物理（山东卷）（全解全析）

学而优教有方年高考第三次模拟考试物理·全解全析注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，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，再选涂其他答案标号。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交回一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分，第9~12题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。1．光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（）A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波C．让激光束通过一个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图且波长越大，条纹间距越大D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更小的液体，则实验现象更明显【答案】B【解析】A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率大于外套的折射率，故A错误；B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波，故B正确；C．图丙是双缝干涉图样，让激光束通过一个狭缝，不可能观察到光屏上出现丙图，故C错误；D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更大的液体，光发生全反射时，临界偏角越小，光在液体中的路程更长，实验现象更明显，故D错误。故选B。2．智能手机安装软件后，可利用手机上的传感器测量手机运动的加速度，带塑胶软壳的手机从一定高度由静止释放，落到地面上，手机传感器记录了手机运动的加速度a随时间t变化的关系如图所示，为当地的重力加速度。下列说法正确的是（

）A．释放时，手机离地面的高度为B．手机第一次与地面碰撞的作用时间为C．手机第一次与地面碰撞中所受最大弹力为自身重力的10倍D．0至时间内图线与横坐标围成的面积中，时间轴下方与上方的面积大小相等【答案】D【解析】A．由图可知，时刻手机开始接触地面，则内做自由落体运动，释放时，手机离地面的高度为故A错误；B．由图可知，时刻手机开始接触地面，时刻手机开始离开地面，则手机第一次与地面碰撞的作用时间为，故B错误；C．由图可知，时刻手机的加速度最大，且方向竖直向上，根据牛顿第二定律可得可得手机第一次与地面碰撞中所受最大弹力为自身重力的11倍，故C错误；D．由图可知，时刻手机的加速度最大，此时手机受到地面的弹力最大，手机处于最低点，手机的速度为零，则时间内手机的速度变化量为零，根据图像与横轴围成的面积表示速度变化量，可知0至内图线与横坐标围成的面积中，时间轴下方与上方的面积大小相等，故D正确。故选D。3．氢原子光谱按波长展开的谱线如图甲所示，此谱线满足巴耳末公式，…，图乙为氢原子能级图。普朗克常量约为，则（

）A．垂直入射到同一单缝衍射装置，光的衍射中央亮条纹宽度小于B．氢原子从跃迁到能级时会辐射出γ射线C．氢原子从跃迁到与跃迁到产生光子的动量之比为286∶255D．在同一光电效应装置中，光照射产生的光电子初动能都大于光照射产生的光电子【答案】C【解析】A．由图甲可知，的波长大于，垂直入射到同一单缝衍射装置，光的衍射中央亮条纹宽度大于，A错误；B．氢原子从跃迁到能级辐射出光的波长由求得氢原子从跃迁到能级时会辐射出光，不会辐射出γ射线，B错误；C．根据及可得因此动量之比为C正确；D．在同一光电效应装置中，光的能量大于光，照射产生的光电子最大初动能大于光照射产生的光电子的最大初动能，而不是光照射产生的光电子初动能都大于光照射产生的光电子，D错误。故选C。4．下图是一款小型电钻的简化电路图，它由变压器及电机两部分构成，变压器为理想变压器，电机的内阻为，额定电压为11V，额定电流为2A。