2022年高考仿真模擬四(時間：75分鐘，滿分：100分) 題號12345678模擬點運動學(xué)圖象熱學(xué)基本概念萬有引力定律干涉和衍射磁場合成光電效應(yīng)核反應(yīng)和半衰期曲線運動性質(zhì)題號9101112131415 模擬點振動和波動圖象電場性質(zhì)測定重力加速度機械波氣體變質(zhì)量問題力學(xué)綜合(含動量)帶電粒子在組合場中的運動  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·山東省教科所二輪模擬)汽車中的ABS系統(tǒng)是汽車制動時，自動控制制動器的剎車系統(tǒng)，能防止車輪抱死，可以減小剎車距離，增強剎車效果。實驗小組通過實驗，研究有ABS系統(tǒng)和無ABS系統(tǒng)兩種情況下的勻減速制動距離，測試的初速度均為60 km/h。根據(jù)圖1中的圖線及數(shù)據(jù)，可以推斷出兩種情況下汽車剎車的加速度大小之比a有∶a無等于(　　)圖1A.4∶3    B.3∶4  C.3∶2   D.2∶3答案　A解析　根據(jù)v2＝2ax得a＝，因為初速度相等時，剎車的距離之比為3∶4，則平均加速度之比a有∶a無＝4∶3。2.(2021·山東濟南市二模)泉城濟南，以泉聞名。小張同學(xué)在濟南七十二名泉之一的珍珠泉游覽時，發(fā)現(xiàn)清澈幽深的泉池底部，不斷有氣泡生成，上升至水面破裂。氣泡在泉水中上升過程中，以下判斷正確的是(　　)A.氣泡對泉水做正功，氣泡吸收熱量B.氣泡對泉水做正功，氣泡放出熱量C.泉水對氣泡做正功，氣泡吸收熱量D.泉水對氣泡做正功，氣泡放出熱量答案　A解析　氣泡上升的過程中，外部的壓強逐漸減小，氣泡膨脹對外做功，由于外部恒溫，在上升過程中氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度，則內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得，ΔU＝W＋Q知，氣泡內(nèi)能不變，同時對外做功，所以必須從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對外界所做的功。3.(2021·天津紅橋區(qū)第二次質(zhì)量調(diào)查)2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)。該衛(wèi)星(　　)A.入軌后向心加速度大于地球表面赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度B.入軌后的環(huán)繞速度等于第一宇宙速度C.該衛(wèi)星的機械能小于同質(zhì)量的近地衛(wèi)星的機械能D.該衛(wèi)星可以定位在天津上空一定高度處答案　A解析　同步衛(wèi)星與地球表面赤道上物體具有相同角速度，根據(jù)a＝rω2可知，入軌后向心加速度大于地球表面赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，故A正確；第一宇宙速度是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，最大的圓周運行速度，所有衛(wèi)星的運行速度都不大于第一宇宙速度，故B錯誤；從近地軌道進入同步軌道需要點火加速離心，所以該衛(wèi)星的機械能大于同質(zhì)量的近地衛(wèi)星的機械能，故C錯誤；地球靜止軌道衛(wèi)星即同步衛(wèi)星，只能定點在赤道正上方，不會位于天津正上方，故D錯誤。4.(2021·北京順義區(qū)第二次統(tǒng)練)以線狀白熾燈為光源，通過狹縫觀察該光源，可以看到(　　)A.黑白相間的條紋，這是光的干涉B.黑白相間的條紋，這是光的衍射C.彩色的條紋，這是光的干涉D.彩色的條紋，這是光的衍射答案　D解析　由題可知該現(xiàn)象為光的衍射現(xiàn)象，故A、C錯誤；線狀白熾燈發(fā)出的光是復(fù)色光，其中各種色光的波長不同，產(chǎn)生的單縫衍射的圖樣中條紋寬度和間距都不相同，因此各單色光的亮條紋或暗條紋不能完全重疊在一起，所以形成彩色條紋，故B錯誤，D正確。