2024年高考物理最后一卷（山东卷）（全解全析）

2024年高考最后一卷（山东卷）物理·全解全析（考试时间：90分钟试卷满分：100分）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。1．一群处于能级（基态）的氢原子吸收频率为、的两种光子后，分别跃迁到和的两能级上（），其对应的能量分别为、，处于m、p两能级的氢原子不稳定会向低能级跃迁。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A．B．按照玻尔原子理论的基本假设可知，处于m能级的氢原子的核外电子离原子核远一些C．、、和之间的关系式为D．大量处于m、p两能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出种光子【答案】D【详解】AC．根据玻尔原子理论的基本假设可知，由于，所以，，，解得，，AC错误；B．由于，按照玻尔原子理论的基本假设可知，处于m能级的氢原子的核外电子离原子核近一些，故B错误；D．大量处于m、p两能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出种光子，D正确。故选D。2．如图1所示，原长为的橡皮筋一端固定在竖直放置的相同长度空心细管AB的顶点A，另一端悬挂质量为的重物，此时橡皮筋总长为50cm。现让重物以某一线速度，以O为圆心在水平面内做匀速圆周运动，此时橡皮筋与水平方向的夹角，如图2所示。已知重力加速度g取，管口光滑，忽略所有摩擦，重物可视为质点，橡皮筋满足胡克定律且一直在弹性限度内，则下列说法正确的是（）A．橡皮筋的劲度系数为20N/mB．图2中橡皮筋的拉力大小为10NC．图2中重物M到B点的竖直距离大于D．图2中重物M到B点的竖直距离等于【答案】D【详解】A．由于橡皮筋原长和管长度相同，都是40cm，悬挂M后橡皮筋总长为50cm，由，代入数据解得，橡皮筋的劲度系数为k=100N/m，选项A错误；B．当物体转动起来后，对其受力分析有，竖直方向，解得此时弹力大小为，选项B错误；CD．竖直方向，故，选项C错误，选项D正确。故选D。3．如图甲所示为某透明介质材料制成的长方体棱镜，上下两面为边长为的正方形，棱镜高为，S，O分别为上下面的中心，在上表面挖走一个以O点为球心、R为半径的半球，在S处放置一点光源，已知该材料的折射率为，且只有上表面为光学面，图乙为俯视图，图丙为过S、O两点的剖面图，则上表面被照亮的区域面积（俯视看半球内表面被照亮的部分可等效成水平面）为（）A． B．C． D．【答案】D【详解】由题知，材料的折射率为，则由公式，代入得，光由该材料射向空气时发生全反射的临界角为，过S点作出圆的切线，切点为a，如图所示则由几何关系得，该光线不能从弧面射出但能从上表面射出，出射点为b，则，作出刚好从上表面射出的光线，出射点为d，则，从上向下看上表面被照亮的区域为环形，其面积为，作出刚好从弧面射出的临界光线，出射点为c，则，在中由正弦定理得，代入得，又由余弦定理得，代入得，过c点作的垂线，垂足为e，则，代入得，从上向下看弧形面被照亮的区域面积为，所以俯视看棱镜被照亮的区域面积为，D正确；故选D。4．1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源。设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为。如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距的描述正确的是（）A．平面镜水平向左移动少许，将变小B．平面镜竖直向下移动少许，将变小C．光屏向左移动少许，将变大，D．点光源S由红色换成绿色，将变大【答案】B【详解】从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，双缝干涉的相邻条纹之间的距离为，因为d=2a所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为，平面镜水平向左移动少许，不变；平面镜竖直向下移动少许，a变大，将变小；光屏向左移动少许，L变小，将变小；点光源S由红色换成绿色，波长变小，将变小。故选B。5．2023年10月26日10时34分，神舟十六号航天员乘组和神舟十七号航天员乘组在“天宫”空间站胜利会师。如图所示，空间站和中轨道卫星在同一轨道平面内分别在近地轨道和半径为2R的中轨道上绕地球做匀速圆周运动，运行方向相同。地球半径为R，自转周期为T，表面重力加速度为g，忽略地球自转。下列说法正确的是（）A．发射“天宫”空间站的最小速度为B．中轨道卫星的公转周期为C．中轨道卫星的机械能一定大于“天宫”空间站的机械能D．中轨道卫星和“天宫”空间站相邻两次相距最近的时间间隔为【答案】D【详解】A．设空间站的轨道半径为，则根据万有引力提供向心力可知，解得，而是地球表面物体的线速度，把天宫空间站近似看成绕地球表面做圆周运动的近地卫星，其周期应小于地球的自转周期，A错误；B．对于中轨道卫星，则有，解得，又因为，由此可得，B错误；C．二者的质量都是未知的，无法比较其机械能的大小，C错误；D．