2022届湖南省长沙市雅礼中学高三（下）模拟考试物理试题（一）（解析版）

1、 雅礼中学2022届高三模拟考试（一）物理第I卷选择题（共44分）一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1. 下列关于物理史实或现象的说法正确的是（）A. 经典物理学无法解释原子的稳定性，但可以解释原子光谱的分立特性B. 根据玻尔氢原子模型，氢原子辐射出光子后，电子绕核运动的动能将减小C. 天然放射性元素的放射性与元素的化学状态无关，说明射线来自于原子核D. 卢瑟福用粒子轰击氮原子核，产生出氧的一种同位素和一个中子【答案】C【解析】【详解】A按照经典物理学，核外电子在库仑引力作用下做圆周运动，电子的动能以电磁波形式辐射出去，最终落在原

2、子核上，原子是不稳定的。电子辐射电磁波的频率等于电子绕核转动的频率，电子能量逐渐减小，它离原子核越来越近，我们应该看到原子辐射出各种频率的光，即原子光谱是连续的，故经典物理学无法解释原子的稳定性，也无法解释原子光谱的分立特性，A项错误；B根据玻尔氢原子模型，氢原子辐射出光子后，原子的能级降低，电子的轨道半径减小，电子的动能增大，B项错误；C一种放射性元素，不管它是以单质存在，还是以化合物形式存在，都具有放射性，由于元素的化学性质主要取决于原子核外的最外层电子数，这就说明射线与核外电子无关，而是来自于原子核，C项正确；D卢瑟福用粒子轰击氮原子核，核反应方程为，为质子，D项错误。故选C。2. 天文

3、爱好者小郭在10月29日通过卫星过境的GoSatWatch获得天和空间站过境运行轨迹（如图甲），通过微信小程序“简单夜空”，点击“中国空间站过境查询”，获得中国天和空间站过境连续两次最佳观察时间信息（如图乙，11月2日开始时间17:50:08和11月3日开始时间18:28:40），这两次连续过境中空间站绕地球共转过16圈，但因白天天空太亮或夜晚空间站处在地球阴影中而造成观察时机不佳。地球自转周期为24h，不考虑空间站轨道修正，由以上信息可得同步卫星的轨道半径是天和空间站的轨道半径的（）A. 3.6倍B. 6.3倍C. 9.6倍D. 12倍【答案】B【解析】【详解】由图乙的信息可知两次最佳观察时

4、间约为24h，两次最佳观察过境中间空间站还有15次过境，可知空间站一天时间绕地球16次，根据空间站的周期根据开普勒第三定律解得同步卫星与天和空间站的轨道半径之比为故B正确，ACD错误。故选B。3. 如图是公路上安装的一种测速“电子眼”。在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍。下列判断正确的是（）A. 汽车经过线圈会产生感应电流B. 线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的C. “电子眼”测量的是汽车经过第二个线圈的瞬时速率D. 如果某个线圈出现故障，没有电流

5、，“电子眼”还可以正常工作【答案】A【解析】【详解】A在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设的是“通电线圈”，汽车上大部分是金属，当汽车通过线圈时会引起通电线圈的磁通量变化，从而产生电磁感应现象，产生感应电动势，故A正确；B线圈本身就是通电线圈，线圈中的电流并不是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的，汽车通过时产生的电磁感应现象只是引起线圈中电流发生变化，故B错误；C测量的是经过两个线圈的平均速度，故C错误；D如果某个线圈出现故障，没有电流，就会无计时起点或终点，无法计时，电子眼不能正常工作，故D错误。故选A。4. 如图甲是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备黑光灯、它发出的紫色光能够引诱害

6、虫飞近高压电网来“击毙”害虫。黑光灯高压电网的工作电路原理图如图乙所示、变压器的输入端接入交流电经过变压器变成高压。已知高压电网相邻两极间距离为0.5cm，空气在常温常压下的击穿电场为6220V/cm，变压器可视为理想变压器，为防止空气被击穿而造成短路、变压器匝数比的最小值（）A. 1：10B. 10：1C. 22：311D. 311：22【答案】A【解析】【分析】【详解】空气被击穿时，两电极间的最大电压U2m=62200.5=3110V原线圈的电压峰值根据电压与匝数成正比可知故选A。5. 如图所示，一个倾角为30、底面粗糙、斜面光滑的斜面体放在粗糙的水平面上，斜面体的质量为。轻绳的一端固定在

