2023届山东省泰安市高三下学期一模物理试题

2023届山东省泰安市高三下学期一模物理试题

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

一、单选题

1．在光电效应中，当一定频率的光照射某种金属时，实验得到的遏止电压与入射光的频率的关系如图所示，其横轴截距为，纵轴截距为，元电荷电量为。下列说法正确的是（　　）

A．遏止电压与入射光的频率成正比 B．金属的逸出功为

C．金属的截止频率为 D．普朗克常量

2．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船发射成功，顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”。因此将飞船此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示，相通的舱A、B之间装有阀门K，指令舱A中充满气体（视为理想气体），气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则舱内气体（　　）

A．气体对外做功，内能减小

B．气体分子势能增大，内能增大

C．气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将增多

D．气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少

3．利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小（约为微米量级），实验装置如图甲所示，和是具有标准平面的玻璃平晶，为标准金属丝，直径为；A为待测金属丝，直径为；两者中心间距为。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻明条纹的间距为。则以下说法正确的是（　　）

A． B．

C． D．

4．一倾角可改变的光滑斜面固定在水平地面上，现有一质量为m的箱子（可看作质点）在斜面顶端由静止释放，如图所示。斜面底边长度为L，斜面倾角为θ，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．箱子滑到底端时重力的功率

B．箱子滑到底端时重力的功率

C．保持斜面的底边长度L不变，改变斜面的倾角θ，当时，箱子从斜面顶端自由下滑到底端所用的时间最短

D．保持斜面的底边长度L不变，改变斜面的倾角θ。当时，箱子从斜面顶端自由下滑到底端所用的时间最短

5．我国空间站组合体在2022年9月30日由两舱“一”字构型转变为两舱“L”字构型。”中国空间站”在距地面高400km左右的轨道上做匀速圆周运动，在此高度上有非常稀薄的大气，因气体阻力的影响，轨道高度1个月大概下降2km，空间站安装有发动机，可对轨道进行周期性修正。假设中国空间站正常运行轨道高度为h，经过一段时间t，轨道高度下降了，在这一过程中其机械能损失为ΔE。已知引力常量为G，地球质量为M，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，空间站质量为。规定距地球无限远处为地球引力零势能点，地球附近物体的引力势能可表示为，其中M为地球质量，m为物体质量，r为物体到地心距离。则下列说法中正确的是（　　）

A．“中国空间站”正常在轨道上做圆周运动的向心加速度大小为

B．“中国空间站”正常在轨道上做圆周运动的线速度大小为

C．"中国空间站”正常在轨做圆周运动的周期为

D．“中国空间站”轨道高度下降Δh时的机械能损失

6．气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状汽缸杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与汽缸杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。设气体的初始状态为A，某人坐上椅面后，椅子缓慢下降一段距离达到稳定状态。然后打开空调，一段时间后，室内温度降低到设定温度，稳定后气体状态为C（此过程人的双脚悬空）；接着人缓慢离开座椅，直到椅子重新达到另一个稳定状态D，室内大气压保持不变，则气体从状态A到状态D的过程中，关于p、V、T的关系图正确的是（　　）

A． B．

C． D．

7．空间中有一正四面体ABCD，棱长为l。在4个顶点都放置一个电荷量为Q的正点电荷，棱AB、CD的中点分别为E、F。已知无穷远处电势为0。则下列说法正确的是（　　）

A．E、F两点电势不同 B．E、F两点电场强度相同

C．E点的电场强度大小为 D．E点的电场强度大小为

8．一根轻质的不可伸长的细线长为，两端分别系在水平天花板上间距为的a、b两点，有一质量及大小不计的光滑动滑轮c跨在细线上，滑轮通过细线悬挂重力为的小球，处于静止状态，小球可视为质点。现对小球施加大小为平行于a、b连线的水平拉力，小球再次平衡时a、b间细线的张力为T，则（　　）

A． B．

C． D．

二、多选题

9．家用燃气灶的脉冲点火器工作原理电路如图所示，其电源为一节干电池。将1.5V的直流电压通过转换器转换为正弦交变电压，将该交变电压加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接放电针，当放电针之间电压的最大值超过12kV时，就可以放电，利用放电针高压放电所产生的电火花可点燃燃气。下列说法正确的是（　　）

