2023届山东省日照市高三上学期高考一模考试物理试题

2020级高三模拟考试
物理试题
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：本题包括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. 做自由落体运动的物体，下落的瞬间，速度和加速度均为零
B. 在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是基本单位
C. 安培提出了分子电流假说
D. 法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系
【答案】C
【解析】
【详解】A．做自由落体运动的物体，下落的瞬间，速度为零，加速度为重力加速度，不为零，故A项错误；
B．在力学中，力时基本概念，根据牛顿第二定律有

可知

所以力的单位不是基本单位，而是导出单位，故B项错误；
C．安培提出了分子电流假说，故C项正确；
D．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系，故D项错误。
故选C。
2. 有关原子结构和原子核的认识，下列正确的是（　　）
A. 一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线
B. 电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D. 的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下25克
【答案】D
【解析】
【详解】A．、衰变是独立进行的，但是在两种衰变的同时都伴随有衰变，故A错误；
B．卢瑟福的粒子散射实验让人们认识到了原子核具有核式结构，故B错误；
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生轻核的聚变，故C错误；
D．根据半衰期公式

代入数据可得100克经过10天后还剩下

故D正确。
故选D。
3. 某电动牙刷的充电装置含有变压器，原、副线圈匝数之比为50：1，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端电压的有效值为220V，副线圈电流的有效值为2.0A，若将该变压器视为理想变压器，则（　　）
A. 副线圈两端电压的有效值约为6.2V B. 原线圈电流的有效值为100A
C. 副线圈两端电压的最大值约为6.2V D. 变压器的输入功率与输出功率之比为50：1
【答案】C
【解析】
【详解】A．由理想变压器的变压公式，

副线圈两端电压的有效值约为4.4V，故A错误；
B．由理想变压器的变流公式

原线圈电流的有效值为0.04A，故B错误；
C．副线圈两端电压的最大值约为

故C正确；
D．理想变压器变压器的输入功率与输出功率之比为1：1，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，O点为两等量异种点电荷连线的中点，一带正电的粒子（不计重力）从连线上的A点由静止释放。在电场力作用下运动到B点。取A点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向。在粒子从A点运动到B点的过程中，下列关于粒子运动的速度v和加速度a随时间t的变化，运动径迹上电势和粒子的电势能随位移x的变化图线可能正确的是（　　）

A. B.
C D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据等量异种电荷的电场线分布可知，在A到B的运动过程中，电场强度先变小后变大，粒子受到的电场力先变小后变大，则加速度先变小后变大．v-t图象切线的斜率先变小后变大，故A错误，B正确；
C．沿着电场线方向电势降低，电势与位移的图象的斜率表示电场强度，电场强度先减小后增大，所以图象的斜率先减小后增大，故C错误；
D．根据EP=qφ，得

E先减小后增大，所以EP-x图象切线的斜率先减小后增大，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，一列简谐横波在xOy平面内沿x轴负方向传播，波速为8m/s，振幅为4m，M、N是平衡位置相距4m的两个质点。时刻，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处。已知该波的周期大于1s，则下列说法正确的是（　　）

A. 该波的周期为
B. 从到，M向左移动了4m
C. 在时，N的速度也一定为8m/s
D. 从到，N的路程为4m
【答案】D
【解析】
【详解】A．时刻，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处，已知该波的周期大于1s，且M、N是平衡位置相距4m的两个质点，则有

解得波长为

则周期

故A错误；
B．从到，M只是在平衡位置上下振动，不会随波移动，故B错误；
C．只是波的传播速度，在时，N的振动速度不能确定，故C错误；
D．由于

且时刻，N位于其平衡位置上方最大位移处，则从到，N的路程为

故D正确。
故选D。
6. 如图所示，一宽为L的平行金属导轨固定在倾角为的斜面上，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R，电源电动势为E、内阻为r，一质量为m的金属棒ab静止在导轨上，与两导轨垂直并接触良好，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中，金属棒的电阻为，导轨电阻不计。金属导轨与金属棒之间的最大静摩擦力为f，重力加速度为g。闭合开关后，下列判断正确的是（　　）

