2024年山东省曲阜市物理高三上期末统考试题含解析

2024年山东省曲阜市物理高三上期末统考试题考生须知：1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4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、2020年3月15日中国散列中子源利（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CNSN是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（）A．α粒子轰击，生成，并产生了中子B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度2、如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖块静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小是（）A．0 B．mg C．mg D．2mg3、一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为（）A． B．Q C． D．2Q4、如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为、、、．一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则A．直线a位于某一等势面内，B．直线c位于某一等势面内，C．若电子有M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子有P点运动到Q点，电场力做负功5、科幻电影《流浪地球》讲述了这样的故事：太阳即将毁灭，人类在地球上建造出巨大的推进器，使地球经历了停止自转、加速逃逸、匀速滑行、减速入轨等阶段，最后成为比邻星的一颗行星。假设若干年后，地球流浪成功。设比邻星的质量为太阳质量的，地球质量在流浪过程中损失了，地球绕比邻星运行的轨道半径为地球绕太阳运行轨道半径的，则地球绕比邻星运行与绕太阳运行相比较，下列关系正确的是（）A．公转周期之比为B．向心加速度之比为C．动能之比为D．万有引力之比为6、2018年12月8日，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将嫦娥四号发射；2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，人类首次实现了月球背面软着陆。如图，嫦娥四号在绕月球椭圆轨道上无动力飞向月球，到达近月轨道上P点时的速度为v0，经过短暂“太空刹车”，进入近月轨道绕月球运动。已知月球半径为R，嫦娥四号的质量为m，在近月轨道上运行周期为T，引力常量为G，不计嫦娥四号的质量变化，下列说法正确的是（）A．嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能与在近月轨道上运行时的机械能相等B．月球的平均密度ρ=C．嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为D．“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、质量为m电量为的小滑块(可视为质点)，放在质量为M的绝缘长木板左端，木板放在光滑的水平地面上，滑块与木板之间的动障擦因数为，木板长为L，开始时两者都处于静止状态，所在空间存在范围足够大的一个方向竖直向下的匀强电场E，恒力F作用在m上，如图所示，则（）A．要使m与M发生相对滑动，只须满足B．若力F足够大，使得m与M发生相对滑动，当m相对地面的位移相同时，m越大，长木板末动能越大C．若力F足够大，使得m与M发生相对滑动，当M相对地面的位移相同时，E越大，长木板末动能越小D．若力F足够大，使得m与M发生相对滑动，E越大，分离时长本板末动能越大8、如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场E，磁场方向垂直于纸面向里，平板S上有可让粒子通过狭缝到达记录粒子位置的胶片。平板S右方有垂直于纸面向外的匀强磁场，则下列相关说法中正确的是（）A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．该束带电粒子带负电C．速度选择器的极板带负电 D．在磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小9、以点电荷A、B的连线为x轴，以点电荷B为坐标原点建立如图所示的坐标系，点电荷A、B带电量分别为q1、q2，间距为x0。一电子以一定的初速度进入该电场，由靠近坐标原点的位置沿x轴正方向运动，其电势能的变化如图中实线所示，图线与x轴交点的横坐标为x1，图线最高点对应的横坐标为x2，则下列判断正确的是A．0–x1之间电场强度沿x轴正方向 B．A电荷带正电，B电荷带负电C． D．10、两材料完全相同的、可视为质点的滑块甲和滑块乙放在粗糙的水平上，在两滑块的右侧固定一挡板。已知两滑块与水平面之间的动摩擦因数均为μ，甲、乙两滑块的质量分别为m1=3m、m2=2m，且在水平面上处于静止状态。现给滑块甲一向右的初速度v0（未知），使滑块甲和滑块乙发生无能量损失的碰撞，经过一段时间滑块乙运动到挡板处且被一接收装置接收，而滑块甲未与挡板发生碰撞，开始两滑块之间的距离以及滑块乙与挡板之间的距离均为L，重力加速度为g。滑块甲与滑块乙碰后的瞬间速度分别用v1、v2表示，下列正确的说法是（）A．v1∶v2=1∶5 B．v1∶v2=1∶6C．v0的最小值为 D．v0的最小值为三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）某学习小组用如图甲所示的实验装置探究“动能定理”。他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。(1)某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=______mm。(2)下列实验要求中必要的一项是_______（请填写选项前对应的字母）。A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应将气垫导轨调至水平(3)实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图像，研究滑块动能变化与合外力对它做功的关系，处理数据时应作出的图像是______（填写选项前对应的字母）。A．B．M-FC．D．12．（12分）某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示．向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放．小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．回答下列问题：（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等．已知重力加速度大小为g，为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的（填正确答案标号）．A．小球的质量mB．小球抛出点到落地点的水平距离sC．桌面到地面的高度hD．弹簧的压缩量△xE.弹簧原长l0（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek=．（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s—△x图线．从理论上可推出，如果h不变．m增加，s—△x图线的斜率会（填“增大”、“减小”或“不变”）；如果m不变，h增加，s—△x图线的斜率会（填“增大”、“减小”或“不变”）．由图（b）中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的次方成正比．四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中运动特点，解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和恢学设备中。回旋加速器的工作原理如图甲所，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，加速器按一定频率的高频交流电源，保证粒子每次经过电场都被加速，加速电压为U。D形金属盒中心粒子源产生的粒子，初速度不计，在加速器中被加速，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。(1)求把质量为m、电荷量为q的静止粒子加速到最大动能所需时间；(2)若此回旋加速器原来加速质量为2m，带电荷量为q的α粒子（），获得的最大动能为Ekm，现改为加速氘核（），它获得的最大动能为多少？要想使氘核获得与α粒子相同的动能，请你通过分析，提出一种简单可行的办法；(3)已知两D形盒间的交变电压如图乙所示，设α粒子在此回旋加速器中运行的周期为T，若存在一种带电荷量为q′、质量为m′的粒子，在时进入加速电场，该粒子在加速器中能获得的最大动能？（在此过程中，粒子未飞出D形盒）14．（16分）如图所示，两端开口且导热良好的汽缸竖直固定放置，两厚度不计的轻质活塞A、B由轻杆相连，两活塞的横截面积分别为SA=30cm2，SB=18cm2，活塞间封闭有一定质量的理想气体。开始时，活塞A距离较粗汽缸底端10cm，活塞B距离较细汽缸顶端25cm，整个装置处于静止状态。此时大气压强为p0=1.0×105Pa，汽缸周围温度为27。现对汽缸加热，使汽缸周围温度升高到127，不计一切摩擦。(1)求升高温度后活塞A上升的高度；（结果保留1位小数）(2)保持升高后的温度不变，在活塞A上缓慢放一重物，使活塞A回到升温前的位置，求连接活塞A、B的轻杆对A的作用力大小。15．（12分）在一个足够长的水平桌面上，静置着一个足够长的木板A，A的右端与桌面边沿平齐，其上边缘距水平地面的竖直高度h=0.8m。木板A上静置两个可视为质点的B、C物块，它们之间有一个被锁定的压缩轻弹簧（弹簧与两物块均不连接），弹簧存储的弹性势能为5.4J。已知kg、kg，木板A与桌面、物块C与木板A间的动摩擦因数均为，物块B与木板A间的动摩擦因数。解锁后弹簧在瞬间恢复原长，两物块均开始运动，此时物块C距离木板A的右边缘x1=2.5m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g=10m/s2。求：(1)弹簧恢复原长时物块B、C的速度；(2)物块C从离开A板落地过程中的水平位移；(3)物块B从开始运动到最终停止时，相对桌面运动的距离。

