2022届湖北省蕲春县第一高级中学高三（下）5月第三次模拟考试物理试题含解析

蕲春一中2022届模拟考试（三）物理试题

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~11题有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 2021年12月9日，航天员王亚平在时隔8年后再次进行太空授课，在其中一个环节，王亚平通过向水膜注水形成了一个小水球，视频中可以清晰地看到小水球在不断地进行周期性振动（即小水球形状在不断发生周期性变化），研究表明，小水球振动的频率。其中表面张力系数的单位为“牛顿每米（N/m）”，m为小水球质量，下列关于k的分析，可能正确的是（   ）

A. k是无单位的物理量

B. k与时间的单位相同

C. k与频率f的单位相同

D. k与表面张力系数的单位相同

【答案】A

【解析】

【详解】已知频率的单位为（1/s），表面张力系数的单位为“牛顿每米（N/m），则k的单位有

力的单位为，整理有

故选A。

2. 如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。下列说法不正确的是（　　）

A. a光的频率一定大于b光的频率

B. 用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应

C. 电源正极可能与c接线柱连接

D. 若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f

【答案】B

【解析】

分析】

【详解】ABC．由于电源的接法不知道，所以有两种情况：

(1)c接负极，d接正极：单色光a频率大于金属的截止频率，b光的频率小于金属的截止频率，所以a光的频率一定大于b光的频率。

(2)c接正极，d接负极：a、b两光可能都发生光电效应，a光产生的光电子能到达负极而b光产生的光电子不能到达负极，a光产生的光电子的最大初动能大，所以a光的频率一定大于b光的频率，故A、C正确，不符合题意；B错误，符合题意；

D．电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f，故D正确，不符合题意。

故选B。

3. 2021年7月25日，台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生电涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（　　）

A. 阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象

B. 阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电

C. 阻尼器最终将内能转化成为机械能

D. 质量块通过导体板上方时，导体板电涡流大小与质量块的速率无关

【答案】A

【解析】

【详解】AB．阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象，不是外部电源供电，选项A正确，B错误；

C．阻尼器最终将振动的机械能通过电磁感应过程转化成为内能，选项C错误；

D．质量块通过导体板上方时，导体板的电涡流大小与质量块的速率有关，速率越大，则磁通量变化越快，产生的涡流越大，选项D错误。

故选A。

4. 我国首次发射的火星探测器“天问一号”经过长达半年的航行，于2021年2月10日成功被火星引力捕获，绕火星赤道平面椭圆轨道1运行（如图所示）。为了观测火星的南北极，2月15日探测器运行到轨道1的远火点，短时间内启动探测器上发动机，成功实施了轨道平面机动，完成“侧手翻”，转移到与轨道1平面垂直的椭圆轨道2上运行。假设变轨前后两椭圆轨道的近火点P与远火点Q相同，远火点距离火星中心距离为r，探测器在远火点的速率为v，忽略探测器在Q点的变轨时间且变轨后发动机关闭，不考虑阻力、其他天体的影响。下列说法正确的是（　　）

A. 短暂变轨过程中发动机对探测器做正功

B. 变轨过程中探测器速度变化量大小

C. 变轨前后瞬间探测器的向心加速度变大

D. 探测器稳定运行时，在远火点的加速度小于

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．探测器在远火点Q变轨前后瞬间的速度大小均为v，受到火星的万有引力与v垂直，万有引力不做功，由动能定理知，发动机对探测器做的总功为零，选项A错误；

B．由矢量的运算法则知，变轨过程中，探测器速度变化量大小为

选项B正确；

C．在远火点Q探测器受到火星的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律知，变轨前后瞬间探测器的向心加速度不变，选项C错误；

D．若探测器在Q点变为以火星为中心，半径为r的圆轨道上运行，其速率v0>v，在圆轨道与椭圆轨道的Q点，探测器的加速度大小为

选项D错误。

故选B。

5. 五一期间，古隆中景区推出了名为“张飞喊泉”的娱乐活动，既增加节日的喜庆氛围，又弘扬了三国文化。如左图所示，人工湖中心有一组可以通过控制电路电信号调节喷水速度的喷头，湖边安装有收集声波的喇叭，当有声波输入时，传感器将声波信号转化为控制电路的电信号，从而产生一种“喊泉”的效果。如右图所示，现从水面上不计高度的三个出水口分别以相同的速率喷出三个完全相同的水滴A、B、C。 B的初速度方向竖直向上，A、C初速度方向与竖直方向夹角相同，忽略空气阻力，则（　　）

