2022届山西省太原高三一模物理试卷及答案

2022届山西省太原市高三（下）一模理综物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．核电池，又称同位素电池，它是利用放射性同位素衰变放出载能粒子（α粒子、β粒子和γ射线）并将其能量转换为电能的装置。某核电池使用的核燃料为，其半衰期为88年。已知的衰变方程为：，下列说法正确的是（　　）

A．核比核多4个中子

B．的比结合能大于的比结合能

C．经过88年，20个原子核中一定有10个发生了衰变

D．衰变放出的载能粒子是β粒子

2．“雪如意”的旁边，修建着世界上运行长度最大的变角度斜行电梯。斜行电梯在同一竖直平面内运行，箱内地板始终保持水平。电梯轨道的上段是倾角为22.56°的斜直轨道，下段是倾角为39.56°的斜直轨道，中间通过一段圆弧形轨道平滑连接。当运动员站立在电梯内随着电梯一起运动时，下列说法中正确的是（　　）

A．电梯开始下行时，摩擦力对运动员做负功

B．电梯匀速率上行通过圆弧轨道的过程中，地板对运动员的弹力始终大于他的重力

C．电梯在两段斜直轨道匀速率下行的过程中，运动员受到的支持力大小相等

D．电梯在三段轨道匀速率上行的过程中，运动员受到的支持力大小都相等

3．如图是某地铁列车从左向右匀速率通过下穿轨道abcd的示意图，其中bc段水平、ab与cd段的倾角相等。已知整个过程中列车受阻力的大小保持不变（包括摩擦阻力和空气阻力），在ab和bc段，牵引列车的功率分别为P1和P2。则在cd段牵引列车的功率为（　　）

A．2P2-P1 B．P2-P1 C． D．

4．如图，同一竖直线上的A、B、C、D，是高脚杯杯面上的四点，过该四点杯身的中心剖面可看成圆O的一段圆弧，C点位于杯身最粗处。用酒杯罩住台面上的小弹珠（可视为质点），轻晃酒杯，使弹珠沿杯内壁运动；缓慢将酒杯竖直提起些许后保持静止，可看到弹珠在酒杯内过A点的水平面内做圆周运动。重复上述操作，弹珠可在杯身不同高度处的水平面内做圆周运动。不考虑弹珠所受的摩擦及空气阻力，下列说法中正确的是（　　）

A．轻晃酒杯的过程中，杯子对弹珠做正功，提起杯子的过程中，杯子对弹珠的弹力不做功

B．在过A与在过B的水平面内做圆周运动时，弹珠的机械能相等

C．在过A与在过B的水平面内做圆周运动时，弹珠在B的速率大

D．弹珠可能在C、D间某一位置的水平面内做圆周运动

5．如图，圆环被竖直固定，两个质量均为m的带电小球A、B套在圆环上处于静止状态。A球带正电、位于圆环圆心O的正下方，B球光滑，两球连线与竖直方向成30°角。设A受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　）

A．圆环对B球的弹力方向由O指向B

B．A球与圆环间的动摩擦因数不小于

C．圆环对B球弹力的大小为mg

D．圆环对A球弹力的大小为2.5mg

二、多选题

6．神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有（　　）

A． B． C． D．

7．滑雪大跳台的场地可分为助滑区AB、起跳台BC（倾角为α）、着陆坡EF（倾角为β）和停止区FG四部分。比赛中，运动员（可视为质点）从A点处由静止沿AB方向下滑后，从起跳台的最高点C处沿BC方向飞出，落到着陆坡上的F点，之后滑入停止区。已知C与F点的高度差为h0，运动员腾空的最高点D与F点的髙度差为h1，设运动员始终在同一竖直面内运动，不计他在A到F的过程中受到的摩擦及空气作用，则（　　）

A．从C点飞出时，运动员的速率为

B．从C到F，运动员腾空的时间为

C．到达F点时，运动员的速度方向与EF的夹角为（90°-β）

D．A点与F点的高度差为

8．图1的平行金属板M、N间加有图2所示的交变电压，是M、N板间的中线，当电压稳定时，板间为匀强电场。时，比荷为的带电粒子甲从O点沿方向、以的速率进入板间，时飞离电场，期间恰好不与极板相碰。若在时刻，带电粒子乙以的速率沿从O点进入板间，已知乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞，不计粒子受到的重力，则下列说法中正确的是（　　）

