2022年高考物理押题预测卷03（山东卷）（全解全析）

2021年高考押题预测卷03【山东卷】

物理·全解全析

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。

1．如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为，一电容为C的电容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻，下列说法正确的是（　　）

A．通过金属棒的电流不断在增大

B．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为

C．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电

D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定

【答案】  B

【解析】

C．根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电，C错误；

A．由题知导体棒匀速切割磁感线，根据几何关系切割长度为

，

则产生的感应电动势为

由题图可知电容器直接与电源相连，则电容器的电荷量为

则流过导体棒的电流

A错误；

B．当金属棒到达处时，导体棒产生的感应电动势为

则电容器的电荷量为

B正确；

D．由于导体棒做匀速运动则

由选项A可知流过导体棒的电流I恒定，但L与t成正比，则F为变力，再根据力做功的功率公式

可看出F为变力，v不变则功率P随力F变化而变化；D错误；

故选B。

2．如图，一直角斜劈绕其竖直边做圆周运动，斜面上小物块始终与斜劈保持相对静止。若斜劈转动的角速度缓慢增大，下列说法正确的是（　　）

A．斜劈对物块的作用力逐渐增大 B．斜劈对物块的支持力保持不变

C．斜劈对物块的支持力逐渐增大 D．斜劈对物块的摩擦力逐渐减小

【答案】  A

【解析】

BCD．物块的向心加速度沿水平方向，加速度大小为

设斜劈倾角为，对物块沿方向有

垂直方向有

可得

斜劈转动的角速度缓慢增大，加速度增大，故摩擦力增大，支持力减小，故BCD错误；

A．斜劈对物块的作用力竖直方向的分力

保持不变；水平方向分力为

当角速度增大，加速度增大，可得水平方向分力增大，合力增大，故A正确。

故选A。

3．一列简谐波沿绳向右传播，P、Q是绳上两点，振动图像分别如图中实线和虚线所示。时，下列P、Q两点间的波形图可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

【答案】  A

【解析】

由振动图像可知，时，处于正向位移最大处，处于平衡位置且向轴正方向运动，波向右传播，结合同侧法可知A正确，BCD错误。

故选A。

4．为了更形象地描述氢原子能级和氢原子轨道的关系，作出如图所示的能级轨道图，处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出可见光a，处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出可见光b，则以下说法正确的是（　　）

A．a光照射逸出功为2.14eV的金属时，光电子的最大初动能为0.41eV

B．a光的波长比b光的波长长

C．辐射出b光时，电子的动能和电势能都会变大

D．一个处于能级的氢原子自发跃迁可释放6种频率的光

【答案】  A

【解析】

B．a光的光子能量

b光的光子能量

根据

可知

B错误；

A．a光照射逸出功的金属时，由于

能发生光电效应，光电子的最大初动能

A正确；

C．辐射出b光时，电子做圆周运动的半径减小，动能增加，电场力做正功，电势能减小，C错误；

D．一个处于能级的氢原子自发跃迁时，释放出不同频率光的种类最多的情况为

即最多能释放3种频率的光，D错误。

故选A。

5．图甲所示的电路中，所用电源内电阻r=0.5Ω，定值电阻R2=4Ω。实验时调节电阻R1，的阻值，得到多组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点，并做出U-I图如图乙所示。将R1连入电路的阻值调至最大时，对应图乙中的A点。下列说法正确的是（　　）

A．A点对应外电路的总电阻为20Ω

B．电源电动势E=3V

C．B点对应外电路的总功率为0.3W

D．R1=5Ω时，R1消耗的功率最大

【答案】  D

【解析】

A．由闭合电路欧姆定律

可得

电路中电压表示数R1两端电压，RA是电流表内阻，带入数据可得

电源工作状态是A点时，由

外电路总电阻为R1+R2+rA=24.5Ω，故A错误；

B．由

将A点数据，带入可得

E=2.5V

故B错误；

C．B点时，此时外电路总功率

故C错误；

D．由

知当电路外电阻等于电源内阻 ，输出功率有最大值；将R2、电流表都等效串联到电源内部，则R1成了等效后的外电阻，当R1==5Ω时，R1消耗的功率最大，故D正确。

故选D。

6．如图坐标系中，P、M、N为坐标轴上的三点，它们到坐标原点O的距离相等。空间存在场强大小为E的匀强电场，M、N点有电荷量相等的两正点电荷，O点的场强为0。现把N点的电荷移到P点，其他条件不变。则此时O点的场强大小为（　　）

