陕西省汉中市中学2022年高三物理模拟试题含解析

陕西省汉中市中学2022年高三物理模拟试题含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.如图所示，带电小球a由绝缘细线OC和OE悬挂而处于静止状态，其中OC水平，地面上固定一绝缘且内壁光滑的圆弧细管道AB，圆心O与a球位置重合，管道底端B与水平地面相切。一质量为m的带电小球b从A端口由静止释放，当小球b运动到B端时对管道内壁恰好无压力，在此过程中A．小球b的机械能守B．悬线OE的拉力先增大后减小C．悬线OC的拉力先增大后减D．b球受到的库仑力大小始终为3mg参考答案：ACD【命题立意】：本题考查受力物体的动态平衡、库仑力、机械能守恒定律和向心力等知识点，考查学生分析与综合的能力，以及利用矢量图的方法进行推理的能力。【解题思路】：小球b在下滑过程中受到重力、库仑力、管道支持力作用，在此过程中只有重力做功，库仑力、管道支持力不做功，所以小球b的机械能守恒，A选项正确。在小球b运动到a球正下方B点过程中，设圆弧半径为R，根据机械能守恒定律得：mgR=mυ2，根据牛顿第二定律得F-mg=，由以上两个式子可得：F=3mg，故D选项正确。在分析OE和OC段绳子的拉力变化时，小球a的重力沿OE和OC段绳子的分力为定值，所以对OE和OC段绳子拉力的变化没影响，可以不考虑。把库仑力F按照其作用效果沿OE和OC方向进行分解，如图所示。由图可知，库仑力F与水平方向的夹角θ从0增加到90°的过程中，在OC绳子的拉力TOC先增加后减小，OE绳子的拉力TOE一直增加，B选项错误，C选项正确。本题正确选项为ACD。2.如图所示，半径为R的光滑大圆环用一细杆固定在竖直平面内，质量为m的小球A套在大圆环上。上端固定在杆上的轻质弹簧与质量为m的滑块B连接井一起套在杆上，小球A和滑块B之间用长为2R的轻杆分别通过铰链连接，当小球A位于圆环最高点时、弹簧处于原长；此时给A一个微小扰动（初速度视为0），使小球A沿环顺时针滑下，到达环最右侧时小球A的速度为（g为重力加速度）。不计一切摩擦，AB均可慢为质点，则下列说法正确的是A.小球A、滑块B和轻杆组成的系统在下滑过程中机械能守恒B.小球A从圆环最高点到达环最右刻的过程中滑块B的重力能减小C.小球A从腰环最高点到达医环最右的过程中小球A的重力能小了D.小球A从圆环最高点到达环最右侧的过程中弹簧的弹性势能增加了参考答案：DA.轻质弹簧、小球A、滑块B和轻杆组成的系统机械能守恒。故A错误。B.开始是滑块B距离圆环最高点的距离为，小球A从圆环最高点到达环最右侧时，滑块B距离圆环最高点的距离为,所以在这个方程，小球B下降的距离为，可得滑块B重力能减小量为。故B错误。C.小球A从环最高点到达环最右的过程中下降的高度为,所以重力势能的减小量为。故C错误。D.小球A到达环最右侧时，A、B的速度方向都是竖直向下的，此时他们与轻杆的夹角相等，由因为A、B的速度沿轻杆方向的分量相等，所以A、B的速度相等：，在整个过程由能量的转化与守恒可得弹簧的弹性势能：。故D正确。3.科学家在南极冰层中发现了形成于30亿年前的火星陨石，并从中发现了过去微生物的生命迹象，从此火星陨石变得异常珍贵。今年1月，中国新闻网宣布2011年7月在摩洛哥坠落的陨石被证实来自火星。某同学想根据平时收集的部分火星资料（如图中所示）计算出火星的密度，再与这颗陨石的密度进行比较。下列计算火星密度的公式，正确的是（G为万有引力常量，忽略火星自转的影响）

