2024届山东省日照市高三下学期4月二模物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12021级高三校际联合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。4．本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。一、单项选择题：本题包括8小题，每小题3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.在医学研究中把引入患者体内，待骨骼吸收后，用辐射检测器可测定其在患者骨骼中所处的位置，并确定患者体内出现的异常情况。的半衰期为2.8h，对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中提供的信息，可知的半衰期可表示为（）A. B. C. D.〖答案〗B〖解析〗由图可知从到恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为故选B。2.弹头飞行时其重心所经过的路线谓之“弹道曲线”。由于重力和空气阻力的影响，使弹道形成不均等的弧形。升弧较长而直伸，降弧较短而弯曲。炮弹的弹道曲线如图所示，已知运动过程中，速度越大，空气阻力越大。关于炮弹的运动，下列说法正确的是（）A.炮弹运动是斜抛运动B.炮弹飞行到最高点时，加速度等于重力加速度C.炮弹上升过程所用的时间小于下降过程所用的时间D.炮弹上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能〖答案〗C〖解析〗A．炮弹在空中不只受到重力作用，还受到空气阻力，所以炮弹的运动不是斜抛运动，故A错误；B．炮弹在最高点竖直方向上的速度为零，水平方向上的速度不为零，在最高点受空气阻力与水平速度方向相反，水平方向的加速度方向向左，设为a，则最高点的加速度大小为加速度大于g，方向向左下方，故B错误；C．从O到最高点的过程中，在竖直方向上，受到重力和阻力在竖直向下的分力，即mg＋f1＝ma1在下落过程中，在竖直方向，受到向下的重力和阻力在竖直向上的分力，即mg-f2＝ma2故a1＞a2，竖直位移相同，加速度越大，时间越小，所以炮弹上升过程所用的时间小于下降过程所用的时间，故C正确；D．因为速度越大，空气阻力越大，由于空气阻力始终做负功，同一高度处，上升过程的速度大小总是大于下降过程的速度大小，则同一高度处，上升过程的空气阻力大小总是大于下降过程的空气阻力大小。由微元法，上升过程克服空气阻力做的功等于空气阻力与上升过程路程的乘积，下降过程克服空气阻力做的功等于空气阻力与下降过程路程的乘积。升弧长而平伸，降弧短而弯曲。上升过程克服空气阻力做的功大于下降过程克服空气阻力做的功。由功能关系可知克服空气阻力做的功等于机械能的减少量。炮弹在上升阶段损失的机械能大于在下降阶段损失的机械能，故D错误。故选C。3.小明利用同一实验装置在真空中进行双缝干涉实验。仅换用甲、乙两种不同的单色光，在屏上分别观察到的干涉条纹如图所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则甲、乙两种不同单色光的频率之比为（）A.2:1 B.1:2 C.3:1 D.1:3〖答案〗A〖解析〗根据图像甲乙条纹关系为根据干涉条纹公式有，根据光速与波长的关系有，解得故选A。4.如图所示，在一椭圆的两焦点M、N和短轴上的一个端点P，固定有三个电荷量相等的点电荷，其中M、N处的电荷带正电，P处的电荷带负电，O为椭圆中心，A、B是椭圆上关于O点对称的两个点。取无穷远处电势为零。下列说法中正确的是（）A.A、B两点的电势不相同B.A、B两点的电场强度相同C.一质子从靠近P点处沿直线到O点再到A点，电势能一直增大D.一电子从靠近P点处沿直线到O点再到B点，电势能先减小后增大〖答案〗C〖解析〗AB．根据点电荷的电场线的分布情况及电场的叠加原理、等势面与电场线的关系可知A、B两点的电势相同，电场强度大小相等，方向不同，故AB错误；C．根据电场的叠加可知，P点到O点的合场强应沿OP向下，质子从P点到O点，电场力做负功，电势能增大，O到A的过程中，电场力也做负功，电势能继续增大，故C正确；D．电子从P点到O点，电场力做正功，电势能减小，O到B的过程中，电场力也做正功，电势能继续减小，故D错误。故选C。5.如图所示，质量均为m的物体A、B通过轻绳连接，A穿在固定的竖直光滑杆上，B放在固定的光滑斜面上，斜面倾角，轻弹簧一端固定在斜面底端的挡板上，另一端连接物体B。初始时，A位于N点，轻弹簧处于原长状态，轻绳绷直（ON段水平）。现将A由静止释放，当A运动到M点时的速度为v。设P为A运动的最低点，B运动过程中不会碰到轻质滑轮，弹簧始终在弹性限度内，，，重力加速度为g，不计一切阻力。下列说法正确的是（）A.A从N点运动到M点的过程中，绳的拉力对A做的功为B.A从N点运动到M点的过程中，A减少的机械能等于B增加的机械能C.A运动到M点时，B的速度为D.A运动到M点时，弹簧增加的弹性势能为〖答案〗D〖解析〗A．A从N点运动到M点的过程中，根据动能定理有解得绳的拉力对A做的功为A错误；B．