滑片向上滑动，接入电路的阻值变小，电压不变，流过的电流变大，流过副线圈的电流变大，由

N0I1=N1I2

知流过原线圈电流变大，故电流表示数增大，但交流电的频率没有发生变化，因此通过小灯泡的交变电流的频率不变，选项B正确，C错误；

D．开关与a连接时，原、副线圈两端的电压之比

开关与b连接时，原、副线圈两端的电压之比

所以

选项D正确。

故选BD。

7. 一质量为m=40 kg的儿童电动汽车在水平地面上由静止开始做直线运动。电动汽车的速度与牵引力的功率随时间变化的函数关系图像分别如图甲、乙所示，3 s末电动汽车牵引力功率达到额定功率，10 s末电动汽车的速度达到最大值，14 s时关闭发动机，经过一段时间电动汽车停止运动。整个过程中电动汽车受到的阻力恒定。下列说法正确的是（　　）

A. 电动汽车最大速度为5 m/s

B. 电动汽车受到的阻力为100N

C. 关闭发动机后，电动汽车经过5 s停止运动

D. 整个过程中，电动汽车克服阻力做功为3750J

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．由图像可知在0～3s内，电动汽车的加速度

由图像可知在0～3s内

解得

由牛顿第二定律

解得

由

解得

故A正确，B错误；

C．关闭发动机后

经过

电动汽车停止运动，故C错误；

D．对全程由动能定理可得

解得

所以整个过程中克服阻力做功为3750J，故D正确。

故选AD。

8. 如图所示，间距、足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，其左端接一阻值的定值电阻。直线MN垂直于导轨，在其左侧面积的圆形区域内存在垂直于导轨所在平面向里的磁场，磁感应强度B随时间的变化关系为，在其右侧（含边界MN）存在磁感应强度大小、方向垂直导轨所在平面向外的匀强磁场。时，某金属棒从MN处以的初速度开始水平向右运动，已知金属棒质量，与导轨之间的动摩擦因数，导轨、金属棒电阻不计且金属棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A. 时，闭合回路中有大小为5A的顺时针方向的电流

B. 闭合回路中一直存在顺时针方向的电流

C. 金属棒在运动过程中受到的安培力方向先向左再向右

D. 金属棒最终将以1m/s的速度匀速运动

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．时，金属棒切割磁感线产生的感应电动势为

MN左侧变化的磁场使回路产生的电动势为

由楞次定律和右手定则知两电动势反向，由于，可知金属棒中的电流方向由M→N，闭合回路中有顺时针方向的电流

选项A正确；

BCD．金属棒受到向左的安培力和摩擦力，向右减速，当

时，电流为零，但金属棒仍受到向左的摩擦力，继续减速，此后当

这时闭合回路中有逆时针方向的电流，金属棒受到向右的安培力和向左的摩擦力，摩擦力大于安培力，金属棒继续减速，直到安培力等于摩擦力，即

时金属棒开始匀速运动，则

解得

选项B错误，CD正确。

故选ACD。

二、非选择题

9. 某同学用频闪照相机研究小球的平抛运动，频闪照相机每隔相等的时间曝光一次，得到如图甲所示的图片。他用毫米刻度尺测出图片上小球在水平方向上相邻位置的间距均为2.50cm，竖直方向上相邻位置的间距依次为2.45cm、7.35cm、12.25cm，已知当地重力加速度。

