物理 2022届高考探究题版模拟试卷

物理2022届高考探究题版模拟试卷考试时间：60分钟满分：75分注意事项：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。第Ⅰ卷1至10题，第Ⅱ卷11至20题。答案一律用黑色字迹的钢笔或签字笔写在答题卡上。本卷主要考查高中物理核心概念、规律的理解与应用，以及物理建模与探究能力。第Ⅰ卷（选择题共20分）一、选择题：本题共10小题，每小题2分，共20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。【运动学】某质点做直线运动，其位移随时间变化的图像如图所示。下列关于该质点运动情况的描述，正确的是A.0~2s内质点做匀加速直线运动B.2s~4s内质点做匀减速直线运动C.2s~4s内质点的速度大小不变D.4s~6s内质点的加速度方向与速度方向相同【力学】如图所示，一个质量为m的物块静止在倾角为θ的粗糙斜面上，现用平行于斜面向上的恒力F拉物块，使物块沿斜面向上匀速运动，则下列说法正确的是A.斜面对物块的支持力大小为mgcosθB.斜面对物块的摩擦力大小为FC.拉力F对物块做的功等于物块克服重力做的功D.物块受到的重力沿斜面向下的分力大小为mgcosθ【牛顿定律】一个质量为2kg的物体静止在光滑水平面上，现对物体施加一个水平方向的力F，F随时间变化的关系如图所示。则物体在0~4s内的速度大小和方向是A.0~2s内速度方向向右，2s~4s内速度方向向左B.0~2s内速度方向向右，2s~4s内速度方向向右C.0~2s内速度方向向左，2s~4s内速度方向向右D.0~2s内速度方向向左，2s~4s内速度方向向左【功与能】一个质量为1kg的物体从高处自由落下，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s²。下列说法正确的是A.下落过程中重力势能减少100JB.下落过程中动能增加100JC.下落2s末物体的机械能为200JD.下落2s末物体的速度为20m/s【动量】质量为M的木块静止在光滑水平面上，一颗质量为m的子弹以水平速度v₀射入木块并最终停留在木块中。关于子弹和木块组成的系统，下列说法正确的是A.系统的总动量守恒B.系统的总机械能守恒C.子弹克服阻力做的功等于系统损失的机械能D.木块获得的动能等于系统损失的机械能【电场】在静电场中，电场线如图所示。a、b两点比较，下列说法正确的是A.a点的电势高于b点的电势B.a点的电场强度大于b点的电场强度C.正电荷在a点时的电势能大于在b点时的电势能D.将正电荷从a点移到b点，电场力做正功【电路】如图所示的电路中，电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，定值电阻R₁=2Ω，滑动变阻器R₂的阻值范围是0~10Ω。当滑动变阻器的滑片P从左向右滑动时，下列说法正确的是A.电压表的示数一定变大B.电流表的示数一定变小C.R₁消耗的功率一定变大D.R₂消耗的最大功率为9W【磁场】如图所示，空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电的粒子以速度v垂直射入磁场，粒子在磁场中做匀速圆周运动。若要使粒子的运动半径变为原来的2倍，则下列措施可行的是A.将磁感应强度B变为原来的2倍B.将粒子的速度v变为原来的2倍C.将粒子的质量m变为原来的2倍D.将粒子的电荷量q变为原来的2倍【电磁感应】如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交流电动势随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是A.线圈转动过程中，穿过线圈的磁通量始终为零B.线圈转动过程中，穿过线圈的磁通量变化率最大时，感应电动势最大C.线圈转动过程中，穿过线圈的磁通量最大时，感应电动势最大D.线圈转动过程中，感应电动势的有效值为10V【波】一列声波在空气和水中传播，已知声波在空气中的波速为340m/s，在水中的波速为1530m/s。若该声波在空气中波长为0.85m，则它在水中的波长为A.0.38mB.1.70mC.3.80mD.6.80m第Ⅱ卷（非选择题共55分）二、判断题：本题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”。【热力学】热量可以从低温物体自发地传递到高温物体，而不需要外界做功。【光学】光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角。【原子物理】放射性元素的半衰期与温度、压强等外界条件有关。