A从N点运动到M点的过程中，A、B和弹簧组成的系统满足机械能守恒，A减少的机械能等于B增加的机械能和增加的弹性势能之和，则A减少的机械能大于B增加的机械能，故B错误；C．A运动到M点时，设MN与竖直方向的夹角为，则有可得此时B的速度为故C错误;D．根据系统机械能守恒可得解得A运动到M点时，弹簧增加的弹性势能为故D正确。故选D。6.粗糙的半圆柱体固定在水平地面上，截面如图所示。质量为m的小物块在拉力F的作用下，从半圆柱体的底端缓慢向上滑动。已知拉力F的方向始终与小物块的运动方向相同（与圆弧相切），小物块与半圆柱体表面的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。若小物块和圆心的连线与水平方向的夹角为，在从0增大到90°的过程中（）A.拉力F一直增大 B.拉力F先减小后增大C.时，拉力F最大 D.拉力F的最小值为〖答案〗C〖解析〗AB．由于物块缓慢移动，可看作是平衡状态，小物块和圆心的连线与水平方向的夹角为，对物块受力分析，由平衡条件可得由数学知识可知其中得即所以在从0增大到90°的过程中，先增大后减小，故AB错误；C．时，，拉力最大，故C正确；D．时，有最小值故D错误。故选C。7.小明和爸爸一起开车外出游玩，在公路上正常行驶时，看到车辆仪表盘上显示a轮胎的胎压为，b、c、d三只轮胎的胎压均为，四只轮胎的温度均为。已知该型号轮胎的容积为，不考虑轮胎容积的变化，该型号轮胎的胎压达到时，会出现爆胎危险。下列说法正确的是（）A.胎压指的是汽车轮胎对地面的压强B.汽车停放在温度为的车库里时，b轮胎的压强约为C.b轮胎内气体的温度为时，有爆胎危险D.为使四只轮胎的胎压相同，a中充入的气体与原来胎内气体的质量之比为〖答案〗D〖解析〗A．胎压严格意义上指的是轮胎内部空气的压强，A错误；B．汽车停放在温度为的车库里时，此过程为等容变化，变化前压强为，变化后压强为，b轮胎的压强约为代入得B错误；C．b轮胎内气体的温度为时，设压强为，车胎内体积可视为不变，由查理定律知代入得故轮胎没有爆胎危险，C错误；D．设置轮胎体积为，设a轮胎压强为，体积为的气体，质量为，一次性压缩为，体积为的气体，充入气体压强为，体积为，质量为，过程中温度不变。根据玻意耳定律知代入得则a中充入的气体与原来胎内气体的质量之比为代入得D正确；故选D。8.2021年11月，中科院国家天文台发布了目前世界上最大时域多星光谱星表，为科学家研究宇宙中的多星系统提供了关键数据支持。科学家观测到有三颗星A、B、C保持相对静止，相互之间的距离均为l，且一起绕着某点做周期为T的匀速圆周运动。已知，，不计其它星体对它们的影响。关于这个三星系统，下列说法正确的是（）A.三颗星A、B、C的半径之比为B.三颗星A、B、C的线速度大小之比为C.若距离l均不变，A、B、C的质量均变为原来的2倍，则周期变为D.若A、B、C的质量不变，距离均变为2l，则周期变为〖答案〗B〖解析〗A．由于三颗星保持相对静止，一起绕着某点做圆周运动，三星角速度与周期相等，根据对称性，B、C轨道半径相等，作出三星运动轨迹，如图所示对A星体有对B、C星体，两星体各自所受引力的合力大小相等，令为F，根据余弦定理有对B、C星体，两星体各自做圆周运动，B、C轨道半径相等，令为，则有解得可知，三颗星A、B、C的半径大小之比为，故A错误；B．根据线速度与角速度的关系有三颗星A、B、C的角速度相等，线速度之比等于半径之比，结合上述可知，三颗星A、B、C的线速度大小之比为，故B正确；C．距离l均不变，对A星体有若A、B、C的质量均变为原来的2倍，根据对称性可知，三星圆周运动的圆心不变，即轨道半径不变，则有解得即若距离l均不变，A、B、C质量均变为原来的2倍，则周期变为，故C错误；D．若A、B、C的质量不变，距离均变为2l，根据对称性可知，三星圆周运动的圆心不变，即轨道半径均变为先前的2倍，则对A星有解得即若A、B、C的质量不变，距离均变为2l，则周期变为，故D错误。故选B。二、多项选择题：本题包括4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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.如图所示，四块相同的混凝土实心砖并排固定在水面地面上，子弹以水平速度从P点射入实心砖中，到达Q点时的速度恰好为零。假设子弹在混凝土实心砖中做匀减速直线运动，且运动的总时间为t。下列说法正确的是（）A.子弹刚穿过第2块砖时的速度大小为B.子弹刚穿过第3块砖时的速度大小为C.子弹穿过第2块砖所用的时间为D.子弹穿过第3块砖所用的时间为〖答案〗BC〖解析〗AB．设每块砖的厚度为，加速度为，子弹从P到Q为匀减速，可以看成从Q到P的初速为的匀加速直线运动，末速度为，则有设穿过第二块的速度为，穿过第三块的速度为，则有解得A错误，B正确；CD．按照上述方法，由初速为的匀加速直线运动等分位移的时间关系，设穿过第四块的时间为，则穿过第三块的时间为，第二块的时间为，第一块得出时间为，如图所示由此可得设穿过第二块砖的时间为，穿过第三块砖的时间为，则有C正确，D错误。故选BC。10.我国能源分布很不均匀，远距离大容量输电有着特别重要的意义。