2022届湖北省恩施士家族苗族自治州高级中学高三（下）5月模拟联考物理试题（二）含解析

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2022届恩施士家族苗族自治州高级中学高三模拟联考（二）物理试题一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44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。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错的得0分。1. 静电场和重力场在某些特点上具有一定的相似性，结合有关“场”的知识，并进行合理的类比和猜想，判断以下说法中可能正确的是（　　）A. 法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的相互作用规律，并测定了元电荷的电荷量B. 电场的概念是法拉第建立的，并引出电场线来描述电场C. 如果把地球抽象为一个孤立质点，用于形象描述它所产生的重力场的所谓“重力场线”的分布，类似于真空中一个孤立的正电荷所产生的静电场的电场线分布D. 重力场与静电场相类比，重力场的“场强”等于重力加速度，其“场强”大小的决定式为【答案】B【解析】【详解】A．法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的相互作用规律，而密立根测定了元电荷的电荷量，故A错误；B．电场的概念是法拉第建立的，并引出电场线来描述电场，故B正确；C．如果把地球抽象为一个孤立质点，用于形象描述它所产生的重力场的所谓“重力场线”的分布，重力场的方向指向地球，类似于真空中一个孤立的负电荷所产生的静电场的电场线分布，故C错误；D．重力场与静电场相类比，重力场的“场强”等于重力加速度，其“场强”大小的定义式为，故D错误。故选B。2. 一群处于基态的氢原子受某种光照射后，能发出a、b、c三种不同频率的光，且波长关系满足，氢原子能级如图所示。下列说法正确的是（　　）A. 照射光子的能量E=12.75eVB. 照射光子的能量E=12.09eVC. a光的光子能量为10.2eVD. a光是氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光【答案】B【解析】【详解】AB．由解得因此受到激发后的氢原子处于的能级，氢原子由跃迁到所吸收的能量为即照射光子的能量为12.09eV，故A错误，B正确；CD．a光波长最小，频率最大，由知a光光子能量最大，所以 a光是氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时发出的光，其能量故CD错误。故选B。3. 人类首次发现的引力波来源于距地球之外亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞、绕其连线上的点做匀速圆周运动，黑洞的质量大于黑洞的质量，万有引力常量为，则（　　）A. 黑洞的轨道半径大于黑洞的轨道半径B. 黑洞的线速度一定大于黑洞的线速度C. 若两个黑洞间的距离为，其运动周期为，则两个黑洞的总质量为D. 随着两个黑洞间的距离减小，其运动角速度减小【答案】C【解析】【详解】A．假设两黑洞之间的距离为L，黑洞质量分别为、，黑洞圆周运动的半径分别为，，两黑洞匀速圆周运动的角速度相等，则由牛顿第二定律有解得 同理可求得可知黑洞的质量大于黑洞的质量，黑洞的轨道半径小于黑洞的轨道半径，故A错误；B．由A项分析可知黑洞的轨道半径小于黑洞的轨道半径，两黑洞匀速圆周运动的角速度相等，由
 知黑洞的线速度小于于黑洞的线速度，故B错误；C．由牛顿第二定律有解得同理可求得则故C正确；D．由，得可知L减小，角速度增大，故D错误。故选C。4. 平行玻璃砖横截面如图，一束复色光斜射到玻璃砖的上表面，从下表面射出时分为a、b两束单色光，则下列说法正确的是（　　）
