河北省衡水市2022届高三下学期物理二模试卷

试卷更新日期：2022-06-24 类型：高考模拟

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一、单选题

1. 2022年3月11日，辽宁省红沿河核电厂核能供暖项目进入了实质性推进阶段。该项目提高了地方集中供热能力和市政基础配套设施水平，还将助力地方践行“双碳”目标，从而为我国在东北地区实施长距离、大温差核能供热提供有力的先行示范。下列说法正确的是（）

A、核反应过程中原子核的质量和质量数均减少 B、原子核比结合能越大，核子的平均质量越小，原子核越稳定 C、红沿河核电厂的原理是热核反应 D、核裂变反应中，反应物的结合能之和大于生成物的结合能之和

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2. 为了节约用水又能完成浇水任务，绿化洒水车在工作时需要根据工作环境中的实际情况控制水量的大小。如图所示，若洒水车的水平喷水口满管径工作，且距某绿化带两侧的水平距离分别为 $x_{0}$ 、 $x_{1}$ ，忽略水滴受到的空气阻力，为完成绿化带浇水任务，则洒水车单位时间内最大出水量和最小出水量之比为（）

A、 $\sqrt{\frac{x_{1}}{x_{0}}}$ B、 $\sqrt{\frac{x_{0}}{x_{1}}}$ C、 $\frac{x_{0}}{x_{1}}$ D、 $\frac{x_{1}}{x_{0}}$

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3. 2022年2月7日，我国运动员任子威、李文龙在北京冬奥会短道速滑男子1000米决赛中分获冠、亚军。如图所示为短道速滑比赛场地示意图，比赛场地周长约为 $111.12 m$ ，其中直道长度为 $28.85 m$ ，弯道半径为 $8 m$ 。若一名质量为 $50 k g$ 的运动员在弯道紧邻黑色标志块做匀速圆周运动，转弯时冰刀与冰面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，运动员可看作质点，重力加速度g取 $10 m / s^{2}$ ，则（）

A、该运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为 $4 m / s$ B、该运动员在弯道转弯时不发生侧滑的最大速度为 $8 m / s$ C、运动员受到冰面的作用力最大为 $100 N$ D、运动员受到冰面的作用力最大为 $500 N$

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4. 随着生产技术的成熟，打印机、扫描仪、复印机成为了我们的生活中必不可少的工具。霍尔元件作为其中的重要器件，丰富了这些办公设备的功能，使它们变得更智能更方便。如图所示是金属导体材质的霍尔元件工作原理示意图，磁场方向垂直霍尔元件工作面向下，磁感应强度为 $B$ ，霍尔元件宽为 $d$ （ $M$ 、 $N$ 间距离），厚为 $h$ （图中上下面间距离），当通以图示方向的电流 $I$ 时，用电压表测得导体左、右表面间稳定的电压为 $U$ ，已知自由电子的电荷量大小为 $e$ ，则（）

A、 $N$ 板电势比 $M$ 板高 B、导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大 C、导体中自由电子定向移动的速度为 $v = \frac{U}{B h}$ D、导体单位体积内的自由电子数为 $\frac{B I}{e U h}$

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5. 如图甲所示，光滑水平地面上静止放置足够长的木板B，物块 $A$ 叠放在长木板B上，一水平拉力 $F$ 作用在长木板上使长木板从静止开始运动，AB间动摩擦因数为 $μ$ ，重力加速度为 $g$ 。设木板B静止时右端的位置为坐标原点，规定力 $F$ 的方向为正方向，木板B的加速度随位移的变化图像如图乙所示，则（）

A、位移为 $x_{1}$ 时物块 $A$ 的速度大小为 $μ g x_{1}$ B、位移为 $x_{2}$ 时木板B的速度大小为 $2 μ g x_{2}$ C、位移为 $x_{3}$ 时木板B的速度大小为 $\sqrt{2 μ g (2 x_{3} - x_{2})}$ D、物块 $A$ 和木板B两物体在 $x_{2}$ 处开始相对滑动

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6. 如图所示，将两个完全相同的圆形金属圆盘水平正对放置，两金属盘间距为 $d$ ，使其带上等量异种电荷。现将一电荷量为 $+ Q$ 的点电荷放置在上金属盘中心正上方的 $M$ 点， $M$ 点到上金属盘中心的距离为 $d$ ，此时两金属盘轴心中点处的 $N$ 点电场强度恰好为0。已知静电力常量为 $k$ ，忽略点电荷对两金属盘上电荷分布的影响，则下列说法错误的是（）

A、上金属盘带负电 B、点电荷产生的电场在 $N$ 点处电场强度大小为 $\frac{4 k Q}{9 d^{2}}$ C、两金属盘间电压的数值为 $\frac{4 k Q}{9 d}$ D、上金属盘所带电荷产生的电场在 $N$ 点处场强为 $\frac{4 k Q}{9 d^{2}}$