远距离高压交流输电的示意图如图所示，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n，输电线的总电阻为r。U、I分别表示电压表V、电流表A的示数，输入电压保持不变。下列说法正确的是（）A.若仅闭合开关S，则U减小B.若仅闭合开关S，则U增大C.仅增大，则U减小D.仅增大，若V的示数变化为，A的示数变化为，则〖答案〗AD〖解析〗AB．若仅闭合开关S，降压变压器副线圈电阻减小，则电流增大；由，可知原线圈中电流增大，输电线的电压降增大，则降压变压器原线圈电压减小，副线圈两端电压减小，所以U减小，故A正确，B错误；C．仅增大，降压变压器副线圈电阻增大，则电流减小；由，可知原线圈中电流减小，输电线的电压降减小，则降压变压器原线圈电压增大，副线圈两端电压增大，所以U增大，故C减小；D．设降压变压器原线圈上的电压变化为，对降压变压器则设原线圈的电流变化为，则对降压变压器则由欧姆定律可得则故D正确。故选AD。11.如图所示为一列沿x轴方向传播的简谐横波，A为时刻的波形图，B为时的波形图。已知该简谐横波的周期大于0.1s，下列说法正确的是（）A.该简谐横波沿x轴正方向传播B.该简谐横波的周期可能为0.24sC.该简谐横波的传播速度可能为25m/sD.时，在处的质点在最大位移处〖答案〗CD〖解析〗ABC．由图像可知该简谐波波长为当该简谐波沿x轴正方向传播时（n=0，1，2，3…）解得（n=0，1，2，3…）因为该简谐横波的周期大于0.1s，所以时符合题意。此时波速为当该简谐波沿x轴负方向传播时（n=0，1，2，3…）解得（n=0，1，2，3…）因为该简谐横波的周期大于0.1s，所以时符合题意。此时波速为故AB错误，C正确；D．若该简谐波沿x轴正方向传播，，则故在处的质点此时在最大位移处。若该简谐波沿x轴负方向传播，，则故在处的质点此时在最大位移处。故D正确。故选CD。12.如图甲所示，水平放置的平行金属板A、B，板长、板间距离，在两板间加如图乙所示的交变电压，紧靠金属板右侧竖直放置足够大的荧光屏，右侧空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小的匀强磁场。一群带正电、比荷的粒子，以的水平速度从金属板左端板间中央位置处连续射入电场，射出电场后进入磁场最终打在荧光屏上，形成亮线的两端点间的距离为s。已知甲粒子在磁场中运动的时间最长，乙粒子在磁场中运动的时间最短，设在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作恒定不变，忽略粒子重力的影响。则（）A.粒子在匀强磁场中运动的最短时间为B.粒子在匀强磁场中运动的最长时间为C.若在磁场中再加上同方向的匀强电场，则s可能小于0.20mD.若甲、乙两粒子同时打在荧光屏上，则的最大值为〖答案〗BD〖解析〗AB．设两极板间电压为时，粒子刚好从极板边缘进入磁场，则有，，联立解得设粒子进入磁场的速度为，方向与水平方向夹角为，则有粒子运动轨迹如图由图可知，从下极板进入磁场，在磁场中运动时间最长，上极板进入磁场运动时间最短，由于速度与水平方向夹角，由几何知识可得，故A错误，B正确；C．又因为所以粒子进入磁场中的速度粒子圆周运动的轨道半径弦的长度所以，亮线之间的距离故在磁场中再加上同方向的匀强电场，则s不可能小于0.20m，C错误；D．由上述可知，粒子在磁场中圆周运动的周期而电压在方可进入磁场，恰好是最大电压的一半。因此通过上极板打到荧光屏的粒子进入磁场的时刻可能为、、通过下极板打到荧光屏的粒子进入磁场的时刻可能为、、粒子在磁场中运动的最短时间进入磁场中运动的最长时间要使甲乙粒子同时打在荧光屏上，则粒子进入磁场中的时间差当电压变化周期有最大值时应满足的关系解得D正确。故选BD。三、非选择题：本题包括6小题，共60分。13.某学习小组用单摆测量当地的重力加速度，由于没有摆球，他们用一个小挂件来代替摆球。然后按以下步骤进行实验：（1）用细线下端系好小挂件，将细线上端固定，用刻度尺测量固定点和系小挂件结点间细线长度L作为摆长。然后将小挂件拉离平衡位置，使悬挂小挂件的细线偏离竖直方向约为5°的位置，由静止释放小挂件；（2）小挂件摆到最低点开始计时并计数为零，到第100次通过最低点所用的时间为t，则小挂件的周期_________；（3）改变细线的长度，再做几次实验，记下相应的L和T，做出图像，如图所示；（4）取，由图像求出重力加速度_________（结果保留一位小数）。实验过程中把细线的长度作为摆长，根据图像求出的重力加速度值_________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。〖答案〗（2）（4）不变〖解析〗（2）[1]一个周期经过最低点两次，则解得（4）[2]设细线下端结点到小挂件重心的距离为，则有可得可知图像的斜率为解得重力加速度为[3]根据可知图像虽然没有能通过坐标原点，但图像的斜率不变，所以求出的重力加速度值与当地真实值相比不变。14.某物理学习小组为了测量电源的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路。器材如下：A．待测电源（电动势E、内阻r）B．电流表（量程1A、内阻）C．电流表（量程6mA、内阻）D．