7、天花板上，另一端系住质量为m的小球，整个系统处于静止状态，轻绳与竖直方向的夹角也为30。若滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则斜面体与水平面间的动摩擦因数至少为（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】由题意对小球受力分析，沿斜面方向由平衡条件得解得对小球和斜面构成的整体受力分析，由平衡条件得，水平方向满足竖直方向满足当时，斜面体与水平面间的动摩擦因数最小，解得最小为故选C。6. 如图所示，绝缘底座上固定一电荷量为8106C的带负电小球A，其正上方O用轻细弹簧悬挂一质量m0.06kg、电荷量大小为2106C的小球B，弹簧的劲度系数k5N/m，原长L00.3m。现小球B恰能以A球为圆心在水

8、平面内做顺时针方向（从上往下看）的匀速圆周运动，此时弹簧与竖直方向的夹角53。已知静电力常量k9.0109Nm2/C2，sin530.8，cos530.6，g10m/s2，两小球都视为点电荷。则下列说法不正确的是（）A. B匀速圆周运动的半径为0.4mB. 小球B所受向心力为1.7NC. 在图示位置若突然在B球所在范围内加上水平向左的匀强电场的瞬间，B球做离心运动D. 在图示位置若突然在B球所在范围内加上竖直向下的匀强磁场的瞬间，B做向心运动【答案】D【解析】【详解】AB小球A、B的库仑力弹簧弹力为T，小球B在竖直方向上，有弹簧的弹力在水平方向的分力由胡克定律可解得小球B做匀速圆周运动，所受合

9、外力指向圆心A有，则F必定指向圆心，故B球带正电，小球B所受向心力故AB正确，不符合题意；C在图示位置加上水平向左的匀强电场的瞬间，小球B受到向左的电场力，这时提供的向心力减小，小于所需要的向心力，小球做离心运动，故C正确，不符合题意；D在图示位置加上竖直向下的匀强磁场的瞬间，由于小球做顺时针运动，且带正电，由左手定则可知，小球受到一个背离圆心的洛伦兹力作用，这时提供的向心力小于需要的向心力，小球做离心运动，故D错误，符合题意。故选D。二、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. 如图所

10、示是高压电场干燥中药技术基本原理图，在大导体板MN上铺一薄层中药材，针状电极O和平板电极MN之间加上高压直流电源，其间产生强非匀强电场E；水分子是极性分子，可以看成棒状带电体，一端带正电，另一端带等量负电；水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去，在鼓风机的作用下飞离电场区域从而加速干燥，如图所示虚线ABCD是某一水分子从A处由静止开始的运动轨迹，则下列说法正确的是（）A. 水分子在B点时，水分子带正电一端受到的电场力与带负电荷一端受到电场力大小不相等B. 水分子沿轨迹ABCD运动过程中电场力始终做正功C. 水分子沿轨迹ABCD运动过程中电势能先减少后增加D. 如果把高压直流电源的正负极

11、反接，水分子从A处开始将向下运动【答案】AC【解析】【分析】【详解】A由于电场的分布不均匀，由图可知，上端的电场强度大于下端电场强度，根据F=qE可得，水分子带正电一端受到的电场力与带负电荷一端受到电场力大小不相等，故A正确；B水分子沿轨迹ABCD运动过程中，在CD阶段，受到的电场力方向与运动的方向夹角大于90，故电场力做负功，故B错误；C水分子沿轨迹ABCD运动过程中，电场力先做正功，后做负功，故电势能先减小后增大，故C正确；D如果把高压直流电源的正负极反接，产生的电场方向发生反转，但水分子是一端带正电，另一端带等量负电，故水分子的正负端发生反转，水分子还是从A处开始将向上运动，故D错误。故

12、选AC。8. 如图所示，长为L的水平固定长木板AB，C为AB的中点，AC段光滑，CB段粗糙，一原长为的轻弹簧一端连在长木板左端的挡板上，另一端连一物块，开始时将物块拉至长木板的右端点，由静止释放物块，物块在弹簧弹力的作用下向左滑动，已知物块与长木板CB段间的动摩擦因数为，物块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，且k，物块第一次到达C点时，物块的速度大小为v0，这时弹簧的弹性势能为E0，不计物块的大小，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A. 物块可能会停在CB段上某处B. 物块最终会做往复运动C. 弹簧开始具有的最大弹性势能为D. 整个过程中物块克服摩擦做的功为【答案】BC【解析】【详解】A由于

13、设BC段弹簧形变量为x得由此，物块不可能停在BC段，故A错误；B只要物块滑上BC段，就要克服摩擦力做功，物块的机械能就减小，所以物块最终会在AC往返运动，故B正确；C物块从开始运动，到第一次运动到C过程中，根据能量守恒定律得故C正确；D物块第一次到达C，物块的速度大小为，物块最终会在AC段做往返运动，到达C点的速度为0，可知物块克服摩擦做的功最大为D错误。故选BC。9. 如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系质量为m0的球C，现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.

