山东省济南市2023年3月高三模拟考试物理试题(含解析)

山东省济南市2023年3月高三模拟考试
物理试题
本试卷满分100分。

考试用时90分钟。

注意事项：
1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座号填写在规定的位置上。

2.回答选择题时，用2B 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，再选涂其它答案标号。

3.回答非选择题时，必须用0.5毫米黑色签字笔作答（作图除外），答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应的位置；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案，不能使用涂改液，胶带纸，修正带和其他笔。

一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。

每小题只有一个选项符合题目要求。

）
1. 嫦娥七号将配置能在月面上空飞行的“飞跃探测器”，其中六足构型如图所示。

对称分布的六条轻质“腿”与探测器主体通过铰链连接，当探测器静止在水平地面上时，六条“腿”的上臂与竖直方向夹角均为θ，探测器的质量为m ，重力加速度为g 。

则每条“腿”的上臂对测器的弹力大小为（ ）
A. 6cos mg θ
B. 6sin mg θ
C. cos 6mg θ
D. sin 6
mg θ 2. 我国首个大型巡天空间望远镜计划于2023年发射，开展广域巡天观测。

该望远镜将会和离地高度400km 、绕地球近似做匀速圆周运动的天宫空间站共轨长期独立飞行。

下列说法正确的是（ ）
A. 该望远镜处于完全失重状态，所以不受重力作用
B. 该望远镜绕地球做匀速圆周运动的线速度大于地球的第一宇宙速度
C. 该望远镜所在位置的重力加速度大于地球表面的重力加速度
D. 该望远镜绕地球做匀速圆周运动的线速度大于月球绕地球做匀速圆周运动的线速度
3. 如图所示为双缝干涉实验原理图，单缝0S 、双缝中点O 、屏上的0P 点位于双缝1S 和2S 的中垂线上，入射光波长为600nm ，实验屏上0P 和P 处为两条相邻的亮条纹。

下列说法正确的是（ ）
A. 双缝1S 和2S 到P 点的距离差为300nm
B. 减小双缝1S 和2S 之间的距离，条纹间距将随之减小
C. 若换成波长为400nm 的入射光，则P 点处将形成暗条纹
D. 遮住1S ，则屏上不能形成明暗相间的条纹
4. 2023年2月27日，我国自主研制的空间站双光子显微镜首获航天员皮肤三维图像。

该种显微镜成像时，需要将介质分子从基态0S 激发到激发态n S ，双光子显微镜是通过让介质分子同时吸收两个光子a 实现此激发过程，如图甲所示；单光子显微镜是让介质分子只吸收一个光子b 实现此激发过程，如图乙所示。

则光子a 和光子b 的波长之比为（ ）
A. 1:1
B. 2:1
C. 4:1
D. 1:2
5. 如图甲所示，一细束白光通过某种特殊材料制成的三棱镜发生色散。

图乙是其光路平面图，已知三棱镜
的切面为等边三角形，白光由M 点入射，入射角60α=︒，其中红光对应的该材料的折射率为n =则红光通过棱镜后的出射光线与M 点入射光线的夹角为（ ）
A. 30°
B. 45°
C. 60°
D. 75°
6. 如图所示，竖直轻弹簧一端与地面相连，另一端与物块相连，物块处于静止状态。

现对物块施加一个竖直向上的拉力F ，使物块向上做初速度为零的匀加速直线运动，此过程中弹簧的形变始终在弹性限度内，则拉力F 随时间t 变化的图像可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
=t时刻开始用手带7. 一条轻长绳放置在水平桌面上，俯视图如图甲所示，用手握住长绳的一端O，从0
动O点沿垂直绳的方向（图甲中y轴方向）在水平面内做简谐运动，06s内O点的振动图像如图乙所示。

