1、2022 北京丰台高三一模 物理 2022.03 本试卷共 9 页，100 分。考试时长 90 分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共 14题，每题 3 分，共 42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1下列关于物理学史的叙述不正确的是（） A汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构 B贝克勒尔发现了天然放射现象，表明原子核内部具有结构 C玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D爱因斯坦的光电效应方程可以很好地解释光电效应现象 2有关红、绿、紫三束单色光，下述说法正确的是（） A红光频率最大 B在空气中
2、红光的波长最小 C红光光子的能量大于绿光光子的能量 D用同一双缝干涉装置看到的紫光相邻两条亮条纹间距最小 3纳米微吸材料是一种新型材料。如图所示，一手机被吸附在由纳米微吸材料制成的手机支架上，此时手机处于静止状态。若手机质量为 m，手机和水平面的夹角为，重力加速度为 g，手机支架对手机的作用力大小为（） AmgBsinmgCcosmgDtanmg 4如图所示，长为 l的细绳下方悬挂一小球 a，绳的另一端固定在天花板上 O点处。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（小于5）后由静止释放，并从释放时开始计时。小球相对于平衡位置 O 的水平位移为 x，向右为正，则小球在一个周期内的振动图像为（
3、） 5一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历ab、bc、ca三个过程回到原状态其VT图像如图所示，下列说法正确的是（） Aab过程中外界对气体做功 Bca过程中气体从外界吸热 C处于状态 c 的气体压强最大 D处于状态 a的气体分子的平均动能最大 6如图所示，a 为在地球赤道表面随地球一起自转的物体，b 为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似为地球半径。假设 a与 b 质量相同，地球可看作质量分布均匀的球体，比较物体 a和卫星 b（） A角速度大小近似相等 B线速度大小近似相等 C向心加速度大小近似相等 D所受地球引力大小近似相等 7如图所示，物块放在与水平面夹角为的传送带上，且始
4、终与传送带相对静止。关于物块受到的摩擦力 f，下列说法正确的是（） A当传送带匀速向上运动时，f的方向一定沿传送带向下 B当传送带减速向上运动时，f的方向一定沿传送带向上 C当传送带加速向上运动时，f的方向一定沿传送带向上 D当传送带加速向下运动时，f的方向一定沿传送带向下 8交流发电机的示意图如图所示，当线圈ABCD绕垂直于磁场方向的转轴OO匀速转动时，电路中产生的最大电流为mI，已知线圈转动的周期为 T，下列说法正确的是（） A图示位置磁通量最大，磁通量的变化率最大 B图示位置电流最大，方向为 AB C从图示位置开始经过4T，电流方向将发生改变 D从图示位置计时，线圈中电流 i随时间 t变
5、化的关系式为m2siniItT 9如图所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流，R 为定值电阻，LR为滑动变阻器，电流表、电压表均可视为理想电表，不考虑导线电阻对电路的影响。将滑动变阻器LR的滑片 P 向上移动过程中，下列说法正确的是（） A电路中总电阻减小 B电流表的示数减小 C电压表的示数减小 D恒流源输出功率减小 10如图所示，以点电荷Q为球心画出两个球面 1和 2，半径分别为1R和2R，a 点位于球面 1上，b 点位于球面2 上。下列说法正确的是（） Aa 点电势高于 b点电势 Ba、b 两点场强比为2221:RR C穿过球面 l的电场线总条数比穿过球面 2的多 D将带正电的点电荷 q
