2023 年山东普通高中学业水平等级考试物理试题及答案
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
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,再选涂其他答案标号。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 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. “梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等
技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为 0 的光子从基态能级 I 跃迁
至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为 1 的光子,跃迁到钟跃迁的上能级 2,并在一定条件下可跃迁到钟
跃迁的下能级 1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为 3 的光子回到基态。该原子钟产生的钟
激光的频率 2 为( )
A.
3
0
1
B.
3
0
1
C.
3
0
1
D.
3
0
1
2. 餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端
连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。已知单个盘子的质
量为 300g,相邻两盘间距 1.0cm,重力加速度大小取 10m/s2。弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系
数为( )
A. 10N/m
B. 100N/m
C. 200N/m
D. 300N/m
3. 牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相
同的性质、且都满足
F
∝ 。已知地月之间的距离 r大约是地球半径的 60 倍,地球表面的重力加速度
Mm
2
r
为 g,根据牛顿的猜想,月球绕地球公转的周期为( )
A. 30π r
g
B. 30π g
r
C. 120π r
g
D. 120π g
r
4. 《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下:两个半径
均为 R的水轮,以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布,单位长度上有 n个,与水轮间无相对滑动。
每个水筒离开水面时装有质量为 m的水,其中的 60%被输送到高出水面 H处灌入稻田。当地的重力加速度为
g,则筒车对灌入稻田的水做功的功率为( )
A.
2
nmg RH
2
5
B.
3
nmg RH
5
C.
3
nmg RH
2
5
D. nmgωRH
5. 如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G 为标准石英环,C 为待测柱形样品,C 的上表面与上方标准平面
石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知 C 的膨胀系数小
于 G 的膨胀系数,当温度升高时,下列说法正确的是( )
A. 劈形空气层的厚度变大,条纹向左移动
B. 劈形空气层的厚度变小,条纹向左移动
C. 劈形空气层的厚度变大,条纹向右移动
D. 劈形空气层的厚度变小,条纹向右移动
6. 如图所示,电动公交车做匀减速直线运动进站,连续经过 R、S、T三点,已知 ST间的距离是 RS的两倍,
RS段的平均速度是 10m/s,ST段的平均速度是 5m/s,则公交车经过 T点时的瞬时速度为( )
A. 3m/s
B. 2m/s
C. 1m/s
D. 0.5m/s
7. 某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压 U1=250V,输出功率 500kW。降压变压器的匝数比 n3:
n4= 50:1,输电线总电阻 R= 62.5Ω。其余线路电阻不计,用户端电压 U4= 220V,功率 88kW,所有变压器
均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A. 发电机的输出电流为 368A
B. 输电线上损失的功率为 4.8kW
C. 输送给储能站的功率为 408kW
D. 升压变压器的匝数比 n1:n2= 1:44
8. 质量为 M的玩具动力小车在水平面上运动时,牵引力 F和受到的阻力 f均为恒力,如图所示,小车用一
根不可伸长的轻绳拉着质量为 m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为 1S 时,小车达到额
定功率,轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下,其总位移为 2S 。物体与地面间的动摩擦因数
不变,不计空气阻力。小车的额定功率 P0 为( )
2
2
A.
C.
2
F F f
(
(
S S
1
1
M m S MS
1
S
2
)
)
2
2
F F f
(
S S
1
M m S MS
1
S
2
)
)
(
2
2
2
2
B.
D.
2
F F f
(
S S
1
1
M m S mS
1
S
2
)
)
(
2
2
F F f
(
S S
1
M m S mS
1
)
)
2
S
(
2
2
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,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分。
9. 一定质量的理想气体,初始温度为300K ,压强为
1 10 Pa
5
。经等容过程,该气体吸收 400J 的热量后
温度上升100K ;若经等压过程,需要吸收 600J 的热量才能使气体温度上升100K 。下列说法正确的是
(
)
A. 初始状态下,气体的体积为6L
B. 等压过程中,气体对外做功 400J
C. 等压过程中,气体体积增加了原体积的
1
4
D. 两个过程中,气体的内能增加量都为 400J
10. 如图所示,沿水平方向做简谐振动的质点,依次通过相距 L的 A、B两点。已知质点在 A点的位移大小
为振幅的一半,B点位移大小是 A点的 3 倍,质点经过 A点时开始计时,t时刻第二次经过 B点,该振动
的振幅和周期可能是(
)
A.
