山东省济南市名校2021-2022学年高考物理三模试卷含解析

2021-2022学年高考物理模拟试卷
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

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，再选涂其它答案标号。

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、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．如图所示，一光滑小球与一过球心的轻杆连接，置于一斜面上静止，轻杆通过光滑铰链与竖直墙壁连接，已知小球所受重力为G ，斜面与水平地面的夹角为60°，轻杆与竖直墙壁的夹角也为60°，则轻杆和斜面受到球的作用力大小分别为（）
A ．G 和G
B ．13
G 和
G 22
C ．
13
G 和G 22
D ．3G 和2G
2．在真空中某点电荷Q 的电场中，将带电荷量为q 的负试探电荷分别置于a （0,0,r ）、b 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yOz 和xOy 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 。

则以下判断正确的是（
）
A ．电场力的大小F b 大于F
B ．a 、b 、O 三点电势关系为ϕa =ϕb >ϕO
4Fr 2
C ．点电荷Q 带正电，且大小为Q =
kq
D ．在平面xOz 上移动该试探电荷，电场力不做功
3．叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示，质量均为m ，相互接触，球与地面间的动摩擦因数均为μ，则：
A．上方球与下方3个球间均没有弹力
B．下方三个球与水平地面间均没有摩擦力
4mg
3
4μmg D．水平地面对下方三个球的摩擦力均为
3 C．水平地面对下方三个球的支持力均为
4．如图所示为某一电场中场强E-x图像，沿x轴正方向，电场强度为正，则正点电荷从x
1运动到x
2
，其电势能的变
化是
A．一直增大
B．先增大再减小
C．先减小再增大
D．先减小再增大再减小
5．如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为12.09eV的单色光照射大量处于基态的氢原子，激发后的氢原子可以辐射出几种不同频率的光，则下列说法正确的是（）
A．氢原子最多辐射两种频率的光
B．氢原子最多辐射四种频率的光
C．从n=3能级跃迁到n=2能级的氢原子辐射的光波长最短
D．从n=3能级跃迁到n=1能级的氢原子辐射的光波长最短
6．下列说法正确的是（）
A．光导纤维传输信号是利用光的干涉现象
B．用三棱镜观测光谱是利用光的折射现象
C．一束单色光经由空气射入玻璃后速度不变，波长变短
D．光的干涉现象和光电效应都是光具有波动性的表现
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7．如图所示，气缸分上、下两部分，下部分的横截面积大于上部分的横截面积，大小活塞分别在上、下气缸内用一根
.起初，在小活塞硬杆相连，两活塞可在气缸内一起上下移动，缸内封有一定质量的气体，活塞与缸壁无摩擦且不漏气
.能使两活塞相对于气缸向上移动的情况是()
上的烧杯中放有大量沙子
A．给气缸缓慢加热
B．取走烧杯中的沙子
C．大气压变小
D．让整个装置自由下落
8．一列简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是________．
A．该波沿x轴正向传播
B．该波的波速大小为1 m/s
C．经过0.3 s，A质点通过的路程为0.3 m
D．A、B两点的速度有可能相同
E.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为0.4 Hz
9．下列说法正确的是（）
A．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
B．一定量的理想气体压强不变，体积减小，气体分子对容器壁在单位时间内单位面积上碰撞次数增多
C．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
D．液晶具有液体的流动性，但不具有单晶体的光学各向异性
E.一切与热现象有关的宏观自然过程都是可逆的
10．关于对分子动理论、气体和晶体等知识的理解，下列说法正确的是____
A．温度高的物体，其分子的平均动能一定大
B．液体的分子势能与体积无关
C．晶体在物理性质上可能表现为各向同性
D．温度升高，气体的压强一定变大
E.热量可以从低温物体传给高温物体
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）某同学为了将一量程为3V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表．
（1）先用如图a所示电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关，将电阻箱阻值调到3kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱阻值调到12 kΩ时，电压表指针指在如图b所示位置，则电压表的读数为____V．由以上数据可得电压表的内阻R V＝____kΩ.
（2）将图a的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图c所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：闭合开关，将两表笔断开，调节电阻箱，使指针指在“3.0V”处，此处刻度应标阻值为____（填“0”或“∞”）；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电压刻度，则“1 V”处对应的电阻刻度为____kΩ.
（3）若该欧姆表使用一段时间后，电池内阻不能忽略且变大，电动势不变，但将两表笔断开时调节电阻箱，指针仍能满偏，按正确使用方法再进行测量，其测量结果将____．
A.偏大
B.偏小
C.不变
D.无法确定
12．（12分）某学习小组用图甲所示的实验装置探究动能定理。

