山东省临沂市兰山区2021-2022学年高三第三次测评物理试卷含解析

2021-2022学年高考物理模拟试卷考生须知：1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。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．地质勘探发现某地区表面的重力加速度发生了较大的变化，怀疑地下有空腔区域。进一步探测发现在地面P点的正下方有一球形空腔区域储藏有天然气，如图所示。假设该地区岩石均匀分布且密度为ρ，天然气的密度远小于ρ，可忽略不计。如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为g；由于空腔的存在，现测得P点处的重力加速度大小为kg(k<1)。已知引力常量为G，球形空腔的球心深度为d，则此球形空腔的体积是A． B． C． D．2．如图，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，原线圈与固定电阻R1串联后，接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源。副线圈电路中负载电阻为可变电阻R2，A、V是理想电表。当R2=2R1时，电流表的读数为1A，电压表的读数为4V，则（）A．电源输出电压为8VB．电源输出功率为4WC．当R2=8Ω时，变压器输出功率最大D．当R2=8Ω时，电压表的读数为3V3．如图所示，一根轻弹簧竖直直立在水平地面上，下端固定，在弹簧的正上方有一个物块。物块从高处自由下落到弹簧上端O，将弹簧压缩，当弹簧被压缩了x0时，物块的速度变为零。从物块与弹簧接触开始，物块的加速度的大小随下降的位移x变化的图象可能是（）A． B． C． D．4．如图所示，一个圆弧面在点与水平面相切，圆弧面的半径。在两点间放平面薄木板。一个小物块以的速度从点滑上木板，并恰好能运动至最高点。物块与木板间的动摩擦因数为，取。则小物块向上运动的时间为（）A． B． C． D．5．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，Fa、Fb分别在yOz和xOy平面内，Fa与z轴负方向成角，Fb与x轴负方向成角。已知试探电荷在a点受到的电场力大小为Fa=F，静电力常量为k。则以下判断正确的是（）A．电场力的大小Fb大于FB．a、b、O三点电势关系为C．点电荷Q带正电，且大小为D．在平面xOz上移动该试探电荷，电场力不做功6．“跳跳鼠”是很多小朋友喜欢玩的一种玩具（图甲），弹簧上端连接脚踏板，下端连接跳杆（图乙），人在脚踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧将人向上弹起，最终弹簧将跳杆带离地面．A．不论下压弹簧程度如何，弹簧都能将跳杆带离地面B．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，弹簧的弹性势能全部转化为人的动能C．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，人一直向上加速运动D．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，人的加速度先减小后增大二、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，单匝矩形闭合导线框全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为，电阻为．线框绕与边重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，线框转过时的感应电流为，下列说法正确的是（）A．线框中感应电流的有效值为B．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为C．从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为D．线框转一周的过程中，产生的热量为8．空间中有水平方向的匀强电场，同一电场线上等间距的五个点如图所示，相邻各点间距均为。一个电子在该水平线上向右运动，电子过点时动能为，运动至点时电势能为，再运动至点时速度为零。电子电荷量的大小为，不计重力。下列说法正确的是（）A．由至的运动过程，电场力做功大小为B．匀强电场的电场强度大小为C．等势面的电势为D．该电子从点返回点时动能为9．如图所示，在某行星表面上有一倾斜的匀质圆盘，盘面与水平面的夹角为30°，圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴距离L处有一小物体与圆盘保持相对静止，当圆盘的角速度为ω时，小物块刚要滑动．物体与盘面间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，该星球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是A．这个行星的质量B．这个行星的第一宇宙速度C．这个行星的同步卫星的周期是D．离行星表面距离为R的地方的重力加速度为10．2019年9月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第47、48颗北斗导航卫星。卫星的工作轨道是比同步卫星轨道低一些的中圆轨道，卫星由发射轨道变轨到中圆轨道b上，轨道a、b相切于P点。则卫星在两轨道上运行时。下列说法正确的是（）A．卫星在轨道b运行周期大于24小时B．卫星由地面到P点所受引力逐渐减小C．卫星在轨道a上经过P点时的加速度等于轨道b上经过P点时的加速度D．