2022届湖北省宜荆荆恩四校高三（下）5月联考物理试题含解析

这是一份2022届湖北省宜荆荆恩四校高三（下）5月联考物理试题含解析，共24页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
湖北省宜荆荆恩四校2022届高三联考物理试题一、选择题（本题共11小题，每小题4分。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，选对但不全得2分，选错不得分）1. 智能手机带有光线传感功能，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下面关于光电效应的说法正确的（　　）A. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B. 入射光频率为v时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3v时，此时光电流的遏止电压为C. 在研究光电效应饱和光电流时，由可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和光电流就越大D. 用同一束单色光分别照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率高【答案】B【解析】【分析】【详解】A．发生光电效应时，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但不是成正比，选项A错误；B．入射光频率为v时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3v时，此时则光电流的遏止电压为选项B正确；C．饱和光电流与入射光的强度有关，与电子获得的速度v无关，选项C错误；D．根据用同一束单色光分别照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率低，选项D错误。故选B。2. 如图所示，竖直放置的光滑圆环O，顶端D点固定一定滑轮（大小忽略），圆环两侧套着、两小球，两小球用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态，连线过圆心O点，且与右侧绳的夹角为．则两小球的质量之比为（     ）A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】【分析】由三角形法则建立三角形，根据正弦定理列出比例式子可得两球的质量比.【详解】对两小球分别受力分析，如图所示；由三角形法则可知：对小球m1，可得：；对小球m2，可得：；联立解得：，故选B.3. 科学家重新分析了开普勒太空望远镜退役前收集到数据，发现了一颗与地球大小基本相同的系外行星，距离地球约300光年，围绕一颗红矮星运行。假设该行星的公转轨道半径是地球的k倍，行星质量是地球质量的q倍，红矮星质量是太阳质量的p倍，假设该行星的半径和地球的半径相等，则下列说法正确的是（　　）A. 该行星公转轨道半径三次方和公转周期平方的比值与地球的相等B. 该行星的公转周期是地球的倍C. 该行星的第一宇宙速度是地球的倍D. 该行星表面的重力加速度是地球的倍【答案】C【解析】【详解】A．根据开普勒第三定律可知，行星公转轨道半径的三次方和公转周期平方的比值与中心天体的质量有关，故A错误；B．行星公转时，由万有引力提供向心力，有解得行星的公转轨道半径是地球的k倍，红矮星质量是太阳质量的p倍，故该行星的绕行周期是地球的倍，故B错误；C．根据解得第一宇宙速度表达式为行星质量是地球质量的q倍，半径相等，可知该行星的第一宇宙速度是地球的倍，故C正确；D．根据解得行星质量是地球质量的q倍，半径相等，故该行星表面的重力加速度是地球的q倍，故D错误。故选C。4. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（　　）A. a光的频率比b光的频率小B. 在冰晶中，b光的传播速度较大C. 用同一装置做双缝干涉实验时，b光条纹间距更大D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小【答案】A【解析】【详解】A．由题图可知a光的偏折程度比b光的偏折程度小，根据棱镜色散规律可知a光的波长比b光的波长大，a光的频率比b光的频率小，故A正确；B．易知冰晶对b光的折射率比对a光的折射率大，根据可知在冰晶中，b光的传播速度较小，故B错误；C．根据，b光波长小，则b光条纹间距更小，故C错误；D．同种玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小，根据可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，故D错误。故选A。5. 