2023届山东省济南市实验中学高三下学期第二次模拟考试物理试题

山东省实验中学2023届高三第二次模拟考试

物理试题

本试卷满分100分．考试用时90分钟．

一、选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一项是符合题目要求的。）

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可以实现内燃机的效率为100%

B. 某固体在某物理性质上表现为各向同性，该物体一定为非晶体

C. 发生毛细现象时，细管中的液体可能上升也可能下降

D. 扩散现象和布朗运动的实质是相同的，都是分子的无规则运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据热力学第二定律，由于一定存在热量损耗，内燃机的效率不可能达到100%，故A错误；

B．多晶体和非晶体都有各向同性的特点，故B错误；

C．发生毛细现象时，浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，故C正确；

D．扩散现象是分子的无规则运动，布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，故D错误。

故选C。

2. 在一块平板玻璃上放置一如图所示的薄透镜，在两者之间形成空气膜，现让单色光竖直射向薄透镜，在薄透镜上方向下观察，观察到的现象是（　　）

A. 只能看到同颜色的平行反射光

B. 平行、等间距的明暗相间的直干涉条纹

C. 同心、内密外疏的明暗相间的圆环状干涉条纹

D. 若薄透镜的高度h不变仅增大半径R，则相邻条纹的间距变大

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．设形成空气膜的倾角为，相邻亮条纹的间距为根据几何关系可知

由于倾角保持不变，则观察到的现象是：同心、等间距的明暗相间的圆环状干涉条纹，故ABC错误；

D．若薄透镜的高度h不变仅增大半径R，则形成空气膜的倾角减小，根据

可知相邻条纹的间距变大，故D正确。

故选D。

3. 如图甲所示，a、b位于两个等量异种电荷的连线上，且a、b到O点的距离相等；如图乙所示，两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点，O＇为MN的中点，c、d位于MN的连线上，且c、d到O点的距离相等，两导线中通有等大反向的恒定电流，下列说法正确的是（　　）

A. O点处的电场强度为零

B. c、d处的磁感应强度相同

C. 在a点处无初速的释放点电荷＋q，点电荷将在a、b间做往复运动

D. O＇点处的磁感应强度为零

【答案】B

【解析】

【详解】A．正电荷在O点处的电场强度方向水平向右，负电荷在O点处的电场强度方向水平向右，根据场强叠加可知，O点处的总电场强度不为零，故A错误；

BD．根据右手螺旋定则，M、N两点处长直导线在c、d、O＇点处的磁感应强度方向均竖直向下，根据对称性以及场强叠加可知，c、d处的磁感应强度相同，O＇点处的磁感应强度不为零，故B正确，D错误；

C．点电荷在a、b间时，根据场强叠加可知，总电场强度方向水平向右，点电荷所受电场力水平向右，不会做往复运动，故C错误。

故选B。

4. 图甲是研究光电效应的电路图，逸出功为2.30eV的金属为K极，图乙为氢原子能级图（巴耳末系的四种可见光，是分别从、4、5、6能级跃迁到能级产生的）。下列说法正确的是（　　）

A. 当P移至与O点重合时，电流表示数一定变为0

B. 上述的四种可见光只有一种不能让图甲中的K极金属发生光电效应

C. 氢原子从基态跃迁到激发态，电子的动能增大，总能量增大

D. 处在能级的氢原子，在与动能为1.10eV的自由电子碰撞的过程中不能吸收能量向高能级跃迁

【答案】B

【解析】

【详解】A．当P移至与O点重合时，AK极间电压为0，有微弱的光电流，电流表示数不为为0，故A错误；

B．从能级跃迁至产生的光的光子能量为1.89eV，小于逸出功，不能让图甲中的K极金属发生光电效应；从能级跃迁至产生的光的光子能量为2.55eV，大于逸出功，能让图甲中的K极金属发生光电效应；从能级跃迁至产生的光的光子能量大于2.55eV，大于逸出功，能让图甲中的K极金属发生光电效应；故上述的四种可见光只有一种不能让图甲中的K极金属发生光电效应，故B正确；

C．氢原子从基态跃迁到激发态，电子的动能减小，总能量增大，故B错误；

D．处在能级的氢原子可以吸收动能为1.10eV的自由电子的一部分动能0.66eV或吸收更多动能向高能级跃迁，故D错误。

故选B。

5. 2023年1月9日，谷神星一号遥五运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射，将搭载的科技壹号卫星、天启星座13星等5颗卫星成功送入预定轨道。卫星1圆轨道的半径与卫星2椭圆轨道的半长轴相等，两轨道面在同一平面内且两轨道相交于A、B两点，某时刻卫星的位置如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 两卫星在图示位置的速度

