2022年山西省太原市高考物理三模试卷（含答案解析）

2022年山西省太原市高考物理三模试卷

1. 一种叫“焦耳小偷”的电路，可以“榨干”一颗旧电池的能量，其原理如图所示。--颗废旧的5号电池开路电压大约1V，直接点亮一个需要电压驱动的发光二极管是不可能的，这时可以反复快速接通和断开开关，发光二极管就会闪烁起来。下列说法中正确的是

A. 发光二极管的正极应接在C端
B. 只有开关接通的瞬间，发光二极管才会闪亮发光
C. 只有开关断开的瞬间，发光二极管才会闪亮二极管
D. 开关断开及接通的瞬间，A端的电势均高于B端的电势

2. 在甲、乙电场中，试探电荷具有的电势能沿x方向的变化分别如图甲、乙所示，则下列说法正确的是

A. 图甲中，试探电荷在O点受到的电场力为零
B. 图甲中，电场强度沿x轴正方向
C. 图乙中，处的电场强度小于处的电场强度
D. 图乙中，处的电势高于处的电势

3. 春光明媚的四月，天空中到处飘荡着各色各样的风筝。如图所示，巨大的风筝浮在空中，风筝线上拴着两个一定质量的“葫芦娃”。将“葫芦娃”视为质点，不考虑它们受到的空气作用力，当风筝及“葫芦娃”相对地面静止时

A. 风筝线1、2、3的张力值相等
B. 风筝线1的张力值大于风筝线2的张力值
C. 风筝线2的张力值小于风筝线3的张力值
D. 风筝线1的张力值小于风筝线3的张力值

4. “神舟十三号”返回舱返回地面时，在距离地面大约十公里的地方打开主降落伞，一段时间后返回舱开始沿竖直方向匀速下落，从离地13m处经到达离地1m处，此时返回舱上的四台反冲发动机同时点火，提供高达10多吨的恒定作用力，使得返回舱到达地面时速度均匀减为，从而实现软着陆。设返回舱的质量为，取，忽略空气对返回舱的作用，下列说法正确的是

A. 匀速下落过程中，返回舱对降落伞做功的功率逐渐减小
B. 反冲发动机工作时，舱内航天员的加速度值为4g
C. 反冲发动机对返回舱做的功为
D. 反冲发动机对返回舱的冲量大小为

5. 如图所示，一条直线上的a、b、c、d、e相邻两点间距相等，在b、d两点处各有一条长直导线垂直纸面。两直导线中通有方向相同、大小分别为和的电流。已知电流在纸面上产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与直导线同这一点的距离成反比，现测得c点与e点的磁感应强度大小分别为和，方向如图，下列说法正确的是

A. a点磁感应强度的大小为
B. a点到e点之间，所有位置的磁感应强度都不为零
C. 两电流之比
D. 若移走，c点磁感应强度的大小将变为

6. 如图是氦离子的能级图。通常我们认为可见光光子的能量在之间。按照这一标准，下列操作中可能使处于基态的氦离子辐射可见光的是
   
    

A. 用能量为的光子照射时 B. 用能量为的光子照射时
C. 用能量为的电子轰击时 D. 用能量为的电子轰击时

7. 如图，倾角为的光滑斜面体静置于水平面上，顶端固定有光滑的定滑轮，物块A和质量为m的物块B通过跨过滑轮的轻绳连接，B与斜面右侧的竖直面接触，整个系统处于静止状态。若固定斜面，同时将平行于斜面的力F作用在A上，发现轻绳的张力变为原来的n倍。已知重力加速度为g，下列说法正确的是

A. 若，则F的大小为
B. 若，则F的大小为
C. 若解除斜面的固定，同时将水平向右的恒力作用在斜面体上，则n可能大于1
D. 若解除斜面的固定，同时将水平向右的恒力作用在斜面体上，则n可能等于1

8. 如图，足够长的平行光滑金属导轨M、N固定在水平面上，虚线CD左侧导轨间距为2L，右侧导轨间距离为L。垂直导轨平面有竖直方向的匀强磁场，以CD为分界线，左侧磁感应强度大小为B、方向向下；右侧磁感应强度大小为2B、方向向上。导体棒a、b垂直导轨放置，棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计。现使棒a获得一向左的水平速度，在两棒之后的运动中，导轨M、N两端的电势差，导体棒a、b的速度、，以及棒a、b受到的安培力、与时间t的关系，下列图像大致正确的有

