2022年天津市南开区高考物理二模试卷（附答案详解）.pdf

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1、2022年天津市南开区高考物理二模试卷一、单 选 题（本大题共5 小题，共 25.0分）1.铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其 衰 变 方 程 为 用H4Th+X,裂变方 程 为 笏 U+/7+y/cr+3 J n,其 中 笏 U、杭、八 瑞Kr的质量分别为巾1、m2、m3、m4,光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是（）A.馥w 发生的是.衰变B.丫 原子核中含有56个中子C.若提高温度，昭8U的半衰期将会变小D.裂变时释放的能量为（m1-27n2-巾3-m4）c22.自热米饭因其便于加热和携带越来越受到“驴友”的欢迎.自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要

2、明火，温度可超过100,盖上盒盖便能在1015分钟内迅速加热食品。自热米饭的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。下列说法正确的是（）A.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低D.自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了3.2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约4 0 0 k m,绕二者连线上的某点（位置未知）每秒公转12圈。若将两颗中子星都看做是质量均

3、匀分布的球体，忽略其他星体的影响，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，则无法估算出这一时刻两颗中子星（）A.各自的质量 B.质量之和 C.公转速率之和 D.公转的角速度4.B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t=0时刻波恰好传到质点已知此超声波的频率为l x107HZ,下列说法正确的是（）A.。1.25 x 10-7 s内质点M运动的路程为2.4 mn iB.超声波在血管中的传播速度为1.4 x l o s s sC.质点M开始振动的方向沿y轴正方向D.t =

4、1.5 x IC T,s时质点N恰好处于负向最大位移处5.如图所示，虚线表示某点电荷Q所激发电场的等势面,已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在另一个等势面上。甲、乙两个带电粒子以相同的速率，从同一点a沿不同的方向射入电场，在电场中甲、乙分别沿曲线a c b、a必运动到点b。则（）A.甲、乙两粒子所带的电荷电性相同B.甲粒子经过c点时的速率大于乙粒子经过d点的速率C.两个粒子的电势能都是先减小后增大D.经过b点时，两粒子的动能一定相等二、多 选 题（本大题共3小题，共15.0分）6.如图甲所示电路中，人为标有“4 M,2小”字样的小灯泡，乙2、均为两只标有“8 V,6 W”字样的相同灯泡，

5、变压器为理想变压器，各电表为理想电表，当a b端接如图乙所示的交变电压时，三只灯泡均正常发光。下列说法正确的是（）A.电流表的示数为1.54B.交变电压的最大值4=28VC.变压器原、副线圈的匝数之比为3：1D.电压表的示数为24 V7.新冠病毒疫情防控工作中，体温枪被广泛使用，成为重要的防疫装备之一。某一种体温枪的工作原理是:任何物体温度高于绝对零度（-27 3。0时都会向外发出红外线,红外线照射到体温枪的温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而第 2 页，共 16页显示出物体的温度。已知人的体温正常时能辐射波长为的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极K时，电路中有光

6、电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，己知真空中的光速c=3 x 1。8机/5,贝 i j()A.波长lO qn的红外线在真空中的频率为3 x 1016HZB.将图甲中的电源正负极反接，则一定不会产生电信号C.光电子的最大初动能为0.02eVD.若人体温度升高，辐射红外线的强度增强，则光电管转换成的光电流增大8.2022年冬奥会在我国北京和张家口市举行，滑雪项目成为人们非常喜爱的运动项目。如图所示为运动员从高为九 的4 点由静止滑下，到达B点后水平飞出，经过时间t落到长直滑道上的C点，不计滑动过程中的摩擦和空气阻力。下列说法正确的是()A.若h加倍，则水平飞出的速度“加倍B.若九加倍，则

7、在空中运动的时间t加倍C.若八 减半，运动员落到斜面时的速度方向不变D.若无 减半，运动员在空中离斜面的最大距离变小三、简答题(本大题共4 小题，共 60.0分)9.(1)某同学用图a 所示装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上_ _ _ _ _；4.以弹簧长度I为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据(，,m)对应的点，并用平滑的曲线或直线连接起来；B.记下弹簧下端不挂钩码时，其下端4处指针所对刻度尺上的刻度，；C.将铁架台固定于桌上，将弹簧一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个 钩码，待钩码静止后

8、，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；由m-，图像，进一步找出弹簧弹力与弹簧形变量之间的关系。图b为根据实验测得数据标出的对应点，在图b中作出钩码质量m与弹簧长度，间的关系图线。由图像可知，弹簧下端不挂钩码时，指针4处所对刻度尺上的刻度办=c m。此弹簧的劲度系数k =N/m。（g取l（hn/s 2）（结果保留三位有效数字）（2）某探究小组用如图甲所示电路测量某电源的电动势和内阻，实验室准备的器材如下：待测电源（电动势约为2 U）；电阻箱R（最大阻值为99.990）；定值电阻R o（阻值为2 Q O）：定值电阻之（阻值为4.5 W 2）；电流表G（量程为4 00 力，内阻R

