2022年高考仿真模擬三(時間：75分鐘，滿分：100分) 題號12345678模擬點運動學規(guī)律光電效應動量定理機械波感應電流方向光的折射固體和液體萬有引力定律題號9101112131415 模擬點平拋運動電場性質(zhì)驗證機械能守恒電磁感應光的折射力學綜合帶電粒子在組合場中的運動(質(zhì)譜儀)  一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共計40分，每小題只有一個選項符合題意。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.(2021·遼寧沈陽市5月第三次質(zhì)檢)2021年春節(jié)，沈陽市禁止三環(huán)和部分四環(huán)內(nèi)區(qū)域燃放煙花爆竹，有效控制了空氣污染，減少了意外火災，讓廣大民眾歡度了一個安靜祥和的春節(jié)。但是消防官兵仍時刻備戰(zhàn)，以保證第一時間控制突發(fā)火災。在某次消防演習中，消防車的高壓水龍頭豎直向上噴水，噴出的水可上升到距離管口45 m的最大高度；當高壓水龍頭固定在高為10 m的消防車的云臺上，仍以同樣大小的速率將水斜向上噴出，噴水方向與水平方向夾角約53°，不計空氣阻力，則噴出的水可上升到距離地面的最大高度約為(　　)A.10 m   B.20 m C.30 m   D.40 m答案　D解析　由公式v2＝2gh得：v＝＝ m/s＝30 m/s，當水龍頭在消防車上時，豎直方向的速度為vy，vy＝vsin 53°且v＝2gh′，上升到距離地面的最大高度h總＝h′＋h0≈40 m。2.(2021·河南洛陽市5月第三次統(tǒng)考)在光電效應實驗中，用頻率為1.5ν的A光和頻率為ν的B光分別照射同一金屬，A光照射時的遏止電壓是B光照射時遏止電壓的2倍，則該金屬發(fā)生光電效應的截止頻率為(　　)A.ν   B.ν  C.ν   D.ν答案　B解析　根據(jù)光電效應方程，有eUcA＝h×1.5ν－hν0，eUcB＝h×ν－hν0，聯(lián)立，可得ν0＝ν。3.(2021·江蘇揚州市調(diào)研)《民法典》明確提出“禁止從建筑物中拋擲物品”，如果一瓶500 mL的礦泉水從教學樓4樓窗戶墜下，與地面的撞擊時間約為7×10－3 s，未反彈，則礦泉水瓶對地面的沖擊力約為(　　)A.10 N   B.102 NC.103 N   D.104 N答案　C解析　礦泉水瓶的質(zhì)量約為m＝0.5 kg，4樓窗戶離地高度約為h＝3×3 m＝9 m，礦泉水瓶做自由落體運動，落地速度為v＝＝6 m/s，未反彈，則末速度為零，對礦泉水瓶撞地的過程，取向下為正，由動量定理mg·Δt－F·Δt＝0－mv，由牛頓第三定律可知地面對瓶的支持力等于瓶對地面的沖擊力，即F′＝F，聯(lián)立可得F′≈9.6×102 N，力的數(shù)量級約為103 N。4.(2021·江蘇揚州市調(diào)研)如圖1所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻波恰好傳到M點，已知該波的頻率為5 Hz，下列說法正確的是(　　)圖1A.振幅為10 cmB.波速20 m/sC.經(jīng)過一段時間質(zhì)點M運動到ND.N點的起振方向沿y軸負方向答案　B解析　振幅是偏離平衡位置的最大距離，根據(jù)波形圖可知該列波的振幅為5 cm，A錯誤；從波形圖可知該列波的波長λ＝4 m，波速ν＝λf＝4×5 m/s＝20 m/s，B正確；質(zhì)點不會隨波遷移，只會在平衡位置上下振動，C錯誤；t＝0時刻波恰好傳到M點，由于波沿x軸正方向傳播可知M點此刻向上振動，由于各質(zhì)點的起振方向均相同，故N點起振方向沿y軸正方向，D錯誤。5.(2021·江蘇七市第三次調(diào)研)四川三星堆新發(fā)現(xiàn)6個祭祀坑。