山东省烟台市2024届高三上学期期末考试物理试题 含解析

2023—2024学年度第一学期期末学业水平诊断高三物理1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。2．选择题答案必须用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效t在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。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.晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”、“蓝星”以及它们发出的光，下列说法中正确的是（）A.红光的波长比蓝光的波长短 B.红光的光子能量比蓝光的光子能量大C.“红星”的表面温度比“蓝星”的表面温度高 D.“蓝星”的表面温度比“红星”的表面温度高【答案】D【解析】【详解】AB．红光的波长比蓝光的波长长，红光的频率比蓝光的波长低，根据可知红光的光子能量比蓝光的光子能量小，故AB错误；CD．恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝，故D正确，C错误。故选D。2.A、B两车在同一条平直公路上行驶，在t=0时刻它们的位置如图甲所示，速度随时间的变化图像如图乙所示。t=4s时刻两车恰好不相撞，t=5s时B车停止运动，且此时A车超前B车5m。两车均可视为质点。则t=0时刻A车的位置为（）A.80m B.60m C.40m D.20m【答案】A【解析】【详解】如图已知4s时两车恰好不相撞，则4s时两车在同一位置，4-5s内两车间距为△CDE的面积，即5m；0-4s内两车间距为△CFO的面积。根据△CDE和△CFO相似可得△CFO的面积为△CDE的面积的16倍，即t=0时刻A车的位置==80m故选A。3.一竖直放置的轻质圆环静止于水平面上，质量为m的物体用轻绳系于圆环边缘上的A、B两点，结点恰位于圆环的圆心О点。已知物体静止时，AO绳水平，BO绳与AO绳的夹角为150°。现使圆环沿顺时针方向缓慢滚动，在AO绳由水平转动至竖直的过程中（）已知重力加速度为g。A.AO绳中的拉力一直增大 B.AO绳中最大拉力为2mgC.BO绳中的拉力先减小后增大 D.BO绳中最小拉力为mg【答案】B【解析】【详解】AC．物体始终保持静止，合力为零，由于重力不变，以及和夹角不变，则则mg、、构成封闭的矢量三角形如图所示可知在AO绳由水平转动至竖直的过程中，AO绳中的拉力先增大后减小，BO绳中的拉力一直减小，故AC错误；B．当为直径时，最大，AO绳中最大拉力为故B正确；D．在AO绳竖直时，BO绳中拉力最小，为零，故D错误。故选B。4.如图所示，光滑细杆BO和AO构成的直角三角形ABO位于竖直平面内，其中AO杆竖直，BO杆和AO杆间的夹角θ=37°，两根细杆上分别套有可视为质点的小球m、M质量之比为1：3。现将m、M两个小球分别从杆AO、BO的顶点A、B由静止释放，不计空气阻力，sin37°=0.6。则m、M两个小球由静止释放后到运动至О点的过程中，下列说法正确的是A.重力的冲量大小之比为1：1 B.重力的冲量大小之比为4：5C.合力的冲量大小之比为5：4 D.合力的冲量大小之比为5：12【答案】D【解析】【详解】设AO为5l，BO为4l，质量为m的小球沿AO杆做自由落体运动，设下落的时间为t质量为M的小球沿BO杆做匀加速运动，加速度为设下落的时间为，则有以上方程可得AB．根据冲量的定义可得两球的重力的冲量比为故AB错误；CD．由速度公式可得两球的速度比为根据动量定理可知，两球的合力的冲量比为故C错误，D正确。故选D。5.如图，半径为R的匀质实心圆盘。盘面与水平面的夹角为θ，开始时圆盘静止。