[物理]山东省二校2023_2024学年高三下学期联合模拟考试试题(解析版)

这是一份[物理]山东省二校2023_2024学年高三下学期联合模拟考试试题(解析版)，共26页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
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. 研究原子序数大于83的元素自发地发出射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，射线射出点到两极板距离相等。则（ ）
A. a为电源正极，到达A板的为射线
B. a为电源负极，到达A板的为射线
C. a为电源负极，到达A板的为射线
D. a为电源正极，到达A板的为射线
【答案】CD
【解析】AD．a为电源正极时，极板之间的电场方向向右，到达A板的射线所受电场力方向向左，电场力方向与电场方向相反，则该射线带负电，可知，到达A板的为射线，故A错误，D正确；
BC．a为电源负极时，极板之间的电场方向向左，到达A板的射线所受电场力方向向左，电场力方向与电场方向相同，则该射线带正电，可知，到达A板的为射线，故B错误，C正确。
故选CD。
2. 如图甲所示装置可以用来检查精密光学平面的平整程度。当单色光a垂直入射后，从上往下看到的条纹如图乙所示；当单色光b垂直入射后，从上往下看到的条纹如图丙所示。该检测方法是利用光的干涉原理，下列说法正确的是（ ）
A. a光的波长小于b光的波长
B. 在相同透明玻璃介质中a光的传播速度小于b光的传播速度
C. 若抽去一张纸片，观察到的条纹将变疏
D. 若抽去一张纸片，观察到的条纹将变密
【答案】C
【解析】A．由题意可知，光线在空气膜的上、下表面上反射，并产生干涉，从而形成干涉条纹，设空气膜的顶角为，、处为两相邻明条纹，如图所示，则两处光的路程差为
因为光程差
设条纹间距为，由几何关系可得
则有
可知条纹间距与光的波长成正比，a光干涉条纹间距大于b光，因此a光的波长大于b光的波长，A错误；
B．a光的波长大于b光的波长，因此a光的频率小于b光，在同一介质中，频率越大的光折射率越大，所以在相同透明玻璃介质中a光的折射率小于b光；由光在介质中的传播速度与折射率的关系公式（是光在真空中的光速）可知，在相同透明玻璃介质中a光的传播速度大于b光的传播速度，B错误；
CD．若抽去一张纸片，可知变小，由
可知，条纹间距变大，因此观察到的条纹将变疏，C正确，D错误。
故选C。
3. 在夏天的高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统（TPMS）显示一条轮胎的胎压为3.20atm（1atm是指1个标准大气压）、温度为47℃。由于胎压过高会影响行车安全，故快速（时间很短）放出了适量气体，此时胎压监测系统显示的胎压为2.40atm、温度为27℃，设轮胎内部体积始终保持不变，气体视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A. 由于温度降低轮胎内每个气体分子的速率都变小
B. 气体温度快速降低是因为气体对外界做功
C. 轮胎内的气体分子单位时间内撞击轮胎的次数可能不变
D. 此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
【答案】B
【解析】A．气体温度降低，根据统计规律可知，分子运动的平均速率减小，但是，具体到某一个分子，其速率可能变大、可能变小，故A错误；
B．由于短时间内快速放出了适量气体，此时气体与外界没有发生热传递，放出气体过程，原有的总的气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体内能减小，气体温度降低，故B正确；
