2022年普通高等學校招生全國統一考試模擬卷 理科綜合能力測試·物理部分

一、選擇題（本題共8小題，每小題6分，共48分.在每小題給出的四個選項中，第14-18題只有一項符合題目要求，第19-21題有多項符合題目要求.全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分.）

14.居里夫人發現了釙（Po）具有天然的放射性， 其衰變的核反應方程式為21084po→bapb+42He+dcγ其中，a、b、c、d、的值依次為（ ）.

A.81、206、1、0B. 82、206、0、0C.82、205、0、1D. 81、205、0、0

15.有一根L型細銅棒，兩邊互相垂直且長度分別為l和2l，細銅棒在磁感應強度為B的勻強磁場中運動，已知細銅棒速度均為v，則銅棒兩端電勢差的最大值為（）.

A.BlvB.2BlvC.5BlvD.3Blv

16.如圖1所示，現以恒力F（F>μmg）拉一輕質彈簧，彈簧左端固定，右端連接一質量為m的物塊.物塊與桌面之間的滑動摩擦因數為μ，重力加速度大小為g.將物塊自平衡位置開始向右拉動，已知彈簧的勁度系數為k，且彈簧的彈性勢能EP=12kx2，則系統的最大彈性勢能為（）.

A.12kF2B.2kF2

C.12kF-μmg2D.2kF-μmg2

17.如圖2所示，在水中摻入細沙制成高壓“水刀”，可以用于切割金屬，具有低溫高效不變形的特點.將水從面積極小的細噴嘴高速噴出，直接打在被切割金屬材料表面，從而產生極大壓強，實現切割.已知該“水刀”噴出的水流速度為100m/s，摻入細沙的水的密度為ρ=1.1×103kg/m3.假設高速“水”流垂直打在材料表面上不反彈，試估算水對材料垂直于表面方向的壓強p為（）.

A.1.1×105paB.1.1×106pa

C.1.1×107paD.1.1×108pa

18.Z-箍縮作為慣性約束核聚變的一種可能方式，近年來受到特別重視，其原理如圖3所示.圖中，長20 mm、直徑為5μm的鎢絲組成的圓柱面陣列，瞬間通以超強電流，鎢絲陣列在安培力的作用下以極大的加速度向內運動， 即所謂自箍縮效應;設圈柱面有N根鎢絲（可視為長直導線）均勻地分布在半徑為r的圓周上，通有總電流I內=2×107A;已知通有電流i的長直導線在距其r處產生的磁感應強度大小為kmir，式中km是比例常量.計算圓柱面內某一根通電鎢絲中間長為ΔL的一小段鎢絲所受到安培力大小為（）.

A.KmΔLI2內2rB.KmΔLI2內2rN

C. NKmΔLI2內2rN-12D.N-1KmΔLI2內2rN2

19.如圖4是北京時間2021年10月16日6時56分，神舟十三號載人飛船采用自主快速交會對接模式成功對接于空間站天和核心艙徑向端口，翟志剛、王亞平、葉光富三名航天員成功進駐空間站天和核心艙，開始中國迄今時間最長的載人飛行.已知空間站軌道離地面的高度約為地球半徑的116，繞地球飛行的軌道可視為圓軌道.下列說法正確的是（）.

A.空間站在軌道上運行的線速度小于7.9km/s

B.空間站在軌道上運行的加速度小于地面重力加速度g

C.對接后，空間站由于質量增大，軌道半徑將變小

D.若已知空間站的運行周期、地球半徑和引力常量G，可求出空間站質量

20.如圖5所示，一圓弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的兩側與光滑斜坡aa′、bb′相切，相切處a、b位于同一水平面內，槽與斜坡在豎直平面內的截面如圖5所示.一小物塊從斜坡aa′上距水平面ab的高度為2h處沿斜坡自由滑下，并自a處進入槽內，到達b后沿斜坡bb′向上滑行，已知到達的最高處距水平面ab的高度為h;接著小物塊沿斜坡滑下bb′并從b處進入槽內反向運動， 若不考慮空氣阻力，則 （ ）.