A．正常工作时，点火器每秒点火50次

B．正常工作时，点火器每秒点火100次

C．若变压器原、副线圈的匝数之比为1：1500，点火器能正常工作

D．若变压器原、副线圈的匝数之比为1：2200，点火器能正常工作

10．均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，时刻部分质点的状态如图（a）所示，其中实线AE表示波峰，虚线FG表示相邻的波谷，A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上，下列说法正确的是（　　）

A．该波从A点传播到B点，所需时间为

B．时，B处质点位于波峰

C．s时，C处质点振动速度方向竖直向上

D．时，D处质点所受回复力方向竖直向下

11．2022年北京冬奥会某滑雪比赛场地简化如图所示，AO为曲线助滑道，OB为倾斜雪坡，与水平面夹角，运动员某次训练从助滑道的最高点A由静止开始下滑至起跳点O，若起跳速率为22m/s，方向与水平方向成，最后落在雪坡上的P点（图中未画出）。把运动员视为质点，不计空气阻力，取，，则（　　）

A．运动员从起跳到达P点运动的时间为4.4s

B．运动员从起跳到达P点运动的时间为2.2s

C．运动员离开雪坡的最大距离为19.36m

D．运动员离开雪坡的最大距离为116.16m

12．如图所示，两根足够长的平行金属导轨与水平面夹角为，两导轨间距为0.4m，导轨电阻不计。导轨所在空间被分成足够长的区域I和II，两区域的边界与斜面的交线为MN，区域I中分布有垂直斜面向下的匀强磁场，区域II中分布有垂直斜面向上的匀强磁场，两磁场的磁场感应度大小均为。在区域I中，将质量，电阻的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域II中将质量，电阻的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域II的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取，则（　　）

A．经过足够长的时间后，ab和cd最终以相同的速度运动

B．经过足够长的时间后，ab和cd最终以相同大小的加速度运动

C．当cd的速度大小为5m/s时，ab刚要开始滑动

D．当cd的速度大小为2.5m/s时，ab刚要开始滑动

三、实验题

13．现要通过实验验证机械能守恒定律，实验装置如图（a）所示，实验过程如下：

（1）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径d=___________mm。

（2）将小球从释放装置由静止释放，调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后。在下落过程中通过光电门。用刻度尺测出光电门到小球释放点的距离h，记录小球通过光电门的遮光时间t，计算小球通过光电门的速度。已知重力加速度为g，在误差允许范围内，若满足关系式___________（用字母h、d、t、g表示），则认为小球下落过程中机械能守恒；

（3）小球与橡胶材料碰撞会造成机械能损失。调节光电门位置，使小球下落通过光电门后，与水平放置的橡胶材料碰撞并反弹再次通过光电门，记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失△E=___________（用字母、和表示）。若适当调高光电门的高度，将会___________（选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。

14．某实验小组欲将内阻、量程为的电流表改装成欧姆表，供选择的器材有；

A．定值电阻（阻值为14kΩ）

B．滑动变阻器（最大阻值为1500Ω）

C． 滑动变阻器（最大阻值为500Ω）

D．电阻箱（）

E．干电池（，）

F． 红、黑表笔各一只，开关，导线若干

（1）为了保证改装后欧姆表能正常使用，滑动变阻器选___________（填“”或“”）。请用笔画线代替导线将图（a）中的实物连线组成欧姆表。(         )

（2）欧姆表改装好后，将红、黑表笔短接进行调零，此时滑动变阻器R接入电路的电阻应为___________Ω；电流表表盘的刻度对应的改装后欧姆表的刻度为___________。

（3）通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示。表盘上c处的电流刻度为75，则c处的电阻刻度为___________kΩ。

（4）利用改装后的欧姆表进行电阻测量，小组同学发现当被测电阻的阻值为几百欧姆时，电流表指针偏转角太大，不能进行读数，他们利用电阻箱和开关，对电路进行了改进，使中值电阻为1500Ω，如图（c）为他们改进后的电路，图中电阻箱的阻值应调为___________Ω。若用该表测量一阻值为1000Ω的电阻时，则电流表指针对应的电流是___________μA。