9、g =5 O O 0）开关S,导线若干。图甲中定值电阻R i和电流表G串联，把电流表G改装成量程为 U的电压表。闭合开关，多次调节电阻箱，并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则、吟 的 关 系 式 为（用题中字母表示）。以;为纵坐标，;为横坐标，探究小组作出;的图像如图乙所示，根据该图像I K I K求得电源的内阻r =0.5 00,则其电动势E =U（结果保留两位小数）。第 4 页，共 16页或“=）。10.柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成，气缸与活塞间有柴油与空气的混合物。在重锤与桩碰撞的过程中，通过压缩使混合物燃烧，产生高温高压气体，从而使桩

10、向下运动，锤向上运动。现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质量m=1.0 x 103k g,锤在桩帽以上高度无=2.45m处（如图a）从静止开始沿光滑竖直轨道自由落下，打在质量M=2.0 x 103kg（包括桩帽）的钢筋混凝土桩子上，同时，柴油燃烧产生猛烈推力使锤和桩分离，这个过程所用时间极短。随后，桩在泥土中向下移动距离/=0.65小。已知锤反跳后到达最高点时，锤与已停下的桩子之间的距离仍为八（如图b）。已知重力加速度g=10m/s2,混合物的质量不计，设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力尸是恒力，求：（1）重锤与桩子发生碰撞之前的速度%的大小；（2）重锤与桩子发生碰撞后即将分

11、离瞬间，桩子的速度 的大小；（3）桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F的大小。11.如图所示为一种质谱仪的简化原理图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。位于第n 象限的静电分析器，其通道为:圆环状，内有方向指向坐标原点。的均匀辐向电场，半径为R的虚线MN为通道的中心线，中心线处的电场强度大小为E。位于第 I 象限的磁分析器内分布着方向垂直于纸面向外的区域足够大的匀强磁场，y轴为两个分析器的边界。质量为m、电荷量为e的；”（笈核）从离子源飘出（初速度可视为零），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，从N点垂直y轴射出后射入磁分析器中，最后恰好垂直打在放置于磁分析器下边界

12、。轴）的探测板上。不计粒子重力和粒子间相互作用，求：（1）加速电场中的加速电压U和 阳（笈核）沿中心线MN运动的速度大小火；（2）磁分析器中匀强磁场的磁感应强度B；（3）若 从 离 子 源 飘 出 笊 核），其打在探测板上的位置距。点的距离X。U离子存1 2.为了减小传统制动器的磨损，提高安全性能，某设计师设想用电磁阻尼承担电梯减速时大部分制动的负荷。图1为设计的电磁阻尼制动器的原理图。电梯箱与配重质量都为M,通过高强度绳索套在半径为巳的承重转盘上，且绳索与转盘之间不打滑。承重转盘通过固定转轴与制动转盘相连。制动转盘上固定了半径为 2和 3的内外两个金属圈（图2）,两金属圈电阻不计，两金属圈之

13、间用三根互成120。的辐向导体棒连接，每根导体棒电阻均为R，制动转盘放置在一对励磁线圈之间，励磁线圈产生垂直于制动转盘的匀强磁场，磁感应强度为B,磁场区域限制在120。辐向角内，磁场区下边界没有磁场，如图2阴影区所示（始终有且只有一根导体棒在磁场内）。若电梯箱内放置质量为m的货物一起以速度竖直匀速上升，电梯箱离终点（图中未画出）高度为九时关闭动力系统,仅开启电磁制动，一段时间后，电梯箱恰好到达终点。（1）若在开启电磁制动瞬间，三根金属棒的位置刚好在图2所示位置，制动转盘顺时针运动，则此时制动转盘上的电动势E为多少？此时cd两端的电压为多大？（2）若忽略承重转盘和制动转盘的质量，且不计其它阻力影

14、响，则在上述制动过程中，制动转盘产生的热量是多少？（3）求电梯速度为。时制动装盘的电磁阻尼功率，若要提高制动的效果，试对上述设计做出一处改进。第6页，共16页答案和解析1.【答案】D【解析】【分析】根据反应的产物确定核反应的类型，根据电荷数守恒、质量数守恒得出丫的电荷数和质量数，从而得出中子数。半衰期的大小与元素所处的物理环境和化学状态无关，根据爱因斯坦质能方程求出释放的能量。解决本题的关键知道影响半衰期的因素，知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用。【解答】4、根据质量数守恒，电荷数守恒，第8 发生的是a衰变，故A错误。B、根据电荷数守恒、质量数守恒知

