山东省济南市2023-2024学年高三上学期期末学习质量检测物理试题（解析版）

PAGEPAGE12024年1月济南市高三期末学习质量检测物理试题本试卷满分100分。考试用时90分钟。注意事项：1.答题前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座号填写在规定的位置上。2.回答选择题时，用2B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，再选涂其它〖答案〗标号。3.回答非选择题时，必须用0.5毫米黑色签字笔作答（作图除外），〖答案〗必须写在答题卡各题目指定区域内相应的位置；如需改动，先划掉原来的〖答案〗，然后再写上新的〖答案〗，不能使用涂改液，胶带纸，修正带和其他笔。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。）1.2023年12月19日，甘肃省临夏州发生6.2级地震后，我国多型无人机迅速驰援救灾现场，通过航空科技助力抢险救灾。某次运送救援物资时，救援人员控制无人机由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，达到一定速度后再做匀减速直线运动减速到零。已知无人机做匀加速运动的时间为做匀减速直线运动时间的2倍，下列说法正确的是（）A.无人机做匀加速直线运动的位移为做匀减速直线运动位移的倍B.无人机做匀加速直线运动的位移为做匀减速直线运动位移的2倍C.无人机做匀加速运动的加速度为做匀减速直线运动加速度的倍D.无人机做匀加速运动的加速度为做匀减速直线运动加速度的2倍〖答案〗B〖解析〗AB．根据匀变速直线运动规律，加速阶段和减速阶段的位移大小分别为，因为则匀加速直线运动的位移与匀减速直线运动位移之比为故A错误，B正确；CD．加速阶段和减速阶段的加速度大小分别为，匀加速运动的加速度与匀减速直线运动加速度之比为故CD错误。故选B。2.2023年12月25日，我国在酒泉卫星发射中心将天目一号掩星探测星座11~14星成功送入预定轨道。掩星探测技术是利用低轨掩星接收高轨导航卫星信号，通过分析穿过大气层后的卫星信号数据来分析大气状态的技术。某掩星和导航卫星的运动均可视为绕地球的匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是（）A.相同时间内掩星转过的圆心角小于导航卫星转过的圆心角B.相同时间内掩星运动路程小于导航卫星运动的路程C.掩星运动的周期大于导航卫星运动的周期D.掩星的速度变化率大于导航卫星的速度变化率〖答案〗D〖解析〗根据题意可知在环绕模型中，万有引力提供做圆周运动的向心力，即解得线速度，角速度，周期以及向心加速度大小分别为，，，掩星的环绕半径小于导航卫星的环绕半径，即则掩星和导航卫星的线速度、角速度、周期以及向心加速度的关系为，，，A．环绕天体在时间内转过的圆心角因为则则相同时间内掩星转过的圆心角大于导航卫星转过的圆心角。故A错误；B．环绕天体在时间内走过的路程因为则相同时间内掩星运动的路程大于导航卫星运动的路程，故B错误；C．根据上述分析可知掩星运动的周期小于导航卫星运动的周期，故C错误；D．速度变化率即为加速度，根据分析则掩星的速度变化率大于导航卫星的速度变化率。故D正确。故选D。3.一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为。时的波动图像如图所示，则时的波动图像为（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗波通过的位移为即波沿波传播的方向走过2m，则时，波动图像变为A选项的图像。故选A。4.如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比，电阻，电动机M的内阻，输入端所接电压随时间的变化关系如图乙所示。闭合电键S，电动机正常工作，此时理想电压表的示数为，则电动机的输出功率为（）A. B. C. D.〖答案〗B〖解析〗根据题意，由图乙可知，变压器的输入电压为交流电的有效值，则有设变压器的输出电压为，则有解得流过电动机的电流为则电动机的输出功率为故选B。5.锤击式强夯机是一种常见的对松土进行压实处理的机器。锤击式强夯机将一质量为m的吊锤从距离地面高度为h处由静止释放，吊锤下落至地面后将松土压实，最终吊锤速度减为零后保持静止。已知吊锤从释放到速度减为零的时间为t，忽略空气阻力，重力加速度为g，则吊锤对松土的平均作用力的大小为（）A. B. C. D.