精品解析：陕西省西安中学2022届高三第四次模拟考试理综物理试题

陕西省西安中学高2022届高三第四次模拟考试
理科综合物理试题
一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。

在每小题给出的四个选项中。

第1-4题只有一项符合题目要求，第5-8题有多项符合题目要求。

全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分。

1．图甲为烤肠机，香肠放置于两根水平的平行金属杆中间，其截面图如图乙所示。

假设香肠可视为质量均匀的圆柱体，烤熟后质量不变，半径变大，金属杆不再转动。

忽略摩擦及金属杆的热胀冷缩。

若金属杆对香肠的支持力为F N；两根金属杆对香肠的合力为F合，则香肠烤熟后（）
A．F N增大，F合增大B．F N增大，F合不变
C．F N减小，F合增大D．F N减小，F合不变
2．如图所示，在2022年北京冬奥会冰壶比赛中，某次运动员从投掷线MN放手投掷后，发现冰壶投掷的初速度v0较小，直接滑行不能使冰壶沿虚线到达更近圆心O的位置，于是运动员在冰壶到达前用毛刷摩擦冰壶运行前方的冰面，这样可以使冰壶与冰面间的动摩擦因数从μ减小至某一较小值μ′，恰使冰壶滑行到圆心O点。

在运动过程中，只要投掷成功，以下说法正确的是（）
A．在冰壶直线滑行路径上任意区间擦冰，擦冰距离都是一样的
B．在冰壶直线滑行路径上靠近O点的区间擦冰，擦冰距离要小一些
C．在冰壶直线滑行路径上靠近O点的区间擦冰，冰壶滑行的总时间要小些
D．在冰壶直线滑行路径上任意区间擦冰，冰壶滑行的总时间都一定
3．某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的水池中。

现制作一个为实
际尺寸
1
16
的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的（）
A．1
2B．
1
4
C．
1
8
D．
1
16
4．设想在赤道上建造如图甲所示的“太空电梯”，宇航员可通过竖直的电梯直通太空站，图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系。

关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有（）
A．随着r增大，宇航员的角速度增大
B．宇航员在r=R处的线速度等于第一宇宙速度
C．图中r0为地球同步卫星的轨道半径
D．随着r增大，宇航员感受到“重力”也增大
5．中医药文化是我国优秀传统文化的重要组成部分，中药的保存常常需要做干燥处理。

如图所示是利用高压电场干燥中药的基本原理，在大导体板MN上铺一薄层中药材，针状电极O和平板电极MN接高压直流电源，其间产生非匀强电场E；水分子是极性分子，可以看成棒状带电体，一端带正电荷，另一端带等量负电荷；水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去，在鼓风机的作用下飞离电场区域从而达到快速干燥的目的。

已知虚线ABCD 是某一水分子从A处由静止开始的运动轨迹，则下列说法正确的是（）
A．水分子在B处时，上端带正电荷，下端带负电荷
B．水分子在B处时，带负电荷一端受到的电场力等于带正电荷一端受到的电场力
C ．水分子沿轨迹上ABC
D 运动过程中电场力一直做正功
D ．如果把高压直流电源的正负极反接，水分子仍从A 处开始将向上运动
6．研究光电效应现象的实验装置如图（a ）所示，用光强相同的紫光和蓝光照射光电管阴极K 时，测得相应的遏止电压分别为U 1和U 2，产生的光电流I 随光电管两端电压U 的变化规律如图（b ）所示。

已知电子的质量为m ，电荷量为e -，紫光和蓝光的频率分别为1ν和2ν，且12νν＞。

则下列判断正确的是（ ）
A ．U 1>U 2
B ．图（b ）中的乙线是对应蓝光照射
C ．根据题述条件无法算出阴极K 金属的极限频率
D ．用蓝光照射时，光电子的最大初动能为eU 2
7．图甲是一种振动发电机的示意图，半径0.1m r =、匝数25n =的线圈（每匝的周长相等）位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示），线圈所在位置的磁感应强度的大小均为0.6
T B π
=
，
外力F 作用在线圈框架的P 端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度v 随时间t 变化的规律如图丙（正弦函数曲线）所示。

