山东省泰安肥城市2022-2023学年高三下学期学业仿真模拟物理试题（三）（含解析）

山东省泰安肥城市2022-2023学年高三下学期学业仿真模拟物理试题（三）

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

一、单选题

1．如图所示是神舟十四号飞船返回舱夜间返回打开降落伞后的红外照片。返回舱（包括降落伞等设备）开始一段时间先减速后匀速下降，最后返回舱在东风着陆场安全着陆，任务取得圆满成功，对返回舱的降落过程，下列说法正确的是（　　）

A．打开降落伞之后，返回舱仍处于失重状态

B．匀速下降阶段，返回舱的机械能守恒

C．减速下降阶段，返回舱动量的减少量等于降落伞对其拉力冲量的大小

D．匀速下降阶段，返回舱机械能的减少量等于其重力所做的功

2．如图，将水平面上一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在两玻璃表面之间形成一个倾角很小的劈形空气薄膜，光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹中心位置或暗条纹中心位置所对应的薄膜厚度差恒定。由此可以判定在垂直水平面的入射光不变的情况下，相邻明条纹或暗条纹的间距与倾角（单位为rad）的关系图像可能正确的是（　　）

A． B． C． D．

3．甩绳运动是一常见健身项目，用以训练运动员的爆发力。现有一绳长为20m的甩绳，两运动员分别握住绳的两端A、B 两点，t=0时刻同时开始上下振动，振动图像分别如图甲、乙所示，t=1s时刻A停止振动，B继续振动，B点形成的波以的速度传播。则t=10.5s时刻绳的中点P的位移为（　　）

A．5cm B．5cm C．15cm D．-15cm

4．如图，是边长为a的菱形的四个顶点，O点为菱形的中心，，在两点分别放有电荷量分别为的点电荷，在C点放了某个未知点电荷后，点的电场强度，设此时点的电场强度的大小为。已知静电力常量为，下列表达式正确的是（　　）

A．， B．，

C．， D．，

5．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其中A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程，这就是热机的“卡诺循环”，则（　　）

A．B→C过程气体压强减小仅是因为气体分子的数密度减小

B．B→C过程速率大的分子比例在增加

C．B→C过程气体对外做功大于D→A过程外界对气体做功

D．C→D过程放出的热量小于A→B过程吸收的热量

6．如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200:1和1:20，电压表的示数为220V，电流表的示数为4A，输电线路总电阻r=20Ω，则下列说法正确的是（　　）

A．甲是电流互感器，乙是电压互感器

B．线路上损耗的功率为320W

C．用户得到的电功率为3392kW

D．用电设备增多，降压变压器输出电压U4变大

7．某同学给自行车打气，车胎内原来气体压强等于大气压强p0＝1×105Pa，温度为300K，体积为1.5L，打气过程中可认为车胎容积不变。打气筒每次将100cm3的压强同样为p0＝1×105Pa的气体打入车胎中，共打气30次。气体均可视作理想气体，打气过程视为绝热过程。已知打入气体质量与车胎内原气体质量之比为60∶31。则打气筒中打入气体的温度为（　　）

A．310K B．308K C．305K D．295K

8．如图，跨过轻质滑轮a、b的一根轻质细绳，一端接在天花板上，另一端与小物块A相接，A放在长为L、倾角为的光滑斜面体上。物块B用细线悬挂在滑轮a的下方，细线Ab段与斜面平行，动滑轮两侧细线均竖直。A与B的质量分别为m、2m，重力加速度大小为g，不计动滑轮与绳之间的摩擦以及空气阻力，忽略A的大小。现将A从斜面底端由静止释放，一段时间后，A沿斜面匀加速上滑到中点，此时B尚未落地，整个过程中斜面体始终静止在水平地面上。下列说法正确的是（　　）

A．该过程中，B的机械能不变

B．该过程中，地面对斜面体的摩擦力大小为

C．A到达斜面中点的速率为

D．该过程中，细线的拉力大小为

二、多选题

9．2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（　　）

A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量

B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg

C．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度

D．反应堆中存在的核反应

10．如图所示，水平圆盘可绕竖直轴转动，沿直径方向放着用细线相连的质量均为m的物体A和B，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为RA=r，RB=2r，A和B与圆盘间的动摩擦因数分别为μ和，圆盘静止时细线刚好伸直且无张力。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，现让圆盘从静止开始缓慢加速，则（　　）