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7. 如图甲所示，轻弹簧下端固定在倾角为 $θ = 37 °$ 的粗糙斜面底端，质量为 $m = 1 k g$ 的物块从轻弹簧上端上方某位置由静止释放，测得物块的动能 $E_{k}$ 与其通过的路程x的关系如图乙所示（弹簧始终处于弹性限度内），图像中 $O \sim x_{1} = 0.4 m$ 之间为直线，其余部分为曲线， $x_{2} = 0.6 m$ 时物块的动能达到最大．弹簧的长度为l时，弹性势能为 $E_{p} = \frac{1}{2} k {(l_{0} - l)}^{2}$ ，其中k为弹簧的劲度系数， $l_{0}$ 为弹簧的原长。物块可视为质点，不计空气阻力，物块接触弹簧瞬间无能量损失，取重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ 。则（）

A、物块与斜面间的动摩擦因数为0.2 B、弹簧的劲度系数k为 $25 N / m$ C、 $x_{3}$ 的大小为 $0.8 m$ D、物块在斜面上运动的总路程大于 $x_{3}$

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二、多选题

8. 如图甲所示，自耦变压器的原线圈与N匝、半径为x的圆形线圈（图中未画全）相连，副线圈与定值电阻R构成回路，图示位置副线圈的匝数为原线圈匝数的 $\frac{2}{3}$ 。线圈内有垂直线圈平面向里的磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化。不考虑电阻随温度的变化以及线圈的电阻，下列说法正确的是（）

A、图示位置，定值电阻两端的最大电压为 $\frac{2 \sqrt{2} π^{2} r^{2} N B_{0}}{3 T}$ B、图示位置，定值电阻消耗的电功率为 $\frac{8 π^{4} r^{4} N^{2} B_{0}^{2}}{9 T^{2} R}$ C、若磁感应强度的变化周期减小，则变压器的输出功率将增大 D、若自耦变压器的滑片P顺时针转动，则通过原线圈的电流增大

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9. 农历除夕，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富在遥远的太空专门发来视频，向祖国和人民送上祝福。如图所示，假设空间站绕地心做近似圆周运动，地球半径为R，航天员在空间站内观察地球的最大张角为 $θ$ 。万有引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，航天员给全国人民拜年的时长为t。下列说法正确的是（）

A、空间站运行的轨道半径为 $\frac{R}{s i n θ}$ B、空间站所在轨道的重力加速度为 $g s i n^{2} \frac{θ}{2}$ C、空间站绕地球运动的速率为 $\sqrt{\frac{g R}{s i n \frac{θ}{2}}}$ D、拜年期间空间站运行的弧长为 $t \sqrt{g R s i n \frac{θ}{2}}$

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10. 如图所示，光滑水平面上虚线和之间存在竖直向上的匀强磁场，宽度 $L_{0} = 0.4 m$ 。质量 $m = 0.6 k g$ 、电阻 $R = 0.8 Ω$ 的单匝长方形线框 $a b d c$ 静止放在虚线左侧距离为 $s = 0.6 m$ 处，线框 $a b$ 的边长为 $L_{1} = 0.4 m$ ， $a c$ 的边长为 $L_{2} = 1.3 m$ 。现用一水平向右的恒力 $F = 2 N$ 拉线框，当 $c d$ 边刚进入磁场时线框受到的安培力等于恒力F的0.8倍，当 $c d$ 边刚要出磁场时线框受到的安培力恰好等于F。下列说法正确的是（）

A、线框在磁场中受到的安培力始终向左 B、磁感应强度的大小为 $8 T$ C、 $c d$ 边在磁场中运动的时间为 $0.31 s$ D、 $a b$ 边刚进入磁场时，线框的加速度大小为 $\frac{14}{3} m / s^{2}$

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三、实验题

11. 某学习小组欲测量某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r（电动势约为 $4 V$ ，内阻约为几欧），他们找到的器材有：电压表V（量程 $6 V$ ，内阻约为 $6.0 k Ω$ ）、定值电阻 $R_{0} = 10 Ω$ 、电阻箱 $R (0 \sim 999.9 Ω)$ 、开关S一只、导线若干。

(1)、请以笔画线代替导线将图甲中的实物图补充完整；

(2)、闭合开关，调节电阻箱的阻值R，得到多组测量数据，根据测量数据作出 $U - \frac{U}{R}$ 图像，如图乙所示。则该锂电池的电动势 $E =$ V、内阻 $r =$ $Ω$ 。（结果均保留三位有效数字）

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12. 某实验小组同学利用图甲装置测量滑块（含遮光条）和砝码的质量，主要操作步骤如下：
①打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨使其水平；
②用20分度游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示；
③用毫米刻度尺测量光电门1和光电门2之间的距离L；
④挂上槽码，调节定滑轮使细线与气垫导轨平行；
⑤打开气泵，由静止释放滑块，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间 $Δ t_{1}$ 和 $Δ t_{2}$ ；
⑥依次在滑块上添加 $n = 1 、 2 、 3 \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot \cdot$ 个砝码，重复实验。
回答下列问题：

