2022届陕西省西安中学高三（下）5月全仿真模拟考试理综物理试题（一）含解析

  陕西省西安中学高 2022 届高三第一次仿真考试

理综物理试题

（时间：150 分钟  满分：300 分）

第Ⅰ卷（选择题共 126 分）

一、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中，14-18 题均只有一个选项正确，19-21 题均有多个选项正确，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。

1. 许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，下列关于物理学中思想方法的叙述错误的是（　　）

A. 在探究平行板电容器的电容与介电常数、板间距离、正对面积三者关系的实验中用了控制变量法

B. 在建立“平均速度”、“合力与分力”、“合运动与分运动”、“总电阻”、“交流电的有效值”的概念时均用到了“等效替代”法

C. 如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，这里用的逻辑方法是假设推理法

D. 卡文迪许利用扭秤实验测出引力常量，用了实验模型法

【答案】D

【解析】

【详解】A．在探究平行板电容器的电容与介电常数、板间距离、正对面积三者关系的实验中用了控制变量法，故A正确；

B．在建立“平均速度”、 “合力与分力”、 “合运动与分运动”、 “总电阻”、 “交流电的有效值”的概念时，均用到了“等效替代法”，故B正确；

C． 如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度就有一个沿着等势面的分量，在等势面上移动电荷时静电力就要做功，这里用的逻辑方法是假设推理法，故C正确；

D． 卡文迪许利用扭秤实验测出引力常量，实验采用了微小量放大法，故D错误；

本题选择错误的，故选D。

2. 研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比（　　）

A. 距地面的高度变大 B. 向心加速度变大

C. 线速度变大 D. 角速度变大

【答案】A

【解析】

【详解】A．同步卫星的周期等于地球的自转周期，根据万有引力定律和牛顿第二定律 可知，卫星的周期越大，轨道半径越大，所以地球自转变慢后，同步卫星需要在更高的轨道上运行，选项A正确；

BCD．而此时万有引力减小，所以向心加速度减小、线速度减小，角速度减小，故选项BCD错误．

3. 一静止的铝原子核俘获一速度为 1.0×107m/s 的质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核 *。下列说法正确的是（　　）

A. 核反应方程为 p＋→*

B. 核反应过程中系统能量不守恒

C. 核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和

D. 硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度的方向不一致

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程

故A正确；

B．核反应过程中系统能量守恒，故B错误；

C．由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，故C错误；

D．由动量守恒可知

解得

故数量级约为105m/s，方向与质子初速度方向一致，故D错误。

故选A。

4. 质量为 m 的人在质量为 M 的小车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（　　）

A. 人在车上行走，若人相对车突然停止，则车由于惯性过一会才停止

B. 人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大

C. 人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大

D. 不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．由人与车组成的系统动量守恒，初态系统总动量为零，则有

若人相对车突然停止，则车也突然停止，故A错误；

BCD．设车长为L，由

解得

车在地面上移动的位移大小与人的平均速度大小无关，故D正确，BC错误。

故选D。

5. 小明在观察如图所示的沙子堆积时，发现沙子会自然堆积成圆锥体，且在不断堆积过程中，材料相同的沙子自然堆积成的圆锥体的最大底角都是相同的．小明测出这堆沙子的底部周长为31.4m，利用物理知识测得沙子之间的摩擦因数为0.5，估算出这堆沙子的体积最接近（　　）

A. 60m3 B. 200m3 C. 250m3 D. 500m3

【答案】A

【解析】

【详解】沙堆底部周长为31.4m，故圆锥体的底部圆半径为

对锥面上的一粒沙粒分析，当满足（为锥体的底角）时沙粒刚好静止，故

解得圆锥体高

故圆锥体的体积约为

A正确．

6. 如图所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连，两物块与水平面间的动摩擦因数均为μ，当用水平力F作用于B上且两物块共同向右以加速度a1匀加速运动时，弹簧的伸长量为x1；当用同样大小的恒力F沿着倾角为θ的光滑斜面方向作用于B上且两物块共同以加速度a2匀加速沿斜面向上运动时，弹簧的伸长量为x2，则下列说法正确的是（　　）

