山东省济南第二中学2021-2022学年高三下学期第五次调研考试物理试题含解析

2021-2022学年高考物理模拟试卷请考生注意：1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4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，竖直平面内的光滑固定轨道由一个半径为R的圆弧AB和另一个圆弧BC组成，两者在最低点B平滑连接。一小球（可视为质点）从A点由静止开始沿轨道下滑，恰好能通过C点，则BC弧的半径为（）A． B． C． D．2．如图甲所示，一个圆形线圈放于一个随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面），以垂直纸面向里为正方向。磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。取图示线圈中电流方向为正方向，用i表示线圈中的感应电流，则下列表示电流随时间变化的4幅i-t图像正确的是（）A． B． C． D．3．2019年12月16日，第52、53颗北斗导航卫星成功发射，北斗导航卫星中包括地球同步卫星和中圆轨道卫星，它们都绕地球做圆周运动，同步卫星距地面的高度大于中圆轨道卫星距地面的高度．与同步卫星相比，下列物理量中中圆轨道卫星较小的是()A．周期 B．角速度 C．线速度 D．向心加速度4．在人类对微观世界进行探索的过程中，许多科学家作岀了不可磨灭的贡献，卢瑟福就是杰出代表之一。关于卢瑟福在物理学上的成就，下列说法正确的是（）A．粒子散射实验的重要发现是电荷的量子化，并且发现了中子B．卢瑟福用粒子轰击氮核发现了质子，核反应方程为C．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，提出了原子核的结构模型D．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，发现原子核由质子和中子组成5．如图甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO’做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象，下列说法中正确的是A．从tl到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2nBSB．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为Nbs/RC．t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSωD．电流表的示数为6．在“油膜法估测分子的直径”实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是（）A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想模型法 D．比值定义法二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表、电流表为理想电表。L1、L2、L3、L4为四只规格均为“220V，60W”的灯泡。如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（）A．电压表的示数约为1244.32VB．电流表的示数约为0.82AC．a、b两端的电压是1045VD．a、b两端的电压是1100V8．如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化，内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载，如果要求负载上消耗的电动率最大，则下列说法正确的是（）A．该交流电源的电动势的瞬时值表达式为VB．变压器原副线圈匝数的比值为C．电流表的读数为D．负载上消耗的热功率9．如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数减小了0.2A，电流表A2的示数减小了0.8A，所有电表均为理想电表，则下列说法正确的是（）A．电压表V1示数减小B．电压表V2、V3示数均减小C．该变压器起降压作用D．变阻器滑片是沿d→c的方向滑动10．如图所示，半径分别为R和2R的甲、乙两薄圆盘固定在同一转轴上，距地面的高度分别为2h和h，两物块a、b分别置于圆盘边缘，a、b与圆盘间的动摩擦因数μ相等，转轴从静止开始缓慢加速转动，观察发现，a离开圆盘甲后，未与圆盘乙发生碰撞，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（）A．动摩擦因数μ一定大于B．离开圆盘前，a所受的摩擦力方向一定指向转轴C．离开圆盘后，a运动的水平位移大于b运动的水平位移D．若，落地后a、b到转轴的距离之比为三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）某同学用如图甲所示的装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：轻质弹簧水平放置在光滑水平面上，左端固定，右端与一小球接触而不固连。弹簧处于原长时，小球在A点，向左推小球压缩弹簧至C点，由静止释放。用频闪照相机得到小球从C点到B点的照片如图乙所示。已知频闪照相机频闪时间间隔为T，重力加速度大小为g。回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能与小球离开弹簧时的动能相等。为测得，除已知物理量外，至少还需测量下列物理量中的____________（填正确答案标号）。A．小球的质量mB．C、A间距离C．C、B间距离D．A、B间距离E.弹簧的压缩量F.弹簧原长(2)用所选取的测量量和已知量表示，得___________。(3)由于水平面不是绝对光滑，测得的弹性势能与真实值相比___________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。12．（12分）一实验小组用某种导电材料制作成电阻较小(约小于3Ω)的元件Z，并通过实验研究该元件中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律。(1)该小组连成的实物电路如图(a)所示，其中有两处错误，请在错误的连线上打“×”，并在原图上用笔画出正确的连线__________。(2)在实验中应选用的滑动变阻器是_________。A．滑动变阻器R1(0～5Ω额定电流5A)B．滑动变阻器R2(0～20Ω额定电流5A)C．滑动变阻器R3(0～100Ω额定电流2A)(3)图(b)中的点为实验测得的元件Z中的电流与电压值，请将点连接成图线__________。(4把元件Z接入如图(c)所示的电路中，当电阻R的阻值为2Ω时，电流表的读数为1.25A；当电阻R的阻值为3.6Ω时，电流表的读数为0.8A。结合图线，可求出电池的电动势E为______V，内阻r为______Ω。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图所示，在xoy平面内，虚线OP与x轴的夹角为30°。OP与y轴之间存在沿着y轴负方向的匀强电场，场强大小为E。OP与x轴之间存在垂直于xoy平面向外的匀强磁场。现有一带电的粒子，从y轴上的M点以初速度v0、沿着平行于x轴的方向射入电场，并从边界OP上某点Q（图中未画出）垂直于OP离开电场，恰好没有从x轴离开第一象限。已知粒子的质量为m、电荷量为q（q>0），粒子的重力可忽略。求：(1)磁感应强度的大小；(2)粒子在第一象限运动的时间；(3)粒子从y轴上离开电场的位置到O点的距离。14．（16分）如图甲所示，宽、倾角的金属长导轨上端安装有的电阻。在轨道之间存在垂直于轨道平面的磁场，磁感应强度B按图乙所示规律变化。一根质量的金属杆垂直轨道放置，距离电阻，时由静止释放，金属杆最终以速度沿粗糙轨道向下匀速运动。R外其余电阻均不计，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。求：(1)当金属杆匀速运动时电阻R上的电功率为多少？(2)某时刻金属杆下滑速度为，此时的加速度多大？(3)金属杆何时开始运动？15．（12分）如图所示，一玻璃砖的横截面为半径为R的半圆，折射率为一束单色平行光与直径MN成45°角入射。已知光在真空中传播的速度为c，不考虑玻璃砖内的反射光。求：(1)从弧面射出的光线在玻璃砖内传播的最长时间(2)弧面上有光线射出的弧线长度

