2022年湖南省普通高中学业水平选择性物理模拟试题

试卷日期：2022-04-04 考试类型：高考模拟

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一、选择题；本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 考古学上利用“碳钟”，也就是利用 $6_{14} C$ 来推测古文物产生的年代。已知 $6_{14} C$ 的衰变产物中有稳定的 $7_{14} N$ ， $6_{14} C$ 的半衰期为 $5730$ 年，下列说法正确的是（）

A、 $6_{14} C$ 的衰变方程为 $6_{14} C \to_{7}^{14} N +_{1}^{0} e$ B、该衰变过程中原子核内减少一个中子 C、一个 $6_{14} C$ 核发生衰变释放的核能为 $m c^{2} （ m$ 为 $6_{14} C$ 原子的质量， $c$ 为光速 $）$ D、已经死亡 $11460$ 年的古树中不会含有 $6_{14} C$ 原子

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2. 工厂检验电动机的质量时，要用到能够调节的高压，利用一个自耦变压器和一个升压变压器可满足这个要求。如图所示，自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都取自该线圈，已知自耦变压器线圈总匝数为1250匝，原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上，升压变压器的原、副线圈匝数比为1：8，则输出端可以得到最高电压的有效值是（变压器均为理想变压器）（）

A、1000V B、1760V C、2000V D、2500V

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3. 如图，轻弹簧下端固定在倾角为30°的光滑斜面底端，另一自由端处于b点，质量为1 kg的小滑块从a点由静止下滑，c点时速度最大，到d点（图中未画出）速度为零、已知 $b c = 0.05$ m，g取 $10 m / s^{2}$ ，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，则（）

A、 $c d = 0.05$ m B、滑块不可能再回到a点 C、弹簧的劲度系数是50 N/m D、滑块从d点到b点的动能增加量小于弹簧的弹性势能减小量

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4. 飞船在进行星际飞行时，使用离子发动机作为动力，这种发动机工作时，由电极发射的电子射人稀有气体（如氙气），使气体离子化，电离后形成的离子由静止开始在电场中加速并从飞船尾部高速连续喷出，利用反冲使飞船本身得到加速。已知一个氙离子质量为m，电荷量为q，加速电压为U，飞船单位时间内向后喷射出的氙离子的个数为N，从飞船尾部高速连续喷出氙离子的质量远小于飞船的质量，则飞船获得的反冲推力大小为（）

A、 $\frac{1}{N} \sqrt{2 q U m}$ B、 $\frac{1}{N} \sqrt{\frac{q U m}{2}}$ C、 $N \sqrt{2 q U m}$ D、 $N \sqrt{\frac{q U m}{2}}$

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5. 已知水平放置的平行板电容器上极板带正电，下极板带负电。电容器的极板长度为L，两极板间距离为d。一倾斜绝缘挡板放置如图所示位置。质量为m，电荷量为q的带正电小球以速度v垂直电场线从电容器的上边缘射入，恰好落在绝缘挡板的中点处，已知电场强度 $E = \frac{m g}{q}$ ，则（）

A、带电小球在运动过程中的加速度为 $\sqrt{2} g$ B、若 $L = \sqrt{2} d$ ，则带电小球恰好垂直落在斜面上 C、带电小球经过 $t = \sqrt{\frac{d}{g}}$ 落在斜面上 D、电场力对带电小球做功为mgL

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6. 质量为m、带电荷量为 $+ q$ 的滑块以某一初速度沿半径为R的半圆形轨道从右边滑到左边，由于竖直平面内存在竖直向上的匀强电场E，滑块运动的速率不变，已知重力加速度为g，则下列判断正确的是（）

A、因为滑块速率不变，所以滑块的加速度为零 B、因为滑块速率不变，所以滑块的加速度不变 C、因为滑块速率不变，所以电场强度 $E = \frac{m g}{q}$ D、因为滑块速率不变，所以滑块一定受到摩擦力的作用

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二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7. 某同学在地球表面做如下实验，把物块放在一固定的水平木板上，用水平力F拉物块，用传感器测得物块的加速度a随F变化关系如图中直线P所示，P与纵轴交点纵坐标为d。某宇航员在另一星球上用同样的装置做以上实验，得到物块的加速度a随F变化关系如图中直线Q所示，Q与纵轴交点纵坐标为e。若该星球视为均匀球体，星球的半径为R，引力常量为G，忽略该星球的自转。地球表面的重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A、该星球表面的重力加速度大小为 $\frac{d}{e} g$ B、该星球的质量为 $\frac{e g R^{2}}{d G}$ C、该星球的平均密度 $\frac{3 e g}{4 π d R G}$ D、该星球的第一宇宙速度为 $\sqrt{\frac{d g R}{e}}$