A．当时， 细线中没有张力

B．当ω= 时，物体A受到的摩擦力指向圆心

C．当ω= 时，两物体刚好不滑动

D．当两物体刚好不滑动时烧断绳子，A仍相对圆盘静止，B将做离心运动

11．2021年2月10日，在历经近7个月的太空飞行后，我国首个火星探测器“天问一号”成功“太空刹车”，顺利被火星捕获，进入环火星轨道。物体在万有引力场中具有的势能叫作引力势能，若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m的质点距质量为M的引力源中心为r时，其引力势能（式中G为引力常量）。已知地球半径约为6400km，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，火星半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的。则以下“天问一号”相对于火星的速度大于火星第二宇宙速度的是（　　）

A．7.9km/s B．5.5km/s C．4.0km/s D．3.2km/s

12．如图所示，水平面内固定有光滑不闭合梯形金属导轨OMNQP，导轨顶点O处有一个小缺口，，，，平行导轨足够长且间距为，E、F分别为OM、OP中点，在之间接有定值电阻，在导轨平面有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度。质量为的足够长金属杆在外力F作用下从EF位置以初速度向右运动，此过程中回路中电流大小始终不变；当金属杆到达MP位置时，撤去外力，金属杆继续向右运动直至停止。金属杆、导轨电阻均忽略不计，则下列说法正确的有（　　）

A．导体杆由EF运动至MP过程中，导轨回路中电动势逐渐变大

B．导体杆由EF运动至MP过程中，通过电阻R的电荷量为0.375C

C．导体杆由EF运动至MP过程中，外力做功大小为1.875J

D．撤去外力F前后，回路中产生的焦耳热之比为

三、实验题

13．某同学用图a所示装置测定重力加速度。小球上安装有挡光部件，光电门安装在小球平衡位置正下方。

（1）用螺旋测微器测量挡光部件的挡光宽度d，其读数如图b，则d=___________mm；

（2）让单摆做简谐运动并开启传感器的计数模式，当光电门第一次被遮挡时计数器计数为1并同时开始计时，以后光电门被遮挡一次计数增加1，若计数器计数为N时，单摆运动时间为t，则该单摆的周期T=___________；

（3）摆线长度大约80cm，该同学只有一把测量范围为30cm的刻度尺，于是他在细线上标记一点A，使得悬点O到A点间的细线长度为30cm，如图c所示。现保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度l以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期T。实验中测得了多组数据并绘制了T2-l图像，求得图像斜率为k，由此可知当地重力加速度g=___________。

14．实验室有一只电压表V，已知该电压表的满偏电压Ug=3V，内阻为几千欧，为了测出电压表内阻，小明设计了如图甲所示的电路。除电压表外，提供的器材有：

①滑动变阻器R1（0­20Ω，2A），滑动变阻器R2（0­2000Ω，0.5A）

②电阻箱R3（0­99.9Ω），电阻箱R4（0­9999.9Ω）

③电池组（电动势E=6V，内阻忽略不计）

④开关、导线若干

（1）为测出电压表内阻，滑动变阻器RL应选择___________，电阻箱R应选择___________。

（2）将图甲中的电阻箱R调至0，RL滑片移到最左端，闭合S，向右移动滑片，使电压表指针达到满偏；保持滑片位置不动，调节电阻箱R，电压表指针指在2.4V，此时电阻箱读数为1.2kΩ，则RV为___________。此时电阻箱两端电压__________（选填“大于”“小于”或“等于”）0.6V。

（3）若准确测得电压表内阻RV=4.5后，小明同学用所给电池组（E=6V）、电阻箱和电压表连接了图乙所示的电路，在电压表两端接上两个表笔，设计出一个简易的欧姆表，并将表盘的电压刻度转换为电阻刻度：

①将两表笔断开，闭合开关S，调节电阻箱R=__________，使电压表指针指在“3V”处，此处刻度应标阻值为∞；

②再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同已知阻值的电阻R，对应不同的电压刻度U，当电压示数1V时电阻为________kΩ。

四、解答题

15．如图所示，有一个玻璃球冠，右侧面镀银，光源S在其水平对称轴上，从光源S发出的一束光斜射在球面上。当入射光线与对称轴的夹角为时，发现一部分光经过球面反射后恰好能竖直向上传播，另一部分光折射进入玻璃球冠内，经过右侧镀银面的第一次反射后恰好能沿原路返回。若球面的半径为R，求：