A、B处分别为光电门，可测得小车遮光片通过A、B 处所用的时间；用小车遮光片通过光电门的平均速度表示小车通过A、B点时的速度，钩码上端为拉力传感器，可读出细线上的拉力F。

(1)用螺旋测微器测量小车上安装的遮光片宽度如图丙所示，则宽度d =__________mm ，适当垫高木板O 端，使小车不挂钩码时能在长木板上匀速运动。

挂上钩码，从O 点由静止释放小车进行实验；
(2)保持拉力F =0.2N 不变，仅改变光电门B 的位置，读出B 到A 的距离s ，记录对于的s 和t B 数据，画出s -v B
图像
如图乙所示。

根据图像可求得小车的质量m =__________kg ；(3)该实验中不必要的实验要求有__________A ．钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量B ．画出s -v B
图像需多测几组s 、t B 的数据
C ．测量长木板垫起的高度和木板长度
D ．选用宽度小一些的遮光片
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图所示，质量均为M ＝2 kg 的甲、乙两辆小车并排静止于光滑水平面上，甲车的左端紧靠光滑的221
圆
4
弧AB ，圆弧末端与两车等高，圆弧半径R ＝0.2 m ，两车长度均为L ＝0.5 m 。

两车上表面与滑块P 之间的动摩擦因数μ＝0.2。

将质量为m ＝2 kg 的滑块P (可视为质点)从A 处由静止释放，滑块P 滑上乙车后最终未滑离乙车，重力加速度取g ＝10 m/s 2。

求：
(1)滑块P 刚滑上乙车时的速度大小；(2)滑块P 在乙车上滑行的距离。

14．（16分）如图所示为演示“过山车”原理的实验装置，该装置由两段倾斜直轨道与一圆轨道拼接组成，在圆轨道最低点处的两侧稍错开一段距离，并分别与左右两侧的直轨道平滑相连。

某研学小组将这套装置固定在水平桌面上，然后在圆轨道最高点A的内侧安装一个薄片式压力传感器（它不影响小球运动，在图中未画出）。

将一个小球从左侧直轨道上的某处由静止释放，并测得释放处距离圆轨道最低点的竖直高度为h，记录小球通过最高点时对轨道（压力传感器）的压力大小为F。

此后不断改变小球在左侧直轨道上释放位置，重复实验，经多次测量，得到了多组h和F，把这些数据标在F-h图中，并用一条直线拟合，结果如图所示。

为了方便研究，研学小组把小球简化为质点，并忽略空气及轨道对小球运动的阻力，取重力加速度g=10m/s2。

请根据该研学小组的简化模型和如图所示的F-h图分析：
（1）当释放高度h=0.20m时，小球到达圆轨道最低点时的速度大小v；
（2）圆轨道的半径R和小球的质量m；
（3）若两段倾斜直轨道都足够长，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h应满足什么条件。

15．（12分）如图所示，水平传送带与固定斜面平滑连接，质量为m＝1kg的小物体放在斜面上，斜面与水平方向的夹角为θ＝37°，若小物体受到一大小为F＝20N的沿斜面向上的拉力作用，可以使小物体从斜面底端A由静止向上加速
＝1m/s2沿逆时针方向做匀滑动。

当小物体到达斜面顶端B时，撤去拉力F且水平传送带立即从静止开始以加速度a
加速运动，当小物体的速度减为零时刚好滑到水平传送带的右端C处。

小物体与斜面及水平传送带间的动摩擦因数均为µ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，AB间距离L＝5m，导槽D可使小物体速度转为水平且无能量损失，g＝10m/s2。

