山东省2024年普通高等学校招生全国统一考试样卷物理试题（解析版）（一）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1山东省2024年普通高中学业水平等级考试物理样卷(一)本试卷共18题,共100分,考试时间90分钟,考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。注意事项:1.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写清楚,将条形码准确粘贴在条形码区域内。2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整,笔迹清楚。3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的〖答案〗无效;在草稿纸、试卷上答题无效。4.作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。5.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱。不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。第Ⅰ卷(选择题共40分)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.如图,体育器材室中表面光滑的铅球架在水平凹槽中,凹槽两边等高且间距等于铅球的半径。已知铅球处于静止状态,铅球的质量为m,重力加速度为g,则凹槽左侧壁顶端A点对铅球的支持力大小为（）A.mg B.QUOTEmg C.QUOTEmg D.QUOTEmg2.研究人员用如图所示的装置研究白光的色散,S为可发出一束极细的白光的光源,容器A中装有适量水,容器左侧水中放置一平面镜MN,右侧上方空气中固定一白色光屏PQ。现将光源射出的光束照射到水中平面镜上,调节平面镜的倾角,在光屏PQ上得到一条光带,光带上、下的边缘分别为色光a和色光b。下列说法正确的是（）A.水对a光的折射率大于水对b光的折射率B.a光的频率高于b光的频率C.a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度D.a、b两光从同种介质射向空气时,b光发生全反射的临界角更大3.如图所示,在平面直角坐标系的第一象限内分布着非匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,沿y轴方向磁场均匀分布,沿x轴方向磁感应强度大小B与横坐标x满足关系B=kx,其中k是一恒定的正数。由粗细均匀的同种规格导线制成的正方形线框ABCD边长为a,A处有一极小开口AE,整个线框垂直放在磁场中,且AD边与y轴平行,AD边与y轴的距离为a,线框A、E两点与一电源相连,稳定时流入线框图示方向的电流为I。则整个线框受到的安培力（）A.方向沿x轴负方向 B.大小为零C.大小为ka2I D.大小为2ka2I4.如图,固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小球(可视为质点),小球以大圆环最高点为起点从静止开始自由下滑,在小球滑到最低点的过程中,小球的速率v与其位移大小x的关系图像可能正确的是（）5.如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2=22∶1,副线圈接入一个内阻r=1Ω的电动机,当原线圈两端电压的有效值U1=220V时,电动机的输出功率P出=25W,则原线圈中电流的有效值为（）A.QUOTEA B.QUOTEA C.QUOTEA D.QUOTEA6.钋是地球上最稀有的元素之一。