2022届山东省济南市高三（下）5月高考模拟考试物理试题含解析

2022年5月济南市高考模拟考试

物理试题

一、单项选择题;本题共8小题，每小题3分，共 24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. 国家速滑馆（又名“冰丝带”）是北京 2022 年冬奥会冰上运动的主场馆，为确保运动项目的顺利完成，需要对场馆内降温。若将场馆内的空气看做理想气体，已知降温前场馆内、外的温度均为7℃，降温后场馆内温度为－8℃，该过程中场馆内气体压强不变。以下说法正确的是（　　）

A. 场馆内空气质量不变

B. 场馆内空气的热量是由场馆内自发传递到场馆外的

C. 场馆内所有空气分子的分子动能都减小

D. 场馆内空气分子单位时间内与冰场碰撞次数增多

【答案】D

【解析】

【详解】A D．从气体压强微观方面解释，温度降低，分子平均动能减小，单位体积内的分子数增大，场馆内空气分子单位时间内与冰场碰撞次数增多，从而使压强维持不变。单位体积内的分子数增大，所以场馆内空气质量变大。A错误，D正确。

B．由热力学第二定律，场馆内空气的热量是不可能自发由场馆内传递到场馆外。B错误；

C．温度降低，分子平均动能减小，并不是场馆内所有空气分子的分子动能都减小。C错误。

故选D。

2. 列车进站做匀减速直线运动的过程中，用、、分别表示列车运动的时间、位移和速度，下列图像正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．列车进站做匀减速直线运动，速度应越来越小，而A中x-t的斜率越来越大，表示其速度越来越大，故A错误；

B．列车进站做匀减速直线运动，速度应越来越小，而B中x-t的斜率恒定，表示其做匀速，故B错误；

C D．根据匀变速直线的运动规律，有

以初速方向为正方向，则a为负且大小恒定，可知v2与x为线性关系，且斜率为负，故D错误，C正确。

故选C。

3. 根据玻尔理论，氢原子的能级图如图甲所示，大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通过玻璃三棱镜后能分成如图乙所示的a、b、c、d 四条可见光束。已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，则b光为（　　）

A. 第6能级向第 2 能级跃迁产生的 B. 第 4能级向第2 能级跃迁产生的

C. 第6能级向第1能级跃迁产生的 D. 第4能级向第1能级跃迁产生的

【答案】B

【解析】

【详解】C D．根据玻耳原子模型理论，依题意，因光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，不可能任何一个较高能级向第1能级跃迁而产生，因为从第2能级到第1能级辐射的光子能量最低，为10.2eV，故CD错误；

AB．结合前面分析，因光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，也不可能是更高能级向第3能级跃迁产生的，因为辐射的最高能量为1.51eV，所以一定是从较高能级向第2能级跃迁时产生的；根据玻耳理论，第7能级向第 2 能级跃迁辐射光子的能量大于3.11eV，所以a、b、c、d 四条光束只能是第6、5、4、3能级向第2能级跃迁辐射产生，且辐射光子能量依次减小；a、b、c、d 四条可见光通过三棱镜，根据偏折程度可知，d光光子能量最大，b光光子能量第三，所以b光为第 4能级向第2 能级跃迁产生的，故A错误，B正确。

故选B。

4. 2021年5月15 日，我国首个火星探测器天问一号降落火星。考虑到时间与经济成本、技术限制，科学家们计算出地球探测器到火星的最佳轨道只有一条，那就是外切于地球公转轨道同时内切于火星公转轨道的椭圆轨道。该轨道只有在地球与火星相对位置满足合适条件的时候发射探测器才能实现，这个相对合适的位置所对应的发射时间段称为发射窗口。下列四幅图中地球与火星的相对位置可能满足发射窗口的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据万有引力定律，则有

可得行星在轨运行的速度为

可知，由于地球的轨道半径小于火星的轨道半径，其速度大于火星的速度；其次，发射探测器时最好能借助地球公转运行速度，即沿着地球自转切线方向且与地球公转同向发射，这样可以节省发射成本；所以最好的发射窗口是，火星与地球相距较近且火星在地球的斜前方合适的距离；此时发射探测器，由于发射器脱离地球后的速度大于火星的速度，这样探测器在往高轨道运动时，由于引力的作用，其速度在一定程度上变小而接近火星，故ABD错误，C正确。