 A. 在玻璃中传播时，a光的传播速度较小B. 如果a光能使得基态氢原子发生跃迁，则b光也一定能使基态氢原子发生跃迁C. 在通过同一双缝干涉装罝，a光的相邻亮条纹中心间距较大D. 增大入射光在上表面的入射角，在下表面b光先发生全反射【答案】C【解析】【详解】A．光从空气射入玻璃，在玻璃表面发生折射，a光的偏折角小，所以a光的折射率小，由可知在玻璃中传播时，a光的传播速度较大，故A错误；B．a光的折射率小，频率小，由知a光的光子能量较小。若a光能使得基态氢原子发生跃迁，说明a光光子的能量正好等于两个能级之差，而b光光子能量不一定等于两个能级之差，根据玻尔理论知b光不一定能使基态氢原子发生跃迁，故B错误；C．a光的折射率小，频率小，波长较长， 可知a光的相邻亮条纹中心间距较大，故C正确；D．因为光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆性原理可以知道，光一定能从下表面射出，不会发生全反射，故D错误。故选C。5. 如图甲所示，在匀强磁场中，一电阻均匀正方形单匝导线框abcd绕与磁感线垂直的转轴ab匀速转动，线框产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，若线框电阻为10Ω，线框面积为0.1m2，取，。则
 A. 该交流电的有效值为B. 当线框平面与中性面的夹角为30°时，电动势的瞬时值为C. 匀强磁场的磁感应强度为1TD. 从到时间内，通过线框某一截面的电荷量为2.82×10-2C【答案】D【解析】【详解】A．交流电瞬时值则交流电有效值为选项A错误；B．当线框平面与中性面的夹角为30°时电动势的瞬时值为选项B错误；C．电动势瞬时值表达式将电动势最大值代入得选项C错误；D．从到时间内即半个周期内通过线框某一截面的电荷量为选项D正确。故选D。6. 如图1所示，在x轴上相距的O、M两点有两波源，时刻，两波源开始振动，振动图像分别如图2、图3所示。已知两波的传播速度为，x轴上的P点与O点相距，则（　　）A. 两列波不能发生干涉现象B. M点波源的振动方程为C. P点为振动加强点，振幅为D. 时，P点沿y轴正向振动【答案】C【解析】【详解】A．这两列波振动周期相同，故频率相同，相差也恒定，符合干涉条件，故A错误；B．从图3可知，M点波源的振动方程为故B错误；C．因两波波长为0.2cm，波源振动频率相同，起振方向刚好相反，点P到两波源的距离差为0.9cm，距离差刚好是半波长的奇数倍，故为振动加强点，振幅为两波振幅之和为7cm，故C正确；D．P点与O点相距1.2cm，O点的波源传至P点时需1.2秒，故0.5秒时不考虑O点波源的影响；由于P点与M点相距0.3cm，M点的波传至P需0.3秒，故0.5秒时刻，P点只振动了0.2s，刚好振动了一个周期，回到平衡位置向下，故D错误。故选C。7. 为登月探测月球，上海航天局研制了“月球车”。某探究性学习小组对“月球车”的性能进行研究。他们让“月球车”在水平地面上由静止开始运动，并将“月球车”运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v－t图像，已知0~t1段为过原点的倾斜直线；t1~10s内“月球车”牵引力的功率保持不变，且P＝1.2kW；7~10s段为平行于横轴的直线；在10s末停止遥控，让“月球车”自由滑行，整个过程中“月球车”受到的阻力大小不变。下列说法正确的是（　　）
 A. 月球车受到的阻力为200N B. 月球车的质量为100kgC. 月球车在t1~7s内运动的路程为24.75m D. 全过程牵引力对月球车做的总功为1.11×104J【答案】ABD【解析】【详解】AB．在10 s末撤去牵引力后，“月球车”只在阻力f作用下做匀减速运动，由图象可知，加速度大小由牛顿第二定律得，其阻力f=ma7～10 s内“月球车”匀速运动，设牵引力为F，则F=f则P=Fv1=f v1解得f=200N 故AB正确；C．“月球车”的加速运动过程可分为：0～t1时间内的匀加速运动、t1～7 s时间内的变加速运动两个阶段。