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2024届山东省济南市莱芜第一中学高三上学期期中考试物理试题 解析版
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这是一份2024届山东省济南市莱芜第一中学高三上学期期中考试物理试题 解析版，共26页。试卷主要包含了10，1~0等内容，欢迎下载使用。
2023.10
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，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面整洁，不折叠、不破损。
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. 如图所示为氢原子的能级示意图，已知锌的逸出功是，对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征，下列描述正确的是（ ）
A. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出8种不同频率的光
B. 用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中有4种不同频率的光能使锌板发生光电效应
D. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中有10种不同频率的光能使锌板发生光电效应
【答案】C
【解析】
【详解】A．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出
种不同频率光，故A错误；
B．若氢原子吸收能量为光子，吸收光子后氢原子的能量为
氢原子没有该能级，所以不可使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故B错误；
CD．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中只有从能级跃迁到基态，从能级跃迁到基态，从能级跃到基态，从能级跃迁到基态，这4种不同频率的光子能量大于锌的逸出功，故有4种不同频率的光能使锌板发生光电效应，故D错误，C正确。
故选C。
2. 对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能一定变化的是（ ）
A. 等温增压后再等温膨胀B. 等压膨胀后再等温压缩
C. 等容减压后再等压膨胀D. 等容增压后再等压压缩
【答案】B
【解析】
【详解】A．由理想气体状态方程，可知等温增压后再等温膨胀，气体温度不变，内能不变，即初始状态的内能一定等于末状态的内能，故A错误；
B．由理想气体状态方程，可知等压膨胀过程，气体温度升高，则气体内能增大；等温压缩过程，温度不变，气体内能不变，则气体初始状态的内能一定小于末状态的内能，故B正确；
C．由理想气体状态方程，可知等容减压过程，气体温度降低，则气体内能减小；等压膨胀过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度升高，则气体内能增大，气体内能先减小后增大，初始状态的内能与末状态的内能可能相等，故C错误；
D．由理想气体状态方程，可知等容增压过程，气体温度升高，则气体内能增大；等压压缩过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度降低，则气体内能减小，气体内能先增大后减小，初始状态的内能与末状态的内能可能相等，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，是利用双缝干涉仪测量单色光波长的实验装置示意图。某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时（图b），游标卡尺的示数如图c所示。第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图d），游标卡尺的示数如图e所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m。则（ ）
A. 双缝的作用是获得线状光源
B. 单缝和双缝的方向关系是垂直
C. 图e游标卡尺的示数为
D. 所测单色光波长为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．单缝的作用是产生线光源，双缝的作用是产生相干光源，单缝和双缝之间的方向关系是平行，故AB错误；
C．由图e游标卡尺的示数为
故C错误；
D．由图c游标卡尺的示数为
则相邻条纹间距为
由公式可得，单色光波长
故D正确。
故选D。
4. 一列简谐横波在某均匀介质中沿直线由质点a向质点b传播，a、b两质点的平衡位置相距0.5m，如图所示，图中实线表示质点a的振动图像，图中虚线表示b质点的振动图像，则下列说法中正确的是（ ）
A. 质点a的振动方程为
B. 在0.1~0.15s内，质点b做加速度逐渐变大的加速运动
C. 此波的传播速度可能为1.5m/s
D. 此波的传播速度可能为15m/s
【答案】A
【解析】
【详解】A．由题图知该波的周期和振幅分别为
，
则质点a的振动方程为
故A正确；
B．在0.1~0.15s内，质点b向y轴负方向运动，加速度增大，速度减小，做加速度增大的减速运动，故B错误；
C．由质点a的振动方程可知，当时位移为，而对质点b，当时，位移为，结合波的周期性可知，波从a传到b的时间为
则波速为
由于取整数，所以速度不可能为，故C错误；
D．由C可知，速度不可能为，故D错误；
故选A。
5. 2021年12月3日，“一带一路”中老友谊标志性工程中老铁路正式通车，昆明到万象之间将缩短到10个小时。为研究中老铁路的某段直线运动，小红科技探究小组绘制了如图所示的图像，该高铁（ ）
A. 处于加速状态
B. 在第1s内的位移大小是44m
C. 在第2s内的平均速度大小为24m/s
D. 连续相等的时间间隔1s内位移之差为
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意，由公式整理可得
结合图像可得
解得
A．由上述分析可知，速度与加速度方向不同，处于减速状态，故A错误；
B．由公式可得，在第1s内的位移大小是
故B错误；
C．由公式可得，第末的速度为
第末的速度为
则在第2s内的平均速度大小为
故C错误；
D．由逐差法可得，连续相等的时间间隔1s内位移之差的大小为
由于做减速运动，则连续相等的时间间隔1s内位移之差为，故D正确。
故选D。
