济南市历城第二中学2023届高三下学期一模物理试卷(含答案)

济南市历城第二中学2023届高三下学期一模物理试卷

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

一、单选题

1、“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢”。放风筝是民间传统游戏之一。如图所示，一只风筝高高地悬停在空中，已知风筝受到重力G、绳子拉力，空气作用力，下列受力分析示意图可能正确的是(   )

A. B.

C.  D.

2、2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是(   )

A.组合体中的货物处于超重状态

B.组合体的速度大小略大于第一宇宙速度

C.组合体的角速度大小比地球同步卫星的大

D.组合体的加速度大小比地球同步卫星的小

3、某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则(   )

A.浮标的振动周期为 B.水波的传播速度大小为

C.时刻浮标沿y轴负方向运动 D.水波的波长为

4、甲乙两车在公路上沿同一方向做直线运动，它们的图象如图所示.两图象在时相交于P点，P在横轴上的投影为的面积为S.在时刻，乙车在甲车前面，相距为d.已知此后两车相遇两次，且第一次相遇的时刻为，则下面四组和d的组合可能是(   )

A. B. C. D.

5、如图，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为(   )

A. B. C. D.

6、如图所示，是平行板电容器的两个极板，为定值电阻，R为滑动变阻器，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S，电容器极板带电量为Q，小球静止时悬线与竖直方向的夹角为θ.下列判断正确的是(   )

A.若只将变阻器滑片P缓慢地向b端移动，则θ角将减小

B.若只将变阻器滑片P缓慢地向b端移动，则电容器带电量Q将减小

C.若只将电容器M极板靠近N极板，则θ角将增大

D.若只将电容器M极板靠近N极板，则电容器电量Q不变

7、在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，电阻为滑动变阻器。电源电压u随时间t按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是(   )

A.滑片P向下移动时，电流表示数增大

B.滑片P向上移动时，电阻的电流增大

C.当时，电流表的示数为2A

D.当时，电源的输出功率为32W

8、如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中段是半径为R的四分之一圆弧，的延长线通过圆弧的圆心，长为R。一束质量为m、电荷量为q的粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是(   )

A.粒子带负电

B.从M点射出粒子的速率一定大于从N点射出粒子的速率

C.从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子所用时间

D.所有粒子所用最短时间为

二、多选题

9、如图，两位同学同时在等高处抛出手中的篮球以速度斜向上抛出，B以速度竖直向上抛出，当A到达最高点时恰与B相遇。不计空气阻力，两球均可视为质点，重力加速度为g，以下判断正确的是(   )

A.相遇时A的速度一定为零

B.相遇时B的速度一定为零

C.A从抛出到最高点的时间为

D.从抛出到相遇速度的变化量相同

10、如图，在等边三角形的三个顶点上，分别固定三个电荷量相等的点电荷，其中，处的点电荷均带正电，C处的点电荷带负电，分别为边的中点，O为三角形中心则下列说法正确的是(   )

A.三角形中心O点的电场强度方向为

B.D点的电势高于O点的电势

C.两点电势相同

D.把一正点电荷从O点移到E点，该电荷的电势能增加

11、如图所示，质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将B由静止释放，当B下降到最低点时（未着地），A对水平桌面的压力刚好为零。轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是(   )

A.

B.

C.在B从释放位置运动到最低点的过程中，所受合力对B先做正功后做负功

D.在B从释放位置运动到速度最大的过程中，B克服弹簧弹力做的功等于B机械能的减少量

12、如图所示，两水平虚线间存在垂直于纸面方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，边长为h的正方形导体框由虚线1上方无初速度释放，在释放瞬间边与虚线1平行且相距h。已知导体框的质量为m，总电阻为r，重力加速度为边与两虚线重合时的速度大小均为，忽略空气阻力，导体框在运动过程中不会发生转动，则(   )

A.两虚线的距离为

B.导体框在穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为

C.导体框的边与虚线1重合时，其克服安培力做功的功率大小为

D.导体框从边与虚线1重合到边与虚线1重合时所用的时间为

三、实验题

13、某实验小组用如图（a）的实验装置校对流量计。盛水容器上端开口，下端有横截面一定的细管（厚度可忽略）与流量计相连（流量计可测得每秒流出液体的体积）。打开开关让水沿水平方向喷出，为保证流速恒定，实验时不断给容器加水保持液面稳定，已知当地的重力加速度为g。请完善如下实验步骤：