A．

B．

C．

D．参考答案：AD4.如图所示，光滑绝缘水平面上嵌入一无限长通电直导线．一质量为0.02kg的金属环在该平面内以大小v0=2m/s、方向与电流方向成60°角的初速度滑出．则（）A.金属环最终将静止在水平面上的某处B.金属环最终沿垂直导线方向做匀速直线运动C.金属环受安培力方向始终和运动方向相反D.金属环中产生的电能最多为0.03J参考答案：DABC、金属环周围有环形的磁场，金属环向右运动，磁通量减小，根据“来拒去留”可知，所受的安培力将阻碍金属圆环远离通电直导线，即安培力垂直直导线向左，与运动方向并非相反，安培力使金属环在垂直导线方向做减速运动，当垂直导线方向的速度减为零，只剩沿导线方向的速度，然后磁通量不变，无感应电流，水平方向合力为零，故为匀速直线运动，故A、B、C错误；D、由题意知：沿导线方向分速度v1=v0?cos60°=1m/s根据能量转化与守恒解得：，代入数值解得：Q=0.03J，故环中最多产生0.03J的电能，故D正确；故选：D．点睛：金属环周围有环形的磁场，金属环向右上运动，磁通量减小，根据“来拒去留”可知，所受的安培力与运动方向不一定相反，使金属环在垂直导线方向做减速运动，当垂直导线方向的速度减为零，最终金属环的运动状态为匀速沿导线运动．根据能量转化与守恒，减小的动能转化成电能。5.一个小球从斜面上的A点由静止开始做匀加速直线运动,经过3s后到斜面底端B点,并开始在水平地面做匀减速直线运动,又经过9s停止于C点,如图所示,设小球经过点时速度大小不变,则小球在斜面上运动的距离与在水平面上运动的距离之比是(

)A.1∶1

B.2∶1

C.3∶1

D.1∶3参考答案：D二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.（6分）利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像，从而可以研究物质的构成规律。图的照片是一些晶体材料表面的STM图像，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征。则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是：

a._________________________；b._________________________。参考答案：a.原子在确定方向上有规律地排列，在不同方向上原子的排列规律一般不同(3分)；b.原子排列具有一定对称性。(3分)命题立意：本题是一条联系高新科技实际的题目,考查考生收集、处理信息和获取新知识的能力。解题关键：观察原子排列是否有规律,是否对称,然后确定原子排列的共同特点。错解剖析：本题是一条新信息题,部分学生不知从何处下手,使解题受阻。避错技巧：新信息题往往与高新科技综合，有些知识是完全陌生的，但解决问题的方法可将中学常见的基本方法迁移过来。7.若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化，其中表示等容变化的是

(填“a→b”、“b→c”或“c→d”)，该过程中气体的内能

(填“增加”、“减少”或“不变”)．参考答案：a→b，增加；8.一简谐横波以10m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时刻的波形如图，则x=0处质点振动方向

______

(“沿y轴负方向”或“沿y轴正方向”)，从t=0开始计时，x=2m处的振动方程为y=

_______

cm。

参考答案：y轴负方向9.对于绕轴转动的物体，描述转动快慢的物理量有角速度ω等物理量．类似加速度，角加速度β描述角速度的变化快慢，则角加速度β的定义式是，单位是rad/s2．参考答案：考点：向心加速度．专题：匀速圆周运动专题．分析：利用加速度、速度和位移公式，类似于角加速度、角度公式．角加速度为角速度变化量与所用时间的比值，由公式知在国际单位制中β的单位为rad/s2，解答：解：角加速度为角速度变化量与所用时间的比值，由公式知在国际单位制中β的单位为rad/s2，故答案为：，rad/s2点评：本题比较新颖，利用类似法可以写出角加速度、角速度和角度公式．10.在"研究匀变速直线运动"的实验中，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间时间间隔均为t，测得位移SAC=L1，SBD=L2，则物体的加速度为___

_____．参考答案：11.传感器是自动控制设备中不可缺少的元件。右图是一种测定位移的电容式传感器电路。在该电路中，闭合开关S一小段时间后，使工件（电介质）缓慢向左移动，则在工件移动的过程中，通过电流表G的电流

（填“方向由a至b”、“方向由b至a”或“始终为零”）参考答案：．方向由a至b12.P、Q是一列简谐横波中的两质点，已知P离振源较近，P、Q两点的平衡位置相距15m（小于一个波长），各自的振动图象如图所示。此列波的波速为

m/s。参考答案：2.5m/s13.探究能力是物理学研究的重要能力之一．有同学通过设计实验来探究物体因绕轴转动而具有的转动动能与哪些因素有关。他以圆型砂轮为研究对象，研究其转动动能与其质量、半径、角速度等的具体关系。如图所示，砂轮由动力带动匀速旋转，测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，用一把弹性尺子与砂轮接触使砂轮慢慢停下，设尺和砂轮间的摩擦力恒为（转动过程动能定理也成立。不计转轴的质量及其与支架间的摩擦）。分别取不同质量、不同半径的砂轮，使其以不同角速度旋转的进行实验，最后得到的数据如下表所示：半径/cm质量/m0角速度/rad·s-1圈数转动动能/J4128

