[物理]山东省淄博市2023_2024学年高三下学期5月仿真试题(解析版)

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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。在每个题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则（ ）
A. 轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外
B. 轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C. 轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里
D. 轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里
【答案】D
【解析】静止的核发生衰变（）由内力作用，满足动量守恒，则新核和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由可知，则两个新核的运动半径与电量成反比，即，则新核为小圆，电子为大圆；而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项D正确．
2. 某同学为测量地铁启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑上一支圆珠笔，细绳的上端固定在地铁的竖直扶手上。在地铁某段稳定加速过程中，细绳偏离了竖直方向如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直。为进一步探究，若把圆珠笔更换成两个质量不同的小球并用轻绳连接起来，不计空气阻力，则它们的位置关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】以两个小球整体为研究对象，受到重力和拉力，如图所示
根据牛顿第二定律有
得
以下面小球为研究对象，受到重力和拉力，如图所示
根据牛顿第二定律有
得
因为两球的加速度相同，则可知两段细线与竖直方向的夹角相同。
故选B。
3. “冷光灯 ”照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低。这种灯是在灯泡后面放 置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线在真空中的波长，n 为薄膜对该光的折射率，不计半波损失，则所镀薄膜的厚度最小应为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】当薄膜前后表面反射光线的光程差为半波长的奇数倍时，薄膜两个界面上的反射光相干涉后互相削弱，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，则
（n=0，1，2，3…）
解得
（n=0，1，2，3…）
故厚度d的最小值为，其中为红外线在薄膜中的波长，由题意可知
则
故选A
4. 我国古代人民掌握了卓越的航海技术，曾有“郑和七下西洋”的壮举。帆船要逆风行驶时要调整帆面的朝向，使船沿“之”字形航线逆风而行。风吹到帆面，产生的风力垂直于帆面，由于船沿垂直于船身的阻力非常大，风力垂直于航身的分量不会引起船侧向的运动，在风力的作用下，船便会沿平行于船身方向运动。在下列各图中，风向如图所示，船沿虚线的路线逆风而行，则各图中帆面的方位正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】风吹到帆面，产生的风力垂直于帆面，将风力分解到沿船方向和垂直与船身的方向
A．如图，风力分解到船身方向与船的运行方向相反，故A错误；
B．如图，风力分解到船身方向与船的运行方向相同，故B正确；
C．如图，风力分解到船身方向与船的运行方向相反，故C错误；
D．如图，风力分解到船身方向与船的运行方向相反，故D错误；
故选B。
5. 发出白光的细线光源，长度为，竖直放置，上端恰好在水面以下，如图。现考虑线光源发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以表示红光成的像的长度，表示蓝光成的像的长度，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】作出光路图如图所示
由于蓝光折射率比红光折射率大，则同一点发出的光在水面发生折射，蓝光比红光偏折角大，则沿反向延长线所成虚像的长度比较小，则，故D正确，ABC错误。
故选D
6. 为顺利完成月球背面的“嫦娥六号 ”探测器与地球间的通信，需在地月拉格朗日L2点处定位某一卫星，该卫星可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动。已知地球、月球球心间的距离约为L2点与月球球心距离的 6倍，如图所示。则地球与月球质量的比值约为（ ）
A. 36B. 49C. 83D. 216
【答案】C
【解析】设地月距离为L，则对月球
对卫星
联立解得
故选C。
7. 同一均匀介质中，位于x = 0和x = 1.2m处的两个波源沿y轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波a和b，a波沿x轴正方向传播，b波沿x轴负方向传播。在t = 0时两波源间的波形如图所示，A、B为介质中的两个质点，a波的波速为2m/s，则（ ）