C．轮胎体积不变，由于放出去了一部分气体，气体分子分布的密集程度减小，气体温度降低，分子运动的平均速率减小，则轮胎内的气体分子单位时间内撞击轮胎的次数减小，故C错误；
D．令轮胎内部的体积为，放出去的气体在放出之前的体积为，根据理想气体状态方程有
其中
，，，
则放出的气体质量是原有气体质量之比为
故D错误。
故选B。
4. 如图所示，BAC为三分之二圆周的均匀带负电圆弧状绝缘导体，O为圆弧导体所在圆的圆心，O点的电场强度大小为E。若在BC处再放置一段三分之一圆周的均匀带正电圆弧状绝缘导体，其单位长度带电量与BAC相同，且与BAC不接触，则此时O点的电场强度为（ ）
A ，方向由A指向OB. 2E，方向由O指向A
C. ，方向由A指向OD. ，方向由O指向A
【答案】B
【解析】三分之二圆周的均匀带负电圆弧状绝缘导体在O点的电场强度大小为E，根据对称性可知，该电场强度方向由O指向A，同理，根据对称性可知，AB圆弧产生的电场强度方向沿CO方向直指向AB，AC圆弧产生的电场强度方向沿BO方向指向AC，AB圆弧与AC圆弧产生的电场强度方向之间的夹角为120°，根据矢量叠加原理，可知，AB圆弧与AC圆弧产生的电场强度大小均为E，根据对称性可知，BC处均匀带正电圆弧状绝缘导体产生的电场强度大小也为E，方向沿OA方向指向A，根据矢量叠加可知，O点的电场强度为大小为2E，方向由O指向A。
故选B。
5. 用物理图像研究物理量之间关系是一种常用的数学物理方法。一物体在水平面上做直线运动，其运动图像如图所示，其中横轴和纵轴的截距分别为n和m。下列说法正确的是（ ）
A. 若为图像，则物体可能做变加速直线运动
B. 若为图像且物体初速度为零，则物体的最大速度为
C. 若为图像，则物体一定做匀变速直线运动
D. 若为图像且物体初速度为零，则最大速度出现在时刻
【答案】B
【解析】A．根据运动学公式
可知
由图像可知，斜率不变，物体运动匀变速直线运动，A错误；
B．物体初速度为零，由动能定理可知
即
所以物体的最大速度为
B正确；
C．若物体做匀变速直线运动，则有
即对于匀变速直线运动，其图像不可能是一次函数图像，C错误；
D．根据运动学公式可知
由此可知，图像与坐标轴围成的面积表示速度的变化量，所以物体的最大速度为
出现在时刻，D错误。
故选B。
6. 华为在手机卫星通讯领域取得技术性突破，Mate60Pr成为首款支持卫星通话的大众智能手机。该手机卫星通话是依托中国自主研发的“天通一号”系列卫星，该卫星是地球同步轨道卫星，距地面高度约36000km，已经发射了三颗，分别为01星、02星、03星。已知地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. “天通一号”01星发射速度大于第二宇宙速度
B. “天通一号”01星、02星、03星所受地球的万有引力大小相等
C. “天通一号”01星、02星、03星线速度大小约为3.1km/s
D. “天通一号”卫星和赤道上物体的向心加速度大小之比约为7:980
【答案】C
【解析】A．第二宇宙速度指脱离地球束缚的最小的发射速度，同步卫星并没有脱离地球束缚，因此，“天通一号”01星发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；
B．“天通一号”01星、02星、03星距离地心的间距相等，但质量关系不确定，根据
可知，“天通一号”01星、02星、03星所受地球的万有引力大小关系不确定，故B错误；
C．同步卫星的周期与地球自转周期相等，根据线速度的定义，可知
故C正确；
D．同步卫星的周期与地球自转周期相等，其圆周运动由万有引力提供向心力，则有
赤道上物体随地球自转的向心加速度
解得
故D错误。
故选C。
7. 如图所示为一理想变压器，其原线圈和灯泡串连，副线圈接可变电阻R，理想变压器的原、副线圈的匝数分别为、。保持交流电源电压的有效值U不变，调节可变电阻R，在不超过灯泡的额定电压的情况下，下列说法正确的是（ ）
