山东省济宁市2021届高三下学期物理一模试卷

试卷更新日期：2021-03-31 类型：高考模拟

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一、单选题

1. 关于近代物理知识的描述中，下列说法正确的是（）

A、结合能越大的原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定 B、在 ${}_{7}^{14}N + {}_{2}^{4}H e \to {}_{8}^{17}O + X$ 核反应中，X是质子，这个反应过程为 $α$ 衰变 C、氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道时，电子的动能减少，原子的电势能增大 D、当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用红外线照射也一定会有电子逸出

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2. 中国军队于2020年9月21日至26日派员赴俄罗斯阿斯特拉罕州参加“高加索2020”战略演习，演习中某特种兵从空中静止的直升飞机上，抓住一根竖直悬绳由静止开始下滑，其运动的速度随时间变化的图像如图所示， $t_{2}$ 时刻特种兵着地，关于该特种兵，下列说法正确的是（）

A、 $0 \sim t_{1}$ 时间内处于超重状态 B、 $t_{1} \sim t_{2}$ 时间内所受阻力越来越大 C、 $t_{1} \sim t_{2}$ 时间内的平均速度 $\bar{v} = \frac{v_{1} + v_{2}}{2}$ D、 $0 \sim t_{2}$ 时间内合外力的冲量为零

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3. 为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匣数分别为 $n_{1}$ 、 $n_{2}$ 。当两点火针间电压大于 $5000V$ 就会产生电火花进而点燃燃气，闭合S，下列说法正确的是（）

A、电压表的示数为 $50 \sqrt{2} V$ B、在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于 $5000V$ C、当 $\frac{n_{2}}{n_{1}} > 100$ 时，才能点燃燃气 D、当 $\frac{n_{2}}{n_{1}} = 200$ 时，点火针每个周期的放电时间为 $0 .01s$

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4. 某位同学用筷子将均匀球夹起悬停在空中，如图所示，已知球心O与两根筷子在同一竖直面内，小球质量为 $0 .1kg$ ，筷子与竖直方向之间的夹角均为37°，筷子与小球表面间的动摩擦因数为0.875（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），取重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ ， $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ 。则每根筷子对小球的压力至少为（）

A、 $5N$ B、 $7 .5N$ C、 $10N$ D、 $12 .5N$

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5. 有两位同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”，他们各自利用那里的实验室中 $DIS$ 系统探究了单摆周期T和摆长L的关系。然后通过互联网交流实验数据，并用计算机绘制了如图甲所示的 $T^{2} - L$ 图像。另外，去“复旦大学”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用的a、b两个摆球的振动图像，如图乙所示。下列说法正确的是（）

A、甲图中“南开大学”的同学所测得的实验结果对应的图线是A B、甲图中图线的斜率表示对应所在位置的重力加速度的倒数 C、由乙图可知，a、b两摆球振动周期之比为 $3 ： 2$ D、由乙图可知， $t = 1 s$ 时b球振动方向沿y轴负方向

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6. 用货车运输规格相同的两层水泥板，底层水泥板固定在车厢内，为防止货车在刹车时上层水泥板撞上驾驶室，上层水泥板按如图所示方式放置在底层水泥板上。货车以 $3 {m/s}^{2}$ 的加速度启动，然后以 $12 m/s$ 匀速行驶，遇紧急情况后以 ${8m/s}^{2}$ 的加速度刹车至停止。已知每块水泥板的质量为 $250kg$ ，水泥板间的动摩擦因数为0.75，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取 $g = 10 {m/s}^{2}$ ，则（）

A、启动时上层水泥板所受摩擦力大小为 $1875N$ B、刹车时上层水泥板所受摩擦力大小为 $2000N$ C、货车在刹车过程中行驶的距离为 $9m$ D、货车停止时上层水泥板相对底层水泥板滑动的距离为 $0 .6m$

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7. 如图甲所示，陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，被称为“魔力陀螺”。它可等效为一质点在圆轨道外侧运动模型，如图乙所示。在竖直面内固定的强磁性圆轨道半径为R，A、B两点分别为轨道的最高点与最低点。质点沿轨道外侧做完整的圆周运动，受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为F，当质点以速率 $\sqrt{g R}$ 通过A点时，对轨道的压力为其重力的6倍，不计摩擦和空气阻力，质点质量为m，重力加速度为g，则（）

A、质点在A点对轨道的压力小于在B点对轨道的压力 B、强磁性引力的大小为6mg C、只要质点能做完整的圆周运动，则质点对A、B两点的压力差恒为7mg D、为确保质点做完整的圆周运动，则质点通过B点的最大速率为 $\sqrt{10 g R}$

