2023届山东省淄博市高三上学期一模物理试题

2023届山东省淄博市高三上学期一模物理试题

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

一、单选题

1．2023年1月，“中国超环”成为世界上首个实现维持和调节超过1000秒的超长时间持续脉冲的核反应堆。其核反应方程，已知的质量，的质量，的质量，反应中释放出光子，下列说法正确的是（　　）

A．该核反应在高温高压下才能发生，说明该核反应需要吸收能量

B．光子来源于核外电子的能级跃迁

C．X是中子，该核反应为核聚变反应

D．X的质量为

2．电动自行车在平直路面上匀速行驶，某一时刻从车上掉落一货物，车行驶的功率不变，货物掉落前后车速随时间的变化图象较符合实际的是（　　）

A． B．

C． D．

3．图甲为光电效应实验的电路图，利用不同频率的单色光a、b进行光电效应实验，测得光电管两极间所加电压U与光电流I的关系如图乙所示。则这两种光（　　）

A．照射该光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大

B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大

C．通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距大

D．在同一介质中传播时，b光的速度大

4．如图所示为针对新冠疫情设计的消杀喷药装置，内部装有药液，上部密封压强为的空气，保持阀门关闭，再充入的空气。假设在所有过程中空气可看作理想气体，且温度不变，外部大气压强为，下列说法正确的是（　　）

A．充气后，密封气体压强变为

B．充气后，密封气体的分子平均动能增加

C．打开阀门后，密封气体对外界做正功

D．打开阀门后，密封气体向外界放热

5．心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的初级线圈相连接，扬声器（等效为一个定值电阻）与一滑动变阻器连接在该变压器的次级线圈两端。下列说法正确的是（　　）

A．保持滑动变阻器滑片P不动，当变小时，扬声器的功率增大

B．保持滑动变阻器滑片P不动，当变小时，原线圈的电流变大

C．保持不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，扬声器的功率增大

D．保持不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，副线圈的电流变小

6．已知地球大气层的厚度远小于地球半径R，空气平均摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，地面附近大气压强p0，重力加速度大小g。由此可以估算地球大气层空气分子总数为（   ）

A． B． C． D．

7．北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，现有55颗卫星组成。如图所示，P是纬度为的地球表面上一点，人造地球卫星A、B均做匀速圆周运动，卫星B为地球赤道同步卫星。若某时刻P、A、B与地心O在同一平面内，其中O、P、A在一条直线上，且，下列说法正确的是（　　）

A．P点向心加速度大于卫星A的向心加速度

B．卫星A、B与P点均绕地心做匀速圆周运动

C．卫星A、B的线速度之比为

D．卫星A、B的周期之比为

8．如图所示，边长为的正立方体处于匀强电场中，A、B、C及四个顶点的电势分别为、、、，下列说法正确的是（　　）

A．点的电势为

B．电场强度的方向沿连线方向

C．电场强度的大小为

D．电子从A点出发沿AB边、BC边、CD边到达D点，电场力做功为

二、多选题

9．一列简谐波在均匀介质中沿直线传播，在该波上有a、b两质点，其平衡位置相距，该波由b向a传播，且a、b两质点的振动图像如图所示。下列描述该波的波动图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

10．如图所示，足球球门宽为L，一个球员在球门线中点正前方距离球门s处高高跃起，将足球顶入球门的左下方死角（图中P点），球员顶球点O距地面的高度为h。足球做平抛运动（足球可看成质点，忽略空气阻力），重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A．足球位移的大小为

B．足球位移的大小为

C．足球刚落到P点的速度大小为

D．足球刚落到P点的速度大小为

11．如图所示，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于x轴上，另一根由ab、bc两段直导轨组成，其中bc段与x轴平行，两导轨相交于原点O左侧a点，所有导轨单位长度电阻为r。导轨上一足够长金属棒MN在外力作用下沿x轴正方向以速度做匀速直线运动，金属棒单位长度电阻也为r，时刻恰好通过坐标原点O，金属棒始终与x轴垂直。设运动过程中通过金属棒的电流强度为i，金属棒受到安培力的大小为F，导轨间金属棒切割磁感线产生的电动势为E，导轨间金属棒两端的电压为U，导轨与金属棒接触良好，忽略导轨与金属棒连接处的电阻。下列图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

12．如图所示，一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为。从开始，对b施加沿斜面向上的外力，使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后，物块a、b分离；再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A．弹簧的劲度系数为

