2022年天津市和平区高考物理一模试卷（含答案解析）

2022年天津市和平区高考物理一模试卷

1. 在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。对下列实验描述正确的是
    

A. 卢瑟福通过A图所示的实验，发现了质子和中子
B. 汤姆孙通过B图所示的气体放电管，提出了原子的核式结构模型
C. C图所示的实验中，验电器因为带上负电指针张开
D. D图放射源产生的三种射线中，射线1的电离本领最强

2. 雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次，就形成了彩虹。如图，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光，下列说法正确的是

A. a光线是红光，b光线是紫光
B. 遇到同样的障碍物，b光比a光更容易发生明显衍射
C. a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间短
D. 增大太阳光在水滴表面的入射角，则可能没有光线从水滴中射出

3. 2022年1月22日，我国实践二十一号卫星将一颗失效的北斗2号卫星从拥挤的地球同步轨道上拖拽到了航天器稀少的更高的轨道上，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行。这颗失效的北斗2号卫星原本运行在高度约36000公里的地球同步静止轨道上，在失效卫星旁边进行了近距离操作，几个小时后将其拖离了同步轨道，经过转移轨道抬升了1500km高度后，最终将其送到圆形卫星墓地轨道，完成任务后随即返回到地球静止轨道。如图所示为这个过程中几个轨道示意图，其中1为地球同步静止轨道，2为转移轨道，3为墓地轨道，M为1、2轨道的切点，N为2、3轨道的切点，下列判断正确的是

A. 北斗2号在轨道1运行时的速度为
B. 北斗2号在轨道1运行时的周期大于在轨道3运行时的周期
C. 俘获北斗2号后需要在M点加速才能进入轨道2
D. 返回时需要在N点加速才能进入轨道2

4. 如图甲所示，气缸内封闭了一定质量的气体可视为理想气体，可移动活塞与容器壁光滑接触，开始时活塞处于Ⅰ位置静止，经历某个过程后，活塞运动到Ⅱ位置图中未标出重新静止，活塞处于这两个位置时，气缸内各速率区间的气体分子数n占总分子数N的百分比与分子速率v之间的关系分别如图乙中实线和虚线所示，忽略大气压强的变化，则下列说法中正确的是

A. 气体在状态Ⅰ时温度较高 B. 气体在状态Ⅱ时压强较大
C. 在此过程中外界对气体做正功 D. 在此过程中气体从外界吸热

5. 如图所示，向前行驶的车厢内有一面向行驶方向的乘客，乘客在自身重力G与车厢含座椅的作用力F的作用下与车厢保持相对静止，座椅旁边有一小球用细线悬挂在车厢的天花板上，悬线与竖直方向成角也与车厢相对静止，下列说法中正确的是

A. 乘客受到的合力方向与运动方向相同
B. 车厢的速度越大，悬线与竖直方向的夹角越大
C. 车厢对乘客的作用力F一定大于乘客的重力G
D. 悬线与竖直方向夹角增大，车厢对乘客作用力F可能不变

6. 直角坐标系的y轴为两种均匀介质的分界线，由位于坐标原点O的一波源发出的两列机械波a、b同时分别在两种介质中传播，某时刻的波形如图所示，此刻a波恰好传到处，P为处的质点，下列说法正确的是
    

A. 波源的起振方向沿y轴正方向
B. 两列波的频率关系为
C. 此刻b波传到处
D. 质点P在这段时间内通过的路程为50cm

7. 如图所示，KLMN是一个竖直的匝数为n的矩形线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R，线框绕竖直固定轴以角速度匀速转动俯视逆时针方向，当MN边与磁场方向的夹角为时图示位置，下列说法正确的是

A. 导线框中产生的瞬时感应电动势大小是
B. 导线框中电流的方向是
C. 再转过时导线框中产生的电流达到最大值
D. 再转过时穿过导线框的磁通量变化率为0

8. 如图所示，由两水平面虚线所夹的区域内，有水平向右的匀强电场，自该区域上方的A点，将质量相等、带等量异种电荷的小球a、b先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力的作用下从B点进入电场区域，并从该区域的的下边界离开，已知a球在电场中做直线运动之后从M点离开电场，b球从N点离开电场且离开电场时速度方向竖直向下，根据上述信息，下列判断正确的是

