2022届湖南省长沙市长郡中学高三（下）模拟考试物理试题含解析

湖南省长郡中学2022届高三模拟考试物理试题

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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，将本试题卷和答题卡一并交回。

一、 单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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. 2020年诺贝尔物理学奖授予了三名科学家：英国科学家罗杰·彭罗斯因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果而获奖；德国科学家赖因哈德·根策尔和美国科学家安德烈娅·盖兹因在银河系中央发现超大质量天体而获奖。下列有关物理学史的说法正确的是（　　）

A. 汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构模型

B. 普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念

C. 法拉第发现了电磁感应现象，并得出了法拉第电磁感应定律

D. 玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念

【答案】B

【解析】

【详解】A．汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项A错误；

B．普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的观念，选项B正确；

C．法拉第发现了电磁感应现象，德国物理学家纽曼、韦伯得出了法拉第电磁感应定律，选项C错误；

D．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子理论，不足之处是保留了经典粒子的概念，故D错误；

故选B。

2. 如图所示，半圆形容器固定在地面上，容器内壁光滑，球A和球B放在容器内，用水平力作用在球A上，使球A的球心O1与半圆形容器的球心O2在同一竖直线上，容器半径、球A半径、球B半径之比为6：2：1，球B的质量为m，两球质量分布均匀，重力加速度为g，整个系统始终静止。则推力F的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】受力分析如下图所示：

设B球的半径为r，则有

O1O2=4r

O1O3=3r

O2O3=5r

即是直角三角形。根据力的平衡可知，球B对球A的压力

由于A球受力平衡，则有

故选D。

3. 2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为390km，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A. 核心舱的向心加速度小于g

B. 核心舱运行速度大于7.9km/s

C. 由题干条件可以求出地球的质量

D. 考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱的速度会越来越小

【答案】A

【解析】

【详解】A．核心舱所处的重力加速度为，根据万有引力定律和牛顿第二定律

而在地面处

由于核心舱做匀速圆周运动，核心舱在该处的万有引力提供向心力，重力加速度等于向心加速度，因此向心加速度小于g，A正确；

B．根据

可知轨道半径越大，运行速度越小，在地面处的运行速度为7.9km/s，因此在该高度处的运行速度小于7.9km/s，B错误；

C．根据

从题干信息无法知道G的值，因此无法求出地球的质量，C错误；

D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运行速度会越来越大，D错误。

故选A。

4. 2018年7月1日，由我国自行研制的全球最长高铁列车——16节长编组“复兴号”在北京南站正式上线运营。“复兴号”动车组由16节车厢组成，其中第1、2、5、6、9、10、13、14节车厢为动车，其余为拖车。假设动车组各车厢质量均为m，每节动车的额定功率均为P，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比（比例系数为k），下列说法正确的是（　　）

A. “复兴号”行驶的最大速度

B. “复兴号”的配置如果改成10节动车和6节拖车，最大速度将提高到原来的1.5倍

C. “复兴号”进站做匀减速直线运动时，一位乘客单手持手机浏览网页，手对手机的力与车厢运动方向相反

D. “复兴号”做匀加速直线运动时，第13、14节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作用力之比为1:2

【答案】D

【解析】

【详解】A．当牵引力等于阻力时，速度达到最大，根据

P=Fv

可知最大速度为

故A错误；

B．“复兴号”的配置如果改成10节动车和6节拖车，最大速度

则

即可将提高到原来的1.25倍，故B错误；

C．“复兴号”列车做匀减速直线运动，一位乘客单手持手机浏览网页时，手对手机的作用力水平方向分力与车厢运动的方向相反，竖直方向分力要平衡重力，所以手对手机的作用力与车厢运动方向不在一条直线上，故C错误；

D．设每节动车的动力为F，对16节车厢整体

对第14、15、16节车厢的整体

解得

对1、2节车厢的整体

解得

T2=F

即第13、14节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作用力之比为1:2，故D正确。

故选D。

5. 如图是某电力机车雨刷器的示意图．雨刮器由刮水片和雨刮臂链接而成，M、N为刮水片的两个端点，P为刮水片与雨利臂的链接点，雨刮臂绕O轴转动的过程中，刮水片始终保持竖直，下列说法正确的是（　　）

A. P点的线速度始终不变 B. P点的向心加速度不变

C. M、N两点的线速度相同 D. M、N两点的运动周期不同

【答案】C

【解析】

【详解】AB．P点以O为圆心做圆周运动，所以线速度与向心加速度方向变化，故AB错误；

C．由于刮水片始终保持竖直，所以刮水片各点的线速度与P点的相同，所以M、N两点的线速度相同，故C正确；

D．刮水器上各点的周期相同，所以M、N两点的周期相同，故D错误。

故选C。

6. 第24届冬季奥运会于2022年2月在北京召开，如图甲所示为运动员跳台滑雪运动瞬间，运动示意图如图乙所示，运动员从助滑雪道AB上由静止开始滑下，到达C点后水平飞出，落到滑道上的D点，运动轨迹上的E点的速度方向与轨道CD平行，设运动员从C到E与从E到D的运动时间分别为与，（忽略空气阻力，运动员可视为质点），下列说法正确的是（　　）

A.