5.(2021·廣東潮州市第一次教學(xué)質(zhì)檢)如圖2所示，兩根平行固定放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小、方向均相同的電流，a受到的磁場力大小為F，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直紙面向外的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)?/span>3F，則此時b受到的磁場力大小為(　　)圖2A.F   B.2FC.3F   D.4F答案　A解析　根據(jù)安培定則和左手定則可知，a導(dǎo)線受到的a施加的磁場力F水平向右，由牛頓第三定律可知b受到a施加的磁場力也為F，方向水平向左。加勻強磁場后a受到的磁場力3F向右，則勻強磁場施加給a的力向右為2F，施加給同向電流b的力也向右，則b的合力為2F－F＝F，所以A正確，B、C、D錯誤。6.(2021·山東日照市第三次模擬)在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時，先后用單色光a、b、c照射同一光電管，所得到的光電流，與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線如圖3所示，下列說法正確的是(　　)圖3A.b、c兩種單色光的顏色相同B.a、b兩種單色光的光照強度相同C.增大c光的光照強度，電路中的飽和光電流將增大D.增大b光的光照強度，射出的光電子的最大初動能增大答案　C解析　根據(jù)圖象可知單色光c的遏止電壓小于單色光b，根據(jù)eUc＝Ek＝hν－W0，可知b、c兩種單色光頻率不同，所以顏色不同，故A錯誤；由圖可知單色光a的飽和電流大于單色光b，故可知單色光a的光照強度大于單色光b，故B錯誤；電路中的飽和光電流與光的強度有關(guān)，在其他條件相同的情況下，光強度越大，光電流越大，故增大c光的光照強度，電路中的飽和光電流將增大，C正確；射出的光電子的最大初動能與光的強度無關(guān)，故D錯誤。7.(2021·湖南衡陽市畢業(yè)聯(lián)考)核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的元素，它可破壞細胞基因，增加患癌的風(fēng)險。已知钚的一種同位素Pu的半衰期為2.41萬年，其衰變方程為Pu→U＋X＋γ，則下列說法中正確的是(　　)A.Pu發(fā)生的衰變?yōu)?/span>α衰變B.衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，電離能力很強C.衰變過程中總質(zhì)量不變D.10個Pu經(jīng)過2.41萬年后一定還剩余5個答案　A解析　由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷量守恒可知，Pu發(fā)生的衰變?yōu)?/span>α衰變，故A正確；衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，不帶電，穿透能力很強，故B錯誤；衰變過程中，釋放能量，由質(zhì)能虧損方程可知，總質(zhì)量減少，故C錯誤；半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律的性質(zhì)，對大量原子核適用，對10個原子核不適用，故D錯誤。8.(2021·江蘇海安市期末)如圖所示，一小球在光滑的水平面上以v0向右運動，運動中要穿過一段有水平向北的風(fēng)帶ab，經(jīng)過風(fēng)帶時風(fēng)會給小球一個向北的水平恒力，其余區(qū)域無風(fēng)力，則小球過風(fēng)帶及過后的軌跡正確的是(　　)答案　D解析　小球在光滑的水平面上以v0向右運動，給小球一個向北的水平恒力，根據(jù)曲線運動條件，合外力指向物體做曲線運動軌跡凹的一側(cè)，且速度的方向沿著物體做曲線的切線方向，故D正確，A、B、C錯誤。9.(2021·北京西城區(qū)5月統(tǒng)測)一簡諧機械波沿x軸正方向傳播，波長為λ，周期為T。