山东省临沂市高三下学期第二次模拟考试（5月）物理试题

临沂市普通高中学业水平等级考试模拟试题物理注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、座号等信息填写在答题卡和试卷指定位置处。2.回答选择题时，选出每小题的答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并收回。第Ⅰ卷（选择题：共40分）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.如图所示为氢原子的能级示意图，3个处于的激发态的氢原子，自发向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，并用这些光照射逸出功为的金属钠.下列说法正确的是（）A.最多能辐射出6种不同频率的光子，其中最多有4种频率的光能使金属钠发生光电效应B.最多能辐射出6种不同频率的光子，其中最多有3种频率的光能使金属钢发生光电效应C.最多能辐射出5种不同频率的光子，其中最多有4种频率的光能使金属钠发生光电效应D.最多能辐射出5种不同频率的光子，其中最多有3种频率的光能使金属钠发生光电效应【答案】C【解析】【详解】3个处于的激发态的氢原子，可能其中一个直接跃迁到，氢原子从到释放的能量为第二个先跃迁到，再从跃迁到，从到释放的能量为从到释放的能量为第三个先跃迁到，再从跃迁到，从到释放的能量为从到释放的能量为或者从跃迁到，最后从跃迁到，从到释放的能量为从到释放的能量为从到释放的能量为综上所述可知最多能辐射出5种不同频率的光子。其中最多有4种频率的光能使金属钠发生光电效应。故选C2.如图（a）所示，太阳系外行星M、N均绕恒星Q做同向匀速圆周运动。由于N的遮挡，行星M被Q照亮的亮度随时间做如图（b）所示的周期性变化，其中为N绕Q运动的公转周期。则两行星M、N运动过程中相距最近时的距离与相距最远时的距离之比为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】设M绕Q运动的公转周期为，由图（b）可知解得设行星M、N绕Q运动的半径分别为、，根据开普勒第三定律可得解得则两行星M、N运动过程中相距最近时的距离与相距最远时的距离之比为故选D。3.据报道，我国福建号航母舰载机弹射起飞的电磁弹射技术与他国不同，采用的储能方式是超级电容。某科学探究小组制作了一个简易的电容式电磁弹射装置，如图所示，间距为l的水平平行金属导轨左端连接充好电的电容器，电容为C，电压为U，导轨右端放置质量为m的光滑金属棒，匀强磁场沿竖直方向（图中未画出），磁感应强度大小为B，开关闭合后金属棒向右离开导轨后水平射出，若某次试验金属棒弹射出去后电容器两端的电压减为，不计一切阻力，则金属棒离开导轨的速度为（）A B. C. D.【答案】C【解析】【详解】根据电容器的定义式，有可知金属棒在导轨上运动过程中通过它的电荷量为由动量定理，可得又联立，解得故选C。4.某品牌自行车的气压避震装置主要由活塞、汽缸组成，可将其简化成如图所示结构，该自行车共有4个完全相同的避震器。自行车车架通过支架连接活塞，汽缸底部固定安装在车轴上，自行车车架、支架、活塞的总质量为M，活塞横截面积为S，质量为m的骑行爱好者匀速骑行在水平路面时汽缸内气体的长度为，重力加速度为g，外界大气压强为，活塞内气体视为理想气体且温度不变，不计一切摩擦，则骑行者在与水平面成夹角的斜坡上匀速向下骑行时汽缸内气体的长度为（）A. B.C D.【答案】A【解析】【详解】在水平路面时，由平衡可知在水平路面汽缸内气体的体积斜坡上由平衡可知斜坡上汽缸内气体的体积根据玻意耳定律解得故选A。5.如图所示，半径为R圆形区域内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外。质量为m、电荷量为的带电粒子由A点沿平行于直径的方向射入磁场，最后经过C点离开磁场。已知弧对应的圆心角为60°，不计粒子重力。则（）A.粒子运动速率为B.带电粒子运动过程中经过圆心OC.粒子在磁场中运动的时间为D.粒子在磁场中运动的路程为【答案】B【解析】【详解】A．假设该电荷在磁场中运动轨迹圆心为O’，由几何关系可知为正三角形。假设运动轨迹半径为r，由几何关系可知由洛伦兹力公式可知故A错误；B．由图像可知，轨迹经过圆心。故B正确；C．由于此时运动轨迹圆心角为120°，结合公式可知，所用时间为故C错误；D．由几何关系可知故D错误。故选B。6.在如图所示的理想降压变压器电路中，在a、b之间加上电压稳定的交流电源，为定值电阻，P为滑动变阻器的滑动触头，滑动变阻器的总电阻，电压表、电流表均为理想电表。