已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：
(1)小物体运动到B点的速度
(2)小物体从A点运动到C点的时间
(3)小物体从B点运动到C点的过程中，小物体与传送带间由于摩擦而产生的热量Q
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、A 【解析】
对小球受力分析如图，由几何关系，三力互成120°角，据平衡条件有
F N
=F =G
则轻杆和斜面受到球的作用力大小
F N
'=F '=G
故选A ．2、C 【解析】
由题，F a 、F b 分别在yOz 和xOy 平面内，可知点电荷Q 即在yOz 平面内，也在xOy 平面内，所以Q 一定在坐标轴y 上，过a 点沿F 的方向延长，与y 轴交于Q 点，设OQ 之间的距离为y ，由几何关系得
y
=tan 60︒r
则
y =r tan 60︒=3r
aQ 之间的距离
L =r =2r cos60︒
连接bQ ，则b 受到的电场力的方向沿bQ 的方向。

由几何关系得
r b =y 3r ==r ︒tan 603
可知b点到O点的距离也是r，b到Q之间的距离也是2r
A．b与a到Q点的距离相等，根据库仑定律可知，试探电荷在b点受到的电场力与在a点受到的电场力是相等的，所以
F
b
=F
故A错误；
B．负电荷受到的电场力指向Q，根据异性电荷相互吸引可知，Q带正电，由于距离正电荷越近电势越高，所以O点的电势高，b与a点的电势相等，即
ϕ
a =ϕ
b
<ϕ
O
故B错误；
C．由于点电荷Q带正电，根据库仑定律
F=kQq (2r)2
解得点电荷Q的电荷量为
4Fr2
Q=
kq
故C正确；
D．平面xOz上各点到Q的距离不一定相等，所以各点的电势不一定相等，则在平面xOz上移动该试探电荷，电场力不一定不做功，故D错误。

故选C。

3、C
【解析】
对上方球分析可知，小球受重力和下方球的支持力而处于平衡状态，所以上方球一定与下方球有力的作用，故A错误；下方球由于受上方球斜向下的弹力作用，所以下方球有运动的趋势，故下方球受摩擦力作用，故B错误；对四个球的整体分析，整体受重力和地面的支持力而处于平衡，所以三个小球受支持力大小为4mg，每个小球受支持力为
故C正确；三个下方小球受到的是静摩擦力，故不能根据滑动摩擦力公式进行计算，故D错误．故选C．
4、C
【解析】
沿x轴正方向，电场强度为正，由图可得，从x
1到x
2
电场强度先沿x轴正方向再沿x轴负方向；顺着电场线方向电势
降低，则从x
1到x
2
电势先降低后升高，所以正点电荷从x
1
运动到x
2
，电势能是先减小再增大；故C项正确，ABD三
项错误。

4 mg，3
【解析】
2 AB．基态的氢原子吸收12.09eV的能量后会刚好跃迁到n=3能级，大量氢原子跃迁到n=3的能级后最多辐射C
3
=3种频率的光子，所以AB均错误；
CD．由公式hν=E
m -E
n
以及ν=
c
λ，知能级间的能量差越大，辐射出的光子的频率越大，波长就越短，从
n=3到n=1
能级间的能量差最大，辐射的光波长最短，C错误，D正确。

