2023届山东省菏泽市高三下学期二模物理试题

2023届山东省菏泽市高三下学期二模物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．铝26是天体物理研究中最为重要的放射性核索之一，银河系中存在大量铝26，它可以通过放射性衰变提供足够的能量，以产生具有内部分层的行星体，其衰变方程为以下说法正确的是（    ）

A．中的中子个数为12

B．衰变前的质量与衰变后和的总质量相等

C．10个量经过一个半衰期可能还剩6个没衰变

D．在高温环境中的衰变会加快

【答案】C

【详解】A．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，的质量数为26，电荷数为12，则中的中子个数为

故A错误；

B．衰变过程存在质量亏损，则衰变前的质量大于衰变后和的总质量，故B错误；

C．半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少数原子核不适用，即少数原子核衰变时具有不确定性，则10个量经过一个半衰期可能还剩6个没衰变，故C正确；

D．半衰期只由原子核内部决定，与外界环境的温度、压强等无关，故在高温环境中的衰变不会加快，故D错误。

故选C。

2．如图所示透明薄膜的左侧比右侧稍厚，截面ABC可视为三角形。一束单色平行光照射到该薄膜上会呈现明暗相间的条纹。以下说法正确的是（　　）

A．同一条纹对应的薄膜厚度相同 B．条纹平行于AC

C．分别用红光和紫光照射，紫光形成的条纹较稀疏 D．这是光的色散现象

【答案】A

【详解】AB．条纹是由薄膜的上表面和薄膜的下表面的反射光发生干涉后形成的，相邻亮条纹之间，薄膜的厚度差等于半个波长，同一亮条纹空气膜的厚度差相等，所以干涉条纹与AC边垂直，故A正确，B错误；

C．紫光频率比红光的高，其波长更小，相邻条纹间距更小，条纹密集，故C错误；

D．这是光的干涉现象，故D错误。

故选A。

3．在离变压器较远的地方，用户电压会明显低于正常值220V，甚至家用电器不能正常工作。该地居民常常会用调压器来调整电压，其原理图如图所示。交变电压从ab端输入，由cd端输出连接到家用电器R，滑片可以上、下滑动。调压器视为理想变压器，匝数，下列说法正确的是（    ）

A．此调压器既能升压也能降压

B．此调压器只能升压

C．若滑片向上滑动，则家用电器R两端的电压减小

D．若滑片向下滑动，则家用电器R的功率会增大

【答案】A

【详解】AB．由理想变压器电压与匝数的关系可得

，

而

，

所以此调压器既能升压也能降压，A正确，B错误；

C．若滑片向上滑动，增大，由

、均不变，所以增大，即家用电器R两端的电压增大，C错误；

D．若滑片向下滑动，减小，、均不变，所以减小，由

可得，家用电器R的功率会减小，D错误。

故选A。

4．绝缘天花板上悬挂有带正电的带电绳，绳的质量和带电量都分布均匀，若在虚线下方加上水平向右的匀强电场，绳静止时的形状应为（    ）

A． B． C． D．

【答案】C

【详解】利用微元法：设虚线下方的绳子单位长度质量为，电荷量为，取线上一小段，其所带的电荷量为

质量为

对这小段的线进行受力分析得，受重力大小为，电场力为，和该小段细线两端线的拉力的合力，合外力为零。

这该小段细线与竖直方向的夹角的正切值为

由于、、、都为定值，故该小段细线与竖直方向的夹角为定值，则可理解整体细线与竖直方向夹角相同。

将虚线下面部分看作一个整体，质量为，电场力大小为，设虚线上方的绳子单位长度质量为，取线上一小段，质量为

这该小段细线与竖直方向的夹角的正切值为

越向上，绳子长度越长，则越小，则越小。

故选C。

5．截止到2023年3月，嫦娥五号探测器已取得多项科研成果。已知地球质量为月球质量的k倍，地球半径R为月球半径的p倍，地球表面的重力加速度为g，则嫦娥五号探测器在近月圆形轨道的线速度大小约为（　　）