（1）安装器材前用螺旋测微器测量细管的直径如图（b），其直径为________mm；

（2）按图（a）安装好实验器材，测定喷口到地面的竖直距离y，再打开开关让水喷出；

（3）待水流运动稳定后，读出流量计读数：测量________，计算水喷出时的初速度；

（4）测得水喷出时的初速度为v，则液体的流量表达式________，代入具体数值可计算出实际流量。

（5）将实际流量值与读数值比较，进行流量计校对。

14、发光二极管具有耗能少、体积小、亮度高等优点，现已逐步取代传统光源。某同学研究某发光二极管的伏安特性。经正确实验操作后，绘制的图像如图乙所示，下列为实验备选器材：

A.电压表（量程0~3 V，内阻约）

B.电压表（量程0~15 V，内阻约）

C.电流表（量程0~50 mA，内阻约）

D.电流表（量程0~6 A，内阻约）

E.滑动变阻器（0~，额定电流2 A）

F.滑动变阻器（0~，额定电流0.1 A）

G.电源E（电动势6 V，内阻不计）

H.开关S，导线若干

（1）实验时，电压表应选用________，电流表选用________，滑动变阻器选用________（填选项字母）。

（2）图甲为实验时的部分电路实物图，请用连线代替导线将实物图补充完整。

（3）已知该发光二极管的最佳工作电流为15 mA。现将它与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连，根据乙图，还需串联一个阻值________Ω的电阻才能使它工作在最佳状态。（结果保留两位有效数字）

四、计算题

15、如图所示，用一象棋子压着一纸条，放在水平桌面上接近边缘处，小亮同学用较大的力气将纸条抽出，棋子掉落在水平地面上的P点。已知棋子的质量为m，桌子边缘到地面的高度为h，与P的水平距离为s，设重力加速度为g，不计空气阻力，求：

（1）棋子在空中运动的时间；

（2）纸条给棋子的冲量大小；

（3）要想使棋子的水平射程比P点更远一点，抽纸条的力气应该稍微大一点还是稍微小一点？说明理由（抽出纸条过程中可忽略棋子的位移）。

16、如图所示，电阻为0.1Ω的正方形单匝线圈的边长为0.2m，边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5T.在水平拉力作用下，线圈以8m/s的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中

（1）感应电动势的大小E；

（2）所受拉力的大小F；

（3）感应电流产生的热量Q。

17、在竖直平面内建立如图所示的直角坐标系，第一、二象限内有水平向左、大小相等的匀强电场，第三、四象限内有磁感应强度大小为B、方向垂直坐标平面向里的匀强磁场，在y轴的某个适当的位置放置有水平绝缘光滑的小支架，支架上静止放置一质量为m、不带电的金属小球a，另一与小球a一样大、质量为、带电量为q的金属小球b从x轴的某点，垂直于x轴以速度竖直向上射入第一象限，运动一段时间后以速度沿x轴负方向与小球a发生弹性碰撞且电量发生转移，过了一段时间小球a从x轴上的某点进入第三象限，不计两球间的库仑力及空气阻力，重力加速度大小为g。

（1）求小球a从x轴上某点进入磁场时的该点的位置坐标；

（2）若，求小球a第一次在磁场中运动离x轴的最远距离和最大速度。

18、滑板是冲浪运动在陆地上的延伸，是一种极富挑战性的极限运动图是该运动的一种场地简化模型。如图所示，右侧是一固定的四分之一光滑圆弧轨道，半径为，左侧是一固定的光滑曲面轨道，两轨道末端C与B等高，两轨道间有质量的长木板静止在光滑水平地面上，右端紧靠圆弧轨道的B端，木板上表面与圆弧面相切于B点。一质量的小滑块P（可视为质点）从圆弧轨道最高点由静止滑下，经B点后滑上木板，已知重力加速度大小为，滑块与木板之间的动摩擦因数为，木板厚度点与地面高度差。

（1）求小滑块P滑到B点时对轨道的压力大小；

（2）若木板只与C端发生了2次碰撞，滑块一直未与木板分离，木板与C端碰撞过程中没有机械能损失且碰撞时间极短可忽略。求木板最小长度和开始时木板左端离C端距离；

（3）若撤去木板，将两轨道C端和B端平滑对接后固定，小滑块P仍从圆弧轨道最高点由静止滑下，要使滑块从D点飞出后落到地面有最大水平射程，求从D点飞出时速度方向以及最大水平射程。

