2023届山东省济南市山东师范大学附属中学高三下学期6月模拟物理试题（含解析）

2023届山东省济南市山东师范大学附属中学高三下学期6月模拟物理试题

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

一、单选题

1．现代战争给世界人民带来巨大的灾难，某些国家使用的新型武器贫铀弹在爆炸中有很多残留，其半衰期极为漫长且清理困难，所以对环境的污染严重而持久。设发生衰变形成新核X，同时放出射线。以下说法正确的是（    ）

A．该衰变过程的方程可写为

B．的结合能和新核X的结合能之差即为粒子的结合能

C．衰变反应中的射线为高频电磁波，具有极强的穿透性

D．质量为的原子核经过两个半衰期后，产生的新核质量为

2．如图两列简谐横波，甲波波源位于原点并沿x轴正方向传播，乙波波源位于处并沿x轴负方向传播，波速均为，两个波源的振幅均为。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和处的两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于处，下列说法正确的是（　　）

A．甲波比乙波早起振

B．时，质点P的位移为

C．时间内，质点P经过的路程为

D．质点M位移始终为零

3．如图所示，一定质量的理想气体的图像从1→2→3的过程中，下列说法正确的是（    ）

A．状态1的压强大于状态2的压强

B．1→2过程中气体内能的减少量大于2→3过程内能的增加量

C．1→2过程外界对气体做的功大于气体放出的热量

D．2→3过程中气体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数减小

4．现要测量一玻璃圆盘的折射率，但是由于手边没有角度测量工具，一同学想到用表盘辅助测量。使一束单色光从11点处水平射入，发现从7点处水平射出，则玻璃折射率n为（　　）

A．1.5 B．2 C． D．

5．如图所示，真空中有一个三棱锥，三棱锥各边长均为，在三点分别放置电荷量为的正点电荷，现在要外加一个匀强电场，使点的场强为0，则匀强电场的场强为（　　）

A． B． C． D．

6．理想变压器原副线圈匝数之比为，原线圈上有一电阻，副线圈上电阻箱的阻值调整范围是，使原线圈接在一交流电源上，若使的功率最大，则的阻值应调节为（    ）

A．0.5R B．R C．1.5R D．2R

7．某款质量的汽车沿平直公路从静止开始做直线运动，其图像如图所示。汽车在时间内做匀加速直线运动，内汽车保持额定功率不变，内汽车做匀速直线运动，最大速度，汽车从末开始关闭动力减速滑行，时刻停止运动。已知，，汽车的额定功率为，整个过程中汽车受到的阻力大小不变。下列说法正确的是（　　）

A．时刻的瞬时速度

B．汽车在内通过的距离

C．为

D．阻力大小为

8．在垂直于纸面向里的匀强磁场中有一个粒子源，可以发射不同比荷，不同速度的带正电粒子。已知所有发射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均相等。粒子源每发射一个粒子后，间隔逆时针旋转90度发射下一个粒子。发现发射的第一个粒子在回到初始位置之前和第四个粒子在回到初始位置之前在磁场中恰好相碰。若第一个粒子发射的初速度为，质量为，电荷量为，，则第四个粒子的速度为（　　）

A．2v B．4v C．6v D．8v

二、多选题

9．某载人飞船发射过程可以简化为如图所示，轨道1是椭圆轨道，变轨后到圆轨道2，A点和C点分别是轨道1的远日点和近日点，B点是轨道2上与A、C共线的点，A点距地心的距离为2r，C点距地心的距离为r，则（    ）

A．飞船在轨道1上过C点的速度大于轨道2过A点的速度

B．若轨道2的速度为v，则轨道1在A点的加速度为

C．在轨道1上运行的周期与轨道2上运行周期的之比为

D．在轨道1上由C点运动到A点的过程中，由于离地高度越来越大，所以机械能逐渐增大

10．关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹

B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚

C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90°

D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的

11．如图，一光滑斜面固定在水平地面上，斜面倾角为45°，其底端固定一轻质弹簧，将质量为m的物块从斜面顶端由静止释放，顶端距弹簧上端距离为l，弹簧的劲度系数为k，弹簧的最大压缩量为，已知，弹簧弹性势能为，其中x是形变量，简谐运动周期，则下列说法正确的是（    ）