挖掘之前考古人員用圖2所示，金屬探測器在地面上進行探測定位，探測器中的發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場，在地下的被測金屬物中感應出電流，感應電流的磁場又影響線圈中的電流，使探測器發(fā)出警報。則(　　)圖2A.發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場是恒定磁場B.被測金屬物中產(chǎn)生的電流是恒定電流C.探測的最大深度與發(fā)射線圈中的電流強弱無關(guān)D.探測器與被測金屬物相對靜止時也能發(fā)出警報答案　D解析　探測器中的發(fā)射線圈產(chǎn)生磁場，在地下的被測金屬物中感應出電流，所以發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場是變化的磁場，A錯誤；感應電流的磁場又影響線圈中的電流，說明感應電流產(chǎn)生的磁場是變化的，在線圈中又產(chǎn)生了感應電流，從而發(fā)出警報，B錯誤；探測的最大深度與發(fā)射線圈中的電流強弱有關(guān)，發(fā)射線圈中的電流越強，其產(chǎn)生的磁場也越強，其探測的深度越就越深，C錯誤；因為探測器產(chǎn)生的磁場是變化的，所以探測器與被測金屬物相對靜止時也能發(fā)出警報，D正確。6.(2021·天津南開區(qū)第二次模擬)藍光光盤是利用波長較短的藍色激光讀取和寫入數(shù)據(jù)的光盤，而傳統(tǒng)DVD光盤是利用紅色激光來讀取和寫入數(shù)據(jù)。對于光存儲產(chǎn)品來說，藍光光盤比傳統(tǒng)DVD光盤的存儲容量大很多。如圖3所示為一束由紅、藍兩單色激光組成的復色光從水中射向空氣中，并分成a、b兩束，則下列說法正確的是(　　)圖3A.用a光可在光盤上記錄更多的數(shù)據(jù)信息B.b光在水中傳播的速度較a光大C.使用同種裝置，用a光做雙縫干涉實驗得到的條紋間距比用b光得到的條紋間距寬D.增大水中復色光的入射角，則a光先發(fā)生全反射答案　C解析　由圖可知b光的偏折程度大，則b光的折射率大，所以b光為藍光，用b光可在光盤上記錄更多的數(shù)據(jù)信息，選項A錯誤；b光的折射率大，根據(jù)n＝可知b光在水中傳播的速度較a光小，選項B錯誤；a光的折射率小，波長大，根據(jù)Δx＝λ可知使用同種裝置，用a光做雙縫干涉實驗得到的條紋間距比用b光得到的條紋間距寬，選項C正確；a光的折射率小，根據(jù)sin C＝可知a光的臨界角大，增大水中復色光的入射角，則a光后發(fā)生全反射，選項D錯誤。7.(2021·江蘇揚州市調(diào)研)清華大學研究團隊成功制備出世界上最長的、單根長度達半米以上的碳納米管，并在碳納米管耐疲勞性能研究方面取得重大突破，碳納米管有著極高的拉伸強度σb(大于105 N/mm2)，碳納米管是采用石墨烯制成的，單位質(zhì)量上的拉伸強度是鋼鐵的276倍，遠遠超過其他任何材料，其熔點是已知材料中最高的，下列說法正確的是(　　)A.碳納米管是非晶體B.1 N/mm2＝103 PaC.拉伸強度可用公式表示為σb＝FS，其中F為材料拉斷時所承受的最大力，S為材料原始橫截面積D.若在地球與同步衛(wèi)星之間搭建一座天梯，碳納米管是最佳材料答案　D解析　碳納米管是采用石墨烯制成的，是晶體，故A錯誤；由1 Pa＝1 N/m2可知，1 N/mm2＝106 Pa，故B錯誤；由拉伸強度的單位可知，拉伸強度應該等于力與面積的比值，故C錯誤；因為碳納米管單位質(zhì)量上的拉伸強度是鋼鐵的276倍，遠遠超過其他任何材料，故D正確。8.