当变压器输入电压为220V的正弦交流电时电钻正常工作，下列说法正确的是（）A．变压器原线圈电流的最大值为 B．变压器副线圈电流的最大值为2AC．变压器的输入功率为4W D．电机产生的机械功率为22W【答案】A【解析】A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系可得根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系解得变压器原线圈电流的有效值为变压器原线圈电流的最大值为故A正确；B．变压器副线圈电流的最大值为故B错误；C．变压器的输入功率等于输出功率，为故C错误；D．电机产生的机械功率为故D错误。故选A。5．某科研小组设计一款超重报警装置，其结构原理图如图所示，主体是导热性能良好的薄壁密闭容器，厚度和质量不计的活塞通过轻杆连接轻质平台。平台上未放重物时，内部封闭理想气体气柱长度；当活塞进入预警区域时，系统会发出超重预警。横截面积，底部的预警区域深度，平台上轻放质量为的重物稳定时，活塞刚好触动报警装置。已知环境温度不变，大气压强，，不计摩擦阻力，下列说法正确的是（

）A．重物的质量B．重物的质量C．放上重物至活塞最终稳定的过程中，密闭气体对外界放出的热量为D．放上重物至活塞最终稳定的过程中，密闭气体对外界放出的热量为【答案】D【解析】AB．最终稳定时，封闭气体温度不变，则又因为求得AB错误；CD．设外界大气压力和重物对封闭气体做功为，则代入数据求得封闭气体内能不变，根据热力学第一定律可得，气体对外界放出的热量为C错误，D正确。故选D。6．静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图，一电子在电场中仅受电场力的作用，实线描绘出了其运动轨迹，虚线表示等势线，各等势线关于y轴对称，a、b、c、d分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过a点时动能为60eV，各等势线的电势高低标注在图中，则（）A．a、d两点的电场强度相同 B．电子从a到b运动时，电场力做负功C．电子从c到d运动时，电势能逐渐减小 D．电子在经过等势线d点时的动能为60eV【答案】D【解析】A．各等势面关于y轴对称，疏密相同，所以电场线疏密也相同，场强大小相等；根据等势线与电场线垂直，可知a、d两点的电场强度方向不同，故a、d两点的电场强度不同，故A错误；B．根据等势线与电场线垂直，故电子在y轴左侧受到一个斜向右下方的电场力，速度方向沿轨迹的切线方向，故电子从a到b运动时，电场力做正功，故B错误；C．根据负电荷在电势低处电势能大，可知电子从c到d运动时，电势能逐渐增大，故C错误；D．a、d两点的电势相等，故从a到d电场力不做功，所以电子在经过等势线d点时的动能为60eV，故D正确。故选D。7．电动自行车是一种常用的交通工具，通过转动转把来改变车速。如图甲示，开启电源后，在霍尔元件的上、下面之间通过恒定电流。如图乙所示，转动转把，使内部的永久磁铁靠近或远离霍尔元件，改变穿过霍尔元件的磁场强弱，使其能输出控制车速的霍尔电压。霍尔电压越大，车速越大。如图丙所示，已知永久磁铁左边是N极、右边是S极，霍尔元件的载流子是电子。下列判断正确的是（）A．若顺时针转动手柄使永久磁铁靠近霍尔元件时，输出的霍尔电压变小B．若逆时针转动手柄使永久磁铁远离霍尔元件时，则车速将变快C．若霍尔元件中通有从上向下的电流时，则前表面电势高D．若霍尔元件中通有从上向下的电流时，则左侧电势高【答案】C【解析】A．当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电压增大，故A错误；B．逆时针转动手柄使永久磁铁远离霍尔元件时，导致霍尔器件周围的磁场减弱，那么霍尔器件输出控制车速的电压减小，车速变慢，故B错误；CD．若霍尔元件中通有从上向下的电流时，根据左手定则可知，带负电的电子向后表面距离，则前表面电势高，故C正确，D错误。故选C。8．如图所示，一轻质杆长为R，一端可绕光滑转轴O转动，另一端安装一质量为m的小球（可视为质点），轻质弹簧原长为，一端系于A点，另一端与小球相连，A、B、O、C四点在同一水平线上，，从C点现给小球一初速度，小球可在竖直平面内沿顺时针方向做完整的圆周运动，途经C、D、P、B、Q五点，测得小球经过P点时的速度大小为v，重力加速度大小为g（整个过程轻质弹簧始终处于弹性限度内），下列说法正确的是（