四、解答题

15．如图所示，为某玻璃材料的截面，部分为直角三角形棱镜，，部分是半径为的四分之一圆柱状玻璃，点为圆心。一束单色光从点与成角斜射入玻璃材料，刚好垂直OA边射出，射出点离O点R，已知真空中的光速为c。

（1）求该单色光在玻璃材料中发生全反射的临界角的正弦值；

（2）现将该光束绕P点沿逆时针方向在纸面内转动至水平方向，观察到BD面上有光线从Q点射出（Q点未画出）。求光束在玻璃材料中的传播时间（不考虑圆柱BD弧面部分的发射光线）。

16．如图所示，传送带与水平方向成角，顺时针匀速转动的速度大小，传送带长，水平面上有一块足够长的木板。质量为的物块（可视为质点）以初速度，自A端沿AB方向滑上传送带，在底端B滑上紧靠传送带上表面的静止木板，木板质量为，不考虑物块冲上木板时碰撞带来的机械能损失。已知物块与传送带间的动摩擦因数为，物块与木板间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数为。取重力加速度，求：

（1）物块从A运动到B点经历的时间t；

（2）物块停止运动时与B点的距离x。

17．如图所示，在xoz平面的第二象限内有沿x轴负方向的匀强电场，电场强度的大小，空间某区域存在轴线平行于z轴的圆柱形磁场区域，磁场方向沿z轴正方向。一比荷为的带正电粒子从x轴上的P点以速度射入电场，方向与x轴的夹角。该粒子经电场偏转后，由z轴上的Q点以垂直于z轴的方向立即进入磁场区域，经磁场偏转射出后，通过坐标为（0，0.15m，0.2m）的M点（图中未画出），且速度方向与x轴负方向的夹角，其中，不计粒子重力。求：

（1）粒子速度的大小；

（2）圆柱形磁场区域的最小横截面积Smin（结果保留两位有效数字）；

（3）粒子从P点运动到M点经历的时间t（结果保留三位有效数字）。

18．如图甲所示，在水平地而上固定一光滑的竖直轨道MNP，其中水平轨道MN足够长，NP为半圆形轨道。一个质量为m的物块B与轻弹簧连接，静止在水平轨道MN上；物体A向B运动，时刻与弹簧接触，到时与弹簧分离，第一次碰撞结束；A、B的图像如图乙所示。已知在时间内，物体B运动的距离为。A、B分离后，B与静止在水平轨道MN上的物块C发生弹性正碰，此后物块C滑上半圆形竖直轨道，物块C的质量为m，且在运动过程中始终未离开轨道。已知物块A、B、C均可视为质点，碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g。求：

（1）半圆形竖直轨道半径R满足的条件；

（2）物块A最终运动的速度；

（3）A、B第一次碰撞和第二次碰撞过程中A物体的最大加速度大小之比（弹簧的弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，△x为弹簧的形变量）；

（4）第二次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值。

参考答案：

1．B

【详解】根据光电效应方程可得电子的最大初动能为

根据动能定理可得

联立可得

可知遏止电压与入射光的频率不成正比关系，图像的斜率为

解得普朗克常量为

图像的纵轴截距为

解得金属的逸出功为

金属的截止频率为

故选B。

2．D

【详解】A．打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体不对外做功，A错误；

B．气体分子间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为系统与外界无热交换，且气体没有做功现象，则气体的温度不变，所以气体内能不变，B错误；

CD．气体体积变大，温度不变，气体压强减小，所以气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少，C错误，D正确。