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4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、A【解析】

设BC弧的半径为r。小球恰好能通过C点时，由重力充当向心力，则有：小球从A到C的过程，以C点所在水平面为参考平面，根据机械能守恒得：联立解得：A．，与结论相符，选项A正确；B．，与结论不相符，选项B错误；C．，与结论不相符，选项C错误；D．，与结论不相符，选项D错误；故选A。2、B【解析】

AB．由楞次定律判定感应电流方向。0~1s、4~5s两时间段内电流方向与题意正方向相反，1~2s、2～3s两时间段内电流方向与题意正方向相同。所以B正确，A错误；CD．由电磁感应定律和欧姆定律得感应电流则i的大小与的大小成正比。结合题图乙知，3~4s时间内无感应电流。其他时间段内的大小相等，则感应电流大小恒定，即各段电流大小相等。所以CD错误。故选B。3、A【解析】

根据卫星所受的万有引力提供向心力可知：可得同步卫星的轨道半径大于中圆轨道卫星，则中圆轨道卫星的周期小，角速度、线速度和向心加速度均大，故A正确，BCD错误。故选A。4、B【解析】

AC．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构模型，中子是查德威克发现的，故AC错误；B．卢瑟福用粒子轰击氮核，发现了质子，核反应方程为，故B正确；D．粒子散射实验不能说明原子核内存在中子和质子，故D错误。故选B。5、D【解析】试题分析：由图可知，tl和t3这两时刻的磁通量大小为BS，方向相反；故穿过线圈磁通量的变化量为2BS；故A错误；从t3到t4这段时间磁通量的变化为BS，则平均电动势；因此通过电阻R的电荷量为；故B错误；t3时刻电动势E=NBSω；则由法拉第电磁感应定律可知：；则穿过线圈的磁通量变化率为BSω；故C错误；电流表的示数为有效值，则有：；故D正确；故选D．考点：法拉第电磁感应定律；交流电的有效值6、C【解析】

在“油膜法估测分子的直径”实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是理想模型法，故C项正确，ABD三项错误。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、BC【解析】

A．由输出端交变电压的图象可求出有效值220V，由原、副线圈匝数之比4:1，可得原、副线圈的电压之比4:1，则原线圈的电压即电压表的示数为故A错误；B．副线圈电压为220V，L2、L3、L4三只灯泡都正常发光，电流表的示数为故B正确；CD．原、副线圈的电流之比，则原线圈电流为灯泡的电阻则、两点的电压故C正确，D错误。故选BC。8、BC【解析】

