【高考真题】2022年新高考物理真题试卷（河北卷）

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【高考真题】2022年新高考物理真题试卷（河北卷）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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。
1．（2022·河北）科学训练可以提升运动成绩，某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中，速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知（　　）
A． 时间内，训练后运动员的平均加速度大
B． 时间内，训练前、后运动员跑过的距离相等
C． 时间内，训练后运动员的平均速度小
D． 时刻后，运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动
2．（2022·河北）2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为（　　）
A． B．2 C． D．
3．（2022·河北）张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为 的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B， 时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（　　）
A．发电机输出的电压为
B．发电机输出交变电流的频率为
C．变压器原、副线圈的匝数比为
D．发电机产生的瞬时电动势
4．（2022·河北）如图是密立根于1916年发表的纳金属光电效应的遏止电压 与入射光频率 的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（　　）
A．钠的逸出功为
B．钠的截止频率为
C．图中直线的斜率为普朗克常量h
D．遏止电压 与入射光频率 成正比
5．（2022·河北）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为 ，小圆面积均为 ，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小 ， 和 均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（　　）
A． B． C． D．
6．（2022·河北）如图，真空中电荷量为 和 的两个点电荷分别位于 点与 点，形成一个以 延长线上 点为球心，电势为零的等势面（取无穷处电势为零）， 为 连线上的一点，S为等势面与直线 的交点， 为等势面上的一点，下列说法正确的是（　　）
A． 点电势低于 点电势
B． 点电场强度方向指向O点
C．除无穷远处外，MN直线上还存在两个电场强度为零的点
D．将正试探电荷 从T点移到P点，静电力做正功
7．（2022·河北）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的 点，将木板以底边 为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（　　）
A．圆柱体对木板的压力逐渐增大
B．圆柱体对木板的压力先增大后减小
C．两根细绳上的拉力均先增大后减小
D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．（2022·河北）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于 轴上，另一根由 、 、 三段直导轨组成，其中 段与 轴平行，导轨左端接入一电阻 。导轨上一金属棒 沿 轴正向以速度 保持匀速运动， 时刻通过坐标原点 ，金属棒始终与 轴垂直。设运动过程中通过电阻的电流强度为 ，金属棒受到安培力的大小为 ，金属棒克服安培力做功的功率为 ，电阻两端的电压为 ，导轨与金属棒接触良好，忽略导轨与金属棒的电阻。下列图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
9．（2022·河北）如图，轻质定滑轮固定在天花板上，物体 和 用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，质量 ， 时刻将两物体由静止释放，物体 的加速度大小为 。 时刻轻绳突然断开，物体 能够达到的最高点恰与物体 释放位置处于同一高度，取 时刻物体 所在水平面为零势能面，此时物体 的机械能为 。重力加速度大小为 ，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（　　）
A．物体 和 的质量之比为
B． 时刻物体 的机械能为
C． 时刻物体 重力的功率为
D． 时刻物体 的速度大小
10．（2022·河北）如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以 为圆心、 和 为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用 、 、 和 、 、 表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．若 ，则
B．若 ，则
C．若 ， ，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同
D．若 ，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则
三、非选择题：共54分。第11~14题为必考题，每个试题考生必须作答。第15~16题为选考题，考生根据要求作答。
11．（2022·河北）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为 ，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。
（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为　 　，钩码的动能增加量为　 　，钩码的重力势能增加量为　 　。
（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是　 　。
