2022届山东省潍坊市高三下学期3月一模考试物理试题（解析版）

2022届山东省潍坊市高三下学期3月一模考试

物理

一、单项选择题：本题共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. 已知半衰期为，其衰变方程为，X是某种粒子，为释放的核能。真空中光速为c，用质谱仪测得原子核质量为m。下列说法正确的是（　　）

A. 发生的是衰变

B. 原子核质量大于m

C. 100个原子核经过，一定有75个发生了衰变

D. 若中子质量为，质子质量为，则核的比结合能为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据质量数守恒电荷数守恒可知，X是 ，发生的是 衰变，故A错误；

B．因为衰变过程有质量亏损，所以原子核质量小于m，故B错误；

C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，统计少量个数原子核是没有意义的，故C错误；

D．若中子质量为，质子质量为，则核的比结合能为

N为核子数，故D正确。

故选D。

2. 如图甲所示为被称作“雪游龙”的国家雪车雪橇中心，2022年北京冬奥会期间，该场馆承担雪车、钢架雪车、雪橇三个项目的全部比赛。图乙为运动员从侧壁冰面过“雪游龙”独具特色的360°回旋弯道的场景，在某段滑行中运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动，则此段运动过程中（　　）

A. 雪车和运动员所受合外力为零

B. 雪车受到冰面斜向上的摩擦力

C. 雪车受到冰面的摩擦力方向与其运动方向相反

D. 运动员所受雪车的支持力小于自身重力

【答案】C

【解析】

【详解】A．雪车和运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动，处于非平衡状态，所受合外力不为0，A错误；

BC．雪车受到的摩擦力是滑动摩擦力，与相对冰面运动方向相反，故受到的摩擦力方向与其运动方向相反，B错误，C正确；

D．雪车和运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动，运动员所受到的合外力指向轨迹圆心，故所受雪车的支持力大于自身重力，D错误。

故选C。

3. 如图所示，分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P，当光电流恰好减小到零时，a、b对应的电压表示数分别为、，已知，下列说法正确的是（　　）

A. a光束比b光束弱

B. a光子动量小于b光子动量

C. 经过同一单缝，b光产生的衍射现象更明显

D. 经过同一双缝干涉装置得到的图样，a光条纹间距小

【答案】B

【解析】

【详解】由题意可知，a的截止电压小于b的遏止电压，则有

可得

，

A．根据已知条件只能判断两者的频率关系，无法判断光束强弱，A错误；

B．a的频率小，则波长大，根据

可知，a的光子动量小于b光子动量，B正确；

C．a的频率小，则波长大，经过同一单缝产生的衍射现象更明显，C错误；

D．根据

a频率小，波长大，则经过同一双缝干涉装置的得到的图样，a光的条纹间距大，D错误。

故选B。

4. 如图所示，圆柱形气缸水平放置，活塞将气缸分为左右两个气室，两侧气室内密封等质量的氮气。现通过接口K向左侧气室内再充入一定质量的氮气，活塞再次静止时左右两侧气室体积之比为。气缸导热良好，外界温度不变，活塞与气缸间无摩擦，则从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】分析得两次平衡状态时，左右两边气缸的压强平衡即

=p，

对右边气体分析，活塞再次静止时左右两侧气室体积之比为，故右边气体的体积由原来气缸总体积的减小到，根据玻意耳定律

解得

=2p

故

=2p

对左边气缸气体分析，假设充入左边的气体在一样的温度，压强为的体积为，根据玻意耳定律得

联立解得

n=2

从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为2:1。

故选A。

5. 在水平面上固定一粗糙斜面，先让一滑块从斜面顶端由静止下滑到底端，再让滑块以某一速度从底端上滑刚好能滑到顶端，用照相机记录滑块下滑和上滑的频闪照片如图所示。已知照片上相邻位置的时间间隔相等，下列说法正确的是（　　）

A. 图甲是滑块上滑的频闪照片

B. 滑块下滑时的速度变化快

C. 滑块下滑到底端时的速度大于其沿斜面上滑时的初速度

D. 滑块下滑过程中重力的冲量大于上滑过程中重力的冲量

【答案】D

【解析】

【详解】A．设下滑、上滑的时间分别为、，滑块沿斜面上滑的过程，可逆向看做由静止下滑的过程，根据

由下滑加速度

上滑加速度

可知

故

图1滑块沿斜面运动时间为，图乙滑块所用时间为，则图甲滑块沿斜面运动时间较长，可知图甲为下滑照片，A错误；

B．由

因为

滑块上滑时的速度变化快，B错误；

C．先让一滑块从斜面顶端由静止下滑到底端，再让滑块以某一速度从底端上滑刚好能滑到顶端，滑块下滑到底端时的速度小于其沿斜面上滑时的初速度，C错误；

D．重力的冲量

因为

所以，滑块下滑过程中重力的冲量大于上滑过程中重力的冲量，D正确。

故选D。

6. 如图所示，正六边形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一带正电粒子以速度从a点沿方向射入磁场，从c点离开磁场；若该粒子以速度从a点沿方向射入磁场，则从d点离开磁场。不计粒子重力，的值为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】带正电粒子以速度从a点沿方向射入磁场，从c点离开磁场，设六边形得边长为，则由几何关系得

