2022~2023学年山东省枣庄市高三（第二次）模拟考试物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 核电池又叫“放射性同位素电池”，已用于心脏起搏器和人工心脏。以其能源的精细可靠，可在患者胸内连续安全使用年以上。现有某型号核电池，内装毫克钚。已知钚的半衰期为年，钚衰变时会放出射线和光子，生成新核。下列说法正确的是( )
A. 生成的新核的中子数为
B. 核电池的工作原理与核电站相同，都是核裂变释放的能量转化为电能
C. 核电池装入人体后，温度升高，钚的半衰期将小于年
D. 经年，毫克的钚还能剩下毫克
2. 一定质量的理想气体，从状态经又回到状态，其循环过程的图像如图所示。已知气体在状态的温度为。则下列说法正确的是( )
A. 气体在状态的温度为
B. 气体由到和由到的两个过程中，对外做的功相等
C. 气体完成次循环过程，一定从外界吸收热量
D. 气体由到的过程中，吸收的热量小于内能的增加量
3. 年，英国物理学家托马斯杨完成了著名的双缝干涉实验。如图所示为双缝干涉实验的原理图，单缝、屏上的点均位于双缝和的中垂线上。在双缝与屏之间充满折射率为的均匀介质，屏上点是点上方的第条暗条纹的中心，点到点的距离为。已知入射光在真空中的波长为，双缝与屏之间的距离为，则双缝和的距离为( )
A. B. C. D.
4. 为庆祝全国两会胜利召开，某景区挂出个灯笼相邻两个灯笼之间用轻绳等距连接，灯笼上依次贴着“高举中国特色社会主义伟大旗帜，为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗”的金色大字，从左向右依次标为、、、、。无风时，灯笼均自然静止，与“全”字灯笼右侧相连的轻绳恰好水平，如图所示。已知每个灯笼的质量均为，取重力加速度，悬挂灯笼的轻绳最大承受力，最左端悬挂的轻绳与竖直方向的夹角为。，。下列说法正确的是( )
A. 夹角的最大值为
B. 当夹角最大时，最底端水平轻绳的拉力大小为
C. 当时，最底端水平轻绳的拉力大小为
D. 当时，第个灯笼与第个灯笼之间的轻绳与竖直方向的夹角为
5. 如图所示，、为两个对称的圆锥的顶点，相距、圆锥的底面半径为，点图中未标出为圆锥底面圆周上的一点，点为连线的中点，点为连线的中点。现把两个电荷量都是的正点电荷分别置于、两点。该空间为真空，静电力常量为。则下列说法正确的是( )
A. 圆周上各点的电场强度的方向都平行于连线
B. 圆周上点的电场强度大小为
C. 在连线上各点的电场强度都一定大于点的电场强度
D. 将另一个带负电的检验电荷从点沿、的折线路径移动到点的过程中，其电势能一定逐渐减小
6. 如图甲所示，是国产某型号手机无线充电装置，其工作原理图如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比。送电线圈和受电线圈所接电阻的阻值均为。当间接上的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为，充电电流为，把送电线圈和受电线圈构成的装置视为理想变压器，不计线圈及导线电阻，则下列说法正确的是( )
A. 阻值
B. 快速充电时，送电线圈的输入电压
C. 快速充电时，送电线圈的输入功率为
D. 持续进行快速充电时，充满容量为的电池至少需要
7. 某实验小组设计了用单摆测量海底深度的实验。在静止于海底的蛟龙号里，测得摆长为的单摆，完成次全振动用时为。设地球为均质球体，半径为，地球表面的重力加速度大小为。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。则下列说法正确的是( )
A. 此海底处的重力加速度大于地球表面的重力加速度
B. 此海底处的重力加速度为无穷大
C. 此海底处的深度为
D. 此海底处的重力加速度大小为
8. 如图所示，质量均为的两物体、用劲度系数为的轻质弹簧拴接，物体叠放在物体上，系统处于静止状态。现将瞬间取走，物体恰好不离开地面。已知弹性势能的表达式为，其中为弹簧的形变量，重力加速度为。以下说法正确的是( )
A. 物体的质量为
B. 物体运动到最高点时的加速度大小为
C. 物体的最大速度大小为