〖答案〗B〖解析〗吊锤下落到地面时对吊锤根据动量定理联立解得根据牛顿第三定律，吊锤对松土的平均作用力的大小故选B。6.如图所示，静置于光滑水平面上的A物体通过跨过定滑轮的轻绳与B物体相连，轻绳处于拉直状态。已知A、B两物体的总质量不变，不计滑轮的质量和摩擦。同时将A、B两物体由静止释放，释放后瞬间轻绳的拉力大小为T。下列说法正确的是（）A.B物体的质量越大T越大 B.A物体的质量越大T越大C.A、B两物体的质量相等时T最大 D.A、B两物体的质量相等时T最小〖答案〗C〖解析〗A、B两物体的加速度大小相等。以A物体为研究对象，由牛顿第二定律得以B物体为研究对象，由牛顿第二定律得可得由题A、B两物体的总质量不变，即不变；由数学知识可知，当时，有最大值；所以当时，有最大值。故选C。7.如图所示，绝缘木板静置于光滑水平地面上，带正电的小物块静止在绝缘木板的左端，整个装置处在垂直纸面向外的水平匀强磁场中。现对长木板施加水平向左的恒力，已知整个运动过程中小物块始终未从绝缘木板上掉落，小物块与绝缘木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列关于绝缘木板的加速度a与小物块的速度v的关系图像可能正确的是（）A. B. C. D.〖答案〗A〖解析〗设水平向左的恒力为F，长木板的质量为M，小物块的质量为m，小物块与长木板间的动摩擦因数为，则刚开始运动时，长木板与小物块一起向左加速运动，以整体为研究对象，加速度为以小物块为研究对象，长木板与小物块间的静摩擦力为当小物块向左运动后，根据左手定则，小物块受到竖直向上的洛伦兹力，则长木板与小物块间的弹力和最大静摩擦力为所以小物块的最大静摩擦变小，当小物块运动速度较小时，长木板和小物块一起匀加速运动；当最大静摩擦力不足使小物块与长木板一起加速运动时，将发生相对滑动，此时变为滑动摩擦力，则以长木板为研究对象根据牛顿第二定律解得即，此后长木板的加速度，随小物块速度的增大而增大，呈线性关系。故选A。8.如图所示为某同学投篮的示意图。出手瞬间篮球中心与篮筐中心的高度差为h（篮球中心低于篮筐中心），水平距离为，篮球出手时速度与水平方向夹角为，不计空气阻力，重力加速度为g，，。若篮球中心恰好直接经过篮筐中心，则篮球出手时速度的大小为（）A. B. C. D.〖答案〗C〖解析〗设向上为正方向，初速度大小为，由于篮球做斜抛运动，速度与水平方向夹角为，由篮球水平方向分运动做匀速直线运动得篮球竖直方向分运动为匀减速直线运动得联立解得篮球出手时速度的大小为故选C。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，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分）9.如图所示，虚线为以坐标原点O为圆心、半径为L的圆弧，坐标为的点固定一带电量为Q的正点电荷，将带电量为Q的负点电荷沿圆弧从坐标为的M点缓慢移动到坐标为的N点，关于此过程中O点的场强和O点的电势下列说法正确的是（）A.O点的场强大小逐渐减小 B.O点的场强大小不变C.O点的电势逐渐增大 D.O点的电势不变〖答案〗AD〖解析〗AB．设负电荷在移动过程中和坐标原点的连线与x轴正方向的夹角为，正负电荷在O点的电场分别为E1和E2，如图所示，则O点的合电场为沿x轴方向：y轴方向：则O点的电场为以上各式联立，解得负电荷在移动过程中，逐渐增大，E逐渐减小，故A正确，B错误；CD．不论负电荷运动到圆弧的什么位置，正负电荷连线的中垂线都过坐标原点O，故O点的电势一直为零，保持不变，故C错误，D正确。故选AD。10.如图所示，轻杆OA、轻杆AB与小球、小环通过铰链连接，O端用铰链固定在竖直转轴上，小环套在转轴上。开始时小环静止在转轴底部，转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升。已知小球和小环的质量均为m，轻杆长度均为L，转轴上O端与水平面之间的距离为，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.开始时小环对水平面的压力大小为B.开始时小环对水平面的压力大小为C.小环上升到与O端之间的距离为L时，小球的动能为D.小环上升到与O端之间的距离为L时，小球的动能为〖答案〗AD〖解析〗AB．小球的受力分析如图所示，则小环的受力分析如图根据牛顿第三定律，与为一对相互作用力，等大反向，则小环所受支持力为，即小环对地面的压力为，故A正确，B错误；CD．