2022届河北省衡水中学高三（下）二调考试物理试题含解析

2021一2022学年度衡水中学下学期高三年级二调考试

物理试卷

第I卷（选择题共46分）

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28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. 目前第24届冬季奥林匹克运动会正在我国北京市如火如茶地举行。在新冠疫情肆虐全球的背景下，北京冬奥会的如期举办，再次彰显了中国的决心、高效与活力，如图为四个冬奥运动项目中运动员运动的一些场景，下列有关说法正确的是（　　）

A. 在研究甲图中的运动员完成某项技术动作时，可以把运动员看成质点

B. 在乙图中运动员用冰壶刷刷冰的目的是为了减少冰壶与冰面的摩擦力

C. 丙图中的处于空中的运动员，在上升过程为超重状态，下降过程则为失重状态

D. 丁图中速度滑冰项目比的是运动员的平均速度大小，第一名则平均速度最大

【答案】B

【解析】

【详解】A．在研究甲图中的运动员完成某项技术动作时，不能忽略运动员的大小和形状，不能把运动员看成质点，故A错误；

B．在乙图中运动员用冰壶刷刷冰的目的是为了减少冰壶与冰面的摩擦力，不仅能让冰壶滑的更远，还能更好的控制冰壶的运动方向，故B正确；

C．丙图中的处于空中的运动员，无论在上升过程还是下降过程，其加速度都为重力加速度，为完全失重状态，故C错误；

D．丁图中速度滑冰项目比的是运动员的平均速率大小，第一名则平均速率最大，故D错误。

故选B。

2. 某小船在河宽为d，水速恒定为v的河中渡河，第一次用最短时间从渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为v1，所用时间为t1；第二次用最短航程渡河从同一渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为v2，所用时间为t2，结果两次恰好抵达对岸的同一地点，则

A. 第一次所用时间t1= B. 第二次所用时间t2=

C. 两次渡河的位移大小为 D. 两次渡河所用时间之比

【答案】D

【解析】

【详解】A. 第一次所用时间t1=，选项A错误；

B.第二次渡河时船头方向与合速度方向垂直，即船速方向不是指向河对岸，则渡河的时间不等于，选项B错误；

C.两船抵达的地点相同，位移相同，由第一次渡河可知，位移为，选项C错误；

D.两船抵达的地点相同，知合速度方向相同，甲船静水速垂直于河岸，乙船的静水速与合速度垂直．如图．

两船的合位移相等，则渡河时间之比等于两船合速度之反比．则：，D正确.

3. 高层楼房发生了火灾，消防员及时赶到，用多个高压水枪同时进行灭火。靠在一起的甲、乙两个相同高压水枪，喷出的水落到着火点的同一位置上，如图所示。已知甲、乙喷出的水初速大小相同且水迹处于同一竖直面内，忽略水受到的空气阻力，则（　　）

A. 到达着火点时，甲喷出的水的速率较大

B. 到达着火点时，乙喷出的水速度的方向可能水平

C. 到达着火点时，甲喷出的水速度的方向可能水平

D. 从喷出到着火点，乙喷出的水运动的时间较长

【答案】B

【解析】

【详解】A．由于甲、乙喷出水初速大小相同，又到达同一位置，根据机械能守恒定律可知，到达着火点时的速率相等，选项A错误；

B．到达着火点时，乙喷出的水可能刚好到达最高点，则速度的方向可能水平，选项B正确；

C．到达着火点时，甲喷出的水已经过了最高点位置，则速度的方向不可能水平，选项C错误；

D．研究竖直向上运动的逆过程，则由

可知，高度越大，时间越长，可知从喷出到着火点，甲喷出的水运动的时间较长，选项D错误。

故选B。

4. 如图所示，竖直平面内相距的A、B两点（AB水平）均固定有电荷量为Q的正点电荷，半径为a的光滑绝缘细圆管（圆管的大小不计）固定在A、B两点间，其圆心O位于AB的中点，细管与AB以及AB中垂线的交点分别为C、E、D、F。一电荷量为q的带负电小球（视为质点）在圆管内沿顺时针方向运动，以大小为（g为重力加速度大小）的速度通过D点时，小球恰好对细管无压力。静电力常量为k，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 小球通过F点时的速率为