B．在物块a、b分离时，弹簧的压缩量为

C．物块b加速度的大小为

D．在物块a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式为

三、实验题

13．图甲为某种管口出水方向可调的瓶装水电动取水器，某实验小组利用平抛运动规律测量该取水器取水时的流量（单位时间内流出水的体积）。实验方案如下：

（1）利用游标卡尺测量取水器出水管内径d，如图乙所示，应利用游标卡尺________部分进行测量（选填图乙中的字母代号），读数为________mm；

（2）调节取水器管口方向，使取水器启动后水从管口O点水平射出，如图丙所示；

（3）待水在空中形成稳定的弯曲水柱后，紧贴水柱后方放置白底方格板（已知每个正方格的边长为L），并利用手机正对水柱拍摄照片，取水柱上的三个点a、b、c，如图丙所示；

（4）已知当地重力加速度大小为g，根据图丙可以计算水从管口O点喷出时的初速度________（用L、g进行表示）；

（5）由上述信息可计算得出取水器取水时的流量________（用L、g、d进行表示）。

14．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，电阻箱的阻值应该调节为________；

（2）可备选用的定值电阻有以下几种规格，则应选用________；

A．，B．，C．，

（3）该小组选取为（2）中所选择的定值电阻，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。请根据甲图中的电路图用笔画线代替导线，在答题卡上的图乙中将实物图连接成完整电路________。

（4）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，如图丙所示。依据图像，可得电源的电动势________V，内阻________。（结果均保留两位有效数字）

四、解答题

15．近年来，对具有负折射率人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该材料折射率为负值（n<0）。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射光线和入射光线位于界面法线同侧，如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为θ，A、B两棱镜斜面相互平行放置，两斜面间的距离为d。一束包含有两种频率光的激光，从A棱镜上的P点垂直入射，它们在棱镜中的折射率分别为，，在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏。

（1）为使两种频率的光都能从棱镜A斜面射出，求θ的取值范围；

（2）若θ=30°，求激光通过两棱镜后，打在光屏上的两点间的距离。

16．2023年1月15日，长征二号丁运载火箭以“一箭十四星”发射方式成功将齐鲁二号、三号等14颗卫星发射升空。已知火箭的总质量，火箭发动机点火后从尾部竖直向下喷出高温高压气体而获得动力。火箭尾部喷口横截面积，喷出气体的密度，火箭点火瞬间竖直向下喷出气体相对地面的速度大小，此后火箭向上做匀加速直线运动，取重力加速度大小，不考虑火箭由于喷气带来的质量变化，忽略地球的自转以及高度的变化对重力加速度的影响，空气阻力不计。求：

（1）点火瞬间，火箭因喷出气体获得的动力大小F；

（2）从点火开始计时，火箭运行过程中火箭动力所做的功W。

17．为了探测带电粒子，研究人员设计了如图甲所示的装置。纸面内存在一个半径为R、圆心为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，该磁场区域在垂直纸面的方向上足够长。以右边的O点为坐标原点建立一平面直角坐标系xOy，O和两点间距离为。y轴与连线垂直，x轴（图甲中未画出）正方向垂直纸面向里，在xOy平面内存在一个足够大的探测屏。纸面内圆形磁场区域正下方存在一个长度为R且与y轴垂直的线状粒子源MN，在MN的中垂线上，到MN的垂直距离为。该粒子源各处均能持续不断的发射质量为m、电荷量为的粒子，粒子发射时的速度大小均相同，方向均沿y轴正方向，从粒子源MN中点发射的粒子离开磁场时速度恰好沿方向，不计粒子重力和粒子间相互作用力。

（1）求粒子发射时的速度大小；

（2）求粒子源左端点M与右端点N发射的粒子从发射到打到屏上所经历的时间之差；

（3）若在圆形区域内再加上一个沿x轴正方向、场强且足够长的匀强电场，此时从粒子源发射的粒子都能打到探测屏上，其中，粒子源中点发射的粒子打在屏上的P点，如图乙所示，求该粒子打到屏上时的速度大小；

（4）在（3）问条件下，求从粒子源右端点N发射的粒子打在屏上的位置坐标。

18．如图所示，一滑板的上表面由长度为L的水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，两部分在B点平滑连接，A、C为端点，滑板静止于光滑的水平地面上。物体P（视为质点）置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分AB有摩擦。一长为L不可伸长的细线，一端固定于O′点，另一端系一质量为m0的小球Q（视为质点），小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与O′同一高度（细线处于水平拉直状态），然后由静止释放，小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知物体P的质量为m，滑板的质量为2m，重力加速度大小为g，cos5° = 0.996，不计空气阻力。