A．0 B．E C．E D．2E

【答案】  B

【解析】

如图

M、N处的点电荷在O点产生电场的场强大小、大小相等，方向分别沿负y和负z，故匀强电场的方向在yOz平面内，与两轴Oy、Oz的夹角相等，其在两轴的分量均与、大小相等、方向相反，即、、、大小均相等，为。将N点的点电荷移到P点后，该电荷在O点产生电场的场强大小等于，方向沿负x，仍然与抵消，此时O点的场强由与合成，所以合场强大小为E，选项B正确。

故选B。

7．如图，倾角分别为60°和30°的两个斜面顶端相连接置于水平面上，左侧斜面光滑，右侧斜面粗糙，斜面顶端装有光滑轻小滑轮，物块A与轻弹簧连接，物块B通过细线跨过滑轮与弹簧相连，两物块分别置于斜面上。用手托住物块A，使弹簧处于自然状态且细线刚好伸直，此时物块B刚好能在斜面上保持静止；然后释放A，当A到达斜面上最低点时，物块B恰好将要沿斜面滑动。则物块A的质量mA与物块B的质量mB应满足的关系为（　　）

A．mA=mB

B．

C．

D．mB=3mA

【答案】  C

【解析】

弹簧处于自然状态且细线刚好伸直，此时物块B刚好能在斜面上保持静止，有

当A到达斜面上最低点时，物块B恰好将要沿斜面滑动

刚释放A时，A的加速度为

释放A后，A做简谐振动，根据简谐振动的对称性特点可知，当A到达斜面上最低点时，加速度与刚释放时大小相等方向相反，则有

联立上面几式解得

故选C。

8．如图所示，在光滑水平面上有A、B两辆小车，水平面的左侧有一竖直墙，在小车B上坐着一个小孩，小孩与B车的总质量是A车质量的4040倍。两车开始都处于静止状态，小孩把A车以相对于地面为v的速度推出，A车与墙壁碰后仍以原速率返回，小孩接到A车后，又把它以相对于地面为v的速度推出。往后小孩每次推出A车，A车相对于地面的速度都是v，方向向左，则小孩把A车推出几次后，A车返回时小孩不能再接到A车（　　）

A．2020 B．2021

C．2022 D．2023

【答案】  B

【解析】

取水平向右为正方向，小孩第一次推出A车后，小孩和B车获得速度为，由动量守恒定律

解得

小孩第n-1次推出A车后小孩和B车获得速度为，第n次推出A车后，小孩和B车获得速度为。第n次推出A车前后，由动量守恒定律

得

由等差数列公式得

当vn≥v时，再也接不到小车，即

得

n≥2020.5

取

n=2021

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9．北京冬奥会报道中利用“AI+8K”技术，把全新的“时间切片”特技效果首次运用在8K直播中，更精准清晰地抓拍运动员比赛精彩瞬间，给观众带来全新的视觉体验。“时间切片”是一种类似于多次“曝光”的呈现手法。如图所示为我国运动员谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中第三跳的“时间切片”特技图。忽略空气阻力，将运动员看做质点，其轨迹abc段为抛物线。已知起跳点a的速度大小为v，起跳点a与最高点b之间的高度差为h，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）