故选C。

5. 如图所示，理想变压器三个线圈的匝数比为n1∶n2∶n3 = 4∶1∶1，电阻R1 = R2 = R3 = R。当A、B两接线柱接正弦交变电源时，R2的电流为I，则电源的输出功率为（   ）

A. 2I2R B.  C. 3I2R D. 18I2R

【答案】B

【解析】

【详解】设R3两端电压为U，则R2两端电压为

原线圈两端的电压为

又因为R2电流为I，则

则R3的电流为

由

U1I1 = U2I + U3I3

则

则电源的输出功率为

故选B。

6. 如图所示为玻璃圆柱体截面图，半径为，玻璃的折射率为。在截面内有两条间距为的平行光线，下面的光线过圆心O，经过玻璃圆柱体后，两出射光线相交于图中P点。则圆心 O到P点的距离为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】光路图如图所示

根据题意可知，通过M点的光线入射角为

根据光的折射定律

可得折射角

由于为等腰三角形，可知光线从N点射出时的入射角为30o，从而折射角为45o，根据几何关系可知

在中，根据正弦定理

解得

故选A。

7. 在天宫课堂第二课上，航天员叶光富给我们展示了一个“科学实验重器”—“高微重力科学实验柜”。 如图甲所示，当柜体受到一个干扰偏离原位置时，柜体通过喷气又慢慢 回到了原位置。将该过程简化为如图乙所示的模型，物块静止在光滑水平面上的 O点，左右有两个喷气装置A和B，当给物块一个向左的初速度时，喷气装置A立即向左喷气，经过一段时间，装置A关闭，同时装置B向右喷气，直到物块回到出发点O且速度为零，假设喷气装置A、B喷气过程中对物块的作用力大小相等且不变，喷气对物块质量的影响忽略不计，则该过程中A、B喷气装置喷气的时间之比等于（　　）

A. 1 B. 2 C. 2 D. +1

【答案】D

【解析】

【详解】设A、B喷气过程中对物块的作用力大小为F，喷气的时间分别为t1和t2，物块初速度为v，以初速度方向为正方向，设A停止喷气时物块速度大小为v1，根据动量定理

由运动学规律可得

联立可解得

故选D。

8. 如图甲所示为利用霍尔元件制作的位移传感器。将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体正中间，以中间位置为坐标原点建立如图乙所示的空间坐标系。当霍尔元件沿轴方向移动到不同位置时，将产生不同的霍尔电压 U，通过测量电压U 就可以知道位移。已知沿轴方向磁感应强度大小（为常数，且>0），电流 I沿方向大小不变。该传感器灵敏度，要使该传感器的灵敏度变大，下列措施可行的是（　　）

A. 把霍尔元件沿方向的厚度变小 B. 把霍尔元件沿 方向的高度变大

C. 把霍尔元件沿方向的长度变大 D. 把霍尔元件沿 方向的高度变小

【答案】A

【解析】

【详解】设霍尔元件沿y轴反向高度为d，沿x轴方向的厚度为l，电流的微观表达式为

得

自由电荷受洛伦兹力和电场力平衡

得

由磁感应强度大小

得

则

可知，要使该传感器的灵敏度变大，应把霍尔元件沿方向的厚度l变小。

故选A。

二、多项选择题∶本题共4 小题，每小题4分，共16 分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 如图所示，经过高温消毒的空茶杯放置在水平桌面上，茶杯内密封气体的温度为87℃，压强等于外界大气压强。已知杯盖的质量为m，茶杯（不含杯盖）的质量为M，杯口面积为S，重力加速度为g。当茶杯内气体温度降为27℃时，下列说法正确的是 （　　）

A. 茶杯对杯盖的支持力为 B. 茶杯对杯盖的支持力为

C. 茶杯对桌面的压力为 D. 茶杯对桌面的压力为

【答案】AD

【解析】

详解】AB．由题意

对于茶杯内的气体，由查理定律可得

解得

对杯盖受力分析，由平衡条件可得

解得

A正确，B错误；

CD．对茶杯、杯盖整体受力分析可知桌面对茶杯的支持力为

由牛顿第三定律可知茶杯对桌面的压力为，C错误，D正确。

故选AD。

10. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿轴正向运动，其电势能 随位移 的变化如图所示，其中 O－段是抛物线，处是顶点，－段是直线，且与抛物线相切。粒子由O－运动过程中，下列判断正确的是（　　）