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4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、D【解题分析】

A．α粒子轰击，生成，并产生了质子，选项A错误；B．经过4次α衰变，2次β衰变，新核质量数为222，电荷数为86，中子数为136，原来的原子核中子数为238-92=146，则与原来的原子核相比，中子数少了10个，选项B错误；C．放射性β射线其实质是高速电子流，选项C错误；D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项D正确。故选D。2、A【解题分析】

先对4块木板整体受力分析，受重力4mg和两侧墙壁对木块向上的静摩擦力2f，根据平衡条件，有：2f=4mg；解得：f=2mg，即墙壁对木板的静摩擦力为2mg；再对木板3、4整体分析，受重力2mg，墙壁对其向上的静摩擦力，大小为f=2mg，设2对3、4的静摩擦力为f′，向上，根据平衡条件，有：f′f=2mg，故f′=2mg-f=1．故A正确,BCD错误．3、A【解题分析】

一个中子与某原子核发生核反应生成一个氘核的核反应方程为自由核子组合释放的能量Q就是氘核的结合能，而氘核由两个核子组成，则它的比结合能为，故A正确，BCD错误。故选A。4、B【解题分析】电子带负电荷，从M到N和P做功相等，说明电势差相等，即N和P的电势相等，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，从M到N，电场力对负电荷做负功,说明MQ为高电势，NP为低电势．所以直线c和d都是位于某一等势线内，但是，，选项A错，B对．若电子从M点运动到Q点，初末位置电势相等，电场力不做功，选项C错．电子作为负电荷从P到Q即从低电势到高电势，电场力做正功，电势能减少，选项D错．【考点定位】等势面和电场线【名师点睛】匀强电场和点电荷的电场以及等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线及等势面分布情况要熟记．5、C【解题分析】

A．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得解得故故A错误；B．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得解得故故B错误；C．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得动能代入数据计算解得动能之比为故C正确；D．万有引力代入数据计算解得故D错误。故选C。6、B【解题分析】

A．嫦娥四号在椭圆轨道上P点时要刹车，机械能减小，则嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能比在近月轨道上运行时的机械能大，选项A错误；B．由于解得选项B正确；C．嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为选项C错误；D．根据动能定理，“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为选项D错误。故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、BD【解题分析】A、m所受的最大静摩擦力为,则根据牛顿第二定律得,计算得出.则只需满足,m与M发生相对滑动.故A错误.