其上表面均匀覆盖着一层细沙没有掉落，细沙与盘面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现让圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴旋转，其角速度从0开始缓慢增加到（未知）。此时圆盘表面上的细沙有被甩掉，重力加速度为g。则的值为A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】根据可知在角速度相同的情况下半径越大，向心力越大，所以最外边的灰尘随着角速度的增大最先发生滑动，因为圆盘表面上的灰有被甩掉，即面积上的灰尘发生滑动，剩下的未滑动，设未滑动的半径为r，则解得在最低点有解得故选D。6.如图所示，直角杆AOB位于竖直平面内，OA水平，OB竖直且光滑，用不可伸长的轻细绳相连的两小球a和b分别套在OA和OB杆上，b球的质量为1kg，在作用于a球的水平拉力F的作用下，a、b均处于静止状态。此时a球到О点的距离=0.3m。b球到О点的距离h=0.4m。改变力F的大小，使a球向右加速运动，已知a球向右运动0.1m时速度大小为6m/s。g=10m/s2，则在此过程中绳对b球的拉力所做的功为（）A.33J B.32J C.19J D.10J【答案】A【解析】【详解】a球向右运动0.1m时，由几何关系得，b上升距离为此时细绳与水平方向夹角正切值为可知由运动的合成与分解知识可知：可得以b球为研究对象，由动能定理得代入数据解得故选A。7.将点电荷+Q和（Q>0）分别固定在光滑绝缘的正四面体ABCD的两个顶点A、B上，E、M、N分别是AB、AC、AD的中点。取无限远处电势为零，点电荷周围任一点的电势为，式中q为场源电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离。下列说法中正确的是A.M、N两点的场强相同B.C、D、E三点的电势C.在该静电场中，沿线段ND电势逐渐升高D.将试探电荷由E点移动到M点，电场力做正功【答案】B【解析】【详解】A．由电场强度的叠加原理可知，M、N两点的电场强度大小相等，由几何知识知电场强度方向不同，故A错误；B．由题意可知，通过两电荷的中垂面是零电势面，C、D在同一等势面上，电势相等，根据几何关系可知E也在中垂线上，故，故B正确；CD．AB的中点与D的连线为等势线，取无限远处为零电势面，该连线上各点电势为零，连线靠近正电荷一侧电势为正，靠近负电荷一侧电势为负，沿线段ND方向，电势由正值逐渐降低为零，同理，从E到M电势增加，则将试探电荷由E点移动到M点，电场力做负功，故CD错误。故选B。8.如图所示，质量分别为m和2m的物块A和B静置于光滑水平桌面上。连接两物块的细线通过桌子边缘的两个定滑轮拉着一个动滑轮。动滑轮下面挂质量为4m的物块C，桌面之上左右两侧细线互相平行且都与桌面平行，桌面之下定滑轮与动滑轮之间的两条细线呈竖直状态，不计一切摩擦和滑轮的质量。现将A、B、C三者同时由静止释放，在A、B滑出桌面之前，三个物块的加速度之比aA：aB：aC为（）A.1：2：4 B.2：1：4 C.4：2：3 D.4：2：5【答案】C【解析】【详解】设细线中的拉力大小为T，对A、B，根据牛顿第二定律分别有对C，根据牛顿第二定律有如图所示

根据动滑轮细线端与滑轮端的位移关系有根据运动学公式可知联立以上各式解得所以故选C。二、多项选择题本题共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.某同学为观察双缝干涉和单缝衍射实验现象，准备了玻璃片、刀片、蜡烛、红蓝两支激光笔、光屏等器材。他先用蜡烛将玻璃片的一面熏黑，再用刀片在熏黑的一面割制成一组双缝和一条单缝。实验中，他将玻璃片和光屏竖直平行放置，再用激光笔照射单、双缝，得到如图甲、乙图样，图丙中激光笔垂直玻璃板照射，屏中心О到两狭缝S1、S2的距离相等，Р为光屏上的一点。则下列说法中正确的是（）A.图乙是单缝衍射图样B.