2023年高考第三次模拟考试卷-物理（山东B卷）（全解全析）

2023年高考第三次模拟考试卷

物理试题全解全析

（考试时间：90分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。

2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。

3．请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。

第Ⅰ卷

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1．在利用光电管探究光电效应规律的实验中，当用不同波长的光照射光电管的阴极时，测出光电管的遏止电压与对应入射光的波长。以遏止电压为纵坐标，人射光波长倒数为横坐标，作出图像如图所示。已知a、b为已知量，光电子的电荷量为e，光速为c，则下列说法正确的是（　　）

A．光电管阴极材料的逸出功为be

B．普朗克常量为

C．波长的光照射光电管的阴极时，产生的光电流与成正比

D．波长的光照射光电管的阴极时，一定能发生光电效应

【答案】B

【解析】A．由光电效应方程

故光电管阴极材料的逸出功为-be，故A错误；

B．由光电效应方程整理得

图像的斜率为

可求得

故B正确；

C．波长的光照射光电管的阴极时，发生光电效应，产生的光电流与成反相关，不成正比，C错误。

D．波长的光，则频率小于截止频率，照射光电管的阴极时，一定不能发生光电效应，D错误。

故选B。

2．双缝干涉的实验装置如图所示，激光光源在铁架台的上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器，光照信息经计算机处理后在荧光屏上显示出来，下列说法中正确的是（　　）

A．用激光替代普通光源来做本实验，最主要是利用了激光相干性高的特点

B．应在光源与双缝之间加一个单缝，实验才能成功

C．仅下移光源，干涉条纹间距减小

D．仅下移挡板，干涉条纹间距增大

【答案】A

【解析】A．用激光替代普通光源来做本实验，最主要是利用了激光相干性高的特点，故A正确；

B．激光的相干性高，无须在光源与双缝之间加一个单缝，故B错误；

CD．根据相邻条纹间距公式

可知光源和双缝间距离不影响干涉条纹间距，仅下移挡板，双缝到光传感器的距离减小，干涉条纹间距减小，故CD错误。

故选A。

3．如图甲所示，斜面上气缸和活塞内封闭了一定质量的理想气体，一根平行于斜面的轻绳一端连接活塞，另一端固定，系统处于平衡状态。开始气体摄氏温度为t，通过气缸内电热丝缓慢升高气体温度，升温过程封闭气体的图像如图乙所示，已知斜面倾角为30°，重力加速度为g，大气压强为，气缸和活塞均绝热且不漏气，气缸（含电热丝）质量为M、活塞面积为S、质量为m，所有接触面均光滑。则（　　）

A．封闭气体压强恒为

B．在此过程中，封闭气体增加的内能等于吸收热量

C．封闭气体的体积为2V时，其摄氏温度为2t

D．剪断轻绳瞬间，气缸的加速度大小为

【答案】A

【解析】A．对气缸受力分析

得

A正确；

B．根据热力学第一定律可知

体积增大过程，因此封闭气体增加的内能不等于吸收热量，B错误；

C．根据盖吕萨克定理可知

温度为热力学温标时成正比，此题为摄氏温标，不成正比，C错误；

D．剪断轻绳瞬间，活塞和气缸位置不变，因此压强不变，故气缸的受力不变，加速度大小为0。D错误。

故选A。

4．如图所示，M、N端接正弦式交变电流，理想变压器原、副线圈的匝数比为，均为定值电阻，，负载反映到原线圈的等效电阻（图中虚线框内的等效电阻）为，各电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）

A．原线圈的等效电阻与固定电阻的阻值之比为

B．定值电阻的电压与原线圈两端的电压之比为

C．定值电阻和的电压之比为

D．若M、N端输入电压变为原来的，则两表读数均变为原来的

【答案】B

【解析】A．原副线圈的功率相同，则有

即

则

故A错误；

B．原线圈的等效电阻与固定电阻的阻值相等，两者串联，通过的电流相等，根据

可知定值电阻的电压与原线圈两端的电压相等，比值为1:1，故B正确；

C．定值电阻和的电压之比为

故C错误；

D．若M、N端输入电压变为原来的，原线圈的等效电阻不变，则原线圈的电流变为原来的，副线圈的电流也变为原来的，由欧姆定律可知副线圈的电压变为原来的，则两表读数均变为原来的，故D错误。