t1时功率为P=1.2kW，速度为v2=3m/s，此时牵引力为由牛顿第二定律F1﹣f=ma1解得0～t1时间内的加速度大小为a1=2m/s2匀加速运动的时间t1==1.5s匀加速运动的位移0﹣7s内，由动能定理得F1s1+P（7﹣t1）﹣fs=mv12解得“月球车”在加速运动过程中的总位移s=28.5m月球车在t1~7s内运动的路程为故C错误；D．在0～1.5 s内，牵引力做功W1=F1s1=400×225J=900J在1.5～10 s内，牵引力做功W2=Pt=1200×8.5J=10200J10s后，停止遥控，牵引力做功为零，全过程牵引力对月球车做的总功为W=W1+W2=11100J故D正确。故选ABD。8. 如图所示，一个光滑大圆环竖直固定，其水平直径左端固定有一光滑小圆环，一轻绳跨过小圆环后左端与物块A相连，右端系于大圆环上的P点。将物块A置于静止在粗糙水平面上的粗糙斜面体上，轻绳段与斜面平行，将悬挂有重物B的光滑轻质动滑轮C置于轻绳段上，稳定后，整个系统处于静止状态。现将轻绳右端从P点沿大圆环缓慢移至下方关于直径对称的点，斜面体与物块A始终保持静止状态，则在此过程中（　　）A. 轻绳段与段间的夹角α一定先减小后增大B. 轻绳中的弹力一定先增大后减小C. 物块A与斜面体之间的摩擦力一定先减小后增大D. 斜面体与水平面之间的摩擦力一定先增大后减小【答案】BD【解析】【详解】A．设轻绳段长为L，两点间的水平距离为d，由数学关系可得将轻绳右端从P点沿大圆环缓慢移至点过程中，L不变，d先增大后减小，所以α先增大后减小，A错误；B．轻绳中的弹力记为，分析轻质动滑轮C处的受力情况，有由α先增大后减小可知先增大后减小，B正确；C．分析物块A的受力情况，由于斜面倾角及动摩擦因数未知，A、B的质量大小也未知，无法明确A所受的摩擦力，故在轻绳中的弹力先增大后减小的过程中，的大小变化情况存在多种可能，C错误；D．设斜面倾角为θ，斜面体与水平面之间的摩擦力为，对物块A和斜面体整体进行受力分析，正交分解后可得由于θ不变、先增大后减小，所以先增大后减小，D正确。故选BD。9. 静置在绝缘地面上的质量为的物体带正电，电荷量为，在物体所在空间加上竖直方向的电场后，物体向上运动，物体运动过程中的机械能与其位移关系图像如图所示，其中为直线，为曲线，为平行横轴的直线。重力加速度为，不计空气阻力（　　）
 A. 过程中，电场强度的大小恒为 B. 过程中，静电力做功为C. 过程中，电场强度先向上，后向下 D. 过程中，物体的电势能减小【答案】AB【解析】【分析】【详解】AC．过程中，设物体在很短的位移内电场力为F，则根据功能关系得物体的机械能变化量图象的斜率由图知过程中斜率不变，则电场强度的大小恒为选项A正确；B．过程中，物体机械能减少，根据功能关系可得静电力做功为，选项B正确；C．由图知过程中图象的斜率逐渐减小到0，即电场力F逐渐减小到0，方向没有变化，所以电场强度方向没有变化，选项C错误；D．过程中图象的斜率为0，即电场力F为零，则电场力不做功，物体的电势能不变，选项D错误。故选AB。10. 如图所示，光滑水平地面上静置一质量足够长的木板B，质量的物块A静置于B上，物块A与木板B间的动摩擦因数。现对物块A施加一水平向右的拉力F，拉力F随时间变化的关系为，下列说法正确的是（　　）A. 物块A和木板B相对静止，运动了1sB. 物块A和木板B的运动速度达到0.5m/s时发生相对滑动C. 时物块A相对木板B的速度为4m/sD. 若地面不光滑，则物块Ａ和木板B发生相对滑动时速度仍不变【答案】AB【解析】【详解】A.物块A和木板B相对静止时，根据整体法和隔离法可得:当A、B间静摩擦力达到最大时，即:A、B将发生相对运动,由以上三个方程可得此时：根据得：故A正确；B.由于：可看出a与t成正比，作出a-t图像如图所示：当A、B一起由静止开始运动直到发生相对滑动的过程，a-t图线与t轴所围的面积为整体的速度变化量，即：故B正确；C.后A、B发生相对滑动，根据牛顿第二定律有：此时a-t图像中两条图线与的直线所围面积的差即为二者的相对速度，时，，故相对速度为：故C错误；D.若地面不光滑，则A、B发生相对滑动前二者共同加速度：在图中作出a'-t图线，由图可知，两者发生相对滑动时的速度比地面光滑时小，故D错误；故选AB。