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8. 如图甲所示，倾角为 $α$ 的斜面固定在水平地面上，斜面上一木块受到与斜面底边平行的力F的作用，当力F逐渐增大时，木块所受的摩擦力f和力F的大小关系如图乙所示。若木块的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，图中 $f_{1}$ 、 $f_{2}$ 、 $F_{1}$ 均为已知量，重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A、木块的质量可表示为 $\frac{f_{1}}{g \cos α}$ B、木块与斜面间的动摩擦因数可表示为 $\frac{f_{2}}{f_{1}} \tan α$ C、F小于 $F_{1}$ 时木块所受的摩擦力与斜面底边垂直且沿斜面向上 D、F大于 $F_{1}$ 后木块做直线运动

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二、多选题

9. 在真空中某点电荷Q的电场中，将带电荷量为q的正试探电荷分别置于 $a (0 ， 0 ， r)$ 、 $b (r ， 0 ， 0)$ 两点时，试探电荷所受电场力的方向如图所示， $F_{a}$ 、 $F_{b}$ 分别在 $y O z$ 和 $x O y$ 平面内， $F_{a}$ 与z轴负方向成60°角， $F_{b}$ 与x轴负方向成60°角。已知试探电荷在a点受到的电场力大小为 $F_{a} = F$ ，静电力常量为k。下列说法正确的是（）

A、点电荷Q位于y轴正方向上距O点 $\sqrt{3} r$ 处 B、点电荷Q带正电 C、a、b、O三点电势关系为 $φ_{a} = φ_{b} < φ_{O}$ D、点电荷Q带电量为 $\frac{4 F r^{2}}{k q}$

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10. 中国首次火星探测任务“天问一号”已于2021年2月10日成功环绕火星。火星公转轨道半径是地球公转轨道半径的 $\frac{3}{2}$ ，火星的半径为地球半径的 $\frac{1}{2}$ ，火星的质量为地球质量的 $\frac{1}{9}$ ，火星探测器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动（探测器可视为火星的近地卫星），探测器绕火星运行周期为T，已知火星和地球绕太阳公转的轨道都可近似为圆轨道，地球和火星可看作均匀球体，则（）

A、火星的公转周期和地球的公转周期之比为 $\sqrt{\frac{2^{3}}{3^{3}}}$ B、火星的自转周期和地球的自转周期之比为 $\sqrt{\frac{3^{3}}{2^{3}}}$ C、探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为 $\sqrt{\frac{2}{9}}$ D、火星的平均密度为 $\frac{3 π}{G T^{2}}$

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11. 如图所示，光滑导轨的倾斜部分和水平部分在 $M M^{'}$ 处平滑连接，导轨间距为L。导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，倾斜导轨连接阻值为R的电阻。现让质量为m、阻值也为R的金属棒a从距水平导轨高h处由静止释放，金属棒到达 $O O^{'}$ 位置时的速度是到达 $M M^{'}$ 位置时速度的 $\frac{\sqrt{2}}{2}$ 倍，并最终停止在水平导轨上。金属棒与导轨接触良好且导轨电阻不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A、金属棒刚进入磁场时回路中的电流大小为 $\frac{B L \sqrt{g h}}{2 R}$ B、金属棒运动到 $O O^{'}$ 时加速度的大小为 $\frac{B^{2} L^{2} \sqrt{g h}}{2 m R}$ C、在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热为 $m g h$ D、金属棒从 $M M^{'}$ 运动到 $O O^{'}$ 的过程中通过金属棒导体截面的电荷量为 $\frac{(\sqrt{2} - 1) m \sqrt{g h}}{B L}$

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12. 如图甲所示，倾角为37°的粗糙斜面固定在水平面上，轻弹簧与斜面平行，其下端固定在斜面底端A处，上端连接质量为 $5kg$ 的滑块（可视为质点）。将滑块沿斜面拉动到O点，此时弹簧处于原长，由静止释放到第一次把弹簧压缩到最短的过程中，其加速度a随位移的变化关系如图乙所示，取 $g = 10 {m/s}^{2}$ ， $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8$ ，下列说法正确的是（）

A、滑块在下滑的过程中，滑块和弹簧组成的系统机械能守恒 B、弹簧的劲度系数为 $260N/m$ C、滑块与斜面间的动摩擦因数为0.1 D、滑块在最低点时，弹簧的弹性势能为 $5 .2J$

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三、实验题

13. 某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。实验室提供以下器材：
电压表：V（量程 $3V$ ，内阻 $R_{V}$ 约为 $10 kΩ$ ）电流表：G（量程 $3mA$ ，内阻 $R_{G} = 50 Ω$ ）

滑动变阻器：R（阻值范围 $0 \sim 10 Ω$ ，额定电流 $2A$ ）定值电阻： $R_{0} = 0.25 Ω$

开关S和导线若干。

该同学设计出如图甲所示的实验电路图，实验过程中，该同学记录了多组电压表和电流表G的示数u、G，根据数据在坐标系中作出 $u - G$ 图像如图乙所示。

(1)、该同学将电流表G与定值电阻 $R_{0}$ 并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表的量程是A；（结果保留一位有效数字）