B. 两卫星在图示位置时，卫星1的加速度等于卫星2的加速度

C. 两颗卫星分别经过A点时受到的万有引力相等

D. 若不及时调整轨道，两卫星可能发生相撞

【答案】A

【解析】

【详解】A．以地球球心为圆心，以卫星2此刻到地心的距离为半径作圆，记作轨道3，根据变轨原理可知卫星2在轨道3上的线速度大于，根据万有引力定律提供向心力

可知轨道半径小，轨道线速度越大，即，故，故A正确；

B．根据万有引力定律可知

卫星2位于远地点，卫星1轨道半径小，卫星1的加速度大，故B错误；

C．根据万有引力定律可知

两颗卫星质量不同，分别经过A点时受到的万有引力不同，故C错误；

D．根据开普勒第三定律

卫星1圆轨道的半径与卫星2椭圆轨道的半长轴相等，,两颗卫星周期相同，不可能相撞，故D错误。

故选A。

6. 如图所示，半径为R的圆形区域中有垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度B，一比荷为的带正电粒子，从圆形磁场边界上的A点以的速度垂直直径MN射入磁场，恰好从N点射出，且，下列选项正确的是（　　）

A. 粒子在磁场中运动的时间为

B. 粒子从N点射出方向竖直向下

C. 若粒子改为从圆形磁场边界上的C点以相同的速度入射，一定从N点射出

D. 若要实现带电粒子从A点入射，从N点出射，则所加圆形磁场的最小面积为

【答案】C

【解析】

【详解】A．粒子恰好从N点射出，轨迹如下图所示，运动周期为

四边形AONP的圆心角为

粒子在磁场中运动的时间为

故A错误；

B．粒子在磁场中速度偏转，从N点射出方向是与竖直方向呈，故B错误；

C．若粒子改为从圆形磁场边界上的C点以相同的速度入射，轨迹如下图所示，四边形SCON为菱形，由几何知识可知一定从N点射出，故C正确；

D．若要实现带电粒子从A点入射，从N点出射，则所加圆形磁场以AN为直径时面积最小，最小面积为

故D错误。

故选C。

7. 学校科技节中某参赛选手设计了运输轨道，如图甲所示，可简化为倾角为θ的足够长固定绝缘光滑斜面。以斜面底端为坐标原点，沿斜面向上为x轴的正方向，且沿x轴部分区域存在电场。在斜面底端由静止释放一质量为m、电荷量为＋q的滑块，在滑块向上运动的一段过程中，机械能E随位置坐标x的变化如图乙所示，曲线A点处切线斜率最大。滑块可视为质点，不计空气阻力，不计滑块产生的电场。以下说法正确的是（　　）

A. 在过程中，滑块动能先减小后恒定

B. 在处滑块的动能最大，

C. 在的过程中重力势能与电势能之和一直增大

D. 在过程中，滑块先加速后减速

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

可知机械能E随位置坐标x的变化图像中图像上某点切线的斜率表示电场力，由于滑块由静止开始运动，则刚刚释放时的电场力大于重力沿斜面的分力，结合图像可知，图像的斜率先增大后减小至0，则电场力先增大至最大值，后减小至0，可知电场力与重力沿斜面的方向大小相等的时刻在中间的某一位置，在该位置，滑块所受合力为0，该位置之后，电场力小于重力沿斜面的分立，根据动能定理可知在过程中，滑块动能先增大后减小，A错误；

B．动能最大位置时，滑块速度最大，滑块所受合力为0，根据上述可知，动能最大的位置在在中间的某一位置，B错误；

C．根据上述可知，在的过程中滑块动能先增大后减小，而滑块在运动过程中只有重力势能、电势能与动能之间的转化，可知在的过程中重力势能与电势能之和先减小后增大，C错误；

D．根据上述可知，在过程中，滑块向上运动，滑块先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，再做加速度反向增大的减速运动，最后做匀减速运动，即在过程中，滑块先加速后减速，D正确。

故选D。

8. 图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，P、Q为波源，点、点分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为340m/s，LC振荡回路的振荡周期为，则下列说法正确的是（　　）

A. 该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为340Hz

B. 两列波稳定叠加后，波源P、Q之间小水珠共有10个悬浮点

C. 两列波稳定叠加后，波源P、Q之间振幅为2A的点共有8个

D. 拔出图乙线圈中的铁芯，可以减少悬浮仪中的节点个数

【答案】C

【解析】

【详解】A．超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为

故A错误；

B．波源P、Q振动步调相反，当波程差为半波长的奇数倍时，该点是振动加强点，当波程差为波长的整数倍时，该点是振动减弱点，设波源P、Q之间某一点坐标为x, 悬浮点为振动减弱点，满足