图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2 ．在T的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为(   )A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【详解】加在原线圈上的电压，根据电压比与匝数比关系：，所以：．根据，输电线上的电流，输电线上消耗的功率．故C正确，ABD错误．故选C． 6. 如图所示，两根长度相同的细线分别系有两个完全相同的小球，细线的上端都系于O点。设法让两个小球均在各自的水平面上做匀速圆周运动。已知l1跟竖直方向的夹角为60°，l2跟竖直方向的夹角为30°，下列说法正确的是（　　）
 A. 细线l1和细线l2所受的拉力大小之比为 B. 小球A和B的角速度大小之比为1：1C. 小球A和B的向心力大小之比为3：1D. 小球A和B的线速度大小之比为【答案】C【解析】【详解】A．细线l1和细线l2所受的拉力大小之比为A错误； B．根据牛顿第二定律得 解得 B错误；C．小球A和B的向心力大小之比为 C正确；D．根据牛顿第二定律得 解得 D错误。故选C。7. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，其中射线bc足够长，∠abc＝135°。其他地方磁场的范围足够大。一束质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内从a点垂直于ab射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。以下说法正确的是（　　）A. 从bc边射出的粒子在磁场中运动的时间都相等B. 若从a点入射的速度越大，则在磁场中运动的时间越长C. 粒子在磁场中最长运动时间不大于D. 粒子磁场中最长运动时间不大于【答案】D【解析】【详解】AB．画出带电粒子在磁场中运动的动态分析图，如图1所示。粒子入射的速度越大，其做圆周运动的半径越大，当粒子都从ab边射出，所用时间均为半个周期，用时相等；当粒子从bc边射出时，速度越大，轨道半径越大，圆心角越大，运动时间越长，故AB错误；CD．当粒子的速度足够大，半径足够大时，忽略ab段长度，运动情况可简化为如图2所示，在直线边界磁场问题中，根据粒子运动轨迹的对称性，结合几何关系可知此时圆心角大小为可得粒子在磁场中运动的最长时间为故C错误，D正确。故选D。8. 直角坐标系的y轴为两种均匀介质I、Ⅱ的分界线，位于坐标原点处的波源发出的两列机械波a、b同时在介质I、Ⅱ中传播，某时刻的波形图如图所示。已知位置是此时刻a波传到的最远点，则（　　）
 A. 两列波频率关系为 B. 此时刻b波传到位置C. 波源的起振方向沿y轴正方向 D. 从图示时刻起，质点P、Q中，Q将先到达最大位移处【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．由题意可知，这两列波是由同一振源引起的，故两列波的频率关系为故A错误；B．由图象可知，a波的波长为，由图象可知，b波的波长为，则有由题目可知整理可得代入数据可得，故B正确；C．由题可知，此时刻a = 6m的质点刚刚开始振动，根据质点的传播方向和振动方向的关系可知，该质点此时刻向y轴负方向振动，说明振源开始振动的方向也为y轴负方向，故C错误；D．根据传播方向可以知道，该时刻P、Q质点均向y轴正方向振动，质点P经过个周期到达最大位移处，而质点Q在小于个周期的时间里就能达到最大位移处，即Q质点先到达最大位移处，故D正确。故选BD。9. 从地面竖直向上抛出一物体，其机械能等于动能与重力势能之和，取地面为重力势能零点，该物体的和随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度g取，根据图中数据可知（　　）
 A. 物体的质量为2kgB. 物体上升过程中所受阻力大小为4NC. 在物体上升至处，物体的动能D. 从地面上升后返回至处，物体的动能【答案】AD【解析】【详解】A．根据结合图像可得物体的质量为2kg，故A正确；B．根据解得故B错误；C．由图可知，物体初动能为100J，在物体上升至处，根据动能定理得解得故C错误；D．从地面上升后返回至处，根据动能定理得解得故D正确。故选AD。10. 如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上，其中Q1位于原点O，a、b是它们连线延长线上的两点。现有一带负电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动（粒子只受电场力作用），设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标位置变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（　　）A. Q2带负电且电荷量小于Q1B. 