2023年高三下学期物理开学考试卷（山东专用）（解析版）

2023年高三下学期开学考试卷（山东专用）

物理试题

考试时间：100分钟；分值：100分

一、单选题（每题3分，共24分）

1.如图所示，虚线为匀强电场和匀强磁场的分界线，电场线与分界线平行•一带电粒子以

初速度%垂直于电场线射入电场，并能进入磁场。已知磁感应强度为8,粒子的比荷为A,

不计粒子的重力。则粒子第一次进、出磁场两点的距离为（)

2k%

A.

B。若

【答案】A

【解析】根据题意，设粒子带正电,进入磁场时速度大小为上方向与水平方向夹角为

画出粒子的运动轨迹，如图所示

根据题意可知，粒子在电场中做类平抛运动，由运动规律有

—=sina

v

解得

sina

粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律有

2

qvB=m-v

解得

mv_mv0

qBqBsina

由几何关系可得，粒子第一次进、出磁场两点的距离为

a=2rsincz=2----------sina=-------

qBsinaqB

由于粒子的比荷为丸则粒子第一次进、出磁场两点的距离为

kB

故选Ao

2.如图所示，电源电动势为£内阻为「，滑动变阻器接入电路的有效阻值为Rp,已知定

值电阻&为4Q,R为8Q,滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值Rp的关系如

右图所示，下列说法正确的是()