卫星在轨道a上经过P点时的动能大于卫星在轨道b上经过P点时的动能三、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）如图甲所示是一种研究气球的体积和压强的变化规律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T型管连通。初始时认为气球内无空气，注射器内气体体积，压强，型管与传感器内少量气体体积可忽略不计。缓慢推动注射器，保持温度不变，装置密封良好。(1)该装置可用于验证______定律。填写气体实验定律名称(2)将注射器内气体部分推入气球，读出此时注射器内剩余气体的体积为，压强传感器读数为，则此时气球体积为______。(3)继续推动活塞，多次记录注射器内剩余气体的体积及对应的压强，计算出对应的气球体积，得到如图乙所示的“气球体积和压强”关系图。根据该图象估算：若初始时注射器内仅有体积为、压强为的气体。当气体全部压入气球后，气球内气体的压强将变为______。（保留3位小数）12．（12分）物理社找到一根拉力敏感电阻丝，其阻值随拉力F变化的图像如图甲所示，社员们按图乙所示电路制作了一个简易“吊杆”。电路中电源电动势E=3V，内阻r=1Ω；灵敏毫安表的量程为10mA，内阻Rg=5Ω；R1是可变电阻。A，B两接线柱等高且固定。现将这两根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘杆，将其两端接在A，B接线柱上。通过光滑绝缘杆可将重物吊起。不计敏感电阻丝的重力，现完成下列操作步骤：步骤a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻R1使毫安表指针满偏；步骤b：滑杆下吊上已知重力的重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；步骤c：保持可变电阻R1接入电路阻值不变，读出此时毫安表示数I；步骤d：换用不同已知重力的物理，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；步骤e：将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘（1）写出敏感电阻丝上的拉力F与重物G的关系：F=___________。（2）设R-F图像斜率为k，写出毫安表示数I与待测重物重力G关系的表达式：I=___________。（用E，r，R1，Rg，R0，k，θ表示）（3）若R-F图像中R0=50Ω，k=0.2Ω/N。测得θ=45°，毫安表指针半偏，则待测重物的重力G=________N。（4）关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是________。A．重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线均匀B．重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线不均匀C．重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线不均匀D．重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线均匀（5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台简易“吊秤”称重前，进行了步骤a操作，则测量结果________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）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）真空中有如图所示的周期性交变磁场，设磁感应强度B垂直纸面向里为正方向，B0=1T，t0=π×l0-5s，k为正整数。某直角坐标系原点O处有一粒子源，在t=0时刻沿x轴正方向发射速度为v0=103m/s的正点电荷，比荷=1×l06C/kg，不计粒子重力。(1)若k=1，求粒子在磁场中运动的轨道半径和粒子第3次（从O点出发记为第1次）经过y轴时的时刻；(2)若k=2，求粒子在运动过程中与y轴交点坐标的最大值和最小值；(3)若t0=10-5s，则k取何值时，粒子可做周期性循环运动回到出发点？并求出循环周期的最小值Tmin和相应的k值。14．（16分）我们已经学过了关于两个质点之间万有引力的大小是：F=．但是，在某些特殊情况下，非质点之间的万有引力计算及其应用的问题，我们可以利用下面两个已经被严格证明是正确的结论，而获得快速有效地解决：a．若质点m放置在质量分布均匀的大球壳M（球壳的厚度也均匀）的空腔之内，那么m和M之间的万有引力总是为零．b．若质点m放置在质量分布均匀的大球体M之外（r≥r0），那么它们之间的万有引力为：F=，式中的r为质点m到球心之间的距离;r0为大球体的半径．假设地球可视为一个质量分布均匀且密度为ρ的球体，通过地球的南北两极之间能够打通一个如图所示的真空小洞．若地球的半径为R，万有引力常数为G，把一个质量为m的小球从北极的洞口由静止状态释放后，小球能够在洞内运动．（1）求：小球运动到距地心为0.5R处的加速度大小a；（2）证明：小球在洞内做简谐运动；（3）求：小球在运动过程中的最大速度vm．15．（12分）如图甲所示，玻璃管竖直放置，AB段和CD段是两段长度均为l1＝25cm的水银柱，BC段是长度为l2＝10cm的理想气柱，玻璃管底部是长度为l3＝12cm的理想气柱．已知大气压强是75cmHg，玻璃管的导热性能良好，环境的温度不变．将玻璃管缓慢旋转180°倒置，稳定后，水银未从玻璃管中流出，如图乙所示．试求旋转后A处的水银面沿玻璃管移动的距离．