12．（2022·河北）某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示。选用的器材有：限温开关S1（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关S2（当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为60Ω，用于加热煮饭）；限流电阻R1和R2，（阻值均为1kΩ）：指示灯L1和L2（2.5V，0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭）；保险丝T。
（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是______ （多选）。
A．按下S1，L1和L2均发光
B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光
C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是　 　（填写各步骤前的字母）。
A．将选择开关旋转到“ × 100”位置
B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度
D．测量指示灯L1两端的阻值
E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图3所示，可判断是　 　断路损坏；若指针如图4所示，可判断是　 　断路损坏。（用电路中的元件符号表示）
13．（2022·河北）如图，光滑水平面上有两个等高的滑板A和B，质量分别为 和 ，A右端和B左端分别放置物块C、D，物块质量均为 ，A和C以相同速度 向右运动，B和D以相同速度 向左运动，在某时刻发生碰撞，作用时间极短，碰撞后C与D粘在一起形成一个新滑块，A与B粘在一起形成一个新滑板，物块与滑板之间的动摩擦因数均为 。重力加速度大小取 。
（1）若 ，求碰撞后瞬间新物块和新滑板各自速度的大小和方向；
（2）若k=0.5 ，从碰撞后到新滑块与新滑板相对静止时，求两者相对位移的大小。
14．（2022·河北）两块面积和间距均足够大的金属板水平放置，如图1所示，金属板与可调电源相连形成电场，方向沿y轴正方向。在两板之间施加磁场，方向垂直 平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间O点放置一粒子源，可连续释放质量为m、电荷量为 、初速度为零的粒子，不计重力及粒子间的相互作用，图中物理量均为已知量。求：
（1） 时刻释放的粒子，在 时刻的位置坐标；
（2）在 时间内，静电力对 时刻释放的粒子所做的功；
（3）在 点放置一粒接收器，在 时间内什么时刻释放的粒子在电场存在期间被捕获。
四、[选修3-3]
15．（2022·河北）
（1）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将　 　（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将　 　（填“升高”“降低”或“不变”）。
（2）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强 。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为 ，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的 ，设整个过程温度保持不变，求：
①此时上、下部分气体的压强；
②“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。
五、[选修3-4]
16．（2022·河北）
（1）一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为10m/s。在传播方向上有P、Q两质点，坐标分别为xP = 1m，xQ = 6m。波传播到P点开始计时，该点的振动图像如图所示，则简谐波的波长为　 　m，经过　 　s，Q点第一次到达正向最大位移处。
（2）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ = 30°。光在真空中的传播速度为c。求：
（i）玻璃的折射率；
（ii）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】运动学v-t 图像
【解析】【解答】AD、v-t图像的斜率表示加速度，由题图可知0-t1时间内，训练后的曲线斜率小于训练前的斜率，即训练后运动员的平均加速度，故A错误；t3时刻后，训练前的曲线斜率减小，训练后的曲线斜率增大，即运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动，D正确；
BC、v-t图像与坐标轴围成的面积表示位移，由图可知0-t2时间内，训练前曲线围成的面积较大，所以训练前、后运动员跑过的距离不相等，故B错误；t2-t3时间内，训练后曲线围成的面积较大，根据平均速度定义式可知，训练后运动员的平均速度大，故C错误；
故选D。
【分析】v-t图像的斜率表示加速度，v-t图像与坐标轴围成的面积表示位移，据此分析解答即可。
2．【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】万有引力提供做圆周运动向心力。
对地球：，，
同理
代入题中所给数据
故选C
【分析】万有引力提供做圆周运动向心力。代入题中所给数据，化简求值。
3．【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由题意得发电机线圈转速即频率为nz。角速度，
发电机输出最大电压，有效值为，所以AB都错。
原副线圈匝数比为，C正确。
发电机产生的瞬时电动势 ，D错误。
故选C
【分析】利用正弦交变电流电压表达式求解，最大值为有效值的倍。
4．【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】遏制电压为0，对应最大初动能为0。光子能量等于逸出功。逸出功为。A对。
由图可知图像与横坐标交点值即为截止频率，约为，B错。
结合遏止电压与光电效应方程可解得，，图像斜率为，C错误。
， 遏止电压 与入射光频率成一次函数关系，而不是正比例关系。D错误。
综选A
【分析】图像与横坐标交点值即为截止频率。结合遏止电压与光电效应方程，得出图像关系式。
5．【答案】D
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】大圆产生感应电动势为，同理5个小圆产生电动势为，
由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电流和感应电动势方向相同，故线圈中总的感应电动势大小为.