6、从 a点移动到 b电势能减小 11如图所示，某带电粒子（重力不计）由 M 点以垂直于磁场边界的速度 v射入宽度为 d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为30，磁场的磁感应强度大小为 B。由此推断该带电粒子（） A带负电且动能不变 B运动轨迹为抛物线 C电荷量与质量的比值为vdBD穿越磁场的时间为3dv 12将质量为 m的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回抛出点。在此过程中物体所受空气阻力大小不变，下列说法正确的是（） A上升过程的时间大于下落过程的时间 B上升过程中机械能损失小于下落过程中机械能损失 C上升过程的动能减小量大于下落过程的动能增加量 D上升过程的动量变
7、化量小于下落过程的动量变化量 13某同学通过实验测定阻值约为5的电阻xR，用内阻约为3k的电压表，内阻约为0.125的电流表进行测量。他设计了图甲和图乙两种电路，下列说法正确的是（） A实验中应采用图甲电路，此电路测得的xR偏大 B实验中应采用图乙电路，此电路测得的xR偏大 C实验中应采用图甲电路，误差主要是由电压表分流引起的 D实验中应采用图乙电路，误差主要是由电流表分压引起的 14“血沉”是指红细胞在一定条件下沉降的速度，在医学中具有重要意义。测量“血沉”可将经过处理后的血液放进血沉管内，由于重力作用，血液中的红细胞将会下沉。设血沉管竖直放置且足够深，红细胞的形状为球体。已知红细胞下落受到
8、血液的粘滞阻力表达式为6frv，其中为血液的粘滞系数，r 为红细胞半径，v为红细胞运动的速率。若某血样中半径为 r 的红细胞，由静止下沉直到匀速运动的速度为mv，红细胞密度为1，血液的密度为2。以下说法正确的是（） A该红细胞先做匀加速运动，后做匀速运动 B该红细胞的半径可表示为1292mvrg C若血样中红细胞的半径较小，则红细胞匀速运动的速度较大 D若采用国际单位制中的基本单位来表示的单位，则其单位为2kgm s 第二部分 本部分共 6 题，共 58分。 15（8分） 物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如： （1）实验仪器。在“练习使用多用表”
9、实验时，某同学用多用表的电阻“10”档测定值电阻阻值，表盘的示数如图所示，则该阻值R _。 （2）数据分析。某同学用插针法测定一个半圆形玻璃砖的折射率。正确操作后，做出的光路图如图所示。O为圆心，已知 AB 的长度为 ，AO的长度为2l，CD的长度为3l，DO 的长度为4l，则此玻璃砖的折射率可表示为_。 （3）实验原理。用橡皮筋、细绳套和弹簧测力计完成“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。两同学根据实验数据分别做出的力的图示如图甲、乙所示。你认为哪位同学实验过程有问题？请说明你的理由。 16（10分） 探究向心力大小 F 与物体的质量 m、角速度和轨道半径 r的关系实验。 （1）本实验所采
10、用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的_ A探究平抛运动的特点 B探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 C探究两个互成角度的力的合成规律 D探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示。 a三个情境中，图_是探究向心力大小 F 与质量 m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。 b在甲情境中，若两钢球所受向心力的比值为1:4，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为_。 （3）某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装置中水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直
11、槽一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。 1l 小组同学先让一个滑块做半径 r为0.14m的圆周运动，得到图甲中图线。然后保持滑块质量不变，再将运动的半径 r 分别调整为0.12m、0.10m、0.08m、0.06m，在同一坐标系中又分别得到图甲中、四条图线。 a对图线的数据进行处理，获得了Fx图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标 x 代表的是_。 b对 5条F图线进行比较分析，得出一定时，F的结论。请你简要说明得到结论的方法。 17（9分） 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平
