2022济南高三下学期高考模拟（二模）物理试题含解析

2022年4月高考模拟考试

物理试题

满分100分。考试用时90分钟。

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。

2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写。字体工整、笔迹清楚。

3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。

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. 下列说法正确的是（　　）

A. 光的波长越长，光子能量越大，波动性越明显

B. 光的频率越高，光子能量越大，粒子性越明显

C. 动能相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相同

D. 速率相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相同

【1题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．光的波长越长，光子频率越小，则光子能量越小，波动性越明显，故A错误；

B．光的频率越高，光子能量越大，粒子性越明显，故B正确；

C．根据德布罗意波的波长公式及可知动能相同的质子和电子，其动量不同，故其波长也不同，故C错误；

D．根据及可知速率相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长不相同，故D错误。

故选B。

2. 如图甲所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交流电通过理想变压器给电阻、供电。线框转动产生的电动势瞬时值随时间的变化图像如图乙所示。已知线框电阻，理想变压器原、副线圈匝数比为，电阻，图中电流表和电压表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）

A. 线框转动产生的交流电频率为 B. 电键断开时电压表的示数

C. 电键从断开到闭合，电压表的示数不变 D. 电键从断开到闭合，电流表的示数变大

【2题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图乙可知，交流电的周期为0.02s，则交流电的频率

故A错误；

B．交流电电压的有效值

由于线框分一部分电压，则变压器原线圈的电压小于110V，则电键断开时副线圈的电压小于50V，电压表的示数小于，故B错误；

CD．电键从断开到闭合，副线圈接入总电阻减小，则电流增大，原线圈电流也增大，则线框分得电压变大，原线圈电压变小，则副线圈电压变小，故D正确，C错误。

故选D。

3. 科学探究小组使用如图甲所示的电路图研究光电效应，图乙为光电管发生光电效应时遏止电压与入射光频率的关系图像，已知光电子的电荷为。下列说法正确的是（　　）

A. 单刀双掷开关空掷时，即使能发生光电效应，电流传感器的示数仍然为零

B. 为得到图乙的图像，单刀双掷开关应掷于1处

C. 光电管中金属材料的逸出功为

D. 普朗克常量

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A. 单刀双掷开关空掷时，光电管两端无电压，则若能发生光电效应，光电子也能从K极到达A极形成光电流，即电流传感器的示数不为零，选项A错误；

B. 若单刀双掷开关掷于1，则光电管两端的电压为正向电压，不会得到图乙的图像，选项B错误；

CD. 根据

可得

由图像可知

即光电管中金属材料的逸出功为

普朗克常量

选项C正确，D错误。

故选C。

4. 如图所示，是以点为圆心三分之一圆弧，为圆弧中点，、、处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向均垂直纸面向里，整个空间还存在一个磁感应强度大小为的匀强磁场，点处的磁感应强度恰好为零。若将处电流反向，其它条件不变，则点处的磁感应强度大小为（　　）

A.  B.  C.  D. 0

【4题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】三条导线的磁场如图所示

由矢量的叠加可知，三条导线产生的磁场合磁感应强度为

结合题意可得

若将处电流反向，三条导线产生的磁场如图所示

根据磁感强强度的叠加可知，点处的磁感应强度大小为，故A正确，BCD错误。

故选A。

5. 一辆玩具赛车在水平直线跑道上由静止开始以的恒定功率加速前进，赛车瞬时速度的倒数和瞬时加速度的关系如图所示，已知赛车在跑道上所受到的阻力不变，赛车到达终点前已达到最大速度。下列说法中正确的是（　　）

A. 赛车做加速度逐渐增大的加速直线运动

B. 赛车的质量为

C. 赛车所受阻力大小为

D. 赛车速度大小为时，加速度大小为

【5题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】由牛顿第二定律

可知赛车做加速度逐渐减小的加速直线运动，根据公式整理得

可见图象的斜率恒定为，与纵轴的截距为，结合图象可得

解得

代入解得

故C正确，ABD错误。

故选C。

6. 某气体星球的半径为，距离星球中心处的点的重力加速度大小为。若该星球的体积均匀膨胀，膨胀过程中星球质量不变，且质量分布始终均匀。当星球半径膨胀到时，点的重力加速度大小变为。已知质量分布均匀的球壳对球壳内物体的引力为零。则与的比值为（　　）