故选D。
【分析】利用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解最终的电动势大小。
6．【答案】B
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能；电场力做功
【解析】【解答】MN之间可以作一条由M指向N的电场线。沿电场线，电势逐渐降低，所以P电势高于等势面电势，即高于S点电势。A错误。
因为形成以O为球心的一个等势面，在教材范围内，只有点电荷才可以形成如此特殊的等势面。所以M和N在T点电场强度矢量叠加后合场强就是一个在O点等效负点电荷形成的电场的电场强度，所以T点电场强度方向指向O点。B正确。
根据场强矢量叠加，只有在N点右侧有一个场强为零的地方。C错误。
设等势面与MN连线交点为Q。将正电荷从T移到P，由于由等势面，等效于将电荷从Q移到P，MN两点的电荷都在阻碍正电荷运动，所以静电力一定做负功。D错误。
故选B
【分析】结合点电荷等势面以及电场线特征综合分析。阻碍物体运动，这个力做负功。
7．【答案】B
【知识点】动态平衡分析
【解析】【解答】设两绳子对圆柱体的拉力的合力为T，木板对圆柱体的支持力为N，绳子与垂直于木板方向的夹角为α，从右向左看如图所示：
在矢量三角形中，根据正弦定理得：
在木板以直线MN为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，α不变， γ从90°逐渐减小到0，又γ+β+α=180°
且α＜90°
可知90°＜γ+β＜180°
则0＜β＜180°
可知β从锐角逐渐增大到钝角，根据
可得：T减小，N先增大后减小
因两绳子的拉力的合力T减小，两绳子的拉力的夹角不变，则绳子拉力减小。
故选B
【分析】画出动态变化过程的受力分析图，结合矢量三角形，数形结合即可。
8．【答案】A,C
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】设ab段导轨与水平方向夹角为，则导体切割长度，，
所以I-t为一次函数关系，同理可得bc段以及cd段的规律，A正确。
，在ab段由于L和t是一次函数，所以F表达式中含有t2，所以F和t成二次函数关系。但开始运动时L不为零所以F不为零，B错误。
，由于v0为定值，所以P-t图像和F安-t图像形状一致，且图像不过原点。由B选项分析思路知C正确。
，在ab段，，所以U-t为一次函数关系。D错误。
【分析】利用法拉第电磁感应定律进行分析，得出不同物理量等量关系，从而求出图像。
9．【答案】B,C,D
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】对P：，对Q：，代入题中数据得，A错误。
T时刻绳子断了，两个物体机械能都能守恒。全过程系统机械能也是守恒的。系统总机械能为E，由题意得P最后机械能为，所以绳断后任意时刻Q机械能都为，B正确。
T时刻P速度为，P上升距离，绳断后上升高度，绳断后瞬间重力势能为P总的机械能的，此时重力势能为为，，由物体绳断后做加速度为g的匀变速直线运动，T时刻P速度为，则2T时刻P速度大小为，此时重力功率为，重力功率为，所以CD都正确。
故选BCD
【分析】绳子断了，两个物体机械能都能守恒。全过程系统机械能也是守恒的。利用机械能守恒定律求解。
10．【答案】B,D
【知识点】平抛运动；匀速圆周运动
【解析】【解答】
若 ，则，A错误。
若，则，B正确
若，， 喷水嘴各转动一周，喷出水总量一样，但平均落入每个花盆的水量不相同 ，C错。
，水下落时间相同则，。给浇水转动一周总时间为，
总水量为，
同理，
其中S为水管横截面积，若落入每个花盆的水量相同，则，
联立几个等量关系得，D正确。
故选BD
【分析】利用平抛运动和圆周运动相关知识求解。结合相关几何关系。
11．【答案】（1）；；mgh5
（2）随着h的增加，钩码克服空气阻力做的功在增加
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1） 从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为：
打下F点时速度为，则钩码的动能增加量为
钩码的重力势能增加量为
（2） 产生这个问题的主要原因是钩码和纸带运动的速度逐渐增大，导致空气阻力逐渐增大，以至于空气阻力做的功也逐渐增大。
故填：随着h的增加，钩码克服空气阻力做的功在增加 。
【分析】（1）利用重力势能，动能，弹性势能表达式代入题中所给数据求解。
（2） 钩码克服空气阻力做的功在增加， 导致两条曲线在纵向的间隔逐渐变大 。
12．【答案】（1）C；D
（2）CABDE；L1；R1
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1） S1 闭合，灯L2短路，则L2不会发光，A错误；
当锅内温度高于103℃时，S1自动断开 此时电路中R与R1和L1的串联部分并联，并联的整体再和L2、R2串联，此时电路的总电流I总＜A=220mA，
通过灯泡L1的电流I1＜I总≈12.5mA，电流小于30mA， L1不发光。B错误。
保温开关S2在锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合 ，C正确；
锅内迢度低于70℃时，S2自动闭合，L2支路被短路，则L2不会发光，D正确。
（2）多用电表使用步骤为： 机械调零；选档；欧姆调零；测量；整理器材。答案为 CABDE 。
由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，
将多用电表两表笔与L1两端接触，此时，结合多用电表内部电源可能可以形成回路， 若指针如图3所示则为 断路，电表阻值大约为阻值之和。 若指针如图4所示，若是好的，则测量的是其两端电阻。档位是100档，所以表盘示数靠近0。
