山东省泰安市2023-2024学年高三上学期11月期中考试物理试题（解析版）

PAGEPAGE1高三年级考试物理试题注意事项：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.下列有关光现象的说法正确的是（）A.图甲是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的B.图乙的立体电影原理为光的干涉C.图丙为某单色光通过双缝后得到干涉图样D.图丁为光照射到圆盘上，在圆盘后面形成的衍射图样〖答案〗D〖解析〗A．图甲中，干涉条纹弯曲位置是空气膜层厚度较小的区域提前出现了空气膜层厚度较厚区域的条纹可知，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的，A错误；B．图乙所示为立体电影原理是利用了光的偏振，B错误；C．干涉条纹是等宽、等亮度的，衍射条纹是中央条纹最亮、最宽，向两侧越来越暗，越来越窄，丙图是单色光通过单缝后得到的衍射条纹，C错误；D．图丁为光射到圆盘得到的衍射图样，若用光照射不透明圆盘时，后面中心处会出现一亮斑，这亮斑被称为泊松亮斑，D正确；故选D。2.在水平面上做匀减速直线运动的质点通过O、A、B三点的过程中，其位移随时间变化规律x-t图像如图所示。则质点（）A.通过A点时的速度为B.通过A点时的速度大于C.从A点运动到B点，速度的变化量为D.从A点运动到B点，速度的变化量为〖答案〗C〖解析〗A．从O点运动到B点过程的平均速度为中间时刻的瞬时速度等于平均速度，即而A是中间位置，显然不等于中间时刻的瞬时速度，故A错误；B．从O点运动到A点过程的平均速度为由于是匀减速直线运动故B错误；CD．设加速度大小为a；从O点运动到A点过程，有从O点运动到B点过程，有联立解得从A点运动到B点，速度的变化量为故C正确，D错误。故选C。3.如图，一光滑轻滑轮用细绳OO'悬挂于点O'，另一细绳跨过光滑轻滑轮，其中一端悬挂质量为m的小球A，另一端系一质量为2m的小球B，A、B均可看作质点，外力F作用在B上，使A、B均静止，若F的大小方向在一定范围内变化，则（）A.改变F的大小和方向，AO与BO的夹角β不断增大时绳OO'上的张力先增大后减小B.改变F的大小和方向，AO与BO的夹角β不断增大时外力F先增大后减小C.当BO绳水平时，F=mgD.当=30°时，F=mg〖答案〗D〖解析〗A．由于绳子拉力的大小始终等于A球的重量，AO与BO的夹角不断增大时，两绳拉力的合力逐渐减小，因此绳OO′上的张力逐渐减小，故A错误；B．当AO与BO的夹角β不断增大时，绳子拉力T与B球的重力2mg的合力逐渐增大，因此外力F逐渐变大，故B错误；C．当BO绳水平时，F拉力的水平分量等于A球的重力mg，F拉力的竖直分量等于B球的重力2mg，因此F拉力的大小为故C错误；D．对B进行受力分析，如图所示由几何关系可知，角β与角θ互补，且则由力的合成，得D正确。故选D。4.北京时间2023年2月23日19时49分，我国首颗超百Gbps容量的高通量卫星——中星26号搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心起飞，随后卫星进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。该卫星预计定点于东经125°，配置Ka频段载荷，主要覆盖我国全境及周边地区。假设该卫星发射后先绕地球表面做匀速圆周运动，之后通过转移轨道I进入离地较远的圆轨道，在圆轨道上绕行一段时间后，再通过地球同步转移轨道II转移到目标轨道，同时定点于东经125°，下列说法正确的是（）A.卫星在转移轨道I远地点的加速度小于转移轨道II近地点的加速度B.卫星整个运动过程中，引力势能的增加量小于动能的减少量C.该卫星在不同圆轨道上与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同D.