若一个静止的钋核QUOTEPo放出一个α粒子QUOTEHe)后变成铅核QUOTEPb,α粒子的动能为Eα,衰变放出的能量全部变为新核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该核反应中的质量亏损为（）A.QUOTE B.QUOTE C.QUOTE D.QUOTE7.某电路如图所示,电源内阻不可忽略,R1和R2为定值电阻,电表均为理想电表且始终正常工作。开关K闭合后,滑动变阻器R0的滑片向下滑动。在此过程中一定减小的是（）A.理想电压表的示数B.理想电流表的示数C.滑动变阻器R0消耗的功率D.电阻R1消耗的功率8.由于行星自转的影响,行星表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同。已知某行星表面两极处的重力加速度大小为g,其赤道处的重力加速度大小为QUOTEg,该行星可视为质量均匀分布的球体,则该行星表面北纬42°处的重力加速度大小约为(已知cos42°=QUOTE)（）A.QUOTEg B.QUOTEg C.QUOTEg D.QUOTEg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。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。9.一室内跑道的对称位置M、N、P、Q的正上方安装了四个相同的扬声器,M、N两点的距离为30m,P、Q两点的距离为25m,如图所示(俯视图)。一运动员沿该跑道进行慢跑训练,当运动员在M、N、P、Q点时,扬声器距离运动员(耳部)的高度均为3m,扬声器持续发出频率为170Hz、强度相同的声音,声波在空气中的传播速度为340m/s。该运动员沿该跑道慢跑一周的过程中,不考虑声音在传播过程中的衰减,下列说法正确的是（）A.若仅M、N两处扬声器发声,则运动员听到声音明显变大的次数为54次B.若仅M、N两处扬声器发声,则运动员听到声音明显变大的次数为27次C.若仅P、Q两处扬声器发声,则运动员基本听不到声音的次数为44次D.若仅P、Q两处扬声器发声,则运动员基本听不到声音的次数为42次10.图甲是滑雪道的示意图。一质量为m的运动员(可视为质点)从倾角为θ的斜面AB上的A点由静止自由滑下,经水平段BC后飞入空中,落在斜面CD的E点。不计运动员经过B点的机械能损失,不计一切摩擦和空气阻力,运动员的加速度大小a随时间t变化的图像如图乙所示,图乙中的物理量均为已知量,根据图中信息可求得（）A.斜面AB倾角的正弦值sinθ=QUOTEB.运动员通过C点时的速度大小为(a1+a2)t0C.运动员落到E点时的动能为QUOTEm(a1+a2)2QUOTED.运动员落到E点时重力的瞬时功率为mQUOTEt011.如图所示,两块相同的水平金属板M、N带等量异种电荷,两板正对,两板间有匀强电场(不考虑边界效应),两金属板长为2l。M板中心处紧靠M板的α粒子源发射两个速率均为v0、比荷均为k的α粒子1和2。粒子1垂直M板向下射出,到达N板时的速度大小为QUOTEv0;粒子2平行M板向右射出,刚好从N板右端射出。不计α粒子的重力和α粒子间的相互作用,下列说法正确的是（）A.N板的电势低于M板的电势B.粒子1从M板运动到N板的时间为QUOTEC.粒子2从N板右端射出时的速度大小为2v0D.两板间的电场强度大小为QUOTE12.如图甲所示,两条平行光滑金属导轨间距L=0.5m,置于方向垂直纸面向外、磁感应强度大小B=0.4T的匀强磁场中,两导轨之间接有R=1.5Ω的定值电阻。一质量m=0.2kg的金属棒置于导轨上,金属棒与导轨始终垂直且接触良好,金属棒在导轨间的电阻r=0.5Ω,金属棒在外力作用下从图示位置由静止开始向右运动,其v-x图像如图乙所示,则在金属棒移动x=2m的过程中,下列说法正确的是A.金属棒的加速度大小恒为2m/s2B.通过定值电阻的最大电流为0.2AC.外力做的总功为0.44JD.定值电阻产生的焦耳热为0.04J题序123456789101112〖答案〗第Ⅱ卷(非选择题共60分)三、实验探究题:本题共2小题,共14分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。