设两次相距最近的时间间隔为，设天宫号空间站的角速度为，中轨道卫星的角速度为，则有，结合上述分析，D正确。故选D。6．如图甲所示，用气体压强传感器“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”，并通过计算机作出了如图乙所示的图像，下列说法正确的是（）A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出B．活塞移至某位置时，应立即记录数据C．图线与纵轴相交的原因可能是没有考虑注射器与压强传感器连接部位气体的体积D．若升高环境温度，则该图像斜率变大【答案】C【详解】A．推拉活塞时，动作要慢，使其温度与环境温度保持一致，故A错误；B．活塞移至某位置时，应等状态稳定后再记录数据，故B错误；C．图线与纵轴相交的原因可能是没有考虑注射器与压强传感器连接部分气体的体积，故C正确；D．根据理想气体的状态方程可知，则温度升高时，图像斜率变小，故D错误。故选C。7．如图甲所示为一列向右传播的简階横波上的两质点m、n，两质点之间的距离为，m、n两质点的振动图像分别如图乙、如图丙所示，已知波长。下列说法正确的是（）A．波长可能为B．波速为C．从时刻起内质点m通过的路程为D．从时刻起内质点n通过的路程为【答案】B【详解】A．由图丙可知该机械波的周期为，振幅为。时刻质点m向下振动.且，质点n正在平衡位置向上振动，则m、n两点平衡位置的间距为，又，当时时（舍掉），故A错误；B．由公式，可得，故B正确；C．从时刻起内质点m通过的路程为，故C错误；D．从时刻起内质点n通过的路程等于一个振幅，即，故D错误。故选B。8．如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器组成闭合电路。两个方向均垂直纸面向里的匀强磁场以平行磁场方向且过bc轴的平而为分界线，其中bc左边磁场的磁感应强度大小为，bc右边磁场的磁感应强度大小为，且比大，线圈在这两个磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，线圈的面积为S，转动角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法不正确的是（）A．线圈从垂直于磁场方向开始运动，在一个周期内，小灯泡的电流经历了先增大后减小，再增大最后减小四个阶段B．当将滑片P向上移动时，小灯泡的亮度将变亮C．该变压器输入电压的有效值为D．将小灯泡换成发光二极管，若线圈从图示位置开始运动时二极管发光，则当线圈转一周将要回到初始位置时二极管不发光【答案】B【详解】A．当线圈与磁场方向平行时产生的电动势最大，所以线圈从垂直于磁场方向开始运动，在一个周期内，线圈绕bc轴转动时，小灯泡的电流先增大再减小，电流反向后先增大再减小，总共经历四个阶段，故A正确，不符合题意；B．当滑片P向上移动时，原线圈匝数增大，根据变压器原理，输出电压减小，小灯泡会变暗，故B错误，符合题意；C．线圈在左侧磁场中产生电动势的有效值，线圈在右侧磁场中产生电动势的有效值，设电动势的有效值为E，根据有效值定义，则有，故C正确，不符合题意；D．若将小灯泡变成发光二极管，因为其单向导电的特点，所以若线圈从初始位置刚运动时发光，则转动一周后快到初始位置时，电流方向相反，二极管不会发光，故D正确，不符合题意。故选B。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．如图所示，三个物块A、B、C的质量分别为m、2m、m，物块B叠放在C上，物块A与C之间用轻弹簧水平连接，物块A、C与水平地面间的动摩擦因数都为，物块B与C之间的动摩擦因数为。在大小恒为F的水平推力作用下，使三个物块正保持相对静止地一起向右做匀加速直线运动，已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，则下列说法正确的是（

）A．弹簧弹力大小为B．保持A、B、C三个物块相对静止，F最大值不超过C．在撤去水平推力的瞬间，物块A的加速度变小D．若撤去水平推力后，物块B和C仍能保持相对静止【答案】AB【详解】A．对A、B、C三个物体受力分析，摩擦力为根据牛顿第二定律对A受力分析，根据平衡条件联立，可得故A正确；B．保持A、B、C三个物块相对静止，对B可知，整体的最大加速度为对A、B、C三个物体，根据牛顿第二定律解得，故B正确；C．在撤去水平推力的瞬间，弹簧对A的力不会发生突变，即在撤去水平推力的瞬间，A的受力情况不变，即物体A的加速度不变，故C错误；D．在撤去水平推力的瞬间，对物块B、C整体受力分析，则整体的加速度为，由B选项可知，物块B的最大加速度为，所以，若撤去水平推力后，物块B和C不能保持相对静止，故D错误。故选AB。10．除夕夜23点59分广西万炮齐鸣，各式礼花冲上夜空，把天空照耀得五彩缤纷，年味十足。假设某种型号的礼花弹从专用炮筒中以初速度v₀沿竖直方向射出，到达最高点时炸开，炸开产生的每个小块抛出的速度v大小相等、方向不同，重力加速度大小为g。忽略一切空气阻力，下列说法正确的是（）A．礼花弹从专用炮筒中射出至炸开前瞬间，上升的最大高度B．炸开后向任意方向飞出的小块均做非匀变速运动C．