A. b波的周期为0.1s
B. A质点开始振动时沿y轴正方向运动
C. t = 0.25s时，B质点位于最大位移处
D. 当两列波都传到A质点后，A质点的振动加强
【答案】C
【解析】A．由题知，简谐横波a和b在同一均匀介质中，则va = vb = 2m/s
再由题图可知λa = λb = 0.4m
则根据得Ta = Tb = 0.2s
故A错误；
B．由于va = vb，且由题图可看出t = 0时A质点距a波最近，则a波先传播到质点A，则A质点开始振动时沿y轴负方向运动，故B错误；
C．由于质点B距离a波和b波均为0.2m，则经过0.1s质点B开始振动，则t = 0.25s时，质点B振动了0.15s即，由于B质点的起振方向向下，则B质点运动到波峰，即最大位移处，故C正确；
D．由题图可知t = 0时A质点距a波波源0.5m，距b波波源0.7m，则A质点到两波源的波程差为x = 0.2m = 1 × 0.5λ
则A质点的振动减弱，故D错误。故选C。
8. 中科院研制的电磁弹射实验装置能构建微重力实验环境，把“太空”搬到地面。实验装 置像一个“大电梯”，原理如图所示，在电磁弹射阶段，电磁弹射系统推动实验舱竖直向 上加速运动至A位置，撤除电磁作用。此后，实验舱做竖直上抛运动，到达最高点后返回A位置，再经历一段减速运动后静止。已知在上述过程中的某个阶段，忽略阻力，实验舱处于完全失重状态，这一阶段持续的时间为4s，实验舱的质量为500kg。取重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A. 实验舱向下运动的过程始终处于失重状态
B. 实验舱运动过程中距离A位置的最大距离为40m
C. 向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱做功等于1×105J
D. 向上弹射阶段，电磁弹射系统对实验舱的冲量大于
【答案】D
【解析】A．实验舱向下运动的过程，开始做自由落体运动，处于失重状态，后向下减速，处于超重状态，选项A错误；
B．实验舱在电磁弹射结束后开始竖直上抛时的速度最大，根据竖直上抛运动的对称性可知距离A位置的最大距离
选项B错误；
C．实验舱在电磁弹射结束后开始竖直上抛时的速度最大，根据竖直上抛运动的对称性可知该速度为
在向上弹射过程中，根据动能定理有
所以
选项C错误；
D．在向上弹射过程中，根据动量定理有
所以
选项D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共 4小题，每小题 4分，共 16分。在每个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，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔A。已知壳内的场强处处为零，壳外空间的电场与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。假设一带正电的试探电荷（不计重力）在球心处的初动能，电势能为，该试探电荷从球心O开始沿OA方向射出。若取离球心无限远处电势能为零，下图中关于试探电荷的动能和电势能随离开球心的距离r的关系图线，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】C．由于壳内的场强处处为零，为等势体，故试探电荷离开球心的距离小于R的过程，动能与电势能均不变，C错误；
ABD．由于球壳带正电，在试探电荷离开球心的距离大于R的过程，库仑斥力做正功，动能增大，电势能减小，且注意到、图线的斜率表示库仑力，在减小，对比图线可知，AD正确，B错误。
故选AD。
10. 为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感L或电源相连。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，当两极板间充入电介质时，电容增大。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向、电场方向如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器正在放电
B. 振荡电流正在减小
C. 此时磁场能正在向电场能转化
D. 若储罐内的液面高度降低，则振荡电流的频率增大
【答案】AD
【解析】ABC．由图电场方向可知，此时电容器右极板带正电，左极板带负电，由磁场方向可知电流方向由正极板流向负极板，可知此时电容器正在放电，磁场能增大，电场能减小，振荡电流正在增大，故A正确，BC错误；
D．根据电容决定式
可知当储罐内液面高度降低时，变小，电容变小，根据
可知振荡周期变小，即振荡电流的频率增大，故D正确。故选AD。
11. 如图为实验室完成远距离输电的模拟电路，电路中左侧升压变压器原、副线圈的匝数比为1: 5，右侧降压变压器的匝数比为2 :1，定值电阻R1= R2= 4Ω，当升压变压器原线圈所 接电源电压为U1= 8V，开关断开时两定值电阻消耗的总电功率为 32W，输电线的电阻为 r，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A. r= 4Ω
B. 流过升压变压器原线圈的电流为 5A