A. 若m>M，有x1＝x2 B. 若m<M，有x1＝x2

C. 若μ>sin θ，有x1>x2 D. 若μ<sin θ，有x1<x2

【答案】AB

【解析】

【分析】

【详解】在水平面上滑动时，对整体由牛顿第二定律有

F－μ(m＋M)g＝(m＋M)a1

隔离物块A，根据牛顿第二定律有

FT－μmg＝ma1

联立解得弹簧上的拉力为

在斜面上滑动时，对整体由牛顿第二定律有

F－(m＋M)gsin θ＝(m＋M)a2

隔离物块A，根据牛顿第二定律有

FT′－mgsin θ＝ma2

联立解得弹簧上的拉力

对比可知，弹簧弹力相等，即弹簧伸长量相等，与动摩擦因数和斜面的倾角无关，AB正确，CD错误。

故选AB。

7. 如图甲所示，长为8d、间距为d的平行金属板水平放置，O点有一粒子源，能持续水平向右发射初速度为v0、电荷量为q（）、质量为m的粒子，在两板间存在如图乙所示的交变电场，取竖直向下为正方向，不计粒子重力，以下判断正确的是（　　）

A. 粒子在电场中运动的最短时间为

B. 射出粒子的最大动能为

C. 时刻进入的粒子，从O′点射出

D. 时刻进入的粒子，从O′点射出

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由题图可知场强大小

则粒子在电场中的加速度

则粒子在电场中运动的最短时间满足

解得

选项A正确；

B．能从板间射出的粒子在板间运动的时间均为

则任意时刻射入的粒子若能射出电场，则射出电场时沿电场方向的速度均为0，可知射出电场时粒子的动能均为，选项B错误；

C．时刻进入的粒子，在沿电场方向的运动是：先向下加速，后向下减速速度到零；然后向上加速，再向上减速速度到零……如此反复，则最后从O′点射出时有沿电场方向向下的位移，则粒子将从O′点下方射出，故C错误；

D．时刻进入的粒子，在沿电场方向的运动是：先向上加速，后向上减速速度到零；然后向下加速，再向下减速速度到零……如此反复，则最后从O′点射出时沿电场方向的位移为零，则粒子将从O′点射出，选项D正确。

故选AD。

8. 如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形。一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动（不发生转动）。从图示位置开始计时，4s末bc边刚好进入磁场。在此过程中，导体框内感应电流的大小为I， ab边所受安培力的大小为Fab，二者与时间t的关系图像，可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．因为4s末bc边刚好进入磁场，可知线框的速度每秒运动一个方格，故在0~1s内只有ae边切割磁场，设方格边长为L，根据

可知电流恒定；2s末时线框第二象限长度最长，此时有

可知

2~4s线框有一部分进入第一象限，电流减小，在4s末同理可得

综上分析可知A错误，B正确；

CD．根据

可知在0~1s内ab边所受的安培力线性增加；1s末安培力为

在2s末可得安培力为

所以有；由图像可知C正确，D错误。

故选BC。

第Ⅱ卷（共 174 分）

二、非选择题。包括必考题和选考题两部分。第 22 题~第 32 题为必考题，每个试题考生都必须做答。第 33 题~第 40 题为选考题，考生根据要求做答。

（一）必考题（共 11 题，129 分）

9. 为测定小滑块与水平木板间的动摩擦因数，选用的实验器材为：带档光片的小滑块、光电门、数字毫秒计、弧形斜面、游标卡尺、刻度尺，器材安装如图甲所示：

(1)用游标卡尺测量挡光片宽度d如图乙所示，则_______mm；

(2)小滑块从弧形斜面上某位置由静止释放，读出小滑块挡光片通过光电门时数字毫秒计的示数t；用刻度尺量出小滑块停止运动时，滑块上的挡光片中心与光电门间的水平距离L；小滑块与水平木板间的动摩擦因数_____________ (用物理量d、L、t、g表示)；

(3)实验中将挡光片通过光电门的平均速度当作小车通过光电门的瞬时速度，这样处理测得的小滑块与水平木板间的动摩擦因数与真实值相比__________(选填“偏大”、“偏小“无偏差”)．

【答案】    ①. （1）5.90；      ②. （2）；    ③. （3）偏小

【解析】

【详解】（1）游标卡尺的读数为；

（2）小滑块通过光电门的速度为，根据动能定理可得，解得；

（3）小滑块做匀减速直线运动，因为小滑块通过光电门的速度为其平均速度，即中间时刻时的速度，此时挡光片中心已经通过光电门，相比中心通过光电门的速度偏小，根据可得，故测量值偏小．

10. 某探究小组为了研究用“半偏法”测电阻和改装电表，先用“半偏法”测量程为100μA的电流表G的电阻，后将电流表G改装成电压表．

(1)首先采用如图甲所示的实验电路测量该电流表G的内阻Rg，图中R1为滑动变阻器、R2为电阻箱．他按电路图连接好电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1后，他应该正确操作的步骤是__________．(选出下列必要的步骤，并将其序号排序)