激光笔照射单缝时，红光得到图样的中央亮纹的宽度比蓝光的稍宽C.激光笔照射双缝时，若将屏向远离双缝方向移动，条纹间距将变宽D.激光笔照射双缝时，若Р到两狭缝S1、S2的距离差为入射光波长的5倍，Р处为暗条纹【答案】BC【解析】【详解】A．双缝干涉图样的两相邻亮或暗条纹中心的间距相等，故图乙为双缝干涉图样，衍射图样的条纹中间宽、两侧窄，故图甲为光的衍射图样，故A错误；B．由单缝衍射的特点可知，当单缝宽度不变时，入射光的波长越长，中央亮条纹越宽，因红光波长比蓝光波长长，红光比蓝光得到图样的中央亮条纹的宽度稍宽，故B正确；C．根据双缝干涉条纹间距公式可知，若将屏向远离双缝方向移动，即L变大，则条纹间距将变宽，故C正确；D．用激光笔照射双缝时，若S1、S2到P点的距离差为入射光波长的整数倍，则两光波到达P点时的相位相同，相互加强，即为亮条纹，故D错误。故选BC。10.如图所示，天文观测中观测到有质量相等的三颗天体位于边长为l的等边三角形△ABC三个顶点上，三颗天体均做周期为T的匀速圆周运动。已知引力常量为G，不计其他天体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法中正确的是（）A.三颗天体的质量均为 B.三颗天体的质量均为C.三颗天体线速度大小均为 D.三颗天体线速度大小均为【答案】AD【解析】【详解】AB．轨道半径等于等边三角形外接圆的半径，根据几何关系可知根据题意可知其中任意两颗星对第三颗星的合力指向圆心，所以这两颗星对第三颗星的万有引力等大，由于这两颗星到第三颗星的距离相同，故这两颗星的质量相同，所以三颗星的质量一定相同，设为M，则根据牛顿第二定律有解得故A正确，B错误；CD．根据牛顿第二定律有解得线速度大小为故C错误，D正确。故选AD。11.一列简谐横波在某均匀介质中沿x轴负向传播，t=1s时的波形如图甲所示，M和N是介质中的两个质点，质点M的平衡位置位于x=4m处，质点N的振动图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（）A.该波的传播速度为2m/sB.M、N两质点的平衡位置相距可能为5mC.t=3.5s时，质点M向y轴正方向运动D.质点N做简谐运动的位移x随时间t变化的关系式为cm【答案】ABD【解析】【详解】A．由图甲可知波长为由图乙可知周期为波的传播速度为A正确；C．t=1s时M点位于平衡位置并向正方向振动，t=3.5s时经历的时间为此时质点M向y轴负方向运动，C错误；D．质点的振幅为由图乙可知初相位为，故质点N做简谐运动的位移x随时间t变化的关系式为D正确；B．由图乙可知t=1s时N点的相位为，M点的相位为0，则N点比M的振动提前了或延迟了，M、N两质点的平衡位置相距可能为或B正确；故选ABD。12.如图甲所示，间距为l、电阻不计的光滑金属导轨固定在倾角为θ的斜面上，在区域Ⅰ内有垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在区域II内有垂直于斜面向下的磁场，其磁感应强度的大小随时间的变化如图乙所示，其中tx未知，t=0时刻在导轨上端的金属棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑，同时处于区域Ⅰ的另一金属棒cd也由静止释放，在时，ab棒刚好到达区域II。在ab棒运动至区域II的下边界EF前，cd棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好。已知cd棒的质量为m，区域II沿斜面的长度为l，从ab开始释放到运动至EF的过程中，下列说法中正确的是（）A.cd棒中电流的大小始终等于B.ab棒开始下滑的位置离区域Ⅱ上边界的距离为lC.ab棒从开始释放到运动至EF所用时间为D.ab棒开始下滑至EF的过程中，回路中产生的总的热量为【答案】AC【解析】【详解】A．