A．速度最大时的压缩量为

B．物块的最大动能为

C．从与弹簧接触到速度为零的时间为

D．从静止释放到压缩量最大的时间为

12．现有如图所示光滑金属轨道处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为，左边较宽部分两轨道间距为，右边较窄部分两轨道间距为，轨道电阻不计。现有均匀导体棒，电阻值为从左侧以初速度向右运动，出发点到两侧轨道交界处距离为，导体棒质量为。求（　　）

A．导体棒运动至处速度为

B．导体棒运动至处速度为

C．在右侧区域运动减速到0

D．在右侧区域运动减速到0

三、实验题

13．一研究性学习小组利用图甲装置测定滑块加速运动时与平直长木板间的动摩擦因数。

（1）实验过程如下：

①将长木板固定在水平桌面上，其右端安装定滑轮，左端固定位移传感器；总质量为M的滑块（含拉力传感器）在长木板上紧靠位移传感器放置，拉力传感器通过细绳跨过定滑轮与质量为m的重物连接，调节长木板右端定滑轮使细绳与长木板平行；

②静止释放滑块，记录拉力传感器和位移传感器的数据，用计算机拟合得到滑块位移随时间变化的图像如图乙所示，该图线的函数表达式是，则可得滑块加速度______（计算结果保留两位小数）；

③若滑块的加速度为a时，拉力传感器示数为，则滑块与长木板间的动摩擦因数______（用题中物理量字母符号表示）。

（2）本实验中如果不满足滑块质量远大于重物质量，对实验结果的分析______影响（选填“有”“无”）。

14．随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。济南市定期对市场出售的纯净水质量进行抽测，通过测量电导率判定是否合格（电导率是电阻率的倒数，电导率小于10为水质合格）。测量时将采集的水样装入绝缘性能良好的圆柱形容器，容器两端用圆片形的金属电极密封，两电极相距L＝0.50m，该实验还用到如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源、单刀单掷开关一个和导线若干。图甲为用10分度的游标卡尺测量容器内径的图示。图乙为测量电路，图丙为根据电流表和电压表的实验数据所画出的U－I图像。

请根据以上所述完成下列问题：

（1）容器的内径d的测量值为______cm。

（2）请根据图乙所示的实物图画出电路图______（被测电阻用  符号表示）。

（3）根据图丙的图像，求出水样的电阻______（保留两位有效数字）。

（4）计算出该水样的电导率______（保留三位有效数字），通过数据对比可以判定此水样水质______（选填“合格”或者“不合格”）。

四、解答题

15．如图甲所示，一缸壁导热的汽缸水平放置，用活塞封闭一定量的理想气体，活塞与汽缸底部用一原长为l、劲度系数为k的轻质弹簧连接，当环境温度为时，弹簧恰处于自然状态。现缓慢将汽缸转动到开口向上竖直放置，如图乙所示，此时活塞距汽缸底部的距离为。已知外界大气压强为，活塞面积为S，忽略活塞与汽缸壁间的摩擦。求：

（1）活塞质量；

（2）若环境温度缓慢升高，则当弹簧恢复原长时，缸内气体的压强和温度。

16．如图所示，弹簧锁定后所储存的弹性势能，一个质量m＝1kg的小物块紧靠弹簧放置。释放后，弹簧恢复原长时小物块冲上长度l＝6m的水平传送带。在传送带右侧等高的平台上固定一半径R＝0.5m的圆轨道ABCD，A、D的位置错开，以便小物块绕行一圈后可以通过D到达E位置。已知小物块与传送带之间的动摩擦因数，其它摩擦均忽略不计，，求：

（1）小物块释放后，冲上水平传送带时的速度大小；

（2）若传送带以5m/s的速度顺时针转动，小物块通过圆轨道最高点C时对轨道的压力大小；

（3）若传送带速度大小、方向皆可任意调节，要使小物块在运动过程中不脱离圆轨道ABCD传送带转动速度的可能值。

17．如图甲所示，两平行板P、Q足够大，间距为。板间有可独立控制的变化的电场和磁场。取垂直于纸面向里为正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，电场强度E随时间的变化规律如图丙所示。时刻，一质量为、带电量为的粒子（不计重力），以初速度由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当、、取某些特定值时，可使时刻入射的粒子经垂直打在P板上（不考虑粒子反弹）。上述、、、、为已知量。