A. 金属棒受到的安培力方向沿斜面向上
B. 金属棒受到的摩擦力方向可能沿斜面向下
C. 若金属棒恰好不运动，则滑动变阻器的阻值为
D. 要保持金属棒在导轨上静止，滑动变阻器R接入电路中的最小阻值为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据左手定则可知，金属棒受到的安培力方向沿斜面向下，由于金属棒的重力分力也沿斜面向下，则金属棒受到的摩擦力方向一定沿斜面向上，故AB错误；
CD．若金属棒恰好不运动，此时金属棒受到的静摩擦力达到最大，此时是保持金属棒在导轨上静止受到的最大安培力，根据受力平衡可得

又

联立可得

可知要保持金属棒在导轨上静止，滑动变阻器R接入电路中的最小阻值为，故C正确，D错误。
故选C。
7. 随着“神舟十五号”进驻空间站，标志着我国空间站正式从建造阶段，转入运营阶段，可将中国空间站看作近地卫星，空间站绕地球表面做匀速圆周运动的周期为T。某科研小组在地球南极点，用弹簧测力计测得质量为m的砝码所受重力为F，在赤道测得该砝码所受重力为。假设地球可视为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是（　　）
A. 地球半径可表示为
B. 地球的第一宇宙速度可表示为
C. 地球的自转周期可表示为
D. 地球的自转周期可表示为
【答案】D
【解析】
【详解】ACD．在两极点时有

在赤道时有

在地球表面时有

解得


AC错误，D正确；
B．　在地球表面时有

解得

B错误；
故选D。
8. 光滑平行金属导轨由左侧弧形轨道与右侧水平轨道平滑连接而成，导轨间距均为L，如图所示。左侧轨道上端连接有阻值为R的电阻。水平轨道间有连续相邻、宽均为d的区域I、II、III，区域边界与水平导轨垂直。I、III区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B；II区域有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。金属棒从左侧轨道上某处由静止释放，金属棒最终停在III区域右边界上，金属棒的质量为m、长度为L、电阻为R。不计金属导轨电阻，金属棒与导轨接触良好，重力加速度为g，则金属棒（　　）

A. 穿过区域I过程，通过R的电荷量为
B. 刚进入区域III时受到的安培力大小为
C. 穿过区域I与II过程，R上产生的焦耳热之比为11：25
D. 穿过区域I与III过程，克服安培力做功之比为11：1
【答案】D
【解析】
【详解】A．穿过区域I过程，根据法拉第电磁感应定律有

根据电流的定义式有

解得

故A错误；
B．金属棒下滑至最低点过程，根据动能定理有

规定向右正方向，穿过区域I过程，根据动量定理有

穿过区域II过程，根据

其中

穿过区域II过程，根据动量定理有

解得

穿过区域Ⅲ过程，根据

其中

解得

穿过区域Ⅲ过程，根据动量定理有

结合上述可知

刚进入区域Ⅲ时有

根据安培力的计算公式有

解得

故B错误；
C．根据上述解得
，，
结合上述，穿过区域I过程，R上产生的焦耳热

结合上述，穿过区域II过程，R上产生的焦耳热

解得

故C错误；
D．根据动能定理可知，穿过区域I与Ⅲ过程，克服安培力做功之比为

代入数据解得

故D正确；
故选：D。
二、多项选择题：本题包括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. 一定量理想气体从状态a开始。经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　）

A. 气体在a、b两状态的体积相等
B. a、b和c三个状态中，状态c分子的平均动能最大
C. 在过程bc中气体吸收的热量大于气体对外界做的功
D. b到c过程容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据公式
pV=CT
可知，ab过程中气体的体积不变，故A正确；
B．a、b和c三个状态中，状态b、c温度相同，分子的平均动能相同，故B错误；
C．在过程bc中温度不变，内能不变，根据热力学第一定律
ΔU=Q+W
可知，bc过程中气体吸热等于对外做功，故C错误；
D．b和c两个状态中，气体温度相同，分子平均动能相同，但b状态比c状态压强大，所以b状态下容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数比c状态多，故D正确；
故选AD。
10. 如图所示，质量为M的三角形斜劈B放置在水平地面上，质量为m的木块A放在三角形斜劈B上，现用大小相等、方向相反的水平力F分别推A和B，木块A和斜劈B均静止不动，重力加速度为g。则（　　）

