山东省济宁市2022届高三下学期物理一模试卷

试卷更新日期：2022-03-23 类型：高考模拟

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一、单选题

1. 中国实验快堆是第四代核能系统的优选堆型，采用钚（ $_{94}^{239} P u$ ）作燃料，在堆心燃料钚的外围再生区里放置不易发生裂变的轴（ $_{92}^{238} U$ ），钚-239裂变释放出的快中子被再生区内的铀-238吸收，转变为铀-239，铀-239极不稳定，经过衰变，进一步转变为易裂变的钚-239，从而实现核燃料的“增殖”。下列说法正确的是（）

A、铀-239转变为钚-239，经过了3次 $β$ 衰变 B、铀-239发生衰变过程中，电荷数守恒，质量也守恒 C、铀-239发生衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子 D、钚（ $_{94}^{239} P u$ ）裂变生成两个中等质量的核，钚核的比结合能大于生成的两个核的比结合能

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2. 封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A经B，C，D，再回到状态A，其体积V与热力学温度T的关系如图所示，O，A，D三点在同一直线上，BC垂直于T轴。下列说法正确的是（）

A、由状态A变化到状态B过程中，气体放出热量 B、由状态B变化到状态C过程中，气体放出热量 C、由状态D变化到状态A过程中，气体放出热量 D、A状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比D状态时少

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3. 在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A，B两处分别固定两正点电荷，其电量分别为 $Q_{A}$ 、 $Q_{B}$ ，两点电荷的位置坐标如图甲所示。图乙是A，B连线之间的电势 $φ$ 与位置x之间的关系图像，图中 $x = L$ 点为图线的最低点。若将带正电小球（可视为质点）在 $x = 2 L$ 的C点由静止释放，下列说法正确的是（）

A、 $Q_{A} ： Q_{B} = 2 ： 1$ B、小球向左运动过程中加速度先减小后增大 C、小球向左运动过程中电势能先增大后减小 D、小球能恰好到达 $x = - 2 L$ 点处

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4. 如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB边射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射时的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（）

A、 $n = \frac{1}{s i n 22.5 °}$ B、 $n = \frac{1}{s i n 30 °}$ C、 $n = \frac{1}{c o s 22.5 °}$ D、 $n = \frac{1}{c o s 45 °}$

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5. 如图所示，质量为m的三根完全相同的导体棒垂直于纸面放置，其中a、b两导体棒放置在粗糙的水平面上，c导体棒被竖立的轻质弹簧悬挂，三根导体棒中均通入垂直纸面向里、大小相等的恒定电流后，呈等边三角形排列，且保持稳定。重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A、弹簧的弹力小于c导体棒的重力 B、水平面对a导体棒的摩擦力可能为零 C、水平面对a导体棒的支持力小于 $\frac{3}{2} m g$ D、若在地面上对称地缓慢增大a、b导体棒间的距离，弹簧长度将增大

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6. 如图甲所示，为某手机无线充电装置简化工作原理图，充电基座线圈接上如图乙所示的家用交流电，受电线圈接一理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大）给手机电池充电，基座线圈与受电线圈的组合可视为理想变压器。已知该手机电池的充电电压为5V，下列说法正确的是（）

A、该无线充电装置主要利用了电磁感应中的自感现象 B、家用交流电电流方向每秒变化50次 C、该无线充电装置的输出电压的峰值为 $5 \sqrt{2} V$ D、基座线圈和受电线圈的匝数比为311：10

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7. 一宇航员到达半径为R、密度均匀的某星球表面，做了如下实验：用不可伸长的轻绳拴一质量为m的小球，上端固定于O点，如图甲所示。在最低点给小球一初速度，使其绕O点在竖直面内做圆周运动，测得轻绳拉力F的大小随时间t的变化规律如图乙所示， $F_{1} = 7 F_{2}$ ，设R、m、引力常量G和 $F_{2}$ 均为已知量，忽略各种阻力。下列说法正确的是（）

A、该星球表面的重力加速度为 $\frac{F_{2}}{7 m}$ B、该星球的密度为 $\frac{3 F_{2}}{28 π G R m}$ C、该星球的第一宇宙速度为 $\sqrt{\frac{F_{2} R}{7 m}}$ D、卫星绕该星球运行的最小周期为 $2 π \sqrt{\frac{R m}{F_{2}}}$

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8. 如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道间的动摩擦因数为 $\frac{\sqrt{3}}{4}$ 。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下（货物与木箱之间无相对滑动），当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列说法正确的是（）