D. 物体上升的最大高度为
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 半径为的均质透明半圆柱体的横截面示意图如图所示。一绿色细光束平行于直径从点射向半圆柱体，进入半圆柱体后，经面反射，到达面。点到直径的距离为，透明半圆柱体对绿光的折射率为，仅考虑第一次到达面的光线。则下列说法正确的是( )
A. 绿光束在面上一定发生全反射
B. 绿光束在面上一定不会发生全反射
C. 若入射光束为红色光束，则到达面的光一定不会发生全反射
D. 若入射光束为红色光束，则到达面的光一定发生全反射
10. 沿轴传播的简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，在时刻的波形如图中虚线所示。已知波的周期，为波中的一个振动质点。则下列说法正确的是( )
A. 波的传播速度可能为
B. 在时刻，质点的振动方向一定向下
C. 在时刻，质点的加速度方向一定向上
D. 质点在内运动的路程可能为
11. 如图甲所示，为光滑的水平直轨道。为光滑的半圆轨道。质量为的小物体置于点，在水平力的作用下由静止开始运动。随时间的变化规律如图乙所示。已知在时刻小物体恰好经过点，此时撒去水平力、小物体刚好能经过点，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 时刻水平力的瞬时功率为
B. 时间内水平力做功为
C. 时间内水平力做功为
D. 小物体落到水平面的位置离点的距离为
12. 如图所示，是一个均质正方形导线框，其边长为、质量为、电阻为。在的范围内存在大小为，方向垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ，在的范围内存在大小为，方向垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅱ，在范围内无磁场。线框以某一初速度从图示位置在光滑水平面上沿轴向右运动，边刚好不能进入右侧磁场，边界含磁场，导线框始终垂直于磁场。则下列说法正确的是( )
A. 线框穿出磁场Ⅰ的过程中和进入磁场Ⅱ的过程中，线框中产生的感应电流方向反
B. 线框边刚穿出磁场Ⅰ时，两点间的电势差为
C. 线框恰好有一半进入磁场Ⅱ时，边受到的安培力大小为
D. 线框穿出磁场Ⅰ的过程中与进入磁场Ⅱ的过程中产生的焦耳热之比为
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
13. 某实验小组利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，在动滑轮的下方悬挂重物、定滑轮的下方悬挂重物，重物上固定一遮光条，遮光条的宽度为，已知、的质量相等，悬挂滑轮的轻质细线始终保持竖直，滑轮的质量忽略不计。
开始时，绳绷直，重物、处于静止状态。释放后，、开始运动，测出遮光条通过光电门的时间，则重物经过光电门时的速度为___________用题中所给的字母表示。
用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度___________。
调整开始释放的位置到光电门之间的高度，得到多组时间。如果系统的机械能守恒，应满足的关系式为___________已知当地重力加速度大小为，用实验中所测得的物理量的字母表示。
14. 小明同学自制了一个四挡位“”“”“”和“”的欧姆表，其原理图如图所示，为欧姆调零电阻，、、、为定值电阻，电流计的内阻为。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：
短接、，将选择开关与接通，电流计示数为；保持电阻滑片位置不变，将选择开关与接通，电流计示数变为，则___________选填“大于”或“小于”；
将选择开关与接通，此时欧姆表的挡位为___________选填“”“”“”和“”；
从“”挡位换成“”挡位后，进行欧姆调零时，调零电阻的滑片应该___________滑动填“向上”或“向下”；