A.小物塊再運動到b處時速度為2gh

B.小物塊尚未運動到a處時，速度已變為零

C.小物塊不僅能再運動至a處，并能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度為2h

D.小物塊不僅能再運動到a處，并能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度小于h

21.如圖6所示，在點電荷Q的電場中有M、N、P和F四點，M、N、P為直角三角形的三個頂點，F為MN的中點，∠M=30°.M、N、P、F四點處的電勢分別用φM、φN、φP、φF表示.已知φM=φN，φP=φF，點電荷Q在M、N、P三點所在平面內，則（）.

A.點電荷Q一定在MP連線上

B.連接PF的線段不在同一個等勢面上

C.將正試探電荷從P點搬運到N點，電場力可能做負功

D.如果點電荷Q為負電荷，則φP大于φM

二、非選擇題（共62分.第22-25題為必考題，每個試題考生都必須作答.第33-34題為選考題，考生根據要求作答.）

（一）必考題：共62分.

22.甲、乙兩同學通過下面的實驗測量人的反應時間.實驗步驟如下：

（1）甲用兩個手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂.乙把手放在尺子的下端（位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺子），準備用手指夾住下落的尺子.

（2）甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子.若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應時間為（用L、L1和g表示）.

（3）已知當地的重力加速度大小為g=9.80 m/s2，L=30.0 cm，L1=10.4 cm.乙的反應時間為s.（結果保留2位有效數字）

（4）寫出一條能提高測量結果準確程度的建議：.

23.某同學用下列器材測量一電阻絲的電阻RX：電源E，適當量程的電流表電壓表各一只，滑線變阻器R，電阻箱RP，開關S1、S2，導線若干.他設計的電路圖如圖7（a）所示，具體做法：先閉合S1，斷開S2，調節R和RP，使電流表和電壓表示數合理，記下兩表示數為I1，U1;再保持RP阻值不變，閉合S2，記下電流表和電壓表示數為I2、U2.

（1）請你幫他按電路圖在實物圖7（b）上連線;

（2）寫出被測電阻RX=（用電表的讀數表示）;

（3）此實驗中因電流表有內阻，電壓表內阻不是無限大，使被測電阻的測量值真實值（選填“大于、小于或等于”） .

24.冰壺比賽是北京冬奧會的比賽項目之一，為了測試場地進行了如下實驗，如圖8所示，可視為質點的兩個冰壺1和2放在粗糙的水平地面上，開始時兩

冰壺間的距離d =31.00m，冰壺1、2的質量分別為m1=19.5kg、m2=19.5kg.現令它們分別以初速度v1=12m/s和v2=4m/s相向運動，已知兩冰壺與地面的滑動摩擦系數相同，經過時間t=3.0s，兩冰壺發生相碰，碰后兩者粘在一起運動，若碰撞時間極短，求碰撞時損失的機械能.

25.如圖9所示，電阻忽略不計的、兩根平行的光滑金屬導軌豎直放置，其上端接一阻值為3Ω的定值電阻R.在水平虛線L1、L2間有一與導軌所在平面垂直的勻強磁場B、磁場區域的高度為d=0.5m.導體棒a的質量ma=0.2kg，電阻Ra=3Ω;導體棒b的質量mb=0.1kg，電阻Rb=6Ω.它們分別從圖9中M、N處同時由靜止開始在導軌上無摩擦向下滑動，且都能勻速穿過磁場區域，當b剛穿出磁場時a正好進入磁場.設重力加速度為g=10m/s2.（不計a、b之間的作用，整個運動過程中a、b棒始終與金屬導軌接觸良好）求：

（1）在整個過程中a、b兩棒克服安培力分別做的功;

（2）a進入磁場的速度與b進入磁場的速度之比;

（3）分別求出M點和N點距虛線L1的高度.