参考答案

1、答案：D

解析：解：风筝高高地悬停在空中，说明风筝受力平衡，即空气对风筝的作用力与风筝受到重力G、绳子拉力的合力等大反向，ABC选项中三个力的合力不为零，D选项中三个力合力为零，故D正确、ABC错误。

故选：D。

2、答案：C

解析：A.组合体在天上只受万有引力的作用，则组合体中的货物处于失重状态，A错误；

B.由题知组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，而第一宇宙速度为最大的环绕速度，则组合体的速度大小不可能大于第一宇宙速度，B错误；

C.已知同步卫星的周期为24h，则根据角速度和周期的关系有

由于，则组合体的角速度大小比地球同步卫星的大，C正确；

D.由题知组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，有

整理有

由于，则，且同步卫星和组合体在天上有

则有

D错误。

故选C。

3、答案：A

解析：解：A.根据振动图像可知，波源在0时刻振动，波形经过传递到浮标处，浮标的振动周期为，故A正确：

B.波源的振动情况经过传到距离L处的浮标，可知波速大小为，故B错误；

C.根据虚线图像可知浮标在时刻沿y轴正方方向运动，故C错误；

D、水波的波长为，故D错误。

故选：A。

4、答案：D

解析：解：在时刻如果甲车没有追上乙车，以后就不可能追上了，故，从图象中甲、乙与坐标轴围成的面积即对应的位移看：

A.因为要相遇两次，所以第一次相遇不可能在时刻，故A错误；

B.当时，由几何关系可知甲的面积为S，乙的面积为，所以甲的面积比乙的面积多出，即相距时正好相遇，故B、C组合不可能，D组合可能；

故选：D。

5、答案：C

解析：解：先求拉力F的大小。根据力矩平衡有：，

得：；

速度为：；

再求力与速度的夹角，所以功率为：。

故选：C。

6、答案：C

解析：解：A、只将变阻器滑片P缓慢地向b端移动，由于和R串联，总电流不变，则之间的电压增大，平行板电容器的两个极板的电压U等于之间的电压，可知电容器极板间的电压在增大，板间场强E增大，带电小球受到的电场力增大，根据平衡条件可知θ角将增大，故A错误；

B、可知电容器极板间的电压在增大，根据可知，电容器带电量Q将增大；故B错误。

C、只将电容器M极板靠近N极板，之间的电势差不变，则极板之间的电场强度增大，根据平衡条件可知θ角将增大。故C正确；

D、只将电容器M极板靠近N极板，之间的距离减小，由：可知平行板电容器的电容增大，由可知电容器电量Q增大，故D错误。

故选：C。

7、答案：C

解析：解：A、根据等效电阻法可知，，当滑片P向下移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，根据欧姆定律可知，原线圈中的电流减小，则分到的电压增大，副线圈的电流减小，所以电流表示数减小，故A错误；

B、同上述分析，当滑片P向上移动时，将等效为电源内阻，根据串反并同的规律可知，电阻的电流减小，故B错误；

C、当时，则副线圈的电阻为

则，所以总电阻为

根据图乙可知，原线圈的电压有效值为

所以原线圈中的电流为

根据原副线圈的匝数比可知，副线圈的电流为

根据并联电路的特点和电阻的大小关系可知，电流表的示数为2A，故C正确；

D、同上述分析，当时，电源的输出功率为

，故D错误；

故选：C。

8、答案：D

解析：解：ABC、依题意，作出从两点射出粒子轨迹图如图所示

粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则

解得：，

由图可知从M点射出粒子轨迹半径小于从N点射出粒子轨迹半径，则从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率；

由图可知从M点射出粒子轨迹所对圆心角大于从N点射出粒子的，根据可知，从M点射出粒子在磁场中运动时间一定大于从N点射出粒子所用时间；

故ABC错误。

D、由几何知识可判断知，当粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心恰好在b点时，粒子在磁场中运动圆弧所对的圆心角最小，此时粒子运动的半径

由几何关系可求得此时圆弧所对应圆心角

所以，粒子在磁场中运动的最短时间为

，

故D正确。

故选：D。

9、答案：BCD

解析：解：AB、篮球A做斜上抛运动，在竖直方向做竖直上抛运动，在水平方向做匀速直线运动，到达最高点时A的竖直分速度为零，水平分速度不为零，则到达最高点两球相遇时A的速度不为零；篮球B做竖直上抛运动，同时抛出，两球相遇，说明A的竖直方向的位移与B的位移相等，则A竖直方向的分速度与B的初速度相等，所以相遇时B的速度为零，故A错误，B正确；