A． B． C． D．

【答案】B

【详解】在地球表面飞行的卫星万有引力提供向心力

又

联立可得

由上述分析可知，卫星在月球表面与地球表面运行时的线速度之比为

故

故选B。

6．一列简谐横波沿x轴传播，波源位于原点O且从t=0时刻开始振动。在t=0.35s时波刚好传播到质点Q所在的x=14m处，波形如图所示。质点P的平衡位置位于x=8m处。下列说法正确的是（    ）

A．质点P开始振动后在1s内沿x轴正方向传播40m

B．质点Q的振动方程为

C．t=0.5s时，质点P位于平衡位置且沿y轴正方向运动

D．质点P开始振动后任意1s内的平均速率都是4m/s

【答案】B

【详解】A．质点P不随波迁移，只在平衡位置附近振动，故A错误；

B．由波动图可知，波长为

振幅为

A=2cm

波源位于原点O且从t=0时刻开始振动，在t=0.35s时波刚好传播到质点Q所在的x=14m处，则传播速度为

波的周期为

通过Q点可判定，波源的起振方向沿y轴正方向，波源的振动方程为

可知Q点比波源晚振动，所以振动方程为

故B正确；

C．由题可知，波传到P点需要0.2s，t=0.5s时，质点P从平衡位置沿y轴正方向振动0.3s，即，可以判断出在t=0.5s时，质点P位于平衡位置且沿y轴负方向运动，故C错误；

D．质点P开始振动后任意1s内的路程为

质点P开始振动后任意1s内的平均速率都是

故D错误。

故选B。

7．负压救护车主要用于感染患者的转运与抢救，使用时病员舱内气压低于外界大气压，病员舱负压值（为负值）是指舱内气体压强与外界大气压强之差。某次转运病员前，医护人员打开控制开关使封闭病员舱内的气体降至人体适合的温度，同时将部分气体抽出使舱负压值达到规定值。已知T＝t+273K，打开开关前舱内气体的温度为37℃，舱内气体压强与外界大气压强均为；打开开关后抽出的气体质量为原来舱内气体质量的倍，舱内温度降至27℃，则该病员舱规定的负压值为（    ）

A． B． C． D．

【答案】C

【详解】以打开开关后剩余的气体为研究对象，设舱内体积为V，根据理想气体状态方程，有

解得

该病员舱规定的负压值为

ABD错误，C正确。

故选C。

8．如图所示，“”形金属框静止于光滑绝缘的水平桌面上，金属框总质量为，总阻值为，各边粗细均匀且材料相同，相邻边相互垂直，，。其右侧是宽度为的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直于水平桌面向下。金属框在垂直于磁场边界的水平拉力的作用下以速度向右匀速通过磁场，边始终与磁场边界平行。下列说法正确的是（    ）

A．从边刚进入磁场到和边刚要进入磁场的过程中，、间的电势差为

B．在、边刚进入磁场时，金属框中的电流为

C．金属框穿过磁场的整个过程，拉力做的功为

D．金属框穿过磁场的整个过程，拉力做的功为

【答案】D

【详解】A．从边刚进入磁场到和边刚要进入磁场的过程中，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为

所以，、间的电势差为

A错误；

B．在、边刚进入磁场时，产生的感应电动势为

由闭合电路的欧姆定律可得，金属框中的电流为

因为

所以，金属框中的电流不等于，B错误；

CD．由能量守恒定律，金属框穿过磁场的整个过程，拉力做的功等于金属框中产生焦耳热之和，则

其中

联立解得，拉力做的功为

C错误，D正确。

故选D。

二、多选题

9．如图所示，某医用氧气生产工厂要将氧气瓶M中氧气分装到瓶N中，两瓶的容积相同，阀门K打开前瓶N已抽成真空。现将阀门K打开，当两瓶内氧气的压强相等时再关闭阀门。两瓶、阀门及连接管都看作绝热，瓶中的氧气看作理想气体且不计连接管的容积，对此次分装过程以下说法正确的是（    ）