对小环进行受力分析，如图解得对小球进行受力分析，如图，与为相互作用力，竖直方向受力平衡水平方向合外力提供向心力小球做圆周运动的半径为小球的动能为联立解得故C错误，D正确。故选AD。11.如图所示，倾角为的光滑斜面固定在水平面上，斜面底端用挡板固定一个轻质弹簧。可视为质点的小滑块从P点由静止下滑，下滑过程中运动到O点时开始压缩弹簧，运动到A点时速度达到最大，到达B点时速度恰好为零。O点与A点之间的距离为，O点与P点之间的距离为。已知劲度系数为k的弹簧形变量为x时的弹性势能为，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.小滑块从O点到A点运动过程中，弹簧弹力做功的功率先增大后减小B.小滑块从A点到B点运动过程中，弹簧弹力做功功率先增大后减小C.小滑块从O点到B点运动过程中，最大速度为D.弹簧的最大压缩量为〖答案〗BCD〖解析〗A．小滑块从O点到A点运动过程中，弹簧的弹力在增大，但小于小滑块重力沿斜面向下的分力，故小滑块做加速运动，则由弹簧弹力做功的功率一直增大，故A错误；B．小滑块从A点到B点运动过程中，为简谐运动的一半，在此过程中弹力的功率先增大，在B点时，小滑块静止，速度为零，此时弹力的功率为零，故B正确；C．小滑块从O点到B点运动过程中，在A点受力平衡，故在A点时速度最大，此时弹簧的形变量为，根据系统机械能守恒在A点是合力为零，则联立解得故C正确；D．设最大压缩量为x，则根据系统机械能守恒解得故D正确。故选BCD。12.如图所示，两足够长的平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间距为L。两根长度均为L的光滑导体棒ab、cd静置于导轨上，导体棒ab的质量为，电阻为R，导体棒cd的质量为m，电阻为。导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。初始时两导体棒之间的间距为L，某时刻给导体棒cd施加垂直导体棒水平向右的外力，使导体棒cd由静止开始向右做加速度大小为的匀加速直线运动，同时给导体棒ab施加垂直导体棒水平向左的外力，使导体棒ab始终保持静止。经过时间，同时撤去施加在导体棒ab、cd上的外力。导体棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，平行长直金属导轨的电阻忽略不计。下列说法正确的是（）A.撤去外力瞬间，导体棒cd两端的电势差为B.导体棒cd匀加速运动过程中，施加在导体棒cd上外力冲量的大小为C.从撤去外力到导体棒cd运动稳定的过程中，导体棒cd上产生的焦耳热为D.导体棒cd运动稳定时，导体棒ab、cd之间的距离为〖答案〗AB〖解析〗A．撤去外力瞬间，导体棒产生的感应电动势导体棒cd两端的电势差为故A正确；B．导体棒cd匀加速运动过程中，施加在导体棒cd上受到的平均安培力为根据牛顿第二定律，施加在导体棒cd上的平均外力为施加在导体棒cd上外力冲量的大小为故B正确；C．从撤去外力到导体棒cd运动稳定的过程中，根据动量守恒有根据能量守恒有导体棒cd上产生的焦耳热为故C错误；D．导体棒cd做匀加速直线运动的位移为导体棒cd运动稳定时，根据动量定理有从撤去外力到导体棒cd运动稳定的过程中，通过导体棒cd的电量为导体棒cd运动稳定时，导体棒ab、cd之间的距离为故D错误。故选AB。三、非选择题（本题共6小题，共60分）13.某实验小组利用如图甲所示的装置验证动量定理。主要实验步骤如下：①用天平测出小车的质量；②将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。用垫木将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直至小车运动时纸带上打出的点分布均匀为止；③在细绳一端挂上钩码，另一端通过定滑轮系在小车前端。由静止释放小车，打点计时器在纸带上打出一系列点；④更换钩码，重复实验。（1）下列实验操作中，正确的是____________A.实验过程中使细绳和木板始终保持平行B.更换钩码后，需要重新平衡摩擦力才能重复进行实验C.释放小车的位置应靠近打点计时器D.先释放小车，然后接通打点计时器的电源（2）某次实验中得到一条点迹比较清晰的纸带，每五个点取一个计数点，计数点之间的距离如图乙所示。已知打点计时器打点的时间间隔，小车质量为。计数点123456时刻00.100.200.300400.50小车的动量/0.08250.1070.1320.1570.1820.207以小车的动量p为纵坐标，时刻t为横坐标建立坐标系，根据表格中实验数据在图丙中描点，请根据描出的点作出图像；（）（3）根据图丙求得悬挂钩码的质量为____________g，与悬挂钩码的标注质量对比即可验证动量定理是否成立。