A. 水滴A、B、C能够达到的最大高度相同

B. 水滴A、B、C落地时速度相同

C. 水滴A、B、C落地时重力的瞬时功率相同

D. 从喷出到落至水面过程中，水滴A、C的动量变化量相同

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．B的初速度方向竖直向上，A、C初速度方向与竖直方向夹角相同，B的最高点速度为零，A、C最高点速度不为零，根据机械能守恒定律，三个水滴能够达到的最大高度不同，B到达的最大高度最大，故A错误；

B．水滴A、B、C落地时速度方向不同，所以落地速度不同，故B错误；

C．根据机械能守恒定律，三个水滴落地时速度大小相同，但速度方向不同，根据重力瞬时功率

所以A、B、C落地时重力的瞬时功率不同，故C错误；

D．A、C初速度方向与竖直方向夹角相同，竖直方向的分速度相等，所以运动时间相同，根据动量定理，水滴A、C的动量变化量相同，故D正确。

故选D。

6. 如图所示，在半径为L的圆形区域内有垂直于平面向外的匀强磁场，在x轴与磁场边界的交点P处有一粒子发射源，能沿平面与x轴成任意夹角向磁场区域发射质量为m，带电量为的粒子，且发射速度的大小为。在发射的众多粒子中b粒子在磁场中的运动时间恰好为a粒子在磁场中运动时间的两倍。已知a粒子的入射方向与x轴正方向成角，若不考虑粒子间的相互作用力和粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A. b粒子的入射方向与x轴正方向成45°角

B. b粒子的入射方向与x轴正方向成角

C. a、b两粒子离开磁场后的运动方向相互平行

D. 从磁场外沿y轴正方向从不同位置射入的，一群同速率的上述粒子经磁场作用后不一定都过P点

【答案】C

【解析】

【详解】ABC．根据

解得

a粒子的轨迹如图

根据几何关系，a粒子的入射方向与x轴正方向成角，a粒子在磁场中转过的圆心角为，根据

b粒子在磁场中的运动时间恰好为a粒子在磁场中运动时间的两倍，则b粒子转过的圆心角为，b粒子的轨迹如图

根据几何关系b粒子的入射方向与x轴正方向成角，a、b两粒子离开磁场后的运动方向相互平行，故C正确，AB错误；

D．根据

解得

根据左手定则粒子向左偏转，粒子沿着y轴正方向从不同位置射入，设射入位置与圆心的连线与x轴的夹角为，根据几何关系其轨迹中心的坐标为

根据几何关系，该轨迹中心与P点的距离为

则粒子的轨迹必然经过P点，即粒子经磁场作用后一定都过P点，故D错误。

故选C。

7. 如图，在竖直平面内有光滑轨道ABCD，AB、CD段是竖直轨道，BC段是半径为R的半圆弧轨道，B、C均与圆心等高，两个质量均为M的相同小球P、Q（可视为质点）用一根长为3R的轻杆连接在一起，套在AB段轨道上，则从Q球在B点处由静止释放到两球再次上升到最高点过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 整个过程中两球与轻杆组成的系统机械能不守恒

B. 两球再次上升到最高点时，Q球可能位于C处

C. 当小球Q位于半圆弧轨道最低点时，小球Q的速度是小球P速度的2倍

D. 当小球P下降的速度为零时，连接小球P、Q的轻杆与AB成30°角

【答案】D

【解析】

【详解】A．因为整个过程中只有重力对两小球与轻杆组成的系统做功，系统机械能守恒，故A错误；

B．由几何关系可知，若Q球位于C处，则P球位于释放点下方，由机械能守恒定律可知此时系统的动能不为零，故C不可能为两球第一次上升到最高点时Q球的位置，故B错误；

C．如图1，当小球Q第一次位于半圆弧轨道最低点时，小球P和Q的速度在杆上的投影相等，即

得

故C错误；

D．当小球P第一次下降的速度为零时，Q球的速度在杆上的投影为零，则速度与杆垂直，又速度与半径垂直，所以轻杆一定过半圆弧的圆心，如图2

由几何关系可知连接小球的轻杆与成30°角，故D正确。

故选D。

8. 两列机械波在同种介质中相向而行，、为两列波的波源，以、连线和中垂线为轴建立如图所示的坐标系，、的坐标如图所示。某时刻的波形如图所示。已知波的传播速度为，点有一个观察者，下列判断正确的是（　　）