A.电源的电动势E=4V

B.电源的内阻，:2Q

C.滑动变阻器的滑片从右向左移动时，R消耗的功率先增大后减小

D.滑动变阻器的滑片从右向左移动时，电源的输出功率一直增大

【答案】D

【解析】AB.把滑动变阻器Rp看作外电阻，剩余部分等效为电源内阻，由图可知，当昨

阻值为10C时功率最大，说明等效电源内阻为10Q,所以

r+K>

代入数据解得

r=4Q

当Rp阻值为10。时，由公式

p=/；"=0.4W

代入数据解得

If=0.2A

所以即两端的电压为

Uo=/p•(/?,,+R)=0.2x(10+8)V=3.6V

所以通过&的电流为

/=£1=*A=0.9A

飞4

所以内电压为

U内=&+/）「=l-x4V=4.4V

所以电源电动势为

E=Uti+U内=3.6+4.4V=8V

故AB错误；

C.滑动变阻器的滑片从右向左移动时，有效阻值/?p阻值不断增大，则总电阻不断增大，

总电流不断减小，内电压减小，路端电压增大，所以通过&的电流增大，流过R的电流减

小，根据

P=I2R

可得出，R消耗的功率一直减小，故C错误；

D.当Rp阻值为零时，&和R并联阻值为

中慧=*孝

并联部分的总电阻一定小于各部分电阻，定值电阻凡为4Q,虽然随着滑动变阻器电阻不断

增大，并联总电阻增大但是并联后的总电阻一定小于4C,•定小于电源内阻r=4C,这样

内外电阻越接近，电源输出功率越大，所以电源输出功率一直增大，故D正确。

故选Do

3.某超市中倾角为30。的自动坡道式电梯（无台阶）如图所示，某人蹲在电梯上随电梯匀

速下行。下列说法正确的是（）

A.电梯对人的作用力沿坡道向上

B.人和电梯表面之间的动摩擦因数为立

2

C.电梯对人做的功等于人的重力势能的变化量

D.若人在电梯上突然起身站立，起身瞬间人对电梯的作用力减小

【答案】C

【解析】A.某人蹲在电梯上随电梯匀速下行，人受到合力为零，所以电梯对人的作用力竖

直向上，平衡重力，故A错误；

B.根据平衡条件得

mgsin30°<JLIFN,=mgcos30°

解得

故B错误；

C.因为匀速运动，所以电梯对人做的功等于人的重力势能的变化量，故C正确；

D.若人在电梯上突然起身站立，加速度向上，处于超重状态，则电梯对人作用力大于重力，

根据牛顿第三定律可知，起身瞬间人对电梯的作用力变大，故D错误。

故选C,

4.一名特种兵从空中静止的直升飞机上抓住一根竖直悬绳由静止开始下滑，运动的速度随

时间变化的规律如图所示，/2时刻特种兵着地。下列说法正确的是（）

B.在"~攵时间内特种兵所受悬绳的阻力越来越大

C.在07/时间内加速度不变，在力~殳时间内加速度减小

D.若第一个特种兵开始减速时第二个特种兵立即以同样的方式下滑，则他们在悬绳上的距

离先减小后增大

【答案】B

【解析】A.在〃72时间内，根据图线与时间轴围成的面积表示位移，可知特种兵的位移大

于匀减速直线运动的位移，则平均速度下＞匕今"，人错误；

B.在0时间内，根据牛顿第二定律得

F阻-mg=ma

解得

F隈:vng+ma

因为加速度“增大，则特种兵所受悬绳的阻力增大，B正确；

C.在0~"时间内，图线的斜率不变，则加速度不变，在"N2时间内，图线切线的斜率绝对

值逐渐增大，则加速度逐渐增大，C错误；

D.若第一个特种兵开始减速时第二个特种兵立即以同样的方式下滑，由于第一个特种兵的

速度先大于第二个特种兵的速度，然后又小于第二个特种兵的速度，所以他们在悬绳上的距

离先增大后减小，D错误。

故选Bo

5.半径为，•的圆环电阻为上外为圆环的一条直径。如图所示，在"的一侧存在一个均匀

变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化关系为

B=B„+kKk>0'),贝lj()

A.圆环中产生顺时针方向的感应电流B.圆环具有扩张的趋势

C.圆环中感应电流的大小为丝LD.图中6、。两点间的电势差U加=彳版

2H2

【答案】c

【解析】AB.由于磁场均匀增大，圆环中的磁通量变大，根据楞次定律可知圆环中感应电

流为逆时针方向，同时为了阻碍磁通量的变化，圆环将有收缩的趋势，故AB错误；

C.根据法拉第电磁感应定律得电动势为

rS\B1.2

E=-------=—kTVr

2At2

圆环电阻为K，所以电流大小为

,Eknr1

1=-=------

R2R

故C正确；

D.6、a两点间的电势差为

故D错误。

故选C。

6."嫦娥五号"返回器携带月壤样品，采用半弹道跳跃式返回地球。如图所示，图中虚线表

示大气层的边界，实线表示返回器的运动轨迹。返回器关闭发动机从。点进入大气层后又从

〃点跳出大气层，再从d点进入、e点跳出大气层，轨迹最高点c离地心的距离为r,地球质

量为M,引力常量为G,则返回器()

A.运动轨迹bed不可能是圆弧B.在a、b两点的动能相同

C.在c点时的速度大小丫=/"D.在d、e两点的加速度相同

【答案】A

【解析】A.从b到d运动中，〃到c做离心运动，c到d做近心运动，因此运动轨迹加d不

可能是圆弧，A正确：

B.从。点进入大气层后又从〃点跳出大气层，则从。到b的过程中返回器克服空气阻力做

功，机械能减小，由因为"两点高度相同，所以人点动能小于a点动能，B错误；

C.在c点时，如果返回器做匀速圆周运动，则有

由于返回器从c到d做的是近心运动，因此在4点的速度

C错误；

D.由牛顿第二定律

解得

d、e两点的轨道高度相同，所以加速度大小相同，但方向不同，D错误。

故选Ao

7.如图所示，三根长直导线A、B、C相互平行，截面为正三角形，三条边的中点分别记为

。、E、F点，中心为。点，现给三根导线通入如图方向的等大电流/,已知距导线r处的磁

kl

感应强度8="，其中左为常数，则（）

®C

E/\D

4®二一了一［也B

A.。点和E点的磁场方向相同

B.。点和E点的磁场大小不同

C.D、E、尸三点中F点磁场最小

D.。点磁场为零

【答案】C

kl

【解析】ABC.设正三角形的边长为2L根据8=条，结合矢量的叠加原理，如图，可得。、

E、尸三点的磁感应强度大小分别为

&

D.由安培定则结合磁场的叠加原理，如图，可知。点的磁感应强度不为零，选项D错误。

故选C«

8.随着我国电子商务领域的不断发展，配送需求剧增，无人机物流解决了配送"最后一公里"

的难题。一架无人机质量为外，无人机螺旋浆的发动机的额定输出功率为尸，螺漩桨转动

能使面积为S的空气以一定速度向下运动。已知空气密度为P，重力加速度为g,则该无人

机能携带货物的最大质量为（）

A.也JD,应一m.