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、D【解析】

地球表面正常的重力加速度大小为,由于空腔的存在，现测得P点处的重力加速度大小为，则空腔体积大小的岩石对物体吸引产生的加速度为，结合万有引力定律，即，解得：，故D项正确，ABC错误。2、C【解析】

A．当R2=2R1时，电流表的读数为1A，电压表的读数为4V，所以R2=4Ω，R1=2Ω，理想变压器原、副线圈匝数之比为1：2，根据电压与匝数成正比得原线圈电压是U1=2V，根据电流与匝数成反比得原线圈电流是I1=2A，所以电源输出电压为U=U1+I1R1=2+2×2=6V故A错误；B．电源输出功率为P=UI1=12W故B错误；C．根据欧姆定律得副线圈电流为，所以原线圈电流是，所以，变压器输出的功率所以当R2=8Ω时，变压器输出的功率P2最大，即为，故C正确；D．当R2=8Ω时，U2=6V，即电压表的读数为6V，故D错误。故选C。3、D【解析】

物块接触弹簧后，在开始阶段，物块的重力大于弹簧的弹力，合力向下，加速度向下，根据牛顿第二定律得：mg-kx=ma得到a与x是线性关系，当x增大时，a减小；

当弹力等于重力时，物块的合力为零，加速度a=0；

当弹力大于重力后，物块的合力向上，加速度向上，根据牛顿第二定律得kx-mg=ma得到a与x是线性关系，当x增大时，a增大；若物块接触弹簧时无初速度，根据简谐运动的对称性，可知物块运动到最低点时加速度大小等于g，方向竖直向上，当小球以一定的初速度压缩弹簧后，物块到达最低点时，弹簧的压缩增大，加速度增大，大于g；A．该图与结论不相符，选项A错误；B．该图与结论不相符，选项B错误；C．该图与结论不相符，选项C错误；D．该图与结论相符，选项D正确；故选D。4、A【解析】

设木板长度为。向上滑动过程能量守恒，有如图所示由几何关系得，，又有运动过程有又有解以上各式得A正确，BCD错误。故选A。5、C【解析】

由题，Fa、Fb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，由几何关系得则aQ之间的距离连接bQ，则b受到的电场力的方向沿bQ的方向。由几何关系得可知b点到O点的距离也是r，b到Q之间的距离也是2rA．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，即故B错误；C．由于点电荷Q带正电，根据库仑定律解得点电荷Q的电荷量为故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。6、D【解析】当弹簧下压的程度比较小时，弹簧具有的弹性势能较小，弹簧不能将跳杆带离地面，故A错误；从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长,弹簧的弹性势能转化为人的动能和重力势能，故B错误；从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，开始弹力大于重力，人向上加速，弹簧逐渐恢复性变,弹力逐渐减小，加速度逐渐减小；后来弹力小于重力，人的加速度反向增加，所以人的加速度先减小后增大，故C错误，D正确．所以D正确，ABC错误．

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、BC【解析】试题分析：根据法拉第电磁感应定律可得产生的电动势，电流，线框转过时的感应电流为，电流的有效值，故A错误；线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS，又，解得BS=，所以B正确；从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为，故C正确；转一周产生的热量代入解得：，故D错误．考点：本题考查交流电8、AD【解析】

A．电场线沿水平方向，则等间距的各点处在等差等势面上。电子沿电场线方向做匀变速运动。电子从至的过程，电势能与动能之和守恒，动能减小了，则电势能增加了，则电势差则电子从至的过程，电场力做负功，大小为A正确；B．电场强度大小B错误；C．电子经过等势面时的电势能为，则点的电势又有则C错误；D．电子在点时动能为，从减速运动至，然后反向加速运动再至点，由能量守恒定律知电子此时的动能仍为，D正确。故选AD。9、BD【解析】