发电机通过灯泡L 后接入理想变压器，对图中电路供电，发电机正常工作时三个小灯泡均正常发光，灯泡完全相同且=1ΩL R ，不计线圈电阻，下列说法中正确的是（ ）
A ．发电机产生的电动势的瞬时值表达式为6sin(5)V e t π=
B ．变压器原、副线圈的匝数比为2：1
C ．每个小灯泡正常发光时的功率为4W
D ．0.1s t =时理想电压表的示数为6V
8．如图（a ），质量分别为m A 、m B 的A 、B 两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F 作用在A 上，系统静止在光
滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为x。

撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a-t图像如图（b）所示，S1表示0到t1时间内A的a-t图线与坐标轴所围面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的a-t图线与坐标轴所围面积大小。

下列说法正确的是（）
t时间内，墙对B的冲量为0
A．0到
1
B．B运动后，弹簧的最大形变量等于x
C．m A：m B＝S3：S2
D．S1－S2=S3
二、非选择题：共62第9-12题为必考题，每个试题考生必须作答。

第13-16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题
9．某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。

主要实验步骤如下：
（1）用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图（b）所示，h __________cm；
（2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；
（3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；
（4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；
（5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表：
根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线__________。

如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是__________ 2
m/s,由图线可得气垫导轨两支点间的长度为__________m。

（结果都保留三位有效数字，g=9.8m/s2）
10．酒驾严重危害了公共交通安全，打击酒驾现象已成为日常。

如题图甲为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻1R与酒精气体浓度x的关系如图乙所示。

（1）某同学自行设计了简易酒精检测仪，如图丙所示，用到的器材有酒精气体传感器1R、电源（电动势为9.0V，内阻未知）、电流表（满偏电流为100mA，内阻为8.5Ω），闭合开关，周围无酒精气体，发现电流表刚好满偏，则电源内阻为________Ω；用该仪器________（选填“能”“不能”）检测酒驾；
（2）另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表，他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为题图丁。

只有绿灯亮表示被测试者非酒驾，红绿灯一起亮表示被测试者酒驾。

图丁中电源电动势为6V ，内阻不计，2R 为定值电阻，1R 为酒精气体传感器，12L L 、是彩色小灯泡，颜色一红一绿，小灯泡电压达到0.7V 才会发光，则1L 为________（选填“红”“绿”）灯，当红灯刚亮时通过其的电流为_________A （保留两位有效数字）。

11．图是一种花瓣形电子加速器简化示意图，空间有三个同心圆a 、b 、c 围成的区域，圆a 内为无场区，圆a 与圆b 之间存在辐射状电场，圆b 与圆c 之间有三个圆心角均略小于90°的扇环形匀强磁场区Ⅰ、Ⅰ和Ⅰ。

各区感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外。

电子由静止开始从圆b 上P 点沿径向进入电场，电场可以反向，保证电子每次进入电场即被全程加速，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角θ均为45°，最终从Q 点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示，已知圆a 与圆b 之间电势差为U ，圆b 半径为R ，圆c 半径足够大，电子质量为m ，电荷量为e ，忽略相对论效应，取tan 22.50.4︒=。

求： （1）Ⅰ区的磁感应强度大小； （2）电子在Ⅰ区磁场中的运动时间； （3）Ⅰ区和Ⅰ区的磁感应强度大小之比。

12．如图所示，底部带有挡板的固定光滑斜面，倾角为θ＝30°，上有质量为m 的足够长木板A ，其下端距挡板间的
距离为L ，质量也为m 的小物块B 置于木板A 的顶端，
B 与木板A 之间的动摩擦因数为μ=无初速释放二者，当木板滑到斜面底端时，与底部的挡板发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。

可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

重力加速度为g ，求：
(1)木板A 与挡板第一次碰撞后沿斜面上滑的过程中物块B 的加速度大小；
(2)木板A从开始到第二次与挡板碰撞过程中运动的总路程；
(3)从开始到A、B最后都静止的过程中，系统因摩擦产生的热量。

（二）选考题：共45分。

请考生从给出的2道物理题中任选一题作答。

如果多做，则每学科按所做的第一题记分。

[物理——选修3-3]
13．在“用油膜法估测分子的大小”实验中：
（1）下列说法正确的是________；在“用油膜法估测分子的大小”实验中
A．将油膜看成单分子层油膜是一种理想化假设
B．实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用
C．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴溶液中含有油酸10-2mL
D．在计算油酸膜面积时，只需要数出完整方格的数目，对不完整的方格均不计数
（2）某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒（50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升）、纯油酸和无水酒精若干。