A. a球带负电，b球带正电
B. a球和b球在电场中运动的时间相等
C. M点到B点的水平距离是N点到B点的水平距离的3倍
D. b球离开电场时比其进入电场时电势能大

9. 利用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，即研究半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。
   为完成此实验，以下提供的测量工具中，必须使用的是______；
   A.刻度尺
   B.天平
   C.打点计时器
   D.秒表
   关于本实验，下列说法正确的是______；
   A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
   B.入射小球的质量必须小于被碰小球的质量
   C.轨道倾斜部分必须光滑
   D.轨道末端必须水平放置
   实验时先让入射球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P。然后，把被碰球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。不同小组的同学分别进行实验，所用的入射球质量均为被碰球质量的2倍，下列各组白纸上记录的小球落点位置结果，由于误差较大明显不符合动量守恒规律的是______；
   
   
   
    

10. 在学校社团活动中，某实验小组欲将一只量程为的微安表头G改装为量程为的电压表，首先利用如图所示的电路测量微安表的内阻，可供选择的实验器材有：
    A.待改装的微安表头量程为，内阻约为几百欧姆
    B.微安表量程为
    C.滑动变阻器
    D滑动变阻器
    E.电阻箱
    F.电源电动势约为
    G.开关、导线若干
    为顺利完成实验，变阻器1应选择______，变阻器2应选择______填器材前序号；
    实验时，除了微安表的示数和微安表G的示数，还需要记录的数据是______；
    改装完成后，实验小组利用电流表A和改装后的电压表V，用伏安法测量某未知电阻的阻值，测量时电流表的示数为，改装的电压表指针指在原处，则该电阻的测量值为______。

11. 遥控F3P模型是一种固定翼模型飞机，通过安装在机头位置的电机带动螺旋桨转动向后推动空气为飞机提供动力，可以通过控制副翼和尾翼实现各种复杂的3D动作，因此目前正得到越来越多航模爱好者的喜爱。现对模型进行飞行试验，已知模型的质量为，取，，，求：
    通过控制，使无人机在某一高度沿水平面做匀速圆周运动，需要使机翼与水平方向成一定的角度“侧身”飞行。如图所示，机翼与水平方向的夹角为，若想无人机在半径不超过的范围内运动，其飞行速度不能超过多少；
    控制模型使其沿竖直方向爬升，在地面上从静止开始以恒定升力竖直向上运动，经时间时离地面的高度为，设运动过程中所受空气阻力大小恒为，求此过程动力系统的升力F；
    从中达到的状态开始，模型通过不断调整升力继续上升，在距离地面高度为处速度恰为0，求无人机从h上升到H的过程中，动力系统所做的功W为多少？
     

12. 两根平行相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面，导轨的水平部分光滑。金属细杆ab静止在水平导轨上，金属杆cd紧贴竖直导轨，两金属杆与导轨垂直接触形成闭合回路，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。已知两根金属细棒的质量均为m、电阻均为R，cd杆与竖直导轨之间的动摩擦因数为，导轨电阻不计。现用平行于水平导轨的恒力大小未知作用在ab杆上使ab杆由静止开始向右运动，同时由静止放cd杆，过一段时间后，两金属杆同时达到最大速度，重力加速度为g，求：
    杆ab的最大速度v；
    拉力F的大小；
    若ab杆从开始运动到获得最大速度移动过的距离为x，求此过程中cd杆上产生的焦耳热Q。

13. 质谱仪是一种检测同位素的仪器，利用电场和磁场可以将同位素进行分离。现有氕、氘两种带电粒子从容器A下方的狭缝飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为零，然后沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的足够大匀强磁场中，最后打到照相底片上。已知带电粒子从狭缝进入磁场时与垂直磁场边界方向存在一个很小的散射角，所有粒子均打在底片区域内，所能到达的最远点为M。已知氘粒子的质量为m、电荷量为q，忽略带电粒子的重力及粒子间相互作用力，求：
    点与狭缝之间的距离d；
    若某些氘粒子进入磁场后，形成等效电流为I的粒子束，最终垂直打在照相底片上的P点图中未画出形成一个曝光点，粒子均被吸收。求氘粒子束单位时间内对P点的冲击力大小F；
    若考虑磁感应强度在到之间波动，要使在底片上能完全分辨氕、氘两种粒子，求应满足的条件。