故选D。

3．D

【详解】设标准平面的玻璃晶之间的夹角为θ，由空气薄膜的干涉条件可知

由题设条件，则有

联立解得

故选D。

4．A

【详解】AB．箱子受到竖直向下的重力垂直于斜面向上的支持力，由动能定理可得

箱子滑到底端时重力的功率为

解得

故A正确，B错误；

CD．斜面光滑，保持斜面的底边长度L不变，箱子受到竖直向下的重力和垂直于斜面向上的支持力，由牛顿第二定律可得

由匀变速直线运动规律可得

解得

改变斜面的倾角θ，当即时，箱子从斜面顶端自由下滑到底端所用的时间最短，故CD错误。

故选A。

5．D

【详解】A．“中国空间站”在轨道上做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有

物体绕地球表面运行，根据牛顿第二定律有

联立解得“中国空间站”正常在轨道上做圆周运动的向心加速度大小为

故A错误；

B．根据向心加速度公式

“中国空间站”正常在轨道上做圆周运动的线速度大小为

故B错误；

C．根据牛顿第二定律有

"中国空间站”正常在轨做圆周运动的周期为

故C错误；

D．根据牛顿第二定律有

"中国空间站”正常在轨做圆周运动的速度为

轨道距地面高度为h时，空间站的动能为

轨道距地面高度为h时，空间站的势能为

轨道距地面高度为h时，空间站的机械能为

同理轨道距地面高度为时，空间站的机械能为

“中国空间站”轨道高度下降Δh时的机械能损失为

故D正确。

故选D。

6．B

【详解】从状态A到状态B过程中，气体等温压缩，体积减小，压强增大，温度不变，从B到C，气体等压降温，温度降低，体积减小，压强不变，从C到D过程中，气体等温膨胀，体积变大，压强减小，且D状态的压强恢复为原A状态的压强。

故选B。

7．C

【详解】A．由于E、F两点分别到四面体各个顶点距离组合完全相同，根据电势的叠加法则可知E、F两点电势都相同，故A错误；

BCD．由点电荷电场的对称性可知E、F两点电场强度大小相等，但方向不同。根据电场的叠加法则可知A、B两个电荷在E点产生的合场强为零，C、D两个点电荷在E点产生的电场强度大小相等，有几何关系可知

根据点电荷场强公式则有

E点的合场强为

根据几何关系可知

联立解得E点的电场强度为

故C正确，D错误。

故选C。

8．B

【详解】如图所示，对小球未施加拉力时，设细线与竖直方向夹角为，如图，施加拉力后，小球再次平衡时，设重力与水平拉力的合力为，与竖直方向夹角为，细线与合力反向延长线夹角为，则

同时，线段ab在垂直合力方向投影的长度

可得

则小球再次平衡时，有

联立解得，a、b间细线的张力为

故选B。

9．BD

【详解】AB．由题可知交流电的频率为50Hz，正常工作时，每个周期点火2次，因此点火器每秒点火100次，A错误，B正确；

CD．只要副线圈两端电压的峰值超过12kV，点火器能正常工作，由于

C错误，D正确。

故选BD。

10．ACD

【详解】A．由图a、b可看出，该波的波长、周期分别为，，则根据波速公式

A、B间距为一个波长，则该波从A点传播到B点，所需时间为

故A正确；

B．由选项A可知，则该波从A点传播到B点，所需时间为4s，则在时，B点运动了2s，即，则B处质点位于波谷，故B错误；

C．波从AE波面传播到C的距离为

则波从AE波面传播到C的时间为

则时，C处质点动了3.1 s，则此时质点速度方向向上，故C正确；

D．波从AE波面传播到D的距离为

则波从AE波面传播到C的时间为

则时，D处质点动了8.3 s，则此时质点位于z轴上方，回复力方向向下，故D正确。

故选ACD。

11．AC

【详解】AB．将运动员的速度沿着雪坡和垂直于雪坡进行分解，则沿雪坡方向的速度为

垂直于雪坡方向上的速度为

同理可得

根据对称性可知，运动员从起跳到达P点的运动时间为

故A正确，B错误；

CD．运动员离雪坡最远时，垂直于斜面的速度为零

故C正确，D错误。

故选AC。

12．BC

【详解】CD．由题意可知，开始金属条与金属导轨间的最大静摩擦力

方向沿着金属导轨向上；开始金属棒加速下滑，根据右手定则可知，产生的感应电流从到，根据左手定则可知金属条所受安培力沿着金属导轨向上，随着金属棒速度增大，感应电流变大，金属条所受安培力变大，当安培力等于时，金属条刚要开始滑动，此时