（1）为了计算出小球平抛的初速度，他用游标卡尺测出小球的直径，如图乙所示，则小球的直径为______cm；

（2）他用毫米刻度尺测出图片中小球的直径为0.60cm，由该同学测量的数据可知，小球各相邻位置间的时间间隔为______s；

（3）小球平抛的初速度为______m/s（计算结果保留2位有效数字）。

【答案】    ①. 1.20    ②. 0.1##0.10    ③. 0.50

【解析】

【详解】（1）根据游标卡尺的读数规则可知小球的直径为

12mm+0×0.1mm=12.0mm=1.20cm

（2）小球的直径为图片中小球直径的2倍，故竖直方向小球相邻位置的实际距离间隔依次为4.90cm、14.70cm、24.50cm，小球竖直方向做自由落体运动

代入数据得

小球相邻水平位置的实际间隔为5.00cm，小球平抛的初速度

10. 把铜片和锌片相隔1cm插入一个梨中，就制成一个水果电池。铜片和锌片相距越近、插入越深，电池的内阻就越小。铜片是电池的正极，锌片是负极。某同学查阅资料得知该水果电池的电动势小于1V，内阻约为几百欧姆。水果电池的内阻较大，容易测量，但实验时，内阻会发生明显改变，测量应尽量迅速。该同学利用下列所给器材测量该水果电池的电动势E和内阻r。

A．电流表（内阻，满偏电流）

B．电流表（量程2mA，内阻约为）

C．滑动变阻器

D．电阻箱

F．开关S，导线若干

（1）实验中用电流表改装成量程为1V的电压表，需串联一个阻值R＝______的电阻；

（2）改装好电压表后，该同学采用下面电路图进行测量；

（3）该同学实验时采集的数据如下表所示（、分别是电流表、的读数）；

请将数据描绘在下面坐标系中，作出图线：______；

（4）根据图线求出该水果电池电动势为______V（结果保留2位有效数字），内阻为______（结果保留3位有效数字）；

（5）实验测得的水果电池的电动势和内阻与真实值相比，______，______。（均选填“大于”“小于”或“等于”）

【答案】    ①. 970    ②.     ③. 0.76～0.82均对    ④. 760～820均对    ⑤. 等于    ⑥. 大于

【解析】

【详解】（1）[1]改装好的电压表内阻为

需串联一个定值电阻，电阻为

（3）[2]根据表数据作出的图象，如图所示

（4）[3][4]由电路结构知I1(Rg+R)即表示路端电压U，由

得

可知图线与纵轴的交点的纵坐标为电源电动势，斜率的绝对值为电源内阻，由图像可得

，

（5）[5][6]由测量电路可知，所测为电动势真实值，测量的内阻为电池内阻和电流表的内阻之和，故等于，大于。

11. 如图所示，可视为质点的小球A、B在同一竖直线上间距，小球B距地面的高度，两小球在外力的作用下处于静止状态。现同时由静止释放小球A、B，小球B与地面发生碰撞后反弹，之后小球A与B发生碰撞。已知小球A的质量，小球B的质量，重力加速度，所有的碰撞均无机械能损失，不计碰撞时间。求：

（1）从释放小球A、B到两球第一次相撞所经过的时间；

（2）小球A第一次上升到最大高度时到地面的距离。

【答案】（1）0.6s；（2）5.45m

【解析】

【详解】（1）小球B落地时，A、B两球的速度大小由

得

从释放两小球到小球B第一次落地所用的时间

小球B反弹后，相对小球A做匀速运动

（方法二：小球B反弹后第一次与小球A碰前小球B所经过的位移大小

小球B反弹后第一次与小球A碰前小球A所经过的位移大小

则

联立解得

）

从释放小球A、B到两球第一次相撞所经过的时间

（2）两球相撞前瞬间的速度

两球相碰时距地面的高度

两球碰撞时动量守恒，取竖直向上为正方向

解得

小球A第一次碰后上升的最大高度

小球A第一次上升到最大高度时到地面的距离

12. 空间分布着如图所示的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场，其中区域足够大，分布在半径的圆形区域内，MN为过其圆心O的竖直线，、区域磁感应强度大小均为1T，虚线与MN平行且相距1m，其右侧区域存在着与水平方向成45°斜向下的匀强电场，电场强度，电场区域足够大。磁场中有粒子源S，S与O点的距离，且SO垂直于MN。某时刻粒子源S沿着纸面一次性向各个方向均匀射出一群相同的带正电粒子，粒子的质量均为、电量均为、速率均为，其中某粒子先经区域偏转再从虚线圆的最低点P进入区域偏转，最后以水平方向的速度从A点进入电场区域。AB为与电场方向垂直的无限大的绝缘板。不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用。