A. 处电势最高 B. O－段粒子动能增大

C. －段粒子加速度增大 D. －段粒子做匀速直线运动

【答案】AC

【解析】

【详解】A.由电势能 随位移的变化图像可知：O－运动过程中，粒子的电势能先增大后减小，同时，由于粒子带负电，由

可知：O－运动过程中，电势先减小后增大，且，因此处的电势最高，A正确；

B. O－段，粒子的电势能逐渐增大，由于粒子只受电场力，电场力做负功，动能转化为电势能，动能减少，B错误；

C.粒子在－段图像斜率逐渐增大，说明粒子受到的电场力逐渐增大，则粒子加速度增大，C正确；

D.粒子在－段图像斜率不变，说明粒子所受电场力不变，粒子的加速度不变，因此粒子做匀加速直线运动，D错误。

故选AC。

11. 将材料相同、粗细不同的导线绕成边长相同的Ⅰ、Ⅱ两个正方形闭合线圈，Ⅰ线圈的匝数是Ⅱ的2倍，两线圈质量相等。现将两线圈在竖直平面内从同一高度同时以初速度 竖直向上抛出，一段时间后进入方向垂直于纸面向外的匀强磁场区域，磁场的下边界水平，如图所示。已知线圈在运动过程中某条对角线始终与下边界垂直，且线圈平面始终在竖直平面内，空气阻力不计。在线圈进入磁场的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 通过Ⅰ、Ⅱ线圈导线截面的电荷量之比为1∶1

B. 通过Ⅰ、Ⅱ线圈导线截面的电荷量之比为1∶2

C. Ⅰ、Ⅱ线圈中产生的焦耳热之比为1∶2

D. Ⅰ、Ⅱ线圈中产生的焦耳热之比为1∶1

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．Ⅰ、Ⅱ线圈进入磁场过程中磁通量的变化量相等，由

得

两线圈的材料相同，质量相同，由 可知两线圈导线的体积相等，由题可知两线圈导线的长度之比为

由得两线圈导线的长度之比为

由 得

所以

故A错误，B正确；

CD．线圈进入磁场过程中，设某时刻线圈切割磁感线的有效长度为L，速度为v，则

， ，

可知F正比于v，刚进入磁场时两线圈的速度相等（），则刚进入时有

即刚进入时安培力相同，又两线圈质量、重力相等，所以刚进入时两线圈加速度相同，则可得两线圈进入磁场过程中的任意位置都有速度、加速度相同，所以恰完全进入磁场时两线圈速度相等（），由能量守恒

得

故C错误，D正确。

故选BD。

12. 如图所示，质量均为m的物块a、b与劲度系数为k的轻弹簧固定拴接，竖直静止在水平地面上。物块a正上方有一个质量也为m的物块c，将c由静止释放，与a碰撞后立即粘在一起，碰撞时间极短，之后的运动过程中物块b恰好没有脱离地面。忽略空气阻力，轻弹簧足够长且始终在弹性限度内，重力加速度为g。以下说法正确的是（   ）

A. 组合体ac的最大加速度为2g

B. 物块b与地面间的最大作用力为6mg

C. 刚开始释放物块c时，c离a的高度为

D. a、c碰撞过程中损失的能量为

【答案】BC

【解析】

【详解】A．碰后ac整体在竖直面做往复运动，且关于平衡点对称，所以在最高点和最低点有最大加速度，由于之后的运动过程中物体b恰好不脱离地面，所以ac整体向上最高点时弹簧弹力