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8. 如图甲所示，物块A、B的质量分别是 $m_{A} = 6 k g$ 和 $m_{B} = 4.5 k g$ ， A、B用轻弹簧拴接，放在光滑的水平面上，B右侧与竖直墙壁相接触。 $t = 0$ 时，另有一物块C以速度v向右运动，在 $t = 4 s$ 时与A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，C的 $v - t$ 图像如图乙所示。下列说法正确的是（）

A、C的质量为 $3 k g$ B、B离开墙壁前弹簧具有的最大弹性势能为 $121.5 J$ C、 $12 s$ 时B将离开墙壁 D、B离开墙壁后弹簧具有的最大弹性势能为 $13.5 J$

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9. 如图所示， $a 、 b 、 c 、 d$ 是匀强电场中的四个点，它们正好是正方形的四个顶点。在正方形两对角线的交点O处有一个电子发射源，在平面内向各个方向发射出初动能均为3eV的电子。所有到达正方形边界的电子中，到达c点的电子动能最大。已知正方形的边长为10cm，电子到达c点时动能为7eV。电子仅在电场力的作用下运动，下列说法正确的是（）

A、该匀强电场的电场强度方向从a点指向c点 B、该匀强电场的电场强度大小为 $40 \sqrt{2} V / m$ C、若b点的电势为零，电子运动到a点时的电势能为－1eV D、电子到达 $a b$ 中点时的动能为1eV

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10. 如图所示，在水平桌面上固定两条足够长的相距L=1.0m的平行光滑金属导轨，导轨的左连接阻值R=3.0Ω的电阻，导轨上放有垂直导轨的金属杆P，金属杆的质量m=0.1kg，接入电路的电阻r=2.0Ω，整个空间存在磁感应强度B=0.5T、竖直向下的匀强磁场。初始时刻金属杆在水平向右的恒力F的作用下，向右做速度v=4m/s的匀速直线运动，经1.5s后撤去恒力F。整个运动过程中金属杆P始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，则从初始时刻到金属杆停止运动的过程中（）

A、电阻R上产生的热量为1.0J B、电阻R上产生的热量为1.2J C、金属杆向右运动的位移为14m D、金属杆向右运动的位移为16m

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三、必考题：6+9+13+15

11. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某实验小组利用如图甲所示的装置进行实验，平衡摩擦力后，在保持沙和桶总质量不变的情况下，增加小车质量M，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为a；重做实验多次，得到多组数据。

(1)、除了电火花计时器、小车、沙子和砂桶、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有____（选填选项前的字母）。

A、220V、50Hz的交流电源 B、刻度尺 C、电压可调的直流电源 D、天平（附砝码） E、秒表

(2)、以下实验操作正确的是（选填选项前的字母）。
A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行

B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上

C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将沙子和砂桶通过细线挂在小车上

D．若增大小车质量，需要重新平衡摩擦力

(3)、在满足小车质量远大于沙子和砂桶质量后，某组同学实验得出数据，画出的a- $\frac{1}{M}$ 的关系图线如图乙所示。从图像中可以推算出，作用在小车上的恒力F=N。当小车的质量为4kg时，它的加速度为m/s²。

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12. 指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。请回答下列问题：

(1)、某同学使用多用电表粗测待测电阻时，将选择开关拨至欧姆“ $\times 10$ ”挡，经正确操作后，指针如图甲中a所示，为了使多用电表测量的结果更准确，再次测量时该同学应该选择欧姆挡（选填“ $\times 1$ ”或“ $\times 100$ ”），换挡后先进行，再将两表笔接在待测电阻两端时，指针如图甲中b所示，则待测电阻的阻值为 $Ω$ 。

(2)、①图乙是某多用电表欧姆挡内部电路示意图。其中电流表满偏电流为 $0 .5mA$ 、内阻为 $10 Ω$ ；电池电动势为 $1 .5V$ 、内阻为 $1 Ω$ ；滑动变阻器 $R_{0}$ 的阻值范围为 $0 ～ 5000 Ω$ 。该多用电表的两只表笔中，是红表笔（选填“A”或“B”）；
②该多用电表欧姆挡的刻度值是按电池电动势为 $1 .5V$ 、内阻为 $1 Ω$ 进行改装的。当电池的电动势下降到 $1 .44V$ 、内阻增大到 $4 Ω$ 时，多用电表欧姆挡仍可调零，则调零后 $R_{0}$ 接入电路的电阻将变（选填“大”或“小”），若用重新调零后的多用电表欧姆挡测得某待测电阻的阻值为 $250 Ω$ 。则这个待测电阻的真实阻值为 $Ω$ 。