A．由图可知周期T＝4×10-2s，角速度所以该交流电源的电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin(50πt)故A错误；B．设原副线圈中的匝数分别为n1和n2，电流分别为I1和I2，电压分别为U1和U2，则U1＝E−I1r电阻R消耗的功率P＝U2I2=U1I即P＝(E−I1r)I1＝−I12r−EI1可见I1＝时，P有最大值此时则所以故B正确；C．电流表的读数为有副线圈电流的有效值：原线圈电流有效值为则故C正确；D．负载上消耗的功率故D错误。故选BC.9、CD【解析】

ABD．根据变压器原理，输入电压U1和输出电压U2保持不变，而A2示数减小，说明负载电路电阻变大，所以滑动变阻器R变大了，即变阻器滑片是沿的方向滑动的，故AB错误，D正确；C．原、副线圈中电流和匝数成反比，即电流变化时，则有可求得故变压器应为降压变压器，故C正确。故选CD。10、ABD【解析】

A．由题意可知，两物块随圆盘转动的角速度相同，当最大静摩擦力提供物体向心力时，此时的角速度为物体随圆盘做圆周运动的最大角速度，为临界角速度，根据牛顿第二定律得解得b物体滑离圆盘乙的临界角速度为同理可得，a物块的临界角速度为由几何知识知，物体a滑离圆盘时，其位移的最小值为由题意知，其未与圆盘乙相碰，根据平抛运动规律可知解得所以A正确；B．离开圆盘前，a随圆盘一起做匀速圆周运动，由静摩擦力来提供向心力，所以a所受的摩擦力方向一定指向转轴，B正确；C．由于所以一定是b物块先离开圆盘，离开圆盘后，物块做平抛运动，对b物体的水平位移为同理可得，a物体的水平位移为故离开圆盘后a的水平位移等于b的水平位移，所以C错误；D．当时a的落地点距转轴的距离为同理，b的落地点距转轴的距离为故所以D正确。故选ABD。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、AD偏小【解析】

(1)[1]小球的动能，因此需要测量小球的质量m，小球离开弹簧时的速度大小v可以通过测得A、B间的距离结合经过该段的时间求出，所以AD项的物理量需要测量，故选AD。(2)[2]小球的动能为由桌面光滑，则小球从A到B做匀速直线运动，则离开弹簧时的速度大小联立解得动能的表达式(3)[3]由于水平面不是绝对光滑，小球在过程中克服摩擦力做功转化为内能，导致弹簧减少的弹性势能没有全部转化为小球的动能，所以测得的弹性势能小于其真实值。12、电源负极与滑动变阻器a端相连A4.10.45【解析】

(1)[1]因Z电阻较小，电流表应采用外接法；由于要求电压从零开始变化，滑动变阻器选用分压接法，错误的连线标注及正确接法如图：(2)[2]分压接法中，为了便于调节，滑动变阻器选用总阻值小，且额定电流较大的，故选：A；(3)[3]根据描点法得出对应的伏安特性曲线如图所示：；(4)[4][5]当电流为1.25A时，Z电阻两端的电压约为1.0V；当电流为0.8A时，Z电阻两端的电压约为0.82V；由闭合电路欧姆定律可知：E=1.25(r+2)+1=1.25r+3.5E=0.8(r+3.6)+0.82=0.8r+3.7联立解得：E=4.1Vr=0.44Ω四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、(1)；(2)；(3)【解析】

(1)由于粒子从Q点垂直于OP离开电场，设到Q点时竖直分速度为，由题意可知设粒子从M点到Q点运动时间为，有粒子做类平抛运动的水平位移如的由磁场方向可知粒子向左偏转，根据题意可知粒子运动轨迹恰好与轴相切，设粒子在磁场中运动的半径为，由几何关系设粒子在磁场中速度为，由前面分析可知洛伦兹力提供向心力解得(2)粒子在磁场中运动周期设粒子在磁场中运动时间为，粒子离开磁场的位置到轴的距离为，则沿着轴负方向做匀速直线运动，设经过时间到达轴，即(3)由几何关系可得粒子离开磁场的位置到轴距离粒子离开磁场手，竖直方向做匀速直