6. 小明坐在半球形轨道顶端玩耍，突然被小伙伴推了一下，沿球面向下滑动。如图所示为半球形轨道横截面示意图。从最高点A滑动时的水平速度为v0，至B点时恰好脱离轨道，最终落在水平地面上的C点。OA和OB间的夹角为，球半径为R，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。则（ ）
A. 从A到C的过程中，小明水平方向的加速度一直在增大
B. 从A到C的过程中，小明水平方向的加速度先减小后增大
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．小明从到的过程中，在点水平方向的加速度为零，下落到B点之前水平方向有加速度，到达B点时水平方向的加速度为零，故从到B的过程中，小明水平方向的加速度先增大后减小，故AB错误；
CD．根据题意，在B点时，对小明受力分析可知，小明受到的重力沿指向圆心方向的分力提供向心力，根据牛顿第二定律有
对小明从到B的过程，根据动能定理有
联立解得
故D错误，C正确。
故选C。
7. 质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为S1时，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为，物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。则物体在整个过程中克服摩擦力做的功为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，设物体受到的摩擦力为，绳子从物体上脱落时，物体的速度为，对整体由牛顿第二定律有
则有
绳子从物体上脱落后，对物体，由牛顿第二定律有
则有
联立解得
则物体在整个过程中克服摩擦力做的功为
故选B。
8. 如图所示，小明从羽毛球筒中取出最后一个羽毛球时，一手拿着球筒，另一只手迅速拍打筒的上端边缘，使筒获得向下的初速度并与手发生相对运动，筒内的羽毛球就可以从上端出来。已知球筒质量为M=90g（不含球的质量），球筒与手之间的滑动摩擦力为，羽毛球质量为m=5g，球头离筒的上端距离为d=7.0cm，球与筒之间的滑动摩擦力为，重力加速度，空气阻力忽略不计。当球筒获得一个初速度后（ ）
A. 羽毛球的加速度大小为
B. 羽毛球的加速度大小为
C. 若羽毛球头部能从上端筒口出来，则筒获得的初速度至少为3m/s
D. 若羽毛球头部能从上端筒口出来，则筒获得的初速度至少为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．依题意，对羽毛球受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
说明羽毛球向下做匀加速直线运动。故AB错误；
CD．对球筒受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
负号表示球筒的加速度竖直向上，说明球筒向下做匀减速直线运动，当羽毛球头部到达筒口时，二者速度相等，筒获得的初速度最小，可得
，
解得
故C错误；D正确。
故选D。
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. 我国发射的“嫦娥四号”登月探测器，首次造访月球背面，成功实现对地对月中继通信。如图所示，“嫦娥四号”从距月面高度为的环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月。关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是（ ）
A. 沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道Ⅰ运行的周期
B. 沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度
C. 沿轨道Ⅰ运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
D. 在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做正功，它的动能增加，重力势能减小，机械能不变
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据题意，由开普勒第三定律有
由于沿轨道Ⅱ运行的半长轴小于沿轨道Ⅰ运行的轨道半径，则沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道Ⅰ运行的周期，故A正确；
B．根据万有引力提供向心力有
解得
则沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度，故B错误；
C．在轨道Ⅰ上运动，从P点开始变轨，在P点应该制动减速以减小做匀速圆周运动所需要的向心力，通过做向心运动减小轨道半径进入轨道Ⅱ，故C正确；
D．在轨道Ⅱ上由P点运行到点的过程中，“嫦娥四号”只受到万有引力的作用，机械能守恒，万有引力对“嫦娥四号”做正功，“嫦娥四号”的速度逐渐增大，动能增加，离地高度降低，重力势能减小，故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，光速为c。则（ ）
A. M点到A点的距离为
B. M点到A点的距离为
C. M点到A点的光传播的时间为
D. M点到A点的光传播的时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示
光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为，根据
有
则折射角为30°；，因为，所以光在BC面的入射角为
根据反射定律可知
根据几何关系可知，即为等腰三角形，由正弦定理有
解得
又因为与相似，故有
由题知
联立可得
所以M到A点的距离为
故B错误，A正确；
CD．由AB分析可知
由折射定律有
解得
则M点到A点的光传播的时间为
故C错误，D正确。
故选AD。
11. 如图所示，在竖直平面中，有一根水平放置的，长度为L的不可伸长的轻绳，绳的一端固定在O点，另一端连有质量为m的小球。现从A点静止释放小球，当小球运动到O点正下方B点时，绳子突然断裂。B点位于斜面顶端，斜面足够长，倾角为θ，则下面的说法正确的是（ ）
A. 小球落至斜面所需的时间为
B. 小球落至斜面所需的时间为
C. 小球落至斜面C点与B点的距离为
D. 小球落至斜面C点与B点的距离为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．小球AB过程，由动能定理得
解得
小球BC过程做平抛运动，有
解得
所以从A点静止释放小球，小球落至斜面所需的时间大于，故AB错误；
CD．小球BC过程做平抛运动，有
小球落至斜面C点与B点的距离为
故C错误，D正确。
故选D。