沿x轴正方向ab连线上电势先降低再升高C. 沿x轴正方向ab连线上电场力先做正功再做负功D. 沿x轴正方向a点右侧场强先减小再增大【答案】AC【解析】【详解】A．带负电的粒子在区间加速，说明在区间负粒子q所受电场力沿x轴正方向，电场方向沿x轴负方向；带负电的粒子在区间减速，说明在区间负粒子q所受电场力沿x轴负方向，电场方向沿x轴正方向，因此Q1带正电，Q2带负电，且Q2的电荷量小于Q1的电荷量，故A正确；B．粒子运动过程中只有静电力做功，动能与电势能之和为定值，由图象可知ab连线的中点x=3L处速度最大，即粒子q的动能最大，电势能最小，由于粒子q带负电，因此ab连线的中点电势最高，即ab连线上电势先升高再降低，故B错误；C．粒子从a到b的过程中速度先增大再减小，由动能定理知粒子从a到b的过程中，电场力先做正功再做负功，故C正确；D．沿x轴正方向a点右侧场强先减小到零，然后场强方向变为沿x轴正方向，但a点右侧场强不可能一直增大，无穷远位置场强为零，故D错误。故选AC。11. 如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2分别是半径为a的圆形磁场区域与边长为2a的正方形磁场区，区域内的磁场方向分别为垂直于导轨平面向外与竖直向上，区域C1中磁场的磁感应强度随时间按变化，C2中磁场的磁感应强度恒为B2，一质量为m电阻为r的金属杆AB穿过C2的中心垂直跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止，已知棒与导轨间动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（　　）A. 通过金属杆的电流方向为从A到BB. 回路中电流大小C. 定值电阻的阻值为D. 整个电路的热功率【答案】BCD【解析】【详解】A．区域中磁场的磁感强度随时间按变化，可知磁感强度均匀增大，穿过整个回路的磁通量增大，由楞次定律分析知，通过金属杆的电流方向为从B到A，故A错误；
B．对金属杆，根据平衡方程得解得故B正确；
C．由法拉第电磁感应定律，则有：回路中产生的感应电动势为且闭合电路欧姆定律有 又，解得故C正确；
D．整个电路中产生的热功率为故D正确．故选BCD。二、实验题（第12题6分；第13题10分，共16分）12. 如图甲所示，某课外探究小组做“验证机械能守恒定律”的实验。金属小球的直径为d、质量为m，小球由A处静止释放，通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为。多次改变高度H，重复上述实验。当地的重力加速度为g。则：
 （1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d___________。（2）作出一随H变化图象如图丙所示。图中、为已知量，重力加速度g与小球的直径d满足以下表达式：___________时（用g、d、、表示），可判断小球下落过程中机械能守恒。（3）某次实验中发现动能增加量总是稍小于重力势能减少量，不考虑测量误差，可能的原因是___________（写出一条即可）【答案】    ①. 7.25    ②.     ③. 该过程有空气阻力影响【解析】【分析】【详解】（1）[1]由题图乙可知，主尺刻度为；游标尺上对齐的刻度为5，故读数为（2）[2]若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，则有即解得（3）[3]某次实验中发现动能增加量总是稍小于重力势能减少量，不考虑测量误差，可能的原因是由于该过程中有阻力做功。13. （1）某实验小组要对未知电阻进行测量。如图甲所示，他们先用多用电表欧姆挡进行粗测，若多用电表的电阻挡有三个倍率，先用“×100”挡测量电阻时，操作步骤正确，发现表头指针的偏转角度过大，为了较准确地进行测量，下列说法正确的是________。A.先将选择开关拨到“×1K”挡，再将红黑表笔短接欧姆调零，且测量结果为4B.先将红黑表笔短接欧姆调零，再将选择开关拨到“×1K”挡，且测量结果为C.先将选择开关拨到“×10”挡，再将红黑表笔短接欧姆调零，且测量结果为D.先将红黑表笔短接欧姆调零，再将选择开关拨到“×10”挡，且测量结果为（2）为准确测定该电阻的阻值，甲同学设计图（a）所示的电路进行实验①实验室提供了两种滑动变阻器；滑动变阻器（0~1000Ω）、滑动变阻器（0~10Ω），则实验中滑动变阻器应选____________（选填“”或“”）；②实验操作时，按电路图（a）先将滑动变阻器的滑动触头移到A端，保持断开，闭合，调节滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置，并记下此时电流表读数；③依次断开S和，保持滑动变阻器阻值不变，调整电阻箱阻值在150Ω左右，再闭合和S，调节阻值使得电流表读数为___________时，的读数即为待测电阻的阻值；（3）乙同学利用电路图（b）进行实验，多次改变电阻箱的阻值，读出电流表相应的电流I，因电源和电流表内阻较小，乙同学忽略不计，由测得的数据作出图像，根据图像的斜率和截距求出待测电阻的阻值。