已知分子直径数量级为10-10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）至多为________‰（保留两位有效数字）。

14．如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为0p和0t。

现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中
；
（1）内能的增加量U
（2）最终温度T。

[物理——选修3-4]
15．两列频率、振幅均相同的简谐波Ⅰ和Ⅰ分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48m 的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。

已知频闪时间间隔为0.12s，则简谐波Ⅰ和Ⅰ的波长均为_______m，简谐波Ⅰ和Ⅰ的周期均为_______s。

16．我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。

身高1.6m的人站在水平地面上，其正前方0.6m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0cm、深度为1.4cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。

此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。

现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。

（i）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？
（ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？
理科综合物理试题参考答案
1．D 【详解】
以香肠为研究对象，受到重力、两边金属杆的支持力，如图所示
香肠烤熟后质量不变，半径较大，重心升高，支持力与重力反方向的夹角θ减小；由力的平衡知识可得
N 2cos F mg θ=
解得
N 2cos mg
F θ
=
由于θ变小，cos θ变大，N F 变小；
由于香肠烤熟后质量不变，根据平衡条件可得两根金属杆对香肠的合力始终与香肠的重力等大反向，保持不变，故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

2．A 【详解】
AB ．从发球到O 点应用动能定理列出等式可知
'2
1201-02
mgL mgL mv μμ-=-
所以可以在冰壶滑行路线上的不同区间上擦冰，只要保证擦冰的距离一定就行，故A 正确，B 错误；
CD ．擦冰区间越靠近投郑线，则开始阶段冰壶的平均速度就越大，总的平均速度越大，距离一定，所以时间越短，故CD 错误。

故选A 。

3．B 【详解】
由题意可知，水流出后做平抛运动的水平位移和下落高度均变为原来的
1
16
，则有 212
h gt =
得
t 所以时间变为实际的四分之一，则水流出的速度
x v t
=
由于水平位移变为实际的1
16
，时间变为实际的四分之一，则水流出的速度为实际的四分之一 故选B 。

4．C 【详解】
A ．宇航员站在“太空电梯”上，相对地面静止，故角速度与地球自转角速度相同，在不同高度角速度不变，故A 错误；
B ．r =R 处是在地球的表面，设宇航员的线速度为v ，第一宇宙速度为v 1，根据牛顿第二定律得
2
2GMm v mg m R R -=赤 212v GMm
m R R
= 可以看出1v v > 故B 错误；
C ．当r =r 0时，万有引力产生的加速度等于宇航员做圆周运动的向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力，所以宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的同步卫星。

故C 正确；
D ．根据等效重力和万有引力相等可得
2
Mm
G
mg r '= 随着r 增大，其重力越来越小。

故D 错误； 故选C 。

5．D 【详解】
A ．由正负电荷在电场中的受力特点可知，水分子在
B 处时，上端带负电荷，下端带正电荷，故A 错误；
B ．水分子在B 处时，由于带负电荷一端电场线更密，电场强度更大，故受到的电场力大于带正电荷一端受到的电场力，故B 错误；
C ．根据曲线运动的合力速度与轨迹的关系可知，由A 到B 电场力做正功，B 到C 速度与电场力夹角大于90°，电场力做负功，所以水分子沿轨迹上ABC
D 运动过程中电场力不是一直做正功，故C 错误；
D ．如果把高压直流电源的正负极反接，产生的电场方向发生反转，但水分子是一端带正电，另一端带等量负电，故水分子的正负端发生反转，水分子还是从A 处开始将向上运动，故D 正确。

故选D 。

6．AD 【详解】
AB ．根据光电效应方程则有
0km h W E ν=+
在光电管中，遏止电压满足
c km eU E =
联立方程有
0c =W h
U e e
ν-
因为
12νν＞
所以对于同一光电管和金属
12U U ＞
紫光对应的遏止电压大，则图（b ）中的乙线是对应紫光照射，A 正确，B 错误； C ．金属的极限频率满足
c 0h W ν=
则
c 11=h h
U e e νν-
c 22=h h
U e e
νν-
联立两式解得
2112
c 21
U U U U ννν-=
-
C 错误；
D ．由上述分析可知用蓝光照射时，光电子的最大初动能为2eU ，D 正确。