A.  B.
C.  D.

9. 某同学用如图1的装置进行探究，初始弹簧处于压缩且锁定状态，解锁后，滑块A离开弹簧向右滑动，通过光电门1后与滑块B碰撞。已知两遮光片相同，测得滑块A第一次通过光电门1的时间为，第二次通过光电门1的时间为，滑块B通过光电门2的时间为。完成下列填空：
   为测量弹簧压缩时具有的弹性势能，除A的质量外，还须测量的物理量是______。
   若A、B碰撞过程中动量守恒，则两滑块的质量比______用物理量的符号表示。
   若A、B的碰撞为弹性碰撞，则、、应满足的关系是______用物理量的符号表示。

10. 为较准确地测量一节干电池的电动势和内电阻约，可使用的主要器材有：
    A.电流表G：测量范围，内电阻为；
    B.电流表A：测量范围，内电阻为；
    C.电阻箱：电阻变化范围；
    D.滑动变阻器R：电阻变化范围；
    E.开关一个、导线若干
    将电流表G改装成2V的电压表，则与G串联的电阻箱的阻值应调为______填正确选项前字母。
    A.
    B.
    C.
    D.
    将改装后的电流表G和电流表A接入电路，为了让测量及结果更方便准确，应选择的电路是______填“a”或“b”。
    
    若选择正确的R。与电路图进行实验，得到电流表G和A的6组数据如表：

在图中补全数据点绘出图线。
分析图线可知，干电池的电动势为______ V，内电阻为______。保留三位有效数字

11. 如图所示，在用阴极射线管测量阴极射线的比荷时，当给平行金属板a、b加上U的电压后，沿a、b中线以一定速度运动的电子，恰好能从a板的边缘射出并打到荧光屏上。已知a、b的长度为L、两板间距为，极板与荧光屏的距离也为L，P点是延长线与荧光屏的交点。为了抵消阴极射线的偏转，在a、b间再加上垂直纸面向外，磁感应强度大小为B的匀强磁场，射线恰好打到P点。将、b间视为匀强电场，不考虑重力的影响。
    求阴极射线的比荷；
    若撤去电场只保留磁场，荧光屏上是否会出现亮点？若有说明位置，没有说明原因。

12. 如图所示，半径的光滑圆弧轨道A和长的平板B静置于光滑水平地面上，A与B在同一竖直平面内，二者接触且上表面相切。小物块可视为质点静置于B的最右端，C与B上表面的动摩擦因数。若固定A，给C一水平向左的初速度，C在A上能上升的最大高度为。已知A、B、C的质量均为，取。
    求C返回到A最低点P时受轨道的弹力及的值；
    若在C开始滑动时取消A的固定，求C在A上能达到的最大高度。

13. 分子势能和分子间距离r的关系如图所示。体温计破裂后，落到地面上的水银滴总是呈球形，则在水银滴与空气的表面层中，汞分子间的相互作用力总体表现为______填“斥力”或“引力”。能总体上反映水银中汞分子的是图中______填“A”、“B”、“C”或“D”的位置。将水银灌装到玻璃管中，水银不浸润玻璃，那么能总体上反映水银附着层中汞分子的是图中______选填“A”、“B”、“C”或“D”的位置。

14. 一圆柱形气缸水平固定，开口向右，底部导热，其它部分绝热，横截面积为S。其：内的两绝热隔板a、b将气缸分成Ⅰ、Ⅱ两室，隔板可在气缸内无摩擦地移动。b的右侧与水平弹簧相连，初始时弹簧处于拉伸状态，两室内均封闭有体积为、温度为的理想气体。现用电热丝对Ⅱ室缓慢加热，稳定后b隔板向右移动了。已知大气压强为，环境温度为，加热前、后弹簧的弹力大小均为。
    隔板向左移动的距离；
    加热后Ⅱ室内气体的温度T。