A、木箱与货物的质量之比为6：1 B、下滑与上滑过程中木箱速度最大的位置在轨道上的同一点 C、木箱与弹簧没有接触时，下滑的加速度与上滑的加速度大小之比为1：6 D、在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能

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9. 两个完全相同的正方形匀质金属框1、2，边长均为L，通过长为2L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边L处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度 $v_{0}$ 水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B（B未知）使两个金属框在磁场中都恰好匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（）

A、金属框1、2通过磁场区域时的磁感应强度大小满足 $\frac{B_{1}^{2}}{B_{2}^{2}} = \sqrt{2}$ B、每个金属框通过磁场的过程中，该金属框中电流的大小和方向均保持不变 C、两个金属框通过磁场的过程中克服安培力做功的功率相等 D、两个金属框通过磁场的过程中产生的热量相同

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二、多选题

10. 如图所示为磁流体发电机的示意图。等离子体高速射入磁场中，由于磁场对等离子体产生力的作用，A、B两板间就会产生电压。若平行板A、B的正对面积为S，板间距离为d，A、B间的磁感应强度为B，等离子体的流速为v，等效电阻率为 $ρ$ ，与极板相连的外电阻为R，下列说法正确的是（）

A、该发电机A板为负极，B板为正极 B、外电阻两端的电压大小为 $B d v$ C、稳定时电流表的示数为 $\frac{B d v}{R + ρ \frac{d}{S}}$ D、仅增加外电阻的阻值，该发电机的输出功率一定增大

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11. 如图甲所示，质量分别为 $m_{A}$ 、 $m_{B}$ 的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为x。撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的加速度a随时间t变化的图像如图乙所示， $S_{1}$ 表示0到 $t_{1}$ 时间内A的 $a - t$ 图线与坐标轴所围面积的大小， $S_{2}$ ， $S_{3}$ 分别表示 $t_{1}$ 到 $t_{2}$ 时间内A、B的 $a - t$ 图线与坐标轴所围面积的大小。下列说法正确的是（）

A、 $m_{A} ： m_{B} = S_{3} ： S_{2}$ B、 $S_{1} - S_{2} = S_{3}$ C、0到 $t_{1}$ 时间内，墙对物体B的冲量为零 D、物体B运动后，弹簧的最大形变量等于 $x$

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12. 一列简谐横波沿水平方向向右传播，在该波上有M、N两质点，平衡位置间距为3m。从某时刻开始计时，两质点的振动图像如图所示，若M、N两质点间平衡位置的距离小于该简谐横波的波长，下列说法正确的是（）

A、该简谐横波的传播周期为3.6s B、 $t = 4.5 s$ 时质点M偏离平衡位置的位移最大 C、该简谐横波的传播速度为 $5.0 m / s$ D、沿振动方向两质点间最大距离为20cm

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三、实验题

13. 某兴趣小组的同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。他们将一根粗细忽略不计的轻杆水平固定在铁架台上，用两根等长轻绳共同将小球吊在轻杆上，两根，轻绳分别固定于 $O_{1}$ ， $O_{2}$ 两点，在小球自然悬垂的位置上安装一个光电门（图中没有画出），光电门接通电源发出的光线与小球的球心在同一水平线上。实验时将小球拉至使其球心与轻杆处于同一水平面处，两轻绳刚好伸直，由静止释放小球，记录小球通过光电门的时间。

(1)、该兴趣小组用游标卡尺测量小球的直径，由图乙可知小球的直径为d=mm。

(2)、关于该实验，下列说法中正确的是____。

A、固定小球的两根轻绳一定要互相垂直 B、应选用密度较大的小球做实验 C、必须用天平测出小球的质量 D、若光电门发出的光线高于小球自然下垂的球心位置，经计算，小球重力势能的减少量一定大于动能的增加量

(3)、如果测得小球自然下垂时球的上沿到轻杆的垂直距离为L，小球通过光电门的时间为t。若当地重力加速度为g、小球的直径为d，当实验所得数据满足关系式 $\frac{1}{t^{2}} =$ 时，可以验证机械能是守恒的。

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14.