【分析】（1）注意电路中各个部分连接方式，以及各个开关可能导致的短路情况。
（2）多用电表使用步骤为： 机械调零；选档；欧姆调零；测量；整理器材。
（3）用电器断路，表盘正常有示数，必须是其他部分和多用电表内部可以形成回路，否则电表示数为无穷大。
13．【答案】（1）CD碰撞过程动量守恒：以向右为正方向，则， 解得：，
方向向右
AB碰撞过程动量守恒：，， 方向向右
故碰撞后瞬间新物块和新滑板各自速度的大小分别为 ， ，方向均向右。
（2）若k=0.5，代入，可得：，
由于是光滑水平面，所以系统动量守恒：则，解得：，
设两者相对位移的大小为x，则由能量守恒定律；
解得：
【知识点】动量守恒定律；能量守恒定律
【解析】【分析】（1）碰撞过程动量守恒，利用动量守恒定律代入题中数据求解。
（2）摩擦产生的热量等于摩擦力乘以相对位移。利用能量守恒定律求解。
14．【答案】（1）电场中，加速度，经过，，
沿y轴位移为
在磁场中，，
经过，沿x轴位移，
在 时刻的位置坐标为（，）
（2）在时刻第二次进入电场，此时速度方向沿y轴负方向，电场强度为第一段时间2倍，加速度为原来2倍。
经过时间粒子速度向下减速为零，然后再经过反向到达第二次刚进入电场的位置，且速度大小也和第二次刚进电场时相同。
经过磁场偏转，磁场不改变速度大小。在时刻第三次进入电场，此时速度方向沿y轴负方向，加速度变为运来3倍。
代入，此时沿y轴位移为，与第一次沿y轴位移相同。
粒子运动的轨迹如图
，
（3）由轨迹图可知，零时刻释放的粒子经过2个半圆形轨迹可以到达，
向下减速时加速度为第一次加速的加速度3倍，所以向下运动位移为第一次位移的，只能到达纵坐标为的位置。不能被接收器接收。
假若粒子经过磁场一次偏转即可到达接收器，即在之间某时刻释放，再经过时间磁场偏转到达接收器，但其半径必须为第（1）问中粒子半径2倍，即末速度为第（1）问中粒子末速度2倍，由于在之间加速度为第（1）问加速度3倍，所以加速时间为第（1）问加速时间的倍，即在时刻释放，加速位移为，在到达位置，向下减速最低到达坐标为，小于，所以位置更低，可以被接收器接收。
若粒子在之间某时刻释放，要满足最后到达位置，即（1）中圆周运动半径4倍位置，可以这样设想，先在加速一半时间释放，即速度变为（1）中第一次加速过程末速度一半，在第二次电场中先减速时间，后加速时间，速度变为（1）中第一次加速过程末速度倍，这样经过两次磁场偏转在x轴位移为，再计算下竖直位移，最后在之间被接收器接收。
综上：在或者时刻释放可以 在电场存在期间被接收器接收。
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）在电场中做匀变速直线运的，在磁场中做匀速圆周运动。
（2）画出粒子运动轨迹，结合恒力做功公式求解。
（3）利用横坐标为（1）中轨迹半径4倍进行讨论。
15．【答案】（1）增大；升高
（2）①气体发生等温变化，对上部分根据玻意尔定律可得 ，
上部分气体压强
对下部分根据玻意尔定律
下部分气体压强
②根据平衡条件可知 ，得
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】（1）根据玻意尔定律PV=C可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，可以假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积，气体绝热压缩，与外界无热交换，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高。气体温度升高，根据理想气体状态方程可知气体压强增大。
【分析】（1）有理想气体状态方程结合热力学第一定律求解。
（2）气体发生等温变化，根据玻意尔定律列方程求解。以及根据受力平衡列方程求解。
16．【答案】（1）2；0.55
（2）光路图如图所示，
由图结合几何关系可得入射角，
所以由折射定律，
设全反射的临界角为C，则，，
由几何关系可知，若光路为圆的内接正方形，
从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短。正方向边长为，
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系；光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】（1）由图得T=0.2S，波速为 10m/s ，波长。从P到Q时间为，P首先向上振动，所以Q首先也是向上振动。经过即0.05s 第一次到达正向最大位移处 。所以总时间为0.5s+0.05s=0.55s。
【分析】（1）结合波形图，结合波长波速频率关系和机械波产生原理进行求解。
（2）由几何关系求出折射角从而求出折射率。由几何关系可知，若光路为圆的内接正方形，从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短。
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【高考真题】2022年新高考物理真题试卷（河北卷）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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。
1．（2022·河北）科学训练可以提升运动成绩，某短跑运动员科学训练前后百米全程测试中，速度v与时间t的关系图像如图所示。由图像可知（　　）
A． 时间内，训练后运动员的平均加速度大
B． 时间内，训练前、后运动员跑过的距离相等
C． 时间内，训练后运动员的平均速度小
D． 时刻后，运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动