A.  B.  C.  D. 1

【6题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】当气体星球的半径为时，根据万有引力等于重力可得

当星球半径膨胀到时，设星球密度为，则有

在点处，有

联立以上式子可得

A正确，BCD错误；

故选A。

7. 如图甲所示为沿轴传播的简谐绳波在时刻的波动图像，、为绳上两质点，以轴正方向为位移、速度和加速度的正方向，图乙为处质点的速度随时间变化的图像。下列说法正确的是（　　）

A. 该绳波沿轴正方向传播，传播速度为

B. 时，质点的加速度方向为正

C. 时，质点的速度达到最大值

D. 从图甲所示时刻开始再经过，处质点通过的路程为

【7题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．处质点时刻向轴正方向振动，根据同侧法可知绳波沿轴负方向传播，波的周期为，波长为，波速为

A错误；

B．从到，绳波向轴负方向传播的距离为

时刻的波形为时刻的波形向轴负方向平移，可知时，质点位移平衡位置，加速度为零，B错误；

C．设质点的振动方程为

由甲图可知，时，，代入方程解得

则质点的振动方程为

当时，可得

此时质点不是处于平衡位置，故速度没有达到最大值，C错误；

D．假设以图甲时刻作为处质点振动的初始时刻，则处质点的振动方程为

由于

则时，有

故从图甲所示时刻开始再经过，处质点通过的路程为

D正确；

故选D。

8. 如图所示，长方体玻璃砖长为，宽和高均为，折射率为。紧贴下表而中心轴线处有一点光源，该点光源可沿中心轴线左右移动。当点光源移动至某一位置时，玻璃砖右侧面各处均有光线射出（不考虑光在玻璃砖内反射后的情况），此时玻璃砖左侧面上光线射出点到下表面的最远距离为（　　）

A.  B.  C.  D.

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】光路如图所示

点发出的光射至右表面正方形的对角线边缘点恰好全反射，则右表面均有光射出，则有

由几何关系可得

射至左表面点恰好发生全反射，则以点为圆形边缘，其内部均有光射出，由几何关系可得

联立解得

故玻璃砖左侧面上光线射出点到下表面的最远距离为，B正确，ACD错误；

故选B。

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. 如图所示，两个电荷量均为的点电荷分别固定于轴上的、两点，点位于平面内，与轴正方向的夹角为，、、到坐标原点的距离均为。将质量为、电荷量为的检验电荷从点由静止释放，不计检验电荷的重力，下列说法正确的是（　　）

A. 检验电荷在点的电势能等于在点的电势能

B. 检验电荷在点的电势能大于在点的电势能

C. 检验电荷释放瞬间的加速度大小为

D. 若在点给检验电荷一方向在平面内的瞬时速度，使其在电场力作用下沿某一等势面运动，则

【9题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．点比点离两个正点电荷更近，故点的电势比点的电势高，由于检验电荷为负电荷，可知检验电荷在点的电势能大于在点的电势能，A错误，B正确；

C．如图所示为检验电荷在点的受力分析

由图中几何关系可知检验电荷在点受到的合力方向指向，大小为

根据牛顿第二定律可得检验电荷释放瞬间的加速度大小为

C错误；

D．若在点给检验电荷一方向在平面内的瞬时速度，使其在电场力作用下沿某一等势面运动，可知检验电荷以为半径，为圆心做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得

解得

D正确；

故选BD。

10. 如图所示，质量为的四分之一圆弧形滑块静止于水平地面上，其圆弧底端与水平地面相切。在滑块右侧有一固定的竖直弹性挡板，将一质量为的小球从滑块顶端正上方距地面处由静止释放，小球恰能沿切线落入滑块。小球与挡板的碰撞为弹性碰撞，所有接触面均光滑，取重力加速度。下列说法正确的是（　　）

A. 若滑块固定、小球能回到高处

B. 若滑块固定，小球第一次与挡板碰撞过程挡板对小球的冲量大小为

C. 若滑块不固定，小球第一次与挡板碰撞前的速度大小为

D. 若滑块不固定，经过多次碰撞后，滑块的最终速度大小为

【10题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】A．若滑块固定，由于小球在各个环节无机械能损失，可知小球能回到高处，选项A正确；