以最高点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立坐标系。炸开后水平向右飞出的一小块，其落地前的运动轨迹方程为D．大量小块落地前会形成一个随时间不断扩大的球面【答案】AD【详解】A．忽略空气阻力，礼花弹上升过程机械能守恒，解得，A正确；B．忽略一切空气阻力，炸开后飞出的小块均只受重力，做匀变速运动，B错误；C．以最高点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，建立坐标系，小块平抛运动，，联立可得，C错误；D．设某小块的抛出速度为v，与水平方向夹角为，将v沿水平方向（x轴）和竖直方向（y轴，向下为正方向）正交分解。由抛体运动的研究可知质点的位置坐标为，，联立以上两式，消去即得，这是一个以坐标为圆心、以vt为半径的圆的方程式。可见，只要初速度v相同，无论初速度方向怎样，各发光质点均落在一个圆上（在空间形成一个球面，其球心在不断下降，“礼花”球一面扩大，一面下落），如图所示D正确。故选AD。11．如图所示，在正四面体的三个顶点A、B、C分别固定有电荷量为、、的点电荷，M、N、P分别为棱AB、AC、BC的中点，下列说法正确的是（

）

A．P点的电场强度小于M点的电场强度B．M、N两点的电场强度相同C．M点与D点的电势相等D．一负点电荷在D点的电势能比在N点的电势能大【答案】AD【详解】设四面体的边长为a，A、B两处的两等量异种电荷在M点的场强大小，方向由B→A，另一正电荷在M点的场强大小，方向垂直于棱AB，其合场强大小，同理可得N点的场强，M、N两点的场强大小相等，但方向不同，故B错误；B、C两等量正电荷在P点场强为0，故P点场强等于负电荷在该点的场强大小为，可知M点场强大于P点场强，故A正确；M点和D点处在A、B两处的等量异种电荷产生的电场的同一等势面上，C处的正电荷与M点的距离小于与D点的距离，故M点的电势高于D点的电势，故C错误；同理可知N点电势高于D点电势，故负点电荷在D点的电势能大于在N点的电势能，故D正确。故选AD。12．如图所示，MN、PQ两条平行光滑固定金属导轨与水平面的夹角为，两导轨的间距为L，M和P之间接阻值为R的定值电阻。导轨所在的空间有两条宽度均为d的匀强磁场I和Ⅱ，磁场方向垂直于导轨平面向下，大小分别为、，磁场I的下边界与磁场Ⅱ的上边界间距为3d。现将一质量为m，阻值为R的导体棒从距磁场I上边界距离为d处由静止释放，导体棒恰好分别以速度、匀速穿过磁场I和Ⅱ。导体棒穿过磁场I和Ⅱ的过程中通过导体棒横截面的电荷量分别为、，定值电阻R上产生的热量分别为、。导轨电阻不计，重力加速度为g，在运动过程中导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，则（）A． B．C． D．【答案】AB【详解】A．当导体棒在导轨上无磁场区域运动过程，根据牛顿第二定律解得导体棒从静止运动到磁场I上边界过程，根据解得导体棒运动到磁场I上边界时的速度为同理导体棒从静止运动到磁场Ⅱ上边界过程根据解得，解得，A正确；B．受到的安培力为，导体种通过两匀强磁场时做匀速直线运动有，两式联立解得磁感应强度，则，B正确；C．通过导体棒电荷量，两磁场宽度相等，导体棒长度不变，两磁场的磁感应强度大小之比，则导体棒在穿过匀强磁场I和Ⅱ过程中通过导体棒横截面的电荷量，C错误；D．导体棒的电阻与定值电阻阻值相等，根据串联电路特点可知，两者产生的热量相等，导体棒匀速通过匀强磁场I过程中，根据能量守恒定律有，解得，导体棒匀速通过匀强磁场Ⅱ过程中，根据能量守恒定律有，解得，则，且，D错误。故选AB。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13．（6分）某兴趣小组为了测量电动车上电池的电动势E（约为36V）和内阻r（约为10Ω），需要将一个量程为15V的电压表（内阻约为10kΩ）改装成量程为45V的电压表，然后再测量电池的电动势和内阻。以下是该实验的操作过程。(1)由于不知道该电压表内阻的确切值，该小组将一个最大阻值为50kΩ的电位器（可视为可变电阻）与电压表串联后，利用如图甲所示的电路进行改装，请完成步骤C的填空。A．将总阻值较小的滑动变阻器的滑片P移至最右端，同时将电位器的阻值调为零；B．闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P调到适当位置，使电压表的示数为9V；C．保持滑动变阻器滑片P的位置不变，调节电位器，使电压表的示数为V；D．不再改变电位器的阻值，保持电压表和电位器串联，撤去其他电路，即可得到量程为45V的电压表。(2)该小组利用一个电阻箱R（阻值范围0~999.9Ω）和改装后的电压表（电压表的表盘没有改变，读数记为U）连接成如图乙所示的测量电路来测量该电池的电动势和内阻．该小组首先得出了与的关系式，然后根据测得的电阻值R和电压表的读数U作出图像如图丙所示，则该电池的电动势V、内阻。【答案】(1)3(2)368【详解】（1）15V的电压表改装成量程为45V的电压表，则,当总电压为9V时，电压表的示数应为由闭合电路的欧姆定律得，整理得结合图像得由以上两式解得，14．