2
L
3 1
,3
t
B.
2
L
3 1
,4
t
C.
2
L
3 1
12,
5
t
D.
2
L
3 1
12,
7
t
11. 如图所示,正六棱柱上下底面的中心为 O和O ,A、D两点分别固定等量异号的点电荷,下列说法正确
的是(
)
A. F 点与 C 点的电场强度大小相等
B. B 点与 E 点的电场强度方向相同
C. A 点与 F 点的电势差小于O 点与 D¢点的电势差
D. 将试探电荷 q 由 F点沿直线移动到 O点,其电势能先增大后减小
12. 足够长 U 形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上,宽为1m ,电阻不计。质量为1kg 、长为1m 、电阻为1
的导体棒 MN放置在导轨上,与导轨形成矩形回路并始终接触良好,I 和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强
磁场,磁感应强度分别为 1B 和 2B ,其中 1
B ,方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨 CD
2T
段中点与质量为 0 1kg. 的重物相连,绳与 CD垂直且平行于桌面。如图所示,某时刻 MN、CD同时分别进入
磁场区域 I 和Ⅱ并做匀速直线运动,MN、CD与磁场边界平行。MN的速度 1
v
2m / s
v
,CD的速度为 2v 且 2
v ,
1
MN和导轨间的动摩擦因数为 0.2。重力加速度大小取
10m / s ,下列说法正确的是(
2
)
A.
2B 的方向向上
B.
2B 的方向向下
C.
v
2
5m / s
D.
v
2
3m / s
三、非选择题:本题共 6 小题,共 60 分。
13. 利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁
架台上,注射器内封闭一定质量的空气,下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘,托盘
中放入砝码,待气体状态稳定后,记录气体压强 p 和体积V (等于注射器示数 0V 与塑料管容积 V 之和),
逐次增加砝码质量,采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
回答以下问题:
(1)在实验误差允许范围内,图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线,说明在等温情况下,一定质量的气
体___________。
A. p 与V 成正比
B. p 与
1
V
成正比
(2)若气体被压缩到 10.0mL
V
,由图乙可读出封闭气体压强 为 ___________ Pa (保留 3 位有效数字)。
(3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了 V ,则在计算 pV 乘积时,他的计算结果与同组
正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随 p 的增大而___________(填“增大”或“减小”)。
14. 电容储能已经在电动汽车,风、光发电、脉冲电源等方面得到广泛应用。某同学设计图甲所示电路,
探究不同电压下电容器的充、放电过程,器材如下:
电容器 C(额定电压10V ,电容标识不清);
电源 E(电动势12V ,内阻不计);
电阻箱 1R (阻值 0 ~ 99999.9 );
滑动变阻器 2R (最大阻值 20 ,额定电流 2A );
电压表 V(量程15V ,内阻很大);
发光二极管 1
D D、 ,开关 1
S
2
S、 ,电流传感器,计算机,导线若干。
2
回答以下问题:
(1)按照图甲连接电路,闭合开关 1S ,若要升高电容器充电电压,滑动变阻器滑片应向___________端滑
动(填“a”或“b”)。
(2)调节滑动变阻器滑片位置,电压表表盘如图乙所示,示数 为___________V(保留 1 位小数)。
(3)继续调节滑动变阻器滑片位置,电压表示数为8 0V. 时,开关 2S 掷向 1,得到电容器充电过程的 I
t
图像,如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法,根据图像可估算
出充电结束后,电容器存储的电荷量为___________C(结果保留 2 位有效数字)。
(4)本电路中所使用电容器的电容约为___________F(结果保留 2 位有效数字)。
(5)电容器充电后,将开关 2S 掷向 2,发光二极管___________(填“ 1D ”或“ 2D ”)闪光。
15. 电磁炮灭火消防车(图甲)采用电磁弹射技术投射灭火弹进入高层建筑快速灭火。电容器储存的能量
通过电磁感应转化成灭火弹的动能,设置储能电容器的工作电压可获得所需的灭火弹出膛速度。如图乙所
示,若电磁炮正对高楼,与高楼之间的水平距离
L
60m
,灭火弹出膛速度 0
v
50m/s
,方向与水平面夹
角 53
,不计炮口离地面高度及空气阻力,取重力加速度大小
g
10m/s
2
,sin 53
。
0.8
(1)求灭火弹击中高楼位置距地面的高度 H;
(2)已知电容器储存的电能
E
1
2
CU
2
,转化为灭火弹动能的效率 15%
,灭火弹的质量为3kg ,电
容
C
2.5 10 μF
4
,电容器工作电压 U应设置为多少?