(2)、根据图乙可求出电源的电动势 $E =$ V（结果保留三位有效数字），电源的内阻 $r =$ $Ω$ （结果保留两位有效数字）。

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14. 某实验小组想利用水流在重力作用下的粗细变化估测重力加速度大小。如图甲所示，水龙头出口竖直向下，流出的水在重力作用下速度越来越大，所以水流的横截面积会越来越小。水龙头在任意时间t内流出水的体积都为V，用游标卡尺在相距h的两处测出水流的横截面直径分别为 $d_{1}$ 和 $d_{2}$ 。

(1)、某次用游标卡尺测量水流的横截面直径时如图乙所示，其读数为 $mm$ ；

(2)、为提高该实验的精度，避免因水龙头出口不规则等一系列因素造成的影响，下列措施有效的是______；

A、水龙头出口越细越好 B、测量 $d_{1}$ 时应尽量靠近水龙头出口 C、测量同一横截面直径d时，应从多个角度测量再求平均值 D、h取值尽可能大些，但是需要避免因为水流太细而发成离散的水珠

(3)、试写出重力加速度表达式 $g =$ 。

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四、解答题

15. 图为空气中半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面，O为圆心，A、B为直径边两端，足够长的直屏紧靠B点并与AB边垂直。一单色细光束对准圆心O从圆弧边入射，当光束与AO夹角为60°时，在屏上形成上、下两个光斑P和Q（图中未画出）；当光束逆时针转动至与AO夹角为45°时，屏上恰好只有一个光斑。求：

(1)、玻璃砖对该光束的折射率；

(2)、屏上P、Q两光斑之间的距离d。

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16. 某校防疫消毒使用的气压式喷壶容积为 $V_{0} = 4 L$ ，壶内气体压强至少达到 $p_{1} = 2.0 \times 10^{5} Pa$ ，才能将壶内消毒液呈雾状喷出。现向喷壶内注入 $V_{1} = 3 L$ 消毒液并拧紧壶盖，然后向壶内打气，每次打气能将压强 $p_{0} = 1.0 \times 10^{5} Pa$ 、体积 $Δ V = 50 mL$ 的空气打入壶内。已知打气过程中壶内气体温度一直与外界温度相同，不计细管的体积，大气压强 $p_{0} = 1.0 \times 10^{5} Pa$ 。

(1)、要使喷壶中的消毒液呈雾状喷出，至少需要打气多少次；

(2)、若经过多次打气，壶内空气压强达到 $p_{2} = 6.0 \times 10^{5} Pa$ ，要将药液呈雾状喷出，最多能喷出多少升消毒液？

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17. 如图所示，质量为 $m = 1 kg$ 的小物块放在长直水平面上，用水平细线紧绕在半径为 $R = 0.2 5m$ 、质量为 $M = 2 kg$ 的薄壁圆筒上。 $t = 0$ 时，圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动，转动中角速度满足 $ω = 16 t (rad/s)$ 。物块和地面之间动摩擦因数为 $μ = 0.2$ ，取 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。

(1)、请说明物块做何种运动？并求出物块运动中受到的拉力的大小。

(2)、从开始运动至 $t_{1} = 2 s$ 时刻，电动机做了多少功？

(3)、若当圆筒角速度达到 $ω_{0} = 64 rad/s$ 时，使其减速转动，并以此时刻为 $t = 0$ ，且角速度满足 $ω = (64 - 36 t) rad/s$ ，则减速多长时间后小物块停止运动？

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18. 如图所示，在直角坐标系 $x O y$ 中， $0 < x < d$ 区域内x轴上方存在沿y轴正方向的匀强电场，x轴下方存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小相等。 $x > d$ 区域内有垂直坐标平面向外的匀强磁场，y轴左侧存在一圆形磁场区域，与y轴相切于原点O，磁场方向垂直坐标平面向外。一质量为 $m = 6 \times 10^{- 13} kg$ ，带电量 $q = 2 \times 10^{- 6} C$ 的带正电粒子从点 $P (0 ， d)$ 以平行于x轴的初速度 $v_{0} = 4 \times 10^{4} m/s$ 射入电场，经过一段时间粒子从 $M (d ， \frac{3}{2} d)$ 点离开电场进入磁场，经磁场偏转后，从 $N (d ， - \frac{3}{2} d)$ 点返回电场。粒子经电场和圆形磁场后到达坐标原点O，到O点时速度方向与y轴负方向夹角为 $θ = 30^{°}$ 。已知 $d = 0. 8m$ ，不计粒子重力，取 $π = 3$ ， $\sqrt{3} = 1.7$ 。求：

(1)、电场强度大小E；

(2)、 $x > d$ 区域内匀强磁场的磁感应强度大小 $B_{1}$ ；

(3)、圆形磁场的磁感应强度大小 $B_{2}$ ；

(4)、粒子从P点运动到O点所用时间t（结果保留两位有效数字）。

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