t＝0時刻的波形如圖4所示，a、b、c是波上的三個質(zhì)點。圖5是波上某一質(zhì)點的振動圖象。下列說法正確的是(　　)A.t＝0時，質(zhì)點a的加速度比質(zhì)點b的小B.質(zhì)點b和質(zhì)點c的速度方向總是相同的C.圖5可以表示質(zhì)點b的振動D.圖5可以表示質(zhì)點c的振動答案　C解析　t＝0時，質(zhì)點a的位移最大，則加速度最大，質(zhì)點b的位移為零，加速度為零，選項A錯誤；質(zhì)點b和質(zhì)點c的平衡位置相差半個波長，則速度方向總是相反的，選項B錯誤；因t＝0時刻質(zhì)點b向上振動，結(jié)合圖5可知，圖5可以表示質(zhì)點b的振動，選項C正確；因t＝0時刻質(zhì)點c向下振動，結(jié)合圖5可知，圖5不可以表示質(zhì)點c的振動，選項D錯誤。10.(2021·吉林省吉林市第四次調(diào)研)如圖6所示，曲線ACB處于勻強電場中，O為AB的中點，OC長為L，且與AB垂直。一質(zhì)量為m、電荷量為q帶正電的粒子僅在電場力作用下沿ACB依次通過A、C、B三點，已知粒子在A、B兩點的速率均為2v0，在C點的速度大小為v0，且方向與OC垂直。勻強電場與曲線所在的平面平行，則該勻強電場的電場強度大小和方向分別為(　　)圖6A.，沿CO方向   B.，沿OC方向C.，沿CO方向   D. ，沿OC方向答案　C解析　已知粒子在A、B兩點的速率均為2v0，在C點的速率為v0，說明A、B兩點的電勢相等，AB為等勢線，C點電勢比A點電勢高，所以電場方向沿CO方向，根據(jù)E＝，得E＝，粒子由C運動到B，根據(jù)動能定理得qUCB＝m(2v0)2－m(v0)2，聯(lián)立可得E＝，故C正確，A、B、D錯誤。二、實驗題：共計15分。11.(15分)(2021·山東濟南市二模)利用智能手機自帶的各種傳感器可以完成很多物理實驗。某同學(xué)利用如圖7所示的實驗裝置，結(jié)合手機的傳感器功能測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗步驟如下：圖7Ⅰ.實驗前用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑d＝10.00 mmⅡ.實驗裝置中固定軌道AB的末端水平，在軌道末端安裝一光電門，光電門通過數(shù)據(jù)采集器與計算機相連，測量小球離開軌道時的速度.將小球從軌道的某高度處由靜止釋放，小球運動一段時間后，打到豎直記錄屏MN上，記下落點位置。然后通過手機傳感器的測距功能，測量并記錄小球做平拋運動的水平距離x和豎直下落距離hⅢ.多次改變屏MN的水平距離x，使小球每次都從軌道的同一位置處由靜止釋放，重復(fù)上述實驗，記錄多組x、h數(shù)據(jù)，如下表所示 實驗順序12345x(cm)10.015.020.025.030.0x2(×10－2m2)1.002.254.006.259.00h(cm)4.8810.9619.5230.5343.92請根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列問題：(1)在以下坐標(biāo)紙上作出x2－h的圖象；(2)若光電計時器記錄的平均遮光時間t＝0.01 s，根據(jù)上述圖象求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?/span>g＝________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)；(3)若實驗中，每次記錄的h值均漏掉了小球的半徑，按照上述方法計算出的重力加速度大小與真實值相比是________。(填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案　(1)見解析　(2)9.76　(3)不變解析　(1)由表中數(shù)據(jù)可得＝0.205則x2－h的圖象如下(2)由平拋運動的特點與圖象可得，圖象斜率為k＝＝＝0.205平拋運動的初速度為v0＝＝ m/s＝1 m/s則重力加速度為g＝9.76 m/s2。