A. 可变电阻R越大时，灯泡越亮
B. 可变电阻R增大时，副线圈两端的电压减小
C. 保持R不变，只增加，灯泡变暗
D. 当可变电阻的阻值等于灯泡电阻时，可变电阻消耗的功率最大
【答案】C
【解析】A．把变压器和R等效一个电阻，根据欧姆定律
则当可变电阻R越大时，等效电阻也越大，原线圈中电流越小，灯泡越暗，故A错误；
B．可变电阻R增大时，等效电阻也越大，原线圈中电流越小，灯泡分压减小，变压器分压变大，匝数比不变，则副线圈的电压增大，故B错误；
C．由
保持R不变，只增加，则等效电阻增大，原线圈中电流越小，灯泡越暗，故C正确；
D．将灯泡的电阻看作电源内阻，可变电阻消耗的功率，即为等效电阻的功率
当内外电阻相等，即
时，输出功率最大，故D错误。
故选C。
8. 一质量为m的小球从地面竖直上抛，在运动过程中小球受到的空气阻力与速率成正比。它从抛出到落地过程中动量随时间变化的图像如图所示。已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球时刻刚好落地
B. 小球在运动过程中加速度最大为2g
C. 小球从抛出到落地的总时间为
D. 小球上升和下降过程中阻力的冲量大小不相等
【答案】C
【解析】A．由图可知，时刻后物体的动量不变，即物体的速度不变，由图可知物体速度不变后，又运动了一段时间，说明时刻物体还没落地，故A错误；
B．设在运动过程中小球受到的空气阻力与速率满足关系式
根据动量定理
可知图像的斜率表示合外力，由图可知时刻，图像斜率的绝对值最大，小球的加速度最大，设物体运动过程中的最大加速度为，有
其中
当时，物体合外力为零，此时有
解得
故B错误；
C．设从地面抛出到最高点的时间为，上升的高度为，设最高点到落地的时间为，从地面抛出到最高点由动量定理得
即
同理下降阶段
即
联立可得小球从抛出到落地的总时间为
故C正确；
D．小球上升过程中阻力的冲量大小为
小球下落过程中阻力的冲量大小为
故小球上升和下降过程中阻力的冲量大小相等，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。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. 均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在水平面内传播，波面为圆。时部分质点的状态如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。N处质点的振动图像如图乙所示，z轴正方向垂直水平面竖直向上。下列说法正确的是（ ）
A. 该波的传播速度为3m/s
B. 时，O处质点的加速度方向沿z轴正向
C. 该波由O点传到F点用时4s
D. H处质点的振动方程为
【答案】ABD
【解析】A．由题图甲可知，相邻波峰与波谷的距离是3m，则波长，由题图乙可知，该波的周期为，则有该波的波速为
A正确；
B．在时，O处质点在波峰位置，因周期，在经5s时间，即在时刻，O处质点在波谷位置，由质点做简谐振动时加速度公式可知，加速度总是与位移大小成正比，方向与位移方向相反，因此时，O处质点的加速度方向沿z轴正向，B正确；
C．由题图甲可知，O点到F点的距离为
则该波由O点传到F点用时是
Ｃ错误；
D．由题图甲可知，O点到H点的距离为
波由O点传到H点的时间为
由波动方程
其中为质点的振动位移，为质点到波源的距离，可得H处质点的位移为
可知在时刻，H处质点的振动位移是
可知
可得
又有
可得H处质点的振动方程为
D正确。
故选ABD。