B. 小球的质量为

C. 小球通过C、E两点时的合力相同

D. 小球在C点的电势能大于其在E点的电势能

【答案】B

【解析】

【详解】A．D和F两点关于O点对称，故小球电势能相同，小球从D到F过程中只有重力做功，故

解得

故A错误；

B．由几何关系可知

，

由平行四边形定则，可知小球在D点时的电场力（q为带负电小球）

方向向下，在D点，合力提供向心力

故

故B正确；

CD．C、E两点高度相同，重力势能相同，并且C、E两点关于O点对称，故小球电势能相等，由能量守恒可知，小球在C、E两点速度大小相等，则需要的向心力大小相等，但方向不同，与重力合成后的合力方向也不相同，故小球通过C、E两点时的合力不同，故CD错误。

故选B。

5. 表面光滑的四分之一圆柱体紧靠墙角放置，其横截面如图所示。细绳a、b一端固定在竖直墙面上同一点P，另一端分别连接小球A、B，A、B两球均在柱体上保持静止。已知a的长度为b的2倍，A的质量为B的2倍。则a、b的拉力之比为（　　）

A.  B.  C. 2 D. 4

【答案】D

【解析】

【详解】A球受力如图，因A平衡，则A的重力、a的拉力、柱体的支持力构成闭合的三角形。由几何关系知

同理可得

解得

故选D。

6. 某兴趣小组想利用小孔成像实验估测太阳密度。设计如图所示的装置，不透明的圆桶一端密封，中央有一小孔，另一端为半透明纸。将圆桶轴线正对太阳方向，可观察到太阳的像的直径为d。已知圆桶长为L，地球绕太阳公转周期为T。则估测太阳密度的表达式为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】设太阳的半径为R，太阳到地球的距离为r，由成像光路图，根据三角形相似得

解得

地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设太阳质量为M，地球质量为m，则

体积为

由密度公式得

联立解得

故选C。

7. 将一半径为、电阻重力未知的金属闭合圆环用一带有力传感器的细线悬挂于天花板的O点，同时在圆环圆心等高点的上方加一按（k未知且为恒量，式中各量的单位均为国际单位）随时间逐渐增大的磁场如图甲所示，现发现拉力传感器的示数变化如图乙所示。不考虑金属圆环的形变和电阻的变化，整个研究过程细线未断且圆环始终处于静止状态。则以下说法正确的是（　　）

A. 金属环的重力为

B. k值为

C. 时间内金属环的功率为

D. 时间内通过金属环某一截面的电荷量为

【答案】C

【解析】

【详解】AB．设金属圆环半径为r，根据法拉第电磁感应定律可得金属圆环产生感应电动势

由闭合电路欧姆定律可知感应电流为

金属圆环产生安培力的有效长度为L=2r，由受力平衡可得

解得

由图乙可知，t=0时

直线的斜率

联立，可得

故AB错误；

C．时间内金属环的功率为

故C正确；

D．时间内通过金属环某一截面的电荷量为

故D错误。

故选C。

二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

8. 如图甲，一质量为的小物块以初动能向右滑上足够长的水平传送带上，传送带以恒定速度逆时针转动。小物块在传送带上运动时，小物块的动能与小物块的位移关系图像如图乙所示，传送带与小物块之间动摩擦因数不变，重力加速度为。则（　　）

A. 小物块与传送带之间的动摩擦因数为

B. 从小物块开始滑动到与传送带达到共同速度所需时间为

C. 整个过程中物块与传送带间产生的热量为

D. 整个过程中传送带电动机多消耗的电能为

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】由图乙可知，图像的斜率表示合外力的大小，小物块向右滑合外力为，得