（二）選考題（共15分）

33.＼[物理——選修3-3＼]（15分）

（1）下列說法正確的是（填正確答案標號，選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分;每選錯1個扣3分，最低得分為0）

A.掃地時，在陽光照射下，看到塵埃飛舞，這是塵埃在做布朗運動

B.一定質量的理想氣體向真空自由膨脹時，體積增大，熵增大

C.自然界中自發進行的與熱現象有關的宏觀物理過程都具有方向性

D.由于液體表面分子間距離小于液體內部分子間的距離，故液體表面存在表面張力

E.一定量的氣體，在體積不變時，分子每秒平均碰撞次數隨著溫度降低而減小

（2）如圖10所示，導熱的圓柱形汽缸固定在水平桌面上，橫截面積為S、質量為m1的活塞封閉著一定質量的氣體（可視為理想氣體），活塞與汽缸間無摩擦且不漏氣.總質量為m2的砝碼盤（含砝碼）通過左側豎直的細繩與活塞相連.當環境溫度為T時，活塞離缸底的高度為h.現環境溫度度發生變化，當活塞再次平衡時活塞離缸底的高度為2h3，求：

①現環境溫度變為多少？

②保持①中的環境溫度不變，在砝碼盤中添加質量為Δm的砝碼時，活塞返回到高度為h處，求大氣壓強.

34.＼[物理——選修3-4＼]（15分）

（1）（多選）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x=2m處的質點的振動圖像如圖11（a）所示，在x=8m處的質點的振動圖像如圖11（b）所示.下列說法正確的是（）.

A.該波的周期為12 s

B.x=2m處的質點在平衡位置向y軸正方向振動時，x=8m處的質點在波峰位置

C.在0～4 s內x=2m處和x=8m處的質點通過的路程均為6 cm

D.該波的波長可能為8 m

E.該波的傳播速度可能為2m/s

（2）如圖12所示，MN下方足夠大的空間有長方體玻璃介質，其折射率n=3，玻璃介質的上邊界MN是屏幕，玻璃中有一個正三棱柱的空氣泡，三棱柱軸線垂直于紙面，圖中豎直截面正三角形的邊長l=40cm，頂點與屏幕相距103cm，底邊AB與屏幕平行，一束激光在豎直截面內垂直于AB邊射向AC邊的中點O，結果在屏幕MN上出現了兩個光斑.（光在真空中的傳播速度3×108m/s）求：

①該激光在玻璃介質中傳播的速度;

②兩個光斑之間的距離x.

參考答案

14.B解析在反應中，最后一個是γ射線，該射線是電磁波，不帶電，故c=0，d=0，故選項AC均錯誤;最后我們再把剩下的兩項核對一下，看是否也成立，反應前后質量數和荷電荷數守恒，正好與B選項的對應起來.

15.C解析電勢差最大時，就是等效長度最大的時候，即最大等效長度為5l，故最大電勢差為5Blv，選項C正確.

16.D解析系統的最大勢能就是彈簧伸長量最大時的勢能，設向右拉動時彈簧的最大形變量為x，則根據動能定理得：Fx-μmgx-12kx2=0-0，解得x=2F-μmgk，所以系統最大的勢能為EP=

12kx2=2kF-μmg2，選項D正確.

17.C解析選取Δt時間內打在材料表面質量為Δm水為研究對象，以從細噴嘴高速噴出時的速度方向為正方向，由動量定理得-FΔt=0-Δmv，其中Δm=ρSvΔt，解得F=ρSv2.根據牛頓第三定律，材料表面受到的壓力F′=F，水對材料垂直于表面方向的壓強P=F′S，代入數據解得P=1.0×

107pa，故C正確.故選C.

18.D解析（1）通有電流i的鎢絲（長直導線）在距其r處產生的磁感應強度的大小為B=kmir①

由右手螺旋定則可知，相應的磁感線是在垂直于鎢絲的平面上以鎢絲為對稱軸的圓，磁感應強度的方向沿圓弧在該點的切向，它與電流i的方向成右手螺旋.