10. 如图，有一边长为2a的正方体玻璃砖，中心有一单色点光源O，玻璃砖对该单色光的折射率，已知光在真空中传播的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A. 该光在玻璃砖中传播的速度为
B. 光线从玻璃砖射出的最短时间为
C. 从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
D. 若不考虑多次反射，光线从玻璃砖射出的最长时间为
【答案】ACD
【解析】AB．当光在玻璃砖内运动的位移最短即垂直立方体各个面射出时，光所经历的时间最短，光在玻璃砖内传播的速度为
传播的最短时间为
故A正确，B错误；
CD．选取其中的一个面进行分析，光线发生全反射的临界角为
可得
当入射角大于临界角时将不会有光线射出，光在各个面上照亮的部分为圆形，设半径为，根据几何关系有
解得
则从外面看玻璃砖被照亮的总面积为
若不考虑多次反射，光线从玻璃砖射出的最长时间为
故CD正确。
故选ACD。
11. 如图所示，一轻绳系一质量为m小球，竖直悬挂在O点，现将小球沿圆弧拉至与O等高的A点，由静止自由释放。小球运动过程中经过C点时，绳与竖直方向的夹角为，以下判断正确的是（ ）
A. 小球下摆到最低点的过程中，重力平均功率为0，细绳拉力一直增大
B. 小球运动至C点时，其加速度大小为
C. 小球运动至C点时，轻绳对小球的拉力大小为
D. 若小球经过C点时重力功率最大，则
【答案】CD
【解析】AC．小球下摆到最低点的过程中，重力平均功率为
小球下降高度不为0，可知，重力平均功率不为0。令轻绳长为L，根据动能定理有
对小球进行分析，小球做圆周运动，则有
解得
小球向下运动过程中，减小，则细绳拉力一直增大，故A错误，C正确；
B．结合上述可知，小球沿半径方向的加速度为
解得
小球沿圆周切线方向有
小球的加速度
解得
故B错误；
D．小球重力的瞬时功率
结合上述解得
若有
对函数求导有
当导数值为0时，重力的瞬时功率达到最大，解得
故D正确。
故选CD。
12. 如图所示，左右两部分间距之比为2：1的光滑水平导轨固定在方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场中，左侧磁场磁感应强度大小为B，右侧磁场磁感应强度大小为2B。两根材料、粗细相同，长度分别与导轨间距相同的导体棒静置在水平导轨上。已知导体棒ab的质量为m，长度为L，阻值为R，导轨电阻忽略不计，两导体棒始终与导轨接触良好且导轨足够长。时刻，给导体棒ab向右的初速度，下列判断正确的是（ ）
A. 时刻起，两导体棒在运动过程中动量守恒
B. 时刻，导体棒ab的加速度大小为
C. 达到稳定状态时，导体棒ab的速度大小为
D. 整个运动过程中，电路中产生的总热量为
【答案】BD
【解析】A．ab向右运动，产生感应电流，使ab受到向左的安培力而向左减速运动，从而使cd棒向左加速度运动，系统合外力不为零，A错误；
B．根据题意可知，电路产生的电动势
感应电流
ab受到的安培力
根据牛顿第二定律可知
解得
B正确；
C．稳定后，回路中感应电流为零，不再受安培力，均做匀速直线运动，则有
可知稳定后二者速度相等，即
对a棒
对b棒
由于两棒材料、粗细相同，可知
解得
C错误；
D根据能量守恒定律可知
D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某学校实验小组利用数字化实验仪器，探究匀速圆周运动的物体所需要向心力F与转动角速度之间的关系。如图甲所示，细线1上端通过力传感器固定在水平直杆并保持竖直状态，下端挂一个磁性小球（看作质点），竖直转轴上与磁性小球等高处固定另一个力传感器，用细线2连接，细线2伸直且水平，磁传感器固定在与磁性小球等高、距转轴距离略大于细线2的固定支架上，可以显示在远离磁体时磁感应强度变弱，靠近时变强，最近时出现峰值。细线1、2重力均不计。