13.(6分)某同学设计了如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”,钢球吸附器断电后小钢球会自由下落。铁架台上有可移动的光电门1、2,与之相连的数字计时器(未画出)可以显示小钢球通过光电门的时间Δt,竖直固定在铁架台上的刻度尺可直接测量两光电门之间的高度差h。(1)某次实验中,光电门1、2的位置如图甲所示,根据旁边竖直放置的刻度尺,可知两光电门的高度差h=cm。(2)用游标卡尺(主尺的最小分度为1mm,游标尺有20个等分刻度)测量小钢球的直径d,测量情况如图乙所示,则d=mm。(3)小钢球由静止释放,数字计时器显示小钢球通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2,在误差允许的范围内,若2gh=(用以上所测量的物理量符号表示),就可以验证小钢球机械能守恒。14.(8分)某同学用电流表(量程为0~12mA,内阻约为100Ω)、电阻箱R1(0~9999Ω,额定电流为1A)、滑动变阻器R2(0~50Ω,额定电流为2A)、电源E(电动势为1.5V,内阻不计)、开关S及导线若干,测定一个满偏电流为2mA的表头的内阻Rg。(1)在图甲中画出完整的测量表头内阻的电路图,并在图中标明器材代号。(2)在闭合开关S前,R2的滑片应移动到最(选填“左”或“右”)端。(3)适当调节电阻箱R1,其示数情况如图乙所示,则电阻箱阻值R1=Ω。(4)闭合开关S,多次调节滑动变阻器R2,以I1表示电流表的示数,I2表示表头的示数,测量多组I1、I2的值,以I2为横轴,画出的I1-I2图线为一条过原点的倾斜直线。该同学求得图线的斜率k=6,则表头的内阻Rg=Ω。四、计算题:本题共4小题,共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后〖答案〗的不能得分。有数值计算的题,〖答案〗中必须明确写出数值和单位。15.(7分)如图所示,粗细均匀的U形管竖直放置,左管上端封闭,右管开口且足够长,封闭的理想气体的温度t1=27℃,右管内水银面比左管高h=4cm,左管内气柱的长度L1=40cm,大气压强p0=76cmHg。(1)若使左管内气体的温度缓慢下降,求当左管内液面上升h1=4cm时,管内气体的温度t2。(2)若气体温度保持不变,在右管中缓慢加入水银,使左管内液面上升h2=8cm,求加入的水银在管内的长度H。16.(9分)如图,在高为h的竖直杆上放一质量为10m的小球(小球半径远小于h),质量为m的子弹以一定初速度水平射向小球,子弹瞬间从小球中水平穿出,此后小球和子弹二者落至水平地面上,小球与子弹的落地点到竖直杆的水平距离分别为s1=h和s2=10h。已知重力加速度为g,空气阻力不计。求:(1)子弹射入小球前的瞬时速度大小v。(2)子弹穿过小球的过程中,子弹和小球组成的系统损失的机械能ΔE。17.(14分)如图,两个完全相同的圆形挡板M、N竖直正对放置,M、N之间的正对区域存在匀强电场和匀强磁场,两板间的距离L=2.0m,匀强磁场的磁感应强度大小B=2.5T,方向水平向右,匀强电场沿竖直方向。M板的中心开有一小孔A,一比荷k=4.0×10-2C/kg的带正电小球从A孔以v0=0.1m/s的初速度沿磁场方向进入两板之间,小球恰好做匀速直线运动,在小球运动的正前方、两挡板正中间的位置固定一块与水平方向成θ=45°角的足够小的绝缘薄板。假设小球与薄板碰撞无机械能损失,碰撞时间不计,碰撞前后小球的速度与薄板的夹角相等,且碰撞后小球仍在M、N之间的正对区域内运动,薄板的厚度不计,小球可视为质点,重力加速度g=10m/s2。(1)求匀强电场的电场强度。(2)求圆形挡板M、N半径的最小值。(3)求小球从A出发运动到N板所需的时间。(4)若使M、N之间匀强电场的电场强度与匀强磁场的磁感应强度大小均不变,方向都为水平向右,一带电粒子(重力不计)从A由静止开始运动,最终恰好打在N板的中心位置。