当物体转到圆盘的最低点，由重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力的合力提供向心力时，角速度最大，由牛顿第二定律求出重力加速度，然后结合万有引力提供向心力即可求出．【详解】物体在圆盘上受到重力、圆盘的支持力和摩擦力，合力提供向心加速度；可知当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得：μmgcos30°-mgsin30°=mω2L，所以:.A．绕该行星表面做匀速圆周运动的物体受到的万有引力即为其所受重力，即：,所以，故A错误；B．根据行星的第一宇宙速度公式得，该行星得第一宇宙速度为，故B正确；C．同步卫星在轨运行时，轨道处卫星受到的引力提供向心力，则有，解得：，由于同步卫星的高度未知，故而无法求出自转周期T，故C错误；D．离行星表面距离为R的地方的万有引力：；即重力加速度为ω2L．故D正确．【点睛】本题易错点为C选项，在对同步卫星进行分析时，如果公转圆周运动不能计算时，通常可以考虑求行星自传周期：同步卫星的周期等于行星自传周期．该行星赤道上的物体随行星一起做圆周运动时，万有引力可分解为重力和自传向心力，即，由于不能确定该行星表面上赤道地区的重力加速度，故而无法求出自传周期T；如果错误地按照自传向心力由万有引力提供，，解得：T=，就错了，因为是如果行星上物体所受万有引力全部提供自传向心力，该行星已经处在自解体状态了，也就是不可能存在这样得行星．10、BC【解析】

A．同步卫星周期为24小时，轨道b比同步卫星轨道低一些，周期小于24小时，选项A错误；B．由可知，距离地面越远，引力越小，选项B正确；C．由于，卫星从轨道a和轨道b经过P点时加速度相同，选项C正确；D．卫星从a轨道到b轨道，需点火加速，动能增大，D错误。故选BC。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、玻意耳1.027【解析】

(1)[1]用DIS研究在温度不变时，气体的压强随温度的变化情况，所以该装置可用于验证玻意耳定律；(2)[2]将注射器内气体部分推入气球，压强传感器读数为p1，根据玻意耳定律得：所以读出此时注射器内剩余气体的体积为，所以时气球体积为；(3)[3]由题可知，若初始时注射器内仅有体积为、压强为p0的气体，气体全部压入气球后气球的压强与初始时注射器内有体积为、压强为p0的气体中的气体压入气球，结合题中图乙可知，剩余的气体的体积约在左右，压强略大于p0，所以剩余的气体的体积略小于0.5V0。由图可以读出压强约为1.027p0。【点睛】本实验是验证性实验，要控制实验条件，此实验要控制两个条件：一是注射器内气体的质量一定；二是气体的温度一定，运用玻意耳定律列式进行分析。另外，还要注意思维方式的转化，即可以将初始时注射器内仅有体积为0.5V0、压强为p0的气体，气体全部压入气球，与初始时注射器内有体积为V0、压强为p0的气体中的气体压入气球是等效的。12、C不变【解析】

(1)[1]对重物，可得即;（2）[2]不挂重物时，由闭合电路欧姆定律可得挂重物后，由图中关系可知整理得（3）[3]将数据带入[2]中表达式可得（4）[4]由（2）中分析可知，不挂重物时，电表满偏，此时应该为重力的0刻线，由可知，不成线性关系，故刻度为不均匀的，故C正确，A、B、D错误；故选B。（5）[5]由于称重前现将电表调满偏，当电源内阻变化时，满偏时总电阻不变，故电源内阻变化对测量结果无影响。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)0.01m；；(2)；；(3)当取非的正整数时，均可以回到出发点；当时，最小循环周期为【解析】

(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由解得当时，因为，粒子第3次经过轴时恰好向上经历两个半圆（如图）则时间(2)当时，，粒子一个循环周期中运动分别为半圆→整圆→半圆→整圆，因此由几何关系得：与轴交点