A.记下R2的阻值

B.调节R1的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度

C.闭合S2，调节R1和R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半

D.闭合S2，保持R1不变，调节R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半

(2)如果按正确操作步骤测得R2的阻值为100Ω，则Rg的阻值大小为________Ω；与电流表内阻的真实值相比，_______(填“>”、“=”或“<”)．

(3)将上述电流表G串联一个29900Ω的电阻，改装成电压表，则该电压表的量程是_________V．用它来测量电压时，表盘指针位置如图乙所示，此时电压表的读数大小为__________V．

【答案】    ①. BDA    ②. 100    ③. <    ④. 3    ⑤. 2.4

【解析】

【详解】（1）本题是使用半偏法测电流表的内阻，故调节R1的阻值，先使电流表的指针偏转到满刻度，然后再闭合S2，保持R1不变，调节R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半，故操作顺序为BDA．

（2）此时R2的阻值与Rg的阻值相等，故Rg的阻值大小也为100Ω．随着S2的闭合,整个电路中的电流将会变大，但实际上我们仍然按照电流不变时的电流来计算的,通过变阻器R2的电流将比通过G的电流要大，又因为R2与G并联,电压一样,所以实际的变阻器读数R将小于G测灵敏电流表的电阻(内阻)．所以半偏法测电阻测出的电阻要小于实际电阻．

（3）电流表G与一较大的电阻串联即可改装成电压表．U=IgR+IgRg=10-4×(100+29900) V=3V，此时指针所指示的电压为2.4V．

11. 单板滑雪U型池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型： U形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为17.2°。某次练习过程中，运动员以vM=10 m/s的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面ABCD滑出轨道，速度方向与轨道边缘线AD的夹角α=72.8°，腾空后沿轨道边缘的N点进入轨道。图乙为腾空过程左视图。该运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度的大小g=10 m/s2， sin72.8°=0.96，cos72.8°=0.30。求：

(1)运动员腾空过程中离开AD的距离的最大值d；

(2)M、N之间的距离L。

【答案】(1)4.8 m；(2)12 m

【解析】

【详解】(1)在M点，设运动员在ABCD面内垂直AD方向的分速度为v1，由运动的合成与分解规律得

            ①

设运动员在ABCD面内垂直AD方向分加速度为a1，由牛顿第二定律得

mgcos17.2°=ma1            ②

由运动学公式得

            ③

联立①②③式，代入数据得

d=4.8 m            ④

(2)在M点，设运动员在ABCD面内平行AD方向的分速度为v2，由运动的合成与分解规得

v2=vMcos72.8°        ⑤

设运动员在ABCD面内平行AD方向的分加速度为a2，由牛顿第二定律得

mgsin17.2°=ma2            ⑥

设腾空时间为t，由运动学公式得

            ⑦

            ⑧

联立①②⑤⑥⑦⑧式，代入数据得

L=12 m            ⑨

12. 如图所示：正方形绝缘光滑水平台面WXYZ边长=1.8m，距地面h=0.8m．平行板电容器的极板CD间距d=0.1m且垂直放置于台面，C板位于边界WX上，D板与边界WZ相交处有一小孔．电容器外的台面区域内有磁感应强度B=1T、方向竖直向上的匀强磁场．电荷量q=5×10-13C的微粒静止于W处，在CD间加上恒定电压U=2.5V，板间微粒经电场加速后由D板所开小孔进入磁场（微粒始终不与极板接触），然后由XY边界离开台面．在微粒离开台面瞬时，静止于X正下方水平地面上A点的滑块获得一水平速度，在微粒落地时恰好与之相遇．假定微粒在真空中运动、极板间电场视为匀强电场，滑块视为质点，滑块与地面间的动摩擦因数=0.2，取g=10m/s2

