22021-2022学年北京海淀一模高三物理试题及答案.pdf

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1、 2021-2022 学年 北京海淀一模 高三物 理 2022 03 本试卷共 8 页，100 分。考试时长 90 分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本 试卷和答题卡一并交回。第一部分 本部分共 14 题，每题 3 分，共 42 分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1以下现象不属于衍射的是（）A白光经过狭窄的单缝得到彩色图样 B白光照射肥皂膜呈现出彩色图样 C光照射刀片的阴影轮廓模糊不清 D光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑 2如图所示为氨离子（He+）的能级图，根据玻尔原子理论，关于氨离子能级跃迁，下 列说法正确的是（）A大量处于 n=3 能

2、级的氦离子，最多可辐射 2 种不同频率的光子 B从 n=4 向 n=3 能级跃迁，需吸收 2.64eV 能量 C处于 n=1 能级的氦离子，可以吸收 54.0eV 的能量而发生电离 D从 n=3 跃迁到 n=2 能级比从 n=2 跃迁到 n=1 能级辐射出的光子频率低 3陆游在诗作村居山喜中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要 原因是（）A气体分子之间存在着空隙 B气体分子在永不停息地做无规则运动 C气体分子之间存在着相互作用力 D气体分子组成的系统具有分子势能 4如图所示，一定量的理想气体从状态 a 开始，经历两个状态变化过程，先后到达 状态 b 和

3、 c。下列说法正确的是（）A在 ab 过程中气体对外界做功 B在 bc 过程中气体对外界做功 C在 ab 过程中气体的内能逐渐变大 D在 bc 过程中气体的内能逐渐变小 5如图所示，质量为 m 的木块沿着斜面体匀速下滑、已知斜面体的倾角为 、质量为 M，始终静止在水平桌面 上。下列说法正确的是（）A木块受到的摩擦力大小是 mgcos B木块对斜面体的压力大小是 mgsin C桌面对斜面体的摩擦力大小是 mgsincos D桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g 6图甲为一列沿 x 轴正向传播的简谐横波在 t=1s 时刻的图像，图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正 确的是（）A图乙可能为

4、质点 L 的振动图像 B该简谐波的波速为 0.3m/s C该时刻质点 K 与 L 的速度、加速度都相同 D质点 K 再经 1s 将沿 x 轴正方向移动到 x=0.4 处 7如图所示，理想变压器原线圈接在 u U m sin(t )的交流电源上，副线圈接滑动变阻器 R 和两个阻值相同的 定值电阻 R0，电表均视为理想电表。滑动变阻器 R 的滑片 P 由 a 端向 b 端缓慢滑动过程中（）A电压表 V1，的示数大 B电压表 V2 的示数变大 C电流表 A1 的示数变大 D电流表 A2 的示数变大 8在如图所示平面内，两个带等量正电的点电荷分别固定在 A、B 两点，O 为 AB 连线的中点，MN 为

5、 AB 的垂直平 分线，C、D 两点在 MN 上且 OC=OD。下列说法正确的是（）AO 点的场强比 C 点的场强大 BC 点的场强与 D 点的场强相同 CO 点的电势比 D 点的电势高 D电子在 C 点的电势能比在 D 点的电势能大 9如图所示，电路中电感线圈 L 的自感系数足够大，且其直流电阻与定值电阻 R 的阻值相等。闭合开关 S，待电 路达到稳定后，灯泡正常发光，两个支路中电流分别为 I1 和 I2。下列说法正确的是（）A闭合开关 S 至电路达到稳定的过程中，灯泡中电流逐渐减小至 I1 B闭合开关 S，待电路达到稳定后，两支路中的电流 I1I2 C断开开关 S，灯泡中电流由 I1 逐渐

6、减小至零 D断开开关 S，灯泡中电流由 I2，逐渐减小至零 10在 xOy 坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子和在 P 点垂直磁场分别射入，两带电粒子 进入磁场时的速度方向与 x 轴的夹角如图所示，二者均恰好垂直于 y 轴射出磁场。不 计带电粒子所受重力。根据上述信息可以判断（）A带电粒子在磁场中运动的时间较长 B带电粒子在磁场中运动的时间较长 C带电粒子在磁场中运动的速率较大 D带电粒子在磁场中运动的速率较大 11如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头 G 的满偏电流为 Ig，定值电阻 R1、R2 的阻值均等 于表头的内阻。当使用 1 和 2 两个端点时，电流表