若该粒子以速度从a点沿方向射入磁场，则从d点离开磁场，则由几何关系得

由洛伦兹力提供向心力得

则

故速度之比，即半径之比

故选C。

7. “祝融”火星车由着陆平台搭载着陆火星，如图所示为着陆后火星车与着陆平台分离后的“自拍”合影。着陆火星的最后一段过程为竖直方向的减速运动，且已知火星质量约为地球质量的，火星直径约为地球直径的。则（　　）

A. 该减速过程火星车处于失重状态

B. 该减速过程火星车对平台的压力大于平台对火星车的支持力

C. 火星车在火星表面所受重力约为其在地球表面所受重力的

D. 火星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比约为

【答案】C

【解析】

【详解】A．着陆火星的最后一段过程为竖直方向的减速运动，在靠近火星表面时，火星车处于超重状态，A错误；

B．减速过程火星车对平台的压力与平台对火星车的支持力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，B错误；

C.由

可知

知火星质量约为地球质量的，火星直径约为地球直径的，故

C正确；

D．由

可知

因为火星直径约为地球直径的，火星质量约为地球质量的，

D错误。

故选C。

8. 真空空间中有四个点o、a、b、c，任意两点间距离均为L，点d（未画出）到点o、a、b、c的距离均相等，如图所示。在a、b两点位置分别放置电荷量为q的正点电荷，在连线的某点处放置正点电荷Q，使得d点的电场强度为零。则Q的电荷量为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】

根据题意分析d点的位置，已知o、a、b、c构成正四面体，则由于d与各点等距，所以d位于正四面体的中心，根据几何关系可得

在a、b两点位置分别放置电荷量为q的正点电荷，由于对称性分析得这两个点电荷在d点所产生的合场强方向垂直与oc，指向oc的中点e，根据几何关系可得

故使得d点的电场强度为零，则正点电荷Q应当防止于e点，正点电荷Q在e点所产生的场强为

结合空间几何关系，a、b处电荷量为q的正点电荷在d点产生的合场强大小为

因e点合场强为0，得

解得

B正确，ACD错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共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. 一定质量的理想气体从状态甲变化到状态乙，再从状态乙变化到状态丙，其图像如图所示。则该理想气体（　　）

A. 甲、丙两状态下的分子平均动能相同

B 由甲到丙，内能先增大后减小

C. 由乙到丙，吸收的热量

D. 由乙到丙，分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数逐渐减少

【答案】AD

【解析】

【详解】A．根据理想气体状态方程

将甲、丙两状态下气体压强和气体体积代入可知，甲、丙两状态下气体温度相等。理想气体分子平均动能只与温度有关，甲、丙两状态下分子平均动能相同，A正确；

B．将甲、乙两状态下气体压强和气体体积代入理想气体状态方程可知，乙状态气体温度较低，一定质量的理想气体从状态甲变化到状态乙再变化到状态丙过程中温度先降低后增大，内能先减小后增大，B错误；

C．由乙到丙，气体体积增大，系统对外做功，即

且B选项中已分析知乙到丙过程气体内能增大，即，根据热力学第一定律

可知

即吸收热量大于1000J，故C错误；

D．气体压强的产生是由于气体分子不停息的做无规则热运动，其大小取决于单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数及撞击容器壁时的平均速率，由乙到丙，温度升高，气体分子平均速率增大，而气体压强不变，故单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数逐渐减少，D正确。

故选AD。

10. 一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为和。从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A. 该波沿x轴正向传播

B. 此后P、Q两点速度大小始终相等

C. 时，Q质点的位移为

D. 若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．在时刻，P质点的振动图像如图乙所示，根据“上下坡法”，知该波沿x轴负向传播，A错误；

B．质点P、Q在x轴上相差半个周期，P、Q两点速度大小始终相等，B正确；

C．又图可知

由图甲可知

当

得

Q质点的位移为，C错误；

D．因为

所以

此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为，D正确。

故选BD。

11. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为匝、匝和匝，原线圈串联一个电阻，并接入内阻不计的正弦交流电源，其电动势为E且保持不变；两个副线圈分别接电阻和。开关S断开时，理想电流表读数为；开关S闭合时，理想电流表读数为。不计线圈电阻，则（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．开关S断开时，理想电流表读数为，且匝、匝，故

