2022年高考仿真模拟二

(时间：75分钟，满分：100分)

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共计40分，每小题只有一个选项符合题意。

1.(2021·安徽芜湖市5月质量监控)氢原子的部分能级如图1所示，已知可见光的光子能量范围为1.62 eV～3.11 eV，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是(　　)

图1

A.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光

B.波长最长的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的

C.频率最小的光是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的

D.处于n＝2能级的氢原子可以吸收任意频率的可见光，并发生电离

答案　C

解析　大量的氢原子处于n＝4的激发态，可能发出光子频率的种数n＝C＝6，故A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子，能量最小，频率最小，波长最长，故B错误，C正确；处于n＝2能级的氢原子发生电离，光子最小能量为3.4 eV，故D错误。

2.以下关于热运动的说法正确的是(　　)

A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈

B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止

C.水的温度越高，水分子的热运动越剧烈

D.水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大

答案　C

解析　温度是分子热运动平均动能的标志，故温度越高，分子热运动越剧烈。分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关，故选项A错误，C正确；水凝结成冰后，分子热运动依然存在，B项错误；温度升高，分子运动的平均速率增大，但不是每个分子的运动速率都会增大，D项错误。

3.(2021·辽宁沈阳市5月第三次教学质检)2021年3月15日13时29分，嫦娥五号轨道器在地面飞控人员精确控制下，成功被“日地L1点”捕获，成为我国首颗进入“日地L1点”探测轨道的航天器。“日地L1点”全称为“拉格朗日L1点”，位于太阳与地球的连线之间，距离地球大约150万公里。在这个位置上，嫦娥五号可以在太阳和地球引力的共同作用下，和地球一起以相同的周期绕太阳做匀速圆周运动，可以不间断地观测太阳和地球的向阳面。则绕日运行时地球的向心加速度a1和嫦娥五号的向心加速度a2的大小关系是(　　)

图2

A.a1>a2   B.a1<a2

C.a1＝a2   D.无法比较

答案　A

解析　嫦娥五号可以在太阳和地球引力的共同作用下，和地球一起以相同的周期绕太阳做匀速圆周运动，角速度相同，但地球半径大，根据a＝rω2可知a1>a2，故选A。

4.(2021·山东济南市二模)空间中有一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0 s时位于O点的波源开始振动。0.4 s时的波形如图3所示，波源的位移y＝2 cm，下列说法正确的是(　　)

图3

A.波源起振方向是沿y轴负方向

B.波源的振动周期是0.8 s

C.简谐波的波长为4.2 m

D.再经过0.64 s时，x＝4 m处的质点到达波峰

答案　D

解析　根据波形的平移法判断可知，图示时刻x＝2 m处质点的振动方向沿y轴正方向，因此波源开始振动时的方向沿y轴正方向，故A错误；由波形图可知T＝0.4 s，则周期为T＝0.96 s，故B错误；波速为v＝＝5 m/s，波长为λ＝vT＝4.8 m，故C错误；0.4 s时的波形如题图所示，波峰位于x＝0.8 m，再经过0.64 s时，波向前传播s＝vt＝3.2 m，则x＝4 m处的质点到达波峰，故D正确。

5.(2021·安徽安庆市二模)2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL－2M)在成都建成并实现首次放电，该装置通过磁场将粒子约束在小范围内实现核聚变。其简化模型如图4所示，核聚变主要原料氕核(H)和氘核(H)均从圆心O沿半径方向射出，被约束在半径为R和R两个同心圆之间的环形区域，该区域存在与环面垂直的匀强磁场。则下列说法正确的是(　　)

图4

A.若有粒子从该约束装置中飞出，则应减弱磁场的磁感应强度

B.若两种粒子在磁场中做圆周运动的半径相同，则两种粒子具有相同的动能

C.若两种粒子从圆心射出到再次返回圆心的时间相同，则两种粒子具有相同的动量

D.若氘核(H)在磁场中运动的半径r<R，则氘核(H)不会从该约束装置中飞出

答案　D

解析　若有粒子飞出，要想达到约束效果，则应减小半径，故应增大磁感应强度，所以A选项错误；由r＝可知，粒子的半径相同，电荷量相同，则动量大小相同，因质量不同，故动能不相同，假设两粒子具有相同的动量，则粒子的半径相同，两种粒子经过的路程完全相同，但质量不同，速度大小不同，故时间不同，所以B、C选项错误；核材料不从约束装置中飞出，由几何关系得r<R，故D选项正确。