（重力加速度取，结果保留两位有效数字）〖答案〗（1）AC（2）（3）27〖解析〗（1）[1]A．滑轮与小车之间的细绳应与木板保持平行，使小车受到的合力为绳的拉力，故A正确；B．平衡摩擦力时，有改变小车质量，此式仍成立，所以改变小车总质量不需要重新平衡摩擦力，故B错误；CD．为充分利用纸带，小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源然后释放小车，故D错误，C正确。故选AC。（2）[2]根据表格中实验数据在图丙中描点，作出图像，如图所示（3）[3]根据题意，设绳子的拉力为，由牛顿第二定律，对小车有对整体有联立解得由于小车由静止开始运动，由动量定理有整理可得可知，图像的斜率为解得14.某同学测量某电池的电动势和内阻。实验器材如下：电池（电动势约，内阻未知）电压表（量程，内阻约为）定值电阻电阻箱（阻值）开关一个、导线若干。测量电路如图甲所示：（1）根据实验电路图，请在答题纸上用笔画线将实物图乙补充完整；（）（2）根据实验数据绘出的图像如图丙所示，该电池的电动势_______V，内阻_________（结果均保留2位有效数字）；（3）由于电压表并非理想电压表，那么本实验中电动势测量值____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。〖答案〗（1）（2）（3）小于〖解析〗（1）[1]根据实验电路图甲，将实物图乙补充完整，如图所示（2）[2][3]根据题意，由闭合回路欧姆定律有整理可得结合图像可得,解得，（3）[4]由于电压表并非理想电压表，则（2）分析中的实际应为则电池的电动势的真实值为即本实验中电动势的测量值小于真实值。15.2023年10月23日，中国选手夺得杭州亚运会女子自行车个人追逐赛冠军。杭州亚运会自行车跑道为周长的椭圆，如图a所示，M、N两点为位于椭圆轨道短轴的两端点，比赛开始后，甲、乙两名选手分别从M、N两点同时出发，骑行前两圈过程中甲、乙两名选手的速率随时间变化的规律分别如图b、图c所示。求（1）甲选手骑行路程为时的速率；（2）甲选手在骑行前两圈过程中能否追上乙选手？（写出必要的计算和文字说明）〖答案〗（1）；（2）甲未追上乙〖解析〗（1）假设甲骑行时处于的某时刻，甲的路程为故假设成立，甲的加速度为解得：，（舍去）由解得（2）乙的加速度为甲乙速率相等需要的时间甲在这段时间内通过的路程为乙在这段时间内通过的路程为甲乙速率相等时的路程差为故甲未追上乙。16.如图所示，水平地面上有两个半径均为R的固定竖直光滑圆轨道，M、N分别为两圆轨道的最低点。一质量为m的小物块从P点开始沿水平面向右运动，通过第一个竖直圆轨道后沿水平面继续向右运动。已知P点与M点、M点与N点间的距离均为，小物块与水平面间的动摩擦因数，重力加速度为，小物块在P点的初速度大小。求：（1）小物块到达第一个圆轨道最高点时，小物块对轨道压力的大小；（2）小物块从第二个圆轨道脱离时的速度大小。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）小物块从P点到第一个圆轨道最高点，根据动能定理得在第一个圆轨道最高点，设轨道对小物块的压力为，有解得由牛顿第三定律可知，小物块对轨道压力的大小（2）设脱轨时小物块与圆心的连线与水平方向夹角为，小物块从P点到脱轨，根据动能定理得脱轨时，有联立解得17.如图所示，在空间直角坐标系内有一边长为L的正方体区域，面在平面内，坐标原点O位于面的中心，整个空间存在沿y轴正方向的匀强电场，在的空间区域Ⅰ内和的空间区域Ⅱ内均存在沿y轴正方向的匀强磁场（区域Ⅰ内和区域Ⅱ内磁感应强度大小可独立调节）。一可控制发射粒子数量和方向的粒子源位于坐标原点，发射粒子的质量均为m，电荷量均为，初速度大小均为，不计粒子重力和粒子间的相互作用。（1）将整个空间内的磁感应强度的大小均调节为零，控制粒子源沿x轴正方向发射一个带电粒子，该粒子恰好经过面的中心，求所加匀强电场电场强度的大小E；（2）将区域Ⅰ、Ⅱ内的磁感应强度的大小均调节为，控制粒子源在平面内沿各个方向均匀发射带电粒子，求从面射出的粒子中，射出位置y坐标的最小值；（3）将区域Ⅰ内的磁感应强度的大小调节为，将区域Ⅱ内的磁感应强度的大小调节为控制粒子源沿x轴正方向发射一个带电粒子，粒子第6次（粒子源发射粒子时为第0次）穿过平面时，恰好从的中点处离开正方体区域，求磁感应强度的大小。〖答案〗（1）；（2）