A．T时刻，乙粒子离开电场

B．乙粒子的比荷为

C．甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为2：3

D．甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为1：2

三、实验题

9．在用图1的装置测当地的重力加速度时，进行了如下操作，完成步骤中的填空：

（1）安装器材时，将长木板的右侧适度垫高_______（选填”挂上”或”不挂”）砂桶，轻推小车，使小车恰能匀速运动；

（2）实验中打出的一条纸带如图2所示。已知打点计时器的频率为50Hz，相邻两计数点间还有四个点未画出，则小车的加速度a=______m/s2保留两位有效数字）；

（3）不改变砂及砂桶质量，在小车上增减砝码改变小车的总质量M，重复步骤（2），测得多组数据描绘出图像。已知图线的斜率为k、纵截距为b，则当地的重力加速度为______。（用物理量的符号表示）

10．为判断标称为100m的康铜导线的电阻率及长度是否达标，某同学进行了下列实验，完成步骤中的填空：

（1）剥开导线两段的绝缘皮，用螺旋测微器测量裸线的直径如图1所示，则读数为_______mm；

（2）用欧姆表粗测导线的总电阻，示数在15-20Ω之间。用图2的电路测量该盘导线的总电阻R，图中电源E的电动势为6V、内阻很小；电压表V1量程为3V、内阻为2970.0Ω；电压表V2量程为5V、内阻为5.0kΩ；定值电阻R0=30.0Ω。为更准确地测量Rx，图2中A应选用_______（选填“V1”或“V2”）。

（3）调节滑动变阻器，测得多组数据，描绘出两电压表示数UB-UA图像如图3所示，可知Rx=______Ω（保留3位有效数字）；

（4）若导线的长度恰为100m，则导线材料的电阻率为_______Ω·m（保留2位有效数字）。

（5）已知20℃时康铜的电阻率为5.0×10-7Ω·m，若实验是在25℃的环境中进行且导线长度恰为100m，则该导线_______（填“可能”或“不可能”）是康铜制成；若实验是在20℃的环境中进行且导线是康铜制成，则该导线的长度______（填“大于”“小于”或“等于”）100m。

四、解答题

11．2022年1月8日，神舟十三号乘组航天员在空间站核心舱内采取手动控遥操作的方式，完成了天舟二号货运飞船与空间站的交会对接试验。试验开始后，航天员通过控制，观察到飞船距核心舱200m时让其短暂停泊，之后转入向核心舱的平移靠拢阶段。已知在平移靠拢阶段，飞船从停泊点沿直线由静止匀加速起动，然后做匀速运动，接近空间站组合体时做匀减速运动，对接时速度恰好减为零。假设飞船加速时受到的驱动力为4.5N、加速距离为10m，减速距离为20m，飞船的质量为9×103kg。

（1）将飞船的平移靠拢阶段视为直线运动，求完成该阶段所用的时间。

（2）已知对接后的组合体在距地面高400km的圆轨道上运行，取地球的半径为6.4×103km，地球表面的重力加速度g=10m/s2，求对接后的组合体在圆轨道上运行的速度。

12．如图所示，直角坐标系xOy平面内，有半径为R的圆形区域，圆心的坐标为，该圆内存在着磁感应强度为B0、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，以某一动能从坐标为的P点沿的方向射入圆形区域，粒子离开圆形区域后，会通过x轴上坐标为（R，0）的A点。不计粒子的重力。

（1）求粒子的动能。

（2）若在圆形区域外加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场，该粒子到达x轴时速度方向恰好沿x轴正方向。求圆形区域外磁场磁感应强度的大小和方向。

（3）在（2）的情况下，粒子能否回到P点？若能回到P点，求粒子从P点出发，经过多长时间第一次回到P点；若不能回到P点，请说明理由。

13．如图，两侧长度相同、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，左端开口、右端封闭，管内用水银封闭长l0=30.0cm的空气柱（可视为理想气体），此时左侧水银柱比右侧水银柱高h=8.00cm，若在U形玻璃管开口端缓慢用活塞向下压左侧空气柱，使右侧水银柱比左侧水银柱高h'=4.00cm。已知大气压强p0=76.0cmHg，求：

（1）此时右侧空气柱压强；

（2）活塞向下移动的高度。

14．图1为两波源a、b的振动图像，两波源a、b平衡位置的坐标分别为xa=-10cm、xb=50cm。t=0时，它们激发的两列简谐横波分别沿x轴正、负方向传播，如图2所示。已知两列波的波速均为10cm/s。

