内容正文:
周末真题试做卷(一) 2022年江苏省高考物理原卷
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题号
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(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1.高铁车厢里的水平桌面上放置一本书,书与桌面间的动摩擦因数为0.4,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=
10 m/s2。若书不滑动,则高铁的最大加速度不超过( )
A.2.0 m/s2 B.4.0 m/s2
C.6.0 m/s2 D.8.0 m/s2
√
周末真题试做卷(一) 2022年江苏省高考物理原卷
2
B [书放在水平桌面上,若书相对于桌面不滑动,则最大静摩擦力提供加速度fm=μmg=mam,解得am=μg=4 m/s2,若书不滑动,书相对高铁静止,高铁的最大加速度不超过4 m/s2。故选B。]
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2.如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω, R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是( )
A.R1
B.R2
C.R3
D.R4
√
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4
A [并联部分总电阻为R′=,解得R′=2 Ω,根据闭合电路欧姆定律可知干路电流I=,代入数据解得I=3 A, 则R1的电功率为P1=I2R1=18 W;则并联部分的电压U=E-IR1=6 V,可知R2的电功率为P2==12 W;根据串联电路电压规律可知U3=2 V,U4=4 V,则R3的电功率为P3==2 W;R4的电功率为P4==4 W。由以上可知四个灯泡中消耗功率最大的是R1,故A正确,B、C、D错误。]
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3.如图所示,两根固定的通电长直导线a、b相互垂直,a平行于纸面,电流方向向右,b垂直于纸面,电流方向向里,则导线a所受安培力方向( )
A.平行于纸面向上
B.平行于纸面向下
C.左半部分垂直纸面向外,右半部分垂直纸面向里
D.左半部分垂直纸面向里,右半部分垂直纸面向外
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C [根据安培定则可知:通电长直导线b在其周围产生的磁场为顺时针方向,如图所示;将导线a处的磁场分解为竖直方向和水平方向,根据左手定则可知导线a受到的安培力方向:左半部分垂直纸面向外,右半部分垂直纸面向里,故C正确,A、B、D错误。]
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4.上海光源通过电子-光子散射使光子能量增加,光子能量增加后( )
A.频率减小 B.波长减小
C.动量减小 D.速度减小
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B [根据ε=hν可知光子的能量增加后,光子的频率增加,又根据λ=可知光子波长减小,故A错误,B正确;根据p=可知光子的动量增加,故C错误;因为光子的速度为光速,速度不变,故D错误。故选B。]
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5.如图所示,半径为r的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+kt,B0、k为常量且k>0,则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为( )
A.πkr2
B.πkR2
C.πB0r2
D.πB0R2
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A [由题意可知磁感应强度的变化率为=k,根据法拉第电磁感应定律可知E===πkr2,故选A。]
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6.自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气的性质进行讨论,下列说法正确的是( )
A.体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C.因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D.温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
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D [密闭容器中的氢气质量不变,分子个数不变,根据n=,可知当体积增大时,单位体积内分子个数变少,分子的密集程度变小,故A错误;气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续、无规则撞击,压强增大并不是因为分子间斥力增大,故B错误;普通气体在温度不太低、压强不太大的情况下才能看作理想气体,故C错误;温度是气体分子平均动能的标志,大量气体分子的速率呈现“中间多,两边少”的规律,温度变化时,大量分子的平均速率会变化,即分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化,故D正确。]