故选D。

6、B
【解析】
A．光导纤维的内芯是光密介质，外层是光疏介质，光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，故A错误；B．用三棱镜观测光谱是利用光的折射现象，故B正确；
C．由于n=c
，一束单色光经由空气射入玻璃后速度变小，但是光频率不变，则波长变短，故C错误；v
D．光的干涉现象是光具有波动性的表现，光电效应是光具有粒子性的表现，选项D错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、BD
【解析】
以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知(P
-P)(S-s)=G，明确原来气体压强小于大气压强；题目设计的变化如加热、取走沙子、大气压减小、装置自由下落后，我们根据理想气体状态方程判断出气体的体积增大还是减小，就可以知道活塞上升还是下降了．
【详解】
A．设缸内气体压强P，外界大气压为P
，大活塞面积S，小活塞面积s，活塞和钢球的总重力为G，以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知：
(P
-P)(S-s)=G…①
给气缸缓慢加热，气体温度升高，由盖吕萨克定律知气体体积要增大，从气缸结构上看活塞应向下移动，故A错误．B．取走烧杯中的沙子后，整体的重力小了，由①式知容器内气体压强必须增大，由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸要向上移动，故B正确．
C．大气压变小时，由①式知道缸内气体压强要减小，由玻意耳定律知气体体积要增大，所以气缸要向下移动，故C
D ．让整个装置自由下落，缸内气体压强增大(原来小于大气压强)，由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸向上移动，故D 正确．故选BD ．【点睛】
本题的关键是利用活塞受力平衡的条件和理想气体状态方程判断封闭气体的体积如何变化，是一道比较困难的易错题．8、ABC 【解析】
A ．由A 质点的振动图象读出该时刻质点A 的振动方向沿y 轴负方向，由质点的振动方向与波传播方向的关系，可知波沿x 轴正向传播，故A 正确．
B ．由题图甲可知波长为λ=0.4m ，由题图乙可知周期为T =0.4s ，则波速为v =
=1m/s ；故B 正确．
T
C ．经过0.3s=3
T ，则A 质点通过的路程为s =3A =0.3m ；故C 正确．
4
D ．A 、B 两点间距为半个波长，振动情况始终相反，速度不可能相同；故D 错误．
E ．发生稳定的干涉现象需要频率相同，则所遇到的波的频率f =故选ABC ．
点睛：根据振动图象读出各时刻质点的振动方向，由质点的振动方向判断波的传播方向是基本功，要熟练掌握．9、ABC 【解析】
A ．当分子力表现为引力时，增大分子减的距离，需要克服分子力做功，所以分子势能随分子间距离的增大而增大，故A 正确；
B ．一定量的理想气体保持压强不变，气体体积减小，气体分子的密集程度增大，单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数增多，故B 正确；
C ．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，故C 正确；
D ．液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点，故D 错误；
E ．根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，都是不可逆，故E 错误；故选ABC 。

10、ACE 【解析】
A ．温度是分子平均动能的标志，温度升高时，分子的平均动能增大，故A 正确；
1
=2.5Hz 时才能产生的稳定干涉．故E 错误．
T
B．液体分子之间的距离不同，液体分子之间的分子力大小就不同，所以分子力做功不同，则分子势能就不同，所以液体的分子势能与体积有关，故B错误；
C．单晶体因排列规则其物理性质为各向异性，而多晶体因排列不规则表现为各向同性，故C正确；
D．根据理想气体得状态方程
pV
C
T
可知温度升高，气体的压强不一定增大，还要看体积变化，故D错误；
E．热量不能自发的从低温物体传给高温物体，但在引起其它变化的情况下可以由低温物体传给高温物体，故E正确。

故选ACE。

三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、1.506∞1C
【解析】
（1）[1][2]由图（b）所示电压表表盘可知，其分度值为0.1 V，示数为1.50 V；电源内阻不计，由图a所示电路图可知，电源电动势：
U
E＝U＋IR＝U＋R
R
V
由题意可知：
E＝3＋3
×3 000 R
v
1.5
E＝1.5＋×12 000
R
V
解得R
V
＝6 000 Ω＝6kΩ，E＝4.5V
（2）两表笔断开，处于断路情况，相当于两表笔之间的电阻无穷大，故此处刻度应标阻值为∞，当指针指向3V时，电路中的电流为：
I g ＝
3
A＝0.000 5 A 6000
1.5
Ω＝3 kΩ
0.0005
此时滑动变阻器的阻值：
R＝
当电压表示数为1 V时，有：
R x R v
4.51＝R +R x R V R x +R y R x +R y
解得R x ＝1 kΩ.
（3）[5][6]根据闭合电路欧姆定律可知电池新时有：
E E I g ＝＝，r +R v +R (r +R )+R v
测量电阻时电压表示数为：
E
R R U ＝(r +R )+v x
R y +R x R V R x R V +R X
欧姆表用一段时间调零时有：
I g ＝E
，
r ++R y
+R '测量电阻时：
E
U ＝('
R V R x r +R +'
R y +R x
'')3R V R X 'R Y +R X 比较可知：
r ＋R ＝r ′＋R ′
所以若电流相同则R ′x ＝R x ，即测量结果不变，故选C 。

12、1.125
0.6AC
【解析】
(1)[1]．根据螺旋测微器的读数规则可知，固定刻度为1mm ，可动刻度为12.5×0.01mm=0.125mm ，则遮光片宽度：d=1mm+0.125mm=1.125mm 。