解得

故两列波稳定叠加后，波源P、Q之间小水珠共有9个悬浮点，故B错误；

C． 波源P、Q之间振幅为2A的点为振动减弱点，满足

解得

两列波稳定叠加后，波源P、Q之间振幅为2A的点共有8个，故C正确；

D．拔出图乙线圈中的铁芯，LC振荡回路的振荡周期减小，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，故D错误。

故选C。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分）

9. 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再到状态C，最后回到状态A。其状态变化过程的p-T图像如图所示，已知该气体在状态A时的体积为，下列说法正确的是（　　）

A. 气体在状态A时的密度大于在状态C时的密度

B. 气体从状态A到状态B的过程中从外界吸收热量

C. 气体在状态B时的体积为

D. 气体从状态B到状态C再到状态A的过程中向外放出400J热量

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．根据

可知，气体在AC两态的体积相同，则气体在状态A时的密度等于在状态C时的密度，选项A错误；

B．气体从状态A到状态B的过程，温度不变，内能不变，压强减小，则体积变大，气体对外做功，则气体从外界吸收热量，选项B正确；

C．从A到B由玻意耳定律可知

可得气体在状态B时的体积为

选项C正确；

D．气体从状态B到状态C体积减小，外界对气体做功

从C到A体积不变，则W=0，可知气体从状态B到状态C再到状态A的过程中外界对气体做功400J，而AB两态的温度相同，内能相同，可知气体从状态B到状态C再到状态A的过程中向外放出400J热量，选项D正确。

故选BCD。

10. 如图甲所示，一小型交流发电机线圈的匝数为100，面积为1，其电阻忽略不计；a、b两端与理想变压器相连，为定值电阻，为滑动变阻器，电容器的电容为C，P、Q为其上、下极板。时刻，线圈绕垂直于N、S两极间磁场（可视为匀强磁场）的水平轴OO＇匀速转动，线圈产生的感应电动势e随时间t变化的关系如图乙所示。已知交流电的频率越高，电容器的电容越大，则电容器对交流电的阻碍作用越小，电容器始终正常工作。则下列说法正确的是（　　）

A. N、S两极间磁场的磁感应强度大小为

B. 若仅将P板下移，则通过滑动变阻器的电流将增大

C. 若仅将P板下移，则a、b两端的输入功率将减小

D. 若仅将滑动变阻器的阻值增大，则定值电阻的电功率不变

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图像可知，角速度为

线圈产生的最大感应电动势为

解得，故A错误；

B．若仅将P板下移，由可知电容变大，电容的容抗变小，通过滑动变阻器的电流将增大，故B正确；

C．由选项B分析可知，通过滑动变阻器的电流将增大，根据焦耳定律可知，滑动变阻器的功率将增大，而电阻两端的电压不变，其功率不变，变压器总输出功率增大，则a、b两端的输入功率将增大，故C错误；

D．仅将滑动变阻器阻值增大，定值电阻两端的电压不变，定值电阻功率不变，故D正确。

故选BD。

11. 如图甲所示，虚线是斜面上平行于斜面底端的一条直线，上方存在垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。时刻将一单匝正方形导体框自与距离处由静止释放，直至导体框完全穿出磁场的过程中其速度一时间图像如图丙所示。已知斜面倾角，导体框与斜面间的动摩擦因数，运动中导体框底边与始终平行，导体框质量，电阻，边长，重力加速度。设从释放至导体框穿出磁场的过程中，整个导体框所受安培力大小为F，回路中产生的焦耳热的功率为P，通过导体框的电流为I，导体框的机械能为E（释放处），沿斜面下滑的位移为x，则下列图像正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AD

【解析】

【详解】A．0~1s内，根据感生电动势，得

由于上下两个边均切割磁感线因此动生电动势为0；回路中感应电流沿顺时针方向，导体框所受安培力对边相抵

根据功能关系得：从开始到处过程中导体框所受安培力合力为0，做匀加速直线运动，加速度

解得

1s末速率

位移

之后磁感应强度B不变

，

导体框开始匀速穿出磁场，故A正确；

B．0~1s内

解得

恒定不变，故B错误；

C．0~1s内，通过导体框电流

故C错误；

D．0~1s内导体框机械能满足

，

即

处

从到处过程中满足

解得

处时

故D正确。

故选AD。

12. 如图所示，质量为的光滑木板静止放在光滑水平面上，左侧连接一个劲度系数为且足够长的水平轻质弹簧，右侧用一根不可伸长的轻细线连接在竖直墙上，细线所能承受的最大拉力为。现让一个质量为、初速度为的滑块在木板上向左运动，然后压缩弹簧。以下说法正确的是（　　）