15. 如图，一束白光垂直直角边射向直角三棱镜，从其斜边射出后，在屏幕上形成一条彩带，其中两种单色光X和Y的分布如图所示。已知该屏幕恰好在三棱镜的顶点P处且与三棱镜的另一直角边垂直。下列说法正确的是

A. 单色光X的频率小于Y的频率
B. 单色光X与Y在三棱镜中传播的速度相同
C. 通过同一个小孔，单色光X比Y的衍射现象更明显
D. 用同一个双缝进行干涉实验，单色光X干涉条纹间的距离比Y的大
E. 在两种介质的分界面上发生全反射时，单色光X与Y的临界角相同

16. 一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，P和Q是介质中平衡位置分别位于和处的两个质点。时波形如图所示；时质点Q第一次回到平衡位置，且通过的路程为6cm。求：
    简谐波的波速；
    质点P的初位置及其位移随时间变化的关系式。

答案和解析

1.【答案】C

【解析】解：A、由图可知，发光二极管的正极应接在B端，故A错误；
B.开关接通瞬间，流过电感器的电流增大，电感器产生与原电流相反的自感电动势，发光二极管被短路，发光二极管不会闪亮发光，此时B端电势低于A端电势，故B错误；
开关断开的瞬间，流过电感器的电流减小，电感器产生与原电流同向的自感电动势，与原电流叠加，能提供更大的电动势和电流，发光二极管会闪亮发光，此时B端电势高于A端电势，故C正确，D错误。
故选：C。
由题意判断二极管的极性；开关接通瞬间，根据自感现象，可知发光二极管被短路，发光二极管不会闪亮发光；开关断开的瞬间，根据自感现象，可知发光二极管会闪亮发光。
本题以一种叫“焦耳小偷”的电路为情景载体，考查了含有二极管的电路问题，要明确二极管的单向导电性。
 

2.【答案】D

【解析】解：A、根据电势能定义式可得：

由图甲可知，试探电荷在O点的电势能为零，即甲电场中O点的电势为零。电场力不一定为零，二者没有必然的联系。故A错误；
B、根据“沿电场线方向电势降落最快”可知图甲中，电场强度沿x轴负方向。故B错误；
C、由图乙分析可知，的斜率比处的斜率大，故处的电场强度大于处的电场强度。故C错误。
D、因为电荷为负电荷，所以图乙图像中电势能越靠下的电势越高，所以图乙中，处的电势高于处的电势。故D正确。
故选D。
本题考查位移、电势与电势能之间的关系，需要结合图像具体分析。要注意试探电荷为负电荷。
本题考查电场中不同位置的电势能以及电场强度之间的关系，需要一定的分析能力。
 

3.【答案】B

【解析】解：以M为研究对象，受到重力、两段风筝线的拉力，如图所示。

水平方向根据平衡条件可得：，由于，所以；
同理可得：，故B正确、ACD错误。
故选：B。
以M为研究对象进行受力分析，水平方向根据平衡条件分析风筝线1的张力值与2的张力值大小，利用同样的方法分析风筝线2张力值与风筝线3张力值大小。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
 

4.【答案】D

【解析】解：匀速下落过程中，返回舱对降落伞的作用力不变，所以返回舱对降落伞做功的功率不变，故A错误：
B.返回舱做减速运动的初速度为

则由

可得

反冲发动机工作时，舱内航天员的加速度值大小为故B错误；
C.反冲发动机对返回舱做的功为

故C错误；
D.返回舱减速的时间为

返回舱的合冲量为

反冲发动机对返回舱的冲量为

冲量大小为，故D正确。
故选：D。
由功率公式分析变化情况，由运动学求解加速度，由做功公式求解反冲发动机对返回舱做的功，由动量定理求解冲量。
本题考查动量定理，学生熟练掌握合外力的冲量等于动量的变化量，综合解题。
 