）A．小球在运动过程中的机械能守恒 B．小球经过Q点时速度大小为C．小球经过D点和P点时动能相同 D．小球经过P点时所受的合力为零【答案】B【解析】A．弹簧的弹性势能发生变化，则小球在运动过程中的机械能不守恒，A错误；B．小球和弹簧组成的系统机械能守恒，Q点和P点的弹性势能相同，根据机械能守恒得B正确；C．小球和弹簧组成的系统机械能守恒，D点和P点高度相同，但无法判断两点对应的弹性势能关系，小球经过D点和P点时动能关系不确定，C错误；D．信息不全面，小球经过P点时所受的合力未知，D错误。故选B。9．如图甲，水袖舞是中国京剧的特技之一，2023年春晚创意节目《满庭芳·国色》中的水袖舞给观众带来了一场绝美的视觉盛宴。如图乙，水袖由厚薄程度不同的重水袖和轻水袖连接而成。如图丙，某同学为研究重水袖和轻水袖传播机械波的情况，将水袖拉直平放在光滑水平玻璃上，在水袖方向和垂直水袖方向的水平面内建立坐标系，交界点O为坐标原点，P为轻水袖上0.70m处的一个点。某时刻对交界点施加一个外力，使此交界点沿y方向振动，并在两边水袖上形成两列沿x轴传播的简谐波。时，交界点O从平衡位置开始向y轴正方向运动，时，O点第3次到达波峰，P点第一次经过平衡位置向下运动，则下列说法正确的是（

）

A．两列波的传播周期相同B．波在重水袖上传播的波速等于在轻水袖上传播的波速C．在轻水袖上传播的波速为0.4m/sD．在重水袖上各质点的振幅低于在轻水袖上各质点的振幅【答案】AC【解析】A．两列波由同一个波源产生，则传播周期相同，选项A正确；B．波在重水袖上传播与在轻水袖上传播时的介质不同，则波在重水袖上传播的波速不等于在轻水袖上传播的波速，选项B错误；C．波传到P点时从平衡位置向上振动，时，O点第3次到达波峰，P点第一次经过平衡位置向下运动，可知则T=1s可知在轻水袖上传播的波速为选项C正确；D．在重水袖上各质点的振幅等于在轻水袖上各质点的振幅，都等于振源的振幅，选项D错误。故选AC。10．如图甲所示，一高度为H的汽缸直立在水平地面上，汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞横截面积为S，在缸的正中间和缸口处有固定卡环，活塞可以在两个卡环之间无摩擦运动。活塞下方封闭有一定质量的理想气体，已知理想气体内能U与温度T的关系为，为正的常量，重力加速度为g。开始时封闭气体温度为T0，压强等于外界大气压强p0，现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的三个状态变化过程，则（）A．活塞质量为B．从b→c过程，气体对外做功C．从a→d全过程，气体内能增加D．从a→d全过程，气体吸收的热量小于其内能的增量【答案】AC【解析】A．气体在等压膨胀过程中由受力平衡，有解得故A正确；B．图像斜率不变时体积不变，只有在b→c过程中气体对外做功故B错误；C．在a→d全过程中，由理想气体状态方程，有由题目条件可知气体内能的变化量故C正确；D．从a→d全过程，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量大于其内能的增量，故D错误。故选AC。11．地月系统可认为是月球绕地球做匀速圆周运动如图（a）所示，月球绕地球运动的周期为；也可为地月系统是一个双星系统如图（b）所示，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做匀速圆周运动，月球绕O点运动的周期为。若地球、月球质量分别为M、m，两球心相距为r，万有引力常量为G，下列说法正确的是（