A. 细线被拉断前，木板、滑块、弹簧组成的系统机械能守恒

B. 细线被拉断时，滑块的加速度最大

C. 木板的最大加速度为

D. 滑块最后离开木板时相对地面的速度恰好为零

【答案】AC

【解析】

【详解】A．细线被拉断前，木板、滑块、弹簧组成的系统只有弹簧弹力做功，其他力不做功，故系统机械能守恒，故A正确；

B．细线被拉断时，滑块将继续向左压缩弹簧，当滑块与木板速度相等时，弹簧被压缩得最短，此时滑块的加速度最大，故B错误；

C．细线被拉断时，滑块的速度为，此时弹簧被压缩，当滑块与木板速度相等时，滑块的速度为，且弹簧被压缩，由能量守恒定律得

由胡克定律得

由动量守恒得

解得，木板的最大加速度为

故C正确；

D．滑块滑块最后离开木板时，弹簧恢复原长，设此时滑块速度为，木板速度为，由动量守恒得

由能量守恒定律得

可知，故D错误

故选AC。

三、非选择题（本题共6小题，共60分）

13. 某同学利用粗细均匀的细杆做成一个矩形框，并结合光电门的多组计时功能，设计了一个测量当地重力加速度g的实验。

（1）实验步骤如下：

①用螺旋测微器测出细杆的直径d如图甲所示，则________mm；

②用刻度尺测出矩形框的长度为L；

③如图乙所示，将光电门固定在铁架台上并伸出桌面，将矩形框竖直放在光电门正上方，其中短杆1、2保持水平；

④静止释放矩形框，短杆1、2经过光电门时，分别得到挡光时间、；

（2）求得当地重力加速度________（用d，L，，表示）；

（3）如图丙所示，若释放的时候矩形框短杆部分未水平放置，与水平方向成一小角度，则g的测量值________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。

【答案】    ①. 3.800    ②.     ③. 大于

【解析】

【详解】（1）[1]细杆直径为

（2）[2]由

重力加速度为

（3）[3]矩形框倾斜时，

则g的测量值大于真实值。

14. 某学习小组利用量程为15V电压表V、电源E和电位器R（相当于最大阻值很大的滑动变阻器），改装成一个能够测量电阻的欧姆表。实验原理图如图甲所示。实验主要步骤如下，请完成有关内容。

（1）按照实验原理图连接电路，先把电位器R的滑片P调到____________（填“a”或“b”）端，将红、黑表笔短接，调节滑片P使电压表满偏。

（2）保持电位器R的滑片P不动，在红、黑表笔间接入电阻箱，调节电阻箱的阻值，当电压表半偏时，电阻箱的示数如图乙所示，读出电阻箱的阻值____________Ω。

（3）在红、黑表笔间接入待测电阻，若电压表的示数为U，已知电压表的满偏电压为。把电压表的示数标示为待测电阻的阻值，换算公式是______________（用、U和表示）。

（4）利用改装好的欧姆表测量人体两手间的电阻。测试者两手分别捏紧红、黑表笔，电压表指针读数如图丙所示，则人体电阻____________kΩ（结果保留两位有效数字）。

（5）经过一段时间之后，电池的电动势降低，内阻增大，则重新欧姆调零之后，测得的电阻阻值将________（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。

【答案】    ①. b    ②. 7968Ω    ③.     ④. 23kΩ    ⑤. 偏大

【解析】

【详解】（1）[1]为防止电压表的电流过大，应先把电位器的阻值调到最大，滑片P应先调到b端；

（2）[2]电阻箱的阻值

（3）[3]电表满偏时有

调节电阻箱的阻值，当电压表半偏时

在红、黑表笔间接入待测电阻时

解得

（4）[4]测量人体两手间电阻时，电压表指针读数，代入公式

解得

（5）[5]电池的电动势降低，内阻增大，电压表半偏时将减小，但计算时仍按照计算，故测得的电阻阻值将偏大。

15. 如图示长方体容器，已知长，宽，高，其中A＇B＇C＇D＇内侧面涂有反光物质，只考虑该反光面反射的光。容器内充入某种溶液，深度为，在CD边中点E处放一点光源，观察发现，经长方体几何中心点F射出的两束光相互垂直。已知光在真空中的速度为c，结果可用根式表示。求：

