2022届山东省日照市高三下学期3月一模考试物理试题 （解析版）

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2022届山东省日照市高三下学期3月一模考试
物理试题
2022.03
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。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。
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. 在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法正确的是（ ）
A. 射线与射线都是高速运动的光子流
B. 的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克
C. 在三种射线中，射线的穿透能力最强、电离能力最弱
D. 放射性元素发生衰变时，所释放的电子是原子核外电子挣脱原子核束缚形成的
【答案】C
【解析】
【详解】A．射线是电子流，射线是高速运动的光子流，故A错误；
B．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下

故B错误；
C．在三种射线中，射线的穿透能力最强、电离能力最弱，故C正确；
D．放射性元素发生衰变时，原子核内一个中子转变成一个质子和电子，电子释放出来，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，由黄光和紫光组成的一束复色光沿着半圆形玻璃砖的半径入射，在界面上分成ab、b两束光，下列说法正确的是（ ）

A. ab束光是黄光和紫光，b束光是紫光
B. a、b两束光分别通过相同的单缝，可能只观察到a的衍射现象
C. a在玻璃砖中的传播速度大于b在玻璃砖中的传播速度
D. 用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距
【答案】D
【解析】
【详解】A．由光路图可知，ab两束光入射角相同，但是a束光只有反正光线没有折射光线，发生了全反射，故a束光全反射临界角小于b束光。由

可知

故a束光是紫光，b束光是黄光，ab束光是黄光和紫光。A错误；
B．a、b两束光分别通过相同的单缝，ab光均能发生衍射现象，观察到的是ab衍射图样叠加后的效果。B错误；
C．由折射率与波速的关系

可知，折射率与光在玻璃砖中的传播速度成反比，故

C错误；
D．双缝干涉时有

又因为紫光的波长小于黄光，即

故用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距关系为

D正确。
故选D。
3. 一定质量的理想气体从状态开始，经历等温或等压过程回到原状态，其p-T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是（ ）

A. 过程da中气体一定放热
B. 过程ab中气体既不吸热也不放热
C. 过程bc中外界对气体所做的功等于气体所放出的热量
D. 气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
【答案】D
【解析】
【详解】A．da过程中，温度升高，则内能增大

根据热力学第一定律

可知

温度升高，压强不变，则体积减小，外界对气体做正功

即的状态不确定，A错误；
B．ab过程中温度不变，内能不变


根据热力学第一定律

可知

所以气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功，B错误；
C．过程bc温度减小，则内能减小

又压强不变，则体积减小，外界对气体做正功

因为

且

即外界对气体做的功大于气体所放出的热量，C错误；
D．理想气体的内能只由温度决定，由图可知

所以气体在状态a时内能大于它在状态c时的内能，D正确。
故选D。
4. 如图所示，将重物通过细线挂在弹簧测力计甲下保持静止，然后用另一个弹簧测力计乙钩在细线上，在同一竖直平面内缓慢地拉到图中虚线位置（弹簧测力计乙始终未接触重物）。忽略弹簧测力计乙的挂钩与细线之间的摩擦。关于弹簧测力计乙的示数F和弹簧测力计乙与竖直方向夹角，下列判断正确的是（ ）

A. F一直增大，一直减小
B. F一直增大，先减小后增大
C. F先增大后减小，一直减小
D. F先增大后减小，先减小后增大
【答案】A
【解析】
【详解】对重物受力分析如图所示

根据图象可知，两弹簧的拉力的合力不变，故在同一竖直平面内缓慢地拉到图中虚线位置，弹簧测力计乙的示数F和弹簧测力计乙与竖直方向夹角一直减小，F一直增大，BCD错误，A正确。
故选A。
5. 图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，原线圈中接交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是（ ）

A. 电压表的示数等于5V
B. 实现点火的条件是>1000
C. 变压器原线圈中电压的瞬时值表达式为
D. t=0.2s时穿过副线圈的磁通量变化率最小
【答案】B
【解析】
【详解】A．电压表的示数为输入电压的有效值，根据图乙得到原线圈电压的最大值为5V，所以电压表的示数为

