2023届山东省泰安市高三下学期二模物理试题（解析版）

2023届山东省泰安市高三下学期二模物理试题一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.质量为的某放射性元素原子核发生衰变，经过时间t，该元素原子核剩余的质量为m，其关系如图所示。该元素的半衰期约为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】半衰期代表元素衰变一半所用的时间，由题可知从到，即衰变一半所用时间为100d，所以半衰期约为100d。故选B。2.下列说法正确的是（）A.图甲为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的温度将降低B.图乙为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的不平衡性表现得越明显C.图丙中，液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，液体表面层中分子间的作用力表现为引力D.图丁为同一气体在和两种不同情况下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线，两图线与横轴所围面积不相等【答案】C【解析】【详解】A．根据热力学第一定律有右侧为真空，气体自由膨胀时没有做功对象，即做功因为是绝热容器，所以没有热交换，即因此内能不变，容器内的理想气体的内能由温度决定，所以温度不变，故A错误；B．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子越多，撞击作用的平衡性表现的越不明显，故B错误；C．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，液体表面层中分子间的距离r略大于r0，液体表面层中分子间的作用力表现为引力，故C正确；D．由图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于100%，即相等，故D错误。故选C。3.如图所示为双缝干涉实验原理图，单缝S0、双缝中点O、屏上的点位于双缝S1和S2的中垂线上，当双缝距光屏距离为时，屏上P处为中央亮纹一侧的第3条亮纹，现将光屏靠近双缝，观察到P处依旧为亮纹，则光屏移动的最小距离为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】杨氏双缝干涉中相邻明条纹中心之间的间距则光屏上干涉亮条纹到双缝连线的中垂线与屏交点的间距为（，，）其中，为双缝间距，为双缝到光屏的距离，为光的波长；设移动的距离为，根据题意有解得（为整数）当，解得当，解得当，解得当，解得故选A。4.如图所示，真空中四个点电荷分别位于边长为l的正方形的四个顶点A、B、C、D上，A、C两点放置，B、D两点放置，O为正方形的中心。以O为坐标原点，平行于方向为x轴正方向。现在x轴上放置电荷量为的电荷Q，使O点的场强为零，则Q的位置为（）A.若电荷Q为正电荷，放置在处B.若电荷Q为正电荷，放置在处C.若电荷Q为负电荷，放置在处D.若电荷Q为负电荷，放置在处【答案】C【解析】【详解】AB．根据对称性及电场的矢量叠加可知O点的电场水平向右，若电荷Q为正电荷，放置在O点右侧，故AB错误；CD．根据电场的矢量叠加可知四个点电荷在O点的电场强度为若电荷Q为负电荷，放置在x的位置，使O点的场强为零，则有解得由于电荷Q应放在O点的左侧，则应放置在处，故C正确，D错误。故选C。5.2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。已知地球平均密度约为火星平均密度的1.4倍，地球半径约为火星半径的2倍，火星上一昼夜的时间跟地球上近似相等。取，估算地球同步卫星与火星同步卫星轨道半径的比值约为（）A.1.1 B.2.2 C.3.3 D.4.4【答案】B【解析】【详解】卫星绕行星做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力可得行星的质量为联立可得可得故选B。6.如图所示，在光滑水平面上，一物体在水平向右的恒定拉力F作用下由静止开始向右做直线运动，物体的动能随时间t变化的图像如右图所示，虚线为图像上P点的切线，切线与t轴交点的坐标是（）A.0.60 B.0.70 C.0.75 D.0.80【答案】C【解析】【详解】物体拉力作用下做匀加速直线运动，则根据动能定理得根据运动学公式代入后得把P点坐标代入后得出则求导得即则则故选C。7.如图所示，竖直平面内光滑金属细圆环半径为R，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为R的轻杆一端固定于球上，另一端通过光滑的铰链固定于圆环最低点，当圆环以角速度绕竖直直径转动时，轻杆对小球的作用力大小和方向为（）A.沿杆向上 B.沿杆向下C.沿杆向上 D.沿杆向下【答案】B【解析】【详解】设轻杆与竖直直径夹角为，由几何关系可得解得则小球作圆周运动的半径为作圆周运动所需向心力为小球有向上运动的趋势，设杆对小球有沿杆向下的拉力F1，环对小球有指向圆心的支持力F2，有平衡条件可知解得故选B。