已知两圆形挡板的半径R=2.0m,求带电粒子的比荷应满足的条件。18.(16分)如图甲所示,质量M=0.5kg的木板静止在光滑水平面上,质量m=1kg的物块以初速度v0=4m/s滑上木板的左端,物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.2。在物块滑上木板的同时,给木板施加一个水平向右的恒力F。当恒力F取某一值时,物块在木板上相对于木板通过的最大路程为s,给木板施加不同大小的恒力F,得到QUOTE-F的关系图像,如图乙所示,其中AB与横轴平行,且AB段的纵坐标为1m-1,BC为直线段。物块可视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2。(1)若在恒力F=0的情况下,物块会从木板的右端滑下,求物块在木板上滑行的时间t。(2)求图乙中B点的横坐标。(3)求图乙中C点的纵坐标。(4)求直线DE对应的QUOTE-F函数关系式。——★参考答案★——1.D【命题意图】本题考查共点力的平衡。【解题分析】凹槽两端对铅球的支持力指向球心,故两支持力与竖直方向的夹角均为30°,根据力的分解和力的平衡有2FNcos30°=mg,解得凹槽侧壁顶端A点对铅球的支持力FN=QUOTEmg,D项正确。2.C【命题意图】本题考查光的折射。【解题分析】由题图可知,a光在水中的折射角大于b光在水中的折射角,由折射定律n=QUOTE可知,水对a光的折射率小于水对b光的折射率,A项错误;根据折射率与光的频率的关系可知,a光的频率低于b光的频率,B项错误;根据n=QUOTE可知,a光在水中的传播速度较大,C项正确;由sinC=QUOTE可知,a、b两光从同种介质射向空气时,b光发生全反射的临界角更小,D项错误。3.C【命题意图】本题考查安培力。【解题分析】由于沿y轴方向磁场分布均匀,所以整个线框沿y轴方向所受合力为零;沿x轴方向磁感应强度大小B与横坐标x满足关系B=kx,故整个线框在x轴方向受到的合力大小为k(a+a)Ia-(ka)Ia=ka2I,方向沿x轴正方向,C项正确。4.B【命题意图】本题考查机械能守恒及图像问题。【解题分析】如图所示,设小球下滑的高度为h时,速率为v,根据机械能守恒定律有mgh=QUOTEmv2,根据几何关系有QUOTE=QUOTE,联立解得v=xQUOTE=kx,故B项正确。5.B【命题意图】本题考查理想变压器及非纯电阻电路。【解题分析】设副线圈两端电压的有效值为U2,根据变压器的电压与匝数的关系有U2=QUOTEU1=10V;设副线圈中的电流为I2,根据能量守恒有U2I2=QUOTEr+P出,可得QUOTE-10I2+25=0,解得I2=5A;根据变压器的电流与匝数的关系有QUOTE=QUOTE,可得原线圈中的电流I1=QUOTE×I2=QUOTEA,B项正确。6.D【命题意图】本题考查衰变、动量守恒及质能方程。【解题分析】衰变后α粒子与铅核的质量之比QUOTE=QUOTE,根据动量守恒可知α粒子与铅核的速度大小之比QUOTE=QUOTE;根据题意可知α粒子的动能Eα=QUOTEm1QUOTE,故衰变生成的铅核的动能E铅=QUOTEm2QUOTE=QUOTE×QUOTEm1×(QUOTEv1)2=QUOTEEα;根据爱因斯坦质能方程有Δmc2=Eα+E铅,可得Δm=QUOTE,D项正确。7.A【命题意图】本题考查电路的动态变化。【解题分析】滑动变阻器的滑片向下滑动,接入电路中的电阻减小,则闭合电路的总电阻减小,干路电流增大,内电压增大,路端电压减小,A项正确;由于干路电流增大,则电阻R1两端的电压增大,故电阻R2两端的电压减小,通过电阻R2的电流减小,故通过滑动变阻器和电流表的电流增大,B项错误;通过滑动变阻器的电流增大,而滑动变阻器的电阻减小,无法确定其功率的变化情况,C项错误;通过电阻R1的电流增大,故R1消耗的功率增大,D项错误。8.B【命题意图】本题考查万有引力与重力的关系。