B、当M与m发生相对滑动,根据牛顿第二定律得,m的加速度,知m越大,m的加速度越小,相同位移时,所以的时间越长,m越大,m对木板的压力越大,摩擦力越大,M的加速度越大,因为作用时间长,则位移大,根据动能定理知,长木板的动能越大.所以B选项是正确的.

C、当M与m发生相对滑动,E越大,m对M的压力越大,摩擦力越大,则M相对地面的位移相同时,根据动能定理知,长木板的动能越大.故C.错误

D、根据知,E越大,m的加速度越小,M的加速度越大，知时间越长,因为E越大,M的加速度越大,则M的位移越大,根据动能定理知,分离时长木板的动能越大.所以D选项是正确的.，故选BD点睛：当m与M的摩擦力达到最大静摩擦力,M与m发生相对滑动,根据牛顿第二定律求出F的最小值.当F足够大时,M与m发生相对滑动,根据牛顿第二定律,结合运动学公式和动能定理判断长木板动能的变化.8、AD【解题分析】

A．质谱仪是分析同位素的重要工具，选项A正确；B．带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该束粒子带正电，选项B错误；C．在平行极板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的极板带正电，选项C错误；D．进入磁场中的粒子速度是一定的，根据洛伦兹力提供向心力，有得知越大，比荷越小，选项D正确。故选AD。9、AC【解题分析】

A．0到之间电子的电势能增大，电场力对电子做负功，电场力沿轴负方向，故电场强度沿轴正方向，A正确；B．0到过程中，电场力水平向左做负功，合电场强度水平向右，之后，电场力水平向右做正功，合电场强度水平向左，可知A电荷带负电，B电荷带正电，B错误；CD．电场力做功改变电势能，所以电场力的大小表示为：所以电势能随位移变化的图像的斜率为电场力，处电场力为0，电场强度为0，所以：解得：，C正确，D错误。故选AC。10、BC【解题分析】

AB．两滑块碰撞过程满足动量守恒定律和机械能守恒定律，设碰撞前瞬间滑块甲的速度为v，则有m1v＝m1v1＋m2v2由机械能守恒定律得m1v2＝m1v12＋m2v22联立解得v1＝，v2＝则二者速度大小之比为v1∶v2＝1∶6A错误，B正确；CD．当滑块甲初速度最小时，碰后滑块乙应刚好运动到右侧的挡板，则－μm2gL＝－m2v22碰前滑块甲做减速运动－μm1gL＝m1v2－m1v02可得v0＝C正确，D错误。故选BC。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、2.25BA【解题分析】

(1)[1]．游标尺的主尺读数为2mm，游标尺读数为5×0.05mm=0.25mm，则d=2mm+5×0.05mm=2.25mm。

(2)[2]．A、拉力是直接通过力传感器测量的，故滑块质量与钩码和力传感器的总质量无关，故A不必要；

B、应将气垫导轨调节水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于合力，故B是必要的。

故选B。

(3)[3]．研究滑块的受力，根据动能定理可知利用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则遮光条通过光电门的瞬时速度则解得研究滑块动能变化与合外力对它做功的关系，处理数据时应作出的图象为图象，故A正确，BCD错误。

故选A。12、（1）ABC(2)（3）减小增大2【解题分析】

（1）由平抛规律可知，由水平距离和下落高度即可求出平抛时的初速度，进而可求出物体动能，所以本实验至少需要测量小球的质量m、小球抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h，故选ABC．（2）由平抛规律可知：竖直方向上：h=gt2，水平方向上：s=vt，而动能Ek=mv2联立可得Ek=；（3）由题意可知如果h不变，m增加，则相同的△L对应的速度变小，物体下落的时间不变，对应的水平位移s变小，s-△L图线的斜率会减小；只有h增加，则物体下落的时间增加，则相同的△L下要对应更大的水平位移s，故s-△L图线的斜率会增大．弹簧的弹性势能等于物体抛出时的动能，即Ep=，可知Ep与△s的2次方成正比，而△s与△L成正比，则Ep与△L的2次方成正比．【题目点拨】本题的关键是通过测量小球的动能来间接测量弹簧的弹性势能，然后根据平抛规律以及动能表达式即可求出动能的表达式，弹性势能转化为物体的动能，从而得出结论．根据x与△L的图线定性说明m增加或h增加时x的变化，判断斜率的变化．弹簧的弹性势能等于物体抛出时的动能和动能的表达式，得出弹性势能与△x的关系，△x与△L成正比，得出Ep与△L的