2022届湖北省鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校高三（下）5月模拟物理试题含解析

2022年春季鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校五月模拟考

高三物理试卷

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。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光刚好发生全反射，b光的折射光线（反射光线未画出）刚好与a光的反射光线重叠，且，则判断（　　）

A. 若将b光沿a光的光路射向O点，b光也能发生全反射

B. 用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，b光呈现的明暗相间的条纹要宽些

C. 用a、b单色光分别照射同一光电管的阴极材料时，用a光照射打出的光电子的遏止电压小

D. 用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移小

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据折射定律可知

所以有

又因为

所以有b光的全反射临界角大于a光的全反射临界角，若将b光沿a光的光路射向O点，b光不能发生全反射，A错误；

B．因为折射率大的光频率也大，所以

所以

所以用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，b光呈现的明暗相间的条纹要宽些，B正确；

C．因为

所以用a、b单色光分别照射同一光电管阴极材料时，用a光照射打出的光电子的遏止电压大，C错误；

D．因为

所以用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移大，D错误。

故选B。

2. “玉兔二号”月球车是采用核能来提供能量的，它的核能电池系统能使钚（）衰变产生的核能转化为电能，这一系统设计使用寿命为14年。钚（）静止时衰变为激发态和粒子，而激发态铀核立即衰变为稳态铀核，并放出能量为的光子。已知钚、稳态轴核和粒子的质量分别记为和，衰变放出光子的动量可忽略且该过程释放的核能除去光子的能量外全部转化为和粒子的动能。若将衰变产生的和粒子（均不计重力）垂直射入同一垂直纸面向里的匀强磁场中，下列说法正确的是（　　）

A. 和粒子在磁场中匀速圆周运动轨迹为外切圆，且两粒子均做顺时针匀速圆周运动

B. 和粒子在磁场中匀速圆周运动轨迹半径之比为

C. 和粒子的动能之和为

D. 粒子的动能为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题意可知衰变产生的衰变产生的和粒子带电性相同，速度方向相反，故两粒子垂直射入同一垂直纸面向里的匀强磁场中做圆周运动方向不同，A错误；

B．由洛伦兹力充当向心力可知

所以

由动量守恒可知，二者动量大小相等，所以两粒子轨迹半径之比为

B错误；

C．由能量守恒可知

由爱因斯坦质能方程可知

解得

C正确；

D．由动量守恒可知

并且有

综上可得

D错误。

故选C。

3. 第24届冬季奥林匹克运动会于2022年2月4日在中国北京和张家口同时举行，跳台滑雪是冬奥会中最具观赏性的项目之一。如图所示，一滑雪坡由圆弧面AC、竖直台阶CD和倾角为的斜坡DE相连接而组成，且圆弧面AC的末端C处水平。第一次运动员从A点由静止滑下通过C点后飞落到DE上，第二次从A点稍下的点（图中未标出）由静止滑下通过C点后也飞落到DE上，运动员两次与斜坡DE接触时速度与水平方向的夹角分别为和，不计空气阻力和轨道的摩擦力，则（　　）

A.  B.

C.  D. 无法确定两角的大小关系

【答案】B

【解析】

【详解】

根据动能定理

A下落时高度较大，所以从A下落到达C点的速度比较大那么从A和A'下落时在DE上的落点如图所示，设平抛运动的位移与水平方向的夹角为

速度和水平方向的夹角关系

可得

由图可以看出从A'下落时从C点飞出后值较大，故从A'下落时落到DE后较大，即

故选B。

4. 如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴转动，转轴垂直于磁感线。线圈通过滑环和电刷连接一个含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为和，电压表为理想电表。保持线圈abcd以恒定角速度转动，则（　　）

A. 从图示位置开始计时，矩形线圈产生的感应电动势瞬时值表达式为

B. 原、副线圈的功率之比为

C. 电压表示数为

D. 当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，电压表示数增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．开始时线圈平面与磁场平行，则感应电动势瞬时值表达式为

故A错误；

B．变压器为理想变压器，原、副线圈的功率相等，故B错误；

C．原线圈电压的有效值为

又

副线圈电压，即电压表示数为

故C正确；

D．正方形线圈感应电动势有效值和原、副线圈的匝数不变，则电压表示数不变，故D错误。

故选C。

5. 2020年7月23日，我国“天问一号”火星探测器搭乘“长征五号遥四”火箭成功发射，然后于2021年5月成功软着陆火星表面，实现了中国在深空探测领域的技术跨越。假如宇航员登陆某星球，并在该星球表面做了如图甲的实验，将一插有风帆的滑块放置在倾角为的粗糙固定斜面上由静止开始下滑，风帆和滑块在星球表面受到的空气阻力与滑块下滑的速度成正比，即，k为己知常数，宇航员通过传感器测量得到滑块下滑的加速度a与速度v的关系图象如图乙所示，已知图中直线在纵轴与横轴的截距分别为，滑块与足够长斜面间的动摩擦因数为μ，星球的半径为R，引力常量为G，忽略星球自转影响，由上述条件可以判断出（　　）