[2021·東北三省四城市質(zhì)量監(jiān)測(二)]2021年2月，我國“天問一號”火星探測器成功實施近火捕獲制動，順利進入環(huán)火軌道，成為我國發(fā)射的第一顆火星的人造衛(wèi)星，如圖4所示。關(guān)于該次近火捕獲制動，下列說法正確的是(　　)圖4A.如果制動時間過短，速度減得少，探測器會撞上火星B.如果制動時間過長，速度減得多，探測器會飛離火星C.制動過程中由于開動發(fā)動機，探測器的機械能會增加D.捕獲成功后沿環(huán)火軌道運動，探測器機械能保持不變答案　D解析　如果制動時間過短，速度減得少，則萬有引力不足夠提供向心力，探測器會飛離火星，所以A錯誤；如果制動時間過長，速度減得多，則萬有引力大于向心力，探測器將做近心運動，撞上火星，所以B錯誤；制動過程中由于開動發(fā)動機，讓探測器做減速運動，外力做了負功，所以探測器的機械能會減小，則C錯誤；捕獲成功后沿環(huán)火軌道運動，探測器做勻速圓周運動，所以探測器機械能保持不變，則D正確。9.(2021·廣東佛山市南海區(qū)摸底)如圖5所示，某運動員在練習跳投。某次投籃出手高度正好與籃框等高，拋射角為45°，籃球恰好空心命中。下一次投籃時籃球出手點與前一次相同，忽略空氣阻力影響，以下情況可能空心命中的是(　　)圖5A.增加初速度大小將籃球水平拋出B.只增加籃球的初速度大小不改變投射角度C.只增加籃球的投射角度不改變籃球的初速度大小D.同時增加籃球的初速度大小和投射角度答案　D解析　設(shè)第一次投籃時的初速度為v0，其拋射角為θ，籃球恰好空心命中。根據(jù)拋體運動的規(guī)律可知：其運動時間t＝，其水平射程為x＝v0cos θt＝＝，增加初速度大小，將籃球水平拋出，籃球做平拋運動，不可能空心命中，故A錯誤；只增加籃球的初速度大小，不改變投射角度，由水平射程的表達式x＝可知水平射程增大，不可能空心命中，故B錯誤；由于第一次投籃時θ＝45°，若只增加籃球的投射角度，不改變籃球的初速度大小，由水平射程的表達式x＝可知由于sin 2θ變小，所以水平射程減小，不可能空心命中，故C錯誤；由于第一次投籃時θ＝45°，同時增加籃球的初速度大小和投射角度，由水平射程的表達式x＝可知初速度v0增大，但sin 2θ變小，所以水平射程可能不變，有可能空心命中，故D正確。10.(2021·天津紅橋區(qū)第二次質(zhì)量調(diào)查)如圖6所示，虛線a、b、c代表電場中的三個等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等，即Uab ＝ Ubc，實線為一帶負電的質(zhì)點僅在電場力的作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、Q是這條軌跡上的兩點，據(jù)此可知(　　)圖6A.三個等勢面中，c的電勢最高B.帶電質(zhì)點通過P點的電勢能比Q點大C.帶電質(zhì)點通過P點的動能比Q點大D.帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比Q點小答案　B解析　電荷所受電場力指向軌跡內(nèi)側(cè)，由于電荷帶負電，因此電場線指向左上方，沿電場線電勢降低，故c等勢線的電勢最低，a的電勢最高，故A錯誤；P點電勢小于Q點電勢，粒子帶負電，則帶電質(zhì)點通過P點的電勢能比Q點大，根據(jù)能量守恒可知，帶電質(zhì)點通過P點的動能比Q點小，故B正確，C錯誤；等勢線密的地方場強大，加速度大，故質(zhì)點通過P點時的加速度較大，故D錯誤。二、實驗題：共計15分。11.