16. 一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量,其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱
状玻璃丝 M、N,相距为 d,直径均为 2a ,折射率为 n(
n )。M、N 下端横截面平齐且与被测物体表面
2
平行。激光在 M 内多次全反射后从下端面射向被测物体,经被测物体表面镜面反射至 N 下端面,N 下端面被
照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
(1)从 M 下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为,求的正弦值;
(2)被测物体自上而下微小移动,使 N 下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮,求玻璃丝下端面到
被测物体距离 b的相应范围(只考虑在被测物体表面反射一次的光线)。
17. 如图所示,在 0
, 0
2x
d
y
的区域中,存在沿 y轴正方向、场强大小为 E的匀强电场,电
2
d
场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场。一个质量为 m,电量为 q的带正电粒子从 OP中点 A进入电
场(不计粒子重力)。
(1)若粒子初速度为零,粒子从上边界垂直 QN第二次离开电场后,垂直 NP再次进入电场,求磁场的磁感
应强度 B的大小;
(2)若改变电场强度大小,粒子以一定的初速度从 A点沿 y轴正方向第一次进入电场、离开电场后从 P点
第二次进入电场,在电场的作用下从 Q点离开。
(i)求改变后电场强度 E 的大小和粒子的初速度 0v ;
(ii)通过计算判断粒子能否从 P点第三次进入电场。
18. 如图所示,物块 A 和木板 B 置于水平地面上,固定光滑弧形轨道末端与 B 的上表面所在平面相切,竖
直挡板 P 固定在地面上。作用在 A 上的水平外力,使 A 与 B 以相同速度 0v 向右做匀速直线运动。当 B 的左
端经过轨道末端时,从弧形轨道某处无初速度下滑的滑块 C 恰好到达最低点,并以水平速度 v滑上 B 的上
表面,同时撤掉外力,此时 B 右端与 P 板的距离为 s。已知 0 1m/s
v
, =4m/s
v
m
, A
m
C
1kg
m
, B
2kg
,
A 与地面间无摩擦,B 与地面间动摩擦因数 1
0.1 ,C 与 B 间动摩擦因数 2
0.5 ,B 足够长,使得 C 不
会从 B 上滑下。B 与 P、A 的碰撞均为弹性碰撞,不计碰撞时间,取重力加速度大小
g
10m / s
2
。
(1)求 C 下滑的高度 H;
(2)与 P 碰撞前,若 B 与 C 能达到共速,且 A、B 未发生碰撞,求 s的范围;
(3)若 0.48m
(4)若 0.48m
s
s
,求 B 与 P 碰撞前,摩擦力对 C 做的功 W;
,自 C 滑上 B 开始至 A、B、C 三个物体都达到平衡状态,求这三个物体总动量的变化量 p
的大小。
参考答案