故选B。

5．点电荷A、B、C、D在平面直角坐标系中的位置和电荷量如图所示，取无穷远处为电势零点，下列说法正确的是（　　）

A．M点的电势为零

B．Q点的电场强度为零

C．点电荷A所受的电场力为零

D．在P点放置一带负电的试探电荷，其电势能为负值

【答案】A

【解析】AD．将四个点电荷看成两组等量异种电荷，点和点均在两组等量异种电荷的中垂线上，电势均为零，在P点放置一带负电的试探电荷，其电势能为零，A正确，D错误；

B．设单位长度为，根据电场强度的叠加可得Q点的电场强度为

B错误；

C．点电荷A所受的电场力

C错误。

故选A。

6．某次发射卫星时，先将卫星发射到半径为的低轨道上，运行速度为，当卫星运动经过A点时，卫星上的小型火箭发动机点火，短时间加速，使卫星进入椭圆轨道运行，椭圆轨道的远地点B与地心的距离为，卫星经过B点的速度为，其运行轨迹如图所示。若规定无穷远处引力势能为0，则引力势能的表达式，其中G为引力常量，M为中心天体质量，m为卫星的质量，r为两者质心间距，若卫星运动过程中仅受万有引力作用，则下列说法正确的是（　　）

A．

B．卫星在椭圆轨道上A点的加速度大于B点的加速度

C．卫星在A点加速后的速度为

D．卫星从A点运动至B点的最短时间为

【答案】B

【解析】A．假设卫星在半径为的圆轨道上运行时速度为，由

可得卫星速度公式

可知，卫星在半径为的圆轨道上运行时速度比卫星在半径为的圆轨道上运行时速度小，即

故A错误；

B．由

可知轨道半径越大，加速度越小，则

故B正确；

C．卫星加速后从A运动到B的过程中，由机械能守恒定律可得

解得

故C错误；

D．设卫星在半径为的圆轨道上运行时周期为，在椭圆轨道上运行时周期为，根据开普勒第三定律

又因为

卫星从A点运动至B点的最短时间为

联立解得

故D错误。

故选B。

7．《大国重器Ⅲ》节目介绍了GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示，三根超高压输电线缆平行且间距相等。截面图如图乙所示，截面圆心构成正三角形，上方两根输电线缆AB圆心连线水平，某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里、电流大小均为I，下方输电线缆C中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为2I，电流方向如图，则（　　）

A．A、B输电线缆相互吸引

B．A输电线缆所受安培力斜向左下方，与水平方向夹角60°

C．A输电线缆在AB圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上

D．正三角形中心O处磁感应强度方向水平向左

【答案】C

【解析】A．由于A、B输电线缆通入的电流方向相反，所以两线缆相互排斥，故A错误；

B．B对A的作用力沿AB水平向左，C对A的作用力沿AC斜向右下，且大小为B对A作用力的2倍，如图所示

由图可知

即C对A的作用力在水平方向的分力与B对A的作用力大小相等，方向相反，所以A受到的合力即为C对A的作用力在竖直方向的分量，其与水平方向夹角为90°，故B错误；

C．根据右手螺旋定则可知，A输电线缆在AB圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上，故C正确；

D．A输电线在O点的磁感应强度方向垂直OA指向右上方，B输电线在O点的磁感应强度方向垂直OB指向左上方，C输电线在O点的磁感应强度方向垂直OC水平向左，所以O处合磁感应强度方向应斜向左上方，故D错误。

故选C。

8．如图所示，质量为2000kg电梯的缆绳发生断裂后向下坠落，电梯刚接触井底缓冲弹簧时的速度为4m/s，缓冲弹簧被压缩2m时电梯停止了运动，下落过程中安全钳总共提供给电梯17000N的滑动摩擦力。已知弹簧的弹性势能为（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），安全钳提供的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，下列说法正确的是（    ）

A．弹簧的劲度系数为3000N/m

B．整个过程中电梯的加速度一直在减小

C．电梯停止在井底时受到的摩擦力大小为17000N

D．电梯接触弹簧到速度最大的过程中电梯和弹簧组成的系统损失的机械能约为4600J

【答案】D

【解析】A．电梯刚接触井底缓冲弹簧时的速度为4m/s，缓冲弹簧被压缩2m时电梯停止了运动，根据能量守恒，得

代入数据解得

故A错误；

B．与弹簧接触前，电梯做匀加速直线运动，接触弹簧后，先做加速度逐渐减小的加速运动后做加速度逐渐增加的减速运动，故B错误；

C．电梯停止在井底时，由受力平衡得

代入数据解得

故C错误；

D．当电梯速度最大时，此时加速度为零，则

解得

电梯接触弹簧到速度最大的过程中，电梯和弹簧组成的系统损失的机械能等于摩擦力做的负功，则

故D正确。

故选D。

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，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9．如图甲所示，两种不同材料制成的弹性细绳在A处连接，。一列振幅为10cm的简谐横波沿细绳向右传播，S为波源，该波在Ⅰ和Ⅱ两种介质中传播速度之比为1:2。某时刻开始计时，波源的振动图象如图乙所示，时，A刚好处于波峰，且之间还有一个波峰。已知，该波在介质Ⅱ中传播时的振幅为，下列说法正确的是（　　）