A. 风帆与滑块的总质量为

B. 该星球的第一宇宙速度为

C. 该星球的密度为

D. 该星球近地卫星的周期为

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据牛顿第二定律

得

图像斜率为

风帆与滑块总质量为

故A 错误；

B．C．D．地表万有引力等于向心力

速度为零时

联立得第一宇宙速度为

在星球表面，万有引力等于重力

星球体积

星球密度为

由

得

故B正确，CD错误；

故选B。

6. 如图所示，一个轻质环扣P与细线l1、l2连接（），两细线另一端分别连接着轻环M、N，M、N分别套在竖直面内固定的光滑杆AB和AC上，且光滑杆AB和AC分别与竖直方向夹角为30°和45°。现将重量为G的钩码挂在环扣P上，钩码静止时左、右两边细线的张力分别为F1和F2．下列说法正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】平衡时绳与杆垂直，根据平衡条件得

解得

故选A。

7. 如图所示，一只轻弹簧竖直固定在水平地面上，劲度系数为k，其上端与木板A连接，木板A的质量为m，木板A上面放置质量也为m的木块B，A、B均可视为质点，如图所示，用的竖直向下的力作用在B上，使系统处于静止状态，撤去外力F后，下列说法正确的是（　　）

A. 弹簧恢复原长，A、B的速度恰好为零

B. 撤去F后B向上运动过程中，B物体的机械能先增大后保持不变

C. 撤去F瞬间，B对A的压力大小为

D. 撒去F后A、B向上运动过程中，弹簧对A做的功为

【答案】A

【解析】

【详解】A．D．撤去F时弹簧弹力为

弹簧恢复原长的过程中，弹簧对A、B系统做功为，即对A做功为

根据动能定理

得

故A正确，D错误；

B．撤去F后，A对B的支持力做正功，则B物体的机械能一直增大，故B错误；

C．对AB系统，由牛顿第二定律

对B

得

根据牛顿第三定律撤去F瞬间，B对A的压力大小为，故C错误。

故选A。

8. a、b两车在相邻的两平行直车道上同向行驶，其图象如图所示已知时两车并排行驶，不考虑两车道间的距离，则（　　）

A. 时，a车在b车后

B. 时，a、b两车相距

C. 时，a、b两车并排行驶

D. a、b两车两次并排行驶的位置间距为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．0～1s内，a车速度大于b车速度，所以时，a车在b车后，间距为图线与时间轴围成的面积之差，即

故A正确；

B．1～2s内，辆车间距为图线与时间轴围成的面积之差，即

故B正确；

C．根据面积等于位移，可知1～3s内，两车位移相等，则时，a、b两车并排行驶，故C错误；

D．a、b两车两次并排行驶的位置间距为

故D错误。

故选AB。

9. 如图所示，光滑的水平地面上固定着挡板P，质量为的小车（其上表面固定着一竖直轻杆）左端紧靠挡板P而不粘连，长为L的轻绳一端固定在轻杆O点，另一端栓着质量为m的小球，整个系统静止于水平地面上。现将小球和轻绳拉至水平与O点等高处，并由静止释放，不计空气阻力和一切摩擦，重力加速度为g，关于此后的运动过程，下列说法不正确的是（　　）

A. 小球第一次运动至最低点瞬间，小球具有水平速度为

B. 小球第一次运动至最低点瞬间，此时轻绳对小球拉力大小为2mg

C. 小球运动至右端最高点时相对最低点高度为

D. 当小球第二次摆回最低点瞬间，小球具有水平向左的速度为，小车具有水平向右速度为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．小球第一次运动至最低点瞬间，根据机械能守恒定律，小球具有水平速度为

解得

A正确，不符合题意；

B．小球第一次运动至最低点瞬间，此时轻绳对小球拉力大小为

解得

B错误，符合题意；

C．小球运动至右端最高点时共同速度为v1，相对最低点高度为h，根据动量守恒定律得

根据机械能守恒定律得

解得

C错误，符合题意；

D．设小球第二次摆回最低点瞬间的速度大小为v2，小车的速度为v3，根据动量守恒定律得

根据机械能守恒定律得

解得

小球具有水平向左的速度为，小车具有水平向右速度为，D正确，不符合题意。

故选BC。

10. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波，当波传到处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示，时，观察到质点P第三次到达波谷位置，下列说法正确的是（　　）