A．氧气自发地由M向N的流动过程是不可逆的 B．分装完毕后M中氧气的压强为分装前的

C．分装完毕后氧气分子热运动的平均速率减小 D．分装完毕后两瓶内氧气的总内能减小

【答案】AB

【详解】A．由热力学第二定律，氧气自发地由M向N的流动过程是不可逆的，A正确；

B．由题意知，分装过程温度不变，由玻意耳定律知，气体体积变为两倍，压强减小为原来的一半，B正确；

C．由于整个过程温度不变，分装完毕后氧气分子热运动的平均速率不变，C错误；

D．理想气体温度不变，分装完毕后两瓶内氧气的总内能不变，D错误。

故选AB。

10．如图所示，空间中A、B、C、、、六个点恰好为竖直正三棱柱的顶点，在点固定有正电荷，点固定有正电荷，点固定有负电荷，带电量。以下说法正确的是（　　）

A．A、B两点的电场强度相同，电势也相同

B．若将自点竖直向上移动至B点，则其所受静电力逐渐减小

C．若将自点竖直向上移动至C点，则其电势能逐渐增大

D．若将自点竖直向上移动至B点，则其电势能始终不变

【答案】BC

【详解】A．由几何关系可知，A、B两点的电场强度方向不同，A错误；

B．若将自点竖直向上移动至B点，则距离、越来越远，、对其电场力逐渐减小，且两力夹角逐渐增大，故其所受静电力逐渐减小，B正确；

C．若将自点竖直向上移动至C点，则、均对其左负功，故其电势能逐渐增大，C正确；

D．若将自点竖直向上移动至B点，则对它做正功，对它做负功，且正功大于负功，故总功为正，故其电势能减小，D错误。

故选BC。

11．如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在质量为M的斜面体顶端，斜面体左侧倾角为，右侧倾角为。质量分别为和的物体A、B通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳均与斜面平行，A、B恰好都处于静止状态。已知A、B两物体与斜面体间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，，。现剪断轻绳，若斜面体始终处于静止状态，下列说法正确的是（    ）

A．

B．剪断轻绳后，A、B都能沿斜面加速下滑

C．剪断轻绳后，斜面体对地面的压力大于

D．剪断轻绳后，地面对斜面体的摩擦力水平向右

【答案】AD

【详解】A．对物体A受力分析，由平衡条件得

对物体B受力分析，由平衡条件得

联立可得，A、B两物体与斜面体间的动摩擦因数为

A正确；

B．剪断轻绳后，对A受力分析

所以，剪断轻绳后，A在斜面保持静止；剪断轻绳后，对B受力分析

所以，剪断轻绳后，B能沿斜面加速下滑，B错误；

C．剪断轻绳后，对B物体受力分析，由牛顿第二定律

解得

对斜面体和A、B物体整体受力分析，在竖直方向

由牛顿第三定律

所以，剪断轻绳后，斜面体对地面的压力

C错误；

D．对斜面体和A、B物体整体在水平方向上，由平衡条件得，剪断轻绳后，地面对斜面体的摩擦力大小为

方向水平向右，D正确。

故选AD。

12．如图所示，倾角的斜面体固定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，斜面最低点在转轴上，质量均为m=1kg、可视为质点的两个小物块P、Q随转台一起匀速转动，P、Q到斜面最低点的距离均为0.5m，与接触面之间的动摩擦因数均为0.5，取，，。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（    ）

A．为保持P与斜面体相对静止，角速度的最小值为

B．为保持P与斜面体相对静止，角速度的最大值为

C．当角速度等于时，Q会相对转台滑动，P有沿斜面向上滑的趋势

D．若P与斜面体保持相对静止，则P对斜面的压力大小范围是

【答案】BD

【详解】ABD．为保持P与斜面体相对静止，当物块P恰好不下滑时，有最小角速度，水平方向有

竖直方向有

解得

当物块P恰好不上滑时，有最大角速度，水平方向有

竖直方向有

解得

可知若P与斜面体保持相对静止，根据牛顿私单定律可得P对斜面的压力大小范围是

故A错误，BD正确；

C．当P与斜面恰无摩擦力时，有

解得

故C错误。

故选BD。

三、实验题

13．某学习小组了解到交通警察会在高速公路上用激光测速仪随机测速，受此启发，该小组同学用激光测距仪测量某汽车在某时段的运动规律。表格中是测得汽车在平直公路上的位置信息，其中x为汽车到测距点的距离（测距点位于汽车的正前方）。