C、篮球B抛出时的速度与A的竖直分速度相等，A到达最高点时B也到达最高点，B从抛出到最高点的时间，故C正确；

D、从抛出到相遇，的运动时间t相等，速度变化量相等，故D正确。

故选：BCD。

10、答案：BC

解析：解：A、由对称性，三个点电荷在O点产生的场强大小相等，且夹角互为120°，则有两点处点电荷在O点的合场强方向向上，C处的点电荷在O点的场强方向也向上，所以O点的合场强方向向上，即O点场强方向为：，故A错误；

B、由矢量合成定则可知，在的连线上合场强方向都向上，从D到O电场方向应是从D指向O，由沿电场方向电势降低可知，D点的电势高于O点的电势，故B正确；

C、两处的点电荷在F点的电势和处点电荷在E点的电势相同，都为零，因此只需要比较A处点电荷在E点的电势和B处点电荷在F点的电势，因距离相同因此电势相同，故C正确；

D、BC两处点电荷在O点和E点电势相同都为零，A处点电荷在O点的电势高于E点的电势，因此O点电势高于E点电势，因此把一正点电荷从O点移到E点，电场力做正功，该电荷的电势能减少，故D错误。

故选：BC。

11、答案：ACD

解析：解：AB、由题意可知B物体可以在开始位置到最低点之间做简谐振动，根据简谐运动的对称性，在最低点的加速度为竖直向上的g，由牛顿第二定律得：，解得在最低点时有弹簧弹力为：；对A分析，设绳子与桌面间夹角为θ，根据A对水平桌面的压力刚好为零，有：，故有，故A正确，B错误；

C、由题意可知B从释放位置到最低点过程中，开始弹簧弹力小于重力，物体加速，合力做正功；后来弹簧弹力大于重力，物体减速，合力做负功，故C正确；

D、对于B，在从释放到速度最大过程中，根据除重力以外其他力做功等于物体机械能的增加量，而其他力就是弹簧弹力，由弹簧弹力对B球做负功，可知B机械能的减少量等于B克服弹簧弹力所做的功，故D正确。

故选：ACD。

12、答案：AD

解：A、由题意，根据导体框进出磁场过程中运动的对称性可知，边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度大小相同：边进入的速度由运动学公式可求：，设两虚线之间的距离为H，导体框全部位于磁场中时下落的加速度大小为g，根据运动学公式有：，联立解得：，故A正确；

B、设导体框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为Q，对导体框从开始下落到穿过磁场的过程，根据能量守恒定律有：，解得：，故B错误；

C、导体框的边与虚线1重合时的速度大小为：

此时边产生的感应电动势大小为：

导体框中的感应电流为：

边所受的安培力大小为：

导体框的与虚线1重合时克服安培力做功的功率大小为：

整理得：，故C错误；

D、设导体框通过磁场上边界所用时间为t，线框中的平均感应电流为，

则由动量定理可得：

根据电流的定义可知电荷量为：

根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律综合分析可知：

联立以上几式解得：，故D正确。

故选：AD。

13、答案：（1）6.860

（3）水的水平射程x

（4）

解析：解：（1）螺旋测微器的读数需要先读出主尺的刻度，为：1mm，然后读出可动刻度，为：。

所以总读数为：；

（3）水做平抛运动，根据

得：，

水从水管中射出的速度为：，

因此需要测量出水的水平射程x，才能求出水喷出时的初速度。

（4）水管内径部分的横截面积为：，

则水泵的流量为：。

14、答案：（1）A；C；E

（2）见解析

（3）53（50~53均可）

解析：（1）电源电动势为6 V，绘制出发光二极管的图像中的电压范围是0~3 V，若选量程为0~15 V的电压表，则表盘指针的偏转将小于满偏值的，读数误差较大，故选电压表，故选A；绘制出发光二极管的图像中的电流范围是0~30 mA，若选量程0~6 A的电流表，则表盘指针的偏转将小于满编值的，读数误差较大，故选电流表，故选C；绘制出的发光二极管的图像中的电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压式接法，为方便调节，滑动变阻器应选阻值较小的，故选E。

（2）滑动变阻器采用的是分压式接法，且由图像可看出发光二极管的最大电阻阻值约为，而，则电流表应采用外接法，则完整的电路实物图如图所示。

（3）由绘制出发光二极管的图线可看出发光二极管的最佳工作电流为15 mA时，电压为2.2 V，则将它与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个的电阻。