A错误；
B．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会点火，根据

且
，
得实现点火的条件是

B正确；
C．由图像可知

故正弦交流电表达式为

C错误；
D．由图像可知t=0.2s时穿过副线圈的磁通量变化率最大，D错误。
故选B。
6. 一定质量的理想气体经历两个不同过程，分别由压强-体积（p-V）图上的两条曲线I和II表示，如图所示，曲线均为反比例函数曲线的一部分。a、b为曲线I上的两点，气体在状态a和b的压强分别，温度分别为Ta、Tb。c、d为曲线II上的两点，气体在状态c和d的压强分别，温度分别为Tc、Td。下列关系式正确的是（ ）

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据理想气体的气态方程，及曲线均为反比例函数曲线的一部分，可得曲线I为等温变化，故可得a、b两点的温度相同，A错误；
B．根据理想气体的气态方程，a到c为等压变化，即有

B正确；
C．根据理想气体的气态方程，由图像可知

又

故

C错误；
D．根据理想气体的气态方程，由图像可知

又



故

D错误。
故选B。
7. 第二十四届冬奥会于2022年2月4日至20日在北京举行，中华文明与奥林匹克运动再度携手，奏响全人类团结、和平、友谊的华美乐章。跳台滑雪是冬奥会的重要项目之一。如图所示，某次比赛中，质量为m的运动员（包括滑雪板）以速度v0从跳台顶端水平飞出，经过一段时间后落在倾斜赛道上，赛道的倾角为，重力加速度为g，空气阻力忽略不计，运动员（包括滑雪板）视为质点。则运动员在空中运动的过程中（ ）

A. 动量变化量的大小为
B. 位移的大小为
C. 距离赛道最远时的速度大小为
D. 距离赛道最远时的竖直位移为总竖直位移的
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据动量定理，动量变化量等于重力的冲量，即为竖直方向的动量变化，当运动员落至斜面时，分解其位移得

则落至斜面时的竖直分速度为

因此动量变化量为

故A错误；
B．由A得运动员运动的时间为

则水平位移为

则运动员实际位移为

故B错误；
C．当运动员的速度方向与斜面平行时，距离赛道最远，在最远处分解其速度得

则

故C错误；
D．将运动分解为沿斜面和垂直斜面两个方向，则垂直斜面方向的初速度方向垂直斜面向上，加速度方向垂直斜面向下，则垂直斜面的速度分量减小为零时运动员离斜面最远，垂直斜面方向的分运动类似于竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性，垂直斜面的速度分量减小为零时的运动时间为总时间的一半，再根据自由落体的公式得，距离赛道最远时的竖直位移为总竖直位移的。故D正确。
故选D。
8. 两根质量均为m光滑金属棒、b垂直放置在如图所示的足够长的水平导轨上，两金属棒与导轨接触良好，导轨左边间距是右边间距的2倍，两导轨所在的区域处于竖直向下的匀强磁场中。一根不可伸长的绝缘轻质细线一端系在金属棒b的中点，另一端绕过轻小光滑定滑轮与质量也为m的重物c相连，线的水平部分与导轨平行且足够长，c离地面足够高，重力加速度为g。由静止释放重物c后，两金属棒始终处在各自的导轨上垂直于导轨运动，达到稳定状态后，细线中的拉力大小为（导轨电阻忽略不计） （ ）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设a、b棒的速度大小分别为、，加速度大小分别为、，c与b棒加速度大小相等，回路中的电流为，回路中的电动势为

到稳定状态后，电路中的电流恒定，即电动势恒定，导体棒的加速度恒定，易知

当恒定时达到稳定状态，由此可知，导体棒的加速度满足

受力状态如图

对a棒受力分析

对b棒受力分析

对c受力分析

解得




C正确，ABD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. 一列沿x轴传播的简谐横波，t=3s时的波形如图甲所示，x=3m处质点的振动图像如图乙所示，则波速可能是（ ）

A. 1m/s B. m/s C. m/s D. m/s
【答案】AB
【解析】
【详解】在t=3s时，由x=3m处质点的振动图像由图乙可知，波的周期为T=6s，质点在t=3s时从平衡位置向下振动，若波沿x轴正方向传播，则x=3m处质点可能处在处，则有