（1）用刻度尺测出悬线1到转轴的距离L，将整个装置绕竖直转轴匀速转动，磁性小球每次经过磁传感器附近时磁传感器就接收到一个反映磁场强度的脉冲，如图乙所示，由图可知，磁性小球做圆周运动周期__________s；（结果保留两位有效数字）
（2）多次改变转动的角速度，获得多组对应的力传感器1的示数及力传感器2的示数，为了直观地反映向心力F与的关系，以__________（选填“”或“”）为纵坐标，以__________（选填“”、“”、“”或“”）为横坐标在坐标纸中描点作图。如果得到一条过原点的倾斜直线，则表明__________。
【答案】（1）0.69##0.70##0.71
（2） 小球质量和做圆周运动的半径一定时，向心力与角速度平方成正比
【解析】【小问1详解】
磁性小球做圆周运动周期为
【小问2详解】
[1][2][3]根据
可知为了直观地反映向心力F与的关系，以为纵坐标，以为横坐标在坐标纸中描点作图。如果得到一条过原点的倾斜直线，则表明小球质量和做圆周运动的半径一定时，向心力与角速度平方成正比。
14. 某物理兴趣小组进行电表改装实验探究，要将一内阻、量程的微安表先改装成量程为1mA的电流表，再改装成量程为3V的电压表，并与标准电压表对比校准。图甲是改装后电压表与标准电压表对比校准的电路图，虚线框中是改装后电压表电路，是量程为3V、内阻约为的标准电压表，电阻箱、调节范围为。步骤如下：
（1）根据题中给出条件，微安表改装成1mA的电流表，再改装成量程为3V的电压表，图甲中电阻箱的阻值应分别调节到__________，__________；
（2）将图乙所示微安表表盘改装成3V电压表表盘，图中表指针所指刻度读数为__________V；
（3）对比校准。当标准电压表的示数为1.60V时，微安表的指针位置如图乙所示，由此可以推测出改装的电压表量程不是预期值，而是__________V（保留2位有效数字）。
【答案】（1）300 2790 （2）2.40 （3）2.0
【解析】【小问1详解】
[1]微安表改装成量程为的电流表，根据部分电路的欧姆定律可得
[2]电流表再改装成量程为的电压表，根据部分电路的欧姆定律可得
小问2详解】
[1]图乙所示微安表表盘改装成3V电压表表盘，最小刻度为，则图中表指针所指刻度读数为
【小问3详解】
[1]由图可知，当电压为时，微安表指针转过了48小格，则每一小格表示的电压值为
则量程为
15. 汽车刹车助力装置能有效辅助驾驶员踩刹车，达到省力目的。该装置结构与工作原理如图乙所示。连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员通过对连杆AB施加水平力，推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用极细的导气管连接，汽车启动后，发动机带动抽气活塞快速上下运动。抽气活塞向上运动时，打开闭合；抽气活塞向下运动时，闭合打开，直至助力气室压强变为，立刻锁定。停车熄火后，助力气室压强缓慢恢复至后，抽气活塞复位至底部，、均锁定。已知助力气室容积为，外界大气压强，助力气室长度，助力活塞横截面积为S，侧壁视为光滑，抽气气室的容积为，假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。求：
（1）抽气几次，才能使助力气室内气压达到；
（2）已知将AB杆向右推进时，液压泵左端受到大小为的力，此时才能产生足够大的制动力。为达到有效制动，比较汽车启动前后，驾驶员能节省的力大小。
【答案】（1）抽气2次；（2）
【解析】（1）由题意可知，每次抽气气体的温度不发生变化，即气体发生等温变化，则第一次抽气有
解得
则对第二次抽气有
解得
可知抽气2次，助力气室内气压为。
（2）启动前制动，助力气室长度压缩为，该过程发生等温变化，有
此时杆AB由受力平衡得
启动后制动助力气室长度将压缩，有
启动后AB由受力平衡得