故选AD 。

7．AB 【详解】
A ．线圈中产生的感应电动势最大值为
0.6
22250.12V 6V m E n rBv πππ
==⨯⨯⨯⨯
⨯=
由图丙可知，0.4s T =，角速度
2T
πω=
解得
5rad/s ω=
则发电机产生的电动势的瞬时值表达式为
6sin(5)V e t π=
A 正确；
B ．发电机正常工作时三个小灯泡均正常发光，则有变压器的原副线圈两端的电流关系为
122I I =
根据
12
21
I n I n = 则变压器原、副线圈的匝数比为2：1，B 正确； C ．电源的有效值
E =
设小灯泡正常发光的两端的电压为U ，副线圈两端的电压为U ，根据匝数比和电压关系，则原线圈的两端的电压为2U ，则有
2E U U =+
解得
U =
小灯泡正常发光的功率
22W L
U P R ==
C 错误；
D
．理想电压表测量的是有效值，则任何时刻读数为，D 错误。

故选AB 。

8．CD 【详解】
A ．设物体A 在t 1时刻的速度为0v ，在t 2时刻物体A 、物体
B 的速度分别为1v 、2v ，0到1t 时间内，根据动量定理，对物块A 有
1A 00F t m v =-弹
设墙对B 的冲量为I ，对物块B 有
10I F t -=弹
由a -t 图线面积表示物体速度变化量
010v S -=
解得
A 1I m S =
故A 错误；
B ．由图可知，当物体B 运动后，物体A 的加速度小于0时刻的加速度，则弹簧的型变量小于x ，故B 错误；
C ．1t 到2t 时间内，由图像可知a -t 图线面积表示物体速度变化量，则
32S v =
201S v v =-
根据动量定理，对物块A 有
()()21A 01A 2F t t m v v m S -=-=弹
对物块B 有
()21B 2B 3v F t t m m S -==弹
解得
3
A B 2
S m m S = 故C 正确；
D ．由图可知，物体A 和物体B 在2t 的加速度为0，此时物体A 和物体B 速度相等可得
12v v =
则
12123S S v v S -===
故D 正确。

故选CD 。

9． 1.02 0.342（0.340~0.350） 1.18（1.15~1.21）
【详解】
（1）[1]游标卡尺是十分度的，精度值为0.1mm ，
10mm+0.12mm=1.02cm h =⨯
（5）[2]
[3]根据画出的图线，如果第四组数据是正确的，根据图像数据读出0.3422m/s [4]设两只点间距离为L,垫上n 个垫块后,气垫导轨的倾角θ满足
sin nh L
θ=
根据牛顿第二定律得
sin Mg Ma θ=
sin Mg gh
a n M L
θ=
= 又从图像斜率
gh
k L
=
求得
L ＝1.18 m
10． 1.5 不能 红 0.18 【详解】
（1）[1]电流表刚好满偏，则电流表两端电压为
A A 0.85V U IR ==
此时周围无酒精气体，则R 1取80Ω，其两端电压为
118V U IR ==
则电源内阻为
1A
1.5ΩE U U r I
--=
= [2]当无酒精气体时，R 1电阻最大，此时电流表刚好满偏，若有酒精气体时，R 1电阻变小，电路中电流变大，超过电流表的最大量程，所以不能检测酒驾。

（2）[3]颜色一红一绿，小灯泡电压达到0.7V 才会发光，所以亮绿灯的小灯泡需要保证两端的电压一直大于等于0.7V ，如果与R 1接在一起，R 1在测量酒驾的时候电阻会发生改变，初始电阻大时应当不让小灯泡亮，等电阻变小让小灯泡亮，这样才可以查出酒驾，所以一直亮绿灯的小灯泡应当与定值电阻接在一起，这样无论R 1如何变化，都不会影响小灯泡是否亮，且与定值电阻接在一起也会保证绿灯一直亮，所以L 2是绿灯，L 1是红灯。