B

C. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上的速度方向不变

D. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上距C的距离也加倍

【答案】C

【解析】

【详解】A．以C点为原点，以CD为x轴，以CD垂直向上方向为y轴，建立坐标系如图：

对运动员的运动进行分解，y轴方向做类竖直上拋运动，x轴方向做匀加速直线运动。当运动员速度方向与轨道平行时，在y轴方向上到达最高点，根据竖直上拋运动的对称性，知

A、B错误；

D．将初速度沿x、y方向分解为、，将加速度沿x、y方向分解为、，则运动员的运动时间为

落在斜面上的距离

离开C点的速度加倍，则、加倍，t加倍，由位移公式得s不是加倍关系，D错误；

C．设运动员落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角为，斜面的倾角为。则有：

则得

一定，则一定，则知运动员落在斜面上速度方向与从C点飞出时的速度大小无关，故C正确。

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7. 如图甲所示，理想变压器原，副线圈的匝数之比为10∶1，B是原线圈的中心接头，原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R1，R3为定值电阻，R2为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，C为耐压值为70 V的电容器，所有电表均为理想电表．下列判断正确的是(　　)

A. 当单刀双掷开关与A连接，传感器R2所在处温度升高，A1的示数变大，A2的示数减小

B. 当单刀双掷开关与B连接，副线圈两端电压的频率变为25 Hz

C. 当单刀双掷开关由A→B时，电容器C不会被击穿

D. 其他条件不变，单刀双掷开关由A→B时，变压器的输出功率变为原来的0.5倍

【答案】AC

【解析】

【详解】A．若传感器R2所在处温度升高，R2的阻值减小，根据欧姆定律知，副线圈的电流变大，所以原线圈电流跟着变大，即A1的示数变大，R2与R1并联后的总电阻减小，故在副线圈中分的电压减小，所以A2的示数减小，故A正确；

B．交流电的频率与匝数无关，不会发生变化，还是50Hz，所以B错误；

C．原线圈电压最大值为220V，当单刀双掷开关由A→B时，匝数之比为5:1，根据变压规律可得副线圈电压最大值为44V ，小于电容器的耐压值，故电容器不会被击穿，所以C正确；

D．开关由A→B时，副线圈电压U2为原来的2倍，输出功率

为原来的4倍，所以D错误。

故选AC。

8. 如图所示，半径为2r的均匀带电球体电荷量为Q，过球心O的x轴上有一点P，已知P到O点的距离为3r，现若挖去图中半径均为r的两个小球，且剩余部分的电荷分布不变，静电力常量为k，则下列分析中正确的是（　　）

A. 挖去两小球前，两个小球在P点产生的电场强度相同

B. 挖去两小球前，整个大球在P点产生的电场强度大小为

C. 挖去两小球后，P点电场强度方向与挖去前相同

D. 挖去两小球后，剩余部分在P点产生的电场强度大小为

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．两小球分别在x轴上下两侧，电性相同，它们在P点产生的场强分别斜向上和斜向下，与x轴夹角相等，方向不同，故A错误；

B．大球所带电荷均匀分布整个球体，它在外部产生的电场可等效为所有电荷集中在球心O点在外部产生的电场，由库仑定律

故B正确；

C．大球在P点产生的电场沿x轴方向，两小球在P点的合场强也沿x轴方向，且小于大球在P点的场强，由场强叠加原理可知，挖去两小球后，P点场强方向不变，故C正确；

D．设两小球的球心到P点的距离为l，有几何关系

球体积公式为

小球半径是大球半径的一半，故小球体积是大球体积的八分之一，故小球所带电荷量为

两小球在P点场强均为

合场强

剩余部分在P点的场强为

故D正确。

故选BCD。

9. 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中bc段是半径为R的四分之一圆弧，ab、cd的延长线通过圆弧的圆心，Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中M、N是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是（　　）

A. 从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率

B. 从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子所用时间

C. 所有粒子所用最短时间为

D. 所有粒子所用最短时间为

【答案】AD

【解析】

【详解】粒子运动轨迹如图所示，可以看出，粒子落到b点到c点的过程中，半径越老越大，则由

可知，速度越来越大，所以从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率。又因为粒子在磁场中的运动时间和圆心角成正比，且由几何关系知，弦切角等于圆心角的一半，所以当弦切角最小时对应粒子的运动时间最短，如图所示，当弦与圆周相切时，弦切角最小，因为Ob长为R，所以由几何关系知，此时弦切角为