A. 两波源、的起振方向相同

B. 经过足够长的时间的振幅为45cm

C. 波源产生的波比波源产生的波更容易发生衍射现象

D. 当观察者以的速度向点运动时，观察者接收到波的频率大于2.5Hz

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图像可知，波源起振方向沿y轴负方向；而波源的起振方向沿y轴正方向，起振方向相反，A错误；

B．两列波到达O点时总是同相位，振动加强，因此经过足够长的时间的振幅为，B正确；

C．两列波的波长均为4m，产生明显衍射条件相同，C错误；

D．当观察者以的速度向点运动时，观察到的波速为

根据

可得观察者接收到波的频率

D正确。

故选BD。

9. 如图甲所示，绝缘且粗糙程度相同的水平面上固定着两个带等量负电荷的点电荷M和N，O、A、B是在此水平面上M、N连线的中垂线上的三点，B点是MN的中点，O与B间距为x=0.2m.一带正电的小球由O点静止释放，其质量m=1×10－2kg、电荷量q=2×10－3C，带正电的小球与水平面的动摩擦因数µ=0.2。小球从O点运动到B点的v－t图像如图乙所示，A为图像的拐点，乙图中O、A、B对应甲图中O、A、B三个位置。重力加速度g=10m/s2，则以下说法正确的是（　　）

A. 从O到B，小球的加速度先增大后减小

B. O点与B点电势差

C. 当小球速度最大时，小球所在位置的电场强度

D. O与B之间A点的电场强度最小

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由乙图可知，从O到A，小球的加速度增大，A到B先减小至零然后反向增大。故A错误；

B．从O到B，由动能定理可得

其中

又

联立，可得

故B正确；

C．当小球速度最大时，其加速度为零，有

解得

故C正确；

D．对小球受力分析，由牛顿第二定律有

由乙图可知，小球A点时加速度最大，即电场强度最大。故D错误。

故选BC。

10. 广州长隆水上乐园是世界知名的水上乐园，多次荣膺“全球必去水上乐园”称号。某水滑梯的示意图如图所示（图中L1、L2、h均为已知量），滑水装备与螺旋滑道间的摩擦可忽略；倾斜滑道和水平滑道与滑水装备间的动摩擦因数均为μ，若一质量为m的游客（含装备，可视为质点）从螺旋滑道顶端由静止滑下，在倾斜滑道上加速下滑，且在水平滑道左端的速度大小为v。不计游客在倾斜滑道和水平滑道连接处的机械能损失，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　）

A. 游客刚进入倾斜滑道时的速度大小为

B.

C.

D. 游客在整个滑道上运动的过程中损失的机械能为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由机械能守恒定律有

解得游客刚进入倾斜滑道时的速度大小为

故A错误；

B．设倾斜滑道的倾角为θ，游客在倾斜滑道上加速下滑，有

解得

故B正确；

C．游客从水平滑道左端离开，由动能定理

可得

故C错误；

D．游客在整个滑道上运动的过程中损失的机械能

故D正确。

故选BD。

11. 如图，正方形导线框静置在光滑水平桌面上，其边恰好与匀强磁场的左边界重合，磁场方向垂直桌面向下，磁场左右边界的距离大于导线框的边长。时刻开始，在中点施加一水平向右的拉力，使导线框向右做匀加速直线运动，直到边离开磁场。规定沿的方向为感应电流的正方向，用表示感应电流，用表示、两点间的电势差，用、表示拉力的大小和拉力的功率，则下列相关的关系图像中可能正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由法拉第电磁感应定律结合欧姆定律得电流大小与时间的关系为

ab边与cd边都在磁场中时，没有感应电流产生，由楞次定律可知，当ab边进入磁场时，电流方向为adcba即电流方向为负方向，离开磁场时，电流方向为abcda即电流方向为正方向，A错误；

B．当只有ab边进入磁场这段时间内，由右手定则知ab两点电势差为正值，结合法拉第电磁感应定律可知大小随时间变化为

同理导线框全部进入磁场这段时间内，ab两点间的电势差为正值，大小随时间变化为

当ab边从磁场中出来到到整个导线框从磁场中出来这段时间内ab两点电势差为正值，大小随时间变化为

故这三段时间中，与时间关系图像经过原点的倾斜的直线，第二段时间斜率最大，第三段时间的初始电势差小于第二阶段的末状态电势差，可能小于第一阶段的末状态电势差，B正确；