答案和解析

1.【答案】D
 

【解析】解：A、卢瑟福通过A图所示的实验确立了原子的核式结构理论，并没有发现质子和中子，故A错误；
B、汤姆孙通过B图所示的气体放电管发现了电子，故B错误；
C、C图所示的实验中，从锌板中逸出光电子，则锌板带上正电，验电器因为带上正电指针张开，故C错误；
D、D图放射源产生的三种射线中，射线1是粒子，其电离本领最强，故D正确。
故选：D。
普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念；电子的发现提示了原子内有复杂结构；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性。
弄清楚每个图象的作用及代表的物理知识，熟练掌握物理规律的来龙去脉是掌握此类知识的前提。
 

2.【答案】B
 

【解析】解：A、由光路图可知，a光线的偏折程度较大，则折射率较大，频率较大，则a是紫光，b光线是红光，故A错误；
B、红光的波长比紫光长，则遇到同样的障碍物，b光比a光更容易发生明显衍射，故B正确；
C、根据，可知，a光在水滴中的传播速度较小，但是在水滴中传播距离较大，则a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长，故C错误；
D、增大太阳光在水滴表面的入射角，则光线在水滴的背面的入射角变大，光线仍能在水滴的背面发生全反射，从而从水滴中射出，故D错误。
故选：B。
太阳光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，根据折射角以及折射定律分析a、b两中光的折射率以及两种光的波长大小关系，依据波长越长的，越容易发生衍射现象；分析两种色光在水滴中传播的路径大小关系以及传播速度的大小关系，根据分析两种光的传播时间。
解决该题的关键是能根据图象分析两种色光的折射角的大小关系，知道红光与紫光的折射率以及波长的大小关系。
 

3.【答案】C
 

【解析】解：A、北斗2号在轨道1运行时，运行轨道半径远大于地球的半径，根据，解得，可知，其速度小于，故A错误；
B、根据开普勒第三定律可知，轨道半径越大，则周期越大，则北斗2号在轨道1运行时的周期小于在轨道3运行时的周期，故B错误；
C、俘获北斗2号后需要在M点加速做离心运动，才能进入轨道2，故C正确；
D、返回时需要在N点减速做向心运动才能进入轨道2，故D错误。
故选：C。
考查变轨问题，从1轨道变到2轨道时需要点火加速，在2轨道的Q点再次点火加速才能稳定在3轨道上．
本题考查变轨问题，明确卫星从低轨道进入高轨道时需要点火加速．
 

4.【答案】D
 

【解析】解：A、由图像乙可知，气体在状态Ⅱ时，速率较大的分子占据的比例较大，则分子平均速率较大，温度较高，故A错误；
B、气体发生的是等压变化，则气体在两个状态的压强相等，故B错误；
C、在此过程中气体的体积变大，则气体对外界做功，即外界对气体做负功，故C错误；
D、在此过程中气体对外做功，温度升高，内能变大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D正确。
故选：D。
根据温度是分子平均动能的标志及分子运动速率的统计规律判断；根据等压变化判断；体积变大，即外界对气体做负功；根据热力学第一定律判断。
本题考查了温度是分子平均动能的标志、等压变化、热力学第一定律等基础知识，关键是熟悉教材，牢记并理解这些基本概念和基本规律，并能熟练运用。
 

5.【答案】C
 

【解析】解、A由图可知，小球受合外力方向与车厢运动方向相反，可知车厢做匀减速运动，乘客受到的合力方向与运动方向也相反，故A错误；
B、对小球，根据牛顿第二定律可知：，得：
则车厢的加速度越大，悬线与竖直方向的夹角越大，但是速度大，不一定大，故B错误；
C、对乘客受力分析可知，车厢对乘客的作用力：，即F一定大于乘客的重力G，故C正确；
D、悬线与竖直方向夹角增大，则加速度a变大，车厢对乘客作用力F增大，故D错误。
故选：C。
乘客与球都相对于车静止，它们的加速度与车的加速度相同．首先选择球研究，根据牛顿第二定律求出加速度，人的加速度就知道了．再对人分析受力，作出力图，应用牛顿第二定律，求出汽车对乘客产生的作用力的大小和方向．
本题关键在于研究对象的选择，要抓住小球与乘客均相对于车静止，加速度相同的特点，也就是分析挖掘题目隐含的条件，常常是解决物理问题的关键．
 