41432

42216

44232

81216

161232

(1)根据题给数据计算砂轮的转动动能Ek，并填在上面的表格里。(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与质量m、角速度ω、半径r的关系式为_____________。参考答案：（1）填空半径/cm质量/m0角速度/rad·s-1圈数转动动能/J41286.44143225.64221612.84423225.68121625.6161232102.4（2）

EK=kmω2r2

或者EK=mω2r2。三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（4分）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。参考答案：粒子的动量，物质波的波长由，知，则。解析：物质波的的波长为，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即，因为，所以，故。15.（9分）我国登月的“嫦娥计划”已经启动，2007年10月24日，我国自行研制的探月卫星“嫦娥一号”探测器成功发射。相比较美国宇航员已经多次登陆月球。而言，中国航天还有很多艰难的路要走。若一位物理学家通过电视机观看宇航员登月球的情况，他发现在发射到月球上的一个仪器舱旁边悬挂着一个重物在那里摆动,悬挂重物的绳长跟宇航员的身高相仿,这位物理学家看了看自己的手表，测了一下时间，于是他估测出月球表面上的自由落体加速度。请探究一下,他是怎样估测的?参考答案：据宇航员的身高估测出摆长；测出时间，数出摆动次数，算得摆动周期；据公式,求得月球的重力加速度。解析：据单摆周期公式,只要测出单摆摆长和摆动周期,即可测出月球表面上的自由落体加速度．据宇航员的身高估测出摆长；测出时间，数出摆动次数，算得摆动周期；据公式求得月球的重力加速度。(9分)

四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图甲所示，半径为R的导体环内，有一个半径为r的虚线圆，虚线圆内有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度大小随时间变化规律为B1=kt（k>0且为常量）。（1）求导体环中感应电动势E的大小；（2）将导体环换成内壁光滑的绝缘细管（管子内径忽略），管内放置一质量为m、电荷量为+q的小球，小球重力不计，如图乙所示。已知绝缘细管内各点涡旋电场的电场强度大小为，方向与该点切线方向相同。小球在电场力作用下沿细管加速运动。要使t时刻管壁对小球的作用力为零，可在细管处加一垂直于纸面的磁场，求所加磁场的方向及磁感应强度的大小B2。参考答案：（1）得（2）洛伦兹力方向指向圆心。由左手定则，磁场方向垂直纸面向里。【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，有得（2）洛伦兹力方向指向圆心。由左手定则，磁场方向垂直纸面向里。电场力：F=ERqF=mat时刻速度v=at洛伦兹力大小F洛=qvB2联立解得17.如图所示，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部都由一细管连通（忽略细管的容积）．两气缸各有一个活塞，质量分别为m1和m2，活塞与气缸无摩擦．活塞的下方为理想气体，上方为真空．当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度h．（已知m1=2m，m2=m）（1）在两活塞上同时各放一质量为m的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差（假定环境温度始终保持为T0）．（2）在达到上一问的终态后，环境温度由T0缓慢上升到1.25T0，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？（假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到气缸顶部）．参考答案：解：（1）设左、右活塞的面积分别为S'和S，由于气体处于平衡状态，故两活塞对气体的压强相等，即：=

由此得：S′=2S

在两个活塞上各加质量为m的物块后，假设左右两活塞仍没有碰到汽缸底部，由平衡条件：P左=，P右=，P左＜P右，则右活塞降至气缸底部，所有气体都在左气缸中

在初态，气体的压强为，体积为3Sh；在末态，气体压强为，体积为2xS（x为左活塞的高度）由玻意耳定律得：?3Sh=?2xS

解得：x=h，即两活塞的高度差为x=h

（2）当温度由T0上升至T=1.25T0时，气体的压强不变，设x'是温度达到T时左活塞的高度，由盖?吕萨克定律得：x'=x=1.25h活塞对气体做的功为：W=FS=3mg（x'﹣x）=0.75mgh

答：（1）在两活塞上同时各放一质量为m的物块，气体再次达到平衡后两活塞的高度差为h（2）在达到上一问的终态后，环境温度由T0缓慢上升到1.25T0，在这个过程中，气体对活塞做功0.75mgh【考点】理想气体的状态方程；封闭气体压强．【分析】（1）开始时两缸内的气压相等，从而可得出两活塞的面积关系，两活塞上同时各加一质量为m的物块后，就打破了原有的平衡，面积小的活塞会下沉，直至面积小的活塞移到底部，再确定左侧气体的状态参量，整个过程是等温变化，由气体的状态方程可得出左缸