（1）求小球Q与物体P碰撞后瞬间，物体P的速度大小；

（2）若要保证物体P能从C点滑出，求物体P与滑板水平部分的动摩擦因数需满足的条件；

（3）若m0= 1.5m，μ = 0.4，R = 0.3L，物体P在滑板上向左运动从C点飞出，求飞出后相对C点的最大高度；

（4）若m0= 1.1m，μ = 0.4，小球Q与物体P发生弹性碰撞后，物体P将在滑板上向左运动，通过B点后又返回，最终相对滑板静止于水平部分AB上的某点，此时小球Q恰好是碰后第6次回到最低点。求物体P从第一次经过B点到第二次经过B点的时间。

参考答案：

1．C

【详解】A．该核反应为核聚变反应，释放能量，故A错误；

B．光子来源于原子核的能级跃迁，而不是核外电子的能级跃迁，故B错误；

C．根据电荷数和质量数守恒可知X是中子，该核反应为核聚变反应，故C正确；

D．该反应释放能量，有质量损失，则X的质量小于，故D错误。

故选C。

2．A

【详解】电动自行车的功率P=Fv，匀速行驶时，牵引力等于阻力，即

F=f

加速度a=0。货物掉落后瞬间速度未变，车整体质量减小，阻力减小为f'，牵引力大于阻力，具有向前的加速度，车开始加速，由于功率不变，牵引力逐渐减小，加速度减小，当牵引力F'趋近于f'时，加速度趋近于0，电动自行车达到最大速度

v'=

以后继续做匀速运动。

故选A。

3．B

【详解】A．由光电子的最大初动能与遏止电压的关系式和题图乙，可知照射该光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大，A错误；

B．由光电效应方程，可知b光的频率大，在玻璃中的折射率大，由可知，从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小，a光的临界角大，B正确；

C．由双缝干涉两相邻条纹间距公式可知，b光的波长小，通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距小，C错误；

D．由光在介质中的传播速度可知，b光的折射率大，在同一介质中传播时，b光的速度小，D错误。

故选B。

4．C

【详解】A．把充入的气体和原气体作为整体，气体做等温变化，根据玻意耳定律可得

解得

故A错误；

B．温度是平均动能的标志，温度不变，所以分子的平均动能不变，故B错误；

C．充气后封闭气体压强变为1.2atm，大于大气压强，所以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确；

D．打开阀门后，密封气体对外做功，温度不变，内能不变，则气体从外界吸热，选项D错误。

故选C。

5．D

【详解】AB．保持滑动变阻器滑片P不动，当变小时,根据变压器原、副线圈的电压与匝数关系可知，次级电压减小，根据欧姆定律和功率公式可知，扬声器的功率变小，次级电流减小，根据变流比可知，原线圈初级电流也变小，故AB错误；

CD．若保持不变，根据变压比可知，次级电压不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，电阻变大，根据欧姆定律可知，次级电流减小，则扬声器获得的功率减小，故C错误，D正确。