【答案】D
【知识点】运动学v-t 图像
【解析】【解答】AD、v-t图像的斜率表示加速度，由题图可知0-t1时间内，训练后的曲线斜率小于训练前的斜率，即训练后运动员的平均加速度，故A错误；t3时刻后，训练前的曲线斜率减小，训练后的曲线斜率增大，即运动员训练前做减速运动，训练后做加速运动，D正确；
BC、v-t图像与坐标轴围成的面积表示位移，由图可知0-t2时间内，训练前曲线围成的面积较大，所以训练前、后运动员跑过的距离不相等，故B错误；t2-t3时间内，训练后曲线围成的面积较大，根据平均速度定义式可知，训练后运动员的平均速度大，故C错误；
故选D。
【分析】v-t图像的斜率表示加速度，v-t图像与坐标轴围成的面积表示位移，据此分析解答即可。
2．（2022·河北）2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为（　　）
A． B．2 C． D．
【答案】C
【知识点】卫星问题
【解析】【解答】万有引力提供做圆周运动向心力。
对地球：，，
同理
代入题中所给数据
故选C
【分析】万有引力提供做圆周运动向心力。代入题中所给数据，化简求值。
3．（2022·河北）张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速为每秒z转，通过转速比为 的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为S，匝数为N，匀强磁场的磁感应强度为B， 时刻，线圈所在平面与磁场方向垂直，发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后。输出电压为U。忽略线圈电阻，下列说法正确的是（　　）
A．发电机输出的电压为
B．发电机输出交变电流的频率为
C．变压器原、副线圈的匝数比为
D．发电机产生的瞬时电动势
【答案】C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由题意得发电机线圈转速即频率为nz。角速度，
发电机输出最大电压，有效值为，所以AB都错。
原副线圈匝数比为，C正确。
发电机产生的瞬时电动势 ，D错误。
故选C
【分析】利用正弦交变电流电压表达式求解，最大值为有效值的倍。
4．（2022·河北）如图是密立根于1916年发表的纳金属光电效应的遏止电压 与入射光频率 的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（　　）
A．钠的逸出功为
B．钠的截止频率为
C．图中直线的斜率为普朗克常量h
D．遏止电压 与入射光频率 成正比
【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】遏制电压为0，对应最大初动能为0。光子能量等于逸出功。逸出功为。A对。
由图可知图像与横坐标交点值即为截止频率，约为，B错。
结合遏止电压与光电效应方程可解得，，图像斜率为，C错误。
， 遏止电压 与入射光频率成一次函数关系，而不是正比例关系。D错误。
综选A
【分析】图像与横坐标交点值即为截止频率。结合遏止电压与光电效应方程，得出图像关系式。
5．（2022·河北）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为 ，小圆面积均为 ，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小 ， 和 均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】大圆产生感应电动势为，同理5个小圆产生电动势为，
由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电流和感应电动势方向相同，故线圈中总的感应电动势大小为.
故选D。
【分析】利用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解最终的电动势大小。
6．（2022·河北）如图，真空中电荷量为 和 的两个点电荷分别位于 点与 点，形成一个以 延长线上 点为球心，电势为零的等势面（取无穷处电势为零）， 为 连线上的一点，S为等势面与直线 的交点， 为等势面上的一点，下列说法正确的是（　　）
A． 点电势低于 点电势
B． 点电场强度方向指向O点
C．除无穷远处外，MN直线上还存在两个电场强度为零的点
D．将正试探电荷 从T点移到P点，静电力做正功
【答案】B
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能；电场力做功
【解析】【解答】MN之间可以作一条由M指向N的电场线。沿电场线，电势逐渐降低，所以P电势高于等势面电势，即高于S点电势。A错误。
因为形成以O为球心的一个等势面，在教材范围内，只有点电荷才可以形成如此特殊的等势面。所以M和N在T点电场强度矢量叠加后合场强就是一个在O点等效负点电荷形成的电场的电场强度，所以T点电场强度方向指向O点。B正确。
根据场强矢量叠加，只有在N点右侧有一个场强为零的地方。C错误。
设等势面与MN连线交点为Q。将正电荷从T移到P，由于由等势面，等效于将电荷从Q移到P，MN两点的电荷都在阻碍正电荷运动，所以静电力一定做负功。D错误。
故选B
【分析】结合点电荷等势面以及电场线特征综合分析。阻碍物体运动，这个力做负功。
7．（2022·河北）如图，用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的 点，将木板以底边 为轴向后方缓慢转动直至水平，绳与木板之间的夹角保持不变，忽略圆柱体与木板之间的摩擦，在转动过程中（　　）
A．圆柱体对木板的压力逐渐增大
B．圆柱体对木板的压力先增大后减小
C．两根细绳上的拉力均先增大后减小