14、 C球由静止释放到第一次经过最低点的过程中，木块A的位移大小为B. A、B两木块分离时，C的速度大小为C. C球由静止释放到第一次经过最低点的过程中，杆和水平面对木块A作用力及木块A所受重力的合冲量大小为D. 从C球经过最低点到恰好第一次到达轻杆左侧最高处的过程中，木块A一直做减速运动【答案】ABC【解析】【详解】A系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得由几何关系得解得A移动的距离为A正确；B小球释放在向下摆动的过程中，杆对A有向右的作用力，使得A、B之间有压力，A、B不会分离，当C运动到最低点时，压力为零，此时A、B将要分离。A、B、C系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向

15、，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得B正确；C由动量定理得，对B对B解得杆和水平面对A力及木块所受重力的合冲量为C正确；D从C过最低点到恰好第一次达到轻杆左侧最高处过程中，木块A先做减速运动再反向做加速运动，恰好到达轻杆左侧最高处时与小球共速，D错误。故选ABC。10. 如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、感应强度大小为B的匀强磁场。在时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界、进入磁场，速度大小均为；一段时间后，流经a棒的电流为0，此时，b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b相同材料制成，长度均为L，电阻

16、分别为R和，a棒的质量为m。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰，则（）A. 时刻a棒加速度大小为B. 时刻b棒的速度为0C. 时间内，通过a棒横截面的电荷量是b棒的2倍D. 时间内，a棒产生的焦耳热为【答案】AD【解析】【详解】A由题知，a进入磁场的速度方向向右，b的速度方向向左，根据右手定则可知，a产生的感应电流方向是E到F，b产生的感应电流方向是H到G，即两个感应电流方向相同，所以流过a、b的感应电流是两个感应电流之和，则有对a，根据牛顿第二定律有解得故A正确；B根据左手定则，可知a受到的安培力向左，b受到的安培力向右，由于流过a、b的电流一直相等，故两个力大小

17、相等，则a与b组成的系统动量守恒。由题知，时刻流过a的电流为零时，说明a、b之间的磁通量不变，即a、b在时刻达到了共同速度，设为v。由题知，金属棒a、b相同材料制成，长度均为L，电阻分别为R和，根据电阻定律有，解得已知a的质量为m，设b的质量为，则有，联立解得取向右为正方向，根据系统动量守恒有解得故B错误；C在时间内，根据因通过两棒的电流时刻相等，所用时间相同，故通过两棒横截面的电荷量相等，故C错误；D在时间内，对a、b组成的系统，根据能量守恒有解得回路中产生的总热量为对a、b，根据焦耳定律有因a、b流过的电流一直相等，所用时间相同，故a、b产生的热量与电阻成正比，即又解得a棒产生的焦耳热为故

18、D正确。故选AD。第卷非选择题（共56分）三、非选择题：共56分。第1114题为必考题，每个试题考生都必须作答。第1516题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共43分。11. 某兴趣小组的同学计划“验证机械能守恒定律”。装置如图甲所示，水平桌面上放有倾角为的气垫导轨，气垫导轨上安装有连接数字计时器的光电门，气垫导轨左端固定一原长为l。的弹簧，通过细线与带有遮光条的滑块相连。设计了以下步骤进行实验：A测出气垫导轨倾角为、弹簧劲度系数k、弹簧原长lo、滑块质量m、遮光条宽度d、重力加速度g，按照图甲所示组装好实验装置；B将滑块拉至气垫导轨某一位置固定，要求从此位置释放滑块，可使小车运动到光