（1）若只加磁场，当时，求满足的条件；

（2）若同时加电场、磁场，当时，求满足的条件和粒子的位移；

（3）若同时加电场、磁场，当，求。

18．如图所示，倾角为30°的光滑斜面固定在水平地面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端，另一端与小球A栓接。一开始球A用细线跨过光滑的定滑轮连接球B，球A静止在O点，A、B两球质量均为m。现用外力缓慢压球A至弹簧原长后释放，在球A运动至最高点时细线断裂，弹簧振子振动周期，重力加速度为g，求：

（1）细线断裂时的张力T。

（2）从细线断后开始计时，求小球A第一次返回O点所用的时间及到达O点时的速度大小。

（3）若在线断时，小球B距离地面的高度为h，恰好此时在小球B正上方4h处静止释放一个小球C，质量为，已知两球在空中发生碰撞，小球C被反弹，从碰撞点算小球C上升的最大高度为h，所有碰撞均为弹性碰撞，求n的值。

（4）若在线断瞬间，于小球B顶部紧挨球B静止释放一个小球D，质量为，（不计释放时球B球D之间的相互作用），让B、D两球一起从地面高h处下落，并撞击地面。发现小球D反弹高度超过h，所有碰撞均为弹性碰撞，试求此情况下，小球D反弹的高度。

参考答案：

1．C

【详解】A．衰变过程满足质量数和电荷数守恒，该衰变过程的方程可写为

故A错误；

B．由于衰变过程释放能量，存在质量亏损，可知的结合能和新核X的结合能之差小于粒子的结合能，故B错误；

C．衰变反应中的射线为高频电磁波，具有极强的穿透性，故C正确；

D．质量为的原子核经过两个半衰期后，有的原子核发生了衰变，还剩下的原子核，产生的新核质量不是，故D错误。

故选C。

2．C

【详解】A．根据题意，由公式可知，甲波传到点的时间为

乙波传到点的时间为

则甲波比乙波早起振

故A错误；

B．根据题意，由公式可知，时，甲波质点的振动形式传播到点，位移为

乙波处质点的振动形式传播到点，位移为

由波的叠加原理可知，此时点的位移为

故B错误；

C．根据题意，由图可知，甲波的振幅为，波长为，由公式可得，周期为，由公式可知，时，乙波恰好传播到点，则时间内，质点的振动的路程为

故C正确；

D．由图可知，质点到、两点距离相等，由同侧法可知，甲、乙波的起振方向均为沿轴正方向，则点位振动加强点，则质点M位移不始终为零，故D错误。

故选C。

3．D

【详解】A．根据理想气体状态方程

可得

由图像可知

可得状态1的压强与状态2的压强大小关系为

故A错误；

B．由图像可知，气体从1→2→3过程，气体温度先降低后升高，气体内能先减小后增大，由于状态1的温度等于状态3的温度，则状态1的气体内能等于状态3的气体内能，可知1→2过程中气体内能的减少量等于2→3过程内能的增加量，故B错误；

C．由图像可知，1→2过程气体体积减小，外界对气体做正功，气体温度降低，气体内能减少，根据热力学第一定理可知，外界对气体做的功小于气体放出的热量，故C错误；

D．由图像可知，2→3过程气体压强保持不变，气体温度升高，分子平均动能增大，根据压强微观意义可知，气体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数减小，故D正确。