）A．图（a）月球绕地球运动的周期等于图（b）中月球绕O点运动的周期B．图（a）中，地球密度为C．地月双星轨道中O点到地心距离为D．图（a）中，若把部分月壤运回到地球，最终月球绕地球做圆周运动轨道半径将变小【答案】CD【解析】AC．根据万有引力提供向心力解得图（a）月球绕地球运动的周期为地月系统是一个双星系统，设地月双星轨道中O点到地心距离为，地月双星轨道中O点到月球圆心距离为，则可得且解得，，可知图（a）月球绕地球运动的周期大于图（b）中月球绕O点运动的周期，故A错误，C正确；B．根据万有引力提供向心力设地球的半径为，地球的体积为图（a）中，地球密度为故B错误；D．图（a）中，若把部分月壤运回到地球，设部分月壤质量为，则即此时月球做圆周运动所需的向心力小于月球与地球间的万有引力，月球做向心运动，月球绕地球做圆周运动轨道半径将变小，故D正确。故选CD。12．如图所示，间距均为d的倾斜金属导轨AD、HG与水平金属导轨DE、GF在D、G两点用绝缘材料平滑连接。在ADGH平面内存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度为的匀强磁场，在DEFG平面存在竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场．在AD、HG间连接一电容为C的电容器和一个自感系数为L的电感线圈，在EF间接一小灯泡。开始时，开关S断开，一质量为m、长为d的金属棒在倾斜导轨上从距水平地面高为h的位置由静止释放，不计导轨和金属棒的电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，电容器的耐压值足够高．则下列说法正确的是（）A．金属棒在倾斜导轨上做匀加速运动B．金属棒在水平导轨上做匀减速运动C．金属棒进入DEFG区域后，闭合开关S瞬间，通过L的电流最小D．在整个过程中，通过小灯泡的总电荷量为【答案】AC【解析】A．金属棒在倾斜导轨上由静止释放，则金属棒做加速下滑，金属棒切割磁感线产生感应电动势为由于对电容器充电，则电路中有电流产生，金属棒受到安培力作用，方向与金属棒运动方向相反。电容器所带的电荷量为电容器充电电流为设倾斜金属导轨平面与水平面夹角为θ，对金属棒由牛顿第二定律可得解得由于m、θ、C、B1、d都是定值，则加速度a是定值，可知金属棒在倾斜导轨上做匀加速运动，A正确；B．金属棒在水平导轨上做切割磁感线运动产生感应电动势，产生感应电流，金属棒受到安培力作用，安培力与金属棒运动方向相反，安培力对金属棒产生加速度，使金属棒做减速运动，设小灯泡的电阻为R，则安培力为一方面小灯泡的电阻R随温度变化，另外，金属棒最哦减速运动，则不是定值，则安培力是变力，因此金属棒做变加速运动，B错误；C．金属棒进入DEFG区域后，闭合开关S后，电容器与电感线圈组成LC振荡电路，由LC振荡电路中的振荡电流特点，在闭合开关S瞬间，通过L的电流是零最小，C正确；D．由速度位移关系公式可得，金属棒在进入DEFG区域时的速度大小为金属棒在水平导轨上做减速运动，最后速度减到零，设通过小灯泡的平均电流为，对金属棒由动量定理可得又有解得D错误。故选AC。二、实验题：本题共2小题，共14分。13．（6分）图1所示的实验装置可以用来验证机械能守恒定律，在O点通过细线悬挂一个小金属球，在O点的正下方点固定一个光电门（光电门与数字毫秒计相连），把金属球拉至A点，测得A到的竖直高度为h，把金属球由静止释放，记录下金属球通过光电门的时间为t，已知当地的重力加速度为g。(1)要验证机械能守恒定律，需要测出金属球的直径D，用游标卡尺测量的结果如图2所示，则金属球直径cm。(2)如果关系式成立，则表明机械能守恒定律得到验证。(3)如果实验中，保持光电门的位置不变，多次改变金属球释放的高度，得到多组h、t数据，然后用图像法处理数据，以h为纵轴，以（填“”“”或“”）为横轴，才能使图像为一条直线。若得到的图像是一条过原点的直线且斜率，就表明机械能守恒定律得到验证。【答案】(1)(2)(3)【解析】（1）游标卡尺读数（2）若机械能守恒，则解得（3）[1]由（2）可知，与成正比。要使图像为直线，横轴为。[2]由（2）可得当斜率为可验证机械能守恒定律。14.（8分）某学习小组用伏安法测一个待测电阻的阻值，实验室提供器材如下：A．待测电阻：阻值约为2kΩB．干电池：电动势，内阻可忽略C．电流表A：满偏电流，内阻约为50ΩD．电压表V：量程0~1V，内阻约为10kΩE．电阻箱：最大阻值为999.9ΩF．滑动变阻器R：阻值范围为0~200ΩG．