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13. 如图所示，矩形区域Ⅰ和Ⅱ内分别存在方向垂直于纸面向外和向里的匀强磁场，aa＇、bb＇、cc＇、dd＇为磁场边界线，四条边界线相互平行，区域Ⅰ的磁感应强度大小为B，区域Ⅱ的磁感应强度大小为 $\frac{\sqrt{3}}{3} B$ ，矩形区域的长度足够长，磁场宽度及bb＇与cc＇之间的距离相同。某种带正电的粒子从aa＇上的O₁处以大小不同的速度，沿与O₁a成 $α = 30 °$ 角进入磁场（不计粒子所受重力），当粒子的速度小于某一值时，粒子在区域Ⅰ内的运动时间均为t₀；当速度为v₀时，粒子在区域Ⅰ内的运动时间为 $\frac{t_{0}}{5}$ ；求：

(1)、粒子的比荷 $\frac{q}{m}$ ；

(2)、磁场区域I和Ⅱ的宽度L；

(3)、当粒子以速度为v₀从O₁射入，最终从边界线dd＇上的某处射出，则粒子从O₁射入到从dd＇边界线射出所用的时间为多少？

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14. 如图甲所示，半径R=0.5m的四分之一光滑圆弧轨道A与长l=1m的平板B均静置于光滑水平地面上，A与B刚好接触且二者的上表面相切，一物块C（可视为质点）静置于B的最右端，C与B上表面的动摩擦因数μ从左往右随距离l均匀变化，其变化关系如图乙所示。已知A、B、C的质量均为m=1kg，重力加速度g=10m/s² ，现给C一水平向左的初速度v₀=4m/s。

(1)、若A、B固定，其他条件均不变，求C刚滑到A最低点P时对轨道的压力大小；

(2)、若A、B不固定，其他条件均不变，求：
（i）C由B最右端滑至最左端过程中克服摩擦力做的功；
（ii）C相对于A最低点P所能达到的最大高度（结果保留两位有效数字）；
（iii）若将A、B粘连在一起，改变v₀大小，其他条件均不变，使C能够沿A上升，且再次返回到A最低点P时具有相对于地面水平向左的速度，v₀的取值范围为多少。

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四、[物理－选修3-3](13分）

15. 如图所示，一开口向下的固定绝热容器内，用轻质绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸无摩擦。现在活塞下方挂上一较轻物体，活塞缓慢向下移动一小段距离后停止，此过程中（）

A、气体对外界做功 B、分子的平均动能不变 C、气体的压强与气体分子的平均动能成正比 D、气体体积增大，与外界无热量交换，内能减小 E、气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数变小

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16. 如图所示，上端开口的光滑圆柱形绝热气缸竖直放置，在距缸底h=0.5m处有体积可忽略的卡环a、b。质量m=5kg、截面积S=25cm²的活塞搁在 $a$ 、 $b$ 上，将一定质量的理想气体封闭在气缸内。开始时缸内气体的压强等于大气压强，温度为T₀=300K。现通过内部电热丝缓慢加热气缸内气体，直至活塞离开a、b缓慢上升 $Δ h = 0.1 m$ ，已知大气压强p₀=1×10⁵Pa，g取10m/s^2.求：

(1)、当活塞缓慢上升 $Δ h$ 时 $（$ 活塞未滑出气缸 $）$ 缸内气体的温度T；

(2)、若全过程电阻丝放热45J，求气体内能的变化ΔU。

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五、[物理一选修3-4](13分)

17. 下列说法中正确的是（）

A、所有的波均能发生偏振现象 B、一质点做周期为T的简谐运动， $t + \frac{T}{2}$ 时刻与t时刻的位移大小一定相等 C、一质点做简谐运动，在四分之一周期内，其路程可能大于振幅 D、电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 E、两列波发生干涉，振动加强区的质点的位移总是大于振动减弱区的质点的位移

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18. 如图，一束截面为圆形（半径为R）的平行白光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区。已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D（D足够远），不考虑光的干涉和衍射，求：

(1)、在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？简述原因

(2)、若玻璃半球对(1)中某色光的折射率为n，求出该色光在圆形亮区的最大半径。

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