（1）该液体的折射率n；

（2）从F点射出的两束光在液体中传播的时间差。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据几何关系有

根据折射定理可得

根据几何关系有

带入得

解得

（2）两束光在液体中传播的距离差差

两束光在液体中传播的时间差

解得

16. 军事训练中的火炮掩蔽所可简化为如图模型，火炮从掩蔽所下向外发射炮弹，掩蔽所的顶板与水平地面成角，炮位O与掩蔽所顶点P相距，火炮口离地高度可忽略，炮弹可视为质点，不计空气阻力，g取10，取2.45，，。

（1）若从O处发出的炮弹运行轨道恰好与PA相切，且发射时速度方向为右偏上，求：发射速度的大小；

（2）若炮弹发射的初速度为（1）中所求，向右上方发射的速度方向可调，试求炮弹的最远射程x。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）以O点为坐标系原点，取平行于PA方向为x轴方向，垂直于掩蔽所顶板的方向为y轴方向。在此坐标系中，炮弹运动在y方向的初速度和加速度分别为

若炮弹运动轨道与掩蔽所相切．则相切点A的y坐标值为

满足

得

（2）设出射角为β，竖直方向有

水平方向有

可得

当时，能取到

17. 如图所示，足够大的光滑绝缘水平面上在，虚线范围内存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，有A、B两个小球（均可视为质点），小球A质量为m电荷量为＋q，小球B不带电。现将小球A从处无初速释放，小球B位于处，A与B发生碰撞碰撞时间极短，且只撞一次，碰撞过程中A的电荷量不变，经过一段时间两小球保持的距离不变。求：

（1）小球A与小球B碰前小球A的速度；

（2）小球B的质量；

（3）若将虚线区域内的电场换为垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，小球A从O点以不同的速度发射，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角分布在0到90°范围内。已知小球A在磁场中做圆周运动的半径介于到d之间，A在磁场中运动的最长时间为在磁场中做圆周运动周期的四分之一，求当A在磁场中运动时间最长时，从O点射出时的速度大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对小球A，根据动能定理得

，

解得

（2）对小球A、B，动量守恒有

碰撞后小球A向左运动，先向左做匀减速运动，再向右做匀加速运动，最后向右匀速直线运动出电场，由两小球保持的距离不变可得

碰撞后一段时间t，对小球A有

解得

（3）对于小球A，洛伦兹力提供向心力有

根据几何关系可得

解得

18. 如图所示，在竖直墙上某处固定一个发射器，向与墙垂直的竖直面内发射质量为的弹丸，铰链O在竖直面内距墙，其上安装有长为R的轻杆，轻杆可在上述竖直面内绕O自由转动。轻杆另一端固定有质量也为m的靶盒。OP与竖直方向夹角，O点正上方固定一弹性挡板Q，靶盒若与之碰撞以原速率反弹，。初始时靶盒由P处静止释放，同时第一粒弹丸以速度垂直OP嵌入靶盒，时间极短。且此后每次靶盒到达P点时都会有一粒弹丸以同样的速度嵌入靶盒。靶盒可将足够多的弹丸嵌入且弹丸不会掉出。靶盒、弹丸均可视为质点，不计一切阻力，重力加速度，结果按照化简。

（1）若，求靶盒在被第一粒弹丸击中后瞬间靶盒对轻杆拉力的大小T；

（2）若，求靶盒在被第一粒弹丸击中后至被第二粒弹丸击中前过程中所能到达的最大高度h（相对于O点）；

（3）若，在第n粒弹丸击中靶盒后至第粒弹丸击中靶盒前过程中，靶盒的高度始终不超过O点，求n的最小值；

（4）若，只将轻杆换为轻绳，要求在靶盒运动过程中，轻绳始终处于伸直状态，求打入弹丸数n的最大值。

【答案】（1）54N；（2）；（3）；（4）6

【解析】

【详解】（1）第一粒弹丸打入过程动量守恒

解得

根据牛顿第二定律得

，

解得，由牛顿第三定律知，靶盒对轻杆拉力大小为54N

（2）对于靶盒及第一粒弹丸，根据动能定理有

解得

（3）打入弹丸数n为偶数时，靶盒到右侧与P等高

打入弹丸n为奇数时，满足

对于靶盒及第n粒弹丸，根据动能定理有

解得

（4）盒在Q点，根据牛顿第二定律得有

，

对于靶盒及第n粒弹丸，根据动能定理有

可得

、2、3、4、5、6

所以最大值为6