2022北京丰台高三二模物理试题

2022北京丰台高三二模

物    理

2022．04

本试卷共10页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1．下列说法中正确的是

A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应

B．几个核子结合成原子核的过程一定有质量亏损，需要吸收能量

C．知道氡元素的半衰期我们就能知道一个氡原子核将何时发生衰变

D．大量处于能级的氢原子自发跃迁，可能辐射2种不同频率的光

2．我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段雷达”系统。雷达发射X波段电磁波频率为8~12GHz，S波段电磁波频率为2~4GHz。与S波段相比，X波段的电磁波

A．在空气中的波长更短  B．在空气中传播速度更大

C．衍射更明显  D．光子能量更小

3．下列说法中正确的是

A．布朗运动证明，悬浮在液体中的固体小颗粒的分子在做无规则热运动

B．当用力拉伸铅块时，铅块各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时铅块分子间的作用力表现为引力

C．当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，因此分子势能增大，物体内能增大

D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果

4．如图所示，某次实验利用位移传感器和速度传感器得到我国某品牌汽车刹车过程的图像，汽车刹车过程可视为匀减速运动，下列说法正确是

A．汽车刹车过程的时间为1s

B．汽车刹车过程的加速度大小为10m/s2

C．当汽车的位移为5m时，运动速度小于5m/s

D．当汽车运动速度为5m/s时，位移大于5m

5．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图甲所示，P为波传播方向上的一质点，此时P质点处于平衡位置。图乙是质点的振动图像，下列说法正确是

A．这列波的传播速度为0．2m/s

B．这列波沿x轴负方向传播

C．再经过1．5s，P质点恰好振动到达波峰处

D．再经过2．5s，P质点加速度方向沿y轴负方向

6．如图所示，一个小孩儿在玩荡秋千。已知秋千的两根绳长均为3，小孩和秋千踏板的总质量约为30kg，绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为6/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为

A．150N B．330N

C．360N D．660N

7．2022年3月23日，“天宫课堂”进行了第二次授课活动。授课过程中信号顺畅不卡顿，主要是利用天链系列地球同步轨道卫星进行数据中继来实现的。如图所示，天链卫星的发射过程可以简化如下：卫星先在近地圆形轨道I上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的远地点B时，再次点火进入圆形同步轨道Ⅲ绕地球做匀速圆周运动。设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g0，卫星质量保持不变。则下列说法中正确的是

A．卫星在轨道I和轨道Ⅲ运动的周期均与地球自转周期相同

B．卫星在轨道Ⅱ和轨道Ⅲ运动经过B点的加速度大小不同

C．卫星在轨道Ⅲ上的运行速率小于

D．卫星在轨道I上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能

8．如图所示的电路中a、b是两个完全相同的灯泡，L为自感线圈（自感系数足够大，直流电阻不计），E为电源，S为开关。下列说法正确的是

A．闭合开关，a、b同时亮

B．断开开关，a先熄灭，b闪亮后熄灭

C．闭合开关和断开开关瞬间，a中电流方向相同

D．闭合开关和断开开关瞬间，b中电流方向相同

9．某水电站输电线路简化模型如图所示，已知R为输电线总电阻（可视为定值电阻），发电机输出电压恒定。由于用户端负载变化，使发电机输出功率增加。设升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是

A．电压表V1的示数增大

B．电压表V2的示数增大

C．电流表A1的示数增大

D．电流表A2的示数减小

10．如图所示的U-I图像中，直线a为电源的路端电压与电流的关系，直线b、c分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，则下列说法正确的是

A．电阻R1大于电阻R2

B．R1接在电源上时，电源的输出功率较大

C．R2接在电源上时，电源的输出功率较大

D．R2两种情况下，电源的输出功率相等

11．一个边长为10cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为1Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是

A．1~3s的感应电动势为3×10-5V

B．3~5s的感应电流大小为2×10-5A

C．0~5s线框中产生的焦耳热为4.5×10-9J

D．0~5s线框中感应电流的有效值为

12．如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中

A．弹簧的最大弹力为  B．物块在A点的初速度为

C．物块克服摩擦力做的功为  D．弹簧的最大弹性势能为

13．伽利略猜想落体的速度应该是均匀变化的。为验证自己的猜想，他做了“斜面实验”，如图所示。发现铜球在斜面上运动的位移与时间的平方成正比。改变球的质量或增大斜面倾角，上述结论依然成立。结合以上信息，判断下列说法正确的是

A．由“斜面实验”的结论可知，铜球运动的速度随时间均匀增大

B．由“斜面实验”的结论可知，铜球运动的速度随位移均匀增大

C．由“斜面实验”的结论可直接得到落体运动的位移与时间的平方成正比

D．由“斜面实验”的结论可直接得到落体运动的速度随时间均匀增大

14．跑道式回旋加速器的工作原理如图所示。两个匀强磁场区域I、Ⅱ的边界平行，相距为L，磁感应强度大小均为B，方向垂直纸面向里。P、Q之间存在匀强加速电场，电场强度为E，方向与磁场边界垂直。质量为m、电荷量为+q的粒子从P飘入电场，多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口K引出时动能为EK。已知K、Q的距离为d，带电粒子的重力不计。则下列说法正确的是