(3)由(2)的分析可知，求重力加速度時，不需要知道小球的直徑也可以，故計算出的重力加速度大小與真實值是相同的。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·湖南衡陽市畢業(yè)聯(lián)考)如圖8所示，位于原點O處的波源從某時刻開始振動，振動方程為y＝－0.04sin(20πt) m。該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，當(dāng)坐標(biāo)為(2 m，0)的質(zhì)點P剛開始振動時，波源剛好位于波谷。圖8(1)該簡諧波的最大波速是多少？(2)當(dāng)波速為16 m/s時，求波源從開始起振0.375 s內(nèi)質(zhì)點P通過的路程是多少？答案　(1)80 m/s　(2)0.4 m解析　(1)根據(jù)振動方程可得，角速度ω＝20π rad/s，則周期為T＝＝ s＝0.1 s由題意可知OP＝2 m＝λ則λ＝ m，波速為v＝＝＝ m/s當(dāng)n＝0 時是最大波速vm＝80 m/s。(2)波從O點傳到P點用時t1＝＝ s＝ s＝0.125 sP點振動的時間t2＝t－t1＝0.25 s＝2.5TP點振動通過的路程s＝2.5×4A＝0.4 m。13.(10分)(2021·安徽蕪湖市5月質(zhì)量監(jiān)控)根據(jù)《乘用車輪胎氣壓檢測系統(tǒng)的性能要求和試驗方法》規(guī)定要求，我國生產(chǎn)的所有車輛都必須安裝直接式或間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)系統(tǒng)。已知某汽車輪胎氣壓的正常范圍值為230～250 kPa，最大限壓為300 kPa。汽車輪胎內(nèi)氣體可視為理想氣體，正常狀態(tài)下容積為V0。圖9(1)司機在某次啟動汽車后發(fā)現(xiàn)，儀表盤上顯示左前方輪胎壓只有180 kPa，如圖9所示。現(xiàn)用車載充氣泵充氣，每分鐘充入壓強為100 kPa的氣體ΔV＝0.2V0，若將其胎壓恢復(fù)至240 kPa，則需充氣多長時間？(忽略充氣過程輪胎體積和溫度變化)(2)若室外溫度為－23 ℃，此時車胎胎壓為240 kPa，現(xiàn)將車停至地下停車場(溫度為15 ℃)，經(jīng)較長時間停放后，該車胎氣壓變?yōu)槎嗌?？是否有爆胎危險？(忽略此過程胎內(nèi)氣體體積變化)答案　(1)3 min　(2)276.48 kPa　沒有解析　(1)以充氣后胎內(nèi)氣體為研究對象，設(shè)充氣t分鐘，由玻意耳定律得：p1V0＋p2V2＝p3V0其中p1＝180 kPa，p2＝100 kPa，p3＝240 kPa，V2＝ΔV×t解得t＝3 min。(2)以充氣后車胎內(nèi)所有氣體為研究對象，則p3＝240 kPa，T3＝(273－23) K＝250 K設(shè)充分熱交換后輪胎內(nèi)氣體壓強為p4，溫度T4＝(273＋15) K＝288 K初態(tài)和末態(tài)體積相同，由查理定律得＝解得p4＝276.48 kPa該胎壓沒超過限壓300 kPa，所以沒有爆胎危險。14.(12分)(2021·江蘇揚州市調(diào)研)如圖10所示，兩個質(zhì)量均為m的小環(huán)A、B用長為L的輕繩連接，分別套在水平細桿OM和豎直細桿ON上，OM與ON在O點平滑相連，且ON足夠長。初始時刻，B環(huán)距離O點L，一水平外力F作用于A環(huán)，使系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，撤去水平外力后，兩環(huán)將從靜止開始運動，重力加速度為g，不計一切摩擦，求：圖10(1)水平外力F大?。?/span>(2)A環(huán)運動到O點時的速度大小vA；(3)兩環(huán)相碰前瞬間B環(huán)的速度大小vB；(4)若兩環(huán)相碰后粘為一體，碰撞過程損失的機械能ΔE。答案　(1)mg　(2)　(3)　(4)解析　(1)對A進行受力分析，受到重力，沿繩向下的繩的拉力，桿的支持力和水平外力F，對B進行受力分析，受到重力，沿繩向上的繩的拉力，桿的支持力，設(shè)∠OAB＝θ，由題可得θ＝30°，根據(jù)平衡條件對A有F＝Tcos θ對B有mg＝Tsin θ解得F＝mg。