7、的量程为 I1，当使用 1 和 3 两个端点时，电流表的量程为 I2。下 列说法正确的是（）AI1=2Ig BI2=3Ig C若仅使 R1 阻值变小，则 I1 和 I2 均变大 D若仅使 R2 阻值变小，则 I1 和 I2 均变人 12如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的 轻弹簧与框架连接；R 为滑动变阻器，其滑动片与滑块固定联接；两个电池的电动势均恒为 E，内阻不计。按图连 接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在变阻器的中间位置。已知滑动片 与变阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当 a

8、 端的电势高 于 b 端时电压表的指针向零点右侧偏转。将此加速度计固定在运动的物体 上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（）A当物体向右加速时，电压表的指针将向右偏 B电压表的示数不变，说明物体做匀速直线运动 C电压表的示数增大，说明物体的速度一定增大 D电压表表盘上各刻度对应加速度的值是均匀的 13现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子 加速的设备，它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间 有一个环形真空室，图乙为真空室的俯视图。当电磁铁线圈通入如图丙所示的正 弦式交变电流时，可使电子在真空室中做加速圆周运动。以图甲中所示电流方向 为正方向，

9、不考虑相对论效应，在每个周期 T 内，电子能沿逆时针方向（俯视）做加速圆周运动的时间为（）A 0 T 4 B T T 4 2 C T 3T 2 4 D 3T T 4 14“啁啾（zhu ji）激光脉冲放大技术”是高强度激光研究的重大技术创新和核心技术。如图所示，该技术原理可 以简化为：种子激光脉冲经过单模光纤的色散作用，将时长为飞秒（10-15s）脉宽的激光脉冲在时间上进行了展宽；展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取了介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽 值。上述技术中的关键是“啁啾”脉冲。种子激光脉冲包含有不同的频率分量，因此在单模光纤中，频率高的部分和频率 低的部

10、分传播速度不同，这样光脉冲在时间上就被逐渐拉宽，形成脉冲前沿、后沿频率不同的现象，宛如鸟儿发出 的不同声音。下列说法正确的是（）A展宽过程使脉冲各频率分量的频率都变小 B在传播方向上，“啁啾”脉冲前沿频率低于后沿频率 C若激光脉冲能量约为 1J，则其峰值功率一定不能达到 1015W 量级 D通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量几乎相同 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。15（8 分）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：（1）实验仪器。现有一个阻值约为 1000 的定值电阻，用多用电表测其电阻，应选用欧姆表 挡（选

11、填“10”或“100”）；图 1 为正在测量中的多用电表表盘，该电阻的阻值为 。（2）实验操作。某同学用如图 2 所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系。为完成实验，设计的实验步骤如下（实验中保证弹簧始终在弹性限度内）：A将铁架台放在水平桌面上，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上 B将弹簧弹力大小 F（其数值等于弹簧下端所挂钩码的重力大小）以及对应的弹簧伸长量 x（x=L-L0）的数据点，描在 F-x 的坐标系中，画出弹力大小 F 随弹簧伸长量 x 变化的图线 C观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，并记录下端在刻度尺上的刻度 L0 D依次在弹簧下端挂上质量均为 m0 的 1 个、2 个、3 个、

12、4 个钩码，待钩码静止后，分别记录弹簧下端所对应的 刻度 L，然后取下钩码 E依据图像，写出弹簧弹力大小 F 与弹簧伸长量 x 的关系式，并解释该关系式中常数的物理意义 上述步骤按正确操作的先后顺序应为 A、E（填写步骤的序号）。（3）数据分析。在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若已知双缝之间的距离 为 0.30mm，测得双缝到屏幕的距离为 1.0m，第 1 条到第 6 条亮条纹中心的距离为 10.50mm，则红光的波长为 _m（保留 2 位有效数字）。实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而是测量第 1 条到第 6 条亮条纹 中心的距离，请分析说明这样做的理