D．两根细绳对圆柱体拉力的合力保持不变
【答案】B
【知识点】动态平衡分析
【解析】【解答】设两绳子对圆柱体的拉力的合力为T，木板对圆柱体的支持力为N，绳子与垂直于木板方向的夹角为α，从右向左看如图所示：
在矢量三角形中，根据正弦定理得：
在木板以直线MN为轴向后方缓慢转动直至水平过程中，α不变， γ从90°逐渐减小到0，又γ+β+α=180°
且α＜90°
可知90°＜γ+β＜180°
则0＜β＜180°
可知β从锐角逐渐增大到钝角，根据
可得：T减小，N先增大后减小
因两绳子的拉力的合力T减小，两绳子的拉力的夹角不变，则绳子拉力减小。
故选B
【分析】画出动态变化过程的受力分析图，结合矢量三角形，数形结合即可。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．（2022·河北）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于 轴上，另一根由 、 、 三段直导轨组成，其中 段与 轴平行，导轨左端接入一电阻 。导轨上一金属棒 沿 轴正向以速度 保持匀速运动， 时刻通过坐标原点 ，金属棒始终与 轴垂直。设运动过程中通过电阻的电流强度为 ，金属棒受到安培力的大小为 ，金属棒克服安培力做功的功率为 ，电阻两端的电压为 ，导轨与金属棒接触良好，忽略导轨与金属棒的电阻。下列图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A,C
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】设ab段导轨与水平方向夹角为，则导体切割长度，，
所以I-t为一次函数关系，同理可得bc段以及cd段的规律，A正确。
，在ab段由于L和t是一次函数，所以F表达式中含有t2，所以F和t成二次函数关系。但开始运动时L不为零所以F不为零，B错误。
，由于v0为定值，所以P-t图像和F安-t图像形状一致，且图像不过原点。由B选项分析思路知C正确。
，在ab段，，所以U-t为一次函数关系。D错误。
【分析】利用法拉第电磁感应定律进行分析，得出不同物理量等量关系，从而求出图像。
9．（2022·河北）如图，轻质定滑轮固定在天花板上，物体 和 用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，质量 ， 时刻将两物体由静止释放，物体 的加速度大小为 。 时刻轻绳突然断开，物体 能够达到的最高点恰与物体 释放位置处于同一高度，取 时刻物体 所在水平面为零势能面，此时物体 的机械能为 。重力加速度大小为 ，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（　　）
A．物体 和 的质量之比为
B． 时刻物体 的机械能为
C． 时刻物体 重力的功率为
D． 时刻物体 的速度大小
【答案】B,C,D
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】对P：，对Q：，代入题中数据得，A错误。
T时刻绳子断了，两个物体机械能都能守恒。全过程系统机械能也是守恒的。系统总机械能为E，由题意得P最后机械能为，所以绳断后任意时刻Q机械能都为，B正确。
T时刻P速度为，P上升距离，绳断后上升高度，绳断后瞬间重力势能为P总的机械能的，此时重力势能为为，，由物体绳断后做加速度为g的匀变速直线运动，T时刻P速度为，则2T时刻P速度大小为，此时重力功率为，重力功率为，所以CD都正确。
故选BCD
【分析】绳子断了，两个物体机械能都能守恒。全过程系统机械能也是守恒的。利用机械能守恒定律求解。
10．（2022·河北）如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以 为圆心、 和 为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中。依次给内圈和外圈上的盆栽浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用 、 、 和 、 、 表示。花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．若 ，则
B．若 ，则
C．若 ， ，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同
D．若 ，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则
【答案】B,D
【知识点】平抛运动；匀速圆周运动
【解析】【解答】
若 ，则，A错误。
若，则，B正确
若，， 喷水嘴各转动一周，喷出水总量一样，但平均落入每个花盆的水量不相同 ，C错。
，水下落时间相同则，。给浇水转动一周总时间为，
总水量为，
同理，
其中S为水管横截面积，若落入每个花盆的水量相同，则，
联立几个等量关系得，D正确。
故选BD
【分析】利用平抛运动和圆周运动相关知识求解。结合相关几何关系。
三、非选择题：共54分。第11~14题为必考题，每个试题考生必须作答。第15~16题为选考题，考生根据要求作答。
11．（2022·河北）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为 ，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。
（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为　 　，钩码的动能增加量为　 　，钩码的重力势能增加量为　 　。
（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是　 　。