卫星整个运动过程中，速度的最大值大于第一宇宙速度〖答案〗D〖解析〗A.根据万有引力提供向心力公式转移轨道I远地点距离地球的距离等于转移轨道II近地点距离地球的距离，即卫星在转移轨道I远地点的加速度等于转移轨道II近地点的加速度，故A错误；B.卫星变轨运动过程中，需要向后喷火，机械能会增加，引力势能的增加量大于动能的减少量，故B错误；C．根据开普勒第二定律，该卫星在相同圆轨道上与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同，故C错误；D．在地球表面附近运行时，线速度近似等于第一宇宙速度，但在近地点处要加速变轨，所以此时速度大于第一宇宙速度，故D正确；故选D。5.某小组做了如图所示实验，长为L的木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的小物块，现缓慢地抬高A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，则在整个过程中，下列说法正确的是（）A.木板对小物块做功为B.木板对小物块做功为C.摩擦力对小物块做功为D.重力做功的平均功率为为〖答案〗B〖解析〗AB．设在整个过程中木板对物块做功为，根据动能定理有故A错误，B正确；C．在木板从水平位置转动到与水平面成角的过程中，摩擦力始终与小物块速度方向垂直，摩擦力在该过程中不做功，物块沿木板下滑过程中，摩擦力对物块做负功，而根据题意可知则摩擦力对物块做功在小物块下滑过程中由动能定理可得解得故C错误；D．木板向上转动的过程中重力做负功，物块下滑过程中重力做正功，整个过程中重力做功的代数和为零，则可知整个过程中，重力做功的平均功率为0，故D错误。故选B。6.一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形图如图所示，已知平衡位置坐标为x=4m的质点P在t=0.1s时位于波峰，且该波的传播速度小于30m/s，则（）A.该波的周期可能为0.08sB.该波的波速一定为20m/sC.t=0时，质点P的运动方向沿y轴负方向D.t=0.3s时，质点P的加速度最大且沿y轴负方向〖答案〗B〖解析〗ABC．由图可知波长为当简谐横波沿x轴正方向传播时，根据“同侧法”，则质点P是向上振动的，到达波峰则需要的时间为根据题意中代入数据得根据波速公式可得又因为波的传播速度小于30m/s，则当简谐横波沿x轴负方向传播时，根据“同侧法”，则质点P是向下振动的，到达波峰则需要的时间为根据题意中代入数据得根据波速公式可得又因为波的传播速度小于30m/s，则简谐横波不可能沿x轴负方向传播；综上分析，简谐横波只能沿x轴正方向传播，故AC错误，B正确；D．t=0.3s时，质点P已经振动了，则处于波谷的位置，加速度最大且沿y轴正方向，故D错误。故选B。7.如图所示，竖直放置一光滑的大圆环，圆心为O，半径为R。一根轻质细绳一端固定在大圆环的最高点，另一端连接一质量为M且套在大圆环上的小圆环，静止时细绳与竖直轴之间的夹角为30°，现让大圆环绕过圆心O的竖直轴O1O2，从静止开始缓慢增加转动的角速度，直至小圆环将要沿着大圆环向上滑动，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.细绳拉力先减小后增大，大圆环对小圆环的弹力一直减小B.细绳对小圆环的拉力比大圆环对小圆环的弹力先达到零C.角速度增大到时，大圆环对小圆环的弹力为零D.角速度增大到时，细绳对小圆环的拉力为零〖答案〗C〖解析〗AB．对小圆环进行受力分析，受力分析如图所示随着的增大，拉力T和支持力N都会变小，其中T一直减小，而N会先减小到0再反向增大，故AB错误；C．若支持力圆周运动的半径代入上式，解得故C正确；D．若拉力此时N已经反向解得故D错误；故选C。8.质量m=2kg的物体P静止在水平地面上，在水平向右的力F作用下开始运动。第一次力F与物体位移x的关系如图甲所示，第二次力F与物体运动时间t的关系如图乙所示。