（8分）某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间、，已知当地的重力加速度为g。（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图2所示，则其直径d=mm。（2）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量（填选项序号）。A．小球的质量mB．光电门1和光电门2之间的距离hC．小球从光电门1到光电门2下落的时间t（3）小球通过光电门1时的瞬时速度v1=（用题中所给的物理量符号表示）（4）保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出—h变化的图像如图3所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率k1=（用题中所给的物理量符号表示），就可以验证小球下落过程中机械能守恒。（5）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为f，根据实际数据绘出的随h变化的图像的斜率为k2（k2<k1），则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值=（用k2、k1表示）。

（6）实验中小钢球通过光电门的平均速度（选填“大于”“小于”或“等于”）小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。【答案】（1）6.200~6.201（1分）（2）B（1分）（3）（1分）（4）（2分）（5）（2分）（6）小于（1分）【详解】（1）螺旋测微器的精度为0.01mm，读数为6mm+20.00.01mm=6.200mm（2）小球经过光电门1和光电门2的速度可表示为，小球从光电门1运动到光电门2过程，据机械能守恒定律可得联立可得只要上述表达式成立，即可证明小球下落过程机械能守恒。AC．小球的质量m、小球从光电门1到光电门2下落的时间t不需要测量，AC错误；B．小球的直径d已经测量，该实验还需要测量光电门1和光电门2之间的距离h，B正确。故选B。（3）小球经过光电门1和光电门2的速度可表示为（4）由（2）解析可得，随h变化的图像的斜率为，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。（5）设小球在下落过程中平均阻力大小为f，由牛顿第二定律可得，，解得。（6）根据匀变速直线运动的规律得小球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，有，小球球心通过光电门的瞬时速度为位移中点速度，有，，得，所以，实验中小钢球通过光电门的平均速度小于小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。15．（8分）如图所示，一质量为m的小铁片从离水平地面2L高处的P点水平抛出，落点A与P点的水平距离为L．小铁片与地面接触期间有微小滑动且接触时间极短，反弹后上升的最大高度为L，落点A与落点B之间的距离为L．不计空气阻力以及小铁片的转动，重力加速度大小为g．（1）求小铁片被抛出时的初速度大小v0；（2）求小铁片第一次与地面接触过程中损失的机械能ΔE；Pv0AB2Pv0AB2LLLL【答案】（1）（2）（3）f=4mg【详解】（1）（1）根据平抛运动位移时间关系竖直方向：水平方向：得设反弹后达到最高点速度为v1，有根据能量守恒：解得：（3）碰撞过程中小铁片水平方向加速度大小为a又根据牛顿运动定律知f=ma解得f=4mg16．（8分）图甲为我国某电动轿车的空气减震器（由活塞、气缸组成，活塞底部固定在车轴上）．该电动轿车共有4个完全相同的空气减震器，图乙是空气减震器的简化模型结构图，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始温度、长度、压强，重力加速度g取；（1）为升高汽车底盘离地间隙，通过气泵向气缸内充气，让气缸缓慢上升，此过程中气体温度保持不变，求需向气缸内充入与缸内气体温度相同、压强的气体的体积V；（2）在（1）问情况下，当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，气缸下降，稳定时气缸内气体长度变为，气体温度变为。①求物体A的质量m；②若该过程中气体放出热量，气体压强随气体长度变化的关系如图丙所示，求该过程中气体内能的变化量；【答案】（1）；（2）①120kg；②180J【详解】（1）设充入的气体体积为V，则有解得（2）①由理想气体状态方程有：解得解得②外界对气体做功解得由热力学第一定律有17．（14分）如图所示，有一足够大绝缘平板MN水平放置，平板上点处持续向上方各方向发射带电小球。射出小球的质量为，电荷量为，小球速度大小均为。在距离MN上方处平行放置一足够大光屏，光屏中心正对平板上的点。在平板和光屏之间有竖直向上的匀强电场，电场强度为。不考虑小球间的相互作用，小球可看做质点，重力加速度为。（1）求小球打在光屏上的速度大小；（2）求小球打在光屏上的范围面积；（3）将电场强度