根据题意可知区域II内磁场均匀变化，因此在回路中产生感应电流，由楞次定律和安培定则可知，流过cd棒中电流方向应该是由的，因棒静止，由平衡条件可得棒所受安培力沿导轨向上，据左手定则可知，区域Ⅰ内磁场垂直于斜面向上，且符合BIl=mg解得故A正确；B．棒始终静止不动，说明棒到达区域II前后回路中的电动势不变，则棒在区域II中一定做匀速直线运动，设棒刚进入区域II时的速度为，则有即解得棒在进入区域II之前不受磁场力作用，做匀加速直线运动，则ab棒开始下滑的位置离区域Ⅱ上边界的距离为故B错误；C．ab棒从开始释放到运动至EF所用时间为根据棒区域II之前做匀加速直线运动，可得联立上述方程解得故C正确；D．ab棒在区域Ⅱ中一定做匀速直线运动，ab棒与cd棒所受安培力大小相等，可得ab棒与cd棒的质量相等均为m。因为两阶段感应电动势不变，电路中的电流不变，所以根据焦耳定律可知，ab棒进入磁场前和进入磁场后产生的热量相等，即产生的热量就是等于ab进入磁场后克服安培力做的功的2倍。根据动能定理可知，ab进入磁场后克服安培力做的功符合所以ab棒开始下滑至EF的过程中，回路中产生的总的热量为故D错误。故选AC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某同学用如图甲所示的实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。细线的一端固定在一力传感器触点上，力传感器与电脑屏幕相连，能直观显示细线的拉力大小随时间的变化情况，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数及时间。（1）用游标卡尺测量摆球直径d，结果如图乙所示，则摆球直径d=___________cm；（2）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球某次通过光电门时从1开始计数计时，当摆球第n次（n为大于3的奇数）通过光电门时停止计时，记录的时间为t，此单摆的周期T=___________（用t、n表示）。此过程中计算机屏幕上得到如图丙所示的F-t图像，可知图像中两相邻峰值之间的时间间隔为__________。（3）若在某次实验时该同学未测量摆球直径d，在测得多组细线长度l和对应的周期T后，画出图像。在图线上选取M、N两个点，找到两点相应的横、纵坐标。如图丁所示，利用该两点的坐标可得重力加速度表达式g=___________，理论上图线在纵轴截距的绝对值等于_____________。【答案】①.1.240②.③.④.⑤.（或摆球半径）【解析】【详解】（1）[1]摆球直径为（2）[2]小球每个周期经过光电门2次，摆球通过平衡位置时从1开始计数，同时开始计时，当摆球第n次（为大于3的奇数）通过光电门时停止计时，记录的时间为t，此单摆的周期为[3]图像的峰值对于小球经过最低点，每个周期小球经过两次该位置，可知图像中两相邻峰值之间的时间间隔为；（3）[4]根据单摆周期公式可得可知，图像的斜率由图丁可知可得重力加速度表达式为[5]根据前面式子可知理论上图线在纵轴截距绝对值等于摆球半径。14.某同学测量一段圆柱形合金材料的电阻率，其电阻小于10Ω，步骤如下：（1）用螺旋测微器测量其直径如图所示，圆柱形合金材料直径为_________mm；（2）用伏安法测合金材料的电阻时，除待测合金材料外，实验室还备有如下器材：A.电流表A1（量程为200μA，内阻r1=2000Ω）B.电流表A2量程为（0.3A，内阻约0.1Ω）C.滑动变阻器R1（0~5，额定电流1.0A）D.电阻箱R（阻值范围为0~9999.9Ω）E.1节干电池F.开关S、导线若干。①由于没有电压表，该同学把电流表A1串联电阻箱R改为量程为2V的电压表，他需要把电阻箱的阻值调为_________Ω；②为使电表示数能够从零开始连续变化，较准确地测出特测电阻的阻值，请在右侧的虚线框中补充完整的电路图；_________③按正确的电路连接，闭合开关，记录电流表A1、A2的示数I1、I2，移动滑动变阻器的滑片，记录多组数据。