已知物体P与水平地面间的动摩擦因数μ=0.1，重力加速度g=10m/s2.则第一次与第二次运动过程中物体的最大位移之比最接近于（）A.1：8 B.1：7 C.1：6 D.1：5〖答案〗A〖解析〗设甲图力作用完的时候速度为，乙图力作用完的时候速度为，甲图中的图像的面积表示做功，乙图中的图像的面积表示冲量，则对甲图列动能定理解得撤掉F之后，列动能定理解得所以甲图中的总位移为对乙图列动量定理撤掉F之后，列动能定理解得对于乙图的前半段，是做加速度逐渐减小的加速运动，再做加速度逐渐增大的减速运动到，走过的位移为，假设为匀加速到，位移为得而则故选A。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.跳台滑雪是一种勇敢者的运动。如图所示某运动员穿着专用滑雪板，第一次从跳台A处由静止开始沿倾角为30°的滑雪道滑到B处，第二次从跳台A处以速度=15m/s沿水平方向飞出，在空中飞行一段时间后刚好落在B处。已知运动员第一次运动到B处所用的时间为第二次的倍。不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则（）A.滑雪板与雪道间的动摩擦因数为 B.滑雪板与雪道间的动摩擦因数为C.AB两点间的雪道长度为60m D.AB两点间的雪道长度为30m〖答案〗BD〖解析〗AB．设A、B两点间雪道的长度为l，运动员沿雪道向下滑动的加速度大小为a，则第一次的运动时间为第二次运动时间又解得根据牛顿第二定律可知解得故A错误，B正确；CD．设运动员第二次到达B处时的速度大小为v，与水平方向间的夹角为，如图所示则由可知由运动的合成与分解可知解得由动能定理解得故C错误，D正确。故选BD。10.一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，O和A是介质中平衡位置分别为和处的两个质点，且两质点的振动情况始终相反。从t=0时开始，质点O的振动图像如图所示。下列说法正确的是（）A.该波的波长可能为0.6m B.该波的周期一定为6sC.该波的波速可能为m/ D.质点O的振动方程为（m）〖答案〗AB〖解析〗AB．由简谐运动的对称性结合题图知解得O、A两质点的振动情况始终相反，则由题意可知则若波长为0.6m，可得符合题意，故AB正确；C．由波速公式可得若波速为，可得不合题意，故C错误；D．设O的振动方程为其中当时，有当时，有两式联立，解得则O的振动方程为故D错误。故选AB。11.如图所示，将一光滑、质量为m、半径为R的半圆槽A置于光滑水平面上，在槽的左侧紧挨有一个质量为m的物块B，今让一质量为4m的小球自左侧槽口的正上方高0.5R处从静止开始落下，沿与半圆槽相切的方向进入槽内，则以下结论中正确的是（）A.小球第一次运动到半圆槽的最低点时，小球与槽的速度大小之比为1：4B.小球第一次运动到半圆槽的最低点时，物块B向左运动的距离为RC.整个过程半圆槽A对物块B的冲量大小为D.小球在半圆槽内第一次到最低点的运动过程中，小球对槽的冲量大小为〖答案〗BC〖解析〗A．由小球、半圆槽和物块组成的系统在水平方向不受外力，故球、半圆槽和物块在水平方向动量守恒，取向右为正，则有解得故A错误；B．小球在半圆槽内第一次到最低点的运动过程中，水平方向类似于人船模型，对球、半圆槽和物块有且代入数据可得物块B向左运动的距离故B正确；C．小球在半圆槽内第一次到最低点的运动过程中，水平方向动量守恒有系统机械能守恒有联立解得，小球在半圆槽内第一次到最低点之后半圆槽A与物块B分离，整个过程半圆槽A对物块B的冲量大小为故C正确；D．小球在半圆槽内第一次到最低点的运动过程中，对小球水平方向根据动量定理有则小球对槽的水平方向的冲量大小为，由于小球对槽的竖直方向也有冲量，因此小球对槽的冲量大小不等于，故D错误。故选BC。12.如图所示，轻弹簧放在倾角为θ=30°的斜面上，下端与斜面底端的固定挡板连接，绕过光滑轻质定滑轮的轻绳一端竖直悬挂物块A，另一端连接放在斜面上的物块B，轻绳与斜面平行，物块C放在物块B上。