（1）根据表中的数据可以推断该车在这段时间内的运动性质是________，依据是________．

（2）当时，该车的速度大小是________。

（3）这段时间内该车的加速度大小是________（结果保留两位有效数字）。

【答案】     匀减速直线运动     在误差允许范围内，相邻内的位移之差接近         

【详解】（1）[1]根据表中的数据可以推断该车在这段时间内的运动性质是匀减速直线运动。

[2]第1个内的位移为，第2个内的位移为，第3个内的位移为，第4个内的位移为，第5个内的位移为，第6个内的位移为，则相邻内的位移之差接近，可判断该车在这段时间内做匀减速直线运动。

（2）[3]当时，该车的速度等于内的平均速度，则

（3）[4]由逐差法可得，这段时间内该车的加速度大小为

14．（1）某实验小组用图甲所示器材精确测量一粗细均匀的电阻丝的电阻，其中部分器材的参数如下：

电源：电动势为4V；

待测电阻丝：阻值约为6Ω；

电压表：量程3V，内阻约为3kΩ；

量程15V，内阻约为15kΩ；

电流表：量程0.6A，内阻约为0.05Ω；

量程3A，内阻约为0.01Ω。

①图甲中电压表应选________的量程，电流表应选________的量程。

②要求电阻丝两端的电压调节范围尽量大，在甲图中将测量电阻丝电阻的电路补充完整_______。

（2）在（1）中测得电阻丝的电阻为6.0Ω，再用刻度尺测量该电阻丝的长度为50.00cm。该实验小组又利用该电阻丝进一步测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图乙所示的电路，其中的电池即为待测电池，定值电阻。使金属滑片接触电阻丝的不同位置，分别记录电阻丝连入电路的有效长度x及对应的电压表示数U，作出图像如图丙所示，电压表看做理想电压表，则该电池的电动势为________，内阻为________（结果均保留两位有效数字）。

【答案】     3V     0.6A          1.4V     1.9/2.0

【详解】（1）①[1]因为电源电动势为4V，所以电压表选3V的量程。

[2]由欧姆定律可得流过待测电阻的最大电流大约为

故电流表应选0.6A。

②[3]要求电阻丝两端的电压调节范围尽量大，则滑动变阻器应用分压式接入电路，同时待测电阻是小电阻，电流表应采取外接法，实物图连线如图

（2）[4] [5]由闭合电路欧姆定律

由电阻定律可知

故

联立可得

结合图像可得

解得

四、解答题

15．一折射率为的玻璃正柱体如图甲所示，柱体长为，其横截面如图乙所示，上侧ABC为等腰直角三角形，，，下侧为半圆圆弧。柱体表面ABED区域有平行于BC方向的单色光射入柱体，不考虑光线在柱体内的多次反射。

（1）该单色光能否从ACFD面射出？请通过计算证明：

（2）进入柱体的光线有部分不经过反射直接从柱体射出，求该部分光线在柱体表面射出的区域面积。

【答案】（1）见解析；（2）

【详解】（1）入射角

设折射角为，则由

解得

则光线在面上的入射角

由

知临界角

所以光线不能从面射出。

（2）由B处入射的光线在弧面上的入射角

故照射到弧面上的光线的入射角都小于，均能射出，由几何关系可知，该部分对应的圆心角

设该部分弧长为，则

解得

出射面积

16．我国物流市场规模连续七年位列全球第一。某物流分拣中心为转运货物安装有水平传送带，传送带空载时保持静止，一旦有货物置于传送带上，传送带就会以的加速度向前加速运行。在传送带空载的某时刻，某质量为20kg的货物向前以3m/s的初速度滑上传送带。已知传送带长为6m，货物和传送带之间的动摩擦因数为0.2，取，求：