8.如图所示，形状相同的平行金属导轨放置在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，间距为L，与水平面相切于M、P，右端接一阻值为R的电阻。质量为m、电阻为r的金属棒从曲面上某处由静止释放，到达曲面底端时速度为；金属棒与导轨间的动摩擦因数为，金属棒最终会停在导轨上，金属棒从曲面底端到最终停止运动通过的位移大小为x，重力加速度大小为g。则金属棒从曲面底端到最终停止在导轨上经历的时间为（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】根据动量定理有根据法拉第电磁感应定律有根据闭合电路欧姆定律有电荷量解得故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为，理想变压器原、副线圈的匝数比为，为定值电阻，且为电阻箱。当时，电阻两端电压随时间变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（）A.电阻的阻值为B.电阻的阻值为C.当时，变压器的输出功率最大D.当时，变压器的输出功率最大【答案】AD【解析】【详解】AB．当时，由图可知电阻两端电压的有效值为根据串联电压规律可知的电压为8V；根据变压器电压与线圈匝数之比的关系可知其中解得副线圈电流根据变压器电流与线圈匝数之比的关系可知解得电阻的阻值为故A正确，B错误；CD．把原线圈看成电源，副线圈看成外电路，则当副线圈的等效电阻当越接近时变压器的输出功率最大。故C错误，D正确；故选AD。10.如图，在均匀介质中建立三维坐标系，位于x轴上的两个沿z轴方向做简谐运动的波源和的位置坐标分别为，两波源的振动方程分别为、。已知波源和形成的简谐横波在介质中的传播速度为，关于质点和质点，下列说法正确的是（）A.质点B离开平衡位置的位移总是大于质点A离开平衡位置的位移B.质点A开始振动做简谐运动的振幅为C.两波源振动后，质点B的振动能量大于质点A的振动能量D.两波源，振动后，质点A的振动总是加强，质点B的振动总是减弱【答案】BC【解析】【详解】AD．由振动方程知由简谐波在介质中的传播速度为1m/s，可知A到波源S1和S2的的波程差相等，波源的振动可知其振动相差半周期，A是振动减弱点，B到的S1的距离为5m，到S2的距离为4m，所以到两波源的波程差为1m，B是振动加强点，由于质点的振动，可知质点B离开平衡位置的位移并非总是大于质点A离开平衡位置的位移，故A错误，D错误；B．根据波源的振动可知其振动相差半周期，所以质点A开始振动做简谐运动的振幅为3cm-2cm=，故B正确；C．两质点都开始振动后，质点B是振动加强点，质点A是振动减弱点，因此B的振动能量大于质点A的振动能量，故C正确；故选BC。11.半径为R的透明玻璃球切去底面半径的球冠成为一个大球冠，如图所示，玻璃的折射率，一束半径光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知光在真空中的传速速度为c，（球冠不含底面的表面积公式为，R为球的半径，h为球冠的高度）。不考虑光在球冠内的反射，则下列说法中正确的是（）A.光束正中间的光线通过大球冠的时间为B.光束正中间的光线通过大球冠的时间为C.发光球面的面积为D.发光球面的面积为【答案】BD【解析】【详解】AB．射到球冠边缘的光线的入射角则光在玻璃中的传播速度光束正中间的光线通过大球冠的时间为选项A错误，B正确；CD．射到球冠边缘的光线的入射角,折射角射出部分的光线发光球面的面积为可得选项C错误，D正确。故选BD。12.如图所示，一足够长且倾角为的光滑斜面固定在地面上，斜面底端有一挡板，一根劲度系数为k的轻质弹簧两端分别拴接在固定挡板和小物体B上，小物体A与小物体B紧靠在一起处于静止状态，且两者质量相同。现对小物体A施一沿斜面向上的拉力，使小物体A沿斜面向上做匀加速直线运动。从施加力直到两物体分离的过程中，拉力的最小值为，最大值为，已知重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内。则下列结论正确的是（）A.每个物体的质量为B.物体的加速度为C.开始时弹簧的压缩量为D.从开始运动到物体与弹簧分离经过的时间为【答案】BC【解析】【详解】A．初态，对A和B受力分析可知物体未脱离弹簧前物体始终沿斜面向上做匀加速直线运动，随着形变量减小，F在增大，故解得故A错误；B．物体的加速度为故B正确；C．开始时弹簧的压缩量为故C正确；D．分离时弹力为运动位移解得故D错误。故选BC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某兴趣小组要测量一个重物重力。实验器材：一根轻弹簧、手机、1个钩码、不计质量的细线、重物、刻度尺。由于重物的重力超过了弹簧的弹性限度，故该小组设计如下实验方案，已知本地重力加速度。实验步骤：（1）如图甲所示，用轻弹簧竖直挂起1个钩码时，测出弹簧伸长量为；（2）用弹簧与细线互成角度吊起重物，稳定时测出弹簧伸长量为，则此时弹簧的弹力大小为_________N；（3）用手机软件测出两侧细线与竖直方向夹角分别为，如图乙所示。