解得
（n=0，1，2，3…）
则波速可能是
（n=0，1，2，3…）
当n=0时

当n=1时

当n=2时

若波沿x轴负方向传播，则x=3m处质点可能处在处，则有

解得
（n=1，2，3…）
则波速可能是
（n=1，2，3…）
当n=1时

当n=2时

因此由题意可知AB正确， CD错误。
故选AB。
10. 如图所示，是匀强电场中的四个点，它们正好是正方形的四个顶点。在正方形两对角线的交点O处有一个电子发射源，在平面内向各个方向发射出初动能均为3eV的电子。所有到达正方形边界的电子中，到达c点的电子动能最大。已知正方形的边长为10cm，电子到达c点时动能为7eV。电子仅在电场力的作用下运动，下列说法正确的是（ ）

A. 该匀强电场的电场强度方向从a点指向c点
B. 该匀强电场的电场强度大小为
C. 若b点的电势为零，电子运动到a点时的电势能为－1eV
D. 电子到达中点时的动能为1eV
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据题意电子到达c点的动能最大，说明电子从O到c电场力做功最多，从O到c动能增大，电场力做正功，电子沿电场线反方向运动，故电场线从c点指向a点
B．根据动能定理可得

解得

设正方形边长L=10cm，Oc的距离为

电场强度的大小为

B正确；
C．由于bd垂直于ac，则




综上所述

C错误；
D． 设ab中点为p如图，从O到p由动能定理得

又

代入数据计算可得

D正确。
故选BD。
11. 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。如2021年8月2日土星冲日，8月20日木星冲日，9月14日海王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。下列说法正确的是（ ）

地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
轨道半径（）
1.0
15
5.2
9.5
19
30

A. 每年都会发生“天王星冲日”现象
B. 2022年会发生“土星冲日”现象
C. 木星相邻两次冲日的时间间隔约为火星的一半
D. 某一年可能出现两次“海王星冲日”现象
【答案】BC
【解析】
【详解】根据开普勒第三定有

解得

故





设两次行星冲日时间间隔为年，则地球多转动一周有

解得

故海王星相邻两次冲日的时间间隔为

天王星相邻两次冲日的时间间隔为

土星相邻两次冲日的时间间隔为

木星相邻两次冲日的时间间隔为

火星相邻两次冲日的时间间隔为

A．根据知不会每年都会发生“天王星冲日”现象，故A错误；
B．2021年8月2日土星冲日，而土星相邻两次冲日的时间间隔为

所以在2022年会发生“土星冲日”现象，故B正确；
C．木星相邻两次冲日的时间间隔

火星相邻两次冲日的时间间隔为

故C正确；
D．由分析可知，所有行星相邻两次冲日的时间间隔都大于1年，所以不可能某一年出现两次“海王星冲日”现象，故D错误。
故选BC。
12. 如图所示，在水平向左且足够大的匀强电场中，一长为L的绝缘细线一端固定于O点，另一端系着一个质量为m、电荷量为q的带正电小球，小球静止在M点。现给小球一垂直于OM的初速度v0，使其在竖直平面内绕O点恰好做完整的圆周运动，AB为圆的竖直直径。已知匀强电场的场强大小为，重力加速度为g。当小球第二次运动到B点时细线突然断裂，则下列说法正确的是（ ）

A. 小球做完整的圆周运动时，动能的最小值为
B. 细线断裂后，小球动能的最小值为
C. 从细线断裂到小球的动能与B点动能相等的过程中，电势能增加了
D. 从细线断裂到小球的电势能与B点电势能相等的过程中，重力势能减少了
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由题意等效最高点在OM连线的反向延长线与圆周的交点上，设为N，则在N点满足

所以

即动能的最小值为

故A正确；
B．由题意细线断裂后，当B点速度沿与等效重力反方向的分速度为零时，动能最小，又因为从B到N点，由动能定理得

解得

所以最小动能为

故B正确；
C．因为从细线断裂到小球的动能与B点动能相等的过程中，由动能定理知合外力做功为零，即B点速度沿与等效重力反方向的分速度变为等大反向时，故满足




即电势能增加了，故C错误；
D．从细线断裂到小球的电势能与B点电势能相等的过程中，即电场力做功为零，即相当于B点水平方向的速度等大反向时，即





解得

故D正确。
故选ABD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出。滑块A和滑块B上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架。实验开始前，滑块A被弹射装置锁定，滑块B静置于两个光电门之间。