将物块B从斜面上P点由静止释放，物块B向下运动过程中，C和B始终相对静止，当物块B到最低点Q（图中未画出）时，立即取走物块C，此后物块B刚好能向上运动到P点，已知物块A、C的质量均为m，B的质量为2m，A、B、C均可视为质点。轻绳始终处于拉直状态，则下列说法正确的是（）A.物块B与斜面间的动摩擦因数为B.物块B与斜面间的动摩擦因数为C.物块B在与弹簧接触前的加速度大小为3m/s2D.物块B在与弹簧接触前的加速度大小为0.5m/s2〖答案〗AD〖解析〗AB．设从开始运动到最低点的过程中B下滑的位移为x，从P点到回到P点的过程中C减少的重力势能转化为B与斜面之间的摩擦生热，则根据能量守恒有解得故A正确，B错误；CD．将BC看作整体，根据牛顿第二定律可得对A由牛顿第二定律可得联立可得故D正确，C错误。故选AD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某学习小组用“等效法”验证力的平行四边形定则的实验，所用器材有：方木板一块，白纸，弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图钉（若干个），如图甲所示。按照正确的实验步骤，作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F，按同一标度作出只用一只弹簧测力计拉橡皮条时的作用力F′的图示，如图乙所示。（1）图乙中_________（填F或F′）与OA在一条直线上；（2）具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力（3）若甲图中的∠BOC小于90°，现保持结点O点的位置及细绳OB的方向不变，将拉OC细绳的弹簧测力计以O为轴沿逆时针方向在图示平面内缓慢转至使OC细绳沿水平向右的方向的过程中，拉OC细绳的弹簧测力计的示数________。A.先变大后变小B.变大C.先变小后变大D.变小〖答案〗（1）（2）BC（3）C〖解析〗（1）[1]图乙中F是根据平行四边形法则得到的力F1和F2的合力的理论值；F′是用一个弹簧秤拉橡皮筋时的拉力，方向一定沿AO方向，是力F1和F2的合力的实际测量值；（2）[2]A．橡皮条不一定要和两绳套夹角的角平分线在一条直线上，选项A错误；B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同，选项B正确；C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度，选项C正确；D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力不一定都小于只用一个测力计时的拉力，选项D错误。故选BC。（3）[3]若保持弹簧测力计F1拉力方向不变，为保证结点的位置不变即合力不变，作出平行四边形如图，由于刚开始∠BOC小于90°，随着OC的转动，发现垂直的时候F2最小，可见弹簧测力计F2的拉力应变小再变大，故选C。14.某实验小组采用如图（a）所示的实验装置在水平桌面上探究“小车的加速度与力和质量之间的关系”。试回答下列问题：（1）利用装置（a）在满足实验条件时得到一条纸带如图（b）所示，实验所用电源的频率为50Hz，A、B、C、D、E为每5个连续的计数点，相邻计数点间有4个计时点未画出，根据纸带可求得小车的加速度大小为_____m/s2（结果保留2位有效数字）。（2）研究小车质量一定的情况下其加速度a与砝码和砝码盘重力F的关系，得到的a-F图线应该是图（c）中的__________（填“甲”“乙”“丙”或“丁”的其中一项）。（3）已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的质量为m，。实验时，在m一定的情况下，某同学测量得到与小车加速度a的图像如图（d）。