开关、导线若干(1)该学习小组同学首先采用伏安法测量待测电阻的阻值，根据上述实验器材，小组讨论后设计了一个最佳测量电路，你认为下列电路方案（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）更合理。(2)为了更准确地测量待测电阻的阻值，该小组决定换一种测量电路，增加电阻箱来完成实验，实验电路图如图戊：①先闭合、断开，调节R和，使电流表和电压表偏转适当，记下两表示数为；②再闭合，保持不变，调节，记下此时电压表和电流表示数为；③小组同学利用测量数据计算出的待测电阻（结果保留两位有效数字）；④请你判断该小组此测量方案（选填“能”或“不能”）消除电表内阻造成的误差。【答案】(1)丁(2)R1800能【解析】（1）电压表的量程0~1V，其内阻具体值不知道，电流表内阻也不知道，所以无法对这两块表进行改装，电源电动势，所以需要使用滑动变阻器的分压式连接，由于待测电阻约为2kΩ，所以采用电流表内接，综合以上分析，丁方案比较合理。（2）[1][2][3]调节滑动变阻器R，由欧姆定律得解得根据以上计算可知，该方案可以消除电表内阻造成的误差。三、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15．（7分）如图，某种透明玻璃砖由一个圆柱体和半球体构成，为半球体的球心，半球体及圆柱体的半径为，圆柱体的高为，底面圆心处有一点光源，光源可向各个方向发出、两种频率不同的光。（i）若从光源发出的光直接射到圆柱体和半球体交界面的边界处时恰好发生全反射，求玻璃砖对光的折射率；（ii）若从光源发出的光与之间的夹角，光线从半球体表面以平行于的方向射出，求玻璃砖对光的折射率。【答案】（i）;（ii）【解析】（i）设光在玻璃砖中的临界角为，则又得（ii）如图所示，过光的出射点作出法线，从玻璃砖射向空气，设入射角为，折射角为由几何关系得得得又玻璃砖对光的折射率16．（9分）桶装水电动抽水器可以轻松实现一键自动取水。如图，某同学把一个简易抽水器安装在水桶上，出水口水平。某次取水时，桶内水位高度h1=20cm，按键后测得t=16s内注满了0.8L的水壶。已知抽水器出水口高度H=60cm、横截面积S=0.5cm2，水壶的高度h2=15cm，若该次取水过程中抽水器将电能转化为水的机械能的效率η=15%，忽略取水过程中桶内水位高度的变化，重力加速度g=10m/s2，水的密度ρ=1.0×103kg/m3。（1）求接水时出水口到水壶口左边缘的最大水平距离；（2）估算本次取水抽水器的功率。【答案】（1）；（2）【解析】（1）设出水口处水的速度为v0，由题意可得，t=16s内抽水器抽出水的体积V=Sv0t解得v0=1m/s平抛过程：竖直方向水平方向x=v0t=0.3m（2）在t=16s内，抽水机取水质量根据能量守恒定律得17．（14分）研究光电效应的装置如甲图所示，该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面（纸面）内，垂直纸面的金属薄板M、N与y轴平行放置，板N中间有一小孔，坐标为。第一象限存在垂直向里的匀强磁场，x轴处有小孔，平行板电容器A，K的上极板与x轴紧靠且平行，其长度为L，板间距为，A板中央小孔与对齐，K板连接电流表后接地。在入射光的照射下，质量为m，电荷量为e的电子从M板逸出后经极板电压加速从点持续不断进入磁场，速度大小在与之间，已知速度为的电子经磁场偏转后恰能垂直x轴射入点，板M的逸出功为W，普朗克常量为h。忽略电子之间的相互作用，电子到达边界或极板立即吸收并导走。（1）求逸出光电子的最大初动能和入射光的频率；（2）求匀强磁场的磁感应强度大小和所有能到达x轴上的电子在磁场中运动的最短时间；（3）时，求到达K板最左端的电子刚从板M逸出时速度的大小及与x轴的夹角；（4）若在小孔处增加一特殊装置，可使进入的电子沿各方向均匀分布在与轴成0~90°范围内，速率在与之间。监测发现每秒钟有n个电子通过小孔，调节加载在k与A板之间的电压，试在乙图中大致画出流过电流表的电流i随变化的关系曲线。标出相关数据，写出必要的计算过程。【答案】（1），；（2），；（3），；（4）【解析】（1）根据题意，逸出速度为0时