5.【答案】A

【解析】解：设两电流大小分别为、，相邻两点之间的距离为x，由图可知c点距离两电流相等，磁感应强度方向向上，根据安培定则可以判断电流1大于电流2，
c点磁感应强度为①
e点磁感应强度为②
联立①②两式得③
④
a点的磁感应强度为；
③④之比得，故A正确，C错误；
B.根据安培定则可知，在bd之间一定有一个位置磁感应强度为零，故B错误；
D若移走，c点磁感应强度为，故D错误。
故选：A。
根据题意写出电流在c、e点的磁感应强度表达式，计算a点的磁感应强度，判断电流之比，和移走，c点的磁感应强度，根据安培定则可知在bd之间一定有一个位置磁感应强度为零。
本题考查电流磁感应强度的矢量和，根据安培定则和已知求解。
 

6.【答案】BCD

【解析】解：根据玻尔理论，可知氦离子从能级跃迁到能级，发出的光子能量为，氦离子从能级跃迁到能级，发出的光子能量为，可见光光子能量范围为，其余的光子不在该范围内；
A、用能量为的光子照射时，若吸收，吸收后氦离子的能级为：，可知氦离子能跃迁到的能级，但的能级向低能级跃迁不会发出可见光，故A错误；
B、用能量为的光子照射时，若吸收，吸收后氦离子的能级为：，可知氦离子能跃迁到的能级，氦离子从能级跃迁到能级，发出的光子属于可见光，故B正确；
CD、用能量为的电子轰击时，或用能量为的电子轰击时，由于氦离子可以吸收部分电子的能量，可知若恰好吸收的能量，则都可以先跃迁到能级，然后从能级跃迁到能级，发出的光子属于可见光，故CD正确。
故选：BCD。
根据能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差；结合辐射的光子能量与可见光的光子能量，从而即可比较进行分析。
本题考查氢原子的玻尔理论，解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即，并能灵活运用。
 

7.【答案】AC

【解析】解：初始时刻整个系统处于静止状态，则，解得A的质量为。
将平行于斜面的力F作用在A上，发现轻绳的张力变为原来的n倍，所以绳子张力为：。
A、若，则绳子张力为：，对B根据牛顿第二定律可得：，解得：，方向向下；
B向下加速运动，则A沿斜面向上加速运动。对A根据牛顿第二定律可得：，解得：，故A正确；
B、若，则绳子张力为：，对B根据牛顿第二定律可得：，解得：，方向向上；
B向上加速运动，则A沿斜面向下加速运动。对A根据牛顿第二定律可得：，解得：，故B错误；
CD、若解除斜面的固定，同时将水平向右的恒力作用在斜面体上，整体能够保持相对静止时，B有水平向右的加速度，此时拉B那一段绳子与竖直方向有一定的夹角，根据几何关系可得绳子拉力：，则n大于1，故C正确、D错误。
故选：AC。
根据平衡条件求解A的质量；若或，对B根据牛顿第二定律求解加速度大小，对A根据牛顿第二定律求解F大小；若解除斜面的固定，同时将水平向右的恒力作用在斜面体上，整体有水平向右的加速度，根据几何关系求解绳子拉力，由此分析n的取值范围。
本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用牛顿第二定律建立方程进行解答；注意整体法和隔离法的应用。
 

8.【答案】AB

【解析】解：BC、导体棒a向左运动，穿过闭合回路的磁通量发生变化，产生感应电流，根据楞次定律和左手定则可知，a受到的安培力方向向右，b棒受到安培力方向也向右，故a向左做减速运动，b向右做加速运动，当穿过闭合回路的磁通量不再变化时，回路中不再有感应电流，两棒匀速运动，匀速运动时应有：，即得：，当定义向左方向为正方向，故B正确，C错误；
A、根据右手定则，导轨M、N两端的电势差，由于b棒开始做加速度减小的加速运动，最后匀速，且由右手定则可知，N点电势高于M点，故A正确；
D、根据以上分析可知，两棒受到的安培力方向相同，故D错误。
故选：AB。
根据右手定则和左手定则分别判断当a棒以初速度v0开始运动时，两棒中感应电流方向和安培力方向，从而确定两棒的运动性质，而得到两棒的图象；
b棒两端电势差，导轨之间的电势差，写表达式，从而确定图象的正确与否；
根据两棒受到的安培力方向确定图象的正确与否。
本题考查电磁感应中的运动和力的关系问题，涉及动生电动势、安培力、牛顿第二定律等内容，关键是要根据棒受安培力的变化确定其加速度变化，从而确定运动性质，再根据相关知识确定电热差等物理量的变化。
 