15、，K原子核中的电荷数为5 6 ,质量数为1 4 4 ,则中子数为为8 8 ,故8错误。C、半衰期的大小与温度无关，故C错误。D、根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量4 E =(7 nx-2 m2 -m3-m4)c2，故。正确。故选：D 2.【答案】C【解析】解：力、自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，由分子动理论知，体积不变，气体分子间作用力忽略不计，分子间的作用力不变，故A错误；B C、根据热力学第一定律，爆裂前气体温度升高，内能应增大，突然爆裂的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，温度也会有所下降，故B错误，C正确；。、自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子平均动能增加，但并不是每一个气体分

16、子速率都增大，故。错误。故选：C。气体分子间的距离很大，分子间的作用力可以忽略，根据热力学第一定律分析气体内能的变化，从而得出温度的变化，根据温度的变化判断分子平均动能的变化。本题考查热力学第一定律的应用，关键是知道理想气体的内能只与温度有关，温度升高,内能增加，同时知道温度是分子平均动能的标志。第 8 页，共 16页3.【答案】A【解析】解：AB,设两颗星的质量分别为机1、m2,轨道半径分别为6、q，相距L =400km=4 x 1 05m,根据万有引力提供向心力可知：包 罗=加 死/型 沪=m2r2a)2+整理可得：学=6+r 2)等=誓 3解得质量之和(mi+m 2)=察，其中周期7 =

17、2s，故 A错误、8正确；C D,由于7 =2s,则角速度为：w=Y=rad/s=2 4/rrad/s,即公转角速度1 2 12根据 U=T 3 可知：巧=1 3,V2 r2C i)解得：%+畛=(1 +7 2)3 =9.6 兀 X 1 0 6 M/S,故 C )正确；本题选择无法估算的物理量；故选：4。双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律求出双星总质量与双星距离和周期的关系式，从而分析判断。结合周期求出双星系统旋转的角速度和线速度关系。本题实质是双星系统，解决本题的关键知道双星系统的特点，即周期相等、向心力大小相等，结合牛顿第二定律分析求解。4.【答案】D【解析】解、超声波

18、的频率为1 x 1 0 7 H z,则波的周期为：T =*S =l x 1 0-S,则：1.2 5 x 1 0-7 5 =1 2 5 7,则质点M运动的路程为，s =1.2 5 x 4 4=1.2 5 x 4 x0.4 mm=2 m m,故 A 错误；B、根据图象读出波长为;I =1 4 x 1 0-2mm =I 4 x 1 0-4m,由v =A f,解得：u =1.4 x1 03zn/s,故 8 错误；C、由波形图及波的传播方向为x轴正方向，可知质点M开始振动的方向沿y 轴负方向，故 C错误；D、由图可知，M左侧的波谷与N 之间的距离为：x=(3 5 -1 4)x 10-2m m=2 1 x

19、1(T 2n lm=2.1 x 1 0-4m,则传播到时间t =-=2 ix i：s =1.5 x I t T 7 s,可知在 1.5 xv 1.4X1031 0-7 s 时质点N 恰好处于波谷，故。正确；故选：Do根据时间与周期的关系求质点M通过的路程；根据波形平移法判断质点M开始振动的方向；根据图象读出波长，由波速公式 =/!/求出波速；根据传播规律，确定质点N的位置。本题考查机械波的速度、波长、频率图象等相关知识。要知道质点做简谐运动时，质点不沿波的方向传播。要熟练运用波形平移法判断质点的振动方向。5.【答案】B【解析】解：4运动物体做曲线运动时，速度沿切线方向，而力在轨迹的凹侧，从甲乙

20、的运动轨迹和位置关系来看，甲粒子受到吸引力，而乙受到排斥力，电性不同；电场力对甲做正功，甲粒子动能增大，速度增大，而乙速度减小，则甲粒子经过c点时的速率大于乙粒子经过d点的速率，故A错误，B正确；C.甲粒子电场力做正功，电势能减小，而乙粒子电场力做负功，电势能增大，故C错误；D由于a、b在同一等势面上，两种粒子从a到b电场力做功都等于零，故两粒子到达b点时的速率都等于a点的速率，已知a点的速率相同，则两粒子在b点的速率相同，但是两粒子的质量未知，故不能判断动能是否相等，故。错误。故选：B。曲线运动的物体速度方向沿切线方向，合力在轨迹的凹侧，可以判断甲粒子受吸引力，而乙粒子受排斥力，说明电性向反