C. 闭合开关，输电线上损耗的功率为
D. 闭合开关，输电效率为 63%
【答案】BC
【解析】Ａ．根据电压比等于匝数比可知升压变压器次级电压
U2=40V
降压变压器次级电压
则降压变压器初级电压
降压变压器次级电流
则初级电流
则输电线的电阻为
选项A错误；
B．流过升压变压器原线圈的电流为
选项B正确；
C．闭合开关，升压变压器次级电压U2=40V；降压变压器初级电压
则次级电压
次级电流
其中
联立解得
输电线上损耗的功率为
选项C正确；
D．闭合开关，输电效率为
选项D错误。故选BC
12. 如图所示，水平面内三点A 、B 、C为等边三角形的三个顶点，三角形的边长为 L，O点为AB边的中点。CD为光滑绝缘细杆，D点在 O点的正上方，且 D点到A、B两点的距离均为 L，在 A、B两点分别固定电荷量均为−Q的点电荷。现将一个质量为 m、电荷量为+q的中间有细孔的小球套在细杆上（忽略其对原电场的影响），从 D点由静止释放。已知静电力常量为 k、重力加速度为 g、且，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）

A. D点电场场强大小为
B. 小球刚到达 C点时的加速度大小为
C. 小球到达 C点的速度大小为
D. 小球从 D点到 C点运动过程中电势能先增大后减小
【答案】AC
【解析】A．D点电场场强大小为
因
可知
选项A正确；
B. 同理可知，C点的场强大小为
方向沿CO方向，则小球刚到达 C点时的加速度大小为
选项B错误；
C. A、B两点的点电荷为等量的同种电荷，可知C、D两点电势相等，由于在C、D两点电势能相等，则小球从D到C，电场力不做功，根据动能定理得

解得
故C正确；
D. 小球从 D点到 C点运动过程中，电势先降低后升高，则电势能先减小后增大，选项D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共 6小题，共 60分。
13. 某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直 角坐标系中绘制的图像是一条直线，如图乙所示。
（1）若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图乙中直线斜率的理论值为_______。
（2）由图乙得：直线的斜率为______，小钢球的质量为_______kg。（取g =9.8m/s2，结果均保留2位有效数字）
（3）该实验系统误差的主要来源是______。
A. 小钢球摆动角度大于5°
B. 小钢球初始释放位置不同
C. 小钢球摆动过程中有空气阻力
【答案】（1）
（2） 0.060
（3）C
【解析】【小问1详解】
设初始位置时，细线与竖直方向夹角为，则细线拉力最小值为
到最低点时细线拉力最大，则
联立可得
若小钢球摆动过程中机械能守恒，则图乙中直线斜率的理论值为。
【小问2详解】
[1]由图乙得直线的斜率为
[2]由图乙纵轴截距可得
可得小钢球的质量为
【小问3详解】
该实验系统误差的主要来源是小钢球摆动过程中有空气阻力，使得机械能减小。
故选C。
14. 掺氟氧化锡（FTO）玻璃在太阳能电池研发领域有重要应用，它由一层厚度均匀、具有导电性能的薄膜和不导电的玻璃基板构成。为了测量该薄膜厚度 d，某兴趣小组 开展了如下实验：
（1）选取如图甲所示的一块长条型 FTO玻璃，测出其长度为L，宽度为 b。
（2）用欧姆表接薄膜 M、N 两端，测得薄膜电阻约为40Ω 。为了获得多组数据，进一步精确测量的阻值，有如下器材可供选用：
A .电源 E（电动势为3V，内阻约为0.2Ω )
B .电压表 V（量程0 ~ 1V，内阻为RV = 1000Ω )
C .电流表 A1（量程0 ~ 0.6A，内阻约为1Ω )
D .电流表 A2（量程0 ~ 100mA，内阻约为3Ω )
E .滑动变阻器 R（最大阻值为10Ω )
F .定值电阻R1=20Ω
G 定值电阻R2=2000Ω
H .开关一个，导线若干
（3）其中，电流表应选_______（选填“A1 ”或“A2 ”），定值电阻应选_______（选填“ R1”或“ R2 ”）。
（4）根据以上要求，将图乙所示的器材符号连线，组成测量电路图________。
（5）闭合电键，调节滑动变阻器，测得电压表示数为U，电流表示数为 I，则可精确测得 薄膜电阻阻值______（用U、I、RV、R1或R2表示）。
（6）已知该薄膜的电阻率为P ，根据以上实验，测得其电阻值为，则该薄膜的厚度d =_________（用 P 、L、b 和表示）。
【答案】（3） （4） （5） （6）
【解析】（3）[1]流过电阻的最大电流
所以电流表选择；
[2]电压表的量程过小，需要串联一个定值电阻增大其量程，由于RV = 1000Ω，所以定值电阻选择；
（4）[3]滑动变阻器阻值较小，应采用分压式接法，改装后的电压表内阻已知，为准确测出薄膜电阻，电流表应外接，实验电路如图所示
（5）[4]通过薄膜电阻的电流为
薄膜电阻两端的电压
根据欧姆定律，薄膜电阻的阻值为
（6）[5]根据电阻定律
该薄膜的厚度为
15. 汽车轮胎的气压是影响汽车行驶安全的重要因素之一。按照行业标准，汽车轮胎正常胎压为2.4atm。某汽车轮胎的正常容积为2.5 ×10−2 m3，某次启动该汽车后，电子系统正常工作并报警，各轮胎胎压及温度如图所示，此时左 前轮轮内气体体积为2.0 ×10−2m3。为使汽车正常行驶，用充气泵给左前轮充气，每秒充入2.0 ×10−3 m3、温度为27℃、压强为1atm的气体，充气一段时间后，左前轮胎压恢复到正常胎压。若胎内气体可视为理想气体，充气过程胎内气体温度 不变。