(15分)(2021·遼寧沈陽市5月第三次教學質(zhì)檢)某實驗小組為探究單擺在擺動過程中機械能是否守恒，設(shè)計了如下實驗方案：①在天花板上固定好一個力傳感器，將一根細線上端固定在力傳感器上，下端拴有小球，如圖7所示；圖7②小球在最低處靜止不動時力傳感器示數(shù)為F0；③將小球拉離最低位置，使細線偏離豎直方向一個角度，由靜止釋放小球，在傳感器采集的穩(wěn)定數(shù)據(jù)中提取并記下力傳感器示數(shù)的最小值F1和最大值F2；④改變小球懸線與豎直方向的夾角，重復上述過程，獲得多組擺動過程中的力傳感器示數(shù)的最小值F1與最大值F2，該小組同學用以F2為縱軸，以F1為橫軸，建立平面直角坐標系，將上述測量的多組力傳感器示數(shù)的最大值F2和最小值F1數(shù)據(jù)在坐標系上描點，擬繪出F2－F1圖線，如圖8所示。請思考探究思路并回答下列問題：圖8(1)該實驗中________(選填“需要”或“不需要”)測量細線的長度；(2)如果小球在擺動的過程中機械能守恒，則F2－F1圖線的斜率的絕對值近似等于________，縱軸截距近似等于________；(3)為了降低該實驗誤差，應采取的合理措施：________(至少寫出1條)。答案　(1)不需要　(2)2　3F0　(3)使用體積小、質(zhì)量大的小球；使用彈性小的細線；使用質(zhì)量小的細線解析　(1)當角度為零時，小球在最低處靜止不動時力傳感器示數(shù)為F0，最小值與最大值相同F1＝F2＝F0＝mg所以圖象過(F0，F0)，當夾角為90°時F1＝0，F2－F0＝m，得L(F2－F0)＝mv2需要驗證mgL＝mv2＝L(F2－F0)兩邊繩長約去，不需要測量。(2)當角度為90°時，根據(jù)mgL＝mv2＝L(F2－F0)，F1＝0整理F2＝3F0結(jié)合圖象過(F0，F0)，斜率k＝＝2縱截距為3F0。(3)為了降低該實驗誤差，應采取的合理措施是使用體積小、質(zhì)量大的小球；使用彈性小的細線；使用質(zhì)量小的細線。三、計算題：本題共4小題，共計45分。解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。12.(8分)(2021·北京東城區(qū)一模)如圖9所示，寬為l的光滑固定導軌與水平面成α角，質(zhì)量為m的金屬桿ab(電阻不計)水平放置在導軌上，空間存在豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B。電源的內(nèi)阻為r，當變阻器接入電路的阻值為R時，金屬桿恰好能靜止在導軌上。重力加速度用g表示。求：圖9(1)金屬桿靜止時受到的安培力的大小F安；(2)電源的電動勢E；(3)若保持其他條件不變，僅改變勻強磁場的方向，求由靜止釋放的瞬間，金屬桿可能具有的沿導軌向上的最大加速度a。答案　(1)mgtan α　(2)(R＋r)　(3)gtan α－gsin α解析　(1)由題意可知，金屬桿所受安培力的方向水平向右，因為金屬桿靜止，所以合力為零，得到F安＝mgtan α。(2)因為F安＝IlB且I＝得E＝(R＋r)。(3)僅改變勻強磁場的方向時安培力大小不變，因此當安培力沿導軌向上的分量最大，即安培力沿導軌向上時，金屬桿具有沿導軌向上的最大加速度，由F安－mgsin α＝ma得最大加速度a＝gtan α－gsin α。13.(10分)(2021·河北唐山市二模)截面為直角梯形的玻璃磚ABCD，折射率n＝，一束光線由AB面射入玻璃磚，入射角i＝45°，如圖10所示。光線首先到達BC面，恰好發(fā)生全反射，然后到達CD面。求：圖10(1)頂角B的大?。?/span>(2)若玻璃磚在AB方向足夠長，光線從AD邊出射時的折射角。答案　(1)75°　(2)45°解析　(1)在AB邊入射，由折射定律＝n，可得r＝30°在BC界面剛好全反射sin C＝，可得C＝45°由幾何關(guān)系∠BMN＝90°－r＝60°，∠BNM＝90°－C＝45°所以頂角∠B＝180°－∠BMN－∠BNM＝75°。(2)光線射到CD面時，入射角r1＝180°－r－2C＝60°>C在CD面全反射。