9.【答案】遮光片的宽度  

【解析】解：根据很短时间内的平均速度等于瞬时速度，为测量弹簧压缩时具有的弹性势能，除A的质量外，还须测量的物理量是遮光片的宽度；
设遮光片的宽度为d，根据题意，可得碰撞前滑块A的速度大小为：
碰撞后滑块A的速度大小为：
碰撞后滑块B的速度大小为：
若A、B碰撞过程中动量守恒，规定碰前滑块A的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：

联立解得两滑块的质量比
若A、B的碰撞为弹性碰撞，则有，
即
所以、、应满足的关系是：
故答案为：遮光片的宽度；；。
根据遮光片的宽度与滑块经过光电门的时间求出滑块经过光电门时的速度大小，所以需要测量的物理量是遮光片的宽度；
根据题意，求得碰撞前和碰后滑块A、B的速度大小，两滑块碰撞过程系统动量守恒，规定正方向后，根据动量守恒定律可以求出两滑块的质量比；
若A、B的碰撞为弹性碰撞，根据速度关系求得、、应满足的关系。
本题考查了动量守恒定律实验，根据题意求出碰撞前后滑块的速度是解题的前提与关键，应用动量守恒定律时要规定正方向。
 

10.【答案】

【解析】解：根据欧姆定律计算与G串联的电阻的阻值为：，故D正确，ABC错误；
故选：D。
由于电流表的内阻已知，为了减小误差，采用电流相对于电源内接的连接方式，故选择电路图b；
根据闭合电路欧姆定律得：

整理得：
可知图线为斜率为负的倾斜直线，根据描点法做出图线如图所示：

可知图像斜率为：

解得：
当，时

代入数据解得：
故答案为：；；如上图所示；；
根据欧姆定律结合电路特点得出电阻的阻值；
根据电表的内阻分析出正确的电路图
根据闭合电路欧姆定律得出图像的解析式并画出对应的图像；
根据图线的斜率和坐标点得出电源电动势和内阻。
本题主要考查了电源电动势和内阻的测量，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合闭合电路欧姆定律和图像的物理意义完成分析。
 

11.【答案】解：粒子在电场中运动时，设电场强度大小为E，粒子加速度大小为a，运动时间为t，粒子速度大小为
则



加上磁场后，粒子做直线运动

解得：
若撤去电场，粒子在磁场中运动的半径为r

解得：
假设电子射到b板上，到达b板的位置与b极板右端距离为x

解得：，假设成立，粒子将打在b板上，荧光屏上不会出现亮点。
 答：阴极射线的比荷为；
若撤去电场只保留磁场，荧光屏上不会出现亮点，解析过程如上所示。

【解析】根据牛顿第二定律得出电子的加速度，结合不同方向的运动特点得出射线的比荷；
粒子的洛伦兹力提供向心力，结合几何关系完成分析。
本题主要考查了带电粒子在磁场中的运动，理解粒子不同方向的运动特点，同时要分析粒子做圆周运动的向心力来源，结合几何关系即可完成分析。
 

12.【答案】解：从A的最高点滑到P点过程，由动能定理得：
在P点，对C，由牛顿第二定律得：
其中：，，代入数据解得：，方向竖直向上
C从开始运动到上升到最高点过程，由动能定理得：
代入数据解得：
、B、C组成的系统动量守恒，以向左为正方向，
C在B上滑动过程，由动量守恒定律得：，
由能量守恒定律得：
代入数据解得：，不符合实际，舍去
A、C组成的系统在水平方向动量守恒，当C上升到最高点时A、C在水平方向速度相等，
以向左为正方向，由动量守恒定律得：，
由机械能守恒定律得：
代入数据解得，C在A上能到达的最大高度：
答：返回到A最低点P时受轨道的弹力大小是18N，方向竖直向上，的值是；
若在C开始滑动时取消A的固定，C在A上能达到的最大高度是。