（1）求左前轮充气的时间 t；
（2）在行驶过程中，汽车右前轮扎到钉子，导致车胎缓慢漏气，漏气前后轮胎体积不变， 停车后发现仪表显示胎内气体压强仍为 2.4atm，气体温度为87℃ ，求漏出的气体质量与原 有气体质量的比值。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）以左前轮充气后的所有气体为研究对象，由理想气体状态方程得
（2）方法一：以右前轮漏气前所有气体为研究对象，由理想气体状态方程得
漏出气体与原有气体质量比为
方法二：以右前轮漏气前所有气体为研究对象，由理想气体状态方程得
漏出气体与原有气体质量比为
16. 如图所示脱粒机与顺时针匀速转动的传送带底端相连，将收割晒干的玉米投入脱粒机后，玉米粒由静止开始沿传送带向上运动，一段时间后和传送带保持相对静止，直至从传送带的顶端飞出，最后落在水平地面上。已知传送带与水平方向的夹角为θ 、顶端距地面的高度为 h、传送带与玉米粒间的动摩擦因数为μ ,玉米粒飞出后相对于地面的 最大高度为，重力加速度为 g，若不计风力、空气阻力和玉米粒之间的相互作用力。求：
（1）玉米粒落地点与传送带底端的水平距离x；
（2）玉米粒在传送带上相对传送带静止的时间 t。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）玉米粒飞出后上升阶段
下落阶段
水平方向
解得
（2）玉米在传送带上运动，加速阶段
匀速阶段
联立可得
17. 如图甲的空间直角坐标系Oxyz中，存在沿y轴正方向的匀强磁场，其内有一 边长为L的立方体区域。现有质量为 m、电荷量为 q的带正电粒子（不计重力），以初速度v0从a点沿x轴正方向进入立方体区域，恰好从 b点射出。
（1）求该匀强磁场的磁感应强度 B的大小；
（2）若在该区域加一个沿y轴负方向的匀强电场，让粒子仍从 a点以初速度v0沿 x轴正方向进入该区域，为使粒子从 b′点射出。求匀强电场的电场强度 E1的大小；
（3）若在该区域加上方向沿 x 轴负方向的匀强电场，电场强度大小为 ,该粒子仍从 a 点沿 x 轴正方向以初速度v0射入立方体区域，求粒子射出立方体区域时与 a点的距离 s；
（4）若撤去原来的电场和磁场，在该区域加方向沿x轴负方向的磁场Bx和沿y轴正方向的磁场By，磁感应强度Bx、By的大小随时间t周期性变化的规律如图乙所示。t = 0时刻，粒子仍从a点以初速度v0沿x轴正方向进入该区域，要使粒子从平面离开此区域，且速度方向与z轴正方向的夹角为53°，sin 53°= 0.8，cs 53°= 0.6 ，求磁感应强度B0的可能取值。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）由几何关系得
解得
（2）y轴负方向
平行平面
联立得
（3）使用配速法：粒子在水平面内的运动俯视图如图所示
将初速度分解为沿轴负方向的
和与轴正方向夹角为的
粒子做沿负方向，速度大小为的匀速直线运动
粒子在平面内做匀速圆周运动
联立得
（4）粒子运动的俯视图如图所示
可知
18. 如图所示，两根粗糙的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为 1m和 2m，AB 左侧磁感应强度大小B1= 2T，CD右侧磁感应强度大小B2 = 1T，方向均竖直向下。导体棒 MN、PQ是由同种材料制成的粗细相同的细金属棒，MN的长度为L1=1m、质量为m1= 1kg、电阻为R1= 1Ω ， PQ长度为L2 =2m，两棒与导轨间的动摩擦因数均为 μ= 0.1。t0= 0时刻，MN 静止在AB左侧的导轨上，PQ在导轨上从 AB与 CD之间某处以v =10m/s的水平初速度向右运动；t1= 1s时刚好进入磁场B2，同时 MN受到一个方向水平向右大小为F = 3N的恒力；t2=1.97s时两棒速度相同，t3= 6.47s时两棒运动刚好达到稳定运动状态。整个运动过程中两棒的运动方向均未改变，两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。感应电流产生的磁场忽略不计，取重力加速度g=10m/s2。求：
（1）t0时刻导体棒 PQ与 CD间的距离 d；
（2）t1时刻 MN的加速度大小 a；
（3）t2时刻两棒构成的闭合回路中磁通量相对初始时刻的增加量 ΔΦ；
（4）t2~t3时间内两棒产生的焦耳热 Q。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）对导体棒PQ进行分析，根据牛顿第二定律有
根据位移公式有
解得
（2）刚到达时的速度
结合上述解得
由于导体棒 MN、PQ是由同种材料制成的粗细相同的细金属棒，则的电阻
刚到达时的感应电动势
刚到达时的感应电流
对导体棒MN进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
（3）由于导体棒 MN、PQ是由同种材料制成的粗细相同的细金属棒，则有
由于
对和组成的系统进行分析，系统所受合外力为零，系统的动量守恒，时刻两棒共速时速度为，则有
解得
对棒，根据动量定理有
其中
，，
解得
（4）两杆稳定时，两杆均做匀速直线运动，加速度为零，则有
其中
解得
根据动量守恒定律有
解得
，
对棒，根据动量定理有
其中
，，
解得
对两棒组成的系统，根据能量守恒定律有
解得