电阻箱（最大阻值9999.9Ω）E．电阻箱（最大阻值9999.9Ω）F．开关S和导线若干实验步骤如下：（1）将实验器材连接成如图甲所示的电路，要将电流表改装成量程为6V的电压表，需要将电阻箱的阻值调为_________Ω；（2）调节电阻箱的阻值，读出电流表和的示数和，多次改变电阻箱的阻值，以为横坐标、为纵坐标画出图线如图乙所示，根据图线可求出待测电源的电动势_________V，内阻_________Ω；（3）通过本实验测得电源内阻的测量值_________真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。〖答案〗（1）（2）5.9V（3）等于〖解析〗【小问1详析】要将电流表改装成量程为6V的电压表,需要串联一个电阻，根据欧姆定律有【小问2详析】[1]根据闭合电路欧姆定律有整理得根据图像与纵轴的截距有解得根据图像斜率大小有解得【小问3详析】在本实验中电流、电压的测量均为准确值，所以通过本实验测得电源内阻的测量值等于真实值。15.如图所示，一工件由透明材料制作而成，其横截面ABCD是边长为a的正方形，以CD的中点O为圆心、为半径的内切半圆部分被挖出。O处有一单色点光源，从正方形ABCD的三边AB、AD、BC射出光线区域的总长度为。已知光在真空中传播的速度为c，光线发生折射时不考虑光的反射。求：（1）透明材料对该单色光的折射率n；（2）从光源直接射到正方形ABCD边界的光线，传播所用的最长时间t；（3）在正方形ABCD边界恰好发生全反射的光线，能够从边界射出时出射角的正弦值。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）根据题意，光线在AB边能够全部出射，若光线在P点恰好发生全反射，则则全反射的临界角折射率（2）从光源出射的光线，在真空中传播时间相同，在透明材料中传播路程最长的是直接射到A、B两点的光线，光在透明材料中传播的速度则传播所用的最长时间（3）第一次恰好在正方形ABCD边界发生全反射的光线，在P点发生全反射后，从AB面出射，入射角根据折射定律可得出射角的正弦值16.如图甲所示，倾角的足够长的光滑斜面固定在水平地面上。斜面底端有一挡板，轻弹簧的一端固定在挡板上，另一端与质量为m的物体a连接，紧挨着物体a放置质量为2m的物体b（二者不粘连）。现对物体b施加一个沿斜面向上的拉力，使b由静止开始沿着斜面向上做匀加速直线运动，从施加拉力开始计时，物体a的速度随时间变化的图像如图乙所示，的时间内为倾斜直线，之后为曲线，时刻速度最大。已知g为重力加速度，两物体均可视为质点，弹簧始终在弹性限度内。求：（1）弹簧的劲度系数k；（2）时刻拉力的功率P；（3）时间内，物体a的位移。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）由图乙得时间内，两物体的加速度位移t=0时，弹簧的压缩量为x，有时，两物体之间的作用力为零，a受到弹簧的弹力对a，由牛顿第二定律有解得（2）设时拉力为F，对b由牛顿第二定律有时刻拉力的功率解得（3）时刻物体a的速度最大，则有则的时间内物体a的位移17.如图所示，电阻不计的足够长的光滑水平平行金属导轨、间距，其内有竖直向下、磁感应强度的匀强磁场，导轨左侧接一电动势、内阻不计的电源，质量、电阻的金属棒静止在导轨上，与两平行金属导轨垂直且接触良好。下方光滑平行金属导轨、右端闭合，电阻不计，间距也为L，正对、放置，其中、为半径、圆心角的圆弧，与水平轨道、相切于P、O两点。以O点为坐标原点，沿导轨向右建立坐标系，OP右侧的区域内存在磁感应强度大小为的磁场，磁场方向竖直向下。闭合开关S后金属棒在水平导轨上向右运动至速度稳定，最后自处抛出且恰好能从处沿切线进入圆弧轨道，仍与两平行金属导轨垂直且接触良好。已知重力加速度。（1）求金属棒刚离开时的速度大小；（2）求金属棒在水平导轨上向右运动至速度刚好稳定的过程中，通过金属棒的电荷量q和金属棒中产生的焦耳热；（3）若金属棒进入磁场区域时，立刻给金属棒施加一个水平向右的拉力F，使金属棒匀速穿过磁场区域，求此过程中金属棒产生的焦耳热。〖答案〗（1）1m/s；（2）0.5C，0.5J；（3）36J〖解析〗（1）闭合开关S后金属棒在水平导轨上向右运动至速度稳定时解得（2）对金属棒由动量定理得解得根据能量守恒可得解得金属棒中产生的焦耳热（3）导体棒自N1N2抛出后做平抛运动，到达C1C2处速度方向沿圆弧轨道的切线方向，与水平方向的夹角等于其水平分速度大小等于v0，则到达C1C2处的速度大小为设金属棒到水平轨道的速度大小为v2，由动能定理得解得金属棒匀速穿过磁场Bx的过程，有()因安培力与位移成正比，故可用安培力的平均值计算克服安培力做功，使金属棒匀速穿过磁场区域，外力做的功大小为克服安培力做功根据功能关系可得金属棒穿过磁场Bx区域线框产生的焦耳热为18.如图所示，水平传送带的右端靠近同高度水平轨道的左端（水平轨道不影响传送带的正常转动），水平轨道的最右端为O。水平轨道的右侧有一弯曲轨道DE，以O为坐标原点，沿水平向右为x轴，竖直向下为y轴，建立如图所示的直角坐标系，DE轨道上各点的坐标满足。初始时物块A在水平传送带的最左端保持静止，物块B、C静止在水平轨道的最左端（B、C之间空隙很小），A、B间的距离为10m。