【答案】（1）；；mgh5
（2）随着h的增加，钩码克服空气阻力做的功在增加
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1） 从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为：
打下F点时速度为，则钩码的动能增加量为
钩码的重力势能增加量为
（2） 产生这个问题的主要原因是钩码和纸带运动的速度逐渐增大，导致空气阻力逐渐增大，以至于空气阻力做的功也逐渐增大。
故填：随着h的增加，钩码克服空气阻力做的功在增加 。
【分析】（1）利用重力势能，动能，弹性势能表达式代入题中所给数据求解。
（2） 钩码克服空气阻力做的功在增加， 导致两条曲线在纵向的间隔逐渐变大 。
12．（2022·河北）某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示。选用的器材有：限温开关S1（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关S2（当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为60Ω，用于加热煮饭）；限流电阻R1和R2，（阻值均为1kΩ）：指示灯L1和L2（2.5V，0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭）；保险丝T。
（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是______ （多选）。
A．按下S1，L1和L2均发光
B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光
C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是　 　（填写各步骤前的字母）。
A．将选择开关旋转到“ × 100”位置
B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度
D．测量指示灯L1两端的阻值
E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图3所示，可判断是　 　断路损坏；若指针如图4所示，可判断是　 　断路损坏。（用电路中的元件符号表示）
【答案】（1）C；D
（2）CABDE；L1；R1
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1） S1 闭合，灯L2短路，则L2不会发光，A错误；
当锅内温度高于103℃时，S1自动断开 此时电路中R与R1和L1的串联部分并联，并联的整体再和L2、R2串联，此时电路的总电流I总＜A=220mA，
通过灯泡L1的电流I1＜I总≈12.5mA，电流小于30mA， L1不发光。B错误。
保温开关S2在锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合 ，C正确；
锅内迢度低于70℃时，S2自动闭合，L2支路被短路，则L2不会发光，D正确。
（2）多用电表使用步骤为： 机械调零；选档；欧姆调零；测量；整理器材。答案为 CABDE 。
由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，
将多用电表两表笔与L1两端接触，此时，结合多用电表内部电源可能可以形成回路， 若指针如图3所示则为 断路，电表阻值大约为阻值之和。 若指针如图4所示，若是好的，则测量的是其两端电阻。档位是100档，所以表盘示数靠近0。
【分析】（1）注意电路中各个部分连接方式，以及各个开关可能导致的短路情况。
（2）多用电表使用步骤为： 机械调零；选档；欧姆调零；测量；整理器材。
（3）用电器断路，表盘正常有示数，必须是其他部分和多用电表内部可以形成回路，否则电表示数为无穷大。
13．（2022·河北）如图，光滑水平面上有两个等高的滑板A和B，质量分别为 和 ，A右端和B左端分别放置物块C、D，物块质量均为 ，A和C以相同速度 向右运动，B和D以相同速度 向左运动，在某时刻发生碰撞，作用时间极短，碰撞后C与D粘在一起形成一个新滑块，A与B粘在一起形成一个新滑板，物块与滑板之间的动摩擦因数均为 。重力加速度大小取 。
（1）若 ，求碰撞后瞬间新物块和新滑板各自速度的大小和方向；
（2）若k=0.5 ，从碰撞后到新滑块与新滑板相对静止时，求两者相对位移的大小。
【答案】（1）CD碰撞过程动量守恒：以向右为正方向，则， 解得：，
方向向右
AB碰撞过程动量守恒：，， 方向向右
故碰撞后瞬间新物块和新滑板各自速度的大小分别为 ， ，方向均向右。
（2）若k=0.5，代入，可得：，
由于是光滑水平面，所以系统动量守恒：则，解得：，
设两者相对位移的大小为x，则由能量守恒定律；
解得：
【知识点】动量守恒定律；能量守恒定律
【解析】【分析】（1）碰撞过程动量守恒，利用动量守恒定律代入题中数据求解。
（2）摩擦产生的热量等于摩擦力乘以相对位移。利用能量守恒定律求解。
14．（2022·河北）两块面积和间距均足够大的金属板水平放置，如图1所示，金属板与可调电源相连形成电场，方向沿y轴正方向。在两板之间施加磁场，方向垂直 平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间O点放置一粒子源，可连续释放质量为m、电荷量为 、初速度为零的粒子，不计重力及粒子间的相互作用，图中物理量均为已知量。求：
（1） 时刻释放的粒子，在 时刻的位置坐标；
（2）在 时间内，静电力对 时刻释放的粒子所做的功；
（3）在 点放置一粒接收器，在 时间内什么时刻释放的粒子在电场存在期间被捕获。
【答案】（1）电场中，加速度，经过，，
沿y轴位移为