设图中直线在纵轴上的截距为b，在横轴上的截距为-c，重力加速度为g，则摩擦阻力与小车重力的比值为_________，砝码及砝码盘的质量为m=__________。〖答案〗（1）（2）丁（3）〖解析〗（1）[1]实验所用电源的频率为50Hz，相邻计数点间有4个计时点未画出根据纸带上的数据，使用逐差法来求解（2）[2]首先有摩擦力的存在，故有F很小的时候，a还是0，故甲乙错误，随着砝码及砝码盘的质量的增大，就不会满足，则增加F，而a变化会比较小，故丙错，丁对；（3）[3][4]当满足的时候，可以认为绳子上的拉力就是mg，设摩擦阻力与小车重力的比值为，则对M列牛顿第二定律得化简得到根据题目中的数据可知解得15.如图所示，一透明球球心为O点，半径为R。球面内侧单色点光源S发出的一束光自A点射出，出射光线AB的反向延长线交于球的边缘D点，OD垂直于OA。已知，光在真空中的传播速度为c。求：（1）该透明体的折射率；（2）从S发出光线经多次全反射回到S点的最短时间。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）如图所示，画出光路图由于OD垂直于OA，则由折射定律可得（2）设光线在透明球发生全反射临界角为C，则有所以当与水平成时，恰好发生全反射，从S发出的光线经多次全反射回到S点的光路图如图所示从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间解得16.如图所示，足够长的斜面体固定在水平地面上，一小物块以初速度=5m/s从斜面底端冲上斜面的同时给小物块施加F=40N的水平恒力，当小物块沿斜面向上运动x=10m时撤去该力，此时物体的速度为=15m/s。已知小物块与斜面体间的动摩擦因数μ=0.5，斜面倾角为37°，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）该小物体的质量m；（2）小物块再次回到斜面底端时的速度（结果可保留根号）。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）施加力F的情况下，对小物块受力分析如图所示设未撤去力F时小物块的加速度大小为，则根据牛顿第二定律有根据题意由速度与位移的关系式可得联立解得（2）当撤去力F后，物块上滑时的受力分析如图所示设物块上滑到速度减为零的过程中的加速度大小为，则根据牛顿第二定律有解得设继续向上滑动的位移为，则有解得当物块上滑速度减为零后将向下滑动，设小物块下滑时的加速度大小为，下滑过程对小物块受力分析如图所示根据牛顿第二定律有解得则由速度与位移的关系式可得解得17.如图所示，水平面上固定有一轨道，AB段为竖直面内的半径R1=1m的光滑圆弧轨道。与水平粗糙轨道相切于B点，BC段长度L=2.5m，滑块与BC段轨道间的动摩擦因数为0.22。轨道右侧另有一光滑竖直圆弧轨道DEF轨道半径为R2=2m，水平面和圆弧轨道的交点为D，D和圆心O′的连线与竖直方向的夹角为53°。F与圆心O′的连线与竖直方向的夹角为60°。F点右侧有一实验风洞。现让质量m=1kg的滑块从A点由静止释放，自C点飞离轨道后由D点无碰撞的切入圆弧轨道DEF，并自F点离开圆弧轨道进入风洞，受到斜向右上方的恒定风力F风=10N的作用，F风与水平向右方向的夹角为30°，重力加速度g=10m/s2。试求：（1）CD间的水平距离；（2）滑块经过B点和E点时对轨道的压力之比；（3）滑块在风洞中运动的过程中经过与F点等高的P点，求P点到F点的距离；〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）设滑块运动到C点的速度为，则对滑块从A到C列动能定理解得从C到D为平抛运动，设时间为t，竖直速度为vy，对于D进行分析，得知速度的偏转角为53°，则解得所以CD的水平位移（2）设B点速度为，支持力为N1，压力为F1，E点速度为，支持力为N2，压力为F2，则对滑块从A到B列动能定理对B点列牛顿第二定律解得由牛顿第三定律可知由第（1）可知，D点速度则对滑块从D到E列动能定理