（1）打开控制开关，滑块A被弹出。数字计时器记录了挡光片通过光电门1的时间△t1，挡光片先后通过光电门2的时间分别为△t2和△t3，则滑块A（含挡光片）与滑块B（含挡光片）的质量大小关系是mA____mB（选填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）若滑块A和滑块B的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为___________________（用“mA、mB、△t1、△t2、△t3”表示）。
（3）若滑块A和滑块B的碰撞是弹性碰撞，则=___________（用“”表示）。
【答案】 ①. 大于 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]设滑块A与滑块B碰撞前瞬间的速度为vA，碰撞后瞬间A、B的速度分别为、，根据动量守恒定律有
①
根据能量守恒定律有
②
联立解得
③
④
计算机显示光电门1有一个时间记录，光电门2有两个时间记录，说明A与B碰撞后未反弹，即与的方向相同，可知。
[2]设挡光片宽度为d，由题意可得
⑤
⑥
⑦
碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为
⑧
即
⑨
（3）[3]由 ③④⑥⑦可得

解得

14. 某物理探究小组的同学设计了如图甲所示的实验电路测定干电池的电动势和内阻。
实验器材：电池组（两节干电池）
定值电阻
毫安表（量程为50mA，内阻）
电压表（量程为3V，内阻很大）
滑动变阻器R
电阻箱
开关
导线若干

（1）将电阻箱的阻值调至，则图甲中虚线框内改装后电流表的量程为_______mA。
（2）实验步骤如下：
①闭合开关S前，将滑动变阻器R的滑片移到______端（选填“左”或“右”）；
②闭合开关S，改变滑片位置，记下电压表的示数U和毫安表的示数I，多次实验后将所测数据描绘在如图乙所示的坐标纸上，作出U-I图线。
（3）每节干电池的电动势E=______V，内阻=______（结果均保留两位有效数字）。
（4）从实验原理上分析，通过本实验测量的电动势_____实际电动势，测量的内阻_____实际内阻（选填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】 ①. 500 ②. 左 ③. 1.5 ④. 1.2 ⑤. 等于 ⑥. 等于
【解析】
【详解】（1）[1]将电阻箱的阻值调至，则图甲中虚线框内改装后电流表的量程为

代入数据，解得

（2）[2]为了保护电路，应使电路的电流最小，所以滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应滑到左端。
（3）[3][4]根据毫安表的改装原理，当毫安表示数为I时，此时电路中的电流为10I，根据甲所示电路图，由欧姆定律可知，路端电压为

由图乙所示图象可知，纵轴截距为

解得

又图像斜率的绝对值为

解得

（4）[5][6]由电路图可知，当毫安表示数为零时，通过电池组的电流为零，图象的纵截距比电池阻的实际电动势，当电压表示数为零时，此时电池组与组成的等效电源的路端电压实际值就是零，即所测的短路电流为真实值，故通过本实验测量的电动势等于实际电动势，测量的内阻等于实际内阻。
15. 物理兴趣小组为了研究电梯下降过程的运动规律，带着钩码和便携式DIS实验系统进入电梯并到达最高层，把钩码挂在力传感器上进行实验。电梯从最高层开始运动，中间不停顿，一直运动到第一层停下。从挂上钩码到最后取下钩码的过程中，DIS实验系统的显示器上显示出拉力随时间变化的关系如图所示。取g=10m/s2，根据图中的数据，求：
（1）电梯在减速阶段的加速度大小；
（2）电梯在整个运动过程中最大速度大小；
（3）电梯在整个运动过程中下降的高度。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由图可知钩码的重力

钩码的质量

电梯在减速阶段，钩码处于超重状态，拉力大小

由牛顿第二定律

可得加速度大小

（2）由图可知，电梯在的时间内向下加速，加速过程钩码受到的拉力大小

根据牛顿第二定律得

可得

最大速度


（3）电梯在的时间内加速的位移大小为

在的时间内匀速的位移大小为

在的时间内减速的位移大小为

电梯下降的高度

可得

16. 2021年12月9日，王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验。在空间站中的微重力环境下有一个水球，如果在水球中心注入空气，形成球形气泡，内外两球面球心均在O点，如图所示。一束单色光从外球面上的A点以与AO连线成i角度射入球中。已知水的折射率为，内球面半径为3R，外球面半径为5R，光速为c，sin37°=0.6。求：
（1）光在水中的传播速度v；
（2）能使光在内球表面上发生全反射的入射角i的取值范围。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据公式