已知物块A、B的质量，物块C的质量，物块A与传送带间的动摩擦因数，物块B底面光滑，物块C与水平轨道间的动摩擦因数，物块均可看做质点，重力加速度。传送带在电机的带动下以的速度顺时针转动。现将物块A由静止释放，滑到水平轨道上与静止的物块B发生弹性碰撞。物块间发生的所有碰撞均为弹性碰撞。（1）求物块A第一次与物块B发生碰撞时的速度大小：（2）若物块C不能平抛到轨道DE上，求水平轨道最小长度；（3）若物块C不能平抛到轨道DE上，求物块A由静止释放到最终静止时，物块A与传送带间因摩擦而产生的热量；（4）若物块C能平抛到轨道DE上，为使物块C落到轨道DE上速度最小，求水平轨道的长度以及物块C落到轨道DE上的速度大小。〖答案〗（1）8m/s；（2）；（3）；（4）见〖解析〗〖解析〗（1）假设物块A在传送带上先加速后匀速，加速时有解得速度达到时，有解得此过程的位移所以物块A在传送带上先加速后匀速，以8m/s的速度与物块B发生碰撞。（2）小物块A以速度v与物块B发生碰撞，速度互换，物块B与物块C发生第一次弹性碰撞，根据动量守恒定律和动能守恒有解得物块C向右减速，物块B向左运动与物块A发生弹性碰撞，速度互换，物块B静止，物块A滑上传送带，先向左减速，再向右加速，以与物块B发生弹性碰撞，重复上述过程。物块C向右减速时有解得位移物块C第二次被碰后速度为物块C第二次向右减速位移时物块C第三次被碰后速度为物块C第三次向右减速位移时物块C向右减速的位移是的无穷等比数列，根据无穷等比数列求和公式可得所以物块C不能平抛到轨道DE上，水平轨道的最小长度为。（3）物块A释放后在传送带上向右先加速后匀速过程摩擦生热物块A第一次从右侧滑上传送带，先向左减速，再向右加速的过程摩擦生热物块A第二次从右侧滑上传送带，先向左减速，再向右加速的过程摩擦生热物块A第三次从右侧滑上传送带，先向左减速，再向右加速的过程摩擦生热物块A从右侧滑上传送带，先向左减速，再向右加速的过程，摩擦生热是的无穷等比数列，则（4）设物块C在O点平抛的初速度为，落到轨道DE上的最小速度为，则有由以上各式联立，结合数学知识可得的最小值为4m/s，此时一种情况是物块B与物块C发生第二次弹性碰撞前的速度为2m/s，则水平轨道的长度为3m；另一种情况是结合第二问可知物块B与物块C发生第二次弹性碰撞后的速度为2m/s，所以水平轨道的长度为4m。2021级高三校际联合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。4．本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。一、单项选择题：本题包括8小题，每小题3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.在医学研究中把引入患者体内，待骨骼吸收后，用辐射检测器可测定其在患者骨骼中所处的位置，并确定患者体内出现的异常情况。的半衰期为2.8h，对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中提供的信息，可知的半衰期可表示为（）A. B. C. D.〖答案〗B〖解析〗由图可知从到恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为故选B。2.弹头飞行时其重心所经过的路线谓之“弹道曲线”。由于重力和空气阻力的影响，使弹道形成不均等的弧形。升弧较长而直伸，降弧较短而弯曲。炮弹的弹道曲线如图所示，已知运动过程中，速度越大，空气阻力越大。关于炮弹的运动，下列说法正确的是（）A.炮弹运动是斜抛运动B.炮弹飞行到最高点时，加速度等于重力加速度C.炮弹上升过程所用的时间小于下降过程所用的时间D.炮弹上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能〖答案〗C〖解析〗A．炮弹在空中不只受到重力作用，还受到空气阻力，所以炮弹的运动不是斜抛运动，故A错误；B．炮弹在最高点竖直方向上的速度为零，水平方向上的速度不为零，在最高点受空气阻力与水平速度方向相反，水平方向的加速度方向向左，设为a，则最高点的加速度大小为加速度大于g，方向向左下方，故B错误；C．从O到最高点的过程中，在竖直方向上，受到重力和阻力在竖直向下的分力，即mg＋f1＝ma1在下落过程中，在竖直方向，受到向下的重力和阻力在竖直向上的分力，即mg-f2＝ma2故a1＞a2，竖直位移相同，加速度越大，时间越小，所以炮弹上升过程所用的时间小于下降过程所用的时间，故C正确；D．因为速度越大，空气阻力越大，由于空气阻力始终做负功，同一高度处，上升过程的速度大小总是大于下降过程的速度大小，则同一高度处，上升过程的空气阻力大小总是大于下降过程的空气阻力大小。由微元法，上升过程克服空气阻力做的功等于空气阻力与上升过程路程的乘积，下降过程克服空气阻力做的功等于空气阻力与下降过程路程的乘积。升弧长而平伸，降弧短而弯曲。上升过程克服空气阻力做的功大于下降过程克服空气阻力做的功。由功能关系可知克服空气阻力做的功等于机械能的减少量。炮弹在上升阶段损失的机械能大于在下降阶段损失的机械能，故D错误。故选C。3.小明利用同一实验装置在真空中进行双缝干涉实验。