A．运动员从a点到b点与从b点到c点的时间间隔相同

B．运动员从a到b的时间为

C．运动员到达最高点时速度的大小为

D．运动员从a到b的过程中速度变化的大小为

【答案】  BCD

【解析】

A．运动员做斜抛运动，从最高点到等高位置时间相等，ac两点到b点的竖直高度不同，因此时间不同，故A错误；

B．根据

解得

故B正确；

C．从a到b根据动能定理得

解得

故C正确；

D．从a到b速度变化量

故D正确。

故选BCD。

10．如图为远距离输电示意图，升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2=1∶5，每根输电线的电阻r=1Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4=10∶1，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，“用电设备”两端的电压为U4=220V，消耗的电功率为11kW，两变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　）

A．T1的原线圈两端电压为442V B．T1的原线圈两端电压为441V

C．输电线上损失的电功率为50W D．输电线上损失的电功率为25W

【答案】  AC

【解析】

AB．由题意得T2的原线圈两端电压满足

解得

又因为用电设备消耗的电功率为

所以

又因为

解得

所以输电线上的电压为

则T1的副线圈两端电压为

又因为

所以解得T1的原线圈两端电压为

故A正确，B错误；

CD．同理输电线上损失的电功率为

故C正确，D错误。

故选AC。

11．如图，与水平面成45°角的平面MN将空间分成Ⅰ和Ⅱ两个区域。氕核和氘核分别以相同的初动能 从平面MN上的P点水平向右射入Ⅰ区。Ⅰ区存在匀强电场，电场强度大小为E，方向竖直向下；Ⅱ区存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。已知氕核、氘核的质量分别为m、2m，电荷量均为＋q，不计氕核和氘核的重力。下列说法正确的是（　　）

A．氕核和氘核第一次进入Ⅱ区时的速度方向相同

B．氘核第一次进入Ⅱ区时的速度大小为

C．氕核在Ⅱ区做匀速圆周运动的半径为

D．氕核和氘核第一次刚出Ⅱ区时的位置相距

【答案】  AD

【解析】

A. 第一次在电场中，水平方向有

竖直方向有

联立解得

氕核、氘核具有相同的初动能和相同的电荷量，氕核、氘核在电场中的轨迹相同，即氕核和氘核第一次进入Ⅱ区时的速度方向相同，A正确；

B. 氘核在电场中做类平抛。则

， ，

氘核第一次进入Ⅱ区时的速度大小

联立解得

B错误；

C. 由B选项分析，同理可得氕核第一次进入Ⅱ区时的速度大小为，根据

解得

C错误；

D. 粒子在进入磁场速度方向与水平方向夹角相同，设为，则有

粒子在进入磁场速度方向与MN的夹角为，则

可得

粒子从进入磁场到再次回到MN时与进入磁场位置的距离

氘核在磁场中的半径

则氕核和氘核第一次刚出Ⅱ区时的位置相距

D正确；

故选AD。

12．如图所示是卫星绕不同行星在不同轨道上运动的图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a，卫星N绕行星Q运动的图线是b，若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动，则（　　）

A．直线a的斜率与行星P质量无关

B．行星P的质量大于行星Q的质量

C．卫星M在1处的向心加速度小于在2处的向心加速度

D．卫星M在2处的向心加速度小于卫星N在3处的向心加速度

【答案】  AD

【解析】

A．设中心天体质量为M，由万有引力提供向心力

两边同时取对数，整理可得

①

由①式可知，图像的斜率为 ，与行星的质量无关，故A正确；

B．由①式可知，图像与纵轴的交点为，故

故，故B错误；

CD．由图像a可知，卫星M在1处的轨道半径小于轨道2处的轨道半径，卫星M在2处的轨道半径大于卫星N在3处的轨道半径，由

，

知卫星M在1处的向心加速度大于在2处的向心加速度，卫星M在2处的向心加速度小于卫星N在3处的向心加速度，故C错误，D正确。

故选AD。

三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。

13．某物理兴趣小组测量一电池的电动势和内阻。按照图甲所示连接好电路，闭合开关，调节电阻箱，测得多组电阻箱接入电路的阻值R及对应的电流表的示数I，得-R图线如图乙所示，已知R0=4Ω。