F = mg

设此时ac整体加速度为amax，则根据牛顿第二定律

2mg + mg = 2mamax

可求

A错误；

B．根据弹簧的对称性，可知ac整体向下最低点时加速度也为amax，物块b与地面间有最大作用力，根据整体法有

FN - 3mg = 2mamax

解得

FN= 6mg

B正确；

C．设刚开始释放物块c时，c离a的高度为h，据自由落体运动规律可得，c与a碰前速度为

c与a碰撞时间极短，满足动量守恒，可得

mv0= 2mv1

解得碰后ac共同速度为

物体b恰好被拉离地面时，设弹簧的伸长量为x，对b满足

mg = kx

由于质量相同，原来a的压缩量也为x，故反弹后ac整体上升的高度为2x，碰后至反弹到最高点的过程对ac，据机械能守恒定律可得

其中

解得

C正确；

D．c与a碰撞时产生的内能为

D错误。

故选BC。

三、非选择题∶本题共6小题，共60分。

13. 某课外活动小组通过如图甲所示的实验装置测量滑块和木板间的动摩擦因数。长直木板左端B点安装光电门并固定在水平地面上，在距离B点L=0.8m处的C点摆放垫块，垫块高度均为=0.1m。将带有挡光片的滑块置于木板上的A点（C点正上方）并由静止释放，记录垫块数量和挡光片的挡光时间。改变垫块数量，重复实验，得到－的图像如图乙所示。

（1）滑块与木板间的动摩擦因数μ=_______。（保留2位有效数字）

（2）若换用动摩擦因数更大的木板，重复上述实验步骤，得到图像的斜率将_______。（选填“变大”“变小”或“不变”）

（3）拆除并整理实验仪器后，活动小组发现没有记录挡光片的规格，根据实验数据推算，本次实验中使用的挡光片的宽度应为_______。（选填“5mm”“10mm”或“15mm”）

【答案】    ①. 0.38    ②. 不变    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]根据－图像得n=3时=0，即此时滑块处于临界平衡状态，根据牛顿第二定律得

解得

（2）[2]若换用动摩擦因数更大的木板，重复上述实验步骤，根据动能定理得

解得

所以若所用木板更粗糙一些，重复上述实验步骤，得到图像的斜率将不变。

（3）[3]由（2）中分析可知

将h=0.1m代入可得

14. 某学习小组利用NTC热敏电阻制作了一台检测仪，可以方便快速地检测是否发烧（额头温度t≥37.3℃视为发烧），实验器材如下∶

NTC热敏电阻R（35℃到40℃范围内阻值约为几千欧姆）;

毫安表A（量程为0.6mA，内阻约3）

滑动变阻器（最大阻值200）

滑动变阻器（最大阻值6000）

电阻箱（阻值范围0～999.99）

电源（电动势E=3V，内阻不计）

单刀双掷开关

导线若干

实验电路如图所示

（1）该学习小组先测量恒定温度下NTC热敏电阻的阻值。先将单刀双掷开关S掷于1处，调节滑动变阻器，使毫安表的示数为0.40 mA；再将单刀双掷开关 S掷于2处，调节电阻箱，当毫安表 A的示数为_______mA时，电阻箱的读数等于NTC热敏电阻的阻值。

（2）改变温度，多次测量得到不同温度下 NTC热敏电阻的阻值，实验数据如下表所示

（3）该实验中滑动变阻器应选用_______。（选填“R2”或“R3”）

（4）调节电阻箱的阻值为1900，将单刀双掷开关S掷于2处，调节滑动变阻器，使毫安表A的读数为 0.60 mA；将单刀双掷开关S掷于1处，37.3℃对应毫安表A的刻度为_______mA，当毫安表示数小于此刻度时说明_______（选填“发烧”或“没有发烧”）。

【答案】    ①.     ②.     ③. 0.50    ④. 没有发烧

【解析】

【详解】（1）[1] 根据闭合电路的欧姆定律，依题意，在电源相同的情况下，当电流相同时，电路总电阻也相同；所以要使电阻箱的读数即为NTC热敏电阻的阻值，在电路其他部分不变的情况下，当毫安表 A的示数仍为0.40mA时即可；

（2）[2]从实验中可知待测电阻为几千欧，且电路中滑动变阻器为限流接法，考虑到调节的有效性，限流式接法中应选择阻值与待测电阻接近的滑动变阻器；其次电动势为3V、电流表最大读数为0.6mA，考虑到滑动变阻器对电路的保护作用，结合题意选择R3较为合适，故选R3；

（3）[3]依题意，单刀双掷开关S掷于2处时有

单刀双掷开关S掷于1处时有

联立解得

[4] 从实验表格中可知，温度越低，NTC阻值越大，电流表示数越小，所以当毫安表示数小于0.5mA时，说明低于37.3℃，没有发烧。

15. 硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子后变的不稳定，会转变成一个新核和一个（）粒子，同时释放出射线。一个硼核吸收一个中子后处于静止状态，然后发生核反应，此过程中的质量亏损为，释放的核能一部分转化为新核和粒子的动能，另一部分以射线的形式放出，射线的能量为，已知真空中光速为。