4s
t=时轻长绳上的波形图可能正确的是（）
A. B.
C. D.
8. 长度为1m的匀质木板以的水平速度进入一段长度为2m的粗糙水平地面，木板与地面间的滑动摩擦因数为0.5，地面其余部分光滑，重力加速度g取2
10m/s，下列说法正确的是（）
A. 木板刚好全部进入粗糙地面时的速度为
B.
C.
D. 木板全部滑出粗糙地面时的速度为5m/s
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。

每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分）
9. 如图所示，一定质量的理想气体，从状态a 变化到状态b ，再变化到状态c ，最后回到状态a 。

下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态a 时的温度小于在状态b 时的温度
B. 气体从状态b 变化到状态c 的过程中，内能增加
C. 气体从状态c 变化到状态a 的过程中，分子平均动能减小
D. 气体从状态c 变化到状态a 的过程中，气体吸收热量
10. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，电路中1100R =Ω，215R =Ω，滑动变阻器R 的最大阻值为15Ω，图中电表均为理想交流电表，a ，b 间的电压如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 该交流电的频率为50Hz
B. 滑动变阻器滑片向下滑动时，电压表的示数变大
C. 滑动变阻器滑片向下滑动时，电流表的示数变大
D. 滑动变阻器接入电阻最大时，电流表的示数为1A
11. 某课外兴趣小组在一次实验中，将自制火箭从地面竖直向上发射，火箭到达最高点时爆炸，分裂成质量不等的P 、Q 两部分，P 、Q 两部分的质量比为2:5。

爆炸后P 部分的初速度大小为50m/s ，方向斜向下
与竖直方向成60°。

若爆炸点离地高度为120m ，不计P 、Q 运动过程中受到的阻力，重力加速度210m/s g =。

下列说法正确的是（ ）
A.
Q 部分落地时的速度大小为 B. Q 部分落地时的速度大小为90m/s
C. P 部分落地点与爆炸点的水平距离为
D. P 部分落地点与爆炸点的水平距离为
12. 粗糙绝缘水平桌面上有一固定点O ，以O 为坐标原点在水平面内建立如图所示的平面直角坐标系，在坐标为(),0l −的M 点和(),0l 的N 点处分别固定电荷量为64Q +和9Q +的带电体（可视为点电荷），在坐标为()0,l −处有一带电量为q +的滑块（可视为质点），滑块通过长为l 的绝缘轻细绳与O 点相连。

给滑块一沿x 轴正方向的初速度，使滑块绕O 点逆时针做圆周运动，此过程中，当滑块运动到图中a 点时速度达到最大值，此时37aMN ∠=︒，当滑块运动到b 点（图中未标出）时滑块的电势能最小，此时bMN α∠=。

已知静电力常量为k ，sin370.6︒=，cos370.8︒=，下列说法正确的是（ ）
A. 运动过程中滑块受到的滑动摩擦力大小为
25kQq l
B. 运动过程中滑块受到的滑动摩擦力大小为210kQq l
C. 当tan α=
D. 当tan α=时，滑块的电势能最小 三、非选择题（本题共6小题，共60分）
13. 某同学将量程为300mA 、内阻为180Ω的电流计改装成一种可测量直流电流（双量程）、直流电压（双量程）和电阻的多用电表，实验电路如图所示。

（1）若定值电阻3R 的阻值小于4R 的阻值，则直流电压挡挡位3的量程______（选填“大于”或“小于”）挡位4的量程；
（2）直流电流挡挡位2的量程为3A ，则定值电阻1R 、2R 串联后的总阻值为______Ω；
（3）开关S 拨到挡位5，将a 、b 两端短接，此时电流计指针处于表盘的中间位置，要进行欧姆调零，应将滑动变阻器6R 的阻值______（选填“调大”或“调小”）。

14. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律。

质量为M 的滑块左右两端各有一个挡光宽度为d 的遮光板，两遮光板中心的距离为L ，如图乙所示。

主要实验步骤如下：
（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，遮光板1、2经过光电传感器
当满足______时，说明气垫导轨已经水平；
（2）挂上质量为m 的钩码，将滑块由光电传感器右侧某处释放，记录遮光板1、2的挡光时间； （3）更换不同数量的钩码，多次记录遮光板1，2的挡光时间；
（4）将钩码的总重力记为滑块受到的合力F ，作出滑块的合力F 与222111t t ⎛⎫− ⎪⎝⎭
的图像，该图像为过坐标原点的一条直线，如图丙所示，若该图像的斜率为______（用题中已知字母表示），即可验证牛顿第二定律成立；
（5）由于本实验中钩码的总重力并不等于滑块的合力F ，要想合力的相对误差()100%⎛⎫−⨯ ⎪ ⎪⎝⎭
合力的测量值钩码的总重力合力的真实值合力的真实值小于5%，实验中所挂钩码总质量的最大值为______。

A.0.025M
B.0.05M
C.0.075M
D.0.10M
15. 如图所示，为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。

某种药瓶的容积为5mL ，瓶内装有3mL 的药液，瓶内空气压强为49.010Pa ⨯，护士先把注射器内2mL 压强为51.010Pa ⨯的空气注入药瓶，然后抽出2mL 的药液。

若瓶内外温度相同且保持不变，忽略针头体积，气体视为理想气体。

求：
（1）注入的空气与瓶中原有空气质量之比；
（2）抽出药液后瓶内气体压强。

16. 2022年10月22日，阶段性建成的世界首个电磁推进地面超高速试验设施——“电磁撬”在我国成功运行，对于吨级及以上物体最高推进速度可达每小时1030公里，创造了大质量超高速电磁推进技术的世界最高速度纪录。

某学习小组受此启发，设计了如图所示的电磁驱动模型，在水平面上固定有两根足够长的平行金属轨道，轨道电阻不计，间距为L ，轨道左端接有阻值为R 的电阻。

虚线区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于轨道平面向下，在外部控制下，磁场可以以不同的速度水平向右匀速移动。

质量为m 、长度为L 的金属棒ab 静置于轨道上，金属棒ab 的电阻忽略不计，与轨道间的滑动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导体棒始终在磁场中，重力加速度为g 。

求
（1）磁场速度至少多大时，金属棒ab 才能被驱动；
（2）当磁场以速度1v 匀速向右移动时，金属棒ab 由静止开始向右运动，求导体棒刚开始运动时的加速度a 和导体棒最终的速度2v 的大小。

17. 如图甲所示，在三维坐标系Oxyz 中，0x d <<的空间内，存在沿y 轴正方向的匀强电场，x d >的空间内存在沿x 轴正方向的匀强磁场，苂光屏垂直x 轴放置，其中心C 位于x 轴上并且荧光屏可以沿x 轴水平移动。

从粒子源不断飘出电荷量为q 、质量为m 的带正电粒子，加速后以初速度0v 沿x 轴正方向经过O 点，经电场进磁场后打在荧光屏上。

已知粒子刚进入磁场时速度方向与x 轴正方向的夹角60θ
=︒，忽略粒子间的相互作用，不计粒子重力。

（1）求匀强电场电场强度的大小E ；
（2）当粒子打到荧光屏后，沿x 轴缓慢移动荧光屏，沿x 轴正方向看去，观察到荧光屏上出现如图乙所示
的荧光轨迹（箭头方向为荧光移动方向），轨迹最高点P 的y ，求匀强磁场磁感应强度的大小1B 以及荧光屏中心C 初始位置可能的x 轴坐标；
（3）若将苂光屏中心C 固定于x 轴上x d =+在x d >的空间内附加一沿y 轴负方向的匀强磁场，
磁感应强度大小2B =2B 后进入磁场的粒子打在荧光屏上的位置坐标。