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7.如图所示,一定质量的理想气体分别经历a→b和a→c两个过程,其中a→b为等温过程,状态b、c的体积相同,则( )
A.状态a的内能大于状态b
B.状态a的温度高于状态c
C.a→c过程中气体吸收热量
D.a→c过程中外界对气体做正功
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C [由于a→b的过程为等温过程,即状态a和状态b温度相同,分子平均动能相同,对于理想气体,状态a的内能等于状态b的内能,故A错误;由于状态b和状态c体积相同,且pb<pc,根据理想气体状态方程=,可知Tb<Tc,又因为Ta=Tb,故Ta<Tc,故B错误;因为a→c过程气体体积增大,气体对外界做正功,而气体温度升高,内能增加,根据ΔU=Q+W,可知气体吸收热量,故C正确,D错误。故选C。]
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8.某滑雪赛道如图所示,滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑,经圆弧滑道起跳。将运动员视为质点,不计摩擦力及空气阻力,此过程中,运动员的动能Ek与水平位移x的关系图像正确的是( )
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A [设斜面倾角为θ,不计摩擦力和空气阻力,由题意可知运动员在沿斜面下滑过程中,根据动能定理有Ek=mgx tan θ,即=
mg tan θ,下滑过程中倾角θ不变,Ek-x图线为一条直线,经过圆弧滑道过程中θ先减小后增大,即图线斜率的绝对值先减小后增大。故选A。]
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9.如图所示,正方形ABCD四个顶点各固定一个带正电的点电荷,电荷量相等,O是正方形的中心,将A处的点电荷沿OA方向移至无穷远处,则( )
A.移动过程中,O点电场强度减少
B.移动过程中,C处点电荷所受静电力变大
C.移动过程中,移动电荷所受静电力做负功
D.当其移动到无穷远处时,O点的电势高于A点电势
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D [O点电场强度是四个点电荷电场强度的叠加,B处和D处两个点电荷在O点的电场强度抵消,C处点电荷在O点的电场强度大小不变,方向由O→A,移动电荷在O点的电场强度不断减小,方向由A→O,则O点电场强度不断增大,故A错误;B处和D处两个点电荷对C处点电荷的静电力不变,方向由O→C,移动电荷对C处点电荷的静电力不断减小,方向沿O→C,则C处点电荷所受静电力变小,故B错误;移动电荷所受静电力方向由A→∞,则移动电荷所受静电力做正功,故C错误;移动到无穷远处时,在B处和D处两个点电荷的电场中,AO段电场强度方向由O→A,O点的电势高于A点电势,在C处点电荷和移动电荷的电场中,AO段电场强度方向由O→A,O点的电势高于A点电势,所以合电场中O点的电势高于A点电势,故D正确。故选D。]
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10.如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与物块A连接在一起,处于压缩状态。A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时,立即将物块B轻放在A右侧,A、B由静止开始一起沿斜面向下运动,下滑过程中A、B始终不分离,当A回到初始位置时速度为零。A、B与斜面间的动摩擦因数相同,弹簧未超过弹性限度,则( )
A.当上滑到最大位移的一半时,A的加速度
方向沿斜面向下
B.A上滑时,弹簧的弹力方向不发生变化
C.下滑时,B对A的压力先减小后增大
D.整个过程中A、B克服摩擦力所做的总功大于B的重力势能减小量
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B [由于A、B在下滑过程中不分离,设在下滑过程中弹簧弹力为F,方向沿斜面向下为正方向,斜面倾角为θ,A对B的弹力为FAB,动摩擦因数为μ,下滑时根据牛顿第二定律对AB有F+(mA+mB)g sin θ-μ(mA+mB)g cos θ=(mA+mB)a,对B有mBg sin θ-μmBg cos θ-FAB=mBa,联立可得=-,由于A对B的弹力FAB方向沿斜面向上,故可知在最高点F的方向沿斜面向上,由于在最开始弹簧弹力也是沿斜面向上的,弹簧一直处于压缩状态,所以A上滑时,弹簧的弹力方向一直沿斜面向上,不发生变化,故B正确;设弹簧原长在O点,A刚开始运动时距离O点为x1,A运动到最高点时距离O点为x2,下滑过程AB不分离,弹簧一直处于压缩
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状态,上滑过程中根据能量守恒定律可得=+(mAg sin θ+f )(x1-x2),化简得k=,当位移为最大位移的一半时有F合=k-(mAg sin θ+f ),代入k值可知F合=0,即此时加速度为0,故A错误;根据上述的分析有=-,再结合B选项的结论可知下滑过程中F向上且逐渐变大,则下滑过程中FAB逐渐变大,根据牛顿第三定律可知B对A的压力逐渐变大,故C错误;整个过程中弹力做的功为0,A的重力做的功为0,当A回到初始位置时速度为零,根据功能关系可知整个过程中A、B克服摩擦力所做的总功等于B的重力势能减小量,故D错误。故选B。]
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二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11.(15分)小明利用手机测量当地的重力加速度,实验场景如图1所示,他将一根木条平放在楼梯台阶边缘,小球放置在木条上,打开手机的“声学秒表”软件,用钢尺水平击打木条使其转开后,小球下落撞击地面,手机接收到钢尺的击打声开始计时,接收到小球落地的撞击声停止计时,记录下击打声与撞击声的时间间隔t。多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔t。