(1)玻璃的折射率为多少？

(2)光源S与球冠顶点M之间的距离为多少？

16．如图1所示，一倾角的斜面固定在水平地面上，质量的滑块（可视为质点）静止在斜面底部。从某时刻起，用平行斜面向上的拉力作用在滑块上，拉力随时间变化的图像如图2所示，后拉力消失，时物块速度达到最大。滑块到达最高点后再下滑到斜面底部的速率为，已知重力加速度，，。求：

（1）斜面的动摩擦因数和滑块上滑时的最大速度；

（2）滑块到达最高点的时间及拉力做的功。

17．如图所示，Oxyz为空间直角坐标系，在x<0的空间I内存在沿z轴正方向的匀强磁场B1。在0<x＜d的空间II内存在沿y轴正方向的匀强电场E，在x>d的空间III存在磁感应强度大小、方向沿x轴正方向的匀强磁场。现将一带负电的粒子从x轴上的A（，0，0）点以初速度v0射入空间I的磁场区域，经磁场偏转后从y轴上的C（0，d，0）点垂直y轴进入空间II，并从x轴上的D（d，0，0）点进入空间III。已知粒子的电荷量大小为q，质量为m，不计重力。求：

（1）空间I内磁场的磁感应强度大小B1和空间II内电场的电场强度大小E；

（2）粒子运动过程中，距离x轴的最大距离；

（3）粒子进入空间III后，每次经过x轴时的横坐标。

18．如图所示，倾角的直轨道AC与足够长的光滑圆弧轨道CD在C处相切且平滑连接，整个装置固定在同一竖直平面内。两个小滑块P、Q（都可视为质点）的质量分别为m和2m。滑块Q与轨道AC间的动摩擦因数，滑块P与轨道AC间摩擦力忽略不计。滑块Q静止于B点，滑块P自A点由静止释放，P向下滑动，在B点与Q相碰，AB的长度为L。碰后P、Q一起沿轨道向下运动，冲上圆弧轨道后返回，第一次回到轨道AC时，Q恰好能到达B点。已知P、Q每次相碰都会合在一起运动但两者并不粘连，取重力加速度为g，求：

（1）P、Q第一次碰撞后向下运动到C点的速度大小；

（2）BC的长度；

（3）滑块P在轨道AC上往复运动经过的总路程；

（4）滑块P与滑块Q在轨道AC上往复运动经过的总路程之差。

参考答案：

1．D

【详解】A．打开降落伞后，飞船减速运动时，加速度方向向上，处于超重状态，故A错误；

B．匀速下降阶段，飞船动能不变，重力势能减小，机械能减小，故B错误；

C．减速下降阶段，返回舱动量的减少量等于合外力冲量的大小，故C错误；

D．匀速下降阶段，飞船的机械能的减少量等于克服阻力对飞船做的功，而重力等于阻力，所以飞船的机械能的减少量等于重力对飞船做的功，故D正确。

故选D。

2．D

【详解】设任意相邻明条纹或暗条纹中心位置所对应的薄膜厚度差为，根据几何关系可得

由于任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，又倾角很小，则有

可得

故选D。

3．B

【详解】由图可知，波源A发出的波，其周期为，波源B发出的波，其周期为。因在同一种介质中，所以波的传播速度均为，中点P距A、B两点的距离均为。对A波有，波传播到P点需要

P点再振动，位于波峰，位移为。对B波有，波传到P点需要

P点再振动，位于波谷，位移为。叠加位移为。

故选B。

4．A

【详解】根据题意，由点电荷场强公式可知，处点电荷在点产生的场强为

由电场强度的叠加原理可知，处点电荷和处点电荷在点产生的电场，电场强度大小相等，方向相反，可知，在处放置的点电荷与处的点电荷相同，即

由点电荷场强公式和电场强度的叠加原理可得，两个正点电荷在点的合电场强度为

沿着方向，在D点位置点电荷为负电荷，在点产生的电场强度为

方向沿方向，则B点的电场强度为

故选A。

5．D

【详解】A．由于B→C过程为绝热过程（），由图知气体体积增大，气体对外做功（），根据热力学第一定律可知，气体内能减小，则温度降低，气体分子平均动能减小，根据气体压强的微观解释可知，气体压强减小不仅是因为气体分子的数密度减小，还因为气体分子平均动能也减小了所共同引起的，故A错误；