C．由牛顿第二定律得

又

电流随时间变化规律为

解得

但在这段时间内，有

拉力与0时刻拉力相等，图中所示此段时间内拉力大于0时刻的拉力，C错误；

D．拉力的功率为

故P与t关系图像为抛物线，但在这段时间内，

P与t关系图像为经过原点的一条倾斜的直线，D正确。

故选BD。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 一实验小组用如图所示装置验证力的平行四边形定则。所用的实验器材有：贴有白纸的方木板、铁钉、弹簧测力计、动滑轮和重物、轻质细线，量角器。

请将实验步骤中的空白补充完整：

(1)将方木板竖直固定，将连接有弹簧测力计的细线一端固定在O处的铁钉上，另一端绕过挂有重物的动滑轮用手拉住，调整手的拉力方向，使绕过滑轮的细线和悬挂重物的细线均与木板平行，如实验装置图所示。

(2)保持重物静止，读出弹簧测力计的示数F，在白纸上描出装置图中细线AO和BC的方向，用量角器量出AO与BC间所夹角α，另外还需测出_________（写出需要测量的物理量及其符号）的大小。

(3)改变α值，重复实验。若在误差允许的范围内总能满足Fcosα=________（用所测物理量的符号表示），即可验证力的平行四边形定则。

【答案】    ①. 重物与滑轮的总重力G    ②.

【解析】

【详解】(2)[1]用量角器量出AO与BC间所夹角α，另外还需测出重物与滑轮的总重力G，原因如下：

(3)[2]如图所示，根据平衡条件

解得

由此可知，需要测出滑轮与重物总重力G。

13. 实验小组测量一水果电池的电源电动势和内电阻，实验器材有：

水果电池（电动势约，内阻约为）

电阻箱（）

电流表（量程为，内阻约为）

电流表（量程为，内阻约为）

电流表（量程为，内阻约为）

电压表（量程，内阻约为）

单刀单掷开关、单刀双掷开关、导线若干；

（1）电路设计：实验小组设计了图1所示电路进行实验；

（2）电表选择：实验中，应该选择电流表______进行实验；

（3）电路连接：在图2中用笔画线代替导线，将电阻箱和单刀双掷开关接入电路______。

（4）实验小组将开关、闭合、开关掷于a，调节电阻箱R的阻值，得到一系列电压表的对应读数U，图3中实线是根据实验数据（U是电压表示数，I为电压表示数与对应电阻箱阻值的比值）描点作图得到的图像，虚线是水果电池的路端电压U随电池中电流I变化的图像（无电表影响的理想情况），图像描述正确的是______。

A．B．C．D．

（5）分析发现，该实验方案误差较大，需要进行调整。实验小组将开关闭合、打开、开关掷于b，调节电阻箱R的阻值，再得到一系列电流表的对应读数I，图4为图像，根据该图像，测得该电源电动势和内阻值分别为______，______。

【答案】    ①.     ②. 见详解    ③. B    ④.     ⑤.

【解析】

【详解】（2）[1]在将水果电池短路的情况下，有

在接入电路后，控制电阻箱阻值，可以测量范围的电流，故电流表选择表。

（3）[2]根据电路图，在图2中用笔画线代替导线，将电阻箱和单刀双掷开关接入电路，实物图如图所示

（4）[3]考虑到电压表分流，实线对应的真实情况，根据闭合回路得欧姆定律

其中U是电压表示数，I为电压表示数与对应电阻箱阻值的比值，变式得到

则

，

虚线是水果电池的路端电压U随电池中电流I变化的图像（无电表影响的理想情况），根据闭合回路得欧姆定律

故ACD错误B正确。

故选B。

（5）[4][5]调整后的实验电路，有

变式后

由由图4可得

解得

联立解得

由于

则

14. 水银式血压计基本结构图如图所示，其主要部件有臂带、加压气囊、水银柱及听诊器，加压气囊可以向体积为V的臂带充入压强为大气压强P0的空气，进而改变其内部气体压强，水银压强计可以测定大血管对臂带的压强（即肱动脉对周围组织的侧压）。当臂带中的气压高于收缩压（高压），或低于舒张压（低压），听诊器都听不到血液与血管摩擦产生的声音。测量血压时，我们先对臂带充气，然后放气，在放气过程中，听诊器中第一次和最后一次听到心脏规律跳动时血液在血管中流动产生的声音时的压强计的示数，即为所测的收缩压和舒张压。已知初始时臂带内气体体积为V，压强为P0。若某次测量，血压为120cmHg/80cmHg。假设充气、放气过程，臂带内气体温度保持不变，cmHg。