仅换用甲、乙两种不同的单色光，在屏上分别观察到的干涉条纹如图所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则甲、乙两种不同单色光的频率之比为（）A.2:1 B.1:2 C.3:1 D.1:3〖答案〗A〖解析〗根据图像甲乙条纹关系为根据干涉条纹公式有，根据光速与波长的关系有，解得故选A。4.如图所示，在一椭圆的两焦点M、N和短轴上的一个端点P，固定有三个电荷量相等的点电荷，其中M、N处的电荷带正电，P处的电荷带负电，O为椭圆中心，A、B是椭圆上关于O点对称的两个点。取无穷远处电势为零。下列说法中正确的是（）A.A、B两点的电势不相同B.A、B两点的电场强度相同C.一质子从靠近P点处沿直线到O点再到A点，电势能一直增大D.一电子从靠近P点处沿直线到O点再到B点，电势能先减小后增大〖答案〗C〖解析〗AB．根据点电荷的电场线的分布情况及电场的叠加原理、等势面与电场线的关系可知A、B两点的电势相同，电场强度大小相等，方向不同，故AB错误；C．根据电场的叠加可知，P点到O点的合场强应沿OP向下，质子从P点到O点，电场力做负功，电势能增大，O到A的过程中，电场力也做负功，电势能继续增大，故C正确；D．电子从P点到O点，电场力做正功，电势能减小，O到B的过程中，电场力也做正功，电势能继续减小，故D错误。故选C。5.如图所示，质量均为m的物体A、B通过轻绳连接，A穿在固定的竖直光滑杆上，B放在固定的光滑斜面上，斜面倾角，轻弹簧一端固定在斜面底端的挡板上，另一端连接物体B。初始时，A位于N点，轻弹簧处于原长状态，轻绳绷直（ON段水平）。现将A由静止释放，当A运动到M点时的速度为v。设P为A运动的最低点，B运动过程中不会碰到轻质滑轮，弹簧始终在弹性限度内，，，重力加速度为g，不计一切阻力。下列说法正确的是（）A.A从N点运动到M点的过程中，绳的拉力对A做的功为B.A从N点运动到M点的过程中，A减少的机械能等于B增加的机械能C.A运动到M点时，B的速度为D.A运动到M点时，弹簧增加的弹性势能为〖答案〗D〖解析〗A．A从N点运动到M点的过程中，根据动能定理有解得绳的拉力对A做的功为A错误；B．A从N点运动到M点的过程中，A、B和弹簧组成的系统满足机械能守恒，A减少的机械能等于B增加的机械能和增加的弹性势能之和，则A减少的机械能大于B增加的机械能，故B错误；C．A运动到M点时，设MN与竖直方向的夹角为，则有可得此时B的速度为故C错误;D．根据系统机械能守恒可得解得A运动到M点时，弹簧增加的弹性势能为故D正确。故选D。6.粗糙的半圆柱体固定在水平地面上，截面如图所示。质量为m的小物块在拉力F的作用下，从半圆柱体的底端缓慢向上滑动。已知拉力F的方向始终与小物块的运动方向相同（与圆弧相切），小物块与半圆柱体表面的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。若小物块和圆心的连线与水平方向的夹角为，在从0增大到90°的过程中（）A.拉力F一直增大 B.拉力F先减小后增大C.时，拉力F最大 D.拉力F的最小值为〖答案〗C〖解析〗AB．由于物块缓慢移动，可看作是平衡状态，小物块和圆心的连线与水平方向的夹角为，对物块受力分析，由平衡条件可得由数学知识可知其中得即所以在从0增大到90°的过程中，先增大后减小，故AB错误；C．时，，拉力最大，故C正确；D．时，有最小值故D错误。故选C。7.小明和爸爸一起开车外出游玩，在公路上正常行驶时，看到车辆仪表盘上显示a轮胎的胎压为，b、c、d三只轮胎的胎压均为，四只轮胎的温度均为。已知该型号轮胎的容积为，不考虑轮胎容积的变化，该型号轮胎的胎压达到时，会出现爆胎危险。下列说法正确的是（）A.胎压指的是汽车轮胎对地面的压强B.汽车停放在温度为的车库里时，b轮胎的压强约为C.b轮胎内气体的温度为时，有爆胎危险D.为使四只轮胎的胎压相同，a中充入的气体与原来胎内气体的质量之比为〖答案〗D〖解析〗A．胎压严格意义上指的是轮胎内部空气的压强，A错误；B．汽车停放在温度为的车库里时，此过程为等容变化，变化前压强为，变化后压强为，b轮胎的压强约为代入得B错误；C．b轮胎内气体的温度为时，设压强为，车胎内体积可视为不变，由查理定律知代入得故轮胎没有爆胎危险，C错误；D．设置轮胎体积为，设a轮胎压强为，体积为的气体，质量为，一次性压缩为，体积为的气体，充入气体压强为，体积为，质量为，过程中温度不变。根据玻意耳定律知代入得则a中充入的气体与原来胎内气体的质量之比为代入得D正确；故选D。8.2021年11月，中科院国家天文台发布了目前世界上最大时域多星光谱星表，为科学家研究宇宙中的多星系统提供了关键数据支持。科学家观测到有三颗星A、B、C保持相对静止，相互之间的距离均为l，且一起绕着某点做周期为T的匀速圆周运动。已知，，不计其它星体对它们的影响。关于这个三星系统，下列说法正确的是（）A.三颗星A、B、C的半径之比为B.三颗星A、B、C的线速度大小之比为C.若距离l均不变，A、B、C的质量均变为原来的2倍，则周期变为D.若A、B、C的质量不变，距离均变为2l，则周期变为〖答案〗B〖解析〗A．