12、放置，宽度0.4mL，一端连接1R 的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度1TB 。导体棒 MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻忽略不计。在平行于导轨的拉力 F 作用下，导体棒由静止开始沿导轨向右以21m/sa 的加速度匀加速运动，已知导体棒的质量0.1kgm 。求： （1）速度5m/sv时，导体棒 MN中感应电流 I 的大小和方向； （2）请推导拉力 F 随时间 t变化的关系式； （3）若在5st 时撤掉拉力，求从撤掉拉力到导体棒停止运动的过程中，导体棒克服安培力所做的功 W。 18（9分） 如图所示，半径为 R的光滑半圆轨道固定在竖直
13、平面内，半圆与光滑水平地面相切于最低点 A。质量为 m 的小球以初速度0v从 A点冲上竖直圆环，沿轨道运动到 B点飞出，最后落在水平地面上的 C 点，重力加速度为 g，不计空气阻力。 （1）求小球运动到轨道末端 B 点时的速度大小 v； （2）求 A、C 两点间的距离 x； （3）若半圆形轨道不光滑，小球仍以初速度0v从 A 点冲上半圆轨道后，恰好能沿轨道运动到 B点飞出，落在水平地面上 D 点。请你在图中标出 D点的大致位置；并求出小球落在 C点时动能与落在 D 点时动能的差值KE。 19（10分） 类比是研究问题的常用方法。 （1）情境 1：如图甲所示，设质量为1m的小球以速度0v与静止在
14、光滑水平面上质量为2m的小球发生对心碰撞，碰后两小球粘在一起共同运动。求两小球碰后的速度大小 v； （2）情境 2：如图乙所示，设电容器1C充电后电压为0U，闭合开关 K 后对不带电的电容器2C放电，达到稳定状态后两者电压均为 U； a请类比（1）中求得的 v 的表达式，写出放电稳定后电压 U 与1C、2C和0U的关系式； b在电容器充电过程中，电源做功把能量以电场能的形式储存在电容器中。图丙为电源给电容器1C充电过程中，两极板间电压 u 随极板所带电量 q的变化规律。请根据图像写出电容器1C充电电压达到0U时储存的电场能 E；并证明从闭合开关 K 到两电容器电压均为 U的过程中，损失的电场能
15、212CEECC； （3）类比情境 1和情境 2过程中的“守恒量”及能量转化情况完成下表。 情境 1 情境 2 动量守恒 损失的电场能212CEECC 减少的机械能转化为内能 20（12分） 2021年 4 月我国空间站天和核心舱成功发射，核心舱首次使用了一种全新的推进装置霍尔推力器。其工作原理简化如下：如图甲所示，推力器右侧阴极逸出（初速度极小）的一部分电子进入放电室中，放电室内由沿圆柱体轴向的电场和环形径向磁场组成，电子在洛伦兹力和电场力的共同作用下运动，最终大多数电子被束缚在一定的区域内，与进入放电室的中性推进剂工质（氙原子）发生碰撞使其电离；电离后的氙离子在磁场中的偏转角度很小，其运动
16、可视为在轴向电场力作用下的直线运动，飞出放电室后与阴极导出的另一部分电子中和并被高速喷出，霍尔推力器由于反冲获得推进动力。 设某次核心舱进行姿态调整，开启霍尔推力器，电离后的氙离子初速度为 0，经电压为 U的电场加速后高速喷出，氙离子所形成的等效电流为 I。已知一个氙离子质量为 m，电荷量为 q，忽略离子间的相互作用力和电子能量的影响，求： （1）单位时间内喷出氙离子的数目 N； （2）霍尔推力器获得的平均推力大小 F； （3）放电室中的电场和磁场很复杂，为简化研究，将图甲中磁场和电场在小范围内看做匀强磁场和匀强电场，俯视图如图乙所示，设磁感应强度为 B，电场强度为 E。选取从阴极逸出的某电子
17、为研究对象，初速度可视为 0，在小范围内运动的轨迹如图，已知电子质量为em，电荷量为 e，忽略电子间，电子与离子间的相互作用力，求电子在沿轴向方向运动的最大距离 H。 参考答案 2022.3 第一部分共 14 题，每题 3分，共 42 分。 1.A 2. D 3. A 4.A 5. C 6. D 7.C 8.D 9. B 10. B 11.D 12. C 13. C 14. B 第二部分共 6题，共 58 分。 15.（8 分） （1）180 （2分） （2）31ll（2 分） （3）乙同学；由甲、乙两幅力的图示可知，F是实验中用一个力单独拉橡皮筋到达 O点的实际作用力，此力应与橡皮筋伸长的方