所以其驾驶员能节省的力为
联立得
16. 如图所示，在竖直平面建立坐标系，为光滑轨道，OA段为光滑平直轨道，；AB段为半径的四分之一圆弧轨道，为其圆心。可视为质点质量的小球从O点以初速度沿与x轴正向成53°夹角斜向上飞出，重力加速度为。求：
（1）要使小球恰好落在A点处，初速度的大小。
（2）若大小、方向均可以改变，小球的初始位置可沿y方向上下移动，圆弧轨道可沿x方向左右移动，总能保证小球每次水平通过点，则击中光滑圆弧轨道AB时小球的最小动能是多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）小球由点到点做斜抛运动，速度分解有
水平方向位移为
由运动学规律可知
解得
（2）小球水平通过点击中光滑圆弧轨道AB，则小球从点做平抛运动，小球击中光滑圆弧轨道AB时有
击中光滑圆弧轨道AB时小球的动能为
当时
击中光滑圆弧轨道AB时小球的动能最小，为
17. 如图甲所示，在平面直角坐标系中，第二象限内存在水平向右的匀强电场，第一、第四象限内交替存在竖直方向的周期性变化电场和垂直纸面的周期性变化磁场，交变电场的电场强度大小和交变磁场的磁感应强度大小按图乙规律变化（其中电场方向沿y轴负向为正方向，磁场方向垂直纸面向里为正方向）。一质量为m，电荷量为q的微粒，以速度大小为从x轴负半轴的点垂直于x轴进入第二象限，时刻，以速度大小垂直于y轴方向，进入第一象限。已知交变电场和交变磁场的周期均为，重力加速度为g。求：
（1）第二象限匀强电场的电场强度的大小；
（2）自时刻起微粒再次打到x轴上时位置（结果用L表示）和经过的时间；
（3）时刻，微粒所处的位置坐标。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）微粒在第二象限中的运动可分解为水平方向匀加速，竖直方向匀减速，水平方向
竖直方向
联立可得
（2）微粒进入第二象限内时，水平方向位移
竖直方向位移
微粒进入第一象限后，时间内
合力为零，微粒沿水平方向做匀速直线运动，时间内
方向沿y轴负向，时间内
方向沿y轴正向，沿y轴方向的位移
可得，微粒经过两个周期，正好再次到达轴上，运动轨迹如图所示
故微粒再次打到轴上时的位置
经过的时间
（3）经过时间，即10个周期，水平方向上与点的距离
轴方向上与点的距离
所以，此时微粒所处的位置坐标为。
18. 为研究物体间相对运动规律，先将一质量为M的匀质凹槽放在水平地面上，凹槽内有一个半椭圆形的轨道，椭圆的半长轴和半短轴分别为a和b，长轴水平，短轴竖直。再将质量为m的小球由不同位置释放，装置如图所示。问：
（1）若凹槽、地面均粗糙，将小球从椭圆轨道长轴最右端正上方h处由静止自由释放，刚好能到达该半长轴最左端。该过程中，凹槽始终静止，试求出小球到达轨道最右端时地面对凹槽的摩擦力，及该过程中凹槽内部摩擦力对小球所做的功（椭圆半长轴端点处的曲率半径）；
（2）若凹槽、地面均光滑，小球初始时刻从椭圆轨道长轴的右端点由静止开始下滑。求出小球第一次运动到轨道最低点时凹槽的速度大小；
（3）若保持（2）中条件，且。以初始时刻椭圆中心的位置为坐标原点，在竖直平面内建立固定于地面的直角坐标系，椭圆长轴位于x轴上。整个过程凹槽不翻转，重力加速度为g。试求出在平面直角坐标系中小球运动的轨迹方程。
【答案】（1）；；（2）；（3）
【解析】（1）小球从处释放至凹槽最右端
得
方向向左；
小球从处释放到凹槽最左端
（2）小球运动到最低点的时候小球和凹槽水平方向系统动量守恒，取向左为正
小球运动到最低点的过程中系统机械能守恒
联立解得
（3）因水平方向在任何时候都动量守恒即
两边同时乘可得
小球向左运动过程中凹槽向右运动，当小球的坐标为时，此时凹槽水平向右运动的位移为，根据上式有
则小球在凹槽所在的椭圆上，根据数学知识可知此时的椭圆方程为
整理得
将
代入小球的轨迹方程化简可得