13、由。16(10 分)如图 1 所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。图 1 中的 O 点为小球 抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使 A 球多次从斜轨上位置 P 静止释放，找到其平均落地点的位置 E。然 后，把半径相同的 B 球静置于水平轨道的末端，再将 A 球从斜轨上位置 P 静止释放，与 B 球相碰后两球均落在水平 地面上，多次重复上述 A 球与 B 球相碰的过程，分别找到碰后 A 球和 B 球落点的平 均位置 D 和 F。用刻度尺测量出水平射程 OD、OE、OF。测得 A 球的质量为 mA，B 球的质量为 mB。（1）实验中，通过测量小球做平抛

14、运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度。实验必须满足的条件有 。A两球的质量必须相等 B轨道末端必须水平 CA 球每次必须从轨道的同一位置由静止释放“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是 。A运动过程中，小球的机械能保持不变 B平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比（2）当满足表达式 时，即说明两球碰撞中动量守恒：如果再满足表达式 时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞。（用所测物理量表示）（3）某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为 1 m 、1 m、1 m 的 B 球。将 A 球三次从斜轨 6 A 3 A 2 A 上位置 P

15、静止释放，分别与三个质量不同的 B 球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离 O 点的距离 OD、OE、OF，记为 x1、x2、x3。将三组数据标在 x2-x3 图中。从理论上分析，图 2 中能反映两球相碰为弹性碰撞的 是 。17（9 分）如图所示，在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，两根平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为 L，左端连接阻值为 R 的电阻。电阻为 r 的导体棒 ab 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距。在平行于导轨的拉力作 用下，导体棒沿导轨以速度 v 向右做匀速运动，运动过程中导体棒始 终与导轨垂直且接触良好。设金属导轨足够长，不计导轨的电阻和空 气阻

16、力。（1）求导体棒中感应电流 I 的大小；（2）求导体棒所受拉力 F 的大小；（3）通过公式推导验证：在 t 时间内，拉力对导体棒所做的功 W 等 于回路中产生的热量 Q。18（9 分）如图所示，粗糙的水平面 AB 与光滑的竖直圆轨道 BCD 在 B 点相切，圆轨道 BCD 的半径 R=0.40m，D 是轨道的最高点，一质量 m=1.0kg 可以看成质点的物体静止于水平面上的 A 点。现用 F=7.0N 的水平恒力作用在物 体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达 B 点时撤去力 F，之后物体沿圆轨道 BCD 运动，物体恰好 能通过 D 点。已知物体与水平面间的动摩擦因数 0.20，取

17、重力加 速度 g=10m/s2。求：（1）物体通过 D 点时速度 vD 的大小；（2）物体刚进入圆轨道 B 点时所受支持力 FN 的大小；（3）A 与 B 之间的距离 x。19（10 分）电荷的定向移动形成电流。已知电子质量为 m，元电荷为 e。（1）如图 1 所示，两个截面不同的均匀铜棒接在电路中通以稳恒电流，已知电子定向移动通过导体横截面 A 形成 的电流为 I1。求 t 时间内通过导体横截面 B 的电子数 N。（2）真空中一对半径均为 R1 的圆形金属板 P、Q 圆心正对平行放置，两板距离为 d，Q 板中心镀有一层半径为 R2（R2R1）的圆形锌金属薄膜。Q 板受到紫外线持续照射后，锌薄

18、膜中的电子可吸收光的能量而逸出。现将两金属 板 P、Q 与两端电压 UPQ 可调的电源、灵敏电流计 G 连接成如图 2 所示的电路。已知单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为 n、逸出时的最大动能为 Ekm，且光电子逸出的方向各不相同。忽略光电了的重力以及光电子之间 的相互作用，不考虑平行板的边缘效应，光照条件保持不变，只有锌金属 薄膜发生光电效应。a调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好为零，求此时电压 Uc。b实验发现，当 UPQ 大于或等于某一电压值 Um 时灵敏电流计示数始终为最大值 Im，求 Im 和 Um。c保持 R2 不变，仅改变 R1 的大小，结合（2）a 和（2）b 的结论，在

19、图 3 中分别定性画出当 R1=2R2 时 I 随 UPQ 变 化的图线和当 R1=4 R2 时 I 随 UPQ 变化的图线。20（12 分）2021 年 5 月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世 界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。（1）为了简化问题，可以认为地球和火星在同一平面上绕太阳做匀速圆周运 动，如图 1 所示。已知地球的公转周期为 T1，火星的公转周期为 T2。a已知地球公转轨道半径为 r1，求火星公转轨道半径 r2。b考虑到飞行时间和节省燃料，地球和火星处于图 1 中相对位置时是在地球上 发射火星探测器的最佳时机，推导在地球上相邻两次发射火星探