（i）求t=3.5s时，x=20cm处的质点偏离平衡位置的位移；

（ii）稳定后，0<x<40cm间某些点的振幅极大，求这些点的x坐标。

五、填空题

15．如图为一茶具。当在茶具中加上足够多的开水，并在茶具顶端盖上密封良好的盖子后，泡茶几分钟水就会沿茶具口溢出。原因是茶滤内的封闭空气（可视为理想气体）温度升高，分子的平均动能______（填“变大”“变小”或“不变”），气体的压强_______（填“大于”“小于”或“等于”）大气压强。茶具中的水被压出的过程中，封闭空气对水做_______（填“正功”或“负功”）。

16．如图为水流导光实验装置示意图。在透明塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入适量清水，水就从小孔中流出。用红色激光从瓶的另一侧水平射向小孔，从外界观察到光在水流中呈锯齿形路线传播而并不从侧方射出。那么：光呈锯齿形路线传播而并不从侧方射出，说明红光在水与空气的界面上发生了多次______（填“折射”“折射及反射”或“全反射”）；在瓶中水量减少的过程中，单位长度的水柱内，锯齿的数目将_______（填“增加”“减少”或“保持不变”）；若在同样的水流下分别用红光和绿光照射，若只有一种色光从水流的侧方射出，则该光的颜色是______（填“红光”或“绿光”）。

参考答案：

1．B

【解析】

【详解】

A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知

因此核比核多2个中子，故A错误；

B．比结合能越大越稳定，因此的比结合能大于的比结合能，故B正确；

C．半衰期是统计规律，只适用于大量原子核，少量原子核不适用，故C错误；

D．衰变放出的载能粒子是粒子，故D错误。

故选B。

2．C

【解析】

【详解】

A．电梯开始下行时，做加速运动，运动员受到水平向前的摩擦力，摩擦力做正功，故A错误；

B．电梯匀速率上行通过圆弧轨道的过程中，弹力与重力沿圆心方向的分力的合力提供向心力，因此重力大于弹力，故B错误；

C．电梯在两段斜直轨道匀速率下行的过程中，支持力等于重力，因此运动员受到的支持力大小相等，故C正确；

D．圆弧轨道上行时，支持力小于重力，斜轨道支持力等于重力，故D错误。

故选C。

3．A

【解析】

【详解】

在ab段，由牛顿第二定律得

在bc段，由牛顿第二定律得

在cd段，由牛顿第二定律得

解得

故选A。

4．C

【解析】

【详解】

A．轻晃酒杯的过程中，杯子对弹珠的弹力的竖直方向分力与重力平衡，不做功，水平方向的分力提供向心力，与速度方向垂直，也不做功，故轻晃酒杯的过程中，杯子对弹珠不做功，故A错误；

BC．在过A与在过B的水平面内做圆周运动时，设球与圆心的连线与竖直方向夹角为，根据重力和弹力的合力提供向心力，有

解得

故弹珠在B的速率大，同时弹珠在B点的重力势能较大，故弹珠在B点的机械能较大，故B错误，C正确；

D．杯子对弹珠的弹力的竖直方向分力与重力平衡，则杯子对弹珠的弹力应有竖直向上的分力，故弹珠不可能在C、D间某一位置的水平面内做圆周运动，故D错误。

故选C。

5．D

【解析】

【详解】

A．若B球带负电，则A对B为吸引力，方向沿BA方向，此时无论圆环给球B的支持力指向圆心还是背离圆心，小球B都不能处于平衡状态，所以小球A对B为排斥力，方向沿AB方向，如图所知，且受力分析可得，圆环给球B的支持力指向圆心，即由B指向O，故A错误；

BCD．对球B受力分析可得，由几何关系可知圆环对B球弹力的大小为

则AB两球之间的排斥力为

对A球受力可得

所以当

时，动摩擦因数最小为

故BC错误，D正确。

故选D。

6．CD

【解析】

【详解】

AB．磁场充满整个圆盘，一次圆盘转动过程中产生的涡流为0，AB错误；

CD．金属圆盘看成无数金属辐条组成，根据右手定则判断可知，圆盘上的感应电流流向边缘，所以靠近圆心处电势低，圆盘中磁场不对称，故有感应电流，同时会产生阻力，CD正确。

故选CD。

7．BD

【解析】

【详解】

A．从C点飞出运动员做斜抛运动

联立解得

故A错误；

B．从C到D所用时间

从D到F所用时间

则

总时间

故B正确；

C．到达F时，根据动能定理

解得

速度方向

由此可知，速度方向与h1 ，h0，α均有关，不一定是90°-β，故C错误；

D．从A到F根据动能定理

解得

故D正确。

故选BD。

8．ABD

【解析】

【详解】

A．如图，假设粒子甲带负电，则有

为定值，则在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，以竖直方向位移和时间关系，可得

作出速度时间图像，如图

则图线与时间轴围成的面积代表位移，而水平方向做匀速运动，令金属板的长度为L，则恰好不与极板碰撞，则表示粒子在电场中竖直方向的最大位移刚好为，d为M、N之间的距离，从速度时间图像可知，斜率a不变，a方向与的方向相同，则竖直方向的总位移为