B．若滑块固定，小球第一次与挡板碰撞时的速度

碰撞过程挡板对小球的冲量大小为

选项B错误；

C．若滑块不固定，则小球落到滑块上时，滑块和小球在水平方向动量守恒，则

解得

即小球第一次与挡板碰撞前的速度大小为，选项C正确；

D．若滑块不固定，小球与挡板第一碰后，将以等大速度反弹，则滑上滑块后再滑回到地面的过程，由动能和能量关系可知

解得

因此时小球的速度小于滑块的速度，则小球与挡板碰后不能再次追上滑块，则滑块的最终速度大小为，选项D错误。

故选AC。

11. 如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，将轻弹簧正上方质量的小球由静止释放，小球下落过程中受到恒定的阻力作用。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为轴正方向，取地面处为重力势能零点，在小球第一次下落到最低点的过程中，弹簧的弹性势能、小球的重力势能、小球的动能、小球的机械能随小球位移变化的关系图像分别如图甲乙、丙、丁所示，弹簧始终在弹性限度范围内，取重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A. 图乙中 B. 图丙中

C. 图丙中处的弹簧弹力为 D. 图丁中，

【11题答案】

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．由图可知，小球到最低点时，高度下降0.6m，则重力势能减少

重力势能转化为摩擦热和弹簧的弹性势能，根据

解得

则图乙中

故A错误；

B．结合图甲和图丙，可知小球高度下降0.5m内，只有重力做功，根据

解得时的动能

故B正确；

C．当小球动能最大时，小球加速度为零，根据平衡条件

解得

故C正确；

D．根据功能关系可知，小球高度下降0.5m时，机械能的减少量等于克服阻力所做的功为

解得

根据能量守恒定律可知，小球高度下降0.6m时，动能为零，则小球减少的重力势能等于减少的机械能为6J，则

故D正确。

故选BCD。

12. 如图所示，水平面上有一组平行但宽度不同的固定导轨，分界钱、位于水平面内且均与导轨垂直，左侧导轨间距是右侧导轨间距的2倍。左侧和右侧有方向垂直水平面、等大反向的匀强磁场，和之间是距离的无磁场区域。两根完全相同的导体棒，均平行静止放置在导轨上，导体棒质量均为。给导体棒施加一水平向右、大小为的恒力，当导体棒运动时撤去恒力，此时两导体棒的速度大小均为。已知导体棒运动到前两导体棒的速度均已稳定。当导体棒的速度大小为时，导体棒刚好运动到并进入右侧磁场区域。整个过程中导体棒始终在的右侧导轨上运动，两导体棒始终与轨道接触良好且不会碰撞。除导体棒电阻外不计其他电阻，忽略一切摩擦，导轨足够长，取重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A. 恒力作用过程中，导体棒上产生的焦耳热为

B. 撤去拉力后，导体棒在左侧水平轨道上稳定速度的大小为

C. 导体棒从运动到过程中，导体棒位移的大小为

D. 导体棒最终速度的大小为

【12题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】A．恒力作用过程中，根据能量守恒可得回路中产生的总焦耳热为

由于

可知导体棒上产生的焦耳热为

A正确；

B．撤去拉力后，当导体棒与导体棒在磁场中产生的电动势大小相等，方向相反时，两导体棒的速度达到稳定，设稳定时导体棒的速度为，导体棒的速度为，右侧导轨间距为，左侧导轨间距为，则有

从撤去拉力到导体棒速度稳定，对导体棒，根据动量定理可得

对导体棒，根据动量定理可得

联立解得

，

B错误；

C．导体棒从运动到过程中做匀速直线运动，所用时间为

导体棒做加速度减小的减速运动，位移应满足

C错误；

D．导体棒从进入右侧磁场区域，导体棒与导体棒组成的系统满足动量守恒，当两导体棒达到共速时，两导体棒达到最终稳定状态，根据动量守恒可得

解得

D正确；

故选AD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 某物理小组通过查阅资料得知，弹性材料的弹性系数，其中是弹性材料未受力时的长度，是横截面积，是由材料决定的一个常数，材料力学上称之为杨氏模量，在国际单位制中单位为。该物理小组通过如图甲所示的实验装置测量橡皮绳的杨氏模量，同学们将橡皮绳上端固定，刻度尺贴近橡皮绳竖直放置。在橡皮绳下端逐一增挂钩（质量均为），每增挂一只钩码均记下对应的橡皮绳伸长量，同时根据平衡条件计算出橡皮绳的拉力，实验数据如下：

（1）小李同学通过观察实验数据，发现前四次实验中拉力每增加，橡皮绳伸长量的变化量几乎不变，为减小实验误差，小李同学利用“测量匀变速直线运动的加速度”时用过的“逐差法”来计算的平均值，并得出弹性系数的表达式为________。（用前四次实验橡皮绳的伸长量、、、以及表示）