因為AB與CD平行，光線射到AB面時入射角也是60°，發(fā)生全反射，直至光線射到AD底邊。在AD底邊入射角r3＝90°－r2＝30°<C可以出射＝n可得出射時的折射角i3＝45°。14.(12分)(2021·江蘇省第二次適應性模擬)2020年11月，“奮斗者”號成功下潛至10 909米的深海處，讓我國達到了全球深海裝備和技術(shù)的制高點。某種型號潛水器的質(zhì)量為M、體積為V，在一次試驗中從海面由靜止開始豎直下潛，經(jīng)過A點的速度最大，繼續(xù)下潛后最終懸停在B點。此后潛水器向固定在艙外的油囊注油以增大體積，上浮后懸停在A點，此時油囊的體積增大了，若海水密度ρ隨深度h變化的關(guān)系為ρ＝kh＋ρ0(k和ρ0均為常數(shù))，潛水器所受阻力與速度成正比，運動過程中無其他動力，重力加速度為g，求潛水器：(1)到達B點的深度H；(2)下潛到B過程中受到的最大阻力fm；(3)從海面下潛直至懸停在B的過程中克服阻力做的功W。答案　(1)　(2)　(3)解析　(1)潛水器在B時受力平衡：Mg＝ρBVg且ρB＝kH＋ρ0聯(lián)立解得：H＝。(2)下潛經(jīng)過A點時速度最大，加速度為零，根據(jù)平衡條件有：fm＋ρAgV＝Mg注油后上浮到A點平衡時：Mg＝ρAg V聯(lián)立解得：fm＝。(3)潛水器該過程所受的浮力為：F＝ρgV＝(kh＋ρ0)gV由此可知浮力F與深度h成線性關(guān)系。由題意知，潛水器初始浮力為F0＝ρ0gV，到B點時浮力為FB＝Mg則平均浮力大小＝浮力做的功：WF＝－H從海面下潛直至懸停在B的過程中，對潛水器由動能定理：－W＋WF＋MgH＝0聯(lián)立解得：W＝。15.(15分)(2021·江蘇常州市第一次模擬) 如圖11所示為用質(zhì)譜儀測定帶電粒子比荷的裝置示意圖。它是由離子室、加速電場、速度選擇器和分離器四部分組成。已知速度選擇器的兩極板間的勻強電場場強為E，勻強磁場磁感應強度為B1，方向垂直紙面向里。分離器中勻強磁場磁感應強度為B2，方向垂直紙面向外。某次實驗離子室內(nèi)充有大量氫的同位素離子，經(jīng)加速電場加速后從速度選擇器兩極板間的中點O平行于極板進入，部分粒子通過小孔O′后進入分離器的偏轉(zhuǎn)磁場中，在底片上形成了對應于氕H、氘H、氚H三種離子的三個有一定寬度的感光區(qū)域，測得第一片感光區(qū)域的中心P到O′點的距離為D1。不計離子的重力、不計離子間的相互作用，不計小孔O′的孔徑。圖11(1)打在感光區(qū)域中心P點的離子，在速度選擇器中沿直線運動，試求該離子的速度v0和比荷；(2)以v＝v0±Δv的速度從O點射入的離子，其在速度選擇器中所做的運動為一個速度為v0的勻速直線運動和另一個速度為Δv的勻速圓周運動的合運動，試求該速度選擇器極板的最小長度L；(3)為能區(qū)分三種離子，試求該速度選擇器的極板間最大間距d。答案　(1)　　(2)　(3)D1解析　(1) 粒子在速度選擇器中沿直線運動，則有qv0B1＝qE解得v0＝分離器中粒子做圓周運動的半徑r＝根據(jù)洛倫茲力提供向心力有qv0B2＝m解得＝。(2) 三種離子在磁場中做圓周運動周期分別為T1＝＝T2＝＝T3＝＝三種離子都能通過，則最短運動時間t0＝6T1極板最小長度L＝v0t0＝。(3)離子在速度選擇器中做圓周運動分運動的最大半徑為 對三種離子都有＝＝＝＝氕在分離器中的最大直徑為Dm1＝Dm1＝D1＋＝D1＋×＝D1＋×同理氘的最小直徑為Dn2＝2D1－×又Dn2>Dm1解得d<D1同理氘的最大直徑為Dm2＝2D1＋×氚的最小直徑為Dn3＝3D1－×又Dn3>Dm2解得d<D1綜上所述，板間最大間距d為D1。

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