19、电门时细线已经弯曲。测出此时滑块到光电门的距离x以及弹簧长度l；C由静止释放滑块，滑块在拉力作用下运动，测出滑块上遮光条通过光电门的时间为t；D将滑块拉至不同的位置，重复B、C步骤多次，并记录每次对应实验数据。根据所测物理量可以得到每次实验中滑块重力势能、弹性势能、动能之间的关系，从而验证机械能守恒。（1）根据实验中测出的物理量，可得到滑块从静止释放运动到光电门过程中重力势能减小量为_。（2）根据实验中测出的物理量也可得到滑块到达光电门时的动能，若“在弹性限度内，劲度系数为k的弹簧，形变量为x时弹性势能为”的说法正确，不考虑空气阻力影响，要说明整个运动过程系统机械能守恒，需满足的关系式为_。（

20、3）若考虑到空气阻力影响，实验过程中得到的小车重力势能减小量与弹簧弹性势能减小量总和_（填“大于”、“小于”、“等于”）小车动能增量。【答案】 . . . 大于【解析】【详解】（1）1 滑块从静止释放运动到光电门过程中重力势能减小量（2）2 要说明整个运动过程系统机械能守恒，需满足即（3）3 若考虑到空气阻力影响，实验过程中会有部分机械能转化为内能小车重力势能减小量与弹簧弹性势能减小量总会大于小车获得的动能即大于小车动能增量。12. 小明同学设计了如图1所示的 电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值实验器材有：待测电源E（不计内阻），待测电阻R1，待测电阻R2，电流表A（量程为0.6A，内阻

21、较小），电阻箱R（099.99），单刀单掷开关S1， 单刀双掷开关S2， 导线若干（1）先测电阻R1的阻值闭合S1， 将S2切换到a，调节电阻箱R，读出其示数r1和对应的 电流表示数I，将S2切换到b，调节电阻箱R，使电流表示数仍为I，读出此时电阻箱的示数r2，则电阻R1的表达式为R1=_（2）小明同学已经测得电阻R1=2.0，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值他的做法是：闭合S1， 将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，由测得的数据，绘出了如图2所示的1/IR图线，则电源电动势E=_V，电阻R2=_（保留两位有效数字）（3）用此方法测得的电动势的测量值_真

22、实值；R2的测量值_真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】 . r1- r2， . 1.5， . 1.0， . 等于， . 大于【解析】【详解】（1）1当R2接a时应有：E=I（R2+r1）；当S2接b时应有：E=I（R2+R1+r）；联立以上两式解得：R1=r1-r2；（2）23根据闭合电路欧姆定律应有：E=I（R2+R+R1）变形为：，根据函数斜率和截距的概念应有： =2.0解得：E=1.5V，R2=1.0；（3）45若考虑电源内阻，对（1）：接a时应有：E=I（R2+r1+r），接b时应有：E=I（R2+r2+r）联立可得R1=r1-r2即测量值与真实值相比不变；对（2）应有：

23、E=I（R2+R+R1+r）变形为比较两次表达式的斜率和截距可知，电动势不变，R1变小，即测量值比真实值偏大【点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验，本实验应明确：遇到根据图象求解的问题，首先应根据需要的物理规律列出公式，然后整理出关于纵轴与横轴物理量的函数表达式，再根据斜率和截距的概念求解即可13. “再生制动”是一些汽电混动车辆的常用制动方式。所谓“再生制动”就是车辆靠惯性滑行时带动发电机发电，将部分动能转化为电能储存在电池中。假设一辆汽电混动汽车的质量为m，该汽车设定为前阶段在速度大于v0时选择再生制动，后阶段速度小于等于v0时选择机械制动。当它以速度nv0（n1）在平直路面上做匀速行驶

24、时，某一时刻开始刹车，前阶段阻力的大小与速度的大小成正比，即fkv，后阶段阻力恒为车重的倍，汽车做匀减速运动，重力加速度为g。求：（1）如果此次刹车的过程中汽电混动汽车动能减小量的倍被转化为电能，那么此次刹车储存多少电能；（2）汽电混动汽车从刹车到停止的位移多大。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设汽电混动汽车在刹车的过程中储存的电能为E，依题意（2）设汽电混动汽车再生制动阶段运动的位移为，由动量定理得又即所以在再生制动阶段有解得在机械制动阶段，汽电混动汽车做匀减速运动，由牛顿第二定律可得又解得设匀减速运动的位移为，由运动学得解得所以汽电混动汽车从刹车到停止的位移为14. 利用电场与