当滑动触头P由d端向c端滑动过程中，下列说法正确的是（）A.电流表的示数一定变大B.电压表的示数保持不变C.的功率一直变大D.的功率先增大后减小【答案】D【解析】【详解】ABC．当滑动触头P由d端向c端滑动时，电阻R2的阻值由0开始增加，假设副线圈的电压U2不变，根据欧姆定律可知电流表示数减小，又在匝数比不变的情况下原线圈电流I1减小，根据则R1的电压减小，可知，R1功率减小则原线圈的的电压增大，根据副线圈电压U2增大，即电压表的示数增大，故ABC均错误；D．可以将副线圈的电阻等效到原线圈上来，从而将复杂的电路化为简单的串联电路，如下图由于可知将R2等效为原线圈的电阻，其大小由于n1>n2，R2>R1，则R等效>R1，将R1看作电源的内阻，此时R等效的功率即为电源的输出功率，随着滑动触头P由d端向c端滑动，R等效的电阻从0开始逐渐增加。可知R等效的功率先增大再减小，且当R等效=R1时有最大功率，则的功率先增大后减小，故D正确。故选D。7.五一假期小明和同学去公园游玩，看到如图所示的弹射装置，该装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道（在最低点E分别与水平轨道和相连）、斜轨道组成。游戏时小滑块从O点弹出，经过圆轨道并滑上斜轨道。全程不脱离轨道且恰好到达B端视为游戏成功。已知圆轨道半径，长，高，长度可调，圆轨道和光滑，各部分平滑连接，滑块与、之间的动摩擦因数均为，可视为质点的滑块质量，重力加速度，忽略空气阻力。要使游戏成功，弹簧的弹性势能、长必须满足（）A.，且B.，且C.，且D.，且【答案】A【解析】【详解】由能量守恒可知解得为了小滑块不脱离轨道，在圆轨道最高点有解得根据能量守恒可知解得综上所述，A正确。故选A。8.如图所示，半径均为R的光滑球和不光滑的半球由同种材料制成的，球和半球放置在竖直墙壁的左侧。当半球的球心到竖直墙壁的距离大于时，半球将向左滑动。当半球球心到墙壁的距离为L时，即使给球体向下沿通过球心的竖直方向施加的力再大，半球和球始终保持静止，则L的最大值为（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】依题意，设半球质量为m，则光滑球质量为2m，对光滑球和不光滑的半球受力分析，如图所示当半球的球心到竖直墙壁的距离为时，由几何关系，有根据平衡条件，可得，又联立，解得给球体向下沿通过球心的竖直方向施加的力再大，半球和球始终保持静止，需要满足即当半球球心到墙壁的距离为取最大值L时，有由几何关系，有联立，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.如图所示，为a、b两种单色光以相同的入射角从玻璃斜射向空气的光路图，关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是（）A.增大入射角，b光先发生全反射B.单色光a的光子能量比单色光b的光子能量大C.用同一装畳进行双缝干涉实验，b光在屏上的干涉条纹的间距较大D.单色光a、b分别通过同一单缝发生衍射时，单色光a的中央亮纹更宽【答案】BC【解析】【详解】A．由图知，a光偏折程度较大，a光折射率较大，根据a光临界角较小，增大入射角，a光先发生全反射，故A错误；B．a光折射率较大，则频率较大，根据单色光a的光子能量比单色光b的光子能量大，故B正确；C．a光频率较大，则波长较小，根据用同一装畳进行双缝干涉实验，b光在屏上的干涉条纹的间距较大，故C正确；D．a光波长较小，单色光a、b分别通过同一单缝发生衍射时，单色光b的中央亮纹更宽，故D错误。故选BC。10.电动汽车以其环保节能、加速快等优点越来越受到消费者的欢迎，为使汽车既有良好的加速性能，又能控制汽车的最大速度，电动汽车的车载智能系统介入汽车行驶过程。如图所示为某品牌汽车在一次起步时汽车牵引力与速度的关系，汽车的速度达到时电动机功率达到最大值。此后车载智能系统逐渐降低电动机功率，当电动机功率降至最大功率的50%时，汽车达到最大速度。已知汽车及乘员的总质量为，汽车行驶过程中受到的阻力与速度的关系为（），则汽车在起步直至达到最大速度的过程中，下列说法正确的是（）A.汽车的加速度始终在减小B.汽车的加速度先不变后减小C.该汽车能达到的最大速度是D.汽车速度为时的加速度为【答案】AD【解析】【详解】AB．汽车的速度达到前的过程，根据牛顿第二定律可得可知随着汽车速度的增大，汽车的加速度逐渐减小；汽车的速度达到到最大速度的过程中，根据牛顿第二定律可得可知随着汽车速度的增大，牵引力的减小，汽车的加速度继续逐渐减小；故A正确，B错误；C．