故

且

解得

而最大位移为

所以

时间为

同理，粒子乙带负电，则轨迹为的形状，而水平方向时间为

所以有

A正确；

B．设乙粒子的比荷为，则乙的加速度为

由对称性可知，乙的最大位移为

而

所以

联立解得

B正确；

CD．乙竖直方向的总位移为

则偏转位移为

C错误，D正确。

故选ABD。

9．     不挂     0.64    

【解析】

【详解】

（1）[1]为平衡摩擦力，应将长木板的右侧适度垫高，不挂砂桶，轻推小车，使小车恰能匀速运动。

（2）[2] 相邻两计数点间还有四个点未画出，相邻两计数点时间间隔为

由逐差法可得

（3）[3]根据牛顿第二定律

整理得

故

10．     2.000          16.2          可能     大于

【解析】

【详解】

（1）[1]螺旋测微器读数

（2）[2]测量时，A的示数小，B的示数大，故A选小量程V1

（3）[3]根据

联立解得

则斜率

解得

（4）[4]根据

则

（5）[5]电阻和温度有关，温度升高金属电阻率增大，故测得电阻率偏大，所以在25℃的环境中电阻率为5.1×10-7Ω·m，可能是康铜制成；

[6] 导线长度

故大于100m。

11．（1）2300s；（2）

【解析】

【详解】

（1）天舟二号货运飞船加速时加速度的大小为，匀速运动时速度大小为

设加速时间为，匀速时间为，减速时间为

天舟二号货运飞船完成平移靠拢段所用的时间

（2）设地球质量为，对接后会空间站组合体质量为，运行速度的大小

设地面物体的质量为

解得

12．（1）；（2）；方向垂直于平面向里；（3）能回到P点；

【解析】

【详解】

(1)设粒子的速度为，粒子在圆形区域内做半径为的圆周运动，设粒子从圆周上的点离开磁场，粒子在圆形区域内速度的偏转角为，如图所示

由几何关系有

即

则有

可得

由牛顿运动定律有

粒子的动能

联立解得

(2)圆形区域外加上磁场后，粒子在圆形区域外做半径为的圆周运动，轨迹与轴上的点相切。设圆形区域外磁场的磁感应强度为，由几何关系有

可得

由牛顿第二定律有

解得

方向垂直于平面向里；

(3)粒子离开点后，从点返回圆形区域，在圆形区域内运动半径，由几何关系可知，粒子能回到点，粒子从点运动到点的时间为，从点运动到点的时间为，从点运动到点的时间为，则有

运动的总时间

13．（1）；（2）12.7cm

【解析】

【详解】

（1）以右端空气柱为研究对象，设玻璃管横截面积为，由玻意耳定律

得

（2）以左端空气柱为研究对象，设被压下的高度为、由玻意耳定律

得

14．（i）-2cm；（ii）5cm，15cm，25cm，35cm；

【解析】

【详解】

（i）波源和的振动经传至处相遇

从相遇后到时刻，的质点振动了时间

时刻和在处激发的位移分别为

，

故时刻坐标质点的位移为

（ii）

设稳定后振幅极大点的坐标为，由于两波源振动相位相反，故振幅极大点与、的距离的差值为

由于

当时

当时

当时

当时

15．     变大     大于     正功

【解析】

【详解】

[1]温度升高分子平均动能变大；

[2]根据

可知温度增大，体积不变，压强增大，故气体压强大于大气压；

[3] 茶具中的水被压出的过程中，气体体积膨胀，对水做正功。

16．     全反射     增加     红光

【解析】

【详解】

[1]光呈锯齿形路线传播而并不从侧方射出，说明红光在水与空气的界面上发生了多次全反射。

[2]在瓶中水量减少的过程中，水流速度变慢，水流更弯曲，则对在水中的红光而言，入射角减小，单位长度的水柱内，锯齿的数目将增加。

[3]发生全反射时的临界角满足

红光的折射率较小，临界角较大，不容易发生全反射，若在同样的水流下分别用红光和绿光照射，若只有一种色光从水流的侧方射出，则该光的颜色是红光。