25、磁场控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如图所示，一粒子源不断释放质量为m，带电量为+q的带电粒子，其初速度视为零，经过加速电压U后，以一定速度垂直平面MNN1M1，射入边长为2L的正方体区域MNPQ-M1N1P1Q1。可调整粒子源及加速电场位置，使带电粒子在边长为L的正方形MHIJ区域内入射，不计粒子重力及其相互作用，完成以下问题：（1）若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强电场，要让所有粒子都到达平面NPP1N1，求所加匀强电场电场强度的最小值E；（2）若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强磁场，要让所有粒子都到达平面M1N1P1Q1，求所加匀强磁场磁感应强度的最

26、小值B0及最大值Bm；（3）以M1为原点建立如图所示直角坐标系M1-xyz，若在正方体区域中同时加上沿MN方向大小为的匀强电场及大小为B0的匀强磁场，让粒子对准I点并垂直平面MNN1M1入射，求粒子离开正方体区域时的坐标位置（结果可用根号和圆周率表示）。【答案】（1）；（2），；（3）【解析】【详解】（1）粒子经过加速电场加速有仅加电场时粒子在正方体区域中做类平抛运动，当M点射入的例子恰好到达P点，则所有粒子均能达到平面NPP1N1，由类平抛规律可得联立解得（2）仅加磁场时粒子在正方体区域中做匀速圆周运动，当从M点射入的粒子恰好到达Q1点时所加的磁场为最小值，由圆周运动规律可得联立解得当从M点

27、射入的粒子恰好到达M1点时所加的磁场为最大值，有联立解得（3）若在正方体区域中同时加上沿MN方向的匀强电场及匀强磁场，电场加速粒子所带来的速度分量恰与磁场平行，不会带来新的洛伦兹力，故粒子的运动为在磁场中的匀速圆周运动与在电场中的匀加速直线运动的组合，若仅考虑在磁场中的圆周运动，正视图如图所示：则有在磁场中的圆心角为即则粒子在磁场中的运动时间若仅考虑在电场中的类平抛运动，有联立解得在电场中的运动时间为因分运动与合运动具有等时性，且，则粒子的运动时间为故粒子完成磁场区域的完整偏转离开立方体时y方向的坐标为离开立方体时x方向的坐标为则粒子离开立方体时的位置坐标为。（二）选考题：共13分。请考生从两

28、道题中任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。选修3一315. 下列说法正确的是（）A. 水和酒精混合后总体积会减小说明液体分子间存在引力B. 游禽用嘴把油脂涂到羽毛上是为了使水不能浸润羽毛C. 一定质量的理想气体在体积增大、温度升高时，向外释放热量D. 扩散现象说明分子热运动会自发地向无序性增大的方向进行E. 空气的相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压【答案】BDE【解析】【详解】A酒精和水混合后总体积变小，是因为分子之间有间隔，一部分水分子和酒精分子会互相占据分子之间的间隔，故A错误；B游禽用嘴把油脂涂到羽毛上是为了使水不能浸润羽毛，故B正确；C一定质量的理想气体在体积增

29、大、，则气体对外界做功，温度升高时内能增大，有热力学第一定律知，气体吸收热量，故C错误；D扩散现象说明分子热运动会自发地向无序性增大的方向进行，故D正确；E空气的相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，故E正确。故选BDE。16. 如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的圆柱形汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管（体积不计）连通，顶部的细管带有阀门K；左汽缸的容积为V，右气缸的容积为2V，汽缸中各有一个绝热活塞（质量、横截面积不同，厚度不计）。开始时K关闭，两活塞下方和左活塞上方充有理想气体，压强分别为和；左活塞在汽缸正中间，右活塞上方为真空，体积为，现使汽缸底部与一恒温热源始终

30、接触，达到热平衡后右活塞升至汽缸顶部且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为T，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求：（i）恒温热源的温度T；（ii）重新达到平衡后，右汽缸中活塞上方气体的体积Vx。【答案】（i）；（）Vx=V0【解析】分析】【详解】（i）与恒温热源接触后，在K未打开时，分析右活塞的受力可知，两活塞下方的气体压强保持不变，气体经历等压过程且左活塞不动初态末态由盖吕萨克定律有解得（）打开K后，右活塞下降，分析其受力可知，两活塞下方气体压强大于故左活塞将上升至缸顶设重新达到平衡后，右活塞上方气体的压强为p，下方气体的压强为因故活塞上、下方气体分别经历等温过程对上方气体，由