A错误；

由图像丙可知，小物块做匀变速直线运动且共速前加速度不变，全程可看为匀减速，即

又

，

联立解得

B正确；

由图像可知，产生的热量

为物块与传送带的相对位移（即图中的阴影面积）

故

即

C正确；

整个过程中电动机多消耗的电能为

故

D错误；

故选BC。

9. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0eV

B. 这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光

C. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极

D. 氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图甲可知，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子的能量为

根据图丙可知，遏止电压为，则光电子的初动能

根据光电效应方程

则光电管阴极K金属材料的逸出功为

故A错误；

B．根据排列组合的规律可知，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，共发出3种频率的光，故B正确；

C．光电子由阴极K向对面的极板运动，形成光电流，要阻止该电流，需要接反向电压，则可判断图乙中电源左侧为正极，故C错误；

D．通过A分析可知，只要光电子的能量大于，就可以使阴极K发生光电效应现象，由图甲可知，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，有2种频率的光子满足要求，故D正确。

故选BD。

10. 如图所示，一倾角为的光滑斜面与半径为R的光滑圆弧在最高点对接，斜面固定在水平地面上，圆弧最低点与水平地面相切。质量分别为m和M的物块A与B（可视为质点）通过跨过斜面顶端光滑定滑轮的轻绳（长为1.5R）连接。初始时轻绳伸直，将物块B由圆弧的最高点静止释放，当物块B到达圆弧最低点时，物块A的速度为，重力加速度为g，则以下说法正确的是（　　）

A. 物块B到达圆弧最低点时速度大小也为

B. 当物块B到达圆弧最低点时，物块A的速度最大

C. 轻绳对物块A做的功为

D. 物块B经过圆弧最低点时受到的支持力小于

【答案】CD

【解析】

【详解】A.如图1所示，设物块B滑至圆弧最低点时的速度为，将其分解为沿绳方向的速度和垂直绳方向的速度，其中分速度

由几何关系可得

故A错误；

B.在物块B沿圆弧向下运动时，由于物块B的重力沿轻绳方向的分力越来越小，而物块A、B的质量关系未知，因此物块A有可能先加速后减速，则物块B到达圆弧最低点时，物块A的速度不一定最大，故B错误；

C.轻绳对物块A做的功等于其机械能的增加量

故C正确；

D.对滑至圆弧最低点的物块B进行受力分析如图2所示，由牛顿第二定律可得

解得

故D正确。

故选CD。

第Ⅱ卷（非选择题共54分）

三、非选择题（本题共4小题，共42分）

11. 在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，某同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测则细线中的拉力。（）

（1）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是_______（结果保留3位有效数字）。

（2）由实验得到小车的加速度与力传感器示数的关系如图丙所示，则小车与轨道的滑动摩擦力______N。

（3）该同学不断增加砂子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为______。

【答案】    ①. 2.40    ②. 1.0    ③. 5.0

【解析】

【详解】（1）[1] 相邻两计数点之间还有四个点未画出，可知相邻两计数点时间间隔为

根据逐差法可得小车运动的加速度大小为

（2）[2]以小车为研究对象，根据牛顿第二定律可得

由图丙可知，当时，有

（3）[3]以小车为对象，根据牛顿第二定律可得

由于相同时间内砂桶通过的位移总是小车通过位移的两倍，可知砂桶的加速度是小车加速度的两倍，以砂桶和砂子为对象，根据牛顿第二定律可得

联立可得

可知随着的增大，小车的加速度最后会趋近于

12. 为了测出电阻Rx的值，某同学设计了如图甲所示的电路图，图中R0是保护电阻，R1是电阻箱，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源。实验具体步骤如下：