(2)[2]．小车做匀加速直线运动，通过光电门的时间为t B ，利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，小车通过光电
门B 的速度v B =d t B
设通过光电门A 的速度为v A ，根据动能定理可知
1212Fs =mv B -mv A
22解得
2m 2mv A s =⋅v B -2F 2F
对照图象可知，斜率
m 0.3=2F 0.2
解得小车的质量
m =0.6kg
(3)[3]．A ．小车受到的拉力可以通过拉力传感器得到，不需要钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量，故A 错误；B ．为了减少实验误差，画出s-v B 2图象需多测几组s 、t B 的数据，故B 正确；
C ．实验前，需要平衡摩擦力，不需要测量长木板垫起的高度和木板长度，故C 错误；
D ．选用宽度小一些的遮光片，可以减少实验误差，使小车经过光电门时速度的测量值更接近真实值，故D 正确。

本题选不必要的，即错误的，故选AC 。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、(1)14m/s(2)m 38
1圆弧下滑过程机械能守恒，有4
【解析】
(1)滑块沿12mgR =mv 0
，2设滑块P 刚滑上乙车时的速度为v 1，此时两车的速度为v 2，以滑块和甲、乙两辆小车组成系统，规定向右为正方向，
根据系统水平方向动量守恒列出等式：
mv 0=mv 1+2Mv 2
，对整体应用能量守恒有
112mgR =
μmgL +mv 12+⨯2Mv 2，22
解得：v 1=41m /s ，v 1=m /s ，33
4m/s ；3
滑块P 刚滑上乙车时的速度大小为(2)设滑块P 和小车乙达到的共同速度为v ，滑块P 在乙车上滑行的距离为x ，规定向右为正方向，对滑块P 和小车乙应用动量守恒有：
mv 1+Mv 2
=(m +M )v ，
对滑块P 和小车乙应用能量守恒有
2μmgx =mv 12+Mv 2-(M +m )v 2
121212
解得：
1x =m 。

8
14、（1）2m/s （2）R =0.12m ，m =0.02kg （3）h ≤0.12m 或者h ≥0.3m
【解析】
（1）设小球质量为m ，对于从释放到轨道最低点的过程，根据动能定理，有
1mgh =mv 2-02
解得：
v =2gh =2m/s
（2）设小球到达A 点速度为v A ，根据动能定理
mg (h -2R )=12mv A
-02在A 点，设轨道对小球的压力为N ，根据牛顿第二定律：
2v A N +mg =m R
根据牛顿第三定律
N =F
联立上述三式可得：
F =2mg h -5mg R
对比F -h 图像，根据斜率和截距关系，可得：
R =0.12m
m =0.02kg
（3）假设h =h 1时，小球恰好到达最高点A ，此时F =0
由F -h 图像可得：
h 1=0.3m
假设h =h 2时，小球恰好到达圆轨道圆心的右侧等高点，此过程根据动能定理：
mg (h 2
-R )=0-0解得：
h 2=R =0.12m
综上，为使小球在运动过程中始终不脱离圆轨道，释放高度h 应满足：h≤0.12m 或者h≥0.3m
15、(1)10m/s ；(2)3s ；(3)60J
【解析】
(1)小物体受到沿斜面向上的拉力作用时，对其进行受力分析，由牛顿第二定律可得F mg cos37mg sin37ma 1
解得
a 110m/s
2
从A 到B 过程中由运动学公式可得
2
v B 2a 1L
解得
v B 10m/s
(2)从A 到B 过程中由运动学公式可得
v B a 1t 1
小物体在BC 段，由牛顿第二定律可得
mg ma 2
由运动学公式可得
v B a 2t 2
小物体从A 到C 过程中的时间
t 总t 1t
2
联立解得
t 总
3s (3)小物体在BC 段，小物体向右运动，传送带逆时针运动，对小物块x 11
2
a 2t 2
2对传送带
1
2x 2a 0t 2
2小物体相对于传送带的位移
∆x=x
1+x
2
小物体与传送带间由于摩擦而产生的热量Q=μmg∆x
解得
Q=60J。