设汽车能达到的最大速度为，此时牵引力等于阻力，电动机功率降至最大功率的50%时，则有解得故C错误；D．汽车速度为时，根据牛顿第二定律可得又联立解得故D正确。故选AD。11.坐标分别位于和处有两个振动情况完全相同的相干波源、，在时刻均从平衡位置开始向下运动，波源、均形成沿x轴正、负两个方向传播的简谐横波，沿波传播方向上有间距均为1m的9个质点，位置坐标如图所示。时刻各质点均处于平衡位置，经0.4秒的质点开始振动，同时处的质点第一次具有正向最大速度，则下列法正确的是（）A.波源的振动周期为0.4sB.振动稳定后的质点是振动加强的点C.振动稳定后的质点是振动减弱的点D.时刻，、之间的波形图是一条直线【答案】ACD【解析】【详解】A．设两波的波速为v，周期为T，根据题意可得，其中，联立解得，故A正确；B．两波的波长振动稳定后x=−1m的质点到两波源的距离差所以该质点是振动减弱的点，故B错误；C．振动稳定后x=1m的质点到两波源的距离差所以该质点是振动减弱的点，故C正确；D．在时，右侧的波刚好传播到0.5m处，左侧的波刚好传播到3.5m处，坐标在、之间两列波的振动情况完全相反且振幅相同，则在0.7s时，坐标在、之间的质点位移都为0，波形图是一条直线，故D正确。故选ACD。12.如图所示，两个可看做点电荷的带电绝缘小球紧靠着塑料圆盘，小球A固定不动（图中未画出）。小球B绕圆盘边缘在平面内从沿逆时针缓慢移动，测量圆盘中心O处的电场强度，获得沿x方向的电场强度随变化的图像（如图乙）和沿y方向的电场强度随变化的图像（如图丙）。下列说法正确的是（）A.小球A带负电荷，小球B带正电荷B.小球A、B所带电荷量之比为C.小球B绕圆盘旋转一周过程中，盘中心O处的电场强度先增大后减小D.小球B绕圆盘旋转一周过程中，盘中心O处的电场强度最小值为【答案】BD【解析】【详解】A．由乙、丙两图可知，当时，小球B在O点正上方，此时，，则说明小球A一定在y轴上固定；当时，，小球B在O点正右侧，而水平方向场强方向为x轴负向，则说明小球B为正电荷，此时，竖直方向的场强方向为y轴负向，若小球A在O点正上方固定，则小球A带正电荷，若小球A在O点正下方固定，则小球A带负电荷，所以小球A的带电性质不能确定，故A错误；B．由于两小球都紧靠在塑料圆盘的边缘，所以到O点的距离r相同，当时，，，由可得故B正确；C．盘中心O处的电场强度为小球A和小球B在O点产生的场强的矢量和，随着小球B从转到2π的过程中，和大小都不变，和的夹角在增大的过程中，当时，O处的合场强最大；当时，O处的合场强最小；所以小球B从转到2π的过程中，中心O处的合场强先增大后减小再增大，故C错误；D．小球B绕圆盘旋转一周过程中，当时，O处的合场强最小，其值大小为故D正确。故选BD。第Ⅱ卷（非选择题：共60分）13.某物理小组的同学查阅资料得知，弹簧弹性势能表达式为，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧形变量。他们设计了图甲所示装置来测量重力加速度g，操作步骤如下：（1）该同学首先利用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，宽度为______。（2）按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端，测出此时弹簧的长度；在铁架台上固定一个位置指针，标示出弹簧不挂钩码时遮光条下边缘的位置，用轻质细线在弹簧下方挂上钩码，测量出平衡时弹簧的长度x，并按图甲所示将光电门的中心线调至与遮光条下边缘同一高度。（3）用手缓慢地将钩码向上托起，直至遮光条下边缘恰好回到弹簧原长时指针标记的等高处（保持细线竖直），将钩码由静止释放，记下遮光条经过光电门的时间，则钩码此时的速度______（用题中所给字母表示）。（4）多次改变钩码个数，重复步骤（2）（3），得到多组数据，作出图像如图丙所示；根据数据计算出图线斜率为b时，可计算出______（用d和b表示）。【答案】①.0.230②.③.【解析】【详解】（1）[1]主尺读数为2mm，游标卡尺第6条刻度线与主尺对齐，宽度为（3）[2]钩码此时的速度为（4）[3]根据受力平衡所以根据机械能守恒定律联立，解得结合丙图，可得解得14.我国清洁能源设备生产规模居世界首位。太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源E、电流表A、电压表V、滑动变阻器R、开关S及导线若干。