由于三颗星保持相对静止，一起绕着某点做圆周运动，三星角速度与周期相等，根据对称性，B、C轨道半径相等，作出三星运动轨迹，如图所示对A星体有对B、C星体，两星体各自所受引力的合力大小相等，令为F，根据余弦定理有对B、C星体，两星体各自做圆周运动，B、C轨道半径相等，令为，则有解得可知，三颗星A、B、C的半径大小之比为，故A错误；B．根据线速度与角速度的关系有三颗星A、B、C的角速度相等，线速度之比等于半径之比，结合上述可知，三颗星A、B、C的线速度大小之比为，故B正确；C．距离l均不变，对A星体有若A、B、C的质量均变为原来的2倍，根据对称性可知，三星圆周运动的圆心不变，即轨道半径不变，则有解得即若距离l均不变，A、B、C质量均变为原来的2倍，则周期变为，故C错误；D．若A、B、C的质量不变，距离均变为2l，根据对称性可知，三星圆周运动的圆心不变，即轨道半径均变为先前的2倍，则对A星有解得即若A、B、C的质量不变，距离均变为2l，则周期变为，故D错误。故选B。二、多项选择题：本题包括4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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.如图所示，四块相同的混凝土实心砖并排固定在水面地面上，子弹以水平速度从P点射入实心砖中，到达Q点时的速度恰好为零。假设子弹在混凝土实心砖中做匀减速直线运动，且运动的总时间为t。下列说法正确的是（）A.子弹刚穿过第2块砖时的速度大小为B.子弹刚穿过第3块砖时的速度大小为C.子弹穿过第2块砖所用的时间为D.子弹穿过第3块砖所用的时间为〖答案〗BC〖解析〗AB．设每块砖的厚度为，加速度为，子弹从P到Q为匀减速，可以看成从Q到P的初速为的匀加速直线运动，末速度为，则有设穿过第二块的速度为，穿过第三块的速度为，则有解得A错误，B正确；CD．按照上述方法，由初速为的匀加速直线运动等分位移的时间关系，设穿过第四块的时间为，则穿过第三块的时间为，第二块的时间为，第一块得出时间为，如图所示由此可得设穿过第二块砖的时间为，穿过第三块砖的时间为，则有C正确，D错误。故选BC。10.我国能源分布很不均匀，远距离大容量输电有着特别重要的意义。远距离高压交流输电的示意图如图所示，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n，输电线的总电阻为r。U、I分别表示电压表V、电流表A的示数，输入电压保持不变。下列说法正确的是（）A.若仅闭合开关S，则U减小B.若仅闭合开关S，则U增大C.仅增大，则U减小D.仅增大，若V的示数变化为，A的示数变化为，则〖答案〗AD〖解析〗AB．若仅闭合开关S，降压变压器副线圈电阻减小，则电流增大；由，可知原线圈中电流增大，输电线的电压降增大，则降压变压器原线圈电压减小，副线圈两端电压减小，所以U减小，故A正确，B错误；C．仅增大，降压变压器副线圈电阻增大，则电流减小；由，可知原线圈中电流减小，输电线的电压降减小，则降压变压器原线圈电压增大，副线圈两端电压增大，所以U增大，故C减小；D．设降压变压器原线圈上的电压变化为，对降压变压器则设原线圈的电流变化为，则对降压变压器则由欧姆定律可得则故D正确。故选AD。11.如图所示为一列沿x轴方向传播的简谐横波，A为时刻的波形图，B为时的波形图。已知该简谐横波的周期大于0.1s，下列说法正确的是（）A.该简谐横波沿x轴正方向传播B.该简谐横波的周期可能为0.24sC.该简谐横波的传播速度可能为25m/sD.时，在处的质点在最大位移处〖答案〗CD〖解析〗ABC．由图像可知该简谐波波长为当该简谐波沿x轴正方向传播时（n=0，1，2，3…）解得（n=0，1，2，3…）因为该简谐横波的周期大于0.1s，所以时符合题意。此时波速为当该简谐波沿x轴负方向传播时（n=0，1，2，3…）解得（n=0，1，2，3…）因为该简谐横波的周期大于0.1s，所以时符合题意。此时波速为故AB错误，C正确；D．若该简谐波沿x轴正方向传播，，则故在处的质点此时在最大位移处。若该简谐波沿x轴负方向传播，，则故在处的质点此时在最大位移处。故D正确。故选CD。12.如图甲所示，水平放置的平行金属板A、B，板长、板间距离，在两板间加如图乙所示的交变电压，紧靠金属板右侧竖直放置足够大的荧光屏，右侧空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小的匀强磁场。一群带正电、比荷的粒子，以的水平速度从金属板左端板间中央位置处连续射入电场，射出电场后进入磁场最终打在荧光屏上，形成亮线的两端点间的距离为s。已知甲粒子在磁场中运动的时间最长，乙粒子在磁场中运动的时间最短，设在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作恒定不变，忽略粒子重力的影响。则（）A.粒子在匀强磁场中运动的最短时间为B.粒子在匀强磁场中运动的最长时间为C.若在磁场中再加上同方向的匀强电场，则s可能小于0.20mD.若甲、乙两粒子同时打在荧光屏上，则的最大值为〖答案〗BD〖解析〗AB．设两极板间电压为时，粒子刚好从极板边缘进入磁场，则有，，联立解得设粒子进入磁场的速度为，方向与水平方向夹角为，则有粒子运动轨迹如图由图可知，从下极板进入磁场，在磁场中运动时间最长，上极板进入磁场运动时间最短，由于速度与水平方向夹角，由几何知识可得，故A错误，B正确；C．