选择“”挡位并欧姆调零后，在红、黑表笔间接入阻值为的定值电阻，稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的一半；取走，在红、黑表笔间接入待测电阻，稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的，则___________。
四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
15. 某物理实验小组，为了测量当地的大气压强，设计了如图所示的实验装置。形管竖直放置，管的横截面积为管的倍，底部用细管相连，稳定时，管中封闭有长为的空气柱，管开口，、两管水银面高度差为。现将该装置从图示位置绕轴缓慢转动，管中气柱长度缩短到，实验中空气不会进入细管，形管导热良好，环境温度保持不变。计算结果均保留位有效数字，气体压强单位用表示。那么：
当地的大气压强是多少；
该将该装置从图示位置绕轴缓慢转动时，管中气柱的长度为多少？
16. 如图所示，深为的枯井中有一质量为的重物，通过轻绳跨过光滑的定滑轮与地面上质量为的重物相连。某人用与水平方向成的力拉重物，恰好使其匀速运动。若该人用同样大小的力水平拉重物，并将井中的重物由井底拉到井口。取重力加速度。重物与地面之间的动摩擦因数为。，，求：
拉力的大小；
水平拉重物时，的加速度大小；
为使重物能到达井口，水平力作用的最短时间。
17. 制造芯片，要精准控制粒子的注入。如图甲所示，是控制粒子运动的装置示意图，两块边长均为的正方形金属板、上、下正对水平放置，极板间距也为。以该装置的立方体中心点为原点建立直角坐标系，并在极板间加沿轴负方向的匀强磁场磁感应强度大小未知，两极板接到电压为的电源上。现有一束带正电粒子以速度沿轴正方向从左侧持续注入极板间，恰好沿轴做匀速直线运动。不考虑电磁场的边缘效应，粒子的重力忽略不计，粒子之间的静电力忽略不计。
求磁感应强度的大小；
若仅撤去磁场，该带电粒子束恰好击中点，求粒子的比荷；
若仅撤去电场，求带电粒子束离开立方体空间的位置坐标；
若将磁场方向改为沿轴正方向，并将两极板接到电压按如图乙所示变化的电源上，时刻让粒子从中心点沿轴正方向以速度注入，试通过计算说明从粒子注入后到击中极板前会经过轴几次。
18. 如图所示，光滑水平轨道上放置质量为的长板，质量为的滑块视为质点置于的左端，与之间的动摩擦因数为；在水平轨道上放着很多个滑块视为质点，滑块的质量均为，编号依次为、、、、、、。开始时长板和滑块均静止。现使滑块瞬间获得向右的初速度，当、刚达到共速时，长板恰好与滑块发生第次弹性碰撞。经过一段时间，、再次刚达到共速时，长板恰好与滑块发生第次弹性碰撞，依次类推；最终滑块恰好没从长板上滑落。重力加速度为，滑块间的碰撞均为弹性碰撞，且每次碰撞极短，求：
开始时，长板的右端与滑块之间的距离；
滑块与滑块之间的距离；
长板与滑块第次碰撞后，长板的右端与滑块的最大距离；
长板的长度。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.由质量数和电荷数守恒可知新核的质量数为
电荷数为
则中子数为，故A正确；
B.核电池的工作原理是利用衰变放出的能量转化为电能，核电站是核裂变释放的能量转化为电能，故B错误；
C.半衰期与原子所处的物理状态无关，与温度和化学状态无关，所以核电池装入人体后，钚的半衰期不变，故C错误；
D.钚的半衰期为年，经年，毫克的钚还能剩下 毫克，故D错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】A.因可知两态的温度相同，则气体在状态的温度为，选项A错误；
B.因图像的面积等于功，气体由到对外做的功大于由到外界对气体做的功，选项B错误；
C.气体完成次循环过程，气体内能不变，由的分析可知，气体对外做功大于外界对气体做功，可知整个过程中气体对外做功，则气体一定从外界吸收热量，选项C正确；
D.气体由到的过程中，气体对外做功，温度升高，内能变大，根据
吸收的热量大于内能的增加量，选项D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】点为第条暗条纹的中心，设相邻暗条纹间距为 ，有