DB.-痂---------*-------c,叵…

gg

【答案】B

【解析】时间/内，螺旋桨使质量

m=pSvt

的空气竖直向下运动，由动量定理可知，空气对无人机的作用力

F若=—E

直升机的输出功率

设该无人机能携带货物的最大质量为M,则

解得

Y4Psp2

M=------------恤

g

故选Bo

二、多选题（每题4分，共16分，漏选得2分、错选得0分）

9.如图所示，截面为梯形的平台放在粗糙水平地面上，左边斜面倾角4=37。，右边斜面光

渭，，倾角。2=53。，滑块。和滑块人通过轻绳和轻弹簧跨过两个等高的轻质滑轮相连，静止

时滑块a恰好不上滑,连接两滑块的轻绳均与相应的斜面平行。已知滑块a的质量为0.3kg,

滑块b的质量为0.5kg,平台的质量为4.2kg,轻弹簧的劲度系数为2N/cm,取重力加速度

g=10m/s。sin37°-0.6,cos37°=0.8,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正

确的是（）

A.轻弹簧的伸长量为2cm

B.滑块a与斜面间的动摩擦因数为孩

C.剪断轻弹簧瞬间，水平地面对平台的支持力小于50N

D.剪断轻弹簧瞬间，水平地面对平台的摩擦力为零

【答案】ABC

【解析】A.右边斜面光滑，对于b物体，有

kx=mhgsin53

可解得轻弹簧的伸长量为

x=2cm

故A正确；

B.由于滑块。恰好不上滑，有

magsin37+/n°gcos37=Ax

解得

11

fi=­

12

故B正确;

C.剪断轻弹簧瞬间，由于〃〉tanq,滑块。和静।匕右侧斜面光滑，滑块人有竖直向下的

加速度分量，因此水平地面对平台的支持力小于50N,故C正确；

D.剪断轻弹簧瞬间，滑块人有水平向右的加速度分量，可知平台对滑块人的作用力有水平

向右的分力，由牛顿第三定律知滑块b对平台的作用力有水平向左的分力，可知水平地面对

平台的摩擦力不为零，故D错误。

故选ABCo

10.如图所示，一足够长、不可伸长的轻绳跨过光滑的轻质定滑轮.绳两端各系一可视为质

点的小球b.。球的质量为1kg,静置于水平地面上；b球的质量为4kg,用手托住使其静

止于距地面的高度为3m处，此时轻绳竖直且刚好拉紧。现释放小球6,取重力加速度大小

g=10m/s2,不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A.6球落地瞬间，。球的速度大小为3m/s

B.8球落地瞬间，6球的速度大小为6m/s

C.a所能达到距地面的最大高度为6m

D.a所能达到距地面的最大高度为4.8m

【答案】BD

【解析】AB.设人球落地瞬间，。球的速度大小为乙因6球也沿同一绳运动，则速度大小

也为V,由系统的机械能守恒有

,.1212

mhgh-tnagh=-mhv'+-mav

解得

v=6m/s

故A错误，B正确;

CD.〃球落地后，“球上升的高度为〃=3m,之后做竖直上抛运动，继续上升的高度为

2

/?,=—=1.8m

2g

所以。所能达到距地面的最大高度为

H=〃+4=4.8m

故C错误，D正确；

故选BD,

11.如图所示，无限大平行金属板水平放置且接地，金属板上表面涂上绝缘层，一个带正电

的点电荷P固定在金属板正上方,该电荷与金属板间形成的电场与等量异种点电荷连线的中

垂线一侧的电场分布相同。将一个带正电的带电粒子Q从P与金属板垂直连线中点的。点

沿直线移到板上方点，再沿直线移到板上c点，则此过程（）

尸㊉

I

I

I

I

a\Q

\

I

I

blc.