(1)、一电流表表盘有刻度但数值已模糊，某同学利用如图甲所示电路测量其满偏电流 $I_{g}$ 及内阻 $r_{g}$ 。闭合开关S，多次调节滑动变阻器和电阻箱，使电流表每次都满偏，分别记录每次电压表的示数U和电阻箱的阻值R。得出电压表示数U随电阻箱的电阻R变化的关系图像如图乙所示，根据图乙可求出电流表的满偏电流值 $I_{g} =$ mA，电流表内阻 $r_{g} =$ $Ω$ 。

(2)、该同学利用上述电流表及一热敏电阻制作一体温计，热敏电阻的阻值随温度变化规律及实验电路图分别如图丙、丁所示。已知所用电源的电动势 $E = 1.5 V$ 、内阻不计， $R_{0}$ 为保护电阻，热敏电阻 $R_{T}$ 做测温探头，并把电流表的表盘刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻体温计”。若要求电流表指针满偏的位置标为42℃，则电阻 $R_{0} =$ Ω，电流表5mA处应标为℃。

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四、解答题

15. 第24届冬季奥林匹克运动会于2022年2月份在北京成功举办，其中跳台滑雪是最具观赏性的项目之一。如图所示，跳台滑雪赛道由跳台、助滑道和着陆坡三部分组成。若比赛中，质量为m=60kg的运动员从跳台A点由静止开始滑下，到达B点后水平飞出，落在着陆坡上的P点，缓冲后沿着陆坡向下滑行（着陆时沿着陆坡方向的速度保持不变），与P点接触时间 $t = 0.6 s$ 。已知A、B间高度差为 $h = 30 m$ ， B、P间距离 $s = 75 m$ ，着陆坡倾角 $α = 37 °$ ，运动员受到的空气阻力不计， $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ 。求：

(1)、运动员在AB段运动过程中，克服阻力所做的功 $W_{阻}$ ；

(2)、运动员在着陆坡上着陆过程中，着陆坡对运动员的平均冲击力F的大小。

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16. 如图所示，小明同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量 $m_{1} = 0.5 k g$ 、截面积 $S = 20 c m^{2}$ 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量 $m_{2} = 1.0 k g$ 的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为0.5kg时，测得环境温度 $T_{1} = 300 K$ 。设外界大气压强 $p_{0} = 1.0 \times 0^{5} P a$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。

(1)、当电子天平示数为0.7kg时，环境温度 $T_{2}$ 为多少？

(2)、该装置可测量的最低环境温度 $T_{m i n}$ 为多少？

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17. 如图所示，真空中的立方体边长为0.8m，底面中心处有一点状放射源S，仅在abcO所在平面内向各个方向均匀发射 $α$ 粒子，所有 $α$ 粒子的速率均为 $v = 5.0 \times 0^{6} m / s$ ，已知 $α$ 粒子的比荷为 $\frac{q}{m} = 5.0 \times 0^{7} C / k g$ ，现给立方体内施加竖直向上的匀强磁场B，使所有 $α$ 粒子恰好能束缚在正方形abcO区域内。abfe面放有一个屏，该屏可以沿 $z$ 轴左右平移。

(1)、求匀强磁场的磁感应强度B的大小；

(2)、现在正方体内再施加竖直向上的匀强电场，要使所有粒子刚好都能从上表面中心P离开，求所加匀强电场的电场强度E的大小（结果用 $π$ 表示）；

(3)、若匀强电场电场强度的大小取第（2）问中的最大值，现让abfe屏向左沿 $- z$ 方向移动0.2m，求粒子打在abfe屏上x坐标最大值和最小值时对应点的y轴坐标。

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18. 如图所示，倾角θ=30°的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上某位置固定有垂直于斜面的挡板P。质量 $M = 0.5 k g$ 的凹槽A在外力作用下静止在斜面上，凹槽A下端与固定挡板间的距离 $x_{0} = 2.5 m$ ，凹槽两端挡板厚度不计。质量 $m = 0.5 k g$ 的小物块B（可视为质点）紧贴凹槽上端放置，物块与凹槽间的动摩擦因数 $μ = \frac{\sqrt{3}}{3}$ 。 $t = 0$ 时撤去外力，凹槽与物块一起自由下滑， $t = 1.5 s$ 时物块与凹槽发生了第一次碰撞。整个运动过程中，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，可忽略不计。重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ， $\sqrt{6} = 2.4$ 。求：

(1)、凹槽与挡板发生第一次碰撞前瞬间物块的速度大小；

(2)、凹槽的长度；

(3)、凹槽与挡板发生第二次碰撞时，物块到挡板P的距离；

(4)、从凹槽与物块一起自由下滑开始（ $t = 0$ ），到物块与凹槽发生第二次碰撞时所用的时间。

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