A．0时刻波源相对平衡位置的位移为-5cm

B．该波在介质Ⅰ中波长为0.4m

C．该波在介质Ⅰ中的传播速度为1m/s

D．时B相对平衡位置的位移为

【答案】BC

【解析】A．由题图乙可知，该波的振动周期为，波源的振动方程为

则时

A错误；

B．由题图乙可知，时，波源在平衡位置且振动方向向上，结合题意可知，此时之间的波形图如图所示，故

解得

B正确；

C．该波在介质Ⅰ中的传播速度为

C正确；

D．该波在介质Ⅱ中的传播速度

波长为

而

而时A刚好处于波峰，则B正处于平衡位置向正方向振动，其振动方程为

则求时B相对平衡位置的位移即再经过的时间为

B相对平衡位置的位移为

故D错误。

故选BC。

10．借助木板从卡车上往地面卸货时，长木板A表面粗糙，一端放在卡车车厢的底板上，另一端置于水平地面上。将小货箱B从车厢底板推到木板上，用平行于A绳拉B，可使B沿A匀速下滑；若改用与A成一定的角度绳拉B，同样可使B沿A匀速下滑。已知A始终保持静止，则在两次B沿A下滑的过程中（　　）

A．第二次绳拉力的值可能小于第一次绳拉力的值

B．第二次B受到摩擦力的值小于第一次B受到摩擦力的值

C．第二次B对A作用力的值小于第一次B对A作用力的值

D．前、后两次B对A作用力的值大小不变

【答案】BC

【解析】A．设小货箱B的质量为m，长木板A与水平面的夹角为，第一次拉货箱时有

，

第二次拉货箱时，设绳与长木板的夹角为，此时有

，

可得

即

A错误；

B．第一次B受到的摩擦力为

第二次B受到的摩擦力为

B正确；

CD．根据前面分析结合牛顿第三定律可知第一次B对A作用力的值为

第二次B对A作用力的值为

因为有，所以可得

C正确，D错误。

故选BC。

11．如图所示，一同学练习踢毽子，水平场地上有矩形标线EFGH，在标线GH处的竖直面内挂有挡网ABCD，挡网高1.5 m，场地宽EH为4.8 m，长。该同学从场地的E点将毽子踢出，毽子踢出时速度大小为10m/s，方向在过对角线EG的竖直面内，与EG成37°角斜向上，重力加速度，，，不计空气阻力。则毽子将（　　）

A．在空中飞行1s后触网

B．越过网后再在空中飞行0.2s落地

C．击中水平地面上距E为9.6m的点

D．击中竖直挡网上距地面高为1.0m的点

【答案】AD

【解析】将初速度在竖直方向和EG方向分解，竖直分速度

EG方向的分速度

由几何关系知

所以毽子运动到挡网处所用时间为

此时毽子离地面高度为

故毽子击中挡网。

故选AD。

12．如图，间距的U形金属导轨，一端接有的电阻R，固定在的绝缘水平桌面上。质量均为2kg的匀质导体棒a和b静止在导轨，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为，与导轨间的动摩擦因数均为0.2（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。整个空间存在竖直方向的磁感应是度为2T的匀强磁场（未画出）。初始时刻，用沿导轨水平向右的恒力F作用在a上，3s内a运动了5m，到达导轨的最右端，此时b刚要滑动，同时撤去F，a离开导轨落到水平地面上。重力加速度取，空气阻力不计，不计其他电阻，下列说法正确的是（　　）