故选D。

4．D

【详解】根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示

由几何关系可得，光线在点处的入射角为，折射角为，则折射率为

故选D。

5．D

【详解】根据题意可知，三棱锥各边长均为可知，三棱锥为正三棱锥，设点的点电荷在点产生的电场为，点位正三角形的中心，如图所示

由几何关系有

则有

由对称性可知，三个正电荷在点水平方向上合场强为0，则点的场强竖直向上，大小为

现在要外加一个匀强电场，使点的场强为0，由电场叠加原理可得，所加电场大小为

方向竖直向下。

故选D。

6．D

【详解】设交流电源的输出电压为，原线圈电流为，原线圈电压为，副线圈电流为，副线圈电压为，则有

，，，

联立可得

解得

可得的功率为

根据基本不等式可知，当

即

的功率最大；但的阻值调整范围是，故要使的功率最大，则的阻值应调节为。

故选D。

7．B

【详解】CD．根据题意可知，当汽车以额定功率行驶时，牵引力等于阻力时，速度最大，则有

解得

由牛顿第二定律可得，关闭发动机之后，加速度为

由运动学公式可得

解得

故CD错误；

AB．根据题意，设时刻，汽车的速度为则，此时的牵引力为

设汽车在时间内做匀加速直线运动的加速度为，则有

由牛顿第二定律有

联立解得

内，由动能定理有

解得

故A错误，B正确。

故选B。

8．C

【详解】根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示

设第一个粒子的运动时间为，第4个粒子的运动时间为，则有

由牛顿第二定律有

解得

又有

可得

同理可得

联立可得

则有

由于所有发射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均相等，则有

解得

故选C。

9．AB

【详解】A．飞船在C点所在圆轨道变轨到轨道1需要点火加速，因此可知飞船在轨道1上C点的速度大于C点所在圆轨道的速度，而根据万有引力充当向心力有

可得

可知轨道半径越大，线速度越小，则可知飞船在C点所在圆轨道的速度大于轨道2上的速度，由此可知飞船在轨道1上过C点的速度大于轨道2过A点的速度，故A正确；

B．根据万有引力充当向心力有

可得

轨道2上的A点和轨道1上的A点距离球心的距离相等，而与中心天体距离相等的点加速度大小相等，则可知轨道1在A点的加速度为

故B正确；

C．轨道1的半长轴，轨道2的半径为，设轨道1的周期为，轨道2的周期为，根据开普勒第三定律有

解得

故C错误；

D．在轨道1上由C点运动到A点的过程中，动能向势能转化，总的机械能守恒，故D错误。

故选AB。

10．CD

【详解】A．甲图为双缝干涉示意图，如果用白炽灯直接照射双缝，可知白炽灯光是由多种单色光组成，各单色光的波长不同，由双缝干涉条纹间距公式可知，不同波长的光，产生的条纹间距不同，因此会产生彩色条纹，在屏上不可以得到等宽、等亮的干涉条纹，故A错误；

B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，条纹间距越来越大，说明该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变薄，故B错误；

C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转，肥皂泡薄膜仍然是上薄下厚，条纹不会跟着顺时针旋转，故C正确；

D．图丁为泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，故D正确。

故选CD。

11．ABCD

【详解】A．速度最大时物块合外力为零，此时加速度为零，速度达到最大值，有

解得

故A正确；

B．对物块由能量守恒可得

解得

故B正确；

C．由题知，弹簧的最大压缩量为，而平衡位置弹簧的压缩量为，可知弹簧做简谐振动的振幅为，分析可知，弹簧从平衡位置开始到最大位移处振动个周期，而弹簧与物块组成的系统在整个运动过程中并不做简谐振动，但从物块接触弹簧开始，这个系统就开始做简谐振动，且从物块接触弹簧到物块运动到平衡位置的位移大小为，恰好为振幅的一半，即从物块接触弹簧开始到弹簧压缩至最短的时间为下图中的这段时间

其中所用时间为，所用时间为，可得总时间为

故C正确；

D．物块从最高点到刚接触弹簧所用时间为，物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据运动学公式可得