A. 波速为10m/s

B. 经1.4s质点P运动的路程为48cm

C. 时，处的质点Q第四次到达波谷

D. 与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为5Hz

【答案】AC

【解析】

【详解】A．波速为

A正确；

B．波的周期为

经1.4s质点P运动的路程为

B错误；

C．第四个波谷到达质点Q的时间为

时，处的质点Q第四次到达波谷，C正确；

D．与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率为

D错误。

故选AC。

11. 如图所示，倾角为、电阻不计的、间距为L且足够长的平行金属导轨处在磁感强度B、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中，导轨两端各接一个阻值均为的电阻。在平行导轨间跨接一金属棒，金属棒质量m、电阻也为，其与导轨间的动摩擦因数（且）。己知金属棒以平行于导轨向上的初速度上滑直至上升到最高点的过程中，通过上端电阻的电量，重力加速度为g。金属棒在上滑至最高点又返回至起点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒最大加速度为

B. 金属棒上滑时沿斜面上升最大距离

C. 金属棒上滑至最高点过程中，上端电阻中产生的焦耳热为

D. 金属棒上滑过程所经历时间小于下滑至起点所经历时间

【答案】BD

【解析】

【详解】A．金属棒在运动过程中，切割磁感线产生的感应电动势为

由于上下两电阻并联后再与金属棒串联，则回路的总电流为

金属棒受到平行导轨的安培力为

当金属棒上滑时，根据牛顿第二定律有

当金属棒下滑时，根据牛顿第二定律有

可知，在金属棒上滑过程中，金属棒的速度为最大值时，金属棒的加速度为最大值，即为

故A错误；

B．金属棒以平行于导轨向上的初速度上滑直至上升到最高点的过程中，通过上端电阻的电量，则通过金属棒的电荷量为，则有

可得，金属棒上滑时沿斜面上升最大距离为

故B正确；

C．由于是上下两个的电阻并联后再与金属棒串联，则金属棒上滑至最高点过程中，根据能量守恒定律有

解得，上端电阻中产生的焦耳热为

故C错误；

D．由上述分析可知，金属棒上滑时的加速度大于下滑时的加速度，则上滑时的速度大于下滑时的速度。由于路程相同，则金属棒上滑过程所经历时间小于下滑至起点所经历时间，故D正确。

故选BD。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 小明同学用如图甲所示装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数，长木板固定在水平桌面上，上表面水平，木板上方细线与木板平行，小明进行以下操作：

A．将滑块拉到某一位置，测出此时钩码与地面之间的距离h；

B．静止释放滑块（钩码落地后立即静止），记下拉力传感器示数，测出滑块在长木板上滑动的距离；

C．改变钩码的质量让滑块从同一位置静止释放，得到拉力传感器示数，滑块在长木板上滑动的距离；

D．重复以上操作得到多组数据；

E．根据实验数据描绘出图像如图乙所示，已知重力加速度为g。

请回答以下问题：

（1）实验中_______（填“需要”或“不需要”）满足钩码质量远小于滑块质量；

（2）要得到滑块与木板间的动摩擦因数还需测量的物理量是_______（写出物理量的名称及符号）；

（3）若图像的斜率为k，则滑块与木板间的动摩擦因数_______（用题中所给的符号及第2问测得的物理量的符号表示）。

【答案】    ①. 不需要    ②. 滑块及拉力传感器的总质量M    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]实验中不用将钩码重力近似等于细线的拉力，而是通过拉力传感器直接获取细线的拉力，故实验中不需要满足钩码质量远小于滑块质量。

（2）[2]钩码落地前，由牛顿第二定律有

钩码落地后，滑块继续滑行，由牛顿第二定律有

又根据匀变速直线运动规律有

联立上面三式可得

由此可知，要得到滑块与木板间的动摩擦因数还需测量滑块及拉力传感器的总质量M。

（3）[3] 则若图像的斜率为k，则有

则滑块与木板间的动摩擦因数为

13. 实验室有一量程为2mA内阻值标记为100Ω的毫安表，由于实验需要，我校物理兴趣小组的同学们要将该毫安表改装成量程为2V的电压表，他们进行了以下操作。

（1）同学们经计算后将一阻值为_______Ω的电阻R与该毫安表_______（填“并联”或“串联”）进行改装。

（2）利用一标准电压表V对改装后的电压表进行校准。当标准电压表的示数为1.1V时，毫安表的指针位置如图所示，由此可以推测出所改装的电压表量程不是预期值，而是_______V。