B．由选项A分析可知，B→C过程中气体的温度降低，气体分子平均动能减小，则速率大的分子比例在减小，故B错误；

C．由于A→B为等温过程，所以气体在A状态的内能等于B状态的内能，由于B→C和D→A为绝热过程，根据热力学第一定律可知，B→C过程气体对外做功等于D→A过程外界对气体做功，故C错误；

D．由图知气体在C→D过程等温压缩，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体放热；气体A→B过程等温膨胀，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体吸热；由于图像与坐标轴围成的面积表示气体做的功，由图像可知，一个“卡诺循环”中，气体对外做的功大于外界对气体所做的功，即，由于一个“卡诺循环”气体的内能不变，即，根据热力学第一定律可知，则一个“卡诺循环”中气体吸收的热量，即C→D过程放出的热量小于A→B过程吸收的热量，故D正确。

故选D。

6．C

【详解】A．互感器甲的原线圈并联在升压变压器副线圈两端，是电压互感器，互感器乙的原线圈串联在输电线电路中，是电流互感器，故A错误；

B．电流表的示数为，电流互感器乙原、副线圈的匝数比为，可知输电线上的电流为I2=80A，输电线路总电阻，则有输电线路上损耗的功率为

故B错误；

C．电压表的示数为，电压互感器A的原、副线圈的匝数比为，可知升压变压器副线圈两端电压为U2=44000V，则升压变压器的输出功率为

则有升压变压器的输入功率为3520kW，用户得到的功率为3392kW，故C正确；

D．用电设备增多，降压变压器副线圈回路的电流增大，则输电线上的电流增大，输电线上的电压降增大，降压变压器的输入电压U3变小，降压变压器输出电压U4变小，D错误。

故选C。

7．A

【详解】打入气体的质量与车胎内原来气体的质量之比为60:31，即打入气体的体积与车胎内原来气体的体积之比

车胎内原来气体的体积为1.5L，即V0＝1.5L，代入上式可得

打入车胎内的气体等效于向车胎内打入300K、压强为p0＝1×105Pa的∆V的气体，根据盖-吕萨克定律可得

其中＝100cm3，T0＝300K，解得

T1＝310K

故选A。

8．B

【详解】A．由于B沿竖直方向匀加速下降，除重力以外还有绳子拉力做功，所以B机械能不守恒，故A错误；

B．A对斜面的压力大小为

对于斜面，在水平方向由平衡条件可得，地面对斜面的摩擦力大小为

故B正确；

C．A沿斜面匀加速上滑到斜面中点的过程中，A、B机械能守恒可得

又

联立解得

，

故C错误；

D．设细线上的拉力大小为F，设A的加速度大小为a，由于B的加速度为A的加速度的一半，对A、B分别由牛顿第二定律可得

联立解得

，

故D错误。

故选B。

9．CD

【详解】A．秦山核电站利用的是重核裂变变释放的能量，故A错误；

B．原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为

核电站实际发电还要考虑到核能的转化率和利用率，则原子核亏损的质量大于27.6kg，故B错误；

C．核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过中子的数量控制链式反应的速度，故C正确；

D．反应堆利用铀235的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在的核反应，故D正确；

故选CD。

10．AC

【详解】A．当最大静摩擦力提供向心力时，对B则有

解得

对A则有

解得

可知当时， 细线中没有张力，A正确；

B．当ω=时，对A所需向心力，则有    

对B所需向心力，则有

由以上计算可知，B对A的拉力恰好提供A做圆周运动的向心力，因此A受到的摩擦力是零，B错误；

C．当两物体刚好不滑动时，对B则有

对A则有

联立两式解得

ω=

C正确；

D．当两物体刚好不滑动时，在烧断绳子的瞬间，A所需向心力为

B所需向心力为

可知两物体的最大静摩擦力都不足以提供向心力，因此A和B都将做离心运动，D错误。

故选AC。

11．AB

【详解】设物体在地球表面的速度为，当它脱离地球引力时，此时速度为零，由机械能守恒定律得

解得

“天问一号”刹车后能顺利被火星捕获，其速度不能大于火星第二宇宙速度，第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，由