A. 斜劈B对木块A的摩擦力方向可能沿斜面向上
B. 地面对斜劈B的摩擦力方向水平向右
C. 斜劈B对木块A的支持力一定小于mg
D. 地面对斜劈B的支持力的大小等于
【答案】AD
【解析】
【详解】A．以A为研究对象受力分析，若水平推力F较小，则木块A有相对斜面下滑的趋势，则斜劈B对木块A的摩擦力方向沿斜面向上，故A正确；
B．以A和B作为整体研究分析，水平方向大小相等、方向相反的两个水平力F刚好是一对平衡力，即地面对斜劈B的摩擦力为0，故B错误；
C．以A为研究对象受力分析，若水平推力F恰好合适，斜劈B与木块A之间无摩擦力，则受力分析如图所示

有几何关系可知，此时斜劈B对木块A的支持力大于mg，故C错误；
D．以A和B作为整体研究分析，竖直方向只受重力，以及支持力，且竖直方向二力平衡，有，故D正确。
故选AD。
11. 在光滑水平面上，轻质弹簧一端固定在墙上。如图甲所示，物体A以速度向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量为x，现让弹簧一端连接另一质量为m的物体B。如图乙所示。物体A以的速度向右压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量仍为x，下列判断正确的是（　　）

A. 乙图所示的运动过程中，物体A和物体B组成的系统机械能守恒
B. A物体的质量为8m
C. 弹簧压缩量最大时物体B的速度为
D. 弹簧及压缩量最大时的弹性势能为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．乙图所示的运动过程中，弹簧被压缩，物体A、B的机械能一部分转化为弹性势能，物体A、B组成的系统机械能不守恒，故A错误；
B．设物体的A的质量为M，甲图中物体A压缩弹簧，最大压缩量为x时，A的动能全部转化为弹簧的弹性势能，设为，则有

乙图中物体A以的速度向右压缩弹簧过程中，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，当二者共速时，弹簧达到最大压缩量x，取向右为正方向，由动量守恒定律有

水平面光滑，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律有

联立解得
，，
故BC正确，D错误。
故选BC。
12. 如图所示，倾斜圆盘圆心处固定有与盘面垂直的细轴，盘面上沿同一直径放有质量均为m的A、B两物块（可视为质点），分别用两根平行圆盘的不可伸长的轻绳与轴相连。物块A、B与轴的距离分别为2L和L，与盘面的动摩擦因数均为，盘面与水平面的夹角为。圆盘静止时，两轻绳无张力处于自然伸直状态。当圆盘以角速度匀速转动时，物块A、B始终与圆盘保持相对静止。当物块A转到最高点时，A所受绳子的拉力刚好为零，B所受的摩擦力刚好为最大静摩擦力。已知重力加速度为g。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（　　）

A.
B. 运动过程中绳子对A拉力的最大值为
C. 运动过程中B所受摩擦力的最小值为
D. 物块B从最低点运动到最高点的过程中摩擦力的冲量大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．对A、B受力分析，A在最高点由牛顿第二定律有

B在最低点，由牛顿第二定律有

联立解得

故A正确；
B．运动过程中，当A到最低点时，所需的拉力最大设为，由牛顿第二定律有

代入数据解得

故B错误；
C．运动过程中，当B到最高点时，所需的摩擦力最小设为，由牛顿第二定律有

联立解得

故C正确；
D．由A中公式和结论可得

则B的线速度大小为

B从最低点运动到最高点过程中，合外力的冲量为

由于B受的重力、支持力、绳的拉力合力不为零，故物块B从最低点运动到最高点的过程中摩擦力的冲量大小不等于，D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题包括6小题，共60分。
13. 某物理兴趣小组利用传感器进行“探究向心力大小F与半径r、角速度、质量m的关系”实验，实验装置如图甲所示，装置中水平光滑直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。

