湖南省长沙市2022届高三物理下学期4月一模试题含解析

湖南省长沙市2022届高三物理下学期4月一模试题

注意事项：

 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

 3．考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．静止在匀强磁场中的碳14原子核发生衰变，放射出的粒子与反冲核的运动轨迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为（       ）

A．  B．

C．  D．

2．艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中指出：“力使物体获得加速度。”某同学为探究加速度与力的关系，取两个材质不同的物体A、B，使其分别在水平拉力F的作用下由静止开始沿水平面运动，测得两物体的加速度a与拉力F之间的关系如图所示，重力加速度g取10m/s2，空气阻力忽略不计，则（       ）

A．物体A的质量为0.7kg B．物体B的质量为0.2kg

C．物体A与水平面间动摩擦因数为0.5 D．物体B与水平面间动摩擦因数为0.1

3．如图所示，某人通过跨过定滑轮的绳子将小车拉上倾角为的光滑斜面，人拉动绳子的速度恒定，下列说法正确的是（       ）

A．小车沿斜面上升的过程中，人对绳子拉力恒定

B．小车沿斜面上升的过程中，小车的动能先增大后减小

C．小车沿斜面上升的过程中，绳子对小车拉力的功率增大

D．当绳子与斜面斜边的夹角为时，小车的速度为

4．一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是（       ）

A．电场强度的大小为2.5V/cm

B．坐标原点处的电势为2V

C．电子在a点的电势能比在b点的小7eV

D．电子从b点运动到O点，电场力做功为16eV

5．如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高为H，上端套着一个细环。棒和环的质量分为4m和m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其大小为4mg。断开轻绳，棒和环自由下落。假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。则（       ）

A．棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，棒相对地面一直做加速度恒定的匀减速直线运动

B．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对地面始终向下运动

C．棒第一次与地面碰撞后弹起上升的过程中，环相对地面先做匀减速后匀加速最后做匀减速运动，从断开轻绳到棒和环都静止，系统损失的机械能为

D．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对于棒有往复运动，但总位移向下

6．如图，理想变压器原线圈与定值电阻R0串联后接在电压恒定U0=36V的交流电源上，副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R，原、副线圈匝数比为1：3．已知R0=4Ω，R的最大阻值为100Ω。现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（       ）

A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．电源的输出功率变小

C．当R=4Ω时，电压表示数为5.4V D．当R=36Ω时，R获得的功率最大

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7．天问一号火星探测器的发射标志着我国的航天事业迈进了新时代，设地球绕太阳的公转周期为T，地球环绕太阳公转的轨道半径为，火星环绕太阳公转的轨道半径为，火星的半径为R，万有引力常量为G，下列说法正确的是（       ）

A．太阳的质量为

B．火星绕太阳公转的角速度大小为

C．火星表面的重力加速度大小为

D．从火星与地球相距最远到火星与地球相距最近的最短时间为

8．如图所示，小球A、B用一根长为L的轻杆相连，竖直放置在光滑水平地面上，小球C挨着小球B放置在地面上。由于微小扰动，小球A沿光滑的竖直墙面下滑，小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与墙面夹角为，小球A和墙面恰好分离，最后小球A落到水平地面上。下列说法中正确的是（       ）

A．小球A由静止到与墙面分离的过程中，小球B的速度先增大后减小

B．当小球A的机械能最小时，小球B与小球C的加速度为零

C．当小球A和墙面恰好分离时，小球B与小球C也恰好分离

D．当小球A和墙面恰好分离时，A、B两球的速率之比为：1

9．2020年爆发了新冠肺炎疫情，新冠病毒传播能力非常强，在医院中需要用到呼吸机和血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是（       ）

A．负离子所受洛伦兹力方向由M指向N

B．血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势

C．血液中负离子多时，M点的电势低于N点的电势

D．血液流量

10．如图，一根绝缘细杆固定在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，杆和磁场垂直，与水平方向成角。杆上套一个质量为m、电量为的小球。小球与杆之间的动摩擦因数为μ。从A点开始由静止释放小球，使小球沿杆向下运动。设磁场区域很大，杆足够长。已知重力加速度为g。则下列叙述中正确的是（       ）

A．小球运动的速度先变大，后不变，加速度不断减小

B．小球运动的加速度先增大到，然后减小到零

C．小球的速度达到最大速度一半时加速度为

D．小球的速度达到最大速度一半时加速度为

三、非选择题：共56分。第11～14题为必考题，每个试题考生都必须作答。15～16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共43分。

11．（6分）某同学用探究动能定理的装置进行实验。如图甲所示，在水平气垫导轨上靠近定滑轮处固定一个光电门。让一带有遮光片的滑块自某一位置由静止释放，计时器可以显示出遮光片通过光电门的时间t（非常小），同时用米尺测出释放点到光电门的距离s。

（1）该同学用螺旋测微器测出遮光片的宽度d，如图乙所示，则d=_______mm．

（2）实验中多次改变释放点，测出多组s、t，以s为纵坐标，以为横坐标，描点连

线，做出的图线形状为_______。

（3）已知钩码的质量为m，滑块（含遮光片）的质量为M，重力加速度为g，则第（2）问中作出的图线斜率k=_______。（用题中所给字母表示）

12．（8分）电学实验中可将电源E1与电源E2及灵敏电流计G连成如图甲所示电路，若灵敏电流计G示数为0，说明此时两电源的电动势相等。

根据这一原理，某同学设计如图乙所示电路，测量某电源C的电动势Ex。其中A为工作电源（内阻不计），B为电动势恒定的标准电源，其电动势为EN。R1、R2为电阻箱，R3为滑动变阻器，G为灵敏电流计，S1、S3为单刀单掷开关，S2为单刀双掷开关。实验过程如下：