（1）根据图像可知电池的电动势为____________V，内阻为____________Ω（两空均保留1位小数）。

（2）考虑到电流表内阻的影响，电动势的测量值____________实际值，内阻的测量值____________实际值（填“大于”、“小于”或“等于”）。

【答案】       12.5     1.0     等于     大于

【解析】

（1）根据闭合电路欧姆定律

整理得

因此在-R图线中，利用图像的斜率和纵轴截距数据可得

解得

（2） 考虑到电流表内阻的影响，欧姆定律的表达式应为

整理得

图像的斜率不变，也就是电动势的测量值等于真是值，而内电阻的测量值应为内电阻与电流表内阻之和，因此测量值偏大。

14．某兴趣小组要测量木块与木板间的动摩擦因数。由于手头没有打点计时器及电源，他们便利用小型注射器自制了一个“滴水计时器”，先在去掉活塞的注射器内注入适量清水，再滴入少许墨水，竖直固定注射器，观察滴水情况。用手机秒表记录，发现时滴下第1滴小水滴，时滴下第41粒小水滴。该小组用图甲所示装置测量动摩擦因数，将“滴水计时器”竖直固定在木块左侧，置于一端带滑轮的水平长木板上，释放木块，经过一段时间悬挂砝码会落到地面上，滴在长木板上的水滴便记录了木块的运动情况，图乙是部分水滴在木板上的分布。当地重力加速度，请回答下面问题：

（1）木块与木板间的动摩擦因数为___________（结果保留2位有效数字）；

（2）砝码落地前木块的加速度大小为___________（结果保留2位有效数字）；

（3）该小组经过讨论，认为有两个因素可能会影响动摩擦因数的测量精度：①木块及注射器总质量在变小②滴水时间间隔在变长。你认为___________会影响动摩擦因数的测量（选填①、②或①②），因该原因使测得的动摩擦因数比真实值___________（选填“偏大”、“偏小”、“相等”）。

【答案】       0.30     2.0     ②     偏大

【解析】

（1）滴水的时间间隔

砝码落到地面后，根据牛顿第二定律得

又

得

当砝码没落地时，木块做加速运动，砝码落地后，木块做减速运动，由题图可得D点后木块做减速运动，根据逐差法得

则

（2）根据逐差法得砝码落地前的加速度

代入数据得

（3）由可知与木块及注射器总质量无关，故①不会影响的测量，由

可知若变大，则变小，则变小，可知真实值偏小，则测量值大于真实值。

四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15．2021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】

（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。

16．“打吊瓶”是常见的医疗手段，如图是医院常用的一种玻璃输液瓶。输液瓶刚从药房取出时，其内部气体体积为、压强为、温度为，输液前瓶内气体温度升高到环境温度。准备输液时，将进气口打开（输液调节器未打开），发现有气体进入瓶内，外界大气压强为，环境温度恒定。

（1）求瓶内气体状态稳定后，从进气口进入瓶内的空气与瓶内原有空气的质量之比；

（2）输液时，若把空气柱输入体内，会造成空气栓塞，致使病人死亡。本次输液时若不慎将空气柱输入人体内，已知人的舒张压为，体温为，试计算空气柱到达心脏处时，在舒张压状态下，空气柱的体积是多少。

【答案】  （1）；（2）

【解析】

（1）由查理定律

其中

解得

开始输液，进入气室的气体在压强下的体积为则

解得

则

（2）由气体状态方程

其中

解得

17．如图所示，空间存在方向竖直向下、磁感应强度为的匀强磁场，有两条间距为平行的足够长直导轨、处于同一水平面内，左端连接一电容为的电容器，右端连接阻值为的电阻。质量为的导体棒垂直跨放在导轨上，与导轨间的摩擦不计。闭合，断开，从时刻开始，对导体棒施加一个大小为水平向右的恒力，使导体棒从静止开始沿导轨方向做加速运动，此过程中导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好。除以外其余部分的电阻均不计，重力加速度为。