（1）小组同学先让一个滑块做半经r为0.20m的圆周运动。得到图乙中②图线。然后保持滑块质量不变。再将运动的半径r分别调整为0.14m，0.16m，0.18m，0.22m，在同一坐标系中又分别得到图乙中⑤、④、③、①四条图线。
（2）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的（ ）
A.探究平抛运动的特点 B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
C.探究两个互成角度的力的合成规律 D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（3）对②图线的数据进行处理，获得了图像，如图丙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是___________。（用半径r、角速度、质量m表示）
（4）对5条图线进行比较分析，做图像，得到一条过坐标原点的直线，则该直线的斜率为___________。（用半径r、角速度、质量m表示）
【答案】 ①. BD##DB ②. （或等带即可） ③.
【解析】
【详解】（2）[1] 本实验所采用的实验探究方法是保持滑块质量不变，探究在运动半径在不同值时，滑块的向心力大小与角速度之间的关系，属于控制变量法，与“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”、“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验探究方法相同；“探究平抛运动的特点”和“探究两个互成角度的力的合成规律”两实验的探究方法是等效法。
故选BD。
（3）[2] ②图线中各图线均为曲线，对②图线的数据进行分析可以看出，当ω增大为原来的2倍时，F增大为原来的4倍，当ω增大为原来的3倍时，F增大为原来的9倍……可知，F与ω2成正比，以F为纵轴，ω2为横轴，则图像是一条过原点的直线，故图丙图像横坐标x代表的是ω2。
（4）[3] （3）中分析知在r一定时，F与ω2成正比；图像又是一条过坐标原点的直线，F与r成正比；同时F也应与m成正比，归纳可知，图像的斜率为。
14. 某同学设计了如图甲、乙所示的实验电路测量某电源的电动势E（约为3V）和内阻r（约为2Ω）。已知电流表的内电阻约为1Ω。电压表的内电阻约为3kΩ，变阻器最大电阻20Ω、额定电流1A，定值电阻。请回答下列问题：

（1）请在图丙中用笔面线代替导线完成图乙电路图的实物连接。______
（2）将滑动变阻器的滑片P移至最左端，闭合开关S，移动滑片P改变滑动变阻器的接入阻值，记录下几组电压表示数U和对应的电流表示数I。

（3）重复步骤（2）。把甲、乙两组实验记录的数据在同一坐标系内描点作出图像如图丁所示，可知图中标记为II的图线是采用实验电路______（填“甲”或“乙”）测量得到的。

（4）为了减小系统误差，本实验应选用图______（选填“甲”或“乙”）实验电路。
（5）利用图丁图像提供的信息可以修正该实验的系统误差，则修正后被测电源的内阻______（注：、、、、为已知量）。
【答案】 ①. ②. 甲 ③. 甲 ④.
【解析】
【详解】（1）[1]图乙电路的实物连接图如下图所示：


（3）[2]对图甲而言，根据闭合欧姆定律可得

整理可得

可知，对应U-I图线，当I为零时，对应


对图乙而言，根据闭合欧姆定律可得

可知，对应U-I图线，当I为零时，对应

故可知标记为II的图线是采用实验电路甲测量得到的。
（4）[3]当采用图甲所示电路时，相对误差大小为

当采用图乙所示电路时，相对误差大小为

该相对误差远大于图甲所示电路，故宜选用图甲所示电路。
（5）[4]曲线I对应的U1和I1满足


曲线II对应的U2和I2满足


因此可以解得

则

15. 一个半径为R的半圆形玻璃砖（折射率）的截面图，如图所示，直径AOB与半径OC垂直，一束平行单色光垂直于直径AOB所在的截面射入玻璃砖，其中距离O点的一条光线自玻璃砖右侧折射出来，与OC所在的直线交于D点。
（1）求D点到O点的距离：
（2）若在玻璃砖平面AOB的某区域贴上一层不透光的黑纸，平行光照射玻璃砖后，右侧恰好没有折射光射出，求黑纸在AB方向的宽度。（不考虑光线在玻璃砖内的多次反射）

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】设光线的入射点为F，出射点为F，出射角为，连接OE，即为法线。如图所示，根据光的折射定律


根据几何关系得


（2）如上图所示，设从N点入射时恰好能发生全反射，则可知


由几何关系知
ON＝R
所以平行光照射玻璃砖后，要使右侧没有折射光射出，黑纸在AB方向的宽度至少为


16. 如图甲所示，一水平传送带沿顺时针方向旋转，将一可视为质点的质量的小物块从传送带左端A处以某一初速度释放，时恰好到达右端B处。小物块从A端到B端运动的速度—时间图像如图乙所示。重力加速度。求：
（1）物体与传送带之间的动摩擦因数和AB间的距离；
（2）小物块从A端到B端的过程中，系统因摩擦所产生的热量。