解得

金属棒产生的感应电动势

则金属棒的速度

故C正确，D错误；

AB．金属条开始运动后，产生的感应电流与金属棒产生的感应电流相反，由于金属棒有较大的速度，所以金属棒产生的感应电流大于金属条产生的感应电流，设当电流为时，满足

解得

此时金属条和金属棒的加速度相等，此后金属条和金属棒的速度差恒定，产生的感应电流大小不变，金属条和金属棒以相同大小的加速度运动，故B正确，A错误。

故选BC。

13．     6.882/6.883/6.884               增大

【详解】（1）[1]螺旋测微器的分度值为0.01mm，主刻度为7mm，可动刻度为

38.3×0.01mm=0.383mm

小球的直径为

（2）[2]小球通过光电门速度

若机械能守恒，则

化简得

（3）[3]由题意可得，小球向下、向上通过光电门的速度为

由题意可得，碰撞过程中损失的机械能为

[4] 若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的测量误差。

14．          见解析     958     15kΩ     5     1560     60

【详解】（1）[1]为了保证改装后欧姆表能正常使用，欧姆调零时，有

解得欧姆调零时欧姆表内阻为

此时滑动变阻器接入电路阻值为

则滑动变阻器应选；

[2]欧姆表黑表笔应接电源的正极，实物连线如图所示

（2）[3]欧姆调零时，有

解得欧姆调零时欧姆表内阻为

此时滑动变阻器接入电路阻值为

[4]设电流表表盘的刻度对应的改装后欧姆表的刻度为，则有

解得

（3）[5]表盘上c处的电流刻度为75，设此时测量电阻为，则有

则c处的电阻刻度为5。

（4）[6]设改装后干路的最大电流为，则欧姆调零时有

对电路进行了改进，使中值电阻为1500Ω，则有

联立解得

，

则图中电阻箱的阻值应调为

[7]若用该表测量一阻值为1000Ω的电阻时，此时干路电流为

则电流表指针对应的电流是

15．（1）；（2）

【详解】（1）根据题意可知，光线从界面的点进入玻璃棱镜，由折射定律画出光路图，如图所示

根据几何关系，可得入射角

折射角，且恰好为法线，根据可得折射率

又有

解得

（2）根据题意，当光线转至水平方向入射，入射角大小仍为，画出光路图，如图所示

由折射定律同理可知，折射角，折射光线交边于点，由题已知，，得在边界上的入射角为，由于发生全反射的临界角为。则有

即

可知在界面发生全反射，已知。由几何关系得，在三角形中，由余弦定理得

其中

解得

又有

解得

16．（1）；（2）

【详解】（1）根据题意，物块在传送带上先做匀加速运动，由牛顿第二定律得

解得

物块滑上传送带到速度与传送带相同所需的时间为，由公式可得，

设此过程物块的位移大小为，由公式解得

又有

此后物块随皮带匀速运动，则有

解得

则物块从A运动到B点经历的时间为

（2）物块滑上木板后，木块的加速度为，木板的加速度为，木板与木块一块减速时的共同加速度为，根据牛顿第二定律得

解得

木块与木板经时间达到共同速度，则有

解得

此过程物块位移为

二者共同减速的位移为，则有

解得

则物块停止运动时与B点的距离为

17．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）粒子在电场中沿x轴正方向的分运动是匀速直线运动，沿z轴正方向的分运动是匀变速直线运动，沿z轴方向根据匀变速直线运动的规律可得

1

根据牛顿第二定律可得

沿x轴正方向

联立可得

（2）由几何关系得

圆柱形磁场区域的最小横截面积

（3）洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得

解得

    ，

粒子在磁场和电场中运动的时间围为

解得

18．（1）；（2）；（3）3：1；（4）

【详解】（1）由乙图知后

B、C发生弹性碰撞，由动量守恒可知

由机械能守恒可知

解得

，

因C未离开轨道，设运动的高度最大为h，对C，由机械能守恒可知

因此

（2）C返回水平轨道时由机械能守恒可知

C与B再次发生弹性碰撞

解得

，

A与B第一次碰撞到共速时，由动量守恒

可得

B与A第二次碰撞过程，由动量守恒可知

由机械能守恒可知

解得

（3）A与B第一次碰撞到共速时，由机械能守恒可知

A与B第二次碰撞到共速时，由动量守恒可知

解得

由机械能守恒可知

由以上公式得

两次加速度最大对应弹簧弹力最大，根据

可得

（4）A与B压缩弹簧过程

同一时刻A、B的瞬时速度关系为

，

由位移等于速度对时间的积累得

（累积），（累积）

在时间内

，

由此得

，

因此

可得

第二次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值