（3）产生上述问题的原因可能是_______。（填正确答案标号）

A．毫安表内阻标记错误，实际内阻大于100Ω       B．毫安表内阻标记错误，实际内阻小于100Ω

C．R值计算错误，接入的电阻偏小                 D．R值计算错误，接入的电阻偏大

（4）若毫安表内阻标记错误，R值计算无误，则要达到预期目的，只需将一个阻值为_______Ω的电阻与R_______（填“并联”或“串联”）即可。

【答案】    ①. 900    ②. 串联    ③. 2.2    ④. AD    ⑤. 7200    ⑥. 并联

【解析】

【详解】（1）[1][2]根据欧姆定律得

同学们经计算后将一阻值为900Ω的电阻R与该毫安表串联进行改装。

（2）[3]当标准电压表的示数为1.1V时，改装的电压表指针恰好是量程的一半，由此可以推测出所改装的电压表量程是2.2V。

（3）[4]改装后的电压表的量程为

量程偏大的原因有两种可能：毫安表内阻标记错误，实际内阻大于100Ω；R值计算错误，接入的电阻偏大。AD正确，BC错误。

故选AD。

（4）[5][6]根据欧姆定律，毫安表内阻的真实值为

解得

根据并联关系

解得

要达到预期目的，只需将一个阻值为7200Ω的电阻与R并联即可。

14. 如图所示，粗细均匀、一端开口的直角玻璃管竖直放置，管内用两段水银柱封闭着A、B两段气体（可看做理想气体），A气柱长度，竖直管中水银柱和水平管左端水银柱长度均为，B气柱长度，水平管右端水银柱长度。现在缓慢地将玻璃管逆时针转过，已知大气压，环境温度保持不变，求稳定后A，B气柱的长度。

【答案】15cm；50cm

【解析】

【详解】设玻璃管的横截面积为S，初态时，B气柱压强

将玻璃管逆时针转过后，B气柱压强变为

设B气柱长度为，则根据玻意耳定律有

得

初态时A气柱压强

如图所示

末态时假设B气柱下方有长度为x的水银未进入水平管中，则A气柱压强变为

A气柱长度为

根据玻意耳定律有

解得

（另一负根舍去），故假设成立，A气柱长度为

15. 如图甲所示，真空室中电极K发出的电子（初速度不计）经电场加速后，由小孔O沿两平行金属板M、N的中心线射入板间，加速电压为，M、N板长为L，两板相距，加在M、N两板间的电压随时间t变化的关系图线如图乙所示，图中未知，M、N板间的电场可看成匀强电场，忽略板外空间的电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内，两板电压可视作不变。板M、N右侧存在一范围足够大的有界匀强磁场区，磁场左边界PQ与M、N板垂直，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度，已知电子的质量为m，电荷量为e。

（1）求电子加速至O点的速度大小；

（2）若所有电子都能从M、N金属板间射出，求的最大值；

（3）通过计算说明电子在PQ上进磁场与出磁场两点间的距离与无关。

【答案】（1）； （2） ；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）电子加速到O点过程，由动能定理得

解得

（2）当电子恰好从板的右端飞出时，偏转电压达最大值。设M、N两板间的距离为d，电子在M、N板间运动的时间为t，加速度大小为a，则

解得

（3）如图所示，

设某时刻进入磁场的电子速度与水平方向成角，则电子的速度

电子在磁场中做圆周运动的半径

电子进磁场与出磁场两点间的距离

联立可得

可见d与角无关，即电子进磁场与出磁场两点间的距离与无关

16. 如图所示，质量半径的光滑圆弧槽C和质量的木板B锁定在一起静止于光滑水平面上，圆弧槽末端水平且与木板上表面高度相同并平滑相接，某时刻，一个质量为的小物块A（可视为质点）从圆弧槽的顶端由静止滑下，当物块滑上木板瞬间圆弧槽和木板之间的锁定自动解除（对速度没影响），物块与木板之间的动摩擦因数为，木板足够长，物块总不能到木板的右端，重力加速度。求：

（1）物块滑上木板瞬间的速度；

（2）从释放物块到木板速度减为零时，木板位移；

（3）当木板速度减为零时在木板右侧水平面上与木板右端相距L处固定一竖直弹性挡板，木板碰撞挡板时间极短，碰撞后速度大小不变、方向反向，要使木板与挡板至少发生n次碰撞，L应满足的条件。

【答案】（1） ；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设物块滑上木板的速度为v0，圆弧槽和木板整体的速度为u，系统水平方向动量守恒

又物块下滑时，系统机械能守恒，即

联立解得物块滑上木板的速

此时木板的速度

（2）物块滑到圆弧槽末端时，设物块水平方向的位移大小为x1，圆弧槽和木板整体的位移大小为x2，由于系统水平方向动量守恒有

又有

物块滑上木板后，根据牛顿第二定律,物块的加速度

木板的加速度

木板减速到0的位移为

木板减速到0的总位移为

（3）当木板速度减为0时，

物块的速度

此后木板与物块的运动图像如图所示

木板从开始向右运动到第n-1次碰撞后向左减速到0所用时间

能发生第n次碰撞的条件是此时物块的速度向右，即

解得