解得

则可知从静止释放到压缩量最大的时间为

故D正确。

故选ABCD。

12．AD

【详解】AB．根据题意可知，导体棒运动至处过程中，所受安培力为

由动量定理有

又有

联立解得

故B错误，A正确；

CD．根据题意，在右侧区域运动过程中，由动量定理有

又有

联立解得

故C错误，D正确。

故选AD。

13．     2.40          无

【详解】（1）②[1]根据匀变速直线运动位移时间关系

又

联立可得滑块加速度为

③[2]以滑块为研究对象，根据牛顿第二定律可得

可得

（2）[3]由于拉力可以通过力传感器得知，所以本实验中如果不满足滑块质量远大于重物质量，对实验结果的分析无影响。

14．     2.16     见解析     52     26.3     不合格

【详解】（1）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图甲可知容器的内径为

（2）[2]根据图乙所示的实物图，滑动变阻器采用了分压式接法，电流表采用了内接法，故电路图如图所示

（3）[3]根据图丙的图像可知水样的电阻为

（4）[4]由电阻定律

又

，

联立可得该水样的电导率为

[5]由于

可知此水样水质不合格。

15．（1）；（2），

【详解】（1）由题意，设竖直放置后缸内气体压强为，根据波义耳定律可得

解得

竖直放置后，对活塞，由力平衡法可得

解得

（2）当弹簧恢复原长时，设缸内气体的压强为，温度为，对活塞由力平衡法可得

解得

由理想气体状态方程可得

解得

16．（1）；（2）；（3）若传送带顺时针转动，或，若传送带逆时针转动，速度任意

【详解】（1）设小物块释放后，冲上水平传送带时的速度大小为，根据题意，由能量守恒可得

记得

（2）小物块冲上传送带后做匀减速运动，设其加速度为，根据牛顿第二定律有

解得

设物块与传送带共速时的对地位移为，则由运动学公式可得

代入数据解得

则可知物块与传送带共速后和传送带一起做匀速运动，最终通过圆轨道最高点，设通过圆轨道最高点时的速度为，最高点对物块的弹力为，则由动能定理有

在最高点由牛顿第二定律可得

联立解得

根据牛顿第三定律可知，通过最高点时，物块对最高点的压力为0。

（3）要使小物块在运动过程中不脱离圆轨道ABCD，则有两种情况：

（一）当传送带顺时针转动时

①物块恰能过最高点时，在最高点对轨道无压力，根据（2）中可知，此时传送带的速度为，即只要传送带的速度，滑块就不会脱离圆轨道；

②滑块在传送带上做匀减速运动，与传送带共速，当滑块恰好运动至圆轨道圆弧处时速度减为零，此种情况下物块也不会脱离圆轨道，根据动能定理有

解得

即只要传送带的速度满足，滑块就不会脱离圆轨道。

（二）当传送带逆时针转动时

显然物块在传送带上做减速运动，假设物块在离开传送带时速度为，由运动学公式可得

解得

通过计算可知，当传送带逆时针转动时，物块始终做匀减速运动，且物块离开传送带时的速度与传送带的转速无关，可知，若传送带逆时针转动，速度任意。

综上可得：若传送带顺时针转动，或；若传送带逆时针转动，速度任意。

17．（1）；（2）（，，），；（3）见解析

【详解】（1）若只加磁场，当时，设粒子做圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力得

可得

根据题意由几何关系可得

解得

（2）若同时加电场、磁场，当时，设粒子做圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力得

可得

由丙图可知在一个电场周期内，沿电场方向的速度变化为0；根据题意由几何关系可得

解得

（，，）

粒子沿电场方向的位移为

粒子的位移为

（3）若同时加电场、磁场，当，设粒子做圆周运动的半径为，周期为，由圆周运动公式可得

由牛顿第二定律可得

可得

，

粒子运动轨迹如图所示

、为圆心，连线与水平方向的夹角为，在每个内，只有、两个位置才有可能垂直击中P板，且均要求，由题意可得

可得

设经历完整的个数为（，，，）。

若在点击中P板，根据题意由几何关系可得

当，，时，无解；

当时，有

若在点击中P板，根据题意由几何关系可得

当，时，无解；

当时，

当时，有

18．（1）；（2），；（3）；（4）

【详解】（1）一开始，A静止于点，根据受力平衡有

解得

用外力缓慢压球A至原长处释放，A、B组成的简谐振动中，振幅为

在最高点，对A有

对B有

解得

（2）A球单独做简谐振动，有

可得

则振幅

由数学关系可得

，

可得

即

由

，

可得小球A第一次返回O点所用的时间

由动能定理可得

解得球A到达O点时的速度大小

（3）B球第一次落地，有

可得

B再反弹到最高点的用时仍为，恰好C球在的时间内，自由落体的高度为

则B球与C球恰好在B球反弹到最高点时相碰，此时

，

又因为两球发生弹性碰撞，则有

，

解得

由题意可知，C球反弹后能达到的最大高度为，则有

解得

（舍去）

（4）两球落地前瞬间均有向下的速度

B球先与地面弹性碰撞后速度变为向上的，与D球发生弹性碰撞。取向上为正方向，由弹性碰撞可得

，

解得

由题意可知，则有

故D球反弹后能达到的最大高度为