又因为所以粒子进入磁场中的速度粒子圆周运动的轨道半径弦的长度所以，亮线之间的距离故在磁场中再加上同方向的匀强电场，则s不可能小于0.20m，C错误；D．由上述可知，粒子在磁场中圆周运动的周期而电压在方可进入磁场，恰好是最大电压的一半。因此通过上极板打到荧光屏的粒子进入磁场的时刻可能为、、通过下极板打到荧光屏的粒子进入磁场的时刻可能为、、粒子在磁场中运动的最短时间进入磁场中运动的最长时间要使甲乙粒子同时打在荧光屏上，则粒子进入磁场中的时间差当电压变化周期有最大值时应满足的关系解得D正确。故选BD。三、非选择题：本题包括6小题，共60分。13.某学习小组用单摆测量当地的重力加速度，由于没有摆球，他们用一个小挂件来代替摆球。然后按以下步骤进行实验：（1）用细线下端系好小挂件，将细线上端固定，用刻度尺测量固定点和系小挂件结点间细线长度L作为摆长。然后将小挂件拉离平衡位置，使悬挂小挂件的细线偏离竖直方向约为5°的位置，由静止释放小挂件；（2）小挂件摆到最低点开始计时并计数为零，到第100次通过最低点所用的时间为t，则小挂件的周期_________；（3）改变细线的长度，再做几次实验，记下相应的L和T，做出图像，如图所示；（4）取，由图像求出重力加速度_________（结果保留一位小数）。实验过程中把细线的长度作为摆长，根据图像求出的重力加速度值_________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。〖答案〗（2）（4）不变〖解析〗（2）[1]一个周期经过最低点两次，则解得（4）[2]设细线下端结点到小挂件重心的距离为，则有可得可知图像的斜率为解得重力加速度为[3]根据可知图像虽然没有能通过坐标原点，但图像的斜率不变，所以求出的重力加速度值与当地真实值相比不变。14.某物理学习小组为了测量电源的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路。器材如下：A．待测电源（电动势E、内阻r）B．电流表（量程1A、内阻）C．电流表（量程6mA、内阻）D．电阻箱（最大阻值9999.9Ω）E．电阻箱（最大阻值9999.9Ω）F．开关S和导线若干实验步骤如下：（1）将实验器材连接成如图甲所示的电路，要将电流表改装成量程为6V的电压表，需要将电阻箱的阻值调为_________Ω；（2）调节电阻箱的阻值，读出电流表和的示数和，多次改变电阻箱的阻值，以为横坐标、为纵坐标画出图线如图乙所示，根据图线可求出待测电源的电动势_________V，内阻_________Ω；（3）通过本实验测得电源内阻的测量值_________真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。〖答案〗（1）（2）5.9V（3）等于〖解析〗【小问1详析】要将电流表改装成量程为6V的电压表,需要串联一个电阻，根据欧姆定律有【小问2详析】[1]根据闭合电路欧姆定律有整理得根据图像与纵轴的截距有解得根据图像斜率大小有解得【小问3详析】在本实验中电流、电压的测量均为准确值，所以通过本实验测得电源内阻的测量值等于真实值。15.如图所示，一工件由透明材料制作而成，其横截面ABCD是边长为a的正方形，以CD的中点O为圆心、为半径的内切半圆部分被挖出。O处有一单色点光源，从正方形ABCD的三边AB、AD、BC射出光线区域的总长度为。已知光在真空中传播的速度为c，光线发生折射时不考虑光的反射。求：（1）透明材料对该单色光的折射率n；（2）从光源直接射到正方形ABCD边界的光线，传播所用的最长时间t；（3）在正方形ABCD边界恰好发生全反射的光线，能够从边界射出时出射角的正弦值。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）根据题意，光线在AB边能够全部出射，若光线在P点恰好发生全反射，则则全反射的临界角折射率（2）从光源出射的光线，在真空中传播时间相同，在透明材料中传播路程最长的是直接射到A、B两点的光线，光在透明材料中传播的速度则传播所用的最长时间（3）第一次恰好在正方形ABCD边界发生全反射的光线，在P点发生全反射后，从AB面出射，入射角根据折射定律可得出射角的正弦值16.如图甲所示，倾角的足够长的光滑斜面固定在水平地面上。斜面底端有一挡板，轻弹簧的一端固定在挡板上，另一端与质量为m的物体a连接，紧挨着物体a放置质量为2m的物体b（二者不粘连）。现对物体b施加一个沿斜面向上的拉力，使b由静止开始沿着斜面向上做匀加速直线运动，从施加拉力开始计时，物体a的速度随时间变化的图像如图乙所示，的时间内为倾斜直线，之后为曲线，时刻速度最大。已知g为重力加速度，两物体均可视为质点，弹簧始终在弹性限度内。求：（1）弹簧的劲度系数k；（2）时刻拉力的功率P；（3）时间内，物体a的位移。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）由图乙得时间内，两物体的加速度位移t=0时，弹簧的压缩量为x，有时，两物体之间的作用力为零，a受到弹簧的弹力对a，由牛顿第二定律有解得（2）设时拉力为F，对b由牛顿第二定律有时刻拉力的功率解得（3）时刻物体a的速度最大，