6.【答案】CD
 

【解析】解：A、因此刻a波恰好传到处，可知该质点起振方向沿y轴负向，则波源的起振方向也是沿y轴负方向，故A错误；
B、两列波由同一波源发出，则频率相等，故B错误；
C、此刻a波向右传播，则b波向左传播，即此刻b波传到处，故C正确；
D、此刻质点P振动了个周期，则质点P在这段时间内通过的路程为，故D正确。
故选：CD。
当波传播到时，根据质点运动的时间和周期的关系，得出质点P振动的路程和振幅的关系；每个质点起振的方向与波源起振方向相同，结合质点的起振方向得出波源的起振方向，同一波源发出的波，则频率相等。
解决本题的关键掌握波速、波长、频率之间的关系，知道同一波源产生的波，频率相同；以及知道质点的起振方向和波源起振方向相同。
 

7.【答案】AD
 

【解析】解：A、导线框中产生的瞬时感应电动势大小是，故A正确；
B、根据右手定则可知，导线框中电流的方向是，故B错误；
CD、再转过时导线框到达中性面位置，此时线框中磁通量的变化率为零，产生的电流为零，故C错误，D正确。
故选：AD。
写出瞬电动势的表达式就可求出瞬时值了；根据楞次定律和安培定则可判断感应电流的方向；再转过正好转到中性面位置，感应电动势为零；导线框在磁场中匀速转动过程中，穿过导线框的磁通量随时间做周期性变化，其磁通量的变化率也随时间做周期性变化。
这类题目一定要记住以下几点：一个是顺时值的表达式；第二个是中性面的特点；第三个是楞次定律的应用。
 

8.【答案】BCD
 

【解析】解：A、由题意可知，b球进入水平电场后在水平方向做减速运动，出离电场时水平速度减为零，则b球带负电，a球带正电，故A错误；
B、从开始抛出到出离电场，两球在竖直方向只受重力作用，加速度相同，则两球在竖直方向的运动相同，即a球和b球在电场中运动的时间相等，故B正确；
C、设两粒子进入电场时水平速度为，经过电场的时间为t，则对a球从M点射出时水平位移
对b球从N点射出时水平位移
其中对b球
解得
即M点到B点的水平距离是N点到B点的水平距离的3倍，故C正确；
D、b球在电场中运动时，电场力做负功，则电势能增加，即离开电场时比其进入电场时电势能大，故D正确。
故选：BCD。
研究M、N在电场中竖直方向的运动：知道运动时间t相等。研究M、N在电场中水平方向的运动，在电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小相等。对两球水平方向的运动分别根据速度-时间公式列式解得，电场力做负功，则电势能增加。
本题考查了带电小球在复合场中的运动，理清两球在整个过程中的运动规律，将运动分解为水平方向和竖直方向，结合运动学公式灵活求解。
 

9.【答案】AB AD AD
 

【解析】解：要测量碰撞前后的动量，在质量要用天平测量，而速度是用水平位移代替，刻度尺也是必须的，而打点计时器和秒表在此实验中用不上，故选：AB；
同一组实验中，入射小球必须从同一位置释放，才能保证两次碰撞前的速度相同，轨道倾斜部分不必光滑，故A正确，C错误；
B.为了避免入射球反弹，入射球的质量必须大于被碰小球的质量，故B错误；
D.轨道末端必须水平，才能使小球做平抛运动，故D正确；
故选：AD；
根据题意结合动量守恒定律，结合此实验是用水平位移等效替代碰撞前后的速度，所以得出：
。整理得：，即：
结合图象可知，AD明显不符合。
故选：AD。
故答案为：；；
根据实验需要测量的量分析答题；
为了保证碰撞前后使入射小球不反弹，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量；为了使两球发生正碰，两小球的半径相同；
两球碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律分析答题。
解决本题的关键掌握实验的原理，以及实验的步骤，在验证动量守恒定律实验中，无需测出速度的大小，可以用位移代表速度。
 

10.【答案】D E 变阻器2的阻值  60
 

【解析】解：在该实验中，首先要闭合，断开，调节变阻器1使得，电流计和偏转到满刻度的以上设为，然后闭合，保持变阻器1的电阻不变，调节变阻器2，使得电流计G读数为，则通过变阻器2的电流为，通过变阻器2的阻值以及电流关系可求解电流G的内阻；则认为当闭合时，电路中的电流保持不变，这就需要变阻器1的阻值较大，因不需要读出变阻器1的阻值，则变阻器1可选择阻值较大的D；变阻器2必须要用电阻箱，故选E；
由上述分析可知，实验时，除了微安表的示数和微安表G的示数，还需要记录的数据是变阻器2的阻值；
将满偏电流为的电流计改装为15V量程的电压表，当电流计读数为时，对应的电压值为12V，则待测电阻阻值为