【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，由图乙可知，小物块在传送带上先做匀减速运动，再做匀速运动，做匀减速运动的加速度大小为

由牛顿第二定律有

联立解得

根据题意可知，AB间的距离等于小物块的位移，则由图像中图像与横轴围城的面积表示位移可知，AB间的距离为

（2）根据题意，由图乙可知，当，小物块与传送带速度相等，且传送带的速度为

由运动学公式可得，在内小物块的位移为

在内传送带的位移为

则小物块从A端到B端的过程中，系统因摩擦所产生的热量为

17. 如图所示。“L”型平板B静置在地面上，物块A处于平板B上的点，点左侧粗糙，右侧光滑，光滑部分的长度。用不可伸长的经绳将质量为M的小球悬挂在点正上方的O点。轻绳处于水平拉直状态，小球可视为质点，将小球由静止释放，第1次下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动，物块A以的速度沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞，一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度为零，此后再过0.75s小球恰好第4次回到最低点。已知A的质量，B的质量，A与B的动摩擦因数，B与地面间的动摩擦因数，重力加速度，，整个过程中A始终在B上，所有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，求：
（1）A与B的挡板碰撞后，二者的速度大小与；
（2）从小球释放到小球第4次回到最低点，整个系统因摩擦产生的热量；
（3）悬挂小球轻绳的长度。

【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设水平向右为正方向，因为点右侧光滑，由题意可知A与B发生弹性碰撞，根据动量守恒和动能守恒得


代入数据联立解得


即A和B速度的大小均为；
（2）碰后对B手里分析，由牛顿第二定律可知

解得

设B经过时间速度减为零

解得

此过程A、B的位移分别为


根据位移关系

又因为

即A在减速之前B速度减为零，且不再运动，整个系统产生的热量为

解得

（3）A剩余匀速向左运动的时间为

解得

A减速运动的时间为，根据动量定理

解得

小球和A碰撞后A向右匀速运动的时间为，则

设小球做简谐振动的周期为，摆长为，则有

代入数据解得

由单摆周期公式

解得小球的摆长

18. 如图所示为某离子控制装置，离子室内存在大量带正电的离子。其质量，电荷量，控制室被分为I、II、III、IV四个横截面为正方形的区域，正方形边长，区域间隔、、，I区域左右为中间带有小孔的平行金属板，板间存在电场强度大小为，方向水平向右的匀强电场，II，III。IV区域存在包含边界的电场或磁场。以中间小孔为坐标原点建立三维坐标系，坐标轴及方向如图所示，II区域存在沿x轴正方向的匀强电场（图中未画出），电场强度的大小在间变化；III区域充满沿y轴正方向的匀强磁场，磁感应强度，IV区域充满平行于平面xoy与y轴正方向成45°角斜向上的匀强磁场，磁感应强度。从离子室飘入小孔的离子速率忽略，忽略离子间的相互作用，不计离子重力。
（1）若离子进入区域III后能返回区域II，求拉子在边界上射入点与射出点之间的距离；
（2）为保证有离子能进入区域IV，求的最大值；
（3）当、为上问中的最大值。若离子在区域III的速度沿z轴时消失，当离子第一次经过边界进入区域IV时。区域III的磁场变为沿y轴正方向、磁感应强度的匀强磁场并保持不变，求离子第4次经过边界时的位置坐标。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）在区域I，根据动能定理

解得

离子在区域II射出时速度的偏向角为，运动轨迹如图所示

则

由

射入点与射出点的距离为

与大小无关，解得

（2）根据

可知当时，离子在III中运动的速度最大，则运动半径最大，有最大值，在区域II做类平抛运动


根据牛顿第二定律

根据几何关系

解得

沿方向的位移为

解得

由几何关系得半径

轨迹恰好与边界相切，的最大值

解得

（3）离子从的中点进入区域IV，由

得

重新回到区域III后

解得

如图所示

第4次经过边界时，坐标为

坐标为

坐标为

即离子第4次经过边界时的位置坐标：。