（1）该次测量中若要测出收缩压，求至少需向臂带中充入气体的体积；

（2）求听诊器中第一次和最后一次听到血液流动产生的声音过程中，臂带放出气体质量与臂带剩余气体质量之比。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）臂带中气压值至少需要达到120cmHg，听诊器才能测出收缩压，以臂带中原有气体和充入气体为研究对象，根据玻意耳定律，有

其中cmHg，代入数据，联立解得

（2）听诊器中第一次和最后一次听到血液流动产生的声音，臂带中气体压强由120cmHg变为80cmHg，以臂带中压强为120cmHg时的气体为研究对象，根据玻意耳定律，有

解得

设臂带中气体（）在1个大气压强下的体积为V2，则有

解得

根据可得臂带放出气体质量与臂带剩余气体质量之比等于体积之比，即

15. 如图所示，水平地面光滑，四分之一表面光滑的圆弧形轨道P固定在地面上，半径为R，紧挨着轨道p的右端是表面粗糙的长木板Q，二者水平部分等高，Q的质量为2m。开始时木板Q通过一装置锁定在地面上，质量为2m的小滑块B静止于距Q的左端3R处。现有质量为m的小滑块A从P顶端静止释放，已知A、B与Q之间的动摩擦因数均为，A、B可看成质点，重力加速度为g。

（1）求小滑块A滑到圆弧形轨道的最低点C时轨道所受的压力多大？

（2）A、B相碰为完全非弹性碰撞，A与B碰撞瞬间木板Q解除锁定，要使物块不滑离长木板，求长木板Q的长度至少多大？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对A，从P顶端滑至C点时速度为，由机械能守恒定律有

得

在C点由牛顿第二定律有

得

由牛顿第三定律得

（2）当A与B发生碰撞前速度为，由动能定理有

得

当A、B发生碰撞时，由动量守恒定律得

解得

设系统共速时速度为，由动量守恒定律有

得

设相对位移为，由能量守恒定律有

解得

长木板Q的长度至少为

16. 如图所示，M、N为等离子体发电机的两个极板，分别通过导线与平行板电容器的两个极板P、Q相连。M与N、P与Q的间距均为d，M、N中间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，一束等离子体（高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向喷入磁场。P、Q间加一垂直于纸面向里的匀强磁场，一电荷量为q、质量为m的正离子以速度沿平行于极板方向从A点射入电容器。不计离子的重力和电容器的边缘效应。

（1）已知离子在P、Q间恰好做匀速直线运动，求P、Q间匀强磁场的磁感应强度的大小；

（2）若撤去P、Q间的磁场，离子从A点以原来的速度入射后恰好从下极板的右侧边缘射出电场，射出电场时速度方向与水平方向成30°角，求A点离下极板的距离h；

（3）以极板Q右侧边缘O点为原点建立如图所示的直角坐标系，在第一、四象限内存在磁感应强度大小均相等的匀强磁场，其中第四象限内区域的磁场方向垂直于纸面向里，其他区域内的磁场方向垂直于纸面向外。若在第（2）问的情形中，离子能够途经点到达点，求第一、四象限内匀强磁场的磁感应强度B3的大小以及离子从O点运动到C点所用的总时间t。

【答案】（1）；（2）；（3）（、2、3...），当离子在从O到B的过程中运动段圆弧时，当离子在从O到A的过程中运动段圆弧时

【解析】

【分析】

【详解】（1）设磁流体发电机两极板之间的电压为U，等离子体的电荷量为，则有

离子在P、Q间做匀速直线运动的过程中

解得

（2）设离子射出板间电场时速度大小为，根据动能定理得：

离子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则有

解得

（3）以下答案如果n值只取到1（没有考虑多解性），给一半分

设x为离子在一、四象限磁场中每次偏转圆弧所对应的弦长，由运动的对称性可知，离子能到达B点需满足

（、2、3...）

设离子的轨道半径为R，圆弧所对应的圆心角为60°，则有

可得

由洛伦兹力提供向心力，有

解得

（、2、3...）

当离子在从O到B的过程中运动段圆弧时运动轨迹如甲图所示，轨道半径

离子运动的总弧长

则

当离子在从O到A的过程中运动段圆弧时，运动轨迹如乙图所示

离子运动的总弧长

则