【解题分析】在考虑自转的行星上,物体的重力是物体所受行星万有引力的一个分力,如图所示。设物体的质量为m,行星的半径为R,行星自转的角速度为ω,物体静止在该行星两极表面上时有F万=mg,物体静止在该行星赤道表面上时有F万-QUOTEmg=mω2R,物体静止在北纬42°的行星表面上时,物体随行星自转所需的向心力大小F向=mω2Rcos42°,根据余弦定理有(mg')2=QUOTE+QUOTE-2F万×F向cos42°,联立解得g'=QUOTEg,B项正确。9.AC【命题意图】本题考查波的干涉。【解题分析】根据波速、波长和频率的关系可知,扬声器发出的声音的波长λ=QUOTE=2m。若仅M、N两处扬声器发声,运动员在M点时,运动员(耳部)离M点扬声器的距离s1=3m,离N点扬声器的距离约为s2=30m,运动员慢跑一周的过程中,到两扬声器间的距离差从27m变为-27m,再从-27m变为27m,根据路程差为波长整数倍时振动加强可知,运动员听到声音明显变大的次数为54次。若仅P、Q两处扬声器发声,运动员在P点时,运动员(耳部)离P点扬声器的距离s3=3m,离Q点扬声器的距离约为s4=25m,运动员慢跑一周的过程中,到两扬声器间的距离差从22m变为-22m,再从-22m变为22m,根据路程差为半波长奇数倍时振动减弱可知,运动员基本听不到声音的次数为44次,故A、C项正确。10.AD【命题意图】本题考查平抛运动及运动的图像。【解题分析】由图乙可知,运动员在AB段的加速度大小a1=gsinθ,运动员在BC段的加速度为0,运动员从C点飞出做平抛运动,加速度大小a2=g,故解得sinθ=QUOTE,A项正确;a-t图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化,故运动员在BC段运动的速度大小v=a1t0,B项错误;运动员落到E点时的速度大小vE=QUOTE,其动能Ek=QUOTEm(QUOTE+QUOTE)QUOTE,C项错误;由于重力的功率P=mgvy,而vy=a2t0,所以P=mQUOTEt0,D项正确。11.ABD【命题意图】本题考查带电粒子在电场中的运动。【解题分析】α粒子带正电,根据题意可知,N板的电势低于M板的电势,A项正确;电场力对两粒子做功相同,粒子2从N板右端射出时的速度大小应为QUOTEv0,C项错误;粒子2在两板间运动的时间t2=QUOTE,粒子2从N板右端射出时竖直向下的分速度大小为v0=at2,粒子在两板间运动的加速度大小a=QUOTE,又a=QUOTE=kE,所以E=QUOTE,D项正确;根据速度公式可知,粒子1在两板间运动的时间t1=QUOTE=QUOTE,B项正确。12.BC【命题意图】本题考查电磁感应的综合应用。【解题分析】由图乙可知,金属棒运动的速度与位移成正比,所以金属棒不是做匀加速直线运动,A项错误;金属棒移动x=2m时,感应电动势Em=BLvm=0.4V,通过电阻R的电流Im=QUOTE=0.2A,B项正确;根据图乙可知,在数值上v=x,金属棒运动过程中受到的安培力FA=QUOTE,因为v与x是线性关系,所以安培力与x也是线性关系,根据功能关系可知,外力做的总功W=QUOTEmQUOTE+WA=QUOTEmQUOTE+QUOTE·xm=0.44J,C项正确;由于金属棒克服安培力做的功转化为回路中的焦耳热,安培力做功为0.04J,故定值电阻产生的焦耳热QR=WA×QUOTE=0.03J,D项错误。13.(1)13.90(2分)(2)7.70(2分)(3)(QUOTE)2-(QUOTE)2(2分)【命题意图】本题考查验证机械能守恒定律实验。【解题分析】(1)根据光电门1、2对应的刻度可知,h=15.00cm-1.10cm=13.90cm。(2)根据上下对齐的刻度和20分度游标卡尺特点,可知d=7mm+14×0.05mm=7.70mm。(3)在误差允许的范围内,若满足mgh=QUOTEm[(QUOTE)2-(QUOTE)2],则小钢球机械能守恒。14.(1)见〖解析〗(3分)(2)左(1分)(3)50(2分)(4)250(2分)【命题意图】本题考查测量表头的内阻实验。