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(1)现有以下材质的小球,实验中应当选用________。
A.钢球
B.乒乓球
C.橡胶球
(2)用分度值为1 mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如图2所示,则h=__________ cm。
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A
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(3)作出2h-t2图线,如图3所示,则可得到重力加速度g=________ m/s2(结果保留3位有效数字)。
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(4)在图1中,将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量。若将手机放在地面A点,设声速为v,考虑击打声的传播时间,则小球下落时间可表示为t′=________(用h、t和v表示)。
(5)有同学认为,小明在实验中未考虑木条厚度,用图像法计算的重力加速度g必然有偏差。请判断该观点是否正确,简要说明理由。
___________________________________________________________
___________________________________________________________
t+
该观点不正确,考虑木条厚度时图像的斜率不变,重力加速度的测量值不受影响
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[解析] (1)为减小空气阻力对实验的影响,应选择质量大而体积小的钢球进行实验,故选A。
(2)刻度尺的分度值是1 mm,由题图2刻度尺可知,h=61.20 cm。
(3)小球做自由落体运动,位移h=gt2,整理得2h=gt2,则2h-t2图像的斜率k=g= m/s2≈9.31 m/s2。
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(4)将手机放在地面A点时,此时所测时间t等于小球做自由落体运动的时间减去击打木条的声音传到手机所用时间,击打木条的声音传到手机用的时间t1=,小球做自由落体运动的时间t′=t+。
(5)设木条的厚度为d,小球下落过程位移:h+d=gt2,整理得2h=gt2-2d,2h-t2图像的斜率k=g,应用图像法处理实验数据,木条的厚度对实验没有影响。
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12.(8分)如图所示,两条距离为D的平行光线,以入射角θ从空气射入平静水面,反射光线与折射光线垂直,求:
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(1)水的折射率n;
(2)两条折射光线之间的距离d。
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[解析] (1)设折射角为γ,根据几何关系可得
γ=90°-θ
根据折射定律可得n=
联立可得n=tan θ。
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(2)如图所示。
根据几何关系可得d=·sin θ=D tan θ。
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[答案] (1)tan θ (2)D tan θ
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13.(10分)利用云室可以知道带电粒子的性质。如图所示,云室中存在磁感应强度大小为B的匀强磁场,一个质量为m、速度为v的电中性粒子在A点分裂成带等量异号电荷的粒子a和b,a、b在磁场中的径迹是两条相切的圆弧,相同时间内的径迹长度之比la∶lb=3∶1,半径之比 =6∶1。不计重力及粒子间的相互作用力。求:
(1)粒子a、b的质量之比ma∶mb。
(2)粒子a的动量大小pa。
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[解析] (1)设分裂后两粒子的电荷量为q,两粒子做圆周运动的线速度分别为va、vb
两粒子的线速度之比===3
粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得qvB=m
解得m=
两粒子的质量之比===6×=2。
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(2)由(1)可知va=3vb,ma=2mb
粒子分裂前的质量m=ma+mb=1.5ma
粒子分裂过程中系统动量守恒,以粒子的初速度方向为正方向
由动量守恒定律得mv=mava+mbvb
粒子a的动量大小pa=mava
解得pa=mv。
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[答案] (1)2∶1 (2)mv
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14.(12分)在轨空间站中物体处于完全失重状态,对空间站的影响可忽略,空间站上操控货物的机械臂可简化为两根相连的等长轻质臂杆,每根臂杆长为L,如图1所示,机械臂一端固定在空间站上的O点,另一端抓住质量为m的货物,在机械臂的操控下,货物先绕O点做半径为2L、角速度为ω的匀速圆周运动,运动到A点停下,然后在机械臂操控下,货物从A点由静止开始做匀加速直线运动,经时间t到达B点,A、B间的距离为L。