该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的图像。（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图____（填“a”或“b”）。（2）已知电压表V的量程为，内阻为，若要将该电压表改装成量程为的电压表，该电表需串联一个____的电阻。（3）太阳能电池板作为电源，在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示，把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路，该电源的效率是____%。（结果保留三位有效数字）（4）太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）其电阻用符号表示，将同规格的电池板接入电路如丁图所示，已知电源电动势，内阻，可得电池板消耗的功率___（保留三位有效数字）。【答案】（1）a（2）（3）（4）【解析】【小问1详解】根据特性曲线可知，电流需要从零开始，因此滑动变阻器采用分压式接法，可知，实验电路应选用图甲中的图a。【小问2详解】将小量程电压表改装成大量程电压表，需要串联一个分压电阻，则有代入得【小问3详解】由图丙，图像与纵轴交点为电动势，即。若把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路，作出电阻的伏安特性曲线，如图所示图像交点为工作点，即电阻两端电压为。该电池板的效率是【小问4详解】设两端的电压为，电流为，由闭合电路欧姆定律可得则有作出电源的图像，如图所示可得，电池板消耗的功率约为15.某学习小组测量半径为R的透明半圆柱体玻璃的折射率，其横截面如图所示为半圆形，是通过透明玻璃体横截面圆心O的直线，用激光笔沿平行于的直线射向该柱体，B为入射点，角。为出射光线，与相交，夹角。已知光在真空中的传播速度为c，求：（1）透明玻璃半圆柱体材料对该激光束的折射率；（2）激光束在半圆柱体中传播的最短时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）作出光路图，如下图所示光线经过两次偏折后有解得由折射定律得解得（2）设光束在半圆柱体中的传播路程为，由几何关系传播时间解得16.火箭是世界各国进行太空活动的主要运载工具，我国针对火箭可重复使用技术展开了探索和研究。为了研究火箭可回收技术，某次从地面发射质量为的小型实验火箭，火箭上的喷气发动机可产生恒定的推力，且可通过改变喷气发动机尾喷管的喷气质量和方向改变发动机推力的大小和方向。火箭起飞时发动机推力大小为F，与水平方向成，火箭沿斜向右上方与水平方向成做匀加速直线运动。经过，立即遥控火箭上的发动机，使推力的方向逆时针旋转60°，同时改变推力大小，使火箭沿原方向做匀减速直线运动（不计遥控器通信时间、空气阻力和喷气过程中火箭质量的变化，）。求：（1）推力F的大小；（2）火箭上升的最大高度。【答案】（1）；（2）2000m【解析】【详解】（1）如图根据几何关系（2）推力的方向逆时针旋转前，竖直方向加速度大小上升高度竖直方向速度推力的方向逆时针旋转后，合外力方向与原速度方向相反，仍然有竖直方向加速度大小上升的高度所以火箭上升的最大高度17.某种离子诊断测量简化装置如图所示。平面内长为l的正方形区域内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，探测板平行于水平放置，能沿竖直方向缓慢移动且接地。a、b、c为三束宽度不计、间距相等均为d的离子束，离子均以相同速度垂直边界射入磁场，其中b束中的离子恰好从中点射入，后从下边界射出后垂直打在探测板的右边缘D点。离子质量均为m、电荷量均为q，不计重力及离子间的相互作用。（1）求离子运动速度v的大小；（2）若a离子离开时，速度方向与夹角为（锐角），求a离子在磁场中运动的时间；（3）当c离子射出磁场后也刚好达到D点，为确保三束离子离开磁场后，都能达到板，求此时板到的距离h及板的最短长度x。【答案】（1）；（2）；（3），【解析】【详解】（1）由题可知，粒子在磁场中做圆周运动的半径洛伦兹力为粒子圆周运动提供向心力，故解得（2）粒子圆周运动的周期a粒子离开磁场时速度与GH的夹角为，由几何知识可知，其在磁场中偏转的圆心角故粒子在磁场中运动的时间（3）根据题意，做出粒子运动的轨迹，如图所示，由几何知识可得故由此可得所以，CD到HG的距离要使CD最短，需使a束粒子恰好打在C端，c束粒子恰好打在D端，根据上述计算结果可知