得

由

可得

故

A错误，B正确；

CD．由输出功率等于输入功率，可知

得

即

由

则

故

C错误，D正确。

故选BD。

12. 如图所示，两导电性良好的光滑平行导轨倾斜放置，与水平面夹角为，间距为L。导轨中段正方形区域内存在垂直于轨道面向上的匀强磁场。电阻相等的金属棒a和b静止放在斜面上，a距磁场上边界为L。某时刻同时由静止释放a和b，a进入磁场后恰好做匀速运动；a到达磁场下边界时，b正好进入磁场，并匀速穿过磁场。运动过程中两棒始终保持平行，两金属棒与导轨之间导电良好，不计其他电阻和摩擦阻力，导轨足够长。则（　　）

A. a、b通过磁场区域的时间之比为

B. a、b质量之比为

C. a、b中产生的热量之比为

D. a、b能发生碰撞

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．某时刻同时由静止释放a，a进入磁场后恰好做匀速运动，刚进入磁场前，由动能定理，得

知

由闭合电路欧姆定律得

处于平衡态，受力分析可知

知

a到达磁场下边界时，b正好进入磁场，并匀速穿过磁场

对b来说，总时间

此时

a、b通过磁场区域的时间之比为，A正确；

B．由于b匀速穿过磁场，则

故

B正确；

C．由

得

C错误；

D．以金属棒刚出磁场计算，此时以初速度，加速度为，做匀加速直线运动，先以速度为做匀速直线运动，后以初速度为做加速度为的匀加速直线运动，故、能发生碰撞，D正确。

故选ABD。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13. 利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动．当一带有遮光片的滑块自斜面上端滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值，所得数据如表中所示．

完成下列填空和作图：

(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是______________；

(2)根据表中给出的数据，在下图给出的坐标纸上画出－t 图线______；

(3)由所画出的－t图线，得出滑块加速度的大小为a＝__________ m/s2(保留2位有效数字)．

【答案】    ①.     ②.     ③. 2.0

【解析】

【详解】(1)[1]沿斜面向下是匀加速运动，反过来也可以看成是初速度为vt的沿斜面向上的匀减速运动，由位移公式有

x＝vtt+at2

由于要画－t图象，所以可将上式变形得

(2)[2]－t图线如图所示．

(3)[3]由

可知图象的斜率

解得

a＝－2k＝2.0 m/s2.

14. 一实验小组利用图甲所示电路测量一电池的电动势E和内阻r。图中电流表量程为，内阻；定值电阻；电阻箱R（最大阻值为）；S为开关。完成下列填空：

（1）按电路图连接电路。闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电流表的相应读数I，用R、、、、E和r表示，得______；

（2）利用测量数据，作图线，如图乙所示，则______V，______Ω；（保留2位有效数字）

（3）若将图甲中的电流表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为______%。

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]由电路图可知，与电流表串联后与电阻箱并联，然后再与串联，由闭合电路欧姆定律可知

变形可得

（2）[2][3]由图可知

化简得

（3）[4]若将图甲中的电流表当成理想电表，则没有电阻，此时得到的电源电动势为

则

15. 如图所示，是半圆柱体透明型材横截面，圆心在O点，为直径，半径为R。一细束单色光从真空中面上无限接近A处斜射入该型材，入射角，在D点反射后反射光线与平行（反射光线图中未画出）。已知光在真空中的传播速度为c，求：

（1）该型材对该单色光的折射率n；

（2）该单色光从射入型材到射出型材所用的时间t。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）该单色光在圆柱体中传播光路图如图所示

折射角

其中

，

得

根据光的折射定律有

（2）由几何关系可知，该单色光恰好从AD面上无限靠近D处射出半圆柱，在半圆柱中传播的路程

设该单色光在半圆柱中的传播速度大小为v，有

，

解得

16. 在2月8日举行的北京2022年冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，18岁的中国选手谷爱凌顶住压力，在关键的第三跳以超高难度动作锁定金牌，这也是中国女子雪上项目第一个冬奥会冠军。滑雪大跳台的赛道主要由助滑道、起跳台、着陆坡、停止区组成，如图所示。在某次训练中，运动员经助滑道加速后自起跳点C以大小为、与水平方向成的速度飞起，完成空中动作后，落在着陆坡上，后沿半径为的圆弧轨道自由滑行通过最低点F，进入水平停止区后调整姿势做匀减速滑行直到静止。已知运动员着陆时的速度方向与竖直方向的夹角为，在F点运动员对地面的压力为体重（含装备）的2倍，运动员在水平停止区受到的阻力为体重（含装备）的0.5倍，g取，，忽略运动过程中的空气阻力。求：