兩根相距為d的載流鎢絲（如圖13間的安培力是相互吸引力，大小為

F=BΔLi=kmΔLi2d②

考慮某根載流鎢絲所受到的所有其他載流鎢絲對它施加的安培力的合力.由系統的對稱性可知，每根鎢絲受到的合力方向都指向軸心;我們只要將其他鎢絲對它的吸引力在徑向的分量疊加即可.如圖13，設兩根載流鎢絲到軸心連線間的夾角為φ，則它們間的距離為

d=2rsinφ2③

由②③式可知，兩根載流鎢絲之間的安培力在徑向的分量為

Fr=kmΔLi22rsinφ2sinφ2=kmΔLi22r④

它與φ無關，也就是說雖然處于圓周不同位置的載流鎢絲對某根載流鎢絲的安培力大小和方向均不同，但在徑向方向上的分量大小卻是一樣的;而垂直于徑向方向的力相互抵消.因此，某根載流鎢絲所受到的所有其他載流鎢絲對它施加的安培力的合力為

F=（N-1）kmΔLi22r=（N-1）kmΔLI2內2rN2⑤

其方向指向軸心.

19.AB

解析A.7.9km/s是繞地球運行的最大環繞速度，故空間站在軌道上運行的線速度小于7.9km/s，故A正確;B.根據GMmR2=ma離地面越高，加速度越小，故空間站在軌道上運行的加速度小于地面重力加速度g，故B正確;C.根據GMmR2=mv2R，v=GMR，對接后，空間站速度不變，軌道半徑不變，故C錯誤;D.根據GMmR2=m（4π2T2）R，根據題意，可以知道軌道半徑，運行周期和引力常量G，只能求出地球質量，而不能求出空間站質量，故D錯誤.故選AB.

20.AD解析根據機械守恒很容易得到b點速度為2gh;再根據能的轉化與守恒，由于從aa′滑下的速度較從bb′返回大，所以從aa′下滑 時對底部槽壓力也較大，摩擦力做功較多，所以不難得出D正確.

21.ABC解析根據點電荷的電場的特點可知，點電荷的電場的等勢面是以點電荷為中心的同心球面，故分別作MN連線的中垂線和PF連線的中垂線，如圖14所示，根據圖中幾何關系可知，兩條線交MP于A點，即點電荷在A點，選項A正確，B正確;由于點電荷Q的電性未知，將正試探電荷從P點搬運到N點，電場力做功可能為正，也可能為負，選項C正確;沿著電場線的方向電勢逐漸降低，選項D錯誤.圖14

二、非選擇題（共62分.第22-25題為必考題，每個試題考生都必須作答.第33-34題為選考題，考生根據要求作答.）

（一）必考題（共62分）.

22.（2）2（L-L1）g

（3） 0.20（4）多次測量取平均值;初始時乙的手指盡可能接近尺子

解析（2）根據自由落體運動的規律，

得L-L1=12gt2，

解得t=2（L-L1）g

.

（3）將g=9.80 m/s2，L=30.0 cm=0.300 m，L1=10.4 cm=0.104 m，

代入t=2L-L1g，

解得t=0.20s.

（4）建議：多次測量取平均值;初始時乙的手指盡可能接近尺子.

23.答案：（1）實物連線如圖15

（2）∴Rx=

U1U2U1I2-U2I1

（3）“等于”

解析（2）先閉合S1，斷開S2，調節R和RP，使電流表和電壓表示數合理，記下兩表示數為I1，U1;

設電壓表內阻為RV.

I1U1=1RP+1RV

再保持RP不變，閉合S2，記下電流表和電壓表示數為I2、U2.

I2U2=1RP+1RV+1RX，

故 RX=U1U2U1I2-U2I1.

（3）“等于”.