20、测器最佳时机 的时间间隔 t。（2）火星探测器在火星附近的 A 点减速后，被火星捕获进入了 1 号椭圆轨道，紧接着在 B 点进行了一次“远火点平 面机动”，俗称“侧手翻”，即从与火星赤道平行的 1 号轨道，调整为经过火星两极的 2 号轨道，将探测器绕火星飞行 的路线从“横着绕”变成“竖着绕”，从而实现对火星表面的全面扫描，如图 2 所示。以火星为参考系，质量为 M1 的探 测器沿 1 号轨道到达 B 点时速度为 v1，为了实现“侧手翻”，此时启动发动机，在极短的时间内喷出部分气体，假设 气体为一次性喷出，喷气后探测器质量变为 M2、速度变为 v1 与垂直的 v2。a求喷出气体速度 u 的大小。

21、b假设实现“侧手翻”的能量全部来源于化学能，化学能向动能 转化比例为 k（k1），求此次“侧手翻”消耗的化学能 E。参考答案 第一部分 本部分共 14 题，每题 3 分，共 42 分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求 的一项。1B 2D 3B 4D 5D 6A 7D 8C 9C 10B 11C 12D 13D 14B 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。15（8 分）（1）1 00；1.1103（2）C、D、B（3）6.310-7；通过测多个亮条纹间距求平均值可减少误差 16（10 分）（1）BC；B（2）mAOE=mAOD+mBOF；mAOE2=mAOD2+mBOF2（3）A

22、 17（9 分）（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势 导体棒 ab 中电流为 得 （2）拉力大小等于安培力大小 可得 （3）拉力对导体棒 ab 所做的功 回路中产生的热量 可见，F 对导体棒 ab 所做的功 W 等于回路中产生的热量 Q 18（9 分）（1）物体恰好能通过 D 点，根据牛顿第二定律 可得 FN mg 答图 1 （2）物体经 B 点时的受力分析如答图 1 根据动能定理，物体由 B 点运动到 D 点的过程中，有 根据牛顿第二定律有 得 （3）物体在水平面上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律 根据匀变速直线运动公式，有 得 19（10 分）（1）根据 I Q，得单位时间通过导体

23、横截面 A 的电子数 t n I1 1 e 因为单位时间通过导体横截面 A 的电子数与通过导体横截面 B 的电子数相等 所以时间 t 内通过导体横截面 B 的电子数 （2）a以具有最大动能且沿垂直金属板运动的电子为研究对象，若其刚到达 P 板时速度刚好减小到 0，则不会有 电子经过灵敏电流计 G，此为 I 为零的临界情况，意味着 UPQ0。根据动能定理，光电子由 Q 板到 P 板的过程中，有 得 b当 UPQ0 时，若从锌膜边缘平行 Q 板射出的动能最大的光电子做匀变速曲线（类平抛）运动，刚好能到达 P 板 边缘时，则所有电子均能到达 P 板，此时电源两端电压为 Um。设电子的初速度为 v、运

24、动时间为 t。电流的最大值 Im=ne 根据牛顿第二定律，光电子运动的加速度 r 平行于金属板方向的运动有 垂直于金属板方向的运动有 光电子最大动能与初速度关系 联立可得 c结合上述结论，可定性画出 I 随 UPQ 变化的图线如答图 2。I O UPQ 答图 2 20（12 分）（1）a设太阳质量为 M，地球质量为 m1，火星质量为 m2 根据万有引力定律结合圆周运动规律，有 联立可得 r 2 T 2 3 2 1 T1 b设地球、火星绕日公转的角速度分别为 1、2 有，根据运动关系 解得（2）a喷出气体的质量 y 喷出气体前探测器与所喷出气体组成的系统初动量 p2 p1 喷出气体后探测器末动量 O x 答图 3 喷出气体前后 p1、p2 方向垂直，建立图答图 3 所示 Oxy 直角坐标系。喷出气体速度 u 在 x、y 方向上的分量分别为 ux、uy，根据动量守恒定律有 x 方向 y 方向 喷出气体速度满足 联立可得 b探测器与所喷出气体组成的系统 喷气前总动能 喷气后总动能 消耗的化学能 联立可