A．导体棒a离开导轨至落地过程中，水平位移为0.5m

B．导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电阻R的电荷量为6C

C．导体棒a在导轨上运动的过程中，受到的恒力F为

D．导体棒a在导轨上运动的过程中，导体棒b不可能有向左的运动趋势

【答案】AC

【解析】A．b刚要滑动，对导体棒b有

解得

R与导体棒b并联，则

解得

则对整个回路，流过导体棒a的电流为

导体棒a产生的电动势为

又感应电动势

联立解得

导体棒a离开导轨至落地过程中，做平抛运动

联立解得水平位移为

故A正确；

B．导体棒a在导轨上运动的过程中

则通过干路电路的电量为

通过电阻R的电量

故B错误；

C．对导体棒a，由动量定理可得

又

联立解得

故C正确；

D．不论磁场方向如何，由楞次定律可知，导体棒b一定受到向左的安培力，有向左运动的趋势，故D错误。

故选AC。

第Ⅱ卷

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. （6分）某同学利用如图所示的装置测量滑块P与水平桌面间的动摩擦因素。一轻质弹簧左端固定在墙面上，右端与滑块P接触不粘连，滑块P上面安装有宽度为d（约为）的遮光条，每次光电门都记录下遮光条通过光电门的时间（滑块经过光电门正下方B点时已经与弹簧分离），已知滑块P（包括遮光条）的质量为m，重力加速度为g，某一次实验操作步骤如下：

（1）按要求安装好各实验器材；

（2）先用外力将滑块P缓慢的推到A位置，然后撤去外力，滑块由静止开始运动，最后停在水平桌面上的C点，记录下光电门的读数t，则滑块通过光电门的速度大小为______；用刻度尺测量出BC的长度L，利用已知条件和所测量的量可以得到动摩擦因素的表达式

__________；（用题中所给已知物理量的符号表示）

（3）重复以上操作，多次测量，记录多组数据，多次计算，动摩擦因素测量值的结果取平均值即可；

（4）另一实验小组的同学实验结束后发现还可以用该装置测量弹簧最初储存的弹性势能。他们测得AB两点间的距离为，BC两点间的距离为，那么这次操作时弹簧最初储存的弹性势能等于______。（用、、、、表示）

【答案】              

【解析】（2）[1]遮光条宽度为d，滑块上的遮光条经光电门的时间t，因遮光条的宽度d（约为）很小，则滑块经光电门的速度大小可为

[2]对滑块和遮光条，由牛顿第二定律可得

解得滑块和遮光条运动的加速度为

由速度位移关系公式，解得

（4）[3]由功能关系，可得弹簧最初储存的弹性势能等于

14．（8分）某实验小组用如图甲所示的电路测量一电池的电动势和内阻，该电池的电动势E约为、内阻r约为、允许通过的最大电流为。现有量程为、内阻为的电压表，电阻箱和保护电阻，电键S，导线若干。请回答以下问题：

（1）将电压表和电阻箱改装成量程为的新电压表，电阻箱的阻值应调节为_______。

（2）该小组将改装好的新电压表（虚线框内）正确接在A、C之间，如图甲所示，其中是的保护电阻，以确保电路的安全。正确连接电路后，闭合开关S，调节电阻箱，测出多组的阻值和原电压表的示数，根据实验数据，用描点法绘出图像，如图乙所示。依据图像，可得电源的电动势_______V，内阻_______。（不考虑电压表的分流）

（3）该同学将上述电源及（2）中选用的保护电阻和一个伏安特性已知（图丙）的小灯泡串联形成回路，则灯泡消耗的实际功率为_______W（结果保留两位有效数字）。

【答案】     9     10     2.5     2.0

【解析】（1）[1]根据电压表改装原理有

解得

（2）[2]根据电路图可知两端的电压为

则干路中的电流为

根据闭合电路欧姆定律有

将电流I代入得

变形得

对比乙图可得

，

联立解得

，

（3）[4]该同学将上述电源及（2）中选用的保护电阻和一个伏安特性已知（图丙）的小灯泡串联形成回路，根据闭合电路欧姆定律有

变形得

代入数据可得

则在丙图中作出灯泡的U-I图像如图所示

图中两条线的交点即为灯泡两端的电压和流过灯泡的电流，则有U=5.0V，I=0.4A，则灯泡消耗的实际功率为

15．（8分）如图所示，有一个边缘能发出某种单色光的正方形线光源MNPQ，水平放置于水池底部，其边长为L，光源距离水面高度为h，水池面积足够大，该光源发出的单色光在水中的折射率为n。求水面上有单色光直接照射的面积。

【答案】当时，当;

【解析】对于水下单一点光源来说，由于光源发出的单色光在水中的折射率为n，有一部分光将发生全反射。由对称性可知，在水面上，可以通过水面射入空气的光将形成一个圆形光斑，设此光斑半径为R，如下图所示。设发生全反射的临界角为i，则有