6.(2021·山东烟台市5月高考适应性)无人机经常应用于应急救援物资的输送。在一次救援物资输送的过程中，无人机与下方用轻绳悬挂的救援物资一起在空中沿水平方向做匀速运动，救援物资受到与运动方向相反的空气阻力作用，当无人机改变速度大小仍然沿水平方向匀速运动时，绳子与竖直方向的夹角变大，则无人机速度改变后比改变前(　　)

图5

A.绳子的张力变小

B.救援物资受到的空气阻力变小

C.无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小变大

D.无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小不变

答案　C

解析　设细绳与竖直方向夹角为θ，则水平方向f＝Tsin θ，竖直方向Tcos θ＝mg，则当绳子与竖直方向的夹角变大时，绳子的拉力T变大，救援物资受到的空气阻力f变大，选项A、B错误；由三力平衡可知，无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小等于受到的阻力大小，则无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小变大，选项C正确，D错误。

7.(2021·江苏扬州市调研)明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，所描述的色散现象是由于发生了(　　)

A.光的反射   B.光的衍射

C.光的干涉   D.光的折射

答案　D

解析　题中所描述的色散现象是由于发生了光的折射。

8.(2021·北京西城区5月统测)如图6为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e＝20sin 100πt (V)。下列说法正确的是(　　)

图6

A.此交流电的频率为100 Hz

B.此交流电动势的有效值为20 V

C.当线圈平面转到图示位置时产生的电动势最大

D.当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大

答案　D

解析　此交流电的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，选项A错误；此交流电动势的最大值为20 V，有效值为 V＝10 V, 选项B错误；当线圈平面转到图示位置时磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，产生的电动势为零，选项C错误；当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率最大，选项D正确。

9.(2021·江苏扬州市调研)在水平桌面上放置一张纸，画有如图7所示的平面直角坐标系，一个涂有颜料的小球沿y轴正方向运动(不计球与纸间的摩擦)，经过原点O时，白纸从静止开始沿x轴正方向做匀加速直线运动，经过一段时间，纸面上留下的痕迹可能为(　　)

图7

答案　A

解析　白纸从静止开始沿x轴正方向做匀加速直线运动，等效为小球相对于白纸在x方向上沿x轴负方向做匀加速直线运动，即水平方向上的合力指向x轴负方向；小球在y方向上沿y轴正方向做匀速直线运动，合力为零，故总的合力指向x轴负方向，指向轨迹内侧，小球的合运动为匀变速曲线运动(类平抛运动)。

10.(2021·浙江杭州市4月教学质检)如图8所示，椭圆(虚线)的中心和圆(实线)的圆心重合，A、B两点是两几何图形的交点。在圆心处固定一点电荷Q，现用外力使一正的试探电荷q(图中未画出)沿椭圆从A点运动到B点，则电荷q在从A点运动到B点的过程中，下列说法一定正确的是(　　)

图8

A.库仑力先变大后变小   B.加速度先变大后变小

C.动能先变小后变大   D.电势能先变小后变大

答案　A

解析　从A到B，试探电荷离Q的距离先减小再增大，库仑力先增大后减小，A正确；由于Q电性不知，外力情况不明，所以，试探电荷的加速度、动能、电势能的变化不能确定，B、C、D错误。

二、实验题：共计15分。

11.(15分)(2021·福建南平市第二次质检)某实验小组利用如图9甲所示的装置探究物体的加速度与力的关系，调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上小桶，带动小车运动并打出纸带。

图9

(1)实验中打出的其中一条纸带如图9乙所示。相邻计数点间的时间间隔是0.10 s，由此可以算出小车运动的加速度是________m/s2。(结果保留3位有效数字)

(2)利用测得的数据，可得到小车质量M一定时，小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象如图10所示(F＝mg，m为砂和小桶的总质量，g为重力加速度)。

图10

拉力F较大时，a－F图线明显弯曲，产生误差。若不断增加小桶中砂的质量，a－F图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a的趋向值为________(用题中出现的物理量符号表示)。为了减少上述误差，可采取的有效措施是________。

A.测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器

B.将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替砂和小桶的重力

答案　(1)1.46　(2)g　B

解析　(1)小车运动的加速度a＝×10－2 m/s2＝1.46 m/s2。

(2)若不断增加小桶中砂的质量，a－F图象中各点连成的曲线将不断延伸，当重物质量无限大时，重物将近似做自由落体运动，所以加速度a的趋向值为g。通过加入力的传感器，将小车受到的实际拉力计算出来，可以避免用重物的重力代替细线拉力带来的误差。

三、计算题：本题共4小题，共计45分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

12.(8分)(2021·江苏七市第三次调研)氖原子的部分能级图如图11所示，E1为基态能级，在氦氖激光器中，处于能级为E2或E3激发态的氖原子，受激向低能级跃迁，发出三种不同波长的激光，已知普朗克常量为h，真空中光速为c。