（2）小赵同学利用图像法处理数据，请根据表格中的实验数据在图乙的坐标系中标出后3组数据对应的坐标点并画出图像。（      ）

（3）测得实验所用橡皮绳未受力时的长度为，直径为。橡皮绳在伸长量较小时，横截面积变化很小，近似满足胡克定律。根据乙图所绘图像计算橡皮绳在近似满足胡克定律时的杨氏模量为________。（结果保留一位有效数字）

【13题答案】

【答案】    ①.     ②. 1    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]橡皮绳伸长量的变化量的平均值为

根据胡克定律可得

解得

（2）[2]图像如图所示

（3）[3]由图像可知，伸长量为时，橡皮绳的弹性系数为

根据

可得

14. 某学习小组用如图甲所示的电路测量电流表的内阻，实验仪器有：

待测电流表（量程，内阻约）

电流表（量程，内阻约）

直流电源（电动势，内阻不计）

滑动变阻器（，额定电流）

电阻箱（最大阻值）

该学习小组采用的主要实验步骤如下：

①开关闭合，断开，调节滑动变阻器的阻值，使电流表指针偏转到满刻度，读出此时电流表的示数；

②开关、均闭合，同时调节滑动变阻器，和变阻箱，使电流表的示数仍为，并使电流表指针偏转到满刻度的，记录此时变阻箱的阻值；

（1）若步骤②中记录的变阻箱的阻值为，则电流表内阻的测量值为________，该测量值________电流表内阻的实际值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

（2）学习小组中有人认为不便用电流表也能测量电流表的内阻，实验电路如图乙所示，主要实验步骤为：

①开关闭合，断开，调节滑动变阻器的阻值，使电流表满偏；

②开关、均闭合，保持滑动变阻器的阻值不变，调节变阻箱的阻值使电流表半偏，读出此时变阻箱的阻值，此阻值等于电流表内阻的阻值。

ⅰ.请用笔画线代替导线，将图中器材连成实验电路。（      ）

ⅱ.此种情况下测得的电流表的内阻阻值________电流表内阻的实际值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

【14题答案】

【答案】    ① 2.5    ②. 等于    ③.     ④. 小于

【解析】

【详解】（1）[1][2]图甲是类似于半偏法测电流表的内阻，由于闭合时的阻值未发生变化，所以近似认为电路中总电流没变，由题意有

可得

第②步中同时调整滑动变阻器，使得总电流保持不变，所以该测量值等于电流表内阻的实际值；

（2）ⅰ[3]根据电路图得实物图

ⅱ[4]由于闭合，电路中总电阻变小，总电流大于，流过电阻电流的实际值大于，那么电阻的测量值小于真实值。

15. 为预防新型冠状病毒疫情，某学校用如图甲所示的喷雾器喷洒消毒液进行消毒，图乙为喷雾器的结构原理图，喷雾器的储液桶与打气筒用软细管相连，储液桶容积，打气筒每打一次气均能向储液桶内压入压强的空气。现往储液桶内装入消毒液后关紧桶盖和喷雾头开关，此时桶内气体压强。将空气看作理想气体，打气和喷洒过程中储液桶和打气筒中的气体温度均保持不变。

（1）通过打气筒打气，使储液桶内气体压强达到，求打气次数；

（2）打气后打开喷雾头开关喷洒消毒液，喷洒过程中储液内气体的图像如图丙所示，估算桶内气体从状态到状态过程中从外界吸收的热量。

【15题答案】

【答案】（1）30次；（2）832J（820J~840J）

【解析】

【详解】（1）设装入消毒液后喷雾器内气体体积为，以开始时储液桶内药液上方的气体和打气筒打入的总气体为研究对象，根据玻意耳定律可得

其中

解得

（2）对储液桶内药液上方的气体，喷出消毒液过程，图像与横轴围成的面积表示做功的大小，图像中一个小方格的面积为

从状态到状态过程中，图像与横轴围成的面积大约为个小方格的面积，则外界对气体做功为

根据热力学第一定律

可知气体吸收热量为

16. 北京冬奥会后，某学习小组设想了如图甲所示的新型滑雪赛道，整个赛道由长为的倾斜直线赛道、半径为的竖直圆赛道和倾斜直线赛道组成，直线赛道与竖直圆赛道相切于点，点为竖直圆赛道的最低点，其立体图如图乙所示。质量为的运动员（包括滑板和滑雪杖）从点由静止开始下滑，在段可借助滑雪杖滑行，经过点进入竖直圆赛道后不再使用滑雪杖，完成圆周运动后从点水平向右离开竖直圆赛道，最后落在倾斜赛道上。已知倾斜直线赛道、与水平方向的夹角均为，运动员与赛道间的动摩擦因数，重力加速度为。将运动员看做质点，忽略空气阻力和运动员与竖直圆赛道间的摩擦，点到点过程中的运动可看做在同一竖直而内的圆周运动，，。