18. 如图所示，光滑水平面上有一光滑水平凹槽PQ 。

质量为0.2kg M =、长度 2.5m L =的木板C 放置在凹槽内，其上表面恰好与水平面平齐。

开始时木板C 紧靠凹槽左端P 并处于静止状态，其右端与凹槽右端Q 距离为0.02m d =。

水平面左侧较远处有一处于压缩锁定状态的轻弹簧，左端固定在墙壁上，右端连接物块A ，物块B 紧靠物块A 放置，弹簧的弹性势能p 4J E =。

某时刻解除锁定，A 、B 由静止开始向右运动。

已知物块A 、B 的质量均为0.16kg m =，木板C 与凹槽右端Q 的碰撞为弹性碰撞（碰撞时间不计），物块与木板间的滑动摩擦因数0.5μ=，物块A 、B 可视为质点，重力加速度g 取210m/s ，求
（1）物块B 刚滑上木板C 时的速度大小B v ；
（2）木板C 与凹槽右端Q 第一次碰撞时，物块B 相对木板C 滑行的距离x ∆；
（3）木板C 在凹槽PQ 中运动的整个过程中，木板C 与凹槽右端Q 碰撞的总次数n ；
（4）改变弹簧锁定状态时的弹性势能p E （弹簧允许的最大弹性势能为16J ），为使物块B 能够滑上右侧水平面，弹性势能p E 需满足的条件。

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山东省济南市2023年3月高三模拟考试
物理试题答案解析
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。

每小题只有一个选项符合题目要求。

） 1.【答案】A
【详解】每条“腿”的上臂对测器的弹力大小为F ，由共点力的平衡可知
6cos F mg θ=
可得
6cos mg F θ
=
故选A 。

2.【答案】D 【详解】A. 该望远镜处于完全失重状态，仍然受重力作用，重力完全提供向心力，A 错误；
B. 该望远镜绕地球做匀速圆周运动的线速度小于地球的第一宇宙速度，B 错误；
C. 根据万有引力提供重力则有
2Mm G
mg r
= 解得 2
M g G r = 该望远镜所在位置距离较远，故其重力加速度小于地球表面的重力加速度，C 错误；
D. 根据万有引力提供向心力则有
2
2Mm mv G r r
= 整理得
v = 月球距离地球较远，则该望远镜绕地球做匀速圆周运动的线速度大于月球绕地球做匀速圆周运动的线速度，D 正确。

故选D 。

3.【答案】C
【详解】A ．0P 和P 处为两条相邻的亮条纹，则双缝1S 和2S 到P 点的距离差为600nm ，A 错误； B ．根据
l x d
λ∆= 可知减小双缝1S 和2S 之间的距离，条纹间距将随之增大，B 错误；
C ．若换成波长为400nm 的入射光，则双缝1S 和2S 到P 点的距离差为半波长的3倍，P 点处将形成暗条纹，C 正确；
D ．遮住1S 也会发生衍射现象，也能在屏上形成明暗相间的条纹，D 错误；
故选C 。

4.【答案】B
【详解】将介质分子从基态0S 激发到激发态n S ，两过程吸收的光子能量一样多
2a b hv hv =
则光子频率关系为
12
a b νν= 波长和频率成反比，故光子a 和光子b 的波长之比为2:1。

故选B 。

5.【答案】C
【详解】光线射到左侧侧面时的折射角
sin 1sin 2
n αβ=
= 可知 β=30°
由几何关系可知，光线射到右侧面时的入射角也为30°，则折射角为60°，由几何关系可知红光通过棱镜后的出射光线与M 点入射光线的夹角为60°。

故选C 。

6.【答案】A
【详解】物块处于静止状态时，弹簧弹力等于重力，弹簧处于压缩状态
0mg kx =
现给物体施加一个竖直向上的拉力F ，做匀加速直线运动则有
F kx mg ma +−=
当物体向上位移x ，则有
()0F k x x mg ma +−−=
整理得
F kx ma −=
物块做匀加速直线运动，有
212
x at =
联立可得
21
2
a a k t F m =
+ 可知拉力与时间图像呈抛物线形状。