故答案为：；E；变阻器2的阻值；
根据实验原理选择合适的电学仪器；
根据实验原理分析出还需要记录的数据；
根据欧姆定律结合电路结构计算出电阻的测量值。
本题主要考查了伏安法测电阻的相关实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合欧姆定律和电路结构完成分析即可。
 

11.【答案】解：无人机在水平面内做匀速圆周运动，其做圆周运动的向心力由重力和机翼升力的合力提供，则
 
解得
故无人机飞行速度不能超过。
无人机做初速度为零的匀加速直线运动，有
可得无人机上升的加速度
根据牛顿第二定律可知
 
解得
无人机在处的速度
由动能定理得
 
解得
答：其飞行速度不能超过；
此过程动力系统的升力F为；
无人机从h上升到H的过程中，动力系统所做的功W为。
 

【解析】无人机在水平面内做匀速圆周运动，其向心力由重力和机翼升力的合力提供，由牛顿第二定律求飞行速度最大值。
根据运动学位移-时间公式求出无人机的加速度，再由牛顿第二定律求升力F的大小。
无人机从h上升到H的过程中，重力做功为，阻力做功为，由动能定理求动力系统所做的功W。
本题是动能定理和牛顿第二定律、运动学公式的综合应用，要理清无人机的运动情况，分析其受力情况，灵活选择运动学公式求解加速度和速度，应用动能定理求动力系统做功。
 

12.【答案】解：取cd棒为研究对象，设当两金属杆同时达到最大速度v时，回路中的电流为I，ab杆产生的感应电动势为E，则根据平衡条件有
①
根据闭合电路欧姆定律有
   ②
根据法拉第电磁感应定律有
③
联立①②③解得
 ④
取ab棒为研究对象，当两金属杆同时达到最大速度v时，根据平衡条件有
⑤
联立①⑤解得
   ⑥
设ab杆从开始运动到获得最大速度的过程中，系统产生的总焦耳热为，则由能量守恒定律得
 ⑦
由于通过两金属杆的电流始终相等，则根据焦耳定律可得
   ⑧
联立④⑥⑦解得

答：杆ab的最大速度v为；
拉力F的大小为；
若ab杆从开始运动到获得最大速度移动过的距离为x，此过程中cd杆上产生的焦耳热Q为。
 

【解析】根据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律和题给条件，可以得出杆ab的最大速度；
根据两金属杆达到最大速度时，杆受力平衡，进而得出拉力F的大小；
根据能量守恒定律，结合焦耳定律得出cd杆上产生的焦耳热Q。
本题考查了法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律和能量守恒定律，要注意在求杆中产生的热量时，两杆中电流一样，产生的热量与杆的电阻成正比。
 

13.【答案】解：设氘粒子进入磁场时的速度为v，在加速电场中运动，根据动能定理得

氘粒子在磁场中偏转半个圆周后打在底片上的最远点M，根据几何关系得

粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，则

联立解得：；
设t时间内打到P点的氘粒子个数为N，则

根据动量定理有

结合
根据牛顿第三定律得
；
要使氕、氘两种粒子在底片上没有重叠，则氘粒子打在底片上距离狭缝的最小距离应比氕粒子打在底片上距离狭缝氕的最大距离大，即

对氘粒子由动能定理有

对氕粒子由动能定理有

进入磁场后由洛伦兹力提供向心力，则有


联立解得：。
答：点与狭缝之间的距离d为；
氘粒子束单位时间内对P点的冲击力大小F为；
若考虑磁感应强度在到之间波动，要使在底片上能完全分辨氕、氘两种粒子，应满足的条件。
 

【解析】氘粒子在电场中加速，在磁场中偏转，根据几何关系求在磁场中运动轨迹半径，由动能定理结合牛顿第二定律列式可解；
根据电流定义式求出单位时间内打到P点的电子数，根据动量定理求冲击力；
要使氕、氘两种粒子在底片上没有重叠，则氘粒子打在底片上距离狭缝的最小距离应比氕粒子打在底片上距离狭缝氕的最大距离大，根据动能定理和牛顿第二定律列式即可求解。
本题以质谱仪为背景考查带电粒子在电磁场中的运动，知道质谱仪工作原理是解题前提，通常由几何关系求粒子在磁场中运动半径，根据动能定理求加速后速度。