光在介质中的波长为 ，波速为 ，光在真空中速度为 ，根据光射入介质中频率不变，有 ， ，
可得
根据公式
代入解得
故选A。
4.【答案】
【解析】A.分析可知，当绳子拉力达到最大时，夹角的值最大，以整体为研究对象，根据平衡条件竖直方向有
解得
可得，A错误；
B.当夹角最大时，以左边个灯笼为研究对象，水平方向
解得，B正确；
C.当 时，以左边个灯笼为研究对象，根据几何关系可得
解得，C错误；
D.当 时，以左边第个灯笼到个灯笼为研究对象，根据几何关系可得
解得，可知第个灯笼与第个灯笼之间的轻绳与竖直方向的夹角不为，D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】A.根据等量同种点电荷电场线的分布特点可知，圆周上各点的电场强度的方向都垂直于连线。故A错误；
B.圆周上点的电场强度大小为，故B错误；
C.到，电场强度由逐渐增加，而点场强不为。则在连线上各点的电场强度不一定大于点的电场强度。故C错误；
D.将另一个带负电的检验电荷从点沿、的折线路径移动到点的过程中，一直是电场力做正功，其电势能一定逐渐减小。故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】根据变压器匝数和电流的关系可知
可得送电线圈的电流
根据匝数和电压的关系可知，
则
送电线圈两端的电压
选项A错误，B正确；
C.快速充电时，送电线圈的输入功率为
选项C错误；
D.持续进行快速充电时，充满容量为的电池至少需要
选项D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】根据万有引力提供重力，则在星球表面
化解得
已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，所以此海底处的 减小，重力加速度减小，故AB错误；
根据单摆周期公式
则此海底处的重力加速度大小为
又由
解得
此海底处的深度为
故C正确，D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.物体叠加在物体上面静止时，由二力平衡
拿走物体后，物体在弹簧上做简谐运动，其在平衡位置时，弹簧压缩长度为
其振幅
当物体上升到最高点，此时弹簧拉伸长度最长，由于物体恰好不离开地面，由二力平衡
所以由振幅相等
解得物体的质量为，故A错误；
B.物体在最高点受重力和弹簧弹力，由于物体恰好不离开地面，故
所以由牛顿第二定律可得物体在最高点的加速度为，故B错误；
D.物体上升的最大高度为，故D错误；
C.当物体经过平衡位置的时候其速度最大，物体从最高点回落到平衡位置的过程中，物体与弹簧组成的系统机械能守恒，则
解得物体的最大速度大小为，故C正确。
故选C。
9.【答案】
【解析】作出光路，如图所示
令在点的入射角为 ，折射角为 ，根据几何关系有
解得
根据
解得
则有
则有
即绿光在面上的入射角恰好等于 ，绿光的临界角
解得
可知，绿光束在面上一定发生全反射，A正确，B错误；
若入射光束为红色光束，红光在半圆柱体中的折射率小于绿光，即当红光从点入射时，折射角 增大，根据上述光路结合几何关系可知，红光在界面上的入射角小于 ，而红光发生全反射的临界角大于绿光的临界角，即红光在界面上的入射角小于其临界角，结合上述可知，若入射光束为红色光束，则到达面的光一定不会发生全反射，C正确，D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】A.若该简谐波向轴正方向传播 ，，，
又因为，有
根据图像可知波长为，由
若该简谐波向轴负方向传播 ，，，
又因为，有
根据图像可知波长为，由
A正确；
若简谐波向轴正方向传播，时刻的波形图与时刻的波形图相同，所以质点向下振动，加速度方向向上；
若简谐波向轴负方向传播，画出时刻的波形图如红色图线
此时质点向下振动，加速度向下；综上所述，质点的振动方向一定向下，加速度不一定向上。B正确，C错误；
D.若简谐波向轴正方向传播，则
质点在内运动的路程为
若简谐波向轴负方向传播，则
质点在内运动的路程为
D正确。
故选ABD。
11.【答案】
【解析】A.时刻速度设为，由图像和动量定理得
解得
时刻水平力的瞬时功率为