(2)根據(jù)運動的分解可知，A沿繩方向的分速度等于B沿繩方向的分速度，當(dāng)A環(huán)運動到O點時，繩恰好是豎直方向，B沿繩的分速度等于B的速度，而此時A沿繩的分速度為零，則此時B的速度為零，根據(jù)機械能守恒mg＝mv解得vA＝。(3)當(dāng)A經(jīng)過O點時，由于A的速度大于B的速度，所以輕繩沒有彈力，則A、B只受到重力，則A做勻加速直線運動，B做自由落體運動，加速度都為重力加速度，設(shè)經(jīng)過時間t，AB相碰，則有vAt＋gt2＝gt2＋L解得t＝則兩環(huán)相碰前瞬間B環(huán)的速度vB＝gt＝。(4)碰撞前瞬間A的速度vA′＝vA＋gt＝2在碰撞過程中動量守恒，設(shè)兩環(huán)相碰后粘為一體的速度為v，則mvA′＋mvB＝2mv解得v＝則碰撞過程損失的機械能ΔE＝mvA′2＋mv－×2mv2＝。15.(15分)(2021·山東煙臺市5月高考適應(yīng)性)如圖11所示xOy坐標(biāo)系，在y>0空間存在場強為E，方向沿y軸正向的勻強電場，在y<0的空間存在磁感應(yīng)強度為B，垂直于xOy平面向里的勻強磁場。P點位于y軸上，距離原點O的距離為OP＝h，一質(zhì)量為m，帶電荷量為－q(q>0)的帶電粒子，從P點以垂直于y軸的初速度射出，粒子重力和空氣阻力忽略不計。圖11(1)若帶電粒子飛出后經(jīng)過x軸上的D點，然后進入磁場區(qū)域，運動一周后又回到P點，試求O、D之間的距離d的大?。?/span>(2)在(1)的條件下，求出相應(yīng)v0的大小；(3)若帶電粒子經(jīng)過在電場和磁場中的運動，最終能擊中與O相距為d的D點，試討論初速度v0所有可能滿足的條件。(用m、q、B、E、d、h表示)答案　(1)　(2)v0＝　(3)v0＝(n＝0，1，2，…)或v0＝(n＝1，2，3，…)解析　(1)如圖1所示，帶電粒子在電場中做類平拋運動，設(shè)粒子以速度vD經(jīng)過D點，vD與x軸正向的夾角為α。進入磁場后，沿半徑為R的圓弧運動到另一點D′，又從D′進入電場做類斜拋運動最后回到P點，由此可知D′與D關(guān)于O對稱，即＝＝d①由幾何關(guān)系可得d＝Rsin α②對粒子在磁場中的運動根據(jù)牛頓第二定律和洛倫茲力公式有qvDB＝m③vD在y軸方向的分速度大小為vDy＝vDsin α④設(shè)粒子在電場中運動時的加速度大小為a，根據(jù)牛頓第二定律有qE＝ma⑤根據(jù)運動學(xué)公式v－0＝2ah⑥聯(lián)立①～⑥式解得d＝⑦圖1(2)粒子在電場中沿x方向做勻速直線運動，有d＝v0t ⑧沿y方向做初速度為零的勻加速直線運動，有h＝at2⑨聯(lián)立⑤⑧⑨式解得v0＝。⑩(3)Ⅰ.假設(shè)粒子從P點飛出后，歷經(jīng)磁場n次，最終從x軸上方擊中D點，如圖2所示。圖2粒子經(jīng)過磁場回轉(zhuǎn)一次，在x軸方向倒退的距離為D1D＝2R⊥?其中R⊥＝Rsin α＝sin α＝＝?設(shè)粒子自P點飛出后在電場中做類平拋運動的水平位移大小為dn，粒子從D2出磁場后經(jīng)電場再次到達x軸，前進2dn。如此歷經(jīng)n次循環(huán)，應(yīng)有dn＋2ndn－2nR⊥＝d(n＝0，1，2，…)?根據(jù)類平拋運動規(guī)律可得h＝t2?dn＝v0t?聯(lián)立????解得v0＝(n＝0，1，2，…)?Ⅱ.假設(shè)粒子從P點飛出后，再經(jīng)磁場回轉(zhuǎn)，又斜向上進入電場，如此循環(huán)，歷經(jīng)磁場n次，最終從x軸下方擊中D點，如圖3所示。圖3設(shè)粒子自P點飛出后在電場中做類平拋運動的水平位移大小為dn′，則應(yīng)有dn′＋2(n－1)dn′－2nR⊥＝d(n＝1，2，3，…)?根據(jù)類平拋運動規(guī)律可得dn′＝v0t?聯(lián)立????解得v0＝(n＝1，2，3，…)。?

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