A．第一次加速后，粒子在Ⅱ中运动的半径比在I中的半径大

B．粒子每次从P点被加速到再次回到P点所用的时间相同

C．粒子从出射口K引出的动能

D．粒子出射前经过加速电场的次数

第二部分

本部分共6题，共58分。

15．（8分）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：

（1）实验仪器。用20分度的游标卡尺测量双缝间距如图所示，双缝间距d=___________mm。

（2）实验操作。在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量简中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；

上述步骤中，正确的顺序是__________。（填写步骤前面的数字）

（3）实验数据分析。在“测量金属丝的电阻率”实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω。

实验中提供的主要器材有电源（电动势为3V，内阻很小）、电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）、电流表A（量程0~0．6A，内阻约0．1Ω）以及滑动变阻器0~5Ω。

a．为使金属丝两端电压调节范围更大，测量结果更精确，应选用下图__________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）所示的电路进行实验；

b．若某同学选择C电路进行实验后，向左移动滑片，路端电压U和干路电流I均发生变化，设变化量分别为和。不考虑温度对电阻的影响，请你分析判断此过程中的值如何变化。

16．（10分）如图所示，某实验小组同学用“碰撞实验器”验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但小组同学通过测量其他物理量间接地解决了这个问题。

a．实验中仅测量________（填选项前的符号）就可以达到解决问题的目的；

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程

D．小球做平抛运动的时间

b．请你写出小组同学解决问题的依据和思路：________________________________。

（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让人射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量OP长度；然后，让被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复，分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N，分别测量OM、ON长度。最后用天平测量两个小球的质量分别为m1、m2。

a．若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为_________（用测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_________（用测量的量表示）。

b．若实验中记录完平均落地点P后，小组中某同学发现斜槽末端有些向上倾斜，此时他将其调整为水平（斜槽末端离地高度H不变），然后继续进行后面操作，依然按照原来的方法分析数据。如果该小组同学的其他操作都正确，且调节斜槽引起小球在空中运动时间的变化可以忽略不计，请你分析说明该实验可能会得到的结果。

17．（9分）我国自主研制了运-20重型运输机。飞机获得的升力大小F可用描写，k为系数；v是飞机在平直跑道上的滑行速度，F与飞机所受重力相等时的v称为飞机的起飞离地速度。已知飞机质量为m时，起飞离地速度为v0；装载货物后质量为M，装载货物前后起飞离地时的k值可视为不变。

（1）请用已知量写出k的表达式；

（2）求飞机装载货物后的起飞离地速度v1；

（3）若该飞机装载货物后，从静止开始匀加速滑行距离d起飞离地，求飞机滑行过程所用的时间。

18．（9分）如图所示，长L=1m的轻质细线上端固定在悬点O，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向左、范围足够大的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角。

已知悬点O距地面的高度h=1.6m，小球所带电荷量，匀强电场的场强E=3.0×103N/C，空气阻力可以忽略，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）小球的质量m；

（2）若将电场撤去，小球摆到最低，点时速度v的大小；

（3）若保持原电场不变，剪断细线，小球落地时动量P的大小和方向。

19．（10分）场是看不见、摸不着的，但我们却可以根据它表现出来的性质去认识它、研究它；我们也常采用类比的方法去研究和认识不同的场。

（1）真空中静止的点电荷，电荷量为Q，在与其相距为的位置产生的场强为E，请用电场强度的定义和库仑定律推导；

（2）1821年，安培分子电流假说开启了近代磁学，认为磁性源于运动的电荷，科学的发展证实了电流元在空间可以形成磁场。根据电流元周围存在磁场，小鑫同学大胆猜想：两电流元之间存在相互作用的磁场力F，可能与两点电荷间的静电力类似。如图甲所示，通有电流I1、I2的两根导线平行放置且电流均向上，设和分别表示导线上A、B两点处的电流元，A、B两点相距为r。（说明：若需常量可用Km表示）

a．请你根据小鑫同学的猜想，写出两电流元间相互作用的磁场力大小F；

b．请类比电场强度的定义方法写出在距电流元为r处B点的磁感应强度的大小，并由安培定则判断B点磁感应强度的方向；

C．如图乙所示，环形电流可以视为是由许多段的电流元组成，假设半径为r的圆环形导线通有电流为I，试求在圆心O处产生的磁感应强度B。

20．（12分）物理现象的分析常常有宏观与微观两个视角，建构合理化模型找出其内在联系，有助于更加深刻理解其物理本质。

（1）如图甲所示，直流电源、开关、导线与金属棒ab组成一个电路。从微观角度看，开关闭合时，电源两端电压会在金属棒内部形成恒定电场，每个自由电子都在电场力作用下开始定向运动，但这些电子会与导体棒中的金属正离子发生碰撞，碰撞后电子向各方向运动的机会相同，沿导线方向的定向运动速度变为0；此后自由电子再加速、再碰撞……，这种定向运动在宏观上形成了电流。