（1）求导体棒向右运动时的速度大小；

（2）导体棒向右运动时，断开，闭合，若导体棒再向右运动时，导体棒已经匀速运动，求匀速运动的速度和这一过程中电阻上产生的焦耳热。

【答案】  （1）；（2）

【解析】

（1）设在时间内，金属棒速度变化为，金属棒产生的感应电动势变化为

电容器充电电流为

对金属棒，由牛顿第二定律有

联立解得金属棒的加速度为

可以看出加速度与时间无关，说明金属棒做匀加速直线运动，设金属棒沿导轨运动时的速度为，由速度位移公式可得

解得

（2）断开，闭合，若大于安培力，则棒先做加速运动后做匀速运动；若等于安培力，则棒做匀速运动；若小于安培力，则棒先做减速运动后做匀速运动，因为最后匀速，所以由平衡条件可得

解得匀速运动的速度为

对导体棒在该过程使用动能定理，设克服安培力做功为，可得

故此过程中电阻上产生的电热为

18．如图所示，质量的长直木杆竖直静止在水平面上，但跟水平面并不黏合；另一质量、可视为质点的小橡胶环套在长直木杆上。现让小橡胶环以的初速度从长直木杆顶端沿长木杆滑下，小橡胶环每次跟水平面的碰撞都是瞬间弹性碰撞；而长直木杆每次跟水平面碰撞瞬间都会立即停下而不反弹、不倾倒。最终小橡胶环未从长直木杆上端滑出。已知小橡胶环与长直木杆之间的滑动摩擦力大小，认为最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小，取重力加速度。求：

(1)长直木杆的最小长度；

(2)长直木杆跟水平面第一次碰撞瞬间损失的机械能；

(3)长直木杆跟水平面第n次将要碰撞时的速度大小表达式；

(4)小橡胶环在长直木杆上运动的总路程。

【答案】  (1)3.75m；(2)；(3)；(4)大于或等于（或13.4m）

【解析】

(1)设长直木杆的最小长度为，小橡胶环沿长直木杆下滑时，长直木杆静止不动，根据受力分析和运动分析可得小橡胶环做匀速直线运动；小橡胶环沿长直木杆上滑时，小橡胶环做匀减速直线运动，长直木杆做匀加速直线运动，对小橡胶环有

对长直木杆有

根据题意则有

代入数据，联立解得

即长直木杆的最小长度3.75m

(2)小橡胶环与长直木杆共速后一起做竖直上抛，直到长直木杆跟水平面第一次碰撞前，则有

解得长直木杆跟水平面第一次碰撞瞬间前的速度大小为

长直木杆跟水平面第一次碰撞瞬间损失的机械能为

(3)长直木杆跟水平面第一次碰撞后，小橡胶环先沿长直木杆做匀速下滑，小橡胶环跟水平面碰撞后小橡胶环沿长直木杆上滑时，小橡胶环做匀减速直线运动，长直木杆做匀加速直线运动，第二次共速后又一起做竖直上抛，直到长直木杆跟水平面第二次碰撞，则有

联立可得长直木杆跟水平面第二次将要碰撞时的速度大小为

所以可得长直木杆跟水平面第n次将要碰撞时的速度大小表达式为

(4)小橡胶环沿长直木杆第一次下滑的最小路程为，小橡胶环跟水平面碰撞后小橡胶环沿长直木杆，在长直木杆上第一次上滑的路程为

长直木杆跟水平面第一次碰撞后，小橡胶环先沿长直木杆在长直木杆上做匀速下滑的路程为，小橡胶环跟水平面碰撞后小橡胶环沿长直木杆上滑时，在长直木杆上第二次上滑的路程为

长直木杆跟水平面第一次碰撞后，小橡胶环先沿长直木杆在长直木杆上做匀速下滑的路程为，以此类推小橡胶环在长直木杆上运动的总路程

即小橡胶环在长直木杆上运动的总路程大于或等于（或13.4m）