故选A 。

7.【答案】B
【详解】由图乙可知波形图对应的质点起振方向沿y 轴正方向，且开始时的周期较小，则对应的波形图开始时波长较小。

故选B 。

8.【答案】D
【详解】AB ．木板进入粗糙地面的过程中由动能定理得
22110111222
mgx v v μ−=− 解得
1v =
AB 错误；
CD ．木板进入粗糙地面到全部滑出粗糙地面的过程中由动能定理得
22
1232011112222
mgx mgx mgx v v μμμ−−−=− 解得
25m/s v =
C 错误，
D 正确； 故选D 。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。

每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分） 9.【答案】AC
【详解】A ．由理想气体状态方程可知气体在状态a 时的温度小于在状态b 时的温度，A 正确； B ．由理想气体状态方程可知气体从状态b 变化到状态c 的过程中体积不变温度降低，内能减小，B 错误；
C ．由理想气体状态方程可知气体从状态c 变化到状态a 的过程中压强不变体积减小温度降低，分子平均动能减小，C 正确；
D ．由理想气体状态方程可知气体从状态c 变化到状态a 的过程中，体积减小外界对气体做正功，温度降低气体内能减小，由热力学第一定律得
U Q W ∆=+
可知气体放出热量，D 错误； 故选AC 。

10.【答案】ABD
【详解】A ．由图乙可知该交流电的周期为
0.02s =T
频率为
1
50Hz f T
=
= A 正确；
BC ．滑动变阻器滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电阻变大，滑动变阻器两端电压升高，电压表示数增大，用电电流减小原线圈所在电路电流也减小，电流表示数减小，B 正确，C 错误； D ．由图乙可知a ，b 间的电压有效值为
220V
U =
= 滑动变阻器接入电阻最大时，电流表的示数为I ，由理想变压器电流电压关系可知
11U U IR =+ 121
2()2
U I R R =+ 解得
1A I =
D 正确； 故选ABD 。

11.【答案】AC
【详解】AB ．爆炸过程中由动量守恒定律得
P P Q Q m v m v =
对Q 从爆炸到落地由动能定理得
22Q 1122
mgh mv mv =
− 解得
v =
A 正确，
B 错误；
CD ．对P 部分在在竖直方向有
P 0P cos6025m/s y v v =︒=
2P 012
y h v t gt =+
解得
3s t =
水平方向有
P P sin 60x v v =︒=
P x x v t =
解得P 部分落地点与爆炸点的水平距离为
x =
C 正确，
D 错误； 故选AC 。

12.【答案】BD
【详解】AB ．当滑块运动到图中a 点时速度达到最大值，可知所受的滑动摩擦力等于两电荷对滑块的库仑力在切线方向的分力的合力，大小为
2
22649cos53cos37(2cos37)(2sin3710)k Qq k Qq f l l kQq
l ⋅⋅=
−=
选项A 错误，B 正确；
CD ．假设没有摩擦力时，滑块电势能最小的位置应该对应着动能最大的位置，即滑块受细线的拉力与两电荷对滑块的库仑力相平衡的位置，再由平衡条件可知，滑块沿与细线方向垂直的方向受合力为零，可得
22
649sin cos (2cos )(2sin )k Qq k Qq
l l αααα⋅⋅=
解得
tan α=
选项C 错误，D 正确；
故选BD 。

三、非选择题（本题共6小题，共60分） 13.【答案】 ①. 小于 ②. 20 ③. 调小
【详解】（1）[1]电压挡的串联电阻越大对应挡位的量程也越大，3的量程小于挡位4的量程； （2）[2]由欧姆定律可知两电阻串联后的总电阻为
0.3180
Ω20Ω30.3
g g g
I R R I I ⨯=
=
=−−
（3）[3]将a 、b 两端短接，电流计指针处于表盘的中间位置说明电路中电阻过大，电流达不到满偏电流，要进行欧姆调零，使电流满偏，应减小电路电阻，将滑动变阻器6R 的阻值调小。