所以圆心角为

所以最短运动时间为

即从M点射出粒子在磁场中运动时间与从N点射出粒子所用时间大小不能确定。

故选AD。

10. 如图所示，小滑块P、Q质量均为m，P套在固定光滑竖直杆上，Q放在光滑水平面上。P、Q间通过铰链用长为L的轻杆连接，轻杆与竖直杆的夹角为α，一水平轻弹簧左端与Q相连，右端固定在P上。当α=30°时，弹簧处于原长，P由静止释放，下降到最低点时α变为60°，整个运动过程中，P、Q始终在同一竖直平面内，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中（　　）

A. 弹簧弹性势能最大值为

B. 竖直杆对滑块P的弹力始终大于弹簧弹力

C. 滑块P的动能达到最大前，P的机械能一直在减少

D. 滑块P的动能达到最大时，Q受到地面的支持力大于2mg

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据能量守恒知，P、Q、弹簧组成的系统机械能守恒，根据系统机械能守恒可得

弹性势能的最大值为

故A正确；

B．以整体为研究对象，系统水平方向先向左加速运动后向左减速运动，所以水平方向合力先向左，后向右，因此水平方向加速阶段竖直杆弹力大于弹簧弹力，水平方向减速阶段竖直杆弹力小于弹簧弹力，故B错误；

C．根据系统机械能守恒定律可知，滑块P的动能达到最大前，P的机械能一直在减少，故C正确；

D．P由静止释放，P开始向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，P的速度达到最大，此时动能最大，对PQ和弹簧组成的整体受力分析，在竖直方向，根据牛顿第二定律可得

解得，故D错误。

故选AC。

三、非选择题：共56分。第11~14题为必考题，每个试题考生都必须作答第15~16题为选考题，考生根据要求作答。

11. 某探究性学习小组利用图1中的实验器材测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻，电阻，为了方便读数和作图，给电池串联一个的定值电阻。

（1）请在图1中完成电路连线________；

（2）通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表和的多组、数据，作出图像如图2，由—图像得到电池的电动势E=________V，内阻r=________。（结果保留2位有效数字）

【答案】    ①. ；    ②. 1.4；    ③. 1.5

【解析】

【详解】（1）[1]图1中完成电路连线如图

（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律

因为

化简可得

读出两坐标（，）和（，）代入方程可得

12. 如图甲所示，小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定遮光条，小车放在安装有定滑轮和两个光电门A、B的光滑轨道上，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行，滑轮质量、摩擦不计。

（1）用游标卡尺测遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度d=________mm。

（2）实验过程中________（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m。

（3）实验主要步骤如下：

①测量小车、传感器及遮光条的总质量M，测量两光电门间的距离L。

②由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F，记录遮光条通过光电门A、B时的挡光时间、及遮光条从A到B的时间t。

（4）利用该装置验证动能定理的表达式为FL=________；

（5）利用该装置验证动量定理的表达式为Ft=________。（以上两空均用字母M、d、、表示）

【答案】    ①. 0.50    ②. 不需要    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]游标卡尺读数为

（2）[2]实验中可通过力传感器来直接测量细线的拉力，不需要近似的将重物的重力约等于细线的拉力，故实验中不需要满足M远大于m。

（4）[3]小车通过光电门A、B时的速度分别为

，

以小车为研究对象，小车通过光电门A、B时，合力做功为

小车通过光电门A、B时动能的变化量为

则验证动能定理的表达式为

（5）[4]以小车为研究对象，小车通过光电门A、B过程中，合力的冲量为

小车通过光电门A、B时动量的变化量为

则验证动量定理的表达式为

13. 如图甲所示，“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为：将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即为胜出。现将此游戏进行简化，如图乙示，粗糙程度相同的水平地面上，弹珠A和弹珠B与坑在同一直线上，两弹珠间距x1=2m，弹珠B与坑的间距x2=1m。某同学将弹珠A以v0=6m/s的初速度水平向右瞬间弹出，经过时间t1=0.4s与弹珠B正碰（碰撞时间极短），碰后弹珠A又向前运动x=0.1m后停下。已知两弹珠的质量均为2.5g，取重力加速度g=10m/s2，若弹珠A、B与地面间的动摩擦因数均相同，并将弹珠的运动视为滑动，求：