图11

(1)求激光的最大波长λ；

(2)用多束激光使氘(H)和氚(H)聚变产生α粒子，已知氘核、氚核、α粒子和中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，请写出核聚变方程，并求出聚变过程中释放的能量ΔE。

答案　(1)　(2)H＋H→He＋n，(m1＋m2－m3－m4)c2

解析　(1)氖原子从E3向E2跃迁时，放出光的波长最大，可得E3－E2＝h

解得λ＝。

(2) 核聚变方程为H＋H→He＋n

聚变过程中释放的能量ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2。

13.(10分)(2021·江苏扬州市调研)如图12所示，汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体的温度为T1，压强为p，活塞的横截面积为S，活塞距汽缸底的高度为h1，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦。现给汽缸缓慢加热，活塞上升到高度为h2处，气体吸收的热量为Q。求：

图12

(1)此时密闭气体的温度T2；

(2)该过程中气体内能的增量ΔU。

答案　(1)T1　(2)Q－pS(h2－h1)

解析　(1)加热缓慢上升，该过程为等压变化，有＝

解得T2＝T1。

(2)气体膨胀，对外做功，有W＝－pS(h2－h1)

根据热力学第一定律得ΔU＝W＋Q＝Q－pS(h2－h1)。

14.(12分)(2021·福建南平市第二次质检) 如图13，水平地面上固定一根均匀细管ABCD，其中AB为高H＝4 m的竖直管，BC是半径为R的四分之一圆弧管，管口沿水平方向，CD是长度L＝1 m的水平管。AB管内有下端固定的轻质弹簧，将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，弹簧的弹性势能为Ep＝5 J。现在弹簧上端放有一个质量为m＝0.1 kg的小球a，解除锁定，弹簧可将小球a弹射出去。若小球a到达圆弧管最高点C处时，对管壁的作用力恰好为零。不计一切摩擦，小球a、b的直径略小于管的直径。g取10 m/s2，求：

图13

(1)半径R的值；

(2)若改变弹簧的压缩量，使小球a到达圆弧管最高点C处时，对管壁的压力大小为0.5mg，在CD管的末端放有一质量为M＝0.3 kg的小球b，小球b与a发生弹性碰撞后，从D端飞出，不计空气阻力。小球b的落地点到A点距离为多少。

答案　(1)1 m　(2)m或 m

解析　(1)小球a从A运动到C的过程中，根据能量守恒定律Ep＝mg(H＋0.5R)＋mv①

根据牛顿第二定律有mg＝m②

由①②得R＝1 m。

(2)若C处小球受向上的支持力，有mg－0.5mg＝

解得v1＝ m/s

若C处小球受向下的压力，有mg＋0.5mg＝

解得v2＝ m/s

两小球弹性碰撞，动量守恒和机械能守恒mv1＝mva＋Mvb

mv＝mv＋Mv

解得vb＝＝ m/s或vb＝ m/s

对b小球，由于做平抛运动，有x＝vbt

H＋R＝gt2

s＝x＋L＋R

联立解得s1＝2＋ m或s2＝2＋m。

15.(15分)(2021·山东日照市第三次模拟)如图14所示，在xoy平面内，第二象限有与x轴负方向成θ＝30°角的匀强电场，电场强度为E，第一象限有垂直xoy平面向里的匀强磁场。现有一质量为m、电荷量为－q(q>0)的粒子，从x轴上P点垂直x轴以初速度v0射入电场，并在电场中做变速运动，速度最小时，恰好经过y轴上的Q点，之后进入磁场，并恰好没有从x轴离开磁场。粒子重力不计，求：

图14

(1)粒子经过Q点时速度；

(2)磁感应强度B的大小；

(3)粒子从P点开始运动到第二次经过y轴所经历的时间。

答案　(1)v0，方向与y轴正方向夹角为30°

(2)　(3)

解析　(1)将速度v0沿电场力的方向和垂直电场力的方向分解，当沿电场力方向速度为零时，速度最小，由速度的合成与分解得：

vQ＝v0cos θ⇒vQ＝v0

与y轴正方向夹角为30°；

(2)粒子在电场中的加速度a＝

沿y轴方向的加速度大小为ay＝sin θ

粒子从P到Q点的时间t1＝

OQ的距离为y＝v0t1－ayt＝

粒子恰好不从x轴离开磁场，轨迹与x轴相切，做圆周运动的半径为r

由几何关系得r＋rsin θ＝y

可得r＝

由向心力公式qvQB＝m

解得B＝

(3)设粒子做匀速圆周运动的周期为T，则T＝＝

粒子在磁场中运动的时间

t2＝T

所以总时间为t＝t1＋t2＝。