[4]当酒精浓度达到0.2mg/mL 时，L 1会变亮，此时L 1两端电压为0.7V ，已知电源电动势为6V ，则R 1两端电压为5.3V ，根据图乙可知R 1的电阻为30Ω，则当红灯亮时，通过其电流为
R111 5.3
A 0.18A 30
U I R =
== 11．（1
（2
（3）1
【详解】
(1)电子在电场中加速有
21
22
eU mv =
在磁场Ⅰ中，由几何关系可得
tan 22.50.4r R R ==
2
1v B ev m r
=
解得
1B =
(2)在磁场Ⅰ中的运动周期为
2r
T v
π=
由几何关系可得，电子在磁场Ⅰ中运动的圆心角为
54
ϕπ=
在磁场Ⅰ中的运动时间为
2t T ϕπ
=
解得
t =
(3)电子经过电场加速后进入Ⅰ和Ⅰ区的速度为1v 、2v ，则
21122eU mv =
；221
42
eU mv = 解得
12:v v =由2
v Bev m r
=可得
12:B B =12．(1)1
4
g ；(2)95L ；(3)3mgL
【详解】
(1) 木板A 与挡板第一次碰撞前，系统相对静止，之间无摩擦，系统加速度为
a =g sin30°
由运动学公式，第一次碰时系统速度
1v 碰后，对B 有
B 1
cos sin 4
a g g g μθθ=-=
方向沿斜面向上 (2)碰后，对A 有
A cos si 4
5n a g g g μθθ=+=
方向沿斜面向下，可见，A 、B 均做减速运动，A 先减速至零。

第一次碰后，A 沿斜面上滑的距离为
211A 225
v x L a ==
从开始到第二次碰，A 的总路程为
A 1925
x L x L =+=
(3)A 最后静止于斜面底部。

设B 相对A 下滑位移为Δx ，由系统功能关系，有
mgL sin θ+mg （L +Δx ）sinθ=μmg Δx cos θ
可得
Δx =4L
因此，系统因摩擦产生的热量为
Q =μmg Δx cos θ=3mgL
13． AB 1.1 【详解】
（1）[1] A ．在“用油膜法估测分子的大小”实验中,分子直径是依据体积与面积之比求出的，所以需要将油膜看成单层分子油膜，不考虑各油膜分子间隙，故A 正确；
B ．油膜可以融于酒精，因此酒精对油酸溶液起稀释作用，方便于测量；故B 正确；
C ．1滴溶液中含有油酸酒精溶液是10-2mL ，含纯油酸的体积小于10-2mL ，故C 错误；
D ．全部完整方格内的油膜面积小于真实油膜面积，应计算面积大于半格的个数；故D 错误。

故选AB 。

（2）[2]由题意，形成油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿面积时，油酸酒精溶液浓度最大。

一滴油酸的体积
102113010m 0.22m 2.210m V dS --==⨯=⨯
一滴油酸酒精溶液的体积
3831
cm 210m 50
V -=
=⨯ 则油酸酒精溶液浓度至多为
1.1?V V
= 14．（1）()0U Q p S f L ∆=-+；（2）()0002p S f T t p S
+=
【详解】
（1）活塞移动时受力平衡
10p S p S f =+
气体对外界做功
1W p SL =
根据热力学第一定律
U Q W ∆=-
解得
()0U Q p S f L ∆=-+
（2）活塞发生移动前，等容过程
01
01
p p t t = 活塞向右移动了L ，等压过程
12
1V V t T
= 且
212V V =
解得
()0002p S f T t p S
+=
15． 0.48 0.96 【详解】
[1]这两列波在AB 之间的区域内发生了干涉现象，AB 之间的距离等于一个波长，即
0.48m λ=
Ⅰ和Ⅰ的波长均为0.48m
[2]从波形1到波形5经历的时间为1
2
T ，则
1
40.122
T =⨯ 0.96s T =
可得简谐波Ⅰ和Ⅰ的周期均为0.96s 16．（i ）1.38；（ii ）1.7 【详解】
（i ）根据题意作出如下光路图
当孔在人身高一半时有
tan θ = 22h d
L
-
= 0.80.0050.6- ≈ 43
，sin θ = 0.8，
tan α =
0.011
0.014 1.4
=，sin α =
由折射定律有
n =
sin 1.38sin θ
α≈ （ii ）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，则可画出如下光路图
根据几何关系有
sin 90
1.7sin n α
'=
≈。