【解题分析】(1)表头能测量通过自身的电流,要测定表头两端电压,可通过电阻箱与表头并联,再与电流表串联的方式,间接推导出电阻箱两端的电压(表头两端的电压),从而计算表头的内阻,故电路图如图所示。(2)在闭合开关S前,R2的滑片应移动到最左端,使电流表中的电流为零。(3)根据题图乙可知,电阻箱的阻值R1=50Ω。(4)根据并联电路特点,有I2Rg=(I1-I2)R1,整理可得QUOTE=QUOTE,即图像的斜率k=QUOTE,所以可求得表头内阻Rg=250Ω。15.【命题意图】本题考查气体实验定律及理想气体状态方程。【解题分析】(1)设U形管横截面积为S,以左管上端封闭的气柱为研究对象初状态气体压强p1=p0+ρgh=80cmHg,气柱长度L1=40cm,热力学温度T1=300K(1分)末状态气体压强p2=p0-ρgh1=72cmHg,气柱长度L2=36cm,热力学温度为T2(1分)根据理想气体状态方程有QUOTE=QUOTE(1分)代入数据解得T2=243K所以管内气体温度t2=-30℃。(1分)(2)根据气体等温变化规律有p1L1S=p3L3S(1分)并且L3=L1-h2=32cm,p3=p0+ρg(h+H-2h2)(1分)代入数据解得H=36cm。(1分)16.【命题意图】本题考查动量守恒及平抛运动。【解题分析】(1)设子弹穿过小球瞬间,小球的速度大小为v1,子弹的速度大小为v2根据动量守恒有mv=10mv1+mv2(1分)子弹射穿小球后,小球和子弹都做平抛运动,并且平抛运动的时间相等根据竖直方向做自由落体运动有h=QUOTEgt2(1分)根据水平方向做匀速运动有s1=v1t,s2=v2t(1分)联立解得v=10QUOTE。(2分)(2)根据能量守恒有ΔE=QUOTEmv2-QUOTE×10mQUOTE-QUOTEmQUOTE(2分)由(1)可得v1=QUOTE,v2=5QUOTE(1分)解得ΔE=72.5mgh。(1分)17.【命题意图】本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动。【解题分析】(1)碰到挡板前小球做匀速直线运动,说明小球的重力与电场力等大反向根据力的平衡有mg-Eq=0(1分)解得E=2.5×102N/C,方向竖直向上。(2分)(2)小球与薄板碰撞后速度方向与磁场垂直,此后小球在竖直平面内做匀速圆周运动根据洛伦兹力提供向心力有qv0B=mQUOTE(1分)解得小球做圆周运动的轨迹半径r=QUOTE=1m(1分)若小球做圆周运动的轨迹在圆形挡板的投影恰好与挡板边缘相切,则挡板的半径最小所以圆形挡板M、N半径的最小值Rmin=2r=2m。(1分)(3)小球运动一周后再次与薄板碰撞,碰撞后小球的速度方向与磁场方向相同,小球又水平向右做匀速直线运动小球做匀速直线运动的时间t1=QUOTE=20s(1分)小球做圆周运动的时间t2=QUOTE=QUOTE=62.8s(1分)小球整个运动过程的轨迹如图所示所以小球整个运动过程的时间t=t1+t2=82.8s。(1分)(4)设带电粒子的比荷k'=QUOTE带电粒子先在电场中做初速度为零的匀加速直线运动,设运动时间为t',碰到薄板前瞬间的速率为v'根据匀变速直线运动规律有v'=QUOTE·t',QUOTE=QUOTE·QUOTE·t'2(1分)带电粒子碰到薄板后,竖直方向做匀速圆周运动,水平方向又开始做初速度为零的匀加速直线运动粒子做圆周运动的半径r'=QUOTE,周期T'=QUOTE(1分)根据题意可知r'≤QUOTE,即k'≥QUOTE=80C/kg(1分)粒子最终恰好打在N板的中心位置,则t'=nT'(n为正整数),即k'=QUOTE=80π2n2C/kg(1分)所以带电粒子的比荷应满足k'=80π2n2C/kg(n为正整数)。(1分)18.【命题意图】本题考查牛顿运动定律的综合应用。【解题分析】(1)物块在木板上滑动,物块做减速运动,木板做加速运动物块的加速度大小am=μg=2