【力学】物体的惯性只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关。【电磁学】电容器充电后断开电源，其两极板间的电场强度保持不变。【力学】简谐运动中，物体在平衡位置时加速度最大，速度最大。【电磁学】运动电荷在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用。【热学】一定质量的理想气体，在体积不变的情况下，温度升高，气体的压强增大。【波】横波在介质中传播时，质点随波迁移。【电磁学】楞次定律的内容是：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。三、填空题：本题共5小题，每小题2分，共10分。把答案填在答题卡相应的横线上。【万有引力】某行星的质量为M，半径为R，其卫星绕行星做圆周运动的轨道半径为r，则该卫星绕行星做圆周运动的周期为。【实验读数】如图所示，螺旋测微器的示数为mm。【简谐运动】一个弹簧振子，其振动周期为2s，则该弹簧振子的频率为Hz。【电磁学】一个电容器两极板间的电压为U，带电量为Q，则该电容器的电容为。【光学】一束光从空气射入玻璃，入射角为45°，折射角为30°，则该玻璃的折射率为。四、简答题：本题共3小题，共15分。要求有必要的文字说明、公式和计算步骤，只写出最后答案的不得分。【实验探究】（5分）在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学利用打点计时器记录纸带，如图所示。已知交流电频率为50Hz，纸带上标出的A、B、C、D、E各点为计数点，相邻计数点间有4个点未画出。经测量，A点到D点的距离为s=1.60m。该实验的实验原理是。若测得D点的速度为vD，A点的速度为vA，则该实验需要验证的关系式是。若该同学测得A、B、C、D、E各点的瞬时速度分别为vA、vB、vC、vD、vE，且发现E点的动能大于D点的动能，则产生该误差的主要原因是。【力学】（5分）如图所示，足够长的传送带以恒定的速度v₀=2m/s顺时针转动，传送带与水平面间的夹角θ=37°。将一质量m=1kg的物体轻轻放在传送带的底端，物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.5。g取10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：物体从底端运动到顶端所用的时间；物体到达顶端时的速度大小。【电磁学】（5分）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，间距L=0.5m，左端接有阻值R=0.5Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。一根质量m=0.2kg的金属棒垂直导轨放置，从静止开始受水平恒力F=0.8N的作用而运动。求：金属棒的最大加速度；金属棒的最大速度。五、论述题/分析题：本题共2小题，共20分。要求有必要的文字说明、公式和计算步骤，只写出最后答案的不得分。【综合分析】（10分）如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根足够长的光滑水平绝缘杆固定在磁场上方，杆上套有一个质量为m、带正电量为q的小球。小球与杆之间的动摩擦因数为μ。现给小球一个水平向右的初速度v₀，使小球在杆上运动。求：小球在杆上运动的最大速度；小球从开始运动到达到最大速度的过程中，摩擦力做的功。【综合论述】（10分）如图所示，在光滑水平面上，质量为M=2kg的木板静止不动。质量为m=1kg的小滑块以初速度v₀=6m/s从木板左端滑上木板，滑块与木板之间的动摩擦因数μ=0.2。求：滑块能滑到木板上的最大距离；从滑块开始滑上木板到两者相对静止的过程中，系统损失的机械能。一、选择题C（解析：0~2s位移增大，速度方向向右，做匀加速；2s~4s位移减小，速度方向向左，做匀减速；4s~6s位移增大，速度方向向右，加速度方向与速度方向相同。）B（解析：拉力F等于摩擦力f，f=μmgcosθ，A错；支持力N=mgcosθ，A错；拉力做功W=Fs，重力做功WG=mgLsinθ，两者不相等，C错；重力分力f'=mgsinθ，B正确。）B（解析：0~2s，F向右，物体加速向右；2s~4s，F向左，物体先减速向右，再反向加速向左。速度始终向右。）D（解析：下落2s，v=gt=20m/s；动能Ek=1/2mv²=200J；重力势能减少200J；机械能=动能+势能=200J+0=200J。）