/।

A.从a到c,Q的电势能一直减小B.从a到c,Q的电势能先减小后不变

C.从。到c,Q受到的电场力先减小后不变D.Q在a点受到的电场力大于P对Q的库仑

力

【答案】BD

【解析】ABC.由于静电感应，金属板为等势面，固定的点电荷P与板间的电场为等量异种

点电荷电场的一半，因此从a到匕的电场强度越来越小，电势越来越低，带正电的带电粒子

在此过程中，受到的电场力越来越小，且电场力做正功，则电势能减小；从力到c的电场线

变稀疏，则电场强度继续减小，但由于此过程在等势面上运动，则电势不变，因此电场力减

小，但电势能不变，故AC错误，B正确；

D.Q在a点受到的电场力等于P对Q的库仑力与金属板感应电荷对其的库仑力之和，即Q

在“点受到的电场力大于P对Q的库仑力，故D正确。

故选BDo

12.如图，和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L,导轨弯曲部分光滑，平直部

分粗糙，二者平滑链接，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度

为"、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为相、电阻为2R的金属棒从

高为/?处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因

数为〃，金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中（）

M

p

N

H-d-HQ

A.流过定值电阻的电流方向是：N玲。

B.通过金属棒的电荷量为若

3A

7

C.金属棒克服安培力所做的功为

D.电阻R产生的焦耳热为J"g(/7-4d)

【答案】BD

【解析】A.由右手定则可知：金属棒向右切割磁感线时，在闭合回路中产生逆时针方向的

感应电流，即通过定值电阻的电流方向是从。到N,故A错误；

B.根据电磁感应定律有

^=BLd_

L_J-11-

△t△/

由欧姆定律可知

2R+R3R

根据公式

q=1Ar

联立解得

BLd

q-------

3R

故B正确：

C.根据动能定理有

mgh-Rmgd+W..^=0

解得

W安=-Qngh-〃mgd)

则金属棒克服安培力所做的功为加，故C错误;

D.根据功能关系可知：

Q=-W.^=mgh-jLimgd

则电阻R产生的焦耳热为

QR=；Q=；mg(h_〃d)