（1）货物用多长时间到达传送带末端；

（2）整个过程传送带对货物做的功；

（3）传送带与货物由于摩擦产生的热量。

【答案】（1）3s；（2）0；（3）60J

【详解】（1）对货物受力分析，由牛顿第二定律可知

解得

设经时间t1两者共速，则

解得

故货物运动1s后两者共速。此时的速度大小

货物的位移

由题意知，两者共速后，一起以加速度a做匀加速直线运动，设两者共速后，货物再运动时间t2到达传送带末端，则

解得

所以货物到达传送带末端所用的时间

（2）设货物到达传送带末端的速度大小为，则

解得

货物从被推上传送带至到达传送带末端的过程，由动能定理得

解得

（3）货物和传送带之间的相对位移

所以整个过程因摩擦产生的热量

17．如图所示，在xOy平面内半径为R（未知）的圆形区域内有垂直于平面向外的匀强磁场，圆形区域的边界与y轴在坐标原点O相切，区域内磁场的磁感应强度大小为。空间中z轴正方向垂直于xOy平面向外，x轴上过D点放置一足够大且垂直于x轴的粒子收集板PQ，PQ与yOz平面间有一沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。x轴上过C点垂直于x轴的平面MN与PQ间存在沿x轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。在xOy平面内的区域内，有大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子沿y轴正方向以速度射入圆形区域，经过磁场偏转后所有粒子均恰好经过O点，然后进入y轴右侧区域。已知电场强度大小，磁感应强度大小，不计带电粒子的重力及粒子间的相互作用。求：

（1）带电粒子在圆形区域内做圆周运动的轨道半径；

（2）带电粒子到达MN平面上的所有位置中，离x轴最远的位置坐标；

（3）经过MN平面时离x轴最远的带电粒子到达收集板PQ时的位置坐标。

【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）只有带电粒子的轨道半径等于圆形磁场的半径，粒子才能全部经过O点，由洛伦兹力提供向心力可得

解得

（2）经过A点射入圆形磁场的粒子经过O点时，速度方向沿y轴负方向，在MN上的位置离x轴最远，在y轴右侧区域运动的带电粒子，沿x轴正方向粒子做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得

解得

由运动学公式得

解得

又

解得离x轴最远的距离

对应坐标为。

（3）经过MN时离x轴最远的带电粒子， x轴做匀加速直线运动到达收集板PQ，粒子在到达MN平面时，沿x轴方向的速度大小

解得

设粒子从MN到达PQ所用的时间为t2，则

解得

经过MN时离x轴最远的带电粒子，在yOx平面内做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得

解得

粒子做圆周运动的周期

又

解得

带电粒子到达收集板PQ上位置的y坐标为，则该带电粒子到达收集板PQ上位置坐标为。

18．如图所示，物块A和B静止在光滑水平面上，B的前端固定轻质弹簧，某时刻一子弹以大小为的速度水平射向B并嵌入其中，射入过程子弹与B水平方向的平均相互作用力大小为，之后B以大小为的速度向着A运动，从弹簧开始接触A到第一次被压缩至最短所用时间为t，在这段时间内B运动的位移大小为。又经过一段时间后A与弹簧分离，滑上粗糙斜面后再滑下，在水平面上再次压缩弹簧后又滑上斜面。已知A的质量为m，子弹和B的总质量为，A前两次在斜面上到达的最高点相同，B始终在水平面上运动，斜面与水平面平滑连接，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，不计A、B碰撞过程中的机械能损失。求：

（1）子弹嵌入物块B的深度；

（2）物块A第一次离开弹簧时，A、B各自的速度大小；

（3）物块A第一次在斜面上到达的最大高度；

（4）物块A第一次离开弹簧前，弹簧的最大压缩量。

【答案】（1）；（2），；（3）；（4）

【详解】（1）设子弹的质量为，对子弹射入B的过程中，由动量守恒定律

由能量守恒定律

联立解得，子弹嵌入物块B的深度为

（2）以B的初速度方向为正方向，物块A第一次离开弹簧时，由动量守恒定律

由机械能守恒定律

联立解得，物块A第一次离开弹簧时，A、B各自的速度大小为

（3）设A返回斜面底端时的速度大小为，斜面倾角为，A所受斜面的摩擦力为，对A第一次沿斜面的运动，上滑过程中，由动能定理可得

下滑过程中有

由两次沿斜面上滑的最高点相同可知，A与B再次碰撞分离后A的速度大小仍为，以B的初速度方向为正方向，对A与B再次碰撞分离的过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得

联立可得

物块A第一次在斜面上到达的最大高度为

（4）A、B第一次压缩弹簧的过程中，任意时刻A、B组成的系统动量守恒，有

方程两边同时乘以时间，得

在时间内，根据位移等于速度在时间上的累积，可得

将代入，可得

所以，物块A第一次离开弹簧前，弹簧的最大压缩量为