A（解析：系统不受外力，动量守恒；系统有摩擦生热，机械能不守恒；子弹克服阻力做功等于系统损失的机械能；木块获得的动能是系统损失的机械能的一部分。）D（解析：电场线从a指向b，电势a高；电场线密处场强大；正电荷在电势高处电势能大；电场力做正功，电势能减小。）C（解析：电压表测R₂电压，滑片右移，R₂增大，总电阻增大，电流减小，R₁电压减小，C正确。）B（解析：qvB=mv²/r，r=mv/qB。要使r变为2倍，需v变为2倍。）B（解析：磁通量最大时，变化率为0，电动势为0；磁通量变化率最大时，电动势最大。）C（解析：v=λf，空气中f=v/λ=340/0.85=400Hz。水中v'=1530m/s，λ'=v'/f=1530/400=3.825m≈3.8m。）二、判断题×（解析：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。）×（解析：光从空气斜射入水中，折射角小于入射角。）×（解析：半衰期由核内部因素决定，与外界条件无关。）√（解析：惯性只与质量有关。）×（解析：电容器断电后电荷量不变，两板间距不变，电容不变，电压不变，由E=U/d可知，电场强度不变。）×（解析：简谐运动中，物体在平衡位置时速度最大，加速度为零。）×（解析：运动电荷垂直射入磁场时才受洛伦兹力。）√（解析：由查理定律，压强与温度成正比。）×（解析：横波传播的是振动形式，质点只在原位置附近振动。）√（解析：楞次定律内容正确。）三、填空题2π√（解析：根据万有引力提供向心力，GmM/r²=m²r，解得T=2π√。）8.474（解析：固定刻度线读数8mm，可动刻度线第47格，精度0.001mm，读数8.474mm。）0.5（解析：周期T=2s，频率f=1/T=0.5Hz。）Q/U（解析：电容定义式C=Q/U。）√2（解析：n=sini/sinr=sin45°/sin30°=/=√2。）四、简答题【实验探究】重力势能的减少量等于动能的增加量。mgh=½mv²（h为下落高度，v为瞬时速度）纸带受到的阻力（或空气阻力）做负功，导致机械能损失。【力学】物体受力分析：重力mg、支持力N、摩擦力f。沿斜面方向：F-mgsinθ-f=ma垂直斜面方向：N=mgcosθ摩擦力：f=μN=μmgcosθ代入数据：0.8-1×10×0.8-0.5×1×10×0.8=1×a0.8-8-4=a-11.2=a（加速度为负，说明物体先减速后反向加速，但题目假设传送带足够长且物体能到达顶端，这里需重新审视方向。题目问从底端到顶端，若v₀较小，可能无法到达。但通常此类题目默认能到达。若v₀较大，物体先加速到与传送带同速，再匀速。此处v₀=2m/s，传送带速度也是2m/s。物体初速度2m/s，若初速度等于传送带速度，且方向相同，则物体相对静止，不受摩擦力。但题目说“轻轻放在”，初速度为0。所以物体先加速。）沿斜面向上为正方向。摩擦力向下：f=μmgcosθ=0.5×1×10×0.8=4N重力分力向下：mgsinθ=1×10×0.8=8N合力向下：F合=4+8=12Na=F合/m=12/1=12m/s²（方向沿斜面向下，即减速）速度减为0的时间：t₁=v₀/a=2/12=1/6s位移：s₁=v₀t₁-½at₁²=2×-0.5×12ײ=1/3-0.5×12×1/36=1/3-1/3=0即物体刚放上去就静止了？不对，v₀=2m/s，传送带速度v₀=2m/s。物体初速度0，传送带速度2m/s。物体受到沿斜面向下的摩擦力，做减速运动。v=v₀-at0=2-12t=>t=1/6s。位移s=2×-0.5×12ײ=0。这意味着物体在传送带上根本没动，因为初速度为0，摩擦力让它减速，直接停住。这显然不合理。修正：题目可能隐含物体初速度不为0，或者传送带方向反了？或者摩擦力方向反了？若物体初速度v₀=2m/s，传送带速度v₀=2m/s。物体相对静止，无摩擦，匀速运动。若题目意图是物体初速度为0，传送带速度为2m/s。物体受到沿斜面向下的摩擦力，做减速运动，直接停住。假设题目有误，或者物体初速度很大？另一种可能：物体初速度v₀=2m/s，但题目描述为“轻轻放在”，通常指初速度为0。如果初速度为0，则无法沿斜面向上运动。重新审视题目：“轻轻放在”，通常暗示初速度为0。但若初速度为0，无法沿斜面向上运动。可能意图：传送带逆时针转动？或者物体初速度很大？最可能的解释：题目数值设置导致物体无法到达顶端，或者物体先减速后反向。如果物体初速度为0，传送带速度为2m/s。物体受摩擦力向下，速度变为负（沿斜面向下），但传送带向上。此时相对速度为4m/s，摩擦力方向变为向上。物体加速向下，加速到2m/s后匀速。按此逻辑解答：*物体先减速：a₁=/m=g=10=12m/s²t₁=v₀/a₁=2/12=1/6ss₁=v₀t₁-½a₁t₁