解得

故火星第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比

又第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，代入数据解得火星第二宇宙速度约为

“天问一号”刹车后能顺利被火星捕获，其速度不能大于火星第二宇宙速度。

故选AB。

12．BD

【详解】A．导体杆由EF运动至MP过程中，回路中电流不变，由知，导轨回路中电动势不变，A错误；

B．导体杆由EF运动至MP过程中，通过电阻R的电荷量

代入数据得

B正确；

C．撤去F之前

回路中产生的焦耳热

设杆到达MP位置时速度为v，则有

对杆分析，由动能定理

代入数据得外力做功

C错误；

D．撤去F之后，回路中产生的焦耳热

所以撤去外力F前后，回路中产生的焦耳热之比为

D正确。

故选BD。

13．     2.330~2.332         

【详解】（1）[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以图中测得挡光宽度为

（2）[2]由题意可知

解得

（3）[3]设A点以下的细线长度为l0，根据单摆周期公式得

化简得

T-l图像的斜率为k，则

解得

14．     R1     R4     4.8     大于     4.5     1.125

【详解】（1）[1]图中滑动变阻器采用分压式接法，为了方便调节且使电表示数变化比较明显，所以滑动变阻器应选择阻值较小的R1。

[2]由于电压表的满偏电压为3V，其内阻为几千欧，而电源电动势为6V，所以与电压表串联的电阻箱的阻值较大，所以电阻箱应选择R4。

（2）[3]电压表和电阻箱的电流相等，即

解得

[4]将图甲中的电阻箱R调至0，RL滑片移到最左端，闭合S，向右移动滑片，使电压表指针达到满偏；保持滑片位置不动，调节电阻箱R，测量电路的总电阻增大，则分压增大，所以电阻箱两端的实际电压大于0.6V。

（3）[5]当指针指向3V时，电路中的电流为

此时滑动变阻器的阻值为

[6]U与R关系式

当电压表示数为1V时，代入函数关系式有

15．(1)；(2)

【详解】(1)由题意做出光路图，如图所示

由于入射光线与对称轴的夹角为，过入射点做对称轴的垂线，由光路图和几何关系可得光在球面上的入射角为

折射角

所以由折射率

(2)由几何关系可知为等腰三角形，其中有

所以可得

解得

所以可得

16．（1），；（2），

【详解】（1）根据题意可知，时，上滑速度最大，则物块合外力为0，由图2可知此时

由平衡条件有

代入数据得

由动量定理有

根据图像中面积表示冲量，由图2可知，其中

联立解得

（2）根据题意，若滑块到达最高点的时间大于等于，设时间为，由动量定理有

其中

解得

符合假设，则物块4s时末速度为

物块到达最高点，对从最高点下滑过程有

由牛顿第二定律有

解得最大位移

设拉力做的功为，上滑过程中，由动能定理有

解得

17．（1），；（2）；（3）

【详解】（1）设粒子在空间I的磁场中的轨迹半径为，由几何关系可得

解得

由洛伦兹力提供向心力可得

解得

粒子在空间II做类平抛运动，沿y轴方向的加速度大小

沿x轴方向运动有

沿y轴方向运动有

解得

（2）根据类平抛运动规律可知，粒子速度偏向角正切值为

粒子经过D点时，沿轴负方向的分速度大小为

沿x轴正方向的分速度大小为

粒子在空间III内垂直于磁场的分速度使粒子在平面内做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得

解得

粒子做圆周运动距x轴的最大距离为

（3）粒子在空间III内做圆周运动的周期为

粒子在空间III内沿x轴方向做匀速直线运动，粒子在一个周期内沿x轴正方向运动的距离

所以粒子在空间III中每次经过x轴时的横坐标为

18．（1）；（2）；（3）；（4）

【详解】（1）在P由A到B运动过程中有

在碰撞过程中有

又由于

解得

则P、Q在BC上每次一起下滑过程中均做匀速直线运动，既有

解得

（2）P、Q在圆弧CD上运动时机械能守恒，故每次从圆弧上回到C点时速度大小与离开时相等对Q由C到B过程中有

解得

（3）P第一次从最低点上滑到速度为0过程中有

解得

P第二次加速下滑过程中有

对P、Q第二次碰撞过程有

PQ第二次从最低点上滑到速度为0过程中有

，

解得

，

P第三次加速下滑过程中有

对P、Q第三次碰撞过程有

P第三次从最低点上滑到速度为0过程中有

解得

归纳可知

（n=1，2，3…）

则有

则有

解得

（4）根据上述有

则有

可知

解得