（1）写出核反应方程；

（2）求粒子的动能。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）依题意有

（2）设新核、粒子的质量分别为、，速度分别为、，动能分别为、，由动量守恒定律，得

核反应放出的核能

由题中信息可知

又因为新核与粒子的质量数分别为7和4，则有

可解得粒子的动能

16. 一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点，P在平衡位置。图乙是质点Q的振动图像。求

（1）波速及波的传播方向;

（2）质点Q平衡位置的坐标;

（3）质点P做简谐运动的表达式。（不要求写出推导过程）

【答案】（1）波沿x轴正方向传播；（2）9cm；（3）

【解析】

【详解】（1）由图甲可以看出，该波的波长为，由图乙可以看出，周期为

波速为

由图乙知，当时，Q点向下运动，结合图甲可得，波沿x轴正方向传播；

（2）设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为、由图甲知，处

因此

由图乙知，在时，Q点处于平衡位置且振动方向向上，与图甲中时M点振动状态相同，可知经，Q点振动状态传播至M点，如图所示

可得P、Q间平衡位置距离为

则质点Q的平衡位置的x坐标为

（3）依题意P做简谐运动的表达式为

17. 如图所示，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，极板右端到荧光屏的距离为D（），极板的中心轴线O'O与荧光屏垂直交于O点，以O为原点在屏上建立直角坐标系，轴水平，轴竖直。质量为m、电荷量为q的正离子以很大的速度v0沿O'O的方向从O'点射入，当极板间加电场或磁场时，离子均偏转很小的角度后从极板的右侧飞出打在荧光屏上。已知角度很小时，，整个系统处于真空中，不计离子重力及相对论效应，忽略离子间的相互作用。

（1）只在极板间加一沿＋y方向、场强为E的匀强电场，求离子打到荧光屏上时偏离O点的距离；

（2）只在极板间加一沿＋y方向、磁感应强度为B的匀强磁场，求离子打到屏上时偏离O点的距离；

（3）极板间同时存在上述（1）（2）中的电场和磁场时，可用此装置来分离粒子。离子束由电荷量相同、质量不同的两种带正电离子组成，入射离子的速度很大且速度在小范围内变化，当离子束沿O'O的方向从O'点射入时，荧光屏上会出现两条亮线。在两条亮线上取y坐标相同的两个光点分别记为P离子和Q离子，对应的x坐标分别为a和b，求P、Q两种离子质量的比值。 

【答案】（1） ；（2） ；（3）

【解析】

【详解】（1）依题意有

根据偏转规律有

因，所以有

（2）带电粒子在磁场圆周运动有

因很小，有

（3）由以上可得

则有

当y相等时，依题意其他相同，则k常数，则有

18. 如图所示，倾角θ=37°的传送带始终以=2 m/s的速率顺时针运行。M、N 为传送带的两个端点，N 端有一离传送带很近的挡板P，MN 两点间的距离=6 m。传送带上有小物块 A和B，通过长为l=0.6 m的轻细绳相连，细绳拉直且与传送带平行，物块 A 位于MN 的中点O处。初始由静止释放物块 A和B，一段时间后将细绳剪断，物块与挡板 P发生碰撞，碰后速度大小不变方向反向。A、B质量分别为mA=3 kg、mB=1 kg，A、B与传送带间动摩擦因数分别为μA=0.8、μB=0.6。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s²。求

（1）剪断细绳前细绳张力的大小；

（2）物块 B首次与挡板P碰撞时，物块A的速度大小；

（3）物块B 首次与挡板P碰后，物块 B 所达到的最高位置与挡板P的距离；

（4）物块B第次与挡板P碰后的速度大小。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）对A、B系统，根据牛顿第二定律

对B有

解得

（2）绳断后，对B

根据

解得

对A有

解得

（3）B下滑到挡板P的速度

B上滑过程中，根据牛顿第二定律

得

又

所以

（4）对于第n次下滑与挡板相碰

两式相比

根据等比数列知识

其中

解得