故D正确。

故选BD,

三、实验题

13.（6分）利用图甲所示的装置做"验证机械能守恒定律"的实验。

（1）己知打点计时器所用电源的频率为方重物的质量为〃3当地的重力加速度为g,实验

中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，把打下的第一个点记作。，在纸带上测量四个连续

的点A、B、C、。到。点的距离分别为砥、每、％、hD,则重物由。点运动到C点的过

程中，计算重力势能减少量的表达式为△综=—,计算动能增加量的表达式为公线=

乙

（2）由实验数据得到的结果应当是重力势能的减少量动能的增加量（选填"大于"、

"小于"或"等于"），原因是。

【答案】mg%"（…―大于重物与纸带克服空气与摩擦阻力做功，导致

8

少部分重力势能转化为内能

【解析】（1）⑴重物由。点运动到C点的过程中，重力势能减小量为

Ep=mghc

⑵在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有

%_hli-hH

vc-1~~7J

所以动能增加量为

」2一丈也1

卜2c8

（2）⑶⑷在实际的实验结果中，往往会出现重物的重力势能的减小量大于其动能增加量,

出现这样结果的主要原因是重物与纸带克服空气与摩擦阻力做功，导致少部分重力势能转化

为内能。

14.（8分）某物理兴趣小组测量一段粗细均匀的合金丝电阻率p。

（1）实验开始前，用螺旋测微器测量合金丝的直径，图1读数为mm；

图1

（2）某同学采用分压电路和电流表内接法，取这段合金丝绕在半径为0.3m的量角器上，

连成图2所示电路。闭合开关前，请老师检查，发现导线（填写标号）接线错误,

滑动变阻器的滑片应置于端（选填"左"或"右"）；

（3）改变金属夹位置，通过调节滑动变阻器保持电压表示数始终为1Q0V,记录电流表的

示数/与接入电路的合金丝所对应的圆心角仇根据实验数据在图3中作出图像，则该

合金丝的电阻率为6m（保留2位有效数字），电流表的内阻为Q。

【答案】0.799-0.801③右4.7X10-5.1X10-70.18-0.22

【解析】（1）⑴螺旋测微器读数

J=0.5mm+30.0x0.01mm=0.800mm

可知实物图接成了电流表外接法，导线③接错；实验开始前，滑动变阻器的滑片应置于右

端；

（3）[4][5]由欧姆定律

Uv=l（以+&）

量角器的半径为心，根据电阻定律

%

4

解得

1=T4频

2

7uvu\,7td

代入数据得

115

—=A+——X\^pe

IA8»

作出:-e图线，如图

可知图线的斜率

求得

p=5.OxlO7Qm

图线的截距为电流表的内阻

M=0.2Q

四、解答题

15.(8分)在2022年北京冬奥会的国家跳台滑雪中心"雪如意”内，如图所示的九号方糖配

送机器人格外引人关注，它们在雪如意场馆内巡逻安防，对场馆内情况进行实时监测和管理,

同时为人们提供物品配送服务，充分利用其智慧移动能力优势，助力、护航冬奥。假设配送

机器人从静止开始启动，沿直线将水平放置的物品平稳送至目标位置。已知该过程中机器人

匀速运动时的最高速度可达2m/s,加速和减速阶段均做匀变速直线运动，且加速时的加速

度与减速时的加速度大小相同，不计空气阻力，重力加速度1?取lOm/s?。

(1)若机器人以最高速度匀速行进途中前方0.3m的路口处突然出现一位以1.5m/s的速度同

向匀速运动的运动员。已知机器人的反应时间为0.1s,为避免相撞，求机器人做匀减速运动

时加速度的最小值；

(2)若机器人为某楼层10个房间的运动员配送午餐，各个房门间隔6m,运动员取餐的平

均时间为15s,机器人托盘与餐盒间的动摩擦因数4=0.2,且认为最大静摩擦力等于滑动摩

擦力。从机器人到达第一个房门开始计时，到最后一位运动员取到餐为止，求机器人为此楼

层运动员送餐花费的最短总时间。

【答案】（1）«=0.5m/s2；（2）r=186s

【解析】（1）为避免相撞，机器人减速后刚追上运动员时速度

v==丫人

对人

F=丫人（%+。

对机器人

x-「。+'「

x2-%v%r+2r

且有

%1+Ax=x2

解得

a=0.5m/s2

（2）此时最大加速度为

am=〃g=2m/s2

各房门间匀加速阶段有

e=2%为

解得

%=Im

对应时间

tx=%=ls

%

各房门间匀减速阶段有

V；=

解得

x2=1m

对应时间为

，2=a=lS

匀速阶段的位移

=L-x,-x2=4m

对应时间为

G=^=2S

%

则总时间

f=9（4+。2+4）+10%=186s

16.（10分）平板车上的跨栏运动如图所示，光滑水平地面上人与滑板A一起以%=0.5m/s

的速度前进，正前方不远处有一距离轨道高〃=0.7875m的（不考虑滑板的高度）横杆，横

杆另一侧有一静止滑板B.当人与A行至横杆前时，人相对滑板竖直向上起跳越过横杆，A

从横杆下方通过并与B发生弹性碰撞,之后人刚好落到B上,不计空气阻力，已知m人=40kg,

a=5kg,mn=10kg,g取lOm/s，求：

（1）人跳离滑板A时相对地面的最小速度大小；

（2）A从横杆下方通过并与B发生弹性碰撞后A、B的速度各多大;