若电源和电流表内阻是未知且不可忽略的，考虑实验产生的系统误差，则上述电路（a）中，电阻的测量值__________真实值；电路（b）中电阻的测量值__________真实值。（均选填“大于”“小于”或“等于”）【答案】    ①. C    ②.     ③.     ④. 等于    ⑤. 大于【解析】【详解】（1）[1]表头指针偏转角度过大，说明选择档位太大，因此换用较小的档位，即选择开关拨到“×10”挡，再将红黑表笔短接欧姆调零，且测量结果为故C正确，ABD错误；（2）①[2]图甲选用分压式连接，为了方便调节，选择阻值较小的；③[3]图中所用方法为类似半偏法测电阻，依次断开S和，保持滑动变阻器阻值不变，调整电阻箱阻值在150Ω左右，再闭合和S，调节阻值使得电流表读数为时，的读数即为待测电阻的阻值；（3）[4][5]若电源和电流表内阻是不可忽略的，因为电源和电流表内阻对用（a）测电阻没有影响，电路（a）测电阻没有系统误差，而电路（b）测量值增加了电源和电流表的内阻，比真实值大。三、解答题（14题10分，15题12分，16题18分）14. 负压救护车，又被称为“最强口罩”，是救护车的一种，主要用于危重感染患者的转运与抢救，利用技术手段，使车内气压低于外界大气压，所以带病毒的空气只能由车外流向车内，经过无害化处理后再排出，从而限制病毒传播，最大程度减少交叉感染。一般负压值（车外与车内气压差）为时效果比较理想。假设有一负压救护车，开放状态时，车内外的气压均为，温度均为；正常工作时，车内温度为，负压值为大气压的万分之四。空气可视为理想气体，车外环境温度保持不变。求：（1）若车在处于开放状态时，使车内密闭，将车内温度升高到时，求此时车内气体的压强；（2）车内由开放状态变为正常工作状态，需抽取出的气体质量与原来气体质量的百分比为多少？（保留三位有效数字）【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）对车内气体，由查理定律得解得（2）对于车内气体，设正常工作状态下抽取出的气体体积为，由理想气体的状态方程得需抽取的气体质量与原来气体质量的百分比解得15. 如图甲所示，弯曲部分AB和CD是两个半径均为的光滑圆弧轨道，中间的BC段是竖直的薄壁细圆管（细圆管内径略大于小球的直径），分别与上下圆弧轨道相切连接，BC段的长度L为0.1m。AB圆弧轨道与光滑水平地面轨道相切，其中D、A分别是上下圆弧轨道的最高点与最低点，整个轨道固定在竖直平面内。质量m=0.3kg的小球以一定初速度从A点水平进入轨道，重力加速度g取10m/s2。（1）若小球从D点水平飞出后落地点距D点的水平距离处，求小球从A进入时的初速度；（2）若在D点右侧平滑连接一个半径R2=0.45m的半圆形光滑轨道DEF，如图乙所示，要使小球能沿轨道运动至F点，则小球从A进入时的初速度至少为多大？（计算结果用根式表示）
 【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）从D点飞出时的速度为v1解得小球从A运动至D点，由机械能守恒定律得解得（2）小球在D点的速度最小时，与轨道的挤压力为零，则解得小球从A运动至D点，由机械能守恒定律得解得初速度的最小值16. 如图所示，光滑固定轨道OA高h，一质量为m电荷量为q的带正电的小滑块（可视为质点）从O点由静止自由滑下，另一质量为的绝缘塑料板静止在光滑水平面上．上表面与A的切线平齐，滑块与绝缘塑料板之间的动摩擦因数。在滑块右前方虚线MN、RS区域内存在一宽度方向水平向左，大小的匀强电场，虚线RS右侧存在方向垂直纸面向外，大小的匀强磁场，当小滑块进入水平电场时恰好未从板的右端滑出，重力加速度为g，不计空气阻力。求：（1）绝缘塑料板的长度；（2）小滑块到达边界RS时，小滑块和塑料板的速度各为多大；（3）小滑块到达边界RS时，塑料板恰与前方固定挡板P相碰（碰撞过程无能量损失），碰后滑块最终恰好未从塑料板右端滑出，问碰后多久小滑块停下。【答案】（1）；（2）；；（3）【解析】【详解】（1）小滑块到达A端时速度为v0，根据机械能守恒定律得滑块与塑料板相互作用过程中系统动量守恒系统能量守恒解得塑料板板长为（2）小滑块进入水平电场时假设发生了相对滑动，对小滑块解得对塑料板解得则假设成立。设小滑块出水平电场时速度为v1，塑料板速度为v2。因为解得在水平电场运动时间则（3）出水平电场时小滑块离板右端的距离板反弹后系统的总动量设板反弹至停下的过程中小滑块和板的位移大小分别为x1、x2。由系统动量守恒得又解得对小滑块，在磁场中减速为零的运动过程中，由动量定理解得