(1)、调节气垫导轨时，轻推滑块，若发现遮光条通过光电门2的时间小于遮光条通过光电门1的时间，应直至气垫导轨水平；

(2)、遮光条的宽度 $d =$ $c m$ ；

(3)、滑块运动的加速度 $a =$ （用测量的物理量的符号表示）；

(4)、已知槽码和挂钩的总质量为 $m_{0}$ ，重力加速度为g，以放在滑块上的砝码数n为横坐标，滑块加速度a的倒数为纵坐标作出 $\frac{1}{a} - n$ 图像，获得该图像的斜率为k，纵截距为b。由以上数据可得滑块和遮光条的总质量 $M =$ ，每个砝码的质量 $m =$ 。（用已知量的物理符号表示）

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13. 如图所示，地面上有A、 $B$ 两个点光源，上方放有上、下表面与地面平行的厚玻璃砖，某同学眼睛紧贴玻璃砖观察下方的两个光源，看到两个光源的位置与实际位置相比均（填“偏低”“偏高”或“一样高”），他还发现A光源的位置看起来比 $B$ 光源位置更低，则 $B$ 光源发出光的频率（填“大于”“小于”或“等于”）A光源发出光的频率。

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四、解答题

14. 如图所示，倾角 $θ = 37 °$ 的斜坡与光滑水平面平滑连接，斜坡长度 $l = 4 m$ 。质量为 $50 k g$ 的滑板爱好者站在质量为 $5 k g$ 的滑板上，从斜面顶端由静止开始下滑，刚滑到水平面时立刻用力蹬滑板，以 $v = 6 m / s$ 的速度沿与滑板运动方向成 $α = 37 °$ 角斜向上跳离滑板。已知滑板与斜坡间的动摩擦因数 $μ = 0.5$ ，取重力加速度 $g = 10 m / s^{2} ， s i n 37 ° = 0.6 ， c o s 37 ° = 0.8$ ，求：

(1)、人的着地点距斜坡底端的距离；

(2)、跳离滑板过程中人做的功。

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15. 如图甲所示，正方形荧光屏 $a b c d$ 与正方形金属板相距 $L$ 水平平行放置，二者的边长也为 $L$ .金属板的中心开有小孔，小孔正下方有一通电金属丝可持续发射热电子，金属丝与金属板之间加有恒定电压 $U$ 。以金属板中心小孔为坐标原点，沿平行于金属板两边和垂直金属板方向建立 $x$ 、 $y$ 和 $z$ 坐标轴，电子从金属丝发射经小孔沿 $z$ 轴正方向射入磁场区域，测得电子经电场加速后经过小孔时的速度大小介于 $v$ 与 $\sqrt{2} v$ 之间。 $z$ 轴与荧光屏的交点为 $s$ ，金属板与荧光屏之间存在磁场（图中未画出），其磁感应强度沿 $z$ 轴方向的分量始终为零，沿 $x$ 轴和 $y$ 轴方向的分量 $B_{x}$ 和 $B_{y}$ 随时间周期性变化规律如图乙所示，图中 $B_{0} = \frac{4 m v}{5 e L}$ 。已知电子的质量为 $m$ 、电荷量大小为 $e$ ，忽略电子间的相互作用，且电子在磁场中的运动时间远小于磁场变化周期 $T$ 。求：

(1)、从金属丝发射的电子的初速度大小范围；

(2)、 $t = 0.25 T$ 时以速度 $v$ 进入磁场的电子打在荧光屏上的位置；

(3)、请通过分析计算说明电子在荧光屏上出现的位置，并画在荧光屏的俯视图丙中。

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16. 如图甲所示，一竖直放置的导热汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口 $a b$ 和 $c d$ ，其中卡口 $a b$ 距缸底的高度为 $H$ 。卡口之间有一活塞，其下方密封有一定质量的理想气体。已知活塞面积为S，厚度可忽略，不计活塞和汽缸壁之间的摩擦。开始时活塞静止在卡口 $a b$ 上，汽缸中气体经历如图乙所示的 $A B$ 、 $B C$ 、 $C D$ 三个过程。求：
（i）气体经历整个过程中对外做的功；
（ii）气体处于 $D$ 状态时，活塞与卡口间的弹力大小。

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17. 如图甲所示水槽中放有一个挡板，挡板上开有小孔A、B，A、B两点距波源 $s$ 的距离分别为3m、4m，波源 $s$ 的振动图像如图乙所示。我们可以把水波简化看作简谐波，已知水波的波长 $λ = 2 m$ 。求：

(1)、从波源振动开始计时，在 $t = 10 s$ 时间内，小孔A处的质点通过的路程；

(2)、在挡板前方 $x = 15 m$ 处的水面上有一点 $C$ ，直线 $A C$ 与挡板垂直，请计算说明 $A C$ 线段上振动加强点（除A外）的个数。

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五、填空题

18. 把一层蜂蜡薄薄地涂在玻璃片上，用烧热的缝衣针针尖接触玻璃片，观察到蜂蜡熔化的区域如图甲所示，（填“能”或“不能”）根据此现象说明玻璃是非晶体；将一滴水银滴到玻璃片上，现象如图乙所示，发现水银不能浸润玻璃，原因是由于水银和玻璃接触的附着层内水银分子的间距（填“大于”“等于”或“小于”）水银内部分子间距。

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