117

【答案】（1）4m/s；（2）—m/s,—m/s；（3）一m/s

6315

【解析】（1）设人相对滑板A起跳的竖直速度至少为则有

Vy=2gh

因为人与滑板A的水平速度相同，所以人跳离滑板A时相对地面的最小速度大小为

v=+V：=4m/s

（2）人跳起后，A与B碰撞前后动量守恒，机械能守恒，设碰后A的速度为巧，B的速度

为匕，则有

机A%=%W+"%%

121,12

2'纵％=5便、％+］，传匕

解得

Vj=——m/s,v=­m/s

623

（3）人卜一落与B作用前后，水平方向动量守恒，设共同速度为匕，则有

机人%+"7B%=（"2人+'/）匕

代入数据得

7,

v,=——m/s

315

17.（12分）第24届冬奥于2022年2月4日在我国北京等地举行，冰滑梯作为体验冰雪运

动乐趣的设施受到广大游客的欢迎。某冰滑梯的示意图如图所示，螺旋滑道、倾斜滑道和平

直滑道相互间均平滑连接，其中螺旋滑道和倾斜滑道的高度均为爪设所有游客都从螺旋滑

道顶部离地高为271处由静止开始下滑，在螺旋滑道上机械能的损耗为20%,水平滑道和倾

斜滑道对同一滑板的动摩擦因数相同，对不同滑板的动摩擦因数〃不同，但满足"国区1.2阿

（阿为某一已知值）。在设计滑梯时，要确保所有游客在倾斜滑道上都作匀减速运动，且滑

行结束时也都停在水平滑道上。

（1）游客滑到螺旋滑道底部时的速度多大？

（2）倾斜滑道的底部长度L至少要多长？

（3）倾斜滑道的底部长度L最长是多少？

（4）倾斜滑道的底部长度L与水平滑道长度力的总长（L+小）至少要多长？

.2,I----h3h9h

【答案】（1）也6gh；（2）一；（3）z—；（4）--

【解析】（1）以螺旋滑道的底部为重力势能的0位置，游客在螺旋滑道顶部时的机械能

E尸mgh

到达螺旋滑道底部时的机械能

E2=^mv2=0.8Ei

所以

（2）假定倾斜轨道的倾角为仇游客质量为"7,因游客在倾斜滑道上匀减速下滑，则有

〃2gsin9<〃〃7gcos9

即

tan。=—<〃

所有游客均要在倾斜滑道上匀减速下滑，"取最小值国，所以

.h

4>一

No

（3）当游客在倾斜滑道上时，由牛顿第二定律得

nigs\r\0-^mgcosO=ma/

由运动学规律有

vt2-v2=2aisi

其中

A

5.=-

COS。

游客能滑上水平轨道，需满足

vr>0

可解得

9h

^r<—

5〃

由于功241.2〃。，故要使所有游客都能滑到水平轨道上，"应取最大值1.2"。，所以

9h3h

Lr.<-------=——

5xL2〃02A。

（4）当游客在倾斜滑道上时，由牛顿第二定律得

_jung=ma2

要确保所有游客滑行结束时停在水平滑道上，需满足

0-序=2。25242以^22

结合（3）的结论可得

9h

47+右r之公一

5〃

要确保所有游客能停在水平滑道上，〃要取最小值阿，所以

rr、9〃

+乙2N--

5〃0

18.（16分）如图所示，x轴上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为8,x

轴下方存在沿轴竖直向上的匀强电场，电场强度大小为E,磁场、电场区域足够大。图中

A、。两点的坐标分别为（0,-%）、（-毛,0）,某带电粒子质量为加，电荷量为式4>0）,不

计重力。

（1）若粒子由A点静止释放，求其从释放到到达。点经历的时间；

（2）若粒子由A点以某一初速度沿x轴负方向射出，粒子第二次通过x轴时恰好通过。点，

求粒子射出时初速度大小；

（3）若粒子由A点以初速度匕向第三象限抛出，以与y轴正方向有夹角，小球第1次经过

X轴时的位置恰好为D点,然后只经过一次磁场区域后回至A点。求心的所有可能值（用q、

【答案】⑴口阵；⑵%⑶以/哈）2+（也驾一产¥）：）2或

,=卜旭%y2曲）1（qEx°）2

mm

八\qBxa.如BX<,¥-2qEm为

【解析】（1）从A点到。点由牛顿第二定律以及运动方程

》=卬

tan^=—

%

m