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(1)求货物做匀速圆周运动时受到合力提供的向心力大小Fn;
(2)求货物运动到B点时机械臂对其做功的瞬时功率P;
(3)在机械臂作用下,货物、空间站和地球的位置如图2所示,它们在同一直线上,货物与空间站同步做匀速圆周运动,已知空间站轨道半径为r,货物与空间站中心的距离为d,忽略空间站对货物的引力,求货物所受的机械臂作用力与所受的地球引力之比F1∶F2。
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[解析] (1)质量为m的货物绕O点做匀速圆周运动,半径为2L,根据牛顿第二定律可知Fn=mω2·2L=2mω2L。
(2)货物从静止开始以加速度a做匀加速直线运动,根据运动学公式可知L=at2
解得a=
货物到达B点时的速度大小为v=at=
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货物在机械臂的作用下在水平方向上做匀加速直线运动,机械臂对货物的作用力即为货物所受合力ma,所以经过t时间,货物运动到B点时机械臂对其做功的瞬时功率为P=mav=m·=。
(3)空间站和货物同轴转动,角速度ω0相同,对质量为m0的空间站,质量为M的地球提供向心力
G=r
解得GM=r3
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货物在机械臂的作用力F1和地球引力F2的作用下做匀速圆周运动,则F2-F1=(r-d)
货物受到的地球引力F2=G=
解得F1=(r-d)=
则=。
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[答案] (1)2mω2L (2) (3)
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15.(15分)某装置用电场控制带电粒子运动,工作原理如图所示。矩形ABCD区域内存在多层紧邻的匀强电场,每层的高度均为d,电场强度大小均为E,方向沿竖直方向交替变化。AB边长为12d,BC边长为8d。质量为m、电荷量为+q的粒子流从装置左端中点射入电场,粒子初动能为Ek,入射角为θ,在纸面内运动。不计粒子重力及粒子间的相互作用力。
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周末真题试做卷(一) 2022年江苏省高考物理原卷
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(1)当θ=θ0时,若粒子能从CD边射出,求该粒子通过电场的时间t;
(2)当Ek=4qEd时,若粒子从CD边射出电场时与轴线OO′的距离小于d,求入射角θ的范围;
(3)当Ek=qEd,粒子在θ为-~范围内均匀射入电场,求从CD边出射的粒子与入射粒子的数量之比N∶N0。
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周末真题试做卷(一) 2022年江苏省高考物理原卷
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[解析] (1)电场方向在竖直方向上交替变化,粒子所受电场力在竖直方向上也交替变化,则粒子在水平方向上做匀速直线运动,速度分解如图所示
粒子在水平方向的速度为vx=v cos θ0
根据Ek=mv2可知v=
该粒子通过电场的时间t=
解得t=。
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(2)粒子进入电场时的初动能Ek=4qEd=
粒子进入电场只受到电场力作用,由牛顿第二定律可得qE=ma
粒子从CD边射出电场时与轴线OO′的距离小于d,则要求2ad>(v0sin θ)2
解得-<sin θ<
所以入射角的范围为-30°<θ<30°。
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(3)设粒子入射角为θ′时,粒子恰好从D点射出,由于粒子进入电场时,在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向反复做加速度大小相同的减速运动和加速运动。粒子的速度v′==4
运动时间为t总==
粒子在沿电场方向,反复做加速度大小相同的减速运动和加速运动,根据速度位移关系可得:
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-2ad=-(v′sin θ′)2
2ad=
-2ad=
2ad=
-2ad=
2ad=
则v2d=v4d=v6d=v′sin θ′
v1d=v3d=v5d
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则粒子在每个分层电场中运动时间相等,设为t0,则t0=t总==
且d=
代入数据化简可得6cos2θ′-8sinθ′cos θ′+1=0
即tan2θ′-8tanθ′+7=0
解得tan θ′=7或tan θ′=1,当tan θ′=7时粒子从AD边穿出,故不合题意,故tan θ′=7舍去,
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则θ′=45°
因为粒子均匀射入电场,所以从CD边出射的粒子与入射粒子的数量之比为==。
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[答案] (1) (2)-30°<θ<30° (3)1∶2
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