【解析】从最高点到P点过程应用动能定理求出A到达P点时的速度，应用牛顿第二定律求出轨道的弹力；应用动能定理可以求出初速度。
、B、C组成的系统在水平方向动量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律、机械能守恒定律求出C在A上能到达的最大高度。
根据题意分析清楚运动过程是解题的前提，应用动能定理、动量守恒定律与能量守恒定律即可解题；解题时要注意，A、C组成的系统仅在水平方向动量守恒。
 

13.【答案】引力  D D

【解析】解：在水银滴表面层中，分子间距较大，故分子之间的相互作用总体上表现为引力；当时，，分子力，分子势能最小，故C点为分子间作用力为零的情况，即C点表示平衡位置，故表现为引力的位置只能为D点；
将水银灌装到玻璃管中，水银不浸润玻璃，分子与玻璃接触的地方，分子比较稀疏，分子力也表现为引力，那么能总体上反映水银附着层中汞分子的是图中D的位置。
故答案为：引力，D，D。
明确分子间作用力与分子间距离的关系，并能用分子间作用力解析表面张力的性质和浸润与不浸润；同时牢记分子力做功与分子势能间的关系，明确分子势能随分子间距离变化的图象。
本题考查分子势能、液体的表面张力的性质，关键是明确分子力的性质，知道分子力做功与分子势能间的关系，从而掌握分子势能的变化图象的意义。
 

14.【答案】解：由平衡条件知I、II两室气体压强始终相等，设分别为、，由于加热前后弹簧弹力大小相等，设为F，
加热前：
加热后：
I室气体发生等温变化，由玻意耳定律可得：
a隔板向左移动的距离为
联立解得
室气体，解得
根据一定质量的理想气体状态方程可得：
解得：
答：隔板向左移动的距离为；
加热后Ⅱ室内气体的温度T为。

【解析】对活塞b受力分析，根据共点力平衡求得压强，对气室I内的气体，根据玻意耳定律即可求得；
对II气室内的气体，根据一定质量的理想气体状态方程即可求得。
本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程和玻意耳定律，关键是抓住两气体的压强相等。
 

15.【答案】ACD

【解析】解：ABE、根据三棱镜的色散可知棱镜对Y光的折射率大于X光的折射率，所以X光的频率小，根据，可知X光的的传播速度大，根据可知X光的临界角大，故A正确，BE错误；
C、X光的频率小，所以波长大，则单色光X比Y的衍射现象更明显，故C正确；
D、根据条纹间距的公式，X光的波长大，所以条纹间距更宽，故D正确；
故选：ACD。
复色光经过三棱镜色散后，X光的折射率最小，偏折角最小，Y光的折射率最大，偏折角最大．由公式分析光在玻璃三棱镜中的传播速度的大小．干涉条纹的间距与波长成正比．即可判断干涉条纹间距的大小．根据，分析临界角的大小．
本题是光的色散现象与干涉、光电效应的综合，关键要掌握光的色散研究的结果，知道七种色光排列顺序、折射率大小等等要记牢，同时，要记住折射率与波长、频率、临界角的关系．
 

16.【答案】解：由图可知波长，周期
则波速
代入数据解得：
质点Q从波峰第一次回到平衡位置，通过的路程为6cm，则振幅，
则质点P的初位置
根据振动的一般方程有：
代入数据解得：
答：简谐波的波速为；
质点P的初位置为，其位移随时间变化的关系式为。

【解析】根据波长与周期解得波速。
分别解得振幅、初相，根据一般方程解得。
本题考查了波动规律，要求学生能准确的从题干中提取出相关的信息，熟练的利用质点位置关系确定周期。