（1）求粒子在磁场中的轨迹半径；

（2）求能够进入区域的粒子数与发射的粒子总数之比；

（3）从A点水平进入电场区域的带电粒子在电场中运动一段时间后与绝缘板发生碰撞，粒子与AB板发生碰撞时垂直板方向的速度大小不变、方向相反，沿板方向的速度不变。若粒子能打在C点（图中未画出），求A点距O点的竖直高度以及AC之间的距离满足的关系式。

【答案】（1）1m；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力

解得

（2）当粒子运动轨迹恰好与圆相切时为粒子能够进入区域的临界情况，如图

根据几何关系可知

故当粒子恰好向左或向右射出时，能够刚好进入区域，粒子初速度有向上的分速度时不能进入区域，因此能够进入区域的粒子数与发射的粒子总数之比为

（3）粒子先经区域偏转后，再从虚线圆的最低点P进入区域偏转，最后以水平方向的速度从A点进入电场区域，由几何关系

粒子与水平方向成60°角进入区域，则在区域中运动的圆心角为180°，在区域中运动的圆心角为60°

A、O之间的竖直高度

进入电场后，带电粒子做类斜抛运动，由对称性，第一次打到AB板上的D点时速度

与AB板夹角为45°

由

A点到D点距离

则A、C之间的距离满足

13. 近年来智能冰箱悄然兴起，其优点是能够自动识别并检测食材的保鲜状况，精准调控冰箱内温度。若冰箱智能系统根据储存的食物情况自动降低冰箱储存室温度，对于储存室内的气体降温后与降温前相比：气体的压强变______（选填“大”或“小”）；气体分子对内壁单位时间、单位面积撞击次数______（选填“增多”或“减少”）。已知降温前后，冰箱储存室内气体体积不变。

【答案】    ①. 小    ②. 减少

【解析】

【详解】[1]气体做等容变化，根据查理定律可知，气体温度降低压强减小；

[2]气体体积不变，单位体积内的分子数不变，气体温度降低后，气体运动的平均速率减小，气体分子对内壁单位时间、单位面积撞击次数减少。

14. 如图所示，竖直放置、粗细均匀的U形玻璃管，左端封闭，右端开口。管中有两段水银柱c、d，长度分别为12cm、20cm，两水银液柱上表面相平，c水银柱上面管中封闭一段长为20cm的理想气体A，两水银柱间封闭着一段理想气体B，已知大气压强为76cmHg，环境温度恒定，重力加速度为g。

（1）求气体A的压强；

（2）若使玻璃管竖直向下做加速度为0.5g的匀加速直线运动，求稳定后气体A的长度。

【答案】（1）；（2）21cm

【解析】

【详解】（1）气体B的压强为

气体A的压强为

（2）设水银的密度为，玻璃管横截面积为S，玻璃管竖直向下加速时，对水银柱d

对水银柱c

联立解得

根据玻意耳定律可得

解得

15. 如图所示，由两种单色光组成的复色光从水面下方的O点射出，折射光线a、b如图所示，入射角，a光线的折射角，则水对光线a的折射率n＝______；若用同一双缝干涉装置进行实验，可看到a光干涉条纹相邻亮条纹中心间距比b光的______（选填“宽”或“窄”）。

【答案】    ①.     ②. 宽

【解析】

【详解】[1]由

可知，a光折射率为

[2]由图可知，b光折射角大于a光的折射角，a光的折射率小于b光的折射率，a光的波长大于b光的波长，由

可知，a光干涉条纹间距比b光的宽。

16. 一列绳波某时刻的部分波形图如图甲所示，M、N为绳上的两个质点，此时N质点刚开始振动，M质点的振动图像如图乙所示。求：

（1）该波传播方向及波速；

（2）在0～1.6s内质点M运动的路程。

【答案】（1）该波沿x轴正方向传播，；（2）

【解析】

【详解】（1）M点起振方向向上，所有质点的起振方向均向上，因此N点此时向上振动，该波沿x轴正方向传播，由振动图像可得

由波动图像可得

则波速

（2）质点M在时才开始振动，0～1.6s内M振动的时间为1.5s

因此质点M的路程