可得

当

时

单色光照射面积如图1所示（图中）

可得

当

单色光照射面积如图2所示（图中）

16．（8分）质量为m、直径为D的篮球摆放在宽度为d（D>d）的水平球架上，侧视图如图甲所示，该篮球从离地高度为H处由静止下落，与地面发生一次非弹性碰撞后反弹至离地高度为h（h<H）的最高处。设篮球在运动过程中所受空气阻力的大小是篮球所受重力的λ倍（λ为常数，且）且篮球每次与地面碰撞的碰后速率与碰前速率的比值相同，重力加速度为g。

（1）求球架一侧的横杆对篮球的弹力大小F1；

（2）求篮球下降H和上升h所用时间的比值k；

（3）若篮球反弹至最高处h时，运动员对篮球施加一个向下的压力F，使得篮球与地面碰撞一次后恰好反弹至h的高度处，力F随高度y的变化如图乙所示，其中h0已知，求F2的大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】（1）

由平衡条件可知

由几何关系得

解得

（2）篮球下降过程中有

篮球上升过程中有

解得

（3）由

可知篮球每次与地面碰撞的碰后速率与碰前速率的比值为

篮球反弹至最高处h时，运动员对篮球施加一个向下的压力F，则篮球下落过程中由动能定理得

篮球反弹后上升过程中由动能定理得

解得

17．（14分）如图甲是医用肿瘤化疗装置，其原理如图乙所示，利用在O点沿y轴正方向射出的高能质子束对肿瘤病灶精准打击从而杀死癌细胞。实际中，质子束的运动方向并不是严格沿y轴而是与y轴有一个很小的偏角，呈发散状。为此加一个方向沿y轴正向，磁感应强度大小为B的匀强磁场，使得质子参与两种运动，沿y轴方向的直线运动和垂直y轴的平面内的圆周运动。为研究方便，用垂直y轴足够大的显示屏表示病人，癌细胞位于屏上，从O点射出的质子速度为v，质量为m，电荷量为q，所有质子与y轴正方向偏差角均为，不考虑质子重力和空气阻力。

（1）y轴方向的直线运动速度大小是否变化，请简述理由；

（2）当显示屏离O点距离为多大时，所有的质子会重新会聚于一点？

（3）移动显示屏，屏上出现一亮环，当屏到O点的距离为时，亮环半径多大？在移动显示屏过程中，最大亮环的面积是多少？

【答案】（1）见解析；（2）；（3）；

【解析】（1）速度大小不变，y轴方向与磁场平行，y轴方向不受磁场力。

（2）y轴方向

质子做圆周运动，有

又

解得

当时，所有质子会汇聚一点，可得

（3）当时，可得

又

如图

，

解得

当，，圆环面积最大，易知最大面积为

，

18. （16分）现有一组由螺杆A和螺母B组成的机械组件因为生锈很难被分离。某同学仔细观察后通过如下操作将其成功拆开：将此组件竖直立于地面，如图所示为装置剖面示意图，在螺杆A顶端的T形螺帽与螺母B之间的空隙处装入适量火药并点燃，利用火药爆炸瞬间所释放的一部分化学能转化为系统的机械能E，使其被顺利“炸开”。已知螺杆A的质量，螺母B的质量为，火药爆炸所转化的机械能，B与A的竖直直杆间滑动摩擦力大小恒为，不计空气阻力，重力加速度。

（1）求火药爆炸瞬间螺杆A和螺母B各自的速度大小；

（2）忽略空隙及螺母B的厚度影响，要使A与B能顺利分开，求螺杆A的竖直直杆的最大长度L。

【答案】（1），；（2）

【解析】（1）设火药爆炸瞬间螺杆A和螺母B的速度大小分别为，，以竖直向下为正方向，则

据动量守恒定律可得

联立解得

，

可知杆A的速度大小为，方向竖直向上；螺母B的速度大小为，方向竖直向下。

（2）A相对B向上运动，所受摩擦力f向下，则对螺杆A由牛顿第二定律可得

解得

方向竖直向下；

由牛顿第三定律，B所受摩擦力f向上，则对螺母B由牛顿第二定律可得

解得

方向竖直向上；

火药爆炸后A向上做匀减速直线运动，其减速至零的时间为

B向下做匀减速直线运动，其减速至零的时间为

显然可知：A先减为零后反向加速，B一直减速，当两者速度相等时刚好分开，则此时直杆的长度最大。

以向下为正方向，可得

解得

则由图像可知：直杆长度的最大值为

解得