①连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；

②闭合S，调节电阻箱R1和滑动变阻器R，使A1表示数为一适当值I1，记下此时电阻箱的阻值R和A2表的示数I2；

③保持I1的值不变，重复调节电阻箱R1和滑动变阻器R，得到多组阻值R1和A2表的示数I2，并画出R1与I2的关系图像如图乙所示。

（1）已知R1-I2图线的斜率为k，纵截距为b，则Rx=________；电流表A1的内阻RA1=_______。（用I1、b、R0、k表示）

（2）由于电流表的内阻也不能忽略，用这种方法得到的电阻的测量值Rx与真实值R真相比较，Rx______R真（填“>”“<”或“=”）。

【答案】    ①. ##    ②.     ③. =

【解析】

【详解】（1）[1][2]由电路图有

得

结合图，可得

，

解得

，

（2）[3]上述分析计算中已经考虑了A1电表的内阻，A2电表的内阻对上述分析计算没有影响，所以用这种方法得到的电阻的测量值Rx与真实值R真相等。

13. 如图甲所示，质量为M = 1.0kg的平板小车C静止在光滑的水平面上，在t = 0时，质量为2.0kg的物块A与质量为1.0kg的物块B同时从左右两端水平冲上小车，1.0s内它们的v—t图像如图乙所示，（g取10m/s2）求：

（1）物块A和B与平板小车之间的动摩擦因数μA、μB；

（2）要使A、B在整个运动过程中不会相碰，车的长度至少为多少。

【答案】（1）0.3，0.3；（2）7.125m

【解析】

【详解】（1）由v—t图可知，在0 ~ 1s内，物体A、B的加速度大小相等，均为

根据牛顿第二定律得

对A有

对B有

可得

（2）0 ~ 1.0s内，物体A、B所受的滑动摩擦力大小分别为

，方向水平向左

，方向水平向右

所以小车C所受的摩擦力

，方向水平向右

因此在0 ~ 1s内，小车C向右做匀加速直线运动，加速度为

通过的位移

末C的速度为

在0 ~ 1s内A、B位移分别为

由图知：时A、C的速度相同，之后AC一起向右做匀减速运动，加速度为

设再经过时间三者速度相同，共同速度为，则有

解得

，

从到共速的过程，AC的位移为

B的位移为

故要使A、B在整个运动过程中不会相碰，车的长度至少为

解得

14. 如图所示，在平面直角坐标系的第二象限内有平行于y轴的匀强电场，电场强度大小为E，方向沿y轴正方向。在第一、四象限内有一个圆形边界的匀强磁场区域，边界过坐标原点O，且与y轴相切，圆心为，圆内有方向垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一带负电的粒子（不计重力），以速度为从第二象限的P点，沿平行于x轴正方向射入电场，通过坐标原点O进入第四象限，射出磁场时速度方向沿y轴负方向。已知P点的坐标为。求：

（1）带电粒子的比荷；

（2）圆形磁场区域的半径R；

（3）若改变P点的位置坐标（仍在第二象限内）和进入电场时的初速度大小（不改变方向），粒子经O点进入磁场后仍能沿y轴负方向射出磁场，试写出满足条件的P点的位置坐标方程。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】(1)从P到O过程中，粒子做类平抛运动，水平、竖直方向分别满足

据牛顿第二定律可得

联立可解得。

(2)设粒子经过O点时的速度大小为v，方向与x轴正方向间的夹角为，则

解得

粒子在磁场中做匀速圆周运动，有

由几何关系知

联立可解得。

(3)设满足条件的P点坐标为，粒子初速度为，则

，

由分析可知，粒子出磁场时速度方向均沿y轴负方向，需满足

则粒子通过O点的速度大小必为，由平行四边形定则可得

又

联立可解得

四、选考题（共12分。请考生从两道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分）

15. 下列说法中不正确的是（　　）

A. 单晶体和多晶体都有固定的熔点

B. 浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏

C. 水的饱和汽压随温度的升高而增大，且增大得越来越快

D. 当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小

【答案】B

【解析】

【详解】A．单晶体和多晶体都有固定的熔点，固定熔点是判断是否为晶体的重要依据，故A正确，A不符合题意；

B．浸润现象中，附着层里的分子比液体内部密集，不浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏，故B错误，B符合题意；