24.答案ΔE=175.5 J

解析假設冰壺2的速度恰好為零，則冰壺1的速度減為8m/s，這時s1=12+82m/s×3s=30ms2=4+02m/s×3s=6m

則s1+s2=36m>31m所以3.0s時冰壺2已經停止運動.

s′1=v1t-12at2s′2=0-v′22-2a

s′1+s′2=da=2 m/s2

此時v′1=v1-at=6 m/s;v′2=0 m/s;由動量守恒：m1v′1=（m1+m2）v共

損失的機械能：

ΔE=12m1v′12-12（m1+m2）v2共

ΔE=175.5 J

25.解（1）因a、b在磁場中勻速運動，其安培力等于各自的重力，由功的公式得

Wa=magd=1.0 JWb=mbgd=0.5 J

（2）b在磁場中勻速運動時：速度為vb，總電阻R1=7.5Ω

b中的電流Ib=Ib=BLvbR1①

B2L2vbR1=mbg②

同理，a棒在磁場中勻速運動時：速度為va，總電阻R2=5Ω、B2L2vbR1=mag③

由以上各式得：

vbva=34④

（3）v2=2gh⑤

hbha=916⑥

va=vb+gt⑦

d=vbt⑧

由④⑤⑥⑦⑧得ha=43m=1.33m

hb=34m=0.75 m

（二）選考題：共15分

33.＼[物理——選修3-3＼]（15分）（1）BCE

解析布朗運動是懸浮在液體中的小顆粒受到液體分子的作用而做的無規則運動，這種微粒一般是很小的，而塵埃的顆粒較大，是在空氣氣流作用下的宏觀運動，A錯誤.一定質量的理想氣體向真空自由膨脹時，體積增大，熵增大，B正確.自然界中自發進行的與熱現象有關的宏觀物理過程都具有方向性，C正確.由于液體表面分子間距離大于液體內部分子間的距離，故液體表面存在表面張力，D錯誤.一定量的氣體，在體積不變時，分子每秒平均碰撞次數隨著溫度降低而減小，E正確.

（2）①T2=2T3②P0=（m2+3△m-m1）g

解析①由題可知，初始時溫度為T1=T，體積為V1=hS

變化后溫度為T2，體積為V2=2hS3

根據蓋-呂薩克定律有：V1T1=V2T2，

解得：T2=2T3

②設大氣壓強為p0，初始時體積V2=2hS3

活塞受力平衡m1g+p0S-p2S-m2g=0

初始時壓強P2=P0+m1g-m2gS

變化后體積V3=hS

末態活塞受力平衡

m1g+p0S-p3S-（m2+Δm）g=0

解得：P3=P0+m1g-（m2+△m）gS

根據玻意耳定律有：p2V2=p3V3

解得：P0=（m2+3△m-m1）gS

34.＼[物理——選修3-4＼]（15分）

（1）ABD解析由題圖可知，該波的周期為12s，故A正確;該波沿x軸正方向傳播，在x=2m處的質點在平衡位置向y軸正方向振動時（如t=3 s時），x=8 m處的質點在波峰位置，故B正確;由題圖可知，在0～4 s內x=2 m處質點通過的路程為6 cm，而x=8 m處的質點通過的路程小于6 cm，故C錯誤;簡諧橫波沿x軸正方向傳播，由題圖可知，t=0時刻，x1=2 m處的質點位于波谷，x2=8 m處的質點在t=9s時刻才位于波谷，時間相差

（n+34）

T，結合波形得x2-x1=（n+34）λ（n=0，1，2，…），得到波長λ=

244n+3m，當n=0時，λ=8 m，故D正確;該波的波速v=

λT=24n+3m/s，當n=0時，v=23 m/s，當n=1時，v=27 m/s，可知該波的傳播速度不可能為2 ?m/s，故E錯誤.

（2）①v=3×108 m/s②x=80 cm

解析①該激光在玻璃介質中傳播的速度為：

v=cn=3×108 m/s.

②畫出光路圖如圖16所示：

在界面AC，a光的入射角i=60°由光的折射定律有：

sini/sinr=n

代入數據求得折射角為：r=30°

由光的反射定律得，反射角為：

i′=i=60°

由幾何關系易得：

△DOE是直角三角形，∠D=60°，∠E=30°

O點到光屏的距離為：

h=103+20×sin60°=203cm

故兩光斑之間的距離為：

x=h/tan60°+htan60°=80cm

[責任編輯：李璟]

收稿日期：2022-02-05

作者簡介：郭公禮，男，正高級教師，新疆奧賽特級教練，從事教材教法及競賽研究.[FQ）]