（1）求微粒在极板间所受电场力的大小并说明两板地极性；

（2）求由XY边界离开台面的微粒的质量范围；

（3）若微粒质量mo=1×10-13kg，求滑块开始运动时所获得的速度．

【答案】（1）1.25×10-11N，C板为正，D板为负．（2）8.1×10-14kg＜m≤2.89×10-13kg．（3）4.15m/s

【解析】

【详解】（1）微粒在极板间所受电场力大小为：F= …①
代入数据得：F=1.25×10-11 N…②

由微粒在磁场中运动可判断微粒带正电荷，微粒由极板间电场加速，故C板为正极，D板为负极．
（2）若微粒的质量为m，刚进入磁场时的速度大小为v，
由动能定理Uq=mv2…③
微粒在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，若圆周运动半径为R，
有qvB=m …④
微粒要从XY边界离开台面，则圆周运动的边缘轨迹如图所示，半径的极小值与极大值分别为
R1= …⑤
R2=l-d…⑥
联立③～⑥，代入数据，有8.1×10-14 kg＜m≤2.89×10-13 kg…⑦
（3）如图所示，微粒在台面以速度v做以O点为圆心、R为半径的圆周运动，从台面边缘P点沿与XY边界成θ角飞出做平抛运动，落地点为Q，水平位移为s，下落时间为t．设滑块质量为M，滑块获得速度v0后在t内沿与平台前侧面成φ角方向，以加速度a做匀减速直线运动到Q，经过位移为k．由几何关系，可是
cosθ=…⑧
根据平抛运动，
t=…⑨
s=vt…⑩
对于滑块，由牛顿定律及运动学方程，有：
μMg=Ma…（11）
k=v0t-at2…（12）
再由余弦定理，k2=s2+（d+Rsinθ）2-2s（d+Rsinθ）cosθ…（13）
及正弦定理， …（14）
联立③、④和⑧～（14），并代入数据解得：v0=4.15 m/s…（15）
此时 φ=arcsin0.8（或φ=53°）…（16）

（二）选考题：共 45 分。请考生从给出的 2 道物理题、2 道化学题、2 道生物题中每科任选一题做答。

【物理—选修 3-3】

13. 对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（    ）

A. 温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

B. 外界对物体做功，物体内能一定增加

C 悬浮颗粒越小布朗运动越显著，温度越高布朗运动越剧烈

D. 当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小

E. 夏天荷叶上小水珠呈球状，是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故

【答案】ACE

【解析】

【详解】内能取决于物体的温度、体积和物质的量；温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大，故A正确；外界对物体做功的同时如果向外界放出热量，则物体的内能就不一定增大，故B错误；悬浮颗粒越小布朗运动越显著，温度越高布朗运动越剧烈，选项C正确；当分子间作用力表现为斥力时，当分子间距离的减小时，分子力做负功，分子势能增大，选项D错误；夏天荷叶上小水珠呈球状，是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故，选项E正确；故选ACE.

14. 小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量、截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为时，测得环境温度。设外界大气压强，重力加速度。

（1）当电子天平示数为时，环境温度为多少？

（2）该装置可测量的最高环境温度为多少？

【答案】（1）297K；（2）309K

【解析】

【分析】

【详解】（1）由电子天平示数为600.0g时，则细绳对铁块拉力为

又：铁块和活塞对细绳的拉力相等，则气缸内气体压强等于大气压强

①

当电子天平示数为400.0g时，设此时气缸内气体压强为p2，对受力分析有

②

由题意可知，气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比：

③

联立①②③式解得

（2）环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，则电子秤示数越大，由于细绳对铁块的拉力最大为0，即电子天平的示数恰好为1200g时，此时对应的环境温度为装置可以测量最高环境温度。设此时气缸内气体压强为p3，对受力分析有

④

又由气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比

⑤

联立①④⑤式解得

【物理—选修 3-4】

15. 下列说法正确的是_________。

A. 不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关

B. 游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变

C. 当光从一种介质射入另一种介质时，如果入射角足够大，就会发生全反射现象

D. 麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场

E. 相对论认为：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大

【答案】ABD

【解析】

【详解】A选项：不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关，选项A正确；

B选项：游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变，选项B正确；

C选项：当光从光密介质射入另一种光疏介质时，如果入射角足够大，就会发生全反射现象，选项C错误；

D选项：麦克斯韦电磁场理论的主要论点是变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场，选项D正确；

E选项：相对论认为，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，选项E错误。

故选ABD

16. “道威棱镜”广泛地应用在光学仪器中，如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，这样就减小了棱镜的重量和杂散的内部反射．从M点发出的一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知棱镜玻璃的折射率n＝ ，光在真空中的速度为c.

（1）请通过计算判断该光线能否从CD边射出；

（2）若 ，光在“道威棱镜“内部传播的时间为多少．

【答案】（1）光线无法从CD边射出；（2）

【解析】

【详解】(i)光在棱镜中传播光路如图所示．

由折射定律   ①  

解得   ②

而   ③ 

解得   ④ 

光线到达CD边时，，故光线无法从CD边射出．   ⑤ 

(ii)光线在棱镜内传播    ⑥ 

由正弦定理

解得     ⑦ 

由对称性可知，光在棱镜内部传播的路程  ⑧ 

而   ⑨ 

所以   ⑩ 

点睛：本题关键是画出光路图，找出入射角和折射角，掌握折射定律公式和全反射定律sinC=．