（1）水平停止区的最小长度L；

（2）运动员完成空中动作的时间t。

【答案】（1）400m；（2）3.2s

【解析】

【详解】（1）将运动员与装备看成一个质点，总质量为，在点时，运动员对地面的压力为体重（含装备）的2倍，则地面对该整体的支持力

此时支持力与总重力的合力为圆周运动提供向心力，则有

解得

运动员到达点后，做匀减速直线运动，水平停止区的最小长度L水平

（2）对运动员由点到落地瞬间的速度进行正交分解，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，水平方向速度

竖直方向速度

着陆时竖直方向分速度与点的竖直方向分速度方向相反，由于运动员着陆时的速度方向与竖直方向的夹角为，则有

代入数值

17. 如图为某试验装置的示意图，该装置由三部分组成：其左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端栓接小物块A，A右侧带有锁定装置，A及锁定装置的总质量，弹簧原长时A处于P点；装置的中间是长度的水平传送带，它与左右两边的台面等高并平滑对接，传送带始终以的速率逆时针转动；装置的右边是一半径为的光滑圆弧轨道，质量的小物块B静置于轨道最低点．现将质量的小物块C从圆弧轨道最高点由静止释放，沿轨道下滑并与B发生弹性碰撞。小物块B滑过传送带与A发生对心碰撞（碰撞时间极短），且碰撞瞬间两者锁定，以相同速度一起压缩弹簧；返回到P点时锁定装置将B释放、并使A停在P点，此后B与A发生多次碰撞，其过程均满足以上所述．已知物块B与传送带之间的动摩擦因数，，弹簧始终处于弹性限度内。求：

（1）B物块被C碰撞后获得的速度大小；

（2）物块B与A发生第一次碰撞后，弹簧具有的最大弹性势能；

（3）物块A、B第n次碰撞后瞬时速度的大小。

【答案】（1）5m/s；（2）6J；（3）见解析。

【解析】

【详解】（1）C下滑过程

B与C碰撞

B物块被C碰撞后获得的速度大小

，

（2）B与传送带共速，减速位移

，

解得

故物块B与A发生第一次碰撞前的速度

解得

两物体发生碰撞

弹簧具有的最大弹性势能

（3）返回到P点时锁定装置将B释放、并使A停在P点，B滑上传送带速度

减速到零所需位移

所以B与A第二次碰撞时速度

A、B碰撞

所以

所以物块A、B第n次碰撞后瞬时速度的大小

m/s

18. 某离子实验装置的基本原理如图所示。I区宽度为d，右边界为y轴，其内充满垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。Ⅱ区左边界为y轴，右边界与x轴垂直交于C点，其内区域内充满与x轴正方向夹角为的匀强电场E（大小未知）；区域内充满垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。Ⅲ区左边界与Ⅱ区右边界重合，其内充满匀强电场，场强与Ⅱ区场强的大小相等，方向相反。氙离子（）s从离子源小孔S射出，沿x轴正方向经电压为U的加速电场加速后穿过I区，经A点进入Ⅱ区电场区，再经x轴上的P点（未画出）进入磁场，又经C点进入Ⅲ区，后经D点（未画出）进入Ⅱ区．已知单个离子的质量为m、电荷量为，刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为，在Ⅱ区域电场中的位移方向与y轴负方向夹角为。忽略离子间的相互作用，不计重力。

（1）求氙离子进入加速电场时的速度大小；

（2）求Ⅱ区域电场强度E的大小；

（3）求Ⅱ区宽度L；

（4）保持上述条件不变，撤掉Ⅲ区中电场，并分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为，方向相反且平行y轴的匀强磁场，氙离子仍能经D点进入Ⅱ区，求磁感应强度大小。

【答案】（1）（2）（3）（4）

【解析】

【详解】（1）在I区，洛伦兹力提供向心力，做圆周运动，线速度为，得

在加速场里，根据动能定理得

得

（2）在I区，设点纵坐标为，得

根据在Ⅱ区电场中运动位移方向分析，设点横坐标为，得

在Ⅱ区电场中，进行运动分析，设运动时间为，达到点时，轴分位移

达到点时，轴分位移

得

（3）达到点时，轴分速度

达到点时，轴分速度

在Ⅱ区磁场中做圆周运动，设速度为，转过得圆心角为（），则

洛伦兹力提供向心力

根据几何关系

解得

（4）在Ⅲ区内，电场中运动，设点的纵坐标为，时间为，则轴方向上

轴方向上

在磁场中，沿轴方向做匀速直线运动，设时间为，则轴方向上

在磁场中，垂直于轴方向的平面内做匀速圆周运动，设周期为，则

解得