可得

（2）光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图所示

有

则

对由正弦定理可得

则有

光在外球面折射为

故有

解得

光在内球面上发生全反射时，光与外球面的折射角最大为，光路如图所示
由几何关系得

又

解得

故能使光在内球表面上发生全反射的入射角的取值范围为。
17. 如图所示平面内，在第一、二象限内存在垂直纸面向外匀强磁场；在第三、四象限内－2d≤y≤0区域存在沿x轴正方向的匀强电场，在y<－2d区域存在垂直纸面向里的匀强磁场。现有一质量为m、电荷量为e的质子从电场中的A（0，－2d）点以初速度v0沿y轴正方向射入匀强电场，并从（3d，0）处第2次经过x轴。已知两个磁场的磁感应强度大小相等，匀强电场的电场强度大小为，求：
（1）质子第1次经过x轴的速度；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）质子第3次经过x轴的横坐标值。

【答案】（1），方向与轴的夹角为45°；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）质子在电场中做类平抛运动，设运动的时间为，加速度大小为，则



解得
，
设第1次经过轴时速度方向与轴的夹角为

即

（2）设质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，根据牛顿第二定律得

在电场中沿轴方向运动的距离

由几何关系得

解得

（3）质子再次进入电场中的运动为：方向匀加速直线运动，方向匀速直线运动。根据初速度为0的匀变速直线运动的规律可知，质子每次在电场中沿轴方向运动的距离满足，设粒子每次经过磁场边界时速度与水平方向的夹角为，有


所以质子每次在磁场中沿轴方向偏移的距离

则质子第3次经过轴的横坐标值

18. 如图所示，质量m1=1.9kg的靶盒a静止在固定平台上的O点，轻弹簧的一端固定，另一端靠着靶盒（不连接），此时弹簧处于自然长度，弹簧的劲度系数k=184N／m。长度、质量m2=1.0kg的木板b静止在光滑的水平面上，木板上表面与平台等高，且紧靠平台右端放置，距离平台右端d=4.25m处有竖直墙壁。某射击者根据需要瞄准靶盒，射出一颗水平速度v0=100m／s、质量m0=0.1kg的子弹，当子弹从靶盒右端打入靶盒后，便留在盒内（在极短的时间内子弹与靶盒达到共同速度），最终靶盒恰好没有从木板的右端脱离木板。已知靶盒与平台、与木板上表面的动摩擦因数均为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，木板与墙壁碰撞没有能量损失，靶盒与子弹均可视为质点，取g=10m／s2。（弹簧的弹性势能可表示为：，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）求：
（1）子弹射入靶盒的过程中，系统损失的动能；
（2）靶盒刚离开弹簧时的动能；
（3）O点到平台右端的距离；
（4）木板运动的总路程。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）子弹射入靶盒的过程中，由动量守恒

系统损失的动能

解得

（2）子弹进入靶盒后，设靶盒向左运动的最大距离为，由能量守恒定律

解得

靶盒再次返回到点时离开弹簧，设此时动能为，由动能定理

解得

（3）设点到平台右端的距离为，靶盒离开点后仅在摩擦力的作用下做匀减速直线运动，滑上木板后，木板与墙壁多次碰撞，最终靶盒停在木板右端，由能量守恒得

解得

（4）设靶盒滑上长木板时的速度大小为

解得

设之后靶盒与木板达到共同速度

解得

该过程中木板的位移为，木板的加速度为

根据

解得

说明木板与墙壁碰撞之前已经与靶盒达到共同速度，木板第一次与墙壁碰撞之后向左减速，经位移速度减0，再向右加速，设与靶盒达到共同速度，以向右为正方向（下同）


木板第二次与墙壁碰撞之后向左减速，经位移速度减0，再向右加速

设第二次与墙壁碰撞之后，靶盒与木板达到共同速度


第三次与墙壁碰撞之后，经位移速度减0，再向右加速

第次与墙壁碰撞之后，靶盒与木板达到共同速度

经位移速度减0，再向右加速

木板的路程

即

解得
‍