故选D。

6．A

【详解】设大气层中气体的质量为m，由大气压强产生

mg = p0S

即

分子数

故选A。

7．D

【详解】A．，所以OB大于OA，即B卫星匀速圆周运动半径大于A卫星半径，由得

知，又，所以，由，得

故A错误；

B．卫星A、B绕地心做匀速圆周运动，P点运动的圆轨迹与地轴线垂直，圆心在图中O点正上方，故B错误；

C．由得

又

所以

故C错误；

D．由得

所以

故D正确。

故选D。

8．C

【详解】A．C及的电势相等，则C连线为等势线，，则B与电势相等，可知点的电势为，故A错误；

B．根据电场线与等势线垂直的关系可知电场强度的方向不会沿连线方向，故B错误；

C．根据

解得

、、

根据三者矢量运算可解得合场强，故C正确；

D．由于，则，解得D点电势为40V，电子从A点出发沿AB边、BC边、CD边到达D点，电场力做功为，故D错误；

故选C。

9．AD

【详解】由振动图像可知，t=0时a位于波峰，质点b经过平衡位置向下振动，波由b向a传播，则有

当n=0时

当n=1时

故选AD。

10．BC

【详解】AB．足球在水平方向的位移为

足球位移的大小为

A错误，B正确；    

CD．足球运动的时间为

则足球的水平速度为

竖直方向速度为

可得足球刚落到P点的速度大小为

C正确，D错误。

故选BC。

11．AC

【详解】当导体棒从O点向右运动L时，即在时间内，在某时刻导体棒切割磁感线的长度

（θ为ab与x轴的夹角）则根据

即E-t图像是不过原点的直线；

可知回路电流不变；安培力

则F-t关系为不过原点的直线；

导轨间金属棒两端的电压为

则U-t图像是不过原点的直线；

当在时间内，导体棒切割磁感线的长度不变，感应电动势E不变，经过时间t回路总电阻

感应电流

则随时间的增加电流I减小，但不是线性减小；根据F=BIL可知安培力减小，但是不是线性减小；电流减小，导体棒电阻不变，则内电压减小，电动势不变，则导轨间金属棒两端的电压变大。

综上所述选项AC正确，BD错误。

故选AC。

12．ACD

【详解】A．小物块b紧靠a静止在斜面上，则将二者看成一个整体，可知弹力大小与整体重力的分力大小相等，有

解得

故A正确；

B．由于初速度为0，最初两段相同时间间隔内位移之比为

且由题有

当物块a、b分离时弹簧压缩量

故B错误；

C．两物块刚好要分离时，a与b之间无相互作用力且加速度相同，对a由牛顿第二定律有

代入k后解得

故C正确；

D．对整体牛顿第二定律可得

代入得

故D正确。

故选ACD。

13．     A     5.5         

【详解】（1）[1]测量取水器出水管内径，使用游标卡尺内径抓测量，故选A部分测量。

[2]游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上游标尺的读数（mm的小数位），由图可读出为

（4）[3]根据水柱上的三个点a、b、c，水平距离相等可知每两个点间的时间间隔相等，根据逐差法可知时间间隔为

故水从管口O点喷出时的初速度

（5）[4]取水器取水时的流量

14．     6     B          10     2.5

【详解】（1）[1]由串联电路分压特点有

代入数据解得

（2）[2]定值电阻的最大阻值约为

故B正确，AC错误。

故选B。

（3）[3]根据电路图将实物图连接成完整电路，如图所示

（4）[4]根据闭合电路欧姆定律有

代入数据整理得

根据图像可得

，

解得

，

15．（1）；（2）

【详解】（1）分析可知两光线的入射角等于棱镜的顶角，若两光线能从棱镜A斜面射出，应小于两光线最小的临界角，由

得

所以的取值范围为

（2）两束光传播的光路图如图所示，由折射定律可知

由几何关系可知

得

16．（1）；（2）

【详解】（1）对时间内喷出的气体有

联立得

由牛顿第三定律可知火箭因喷出气体获得的动力大小

（2）对加速过程中的火箭有

联立得

17．（1）；（2）；（3）；（4）

【详解】（1）分析可知粒子做圆周运动的半径为R，由

得

（2）分析可知粒子源左端点M与右端点N发射的粒子均从磁场边界与交点射出，且转过的圆心角分别为：

两粒子在磁场中运动的周期为

两粒子在磁场中运动的时间分别为

由于两个粒子在匀强磁场区域外部运动的时间相等，所以即为在磁场中运动的时间差即

得

（3）对从粒子源中点发射的粒子沿电场方向有

运动时间

出磁场时的速度

由于此粒子出磁场后做匀速直线运动故当其打在屏上时的速度

得

（4）N点发出的粒子出磁场时沿x轴方向的速度为

它在磁场外匀速运动的时间为

则其横坐标为

纵坐标为

综上，所求坐标为。

18．（1）；（2）；（3）；（4）

【详解】（1）在Q下落过程中有

在P、Q碰撞过程中有

联立得

（2）若P到达C点时竖直分速度变为0，此时它与滑板的共同速度设为v共，对P与滑板系统有

若物体P能从C点滑出应满足

联立得

（3）当P竖直方向速度为0时相对于C点最高，对P与滑板有

联立得

（4）当时，P与Q碰后各自的速度分别为

Q再次上升的过程中

解得

所以，即Q碰后做简谐运动，其周期为

对P在板上由A到B过程中有

将以上两式联立得

P第一次到达B点的速度为

P第二次到达B点的速度为

又

A到B过程中有

对P与滑板整体有

P从第一次经过B点到相对于滑板静止过程中有

所求时间

综上求得