画出的拉力的方向如图丙两侧虚线所示，请用图示法在图丙中画出二者的合力______（已知单位长度表示的力为）；（4）由作图结果可得重物的重力为__________N（保留两位小数）。【答案】①.7.84②.③.11.76（11.17~12.35）【解析】【详解】（2）[1]由胡克定律可得弹簧的劲度系数为弹簧的伸长量为4.00cm时，弹簧弹力的大小为（3）[2]图示法画出二者的合力如图所示（4）[3]由作图结果可得重物的重力为因为作图有误差，所以重力的范围为11.17N~12.35N。14.采用伏安法测量电源电动势E和内阻r时，某研究性学习小组对此实验进行了如下探究：（1）研究性学习小组首先按图甲所示的实验电路进行了测量。实验后，同学们对该实验方案进行了认真研究分析，发现实验的系统误差是由于电表的因素造成的，该实验的系统误差主要来源于________。（2）研究性学习小组对实验方案进行了优化，改进后的实验电路如图乙所示，a为待测电源，b为辅助电源，A、B两点间接有一灵敏电流计G。①闭合开关，调节R和使灵敏电流计G的示数为零，读出电流表和电压表的示数和；②改变滑动变阻器R和的阻值，再次使灵敏电流计G示数为零，读出电流表和电压表的示数和；③由上述步骤中测出的物理量，可以得出电动势E表达式为_________，内电阻r的表达式_________。④该实验中________（选填“>”、“<”或“=”），________（选填“>”、“<”或“=”）。【答案】①.电流表的分压作用②.③.④.=⑤.=【解析】【详解】（1）[1]该电路图相当于电流表的内接，误差来源于电流表的分压作用；（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律有，联立解得[4][5]在实验过程中，灵敏电流计G的示数为零，相当于A、B之间的等效电阻为零，利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差，故有E测=E真，r测=r真。15.如图所示，由绝热材料制成的长方形气缸被固定的绝热隔板分为体积均为的左右两室，左、右两室内有相同质量的同种理想气体；稳定后左室气体的压强为、温度为，右室气体的压强为、温度为，。现将隔板撤去，两种气体混合，最终达到平衡态。已知气体的内能与热力学温度的关系为（其中C为比例系数，T为气体的热力学温度）。求最终达到平衡态时气体的温度和压强。【答案】；【解析】【详解】题中左、右两室内有相同质量的同种理想气体，所以左右两室气体的比例系数C相同。左室气体内能减少量右室气体内能增加量由热力学第一定律由于气缸内气体与外界没有热交换Q=0，也没有对外做功，外界也没有对气缸内气体做功W=0，所以气缸内气体内能变化量，即由以上得以所有气体为研究对象，由理想气体状态方程得16.如图所示，半径为、内壁光滑的圆弧形管道固定在倾角为斜面上，其最低点B与斜面底边相切，与左侧竖直面内倾角为的光滑倾斜直轨道平滑连接，C点为圆管的末端且恰好在斜面的上边缘，圆心角。现将一小球从倾斜直轨道的A点由静止释放，小球直径略小于圆形管道内径，可视为质点，小球到达圆轨道的C点时速度大小，重力加速度为，，。（1）求A，B两点间的距离；（2）小球离开管口后落在水平面上的D点（图中未画出），求C点和D点的距离（答案中可以带根号）。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）小球由点A到点C，根据动能定理得解得（2）设小球由C点到D点经历的时间为，将小球在C点速度分解为平行斜面底边分速度和沿斜面向上分速度，则有，将速度分解为水平分速度和竖直分速度，如图所示则有，竖直方向有联立解得根据几何关系可得解得17.如图所示，在空间直角坐标系中，平面左侧存在沿z轴正方向的匀强磁场，右侧存在沿y轴正方向的匀强磁场，左、右两侧磁场的磁感应强度大小相等；平面右侧还有沿y轴负方向的匀强电场。现从空间中坐标为的M点发射一质量为m，电荷量为的粒子，粒子的初速度大小为、方向沿平面，与x轴正方向的夹角为；经一段时间后粒子恰好垂直于y轴进入平面右侧。其中电场强度和磁感应强度大小未知，其关系满足，不计粒子的重力。求：（1）在平面左侧匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径；（2）粒子第2次经过平面时的速度大小；（3）粒子第2次经过平面时的位置坐标；（4）粒子第2、第3两次经过y0z平面的位置间的距离。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）根据几何关系有解得（2）根据运动的合成有根据洛伦兹力提供向心力有解得（3）在平面右侧，磁感应强度大小不变，在磁场中做圆周运动的轨道半径大小仍然为，粒子第2次经过平面时的坐标由于解得粒子第2次经过平面时的坐标（4）粒子再次进入平面左侧，速度大小变为，则有根据几何关系，粒子第2、第3两次经过平面的交点间的距离为解得18.如图所示，水平地面上有一个质量为、左端带有固定挡板的长木板A，其上表面O点左侧光滑、右侧粗糙，O点距右端的距离，距左端挡板的距离，下表面与地面间的动摩擦因数为。长木板右端放置一个可视为质点的小滑块B，其质量为，B与木板