故A错误；
根据动能定理得时间内水平力做功为
故B错误，C正确；
D.小物体刚好能经过点，有
时刻小物体恰好经过点，由图像和动量定理得
解得
从点到点由动能定理得
解得
从点抛出后做平抛运动，则，
解得
故D正确。
故选CD。
12.【答案】
【解析】A.线框穿出磁场Ⅰ的过程中垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律可知感应电流为顺时针方向，线框进入磁场Ⅱ的过程中，垂直纸面向外的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流为顺时针，两个过程感应电流方向相同，A错误；
B.对全过程，根据动量定理可得
又，
联立解得线框边刚穿出磁场Ⅰ时的速度
线框边刚穿出磁场Ⅰ时， 边切割磁感线， 边相当于电源，则两点间的电势差为
B正确；
C.设线框恰好有一半进入磁场Ⅱ时，线框的速度为 ，根据动量定理可得
又
联立解得
此时 切割磁感线，感应电动势的大小
此时感应电流
边受到的安培力大小为
联立可得
C错误；
D.根据动量定理
解得
根据能量守恒定律可得线框穿出磁场的过程中产生的焦耳热
线框进入磁场的过程中产生的焦耳热
联立可得
D正确。
故选BD。
13.【答案】 ；
；
【解析】重物经过光电门时的速度为
遮光条的宽度为
设、重物的质量为，根据机械能守恒定律有
化简得
14.【答案】 大于；
；
向下；
【解析】保持电阻滑片位置不变，电流计串联的电阻越多，并联的电阻越少，改装后电流表的总电阻越小，分得电压越小，则通过的电流越小，即
电流计串联的电阻越多，并联的电阻越少，改装后电流表的量程越大。又根据 可知，越大，欧姆表内阻越小，即欧姆表倍率越小，则选择开关与接通，此时欧姆表的挡位为。
从“”挡位换成“”挡位后，进行欧姆调零时，应减小欧姆表内阻，则调零电阻的滑片应该向下滑动。
根据闭合电路欧姆定律得
联立解得
15.【答案】对中气体，型管开口向上时，有
型管开口向下时，如图所示：
设中水银面移动 ，有
由玻意耳定律得
解得
型管水平时，对中气体有
解得
【解析】本题考查了玻意耳定律，注意前后状态的分析。
16.【答案】用与水平方向成的力拉重物，重物做匀速直线运动，由水平方向受力平衡
其中
物体在竖直方向上受力平衡
解得
水平拉物体时，以、物体整体为研究对象，由牛顿第二定律
解得
设力作用的时间为，撤去力后，物体能正好到达井口，此时为所求最短时间。对，由匀加速直线运动规律 ，
撤去，以、物体整体为研究对象，由牛顿第二定律
解得
物体做匀减速直线运动刚好能到达井口，则
联立解得
【解析】本题考查牛顿定律的应用，注意分过程受力分析和运动分析。
17.【答案】粒子做匀速直线运动，则有
可得
粒子做类平抛运动，有
联立可得粒子的比荷
粒子做匀速圆周运动，则有
可得
则
所以粒子在磁场中运动半个周期，从左边界飞出，则带电粒子束离开立方体空间的位置坐标 ；
粒子沿轴做变速直线运动，在平面内做圆周运动，周期为
由乙图可知，在 时间内加速，粒子在轴方向的位移
在 时间内减速，粒子在轴方向的位移
在 时间内向反方向加速，粒子在轴方向的位移
在 时间内向反方向减速到速度为零，粒子在轴方向的位移
粒子恢复最初的方向接着重复最初的运动，运动时间为
此时距板的距离为
则由
可得
到达极板所用总时间为
粒子每个周期经过一次轴，则
取整数，所以经过次。
【解析】本题考查粒子在复合场中的运动，解题时注意运动的合成与分解，同时要注意空间几何关系。
18.【答案】对、分析有
对分析有
解得
长板与滑块发生第次弹性碰撞过程有
结合上述解得，
A、第二次达到相同速度有
对分析有
解得
滑块与滑块碰撞后速度发生交换，滑块碰后静止，滑块碰后速度为
、发生相对运动过程中的加速度大小分别为
从第一次被碰后，直到碰，历时为
的速度反向减速到，历时为
可知
表明的速度减小到时，距最远，最远距离为
解得
与第二次碰撞有
结合上述解得，，
依次类推有，
A、的相对加速度为
第次碰后相对速度为
第次碰后，在上滑行的路程为
第无穷次碰后，在上滑行的路程为
所以，木板的长度为
解得
【解析】本题考查了弹性碰撞、追及运动，难度极大，需要认真分析每个过程。
第1页，共1页