21、：甲在吸引力作用下做正功，动能增大，速率增大，而乙速率减小可以判断速率大小关系；电场力做正功时电势能增大，做负功时电势能减小；题中未知两粒子的质量关系，动能大小无法确定。本题考查带电粒子在电场力作用下的运动，电场力做功、电势能、动能、曲线运动的速度和合力关系等，同学们要认真分析，结合所学知识理清关系。6.【答案】AC【解析】解：4 C、三只灯泡都正常发光，由P=U/可知流过4 2、人的电流均为/=，=0.7 5/1,所以电流表的示数为=2/=2 x 0.7 5 A=1.54即副线圈中的电流为1.5 4；同理可知流过G的电流为4=,=|4=0.54原线圈中的电流为0.5 4,所以r=r =S =

22、?故A错误，c正确；7i2 U.S J.BD、原、副线圈两端的电压之比务=4U 2 n2并且“=8V可得U i =24V第1 0页，共1 6页故电压表的示数为2 4 U,a、b两端的电压为Uab=U i +Uu=24V+4V=28V根据正弦式交变电流的规律，交变电压的最大值为U m a x =在。如=2 8&V,故8。错误。故选：A C与(2)同理，则有：Be%=2 m羽rl联立解得：rr=2r=2R笊核在磁场中的运动轨迹如图所示，由几何关系得:第 14页，共 16页疗=(rl R)2+X2解得：x=y/3R答：(1)加速电场中的加速电压U 为g E R 和 田(笈核)沿中心线MN运动的速度大

23、小为为leER；(2)磁分析器中匀强磁场的磁感应强度B 为 叵 迹，方向垂直于纸面向外；&R(3)若从离子源飘出会”(气核)，其打在探测板上的位置距。点的距离X 为V 5 R。【解析】(1)气核在静电分析器中的均匀辐向电场中恰好沿着半径为R 的中心线MN做匀速圆周运动，由电场力提供向心力，根据牛顿第二定律求得其线速度，在加速电场中的被加速的过程，由动能定理求解；(2)气核进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹恰好为:圆周，可知其运动半径，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求解；(3)笊核仍从N点垂直y轴以速度先射入磁场，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求解其运动半径，再由几何关系求解。本题考

24、查了带电粒子在电场和磁场中运动问题，理解题意，难度不大。对于粒子在辐射电场中偏转过程，由指向轨迹圆心的电场力提供向心力；对于带电粒子在匀强磁场只受了洛伦兹力而做匀速圆周运动，依据题意作出粒子运动轨迹图是解题的前提，根据几何关系求得运动半径和轨迹圆心角是解题关键。12.【答案】解：(1)在开启电磁制动瞬间，承重转盘的线速度为力 所以角速度为3=点所以制动转盘的角速度为3=rl三根金属板的位置刚好在图2所示位置，则/e 离开磁场，必切割磁感线就是电源，切割磁感线产生电动势为F =B(r3-r2)丝 产，代入解得E =瞥园E 2E所以干路中的电流为/=厘:=赤R+R那么此时c 与d 之间的电势差即为

25、路端电压U =E-/R =E-=：=巴 一 总,3R 3 6 r l(2)电梯厢与配重用绳子连接，速度相同，由能量转化守恒得|(m 4-2Mv2=(m +M)gh Mgh+Q则 Q =+2 M)卢 m gh；(3)由以上分析可得，速度为时制动转盘的发热功率即电磁阻尼瞬时功率n _ E2 _ B2v2(rl-rl)一 款 _ 6 R r f若要提高制动的效果，则在相同速度下增大电功率即增大电磁阻尼瞬时功率，所以若要提高制动效果，可增加外金属圈的半径或减小内金属圈的半径或减小金属的电阻或减小承重盘的半径。答：(1)若在开启电磁制动瞬间，三根金属棒的位置刚好在图2所示位置，制动转盘顺时针运动，则此时

26、制动转盘上的电动势E 为 竺 竽 啜；此时c d 两端的电压为多大竺竽脸;(2)若忽略承重转盘和制动转盘的质量，且不计其它阻力影响，则在上述制动过程中，制动转盘产生的热量是驷誓6 r l(3)电梯速度为M寸制动装盘的电磁阻尼功率为 竺 萼 芳，若要提高制动的效果，改进措施为：增加外金属圈的半径或减小内金属圈的半径或减小金属的电阻或减小承重盘的半径。【解析】(1)根据线速度与角速度关系求角速度，根据法拉第电磁感应定律求动生电动势，根据闭合电路欧姆定律求路端电压；(2)根据电磁感应中的能量转化和守恒求解；(3)根据分析可知速度为 时制动转盘的发热功率即电磁阻尼瞬时功率，通过表达式判断提高效果的方法。本题考查电磁感应动生电动势的求解，路端电压、发热功率、以及提高效率的措施。由于题中信息较大，读懂题意并用学过的知识分析求解是本题的难点。第 16页，共 16页