①实验开始之前，将R1和R2的阻值限定在1000Ω到3000Ω之间；

②将S2置于1处．闭合开关S1、S3，通过调节R1、R2，使R3阻值为0时，灵敏电流计G示数为0。记录此时的R1与R2的阻值，分别为R1、R2；

③将开关S2置于2处，保持通过R1、R2的电流不变，重复上述操作，使R3的阻值为0时，灵敏电流计G的示数为0，记录此时的R1与R2的数值，分别为R1'、R2'。根据上述实验过程回答问题：

（1）实验步骤①中，为保护灵敏电流计，开始时滑动变阻器触头应处在最端_______（填“左”或“右”）；

（2）在步骤③中，为保持实验过程中流过R1与R2的电流不变，调整R1、R2时需要使R1、R2与R1'、R2'满足的关系是_______（用题中所给物理量符号表示）；

（3）待测电源C的电动势E=

（4）若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电源C的电动势E测量值将_______（填“偏大”或“不变”或“偏小”）。

13．（13分）如图所示，水平传送带左右两侧的台面光滑等高且与传送带平滑连接，一半径R=3.0m的竖直固定光滑圆弧轨道与水平台面相切于A点，一半径r=1.0m的竖直固定光滑圆弧轨道与台面相切于B点。传送带以2m/s的速度逆时针匀速运行，质量M=3kg的滑块P被锁定在A点，质量为m=1kg的滑块Q在圆弧轨道上从圆心的等高点静止释放。已知滑块Q与传送带之间的摩擦因数，传送带长L=1m。设滑块P、Q间发生的是弹性碰撞（碰撞前瞬间滑块P解锁），且滑块P每次先于Q到达A点并立即被锁定，g取

10m/s2，求：

（1）滑块Q由静止释放沿圆弧轨道到达B点时对轨道压力的大小；

（2）滑块P运动的最大高度；

（3）滑块Q在传送带上通过的总路程（相对于地面）。

14．（16分）两光滑水平导轨平行放置，间距为L，在导轨上有O、O'两点，OO'连线与轨道垂直。OO'将导轨分为左右两部分，OO'左边的轨道由绝缘材料做成，右边轨道由导电材料做成，不计导轨的电阻。OO'左边有宽度为d的等间距交替出现的方向竖直向上或竖直向下的磁场，磁感应强度大小均为B。在OO'的右侧有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小也为B。在OO'处放置有质量为2m的金属棒a，离a棒距离为s处放置一质量也为2m的金属棒b，a、b两棒的电阻均为R、长度均为L。现将一质量为m，电阻值也为R，宽为d，长为L的金属线框ABCD，从AB边离OO'距离为4d的左侧以一定的初速度向右运动，在OO'处与a棒发生弹性碰撞后，线框返回且恰好停在出发处。而b棒与障碍物相碰后会以大小不变的速度返回。若b棒到达障碍物时的速度已经稳定。

（1）判断线框开始运动时，CD边中电流的方向及CD边受力的方向；

（2）求线框初速度的大小；

（3）求线框中产生的热量；

（4）若b棒在与障碍物相碰后能够与a棒再相遇，求初始a、b两棒的距离s的取值范围。

（二）选考题：共13分。请考生从15题和16题任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。

15．[选修3－3]（13分）

（1）（5分）一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V−T图像如图所示，pa、pb、pc分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是_______。（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．过程a到b中气体一定吸热

B．

C．过程b到c气体吸收热量

D．过程b到c中单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数增多

E．过程c到a中气体吸收的热量大于对外做的功

（2）（8分）一竖直放置的导热良好的汽缸内壁光滑，两个质量及厚度均不计的活塞a、b封闭两部分质量一样的同种理想气体。活塞横截面积S=10cm2，静止时a、b到汽缸底部的距离分别为10cm，20cm，汽缸内壁有一小固定卡口，卡口上端到汽缸底部的距离为8cm。重力加速度g=10m/s2，大气压强Pa。

①在活塞b上放置一质量为m=5kg的重物，求稳定后b到汽缸底部的距离（环境温度为27℃保持不变）；

②接第①问，若再把环境温度从27℃升高到42℃，求再次稳定后b到汽缸底部的距离。

16．[选修3―4]（13分）

（1）（5分）一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.07s时刻的波动图像如图1所示，图2是质点A的振动图像，则下列说法正确的是________。（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．该波的传播速度为100m/s

B．该波沿x轴的正方向传播

C．t=0.07s时，质点A的速度方向向下

D．t=0.07s时刻质点A偏离平衡位置的位移为10cm

E．A点的横坐标x=9m

（2）（8分）日晕是一种大气光学现象，如图1所示。在一定的气象条件下，空气中的水蒸气会变成正六棱柱状的小冰晶。太阳光穿过小冰晶时发生折射，在太阳的周围出现一个圆形的光圈，这就是日晕。日晕半径的视角最常见的是22°，如图2所示，太阳光沿截面方向射向正六棱柱状的小冰晶一侧面，从另一侧面射出，当最后的出射角等于最初的入射角时，偏向角D（光线经过冰晶折射偏转的角度）最小，这时出射光线若到达人的眼睛，人看到的就是22°晕（偏向角为22°）。（可能用到的数据：sin41°=0.656，sin68°=sin41°）

①求冰晶的折射率n：

②如图3所示，若光线从正六棱柱六边形底面射入，侧面射出，最后的出射角等于最初的人射角时，人看到的是多少度晕?