18、向一致，图乙中方向不在一条直线上，因此乙同学做的实验过程有问题。（4分） 16.（10分） （1）BD（2 分） （2）a.丙 （2 分） ； b.2:1（2分） （3）a.2（或 m2等带 2即可）（2 分） b.探究 F与 r的关系时，要先控制 m 和 不变，因此可在 F- 图像中找到同一个 对应的向心力，根据 5 组向心力F 和半径 r 的数据，在 F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明 F与 r成正比。（2分） 17.（9 分） （1）MN 割磁感线产生电动势 EBLv （1 分） 根据闭合电路欧姆定律 IER 解得 I =2A （1 分） 根据右手定则判断，电流方向为
19、 NM （1分） （2）根据牛顿第二定律 FFma安 （1分） 其中 FBIL安，IER，EBLv，vat （2 分） 代入牛顿第二定律解得 1 . 016. 0tF （1 分） （3）由动能定理2210mvW （1 分） 解得 1.25JW （1 分） 18.（9 分） （1）小球从 A点运动到 B 点的过程中，根据动能定理 22011222mmmg R vv （2分） 解得 204vgRv （1分） （2）根据平抛运动规律 xvt （1分） C B R A D 2122Rgt （1 分） 解得 204(4)RxvgRg （1分） （3）根据小球恰好能沿轨道运动到 B点飞出，可知： 2Bvm
20、gmR 解得BvgR 由于 vB小于 v，下落时间相同，所以 D 点位于 AC之间 如图所示： （1分） 以水平地面为零势能面，半圆轨道光滑时，根据机械能守恒 小球落在 C点时的动能和在 A 点时机械能相等， 2012CAEEmv 半圆轨道粗糙时，小球落在 D 点时的动能和在 B点时机械能相等， 215222DBBEEmvmgRmgR （1 分） 所以 mgRmvEk252120 （1分） 19.（10分） （1）质量为 m1的小球和质量为 m2的小球在对心碰撞的过程中满足动量守恒： vmmvm)(2101 (1分) 可得两小球碰撞后的共同速度为： 0211)(vmmmv (1分) （2）a.
21、 通过类比可得到的关系式为： UCCCU0211)( (1 分) b. 根据图像可知，电容器 C1充电电压达到 U0时储存的电场能 E为： 20102121UCQUE (2 分) 根据能量守恒定律可知，C1放电过程中损失的电能为： UCCUCE22120)(21121 (1分) 将UCCCU0211)(带入 可证明ECCCUCCCCE)(21)(212201212 （1分） （3）（3分） 20.（12分） （1）由电流定义，等效电流NqtQI解得：qIN （2分） （2）以 t内喷出的 n个氙离子为研究对象，设氙离子喷出速度为 v 由动能定理： 221mvqU (1) 由动量定理： 0 nm
22、vtF NmvF (2) 联立（1）（2）得：qmUIF2 （4分） 由牛顿第三定律得：推力器获得推力qmUIFF2 （1分） (3)设电子运动到轴向最大距离 H时的速度为 vm，方向垂直于 E. 将任意时刻电子的速度 v 分解在沿 E 方向和垂直于 E 方向上，分别为 v1、v2 与 v1.对应的洛伦兹力 f2垂直 E 方向向上，大小为12Bevf 电子由静止运动到最大距离过程中，垂直 E 方向应用动量定理得： 0m112vmBeHtvBetBevtfe （3） （2 分） 电子由静止运动到最大距离的过程中，由动能定理得： 0212mvmEeHe （4） （2 分） 联立（3）（4）式解得： eBEmHe22 （1 分） 情境 1 情境 2 电荷守恒电荷守恒 损失的机械能损失的机械能20121221vmmmmE 损失的电场能转化为内能和电磁辐射损失的电场能转化为内能和电磁辐射 (其他方法解答正确均得分其他方法解答正确均得分)
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