（1）为保证运动员能安全通过竖直圆赛道，求在段运动员通过滑雪杖做功的最小值；

（2）为保证运动员从点离开后能落到倾斜赛道上，求赛道的最小长度；

（3）若运动员从点离开时的速度为，求运动员从点到离倾斜赛道最远过程中动量变化量的大小。

【16题答案】

【答案】(1)；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）恰能赛道最高点时，速度最小，所做的功有最小值，在赛道最高点，设速度为，根据牛顿第二定律得

从点到赛道最高点由动能定理得

联立解得

（2）从赛道最高点到点，由动能定理得

从点飞出后做平抛运动，竖直方向

水平方向

联立解得

（3）当垂直于斜面方向速度为0时，运动员离倾斜赛道最远，根据

联立解得

17. 疫情防控期间的“亲子游戏”对家庭成员的身心有很好的调节作用，某家庭利用新型材料设计了一项户外“亲子游戏”，装置如图所示。新型材料板放置在水平地面上，质量的木块位于材料板的最右端。新型材料板质量，长，上表而平均分为三段、段光滑，、段与木块间的动摩擦因数均为，材料板与地面间动摩擦因数，此时材料板和木块均静止。家庭成员两人一组，在相等时间内施加外力拉动木块，比较哪组能使木块在材料板上滑行得更远。某次游戏中，爸爸用的水平力向左拉木块，作用后撤去，紧接着女儿用竖直向上的力作用在木块上，后再撤去。将木块视为质点，取重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：

（1）撤掉时木块的速度大小；

（2）木块在材料板上发生相对滑动的时间；

（3）整个过程中，材料板在地而上滑行的总距离。

【17题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）过程1：当甲游戏者施加向左的力时，对木块由牛顿第二定律

对由牛顿第二定律

可知两者一起加速运动，不发生相对滑动，经过，木块的速度

（2）过程2，撤去，当乙游戏者施加竖直向上的力，对木块

故木块以做匀速直线运动，对木板

经过，速度

木块在木板上滑行的距离

过程3，撤去时，木块刚好运动到光滑的段，水平方向不受力，继续做匀速运动，木板水平方向不受力，故静止不动，木块在木板上的相对运动时间

过程4，木块运动到粗糙的段，木块木板发生相对滑动：木块减速

木板加速

设经过共速，根据

解得

过程5，因为大于，故共速后，木块与木板一起减速，木块与木板不再发生相对滑动；

综上木块相对木板运动的时间

（3）过程1：木板与木块一起加速运动的位移

过程2：木板减速的位移

过程3：木板不动；

过程4：木板加速到与木块共速的位移

过程5：木块和木板一起减速到速度为0

所以总位移

18. 如图所示，轴上方存在沿轴竖直向上的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为。轴下方存在沿轴竖直向上的匀强电场，电场强度大小为，磁场、电场区域足够大。图中、两点的坐标分别为、，重力加速度为。

（1）若有一带电粒子（不计重力）在轴上方平行平面而做匀速直线运动，求粒子速度；

（2）若将一质量为、电荷量为的带正电小球自点以某一初速度沿轴负方向抛出，小球第三次通过轴时恰好通过坐标原点，求初速度的大小；（用、、、表示）

（3）若将一质量为，带电量为的带正电小球自点以初速度抛出，与水平方向夹角为，小球第1次经过轴时的位置恰好为点，然后只经过一次磁场区域后回至点。求和。（用、、、、、表示）

【18题答案】

【答案】（1），方向水平向右；（2）；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）一带电粒子（不计重力）在轴上方平行平面而做匀速直线运动，则

解得

根据左手定则可知速度方向水平向右；

（2）小球运动轨迹如下图a所示

在轴下方电场中，根据牛顿第二定律

解得

水平方向

竖直方向

在轴上方复合场中，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力有

由几何关系得

当回到轴下方磁场中时，根据

联立解得

（3）①第一种情况，轨迹关于轴对称，根据

联立得

“”、“”对应类斜上抛和类斜下抛，如图c、d，若对应类平抛，如图b

时间

则

点的速度

即

根据几何关系

解得

②第二种情况：轨迹关于轴不对称，轨迹如图e、f

根据几何关系

时间

轨迹半径

联立得

又

可得

A点速度

即

根据几何关系

解得

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