11. 如图，固定的足够长平行光滑双导轨由水平段和弧形段在CD处相切构成，导轨的间距为L，区域CDEF内存在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场，ED间距也为L。现将多根长度也为L的相同导体棒依次从弧形轨道上高为h的PQ处由静止释放（释放前棒均未接触导轨），释放第根棒时，第根棒刚好穿出磁场。已知每根棒的质量均为m，电阻均为R，重力加速度大小为g，且与导轨垂直，导轨电阻不计，棒与导轨接触良好。则（　　）A. 第2根棒刚穿出磁场时的速度大小为B. 第3根棒刚进入磁场时的加速度大小为C. 第n根棒刚进入磁场时，第1根棒的热功率为D. 第n根棒刚穿出磁场时，回路产生的焦耳热为【答案】BC【解析】【详解】A．第2根棒刚进入磁场有解得将第2个棒在磁场中的运动过程分成若干个过程，设每个过程时间为，刚进入瞬间则有，棒产生的感应电动势为电流为设为这段运动的平均速度，对最开始一段运动有整理有则整个运动过程，整理后有解得故A错误；B．第3根棒刚进入磁场时有解得棒产生的感应电动势为此时第1和第2根棒并联，电阻为，第3根棒等效于电源，电路中总电阻为电路中电流为由牛顿第二定律得解得故B正确；C．第n棒刚进入磁场时，前根棒并联电阻为电路总电阻为电路总电流第一根棒中电流解得第1根棒的热功率为故C正确；D．由A项和C项分析可知，第n个棒出磁场时的速度为故第n根棒刚穿出磁场时，回路产生的焦耳热等于其安培力对第n根棒所做的功有故D错误。故选BC。二、非选择题：本题共5小题，共56分。12. 某实验小组想利用水流在重力作用下的粗细变化估测重力加速度大小。如图甲所示，水龙头出口竖直向下，流出的水在重力作用下速度越来越大，水流的横截面积越来越小。水龙头在任意时间t内流出水的体积都为V。某同学用数码相机从不同方向正对水柱拍下多组照片（照片与实物的尺寸比例为1：1），在照片上用游标卡尺在相距h的两处测出水流的横截面直径分别为和。（1）某次用游标卡尺测量水流的横截面直径时如图乙所示，其读数为___________；（2）为提高该实验的精度，避免因水龙头出口不规则等因素造成的影响，下列措施有效的是___________；A．水龙头出口越细越好B．测量时应尽量靠近水龙头出口C．测量同一横截面直径d时，应用多张照片测量再求平均值D．h取值尽可能大些，但是需要避免因为水流太细而发成离散的水珠（3）试写出重力加速度表达式___________。【答案】    ①. 10.4    ②. CD    ③. 【解析】【详解】（1）[1]用游标卡尺测量水流的横截面直径读数为10mm+0.1mm×4=10.4mm（2）[2]A．水龙头出口越粗越好，过细话会给测量直径产生较大的误差，选项A错误；B．水口处的水流可能不是很均匀，则测量时应尽量远离水龙头出口，选项B错误；C．测量同一横截面直径d时，应用多张照片测量再求平均值，以减小误差，选项C正确；D．h取值尽可能大些，但是需要避免因为水流太细而发成离散的水珠，选项D正确。故选CD。（3）[3]因时间t内流过某截面的水的体积为V，由流速关系可知由运动公式联立解得13. 某实验兴趣小组准备利用表头Gx设计一个多挡位欧姆表，但不知道该表头的电阻。为了精确地测量表头的电阻，该小组首先采用了“电桥法”测量Gx的阻值。电路如图甲所示，由控制电路和测量电路两部分组成。实验用到的器材如下：
 A．待测表头Gx：量程0~1mA，内阻约为200ΩB．灵敏电流计GC．定值电阻R0=270ΩD．粗细均匀的电阻丝AB总长为L=50.00cmE．滑动变阻器RA（最大阻值为20Ω）F．滑动变阻器RB（最大阻值为2000Ω）G．线夹、电源、开关以及导线若干（1）电源电动势3V，实验过程中为了便于调节，滑动变阻器应选用_______（填写器材前对应的字母）。（2）在闭合开关S前，可将线夹P2大致固定于电阻丝AB中部位置，滑片P1置于a端，然后移动滑动变阻器的滑片使待测表头的示数适当后再不移动滑片。不断调节线夹P2所夹的位置，直到电流表G示数为零，测出此时AP2段电阻丝长度x=20cm，则测得=___________Ω（结果保留三位有效数字）。