（1）碰撞前瞬间弹珠A的速度大小和弹珠与地面间的动摩擦因数μ；

（2）两弹珠碰撞瞬间的机械能损失，并判断该同学能否胜出。

【答案】（1），；（2），不能

【解析】

【详解】（1）设碰撞前瞬间弹珠A的速度为，由运动学公式得

由牛顿第二定律得

联立解得

，，

（2）由（1）可知弹珠A和B在地面上运动时加速度大小均为，弹珠A碰撞后瞬间的速度为，由运动学规律

解得

设碰后瞬间弹珠B的速度为，由动量守恒定律得

解得

所以两弹珠碰撞瞬间的机械能损失

解得

碰后弹珠B运动的距离为

所以弹珠B没有进坑，故不能胜出。

14. 小明是一个科技发明爱好者，疫情期间对连锁反应小开关很感兴趣，于是自己设计了一个，可以用于延时控制家里用电器的开关。如图所示，与水平方向成夹角，轨道间距为的两平行金属导轨，左端连接电容为的电容器，右端用绝缘光滑圆弧连接水平金属导轨，，并在轨道上放置静止的金属导体棒。在水平轨道末端两点安装绝缘的无摩擦固定转轴开关，若导体棒经过两点（无能量损失），转轴开关会顺时针转动90°以挡住后面的金属棒，金属导体棒则水平抛出，进入半圆形导轨，，若金属棒与轨道发生碰撞，金属棒不反弹，继续沿轨道运动，导轨半径为与水平面垂直，两点略高于两点，金属棒可无碰撞通过。半圆形导轨末端与水平面相切于（导体棒通过无能量损失），水平面动摩擦因数为，末端放置接触式开关。，长度为，a、b棒质量相同均为，电阻之比为2∶1，导轨摩擦均不计，磁感应强度。现将导体棒自静止释放，求：

（1）导体棒a运动至时的速度大小；

（2）水平金属导轨足够长，a、b棒可在水平轨道上达到共速且不会发生碰撞，在该过程中棒上生热；

（3）接触式开关S放在何位置导体棒才能打开开关所控制的用电器。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对导体棒a受力分析

有

又电容两端电压等于导体棒产生的感应电动势

则流经导体棒的电流为

求得

根据

求得

（2）因为两根导体棒在磁场中所受安培力大小相等方向相反，可视为一对相互作用力，所以两棒系统动量守恒

求得

根据能量守恒定律

（3）若导体棒恰好通过位置

所以导体棒进入半圆型轨道先做平抛运动

导体棒与轨道恰好在与半圆轨道碰撞，根据几何关系

导体棒自运动至开关位置过程中，动能定理

接触式开关放在距离半圆型轨道末端

位置，导体棒才能打开开关所控制的用电器。

15. 在2021年12月9日的天宫课堂中，航天员王亚平做了一个水球实验。水球表面上水分子间的作用力表现为___________（填“引力”或“斥力”），原因是表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离________（填“大”或“小”）。王亚平又将她和女儿用纸做的小花轻轻放在水球表面，纸花迅速绽放，水面对小花做了___________（填“正功”或“负功”）。

【答案】    ①. 引力    ②. 大    ③. 正功

【解析】

【详解】[1][2]水球表面上水分子间的作用力表现为引力，原因是表面层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离大；

[3]王亚平又将她和女儿用纸做小花轻轻放在水球表面，纸花迅速绽放，水面对小花做了正功。

16. 中国南海有着丰富的鱼类资源。某科研小组把某种生活在海面下500m深处的鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中。为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。如图所示，在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度h=50m，二层水箱水面上部空气的体积V=10L，与外界大气相通。外界大气压p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10m/s2.（水箱内气体温度恒定）

①鱼在深海处的压强为多少？

②为使鱼正常存活，须给二层水箱再打进压强为p0、体积为多少的空气？

【答案】①；②

【解析】

【详解】①鱼在深海处的压强

②为使一层水箱压强达到p，二层水箱中的气体压强应为

将外界压强为p0，体积为的空气注入一层水箱，根据玻意耳定律，有

解得

17. 一列波长为0.15m<<0.25m的简谐横波在均匀介质中传播，先后经过间距为30cm的a和b两个质点，当质点a处于波峰位置时，质点b位于波谷位置，已知质点a的振动方程为y=0.1sin（10πt）m，则简谐波的周期为__________s，波速为__________m/s。

【答案】    ①. 0.2    ②. 1

【解析】

【详解】[1]根据质点振动方程可得简谐波的周期为

[2]当质点a处于波峰位置时，质点b位于波谷位置，可推知

由于波长为0.15m<<0.25m，所以当n=1时，满足条件，求得

故波速为

18. 如图所示，深度为2m的游泳池充满水，泳池底部A点有一单色光源，A点距游泳池壁的距离为1.5m，某人走向游泳池，距游泳池边缘B点为2m时恰好看到光源，已知人的眼睛到地面的高度为1.5m，光在真空中传播速度为3×108m/s，求：

①游泳池中水对该单色光的折射率；

②光从光源A发出到射入人的眼睛所用的时间（保留两位有效数字）。

【答案】①；②

【解析】

【详解】解：①光路如图所示，入射角α，折射角β

由折射定律

②该单色光在池水中传播速度为v

光从光源A发出到射入人的眼睛所用的时间