14.【答案】 ①. 1d t ②. 12=d d t t 或者t 1=t 2 ③. 22Md
L
④. B
【详解】（1）[1][2]遮光板1经过光电传感器时的速度为
11
d
v t =
当满足
12
=d d t t 即
t 1=t 2
时，说明气垫导轨已经水平； （2）[3]滑块的加速度
222
1()()2d d t t a L
−= 则
222212221
()()()
2121d d t t Md F a L t M L t −−===
则222111F t t ⎛⎫
−−
⎪⎝⎭
图像的斜率为 2
2Md k L
= 即可验证牛顿第二定律成立； （3）[4]合力的测量值为
F 测=mg
真实值为
=
mMg
F m M
+真
则
005M
mg mg M m M
mg M m −
+<+ 解得
0.05m M <
故选B 。

15.【答案】（1）
10
9
；（2）49.510Pa ⨯ 【详解】（1）注入的空气与瓶中原有空气质量之比为
m p V m p V =注注注
原原原
解得
10
9
m m =注原 （2）由波义耳定律得
p V p V pV +=注注原原
(532)ml V =−+
解得
49.510Pa p =⨯
16.【答案】（1）22mgR
v B L μ=；（2）221
B L v a g mR
μ=−；2122mgR v v B L μ=−
【详解】（1）导体产生的感应电动势
E=BLv
而
E
I R
=
金属棒ab 被驱动时
BIL =μmg
解得
22
mgR
v B L
μ=
（2）由牛顿第二定律
1BI L mg ma μ−=
解得
221B L v a g mR
μ=−
导体棒达到最终速度2v 时
122()
BL v v I R
−=
2BI L mg μ=
解得
2122
mgR
v v B L μ=−
17.【答案】（1
）2
E qd
=；（2）013mv B qd =；02=(0,1,2,3.....)3n d x d v t d n π=++
=⋯（3
）
,d +
【详解】（1）粒子在电场中运动时，则
d =v 0t qE =ma
0y v at ==
解得匀强电场电场强度的大小
2
E qd
=
（2）在电场中的偏转距离
12
y
v y t =
在磁场中运动的半径
121R y y =−=
根据
211
y
y v qB v m
R =
解得
13mv B qd
=
周期
10
223m d
T qB v ππ=
=
2(0,1,2,3
)3n d t nT n v π==
=
则荧光屏中心C 初始位置可能的x 轴坐标
02=(0,1,2,3.....)3
n d x d v t d n π=++
=⋯
（3）由题意可知
B ==
B 与速度2v 0方向垂直；则
022m v R qB ⋅=
= 圆轨道与荧光屏相切；则
12sin 60y y R ︒=+=
2z R =−=
粒子打在荧光屏上的位置坐标（1,623
d d d ++
−） 18.【答案】（1）5m/s ；（2）0.455m ；（3）5；（4）2
25045(21)2,3,4,5)50(21)(p n E n n ⎡⎤
+−==⎢⎥−⎣⎦
【详解】（1）由能量关系可知
2
122
p B E mv =
⋅ 解得
5m/s B v =
（2）物块滑上木板后，对木板
1mg Ma μ=
21112
d a t =
对物块
2mg ma μ=
201211
2
B s v t a t =−
物块相对木板滑行的距离
0.455m B x s d ∆=−=
此时物块的速度为4.5m/s ，木板的速度为0.4m/s 两者未共速，以上求解正确；
（3）BC 组成的系统不断与Q 碰撞，使其向右的动量不断减小，但不与P 壁相碰，说明系统最终末态动量为零，最终B 、C 均静止；
111v a t = 112I Mv =
100nI mv −=−
解得
n =5
此过程中物块B 相对木板C 运动的距离为2.5m ，恰好未从木板C 右端滑下； （4）要想物体B 能滑上右侧水平面，需要同时满足以下条件
①1
(21)1,2,3
n t n t n =−=
②20212
n n L d v t a t +=− ③2012162
p E mv =
⋅≤ ④020.4t n v v a t =−≥
联立可得
()()2
2p 504521(2,3,4,5)5021n E n n ⎡⎤+−==⎢⎥−⎢⎥⎣⎦
（或者2
p 25.2210.16214n E n −⎛⎫=+ ⎪−⎝⎭
）。