在磁场中，，
经过，沿x轴位移，
在 时刻的位置坐标为（，）
（2）在时刻第二次进入电场，此时速度方向沿y轴负方向，电场强度为第一段时间2倍，加速度为原来2倍。
经过时间粒子速度向下减速为零，然后再经过反向到达第二次刚进入电场的位置，且速度大小也和第二次刚进电场时相同。
经过磁场偏转，磁场不改变速度大小。在时刻第三次进入电场，此时速度方向沿y轴负方向，加速度变为运来3倍。
代入，此时沿y轴位移为，与第一次沿y轴位移相同。
粒子运动的轨迹如图
，
（3）由轨迹图可知，零时刻释放的粒子经过2个半圆形轨迹可以到达，
向下减速时加速度为第一次加速的加速度3倍，所以向下运动位移为第一次位移的，只能到达纵坐标为的位置。不能被接收器接收。
假若粒子经过磁场一次偏转即可到达接收器，即在之间某时刻释放，再经过时间磁场偏转到达接收器，但其半径必须为第（1）问中粒子半径2倍，即末速度为第（1）问中粒子末速度2倍，由于在之间加速度为第（1）问加速度3倍，所以加速时间为第（1）问加速时间的倍，即在时刻释放，加速位移为，在到达位置，向下减速最低到达坐标为，小于，所以位置更低，可以被接收器接收。
若粒子在之间某时刻释放，要满足最后到达位置，即（1）中圆周运动半径4倍位置，可以这样设想，先在加速一半时间释放，即速度变为（1）中第一次加速过程末速度一半，在第二次电场中先减速时间，后加速时间，速度变为（1）中第一次加速过程末速度倍，这样经过两次磁场偏转在x轴位移为，再计算下竖直位移，最后在之间被接收器接收。
综上：在或者时刻释放可以 在电场存在期间被接收器接收。
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）在电场中做匀变速直线运的，在磁场中做匀速圆周运动。
（2）画出粒子运动轨迹，结合恒力做功公式求解。
（3）利用横坐标为（1）中轨迹半径4倍进行讨论。
四、[选修3-3]
15．（2022·河北）
（1）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将　 　（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将　 　（填“升高”“降低”或“不变”）。
（2）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强 。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为 ，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的 ，设整个过程温度保持不变，求：
①此时上、下部分气体的压强；
②“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。
【答案】（1）增大；升高
（2）①气体发生等温变化，对上部分根据玻意尔定律可得 ，
上部分气体压强
对下部分根据玻意尔定律
下部分气体压强
②根据平衡条件可知 ，得
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】（1）根据玻意尔定律PV=C可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，可以假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积，气体绝热压缩，与外界无热交换，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高。气体温度升高，根据理想气体状态方程可知气体压强增大。
【分析】（1）有理想气体状态方程结合热力学第一定律求解。
（2）气体发生等温变化，根据玻意尔定律列方程求解。以及根据受力平衡列方程求解。
五、[选修3-4]
16．（2022·河北）
（1）一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为10m/s。在传播方向上有P、Q两质点，坐标分别为xP = 1m，xQ = 6m。波传播到P点开始计时，该点的振动图像如图所示，则简谐波的波长为　 　m，经过　 　s，Q点第一次到达正向最大位移处。
（2）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ = 30°。光在真空中的传播速度为c。求：
（i）玻璃的折射率；
（ii）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。
【答案】（1）2；0.55
（2）光路图如图所示，
由图结合几何关系可得入射角，
所以由折射定律，
设全反射的临界角为C，则，，
由几何关系可知，若光路为圆的内接正方形，
从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短。正方向边长为，
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系；光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】（1）由图得T=0.2S，波速为 10m/s ，波长。从P到Q时间为，P首先向上振动，所以Q首先也是向上振动。经过即0.05s 第一次到达正向最大位移处 。所以总时间为0.5s+0.05s=0.55s。
【分析】（1）结合波形图，结合波长波速频率关系和机械波产生原理进行求解。
（2）由几何关系求出折射角从而求出折射率。由几何关系可知，若光路为圆的内接正方形，从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短。
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