C．饱和气压与液体的种类和温度有关，水的饱和汽压随温度的升高而增大，且增大得越来越快，故C正确，C不符合题意；

D．在一定气温条件下，大气中相对湿度越小，水汽蒸发也就越快，人就越感到干燥，故当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，故D正确，D不符合题意。

故选B。

16. 如图所示为长庆胡同某住宅小区二次供水系统示意图，压力罐甲、乙与水泵连接，两罐为容积相同的圆柱体，底面积为0.6m2，高为0.8m，开始两罐内只有压强为1.0×105Pa的气体，阀门K1、K2关闭，现启动水泵向甲罐内注水，当甲罐内气压达到2.4×105Pa时，水泵停止工作，当甲罐内气压低于1.5×105Pa时，水泵启动，求：

（1）甲罐内气压达到2.4×105Pa时，注入水的体积；

（2）打开阀门K1，水流入乙罐，达到平衡前水泵是否启动。

【答案】（1）0.28；（2）水泵启动

【解析】

【分析】

【详解】（1）取甲内气体为研究对象，由玻意耳定律有

则注入水的体积为

联立解得

（2）打开开关后两罐液面相平，罐内气体高度

对甲气罐由由玻意耳定律

解得

因气压，则水泵启动。

17. 如图为某同学用一束激光射入正三角形玻璃砖的光路图，由于疏忽，他忘记标记光路方向，同时手上也没有量角器。已知图中△ABC为正三角形玻璃砖边界，a、b、c为边界中点，且光束1与光束2平行。则下列说法正确的为（　　）

A. 光束2为入射光

B. 该激光在玻璃砖中的折射率为1.5

C. 光束3的光强大于光束1、2的光强之和

D. 无论如何改变入射角，总有光线从玻璃砖中射出

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图根据反射定律和折射定律可知，光束1为入射光，故A错误；

B．由图根据几何关系可知，bc与法线的夹角为，光束2与BC的夹角为，则光束1与法线夹角为，则该激光在玻璃砖中的折射率为

故B错误；

C．根据A分析可知，光束1为入射光束，在b点只发生折射，则光速1与光束bc光强相等，由图可知，在c点光束bc部分折射为光速3、部分反射为光束ca，则光束1的光强大于光束3的光强，故C错误；

D．根据题意，当光束1垂直AC进入，则光速1直接穿过玻璃砖从B点飞出；设光在玻璃砖中发生全反射的临界角为，则

可知，临界角大于，设光束1在b点的入射角为，折射角为，折射光束交AB于点，光束在点入射角为，根据几何关系可知

当时，即

光束在点不发生全反射，可以从点射出玻璃砖，此时，可得

即

则当光束1的入射角的正弦值满足

时，光束可从AB边射出玻璃砖；当光束1的入射角的正弦值满足

光束在点发生全反射，反射光束交BC于点，且在点的入射角为，根据几何关系可知

此时

则

则光束在点不发生全反射，可以从点射出玻璃砖，即当光束1的入射角的正弦值满足

时，光束可从BC边射出玻璃砖，即无论如何改变入射角，总有光线从玻璃砖中射出，故D正确。

故选D。

18. 一列简谐横波在某介质中沿直线传播，传播速度为30m/s，振幅为10cm。某时刻开始计时，0.8s时刻介质中的部分波形如图甲所示，图乙为介质中某质点P的振动图像。求：

（1）该列波的波长和传播方向；

（2）质点P平衡位置的x坐标。

【答案】（1） ，沿x轴正方向传播；（2）

【解析】

【详解】（1）由图像可知，波的周期

根据可得

由振动图像可知，时质点P沿y轴负方向运动，所以该波沿x轴正方向传播。　

（2）0.8s时刻位于平衡位置的质点Q的x坐标为

而从此时刻开始，P质点再经过到达平衡位置，所以P、Q的平衡位置之间距离为

质点P平衡位置的坐标为

代入数据解得