15、答案：（1）棋子在空中运动的时间为；

（2）纸条给棋子的冲量大小为；

（3）要想使棋子的水平射程比P点更远一点，抽纸条的力气应该稍微小一点，理由见解析。

解析：解：（1）根据竖直方向做自由落体运动规律有：，

解得：

（2）水平方向有：，

根据动量定理有：

（3）用稍微小的力气，这样纸条抽出的时间更长，棋子受滑动摩擦力作用的时间也更长，冲量更大，获得的初速度也越大

16、答案：（1）感应电动势的大小为0.8V

（2）所受拉力的大小为0.8N

（3）感应电流产生的热量为0.32J

解析：解：（1）根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得：

；

（2）根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流为：

拉力的大小等于安培力，即：

解得：

（3）根据功能关系可知，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即等于拉力F做的功，所以有：

代入数据得：

17、答案：（1）

（2）;

解析：解：（1）小球b从进入电场到与小球a碰撞这一过程，水平方向上做匀加速直线运动，竖直方向上做竖直上抛运动，故在竖直方向有：

设电场强度为E，在水平上有

水平方向根据牛顿第二定律：

小球b与小球a发生弹性碰撞有：以向左方向为正，由动量守恒得：

机械能守恒：

因为两球碰撞，根据接触起电的电荷分配规律，小球a带电量为，小球b带电量为。

小球a在第二象限竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀加速直线运动，根据运动的对称性可知，小球a在到达x轴负半轴所用时间与小球b从进入电场到与小球a相碰时间相同，即时间为。

竖直方向上的速度也为，在水平方向有：，

根据牛顿第二定律有：

水平方向速度：

联立以上解得：，所以其进入磁场的坐标为

（2）由上一问分析可知小球a竖直方向速度为（方向竖直向下）

水平方向速度为：（方向水平向左）

小球a进入磁场时，受到洛伦兹力以及重力，将小球a的速度分解为水平向右的大小为的速度和方向与x轴负半轴成θ角，大小为：

其中有：

而：

联立解得：

即小球a在磁场的运动可分解为水平向右的匀速直线运动，和入射速度为，方向与x轴负半轴夹角的正切值为的在磁场中的匀速圆周运动，由牛顿第二定律有：

联立解得：

由几何关系可知，小球a第一次在磁场中运动离x轴最远距离为：

此时小球a的速度最大，为。

18、答案：（1）30N；

（2）木板最小长度为16m，开始时木板左端离C端距离为0.5m；

（3）从D点飞出时速度方向与水平方向夹角为时，最大水平射程

解析：解：（1）小滑块P滑到B点时，由动能定理可知：

代入数据解得：

在B点时牛顿第二定律可知：

代入数据后解得支持力：

由牛顿第三定律可知，小滑块P滑到B点时对轨道的压力大小为30N。

（2）整个过程木板所受摩擦力不变，滑块滑上木板后，木板做匀加速直线运动，

由牛顿第二定律可知：

解得木板的加速度：

木板与C端第一次碰撞，木板与挡板第一次碰撞时，滑块速度为，木板速度为，在滑块滑上木板到木板第一次与挡板碰撞的过程中，由动量守恒定律可知：

由于无能量损失，则木板原速率返回，做匀减速运动，加速度大小仍为a，由对称性可知，木板与B端接触时速度为0，后开始做匀加速直线运动与C端发生第2次碰撞，根据对称性可知，碰撞时木板速度仍为，滑块速度为，木板只与C端发生了2次碰撞，则有：

从木板第一次与挡板碰撞之后的瞬间到木板第二次与挡板碰撞之前瞬间的过程中，

由动量守恒定律可知：

联立解得：

则设开始时木板左端离C端距离为x，

则由运动学公式可知：

代入数据解得：

滑块P刚好停在木板最左端木板最短，且木板的左端刚好与C接触，此时滑块P与木板的速度均为0，可知滑块在木板上做匀减速运动，则由能量守恒定律可知：

解得：

（3）从A到D由动能定理可知：

解得：

设从D点飞出时速度方向与水平方向夹角为θ，小滑块落地的速度大小为v，落地速度方向与水平方向夹角为α，从D点飞出到落到所用时间为t，根据动能定理可得：

解得：

该过程的速度变化量为：，如图所示为速度矢量关系图，

速度矢量图的面积为：

可知当速度矢量图的面积最大时，水平射程x有最大值，而图中速度都是定值，可知当：

速度矢量图的面积最大，则有：

联立解得：，可得：

速度矢量图的面积最大为：

最大水平射程为：