已知电源两端电压为U，金属棒的长度为L，横截面积为S，单位体积内自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e，连续两次碰撞间隔的平均时间为t0，碰撞时间不计。仅在自由电子和金属正离子碰撞时才考虑粒子间的相互作用，导线及开关的电阻不计。

a．求自由电子定向运动时的加速度大小a；

b．求t0时间内自由电子定向运动的平均速率v0；

c．推导金属棒中形成电流I的表达式；

（2）某同学受磁流体发电机的启发，设计了一种新型发电装置。如图乙所示，将发电装置、开关、导线与电阻组成一个电路，这种新型发电装置可视为直流电源。从微观角度看，两面积足够大的平行金属极板A、C间有一个垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，将一束带正电的离子流以速度v沿垂直于B的方向喷入磁场，带正电的离子在洛伦滋力作用下向A极板偏转，由于静电感应在C极板上感应出等量的负电荷。宏观上A、C两板间产生电势差，可为阻值为R的外电阻供电。

已知每个离子的质量均为m，电荷量为+q，单位时间内沿垂直极板方向上单位长度喷射的正离子个数为n，A、C两板间距为d，且d大于2mv/Bq。忽略离子的重力及离子间的相互作用力。

a．只闭合开关S1外电路短路，求短路电流Im；

b．只闭合开关S2，电路中电流稳定后，若单位时间内打在极板A上的离子数为N，请写出N与R的关系式。

参考答案

第一部分共14题，每题3分，共42分。

1.A       2. A        3.B         4.D        5.C        6.B        7.C   

8.D       9.C        10.D        11.D       12.B       13. A      14. C

第二部分共6题，共58分。

15.（8分）

（1）2.05                  （2分）        （2）④①②⑤③    （2分）

（3）a.  A                 （2分）             

b. 由闭合电路根据欧姆定律     

得到     即     

因此的值不变。                               （2分）

16.（10分）

（1）a. C（2分） b. 碰撞前后小球从同一高度做平抛运动；根据平抛运动规律，小球在空中运动的时间相同，因此碰撞前后的速度可由平抛运动的水平射程来替代。    （2分） 

（2）a. ;            （4分） 

b. 实验可能的结果是：碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量；由于斜槽末端向上倾斜，小球抛出后做斜抛运动，水平速度变小。若斜槽引起小球在空中运动时间的变化忽略不计，则斜槽末端向上倾斜时，小球的水平位移变小，故可能会得到碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量。（或说明：在斜槽末端离地高度不变的情况下，由于调节平衡后小球释放高度变高一些也给分。）                                                 （2分）                                                     

17.（9分）

解：（1）空载起飞时，升力正好等于重力，竖直方向平衡方程：

 所以                       （3分）

（2）载货起飞时，升力正好等于重力，竖直方向平衡方程：

将k带入解得：                                          （3分）

（3）该飞机装载货物后，初速度为零的匀加速直线运动，则由:

解得：

根据匀变速速度与时间关系：

解得：                                                  （3分）

18.（9分）

解：（1）根据共点力平衡条件可知：

解得：                            （2分）

（2）从小球所处位置到最低点的过程中，根据动能定理:

解得：                                              （3分）

（3）设小球落地点为Q，根据几何关系可知：

根据牛顿第二定律有：

可得：                                         

根据匀变速直线运动规律：

解得：

根据动量定义可知：

方向：与竖直方向夹角为                                 （4分）

19.（10分）

解：（1）电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处放一试探电荷q,根据库仑定律，该试探电荷受到的电场力为：                      

  由电场强度 得电荷量为Q的点电荷，在与之相距r处电场强度为：

                              （2分）

（2）a. 通过类比可以猜想两电流元间相互作用的磁场力大小F可以写为：

           ①          （2分）

b. 通过类比电场强度的定义可写出在距电流元I1l1为r处的磁感应强度B的表达式为：

                ②

将磁场力F表达式代入②式子得                  ③          （2分）

由安培定则判断B的方向：垂直纸面向里                                （1分）

c. 环形电流是由许多段的电流元组成，设任意一段电流元为Ixlx则在距其r处产生的磁感应强度由③可知：                       ④

则环形电流在圆心O处产生的磁感应强度的大小B可表示为:

得到：                                （3分）      

20.（12分）

解（1）a.由牛顿第二定律得自由电子的加速度

       ①

           ②

由①②式得：                                                （2分）

b.电子在t0时间内做匀加速直线运动，

则定向运动的平均速率                             （2分）

c.由电流的定义式

其中

解得：                                           （2分）

（2）a.短路时，粒子在洛伦兹力的作用下发生偏转，设r0为圆周运动的半径，只有距A板为2r0的正离子能够打在A板上形成等效电流，则           ①

根据洛伦兹力提供向心力则       ②                      

联立①②可得：                                           （3分）

b.由电流定义得：                          ①

闭合电路欧姆定律得：                    ②

电源电动势                               ③

由得                             ④

联立①~④解得：                                       （3分）

(其他方法解答正确均得分)