并作出I1-I2图像如图所示，则待测电阻Rx=_______Ω（结果保留两位有效数字）。已知该合金材料的长度为10m，则合金材料的电阻率为________Ω·m（结果保留两位有效数字）。【答案】①.1.699##1.700##1.701②.8000③.④.6.0⑤.1.4×10-6【解析】【详解】（1）[1]圆柱形合金材料直径d=1.5mm+0.01×20.0mm=1.700mm（2）①[2]把电流表A1串联电阻箱R改为量程为2V的电压表，电阻箱的阻值调为②[3]为使电表示数能够从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压接法，流过电压表的电流可以测出，电流表可以采用外接法，实验电路图如图所示③[4][5]根据图示电路图，由串并联电路特点与欧姆定律得得I1-I2图像斜率得又则合金材料的电阻率为15.如图所示，一束光线以45°的入射角射到水平放置的平面镜M上，反射后射到平面镜上方与平面镜平行的光屏N上的Р点。现在将一块上、下表面平行的透明玻璃砖（虚线所示）放到平面镜M上。则进入玻璃砖的光线经平面镜反射后再从玻璃砖的上表面射出，射到光屏上的另一点Q点（图中未画出）。已知玻璃砖的厚度d=3cm，玻璃砖的折射率，光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s，求：（1）P与Q之间的距离；（2）光在玻璃砖中运动时间t。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）光线进入玻璃砖到离开玻璃砖打到光屏上的Q点，如图所示根据折射定律可得解得根据图中几何关系可得P与Q之间的距离为解得（2）光在玻璃砖中的传播速度为光在玻璃砖中的传播距离为光在玻璃砖中运动时间为16.一只小青蛙在树林里遇到一棵放在水平地面上的半径为R的树干横亘在它的面前，树干的横截面如图所示，小青蛙想跳过树干，它从左侧地面上的某点以最小的初速度起跳时，其运动轨迹与树干左侧相切于B点，重力加速度为g。求：（1）青蛙在B点速度方向与水平面的夹角θ；（2）背蛙起跳时的最小初速度的大小。【答案】（1）45°；（2）【解析】【详解】（1）设青蛙在B点的速度为v，从B点到最高点C的时间为t，则有由抛物线的对称性可知，最高点C位于圆心O点的正上方，则有解得设青蛙的质量为m，从起跳点到B点由机械能守恒定律得解得根据数学方法可知当初速度最小时解得θ=45°（2）解得最小初速度的大小为17.如图所示，S为一离子源，MN为荧光屏。由S到MN做垂线，垂足为P，SP=L，整个装置处在范围足够大的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。某时刻离子源S一次性沿平行纸面的各个方向均匀地射出大量的正离子，各离子的质量都为m，电荷量都为q，速率v均相同，不计离子的重力及离子间的相互作用力。（1）若所有离子都打不到荧光屏上，求射出离子速率的取值范围；（2）若荧光屏足够大，当离子的速率时，求同一时刻发射出的离子达到荧光屏上的最大时间差；（3）若荧光屏足够大，当离子的速率时，求荧光屏上被离子打中的区域长度；（4）当离子的速率，P为荧光屏MN的中点，要便MN右侧能全部被离子打中，求MN的长度应满足怎样的条件？【答案】（1）；（2）；（3）MN<【解析】【详解】（1）分析知只要离子沿平行于MN方向向下射出时打不到屏上，则所有离子都打不到屏上，如图所示所以离子做匀速圆周运动的半径由解得联立解得所有离子都打不到荧光屏上，射出离子速率的取值范围（2）当时，由得R1=L离子距离荧光屏最短弦长为SP，对应圆心角最小，离子能打中荧光屏的时间最短，如图所示由几何关系可得=60°，可知周期为离子能打中荧光屏的最短时间为离子能打中荧光屏在磁场中运