（3）如图乙所示，将上述表头Gx改为含有“”，“”“”三个档位的欧姆表，已知电源电动势E=1.5V，内阻可忽略不计。R1<R2，且接线柱3未接任何电阻，R0为调节范围足够大的滑动变阻器。则当开关S接到接线柱2时，选择的倍率是___________档（填“”，“”“”），电阻R2的阻值为___________Ω。此后，短接a、b两表笔欧姆调零，R0应调至R0=___________Ω。【答案】    ①. E    ②. 180    ③.     ④. 20    ⑤. 132【解析】【详解】（1）[1] 实验过程中为了便于调节，滑动变阻器应选用阻值较小的E即可。（2）[2] 根据电桥平衡原理，则当电流表G示数为零时满足解得=180Ω （3）[3] 不同倍率的欧姆表是通过在表头上并联一个电阻实现的，并联的电阻越小，分流越大，中值电阻（Ic为电路的最大电流）越小，倍率越小。又R1<R2，所以接1时的倍率为“×1”， 接2时的倍率为“”，接3时无分流，则倍率最大为“×100”。[4] 则当开关S接到接线柱2时，倍率为“”，电路的最大电流为接3时10倍，设接3时的电流为干路中最大电流为I，设接2时的电流为干路中最大电流为10I，得解得[5] 此后，短接a、b两表笔欧姆调零，R0应调至14. 有一内径相同的形玻璃细管ABCD，A端封闭、D端开口，AB、CD长度均为，BC长度为19cm。用水银封闭一定质量的理想气体在A端，竖直段水银柱长为，水平段水银柱长为，如图所示。已知大气压强为，温度为，现将形玻璃细管以BC为轴缓慢翻转直到A、D端竖直向上，求：（1）翻转后AB管中水银柱的长度；（2）保持A、D端竖直向上，缓慢升高A中气体的温度，若水银不从玻璃管中溢出，使CD管中的水银柱长度变为，求此时气体的温度。
 【答案】（1）9cm；（2）【解析】【详解】（1）翻转前有，设翻转后AB管中水银柱的长度为，则，根据玻意耳定律解得                 （2）保持A、D端竖直向上，则此时，又根据理想气体状态方程有解得则15. 如图，空间有一竖直向下沿x轴方向的静电场，电场的场强大小按E=kx分布（x是轴上某点到O点的距离），。x轴上，有一长为L的绝缘细线连接A，B两个小球，已知：两球质量均为m，B球带负电，带电荷量为q，A球距O点的距离为L。已知重力加速度为g，两球现处于静止状态，不计两球之间的静电力作用。(1)求A球的电荷量大小；(2)剪断细线后B球运动的最大速度vm以及B球下降的最大距离。【答案】(1)6q；(2)，4L【解析】【详解】(1)对A、B由整体法得解得(2)当B球下落速度达到最大时，由平衡条件得解得运动过程中，电场力大小线性变化，从处到处由动能定理可得解得设下降的高度为h，由动能定理可得解得16. 如图所示，空间存在着方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。带电荷量为+q、质量为m的小球Q静置在光滑绝缘的水平台面边缘，另一质量为m、不带电的绝缘小球P以水平初速度v0向Q运动， ，两小球P、Q可视为质点，正碰过程中没有机械能损失且电荷量不发生转移。以平台边缘O为坐标原点，建立如图所示的平面直角坐标系。已知y轴右侧匀强电场的电场强度大小，方向水平向右，水平台面足够高，重力加速度为g，不计空气阻力。求：（1）P、Q两球弹性碰撞后小球Q的速度大小；（2）小球Q在运动过程中的最大速度；（3）小球Q第一次达最大速度时的位置坐标。
 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）小球P、Q发生弹性碰撞时，取向右为正方向，由动量守恒和机械能守恒，得联立解得
 将Q的速度按图示方向分解可得：对Q做受力分析可知：重力与电场力的合力为，而 则Q的运动可以等效为一个速率为，沿着方向的匀速直线运动和一个速率为的逆时针方向的匀速圆周运动的合运动。当与方向相同时，有最大速度（3）对匀速圆周运动这一分运动有：
     解得当与方向相同时，转过的圆心角为135°则对匀速直线运动分析：所以第一次达最大速度时的位置坐标为