12. 某同学利用如图甲所示的装置，探究滑块a上升的最大高度，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量。起初物块a放在地面上，物块b距地面的高度为h，细绳恰好绷直，现静止释放物块b，物块b碰地后不再反弹，测出物块a上升的最大高度H，每次释放物块b时，确保物块a在地面上，改变细绳长度及物块b距地面的高度h，寻找多组（H，h），然后做出的图像（如图乙所示），测得图像的斜率为k，已知物块a、b的质量分别为、。则（ ）
A. 物块a、b的质量之比
B. 物块a、b的质量之比
C. 图像的斜率k的取值范围是
D. 图像的斜率k的取值范围是
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．物块的上升过程分为两个阶段，第一阶段为在物块释放后，在绳子拉力的作用下加速上升，与此同时物块加速下降，速率与物块相同，第二个阶段为物块落地后，物块在自生重力的作用下减速上升直至最高点。则第一阶段对整体由动能定理有
第二阶段对物块由动能定理有
联立以上两式可得
结合图像可得
可知
故A错误，B正确；
CD．要将物块拉起，则有
对物块，则有
可得
因此有
即
故C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题包括6小题，共52分。
13. 某物理兴趣小组利用传感器进行“探究向心力大小F与半径r、角速度、质量m的关系”实验，实验装置如图甲所示，装置中水平光滑直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
（1）小组同学先让一个滑块做半径r为0.20m的圆周运动。得到图乙中②图线。然后保持滑块质量不变。再将运动的半径r分别调整为0.14m，0.16m，0.18m，0.22m，在同一坐标系中又分别得到图乙中⑤、④、③、①四条图线。
（2）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______
A.探究弹簧的弹力与形变量间的关系 B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D.探究平抛运动的特点
（3）对②图线的数据进行处理，获得了图像，如图丙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是_______（用半径r、角速度、质量m表示）。
（4）对5条图线进行比较分析，做图像，得到一条过坐标原点的直线，则该直线的斜率为_______（用半径r、角速度、质量m表示）。
【答案】 ①. ACCA ②. ③.
【解析】
【详解】（2）[1]根据题意及实验原理可知，本实验所采用的实验探究方法为控制变量法
A．根据胡克定律
可知探究弹簧弹力与形变量之间的关系，采用了控制变量法，故A符合题意；
B．探究两个互成角度力的合成规律，即两个分力与合力的作用效果相同，采用的是等效替代的思想，故B不符合题意；
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系是通过控制变量法进行研究的，故C符合题意；
D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D不符合题意。
故选AC。
（3）[2]对②图线的数据进行分析可以看出，当增大为原来的2倍时，增大为原来的4倍，当增大为原来的3倍时，增大为原来的9倍可知，与成正比，则图像横坐标x代表的是。
（4）[3]由（3）中分析可知，在一定时，与成正比，图像又是一条过坐标原点的直线，与成正比，同时也应与成比，归纳可知，图像的斜率为。
14. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律。质量为m的滑块左右两端各有一个挡光宽度为D的遮光板，两遮光板中心的距离为L，如图乙所示。主要实验步骤如下：
（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，遮光板1、2经过光电传感器的挡光时间分别为、，由此可知，遮光板2经过光电传感器时的速度为_______，当满足_______时，说明气垫导轨已经水平（用题中已知字母表示）；
（2）挂上质量为m0的钩码，将滑块由光电传感器右侧某处释放，记录遮光板1、2的挡光时间；
（3）更换不同数量的钩码，多次记录遮光板1，2的挡光时间；
（4）将钩码的总重力记为滑块受到的合力F，作出滑块的合力F与的图像，该图像为过坐标原点的一条直线，如图丙所示，若该图像的斜率为_______（用题中已知字母表示），即可验证牛顿第二定律成立；
（5）由于本实验中钩码的总重力并不等于滑块的合力F，要想合力的相对误差小于，实验中所挂钩码总质量的最大值为_______。
A．0.05m
【答案】 ①. ②. ③. ④. A
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意可知，遮光板2经过光电传感器时的速度为
[2]若气垫导轨水平，则滑块做匀速直线运动，则有
即
则说明气垫导轨已经水平。
（4）[3]根据题意，由运动学公式可得
由牛顿第二定律有
即该图像的斜率为
即可验证牛顿第二定律成立。
（5）[4]根据题意可知，合力的测量值为
合力的真实值为
则有
解得
故选A。
15. 2023年9月29日，在杭州亚运会女子铅球决赛中，巩立姣以19.58米的成绩成功卫冕。如图所示，巩立姣先后从同一位置抛出质量为m的同一铅球，铅球第1次落在地面上的M点，第2次落在地面上的N点，两次铅球到达的最大高度相同，离地面的高度为h。不计空气阻力，关于两次铅球在空中运动情况的描述，抛出点距离地面的高度为h1，M、N点离抛出点水平距离为、，重力加速度为g。求：
（1）铅球第2次落在地面N点时，抛出点的水平速度；
（2）第2次推球过程，合外力对铅球做的功W。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）从抛出点到最高点用逆向思维得
从最高点到落地得
水平位移为
解得
（2）合外力对铅球做的功为
其中
而
解得
16. 如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。暴雨期间，水位迅速上涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为m=20.0kg，圆柱形竖直井内水面面积为S=0.300m²，图示时刻水面与井盖之间的距离为h=2.00m，井内密封有压强刚好等于大气压强=1.01× 105pa、温度为T=300K的空气（可视为理想气体），重力加速度取g=10m/s²。密闭空气的温度始终不变。
（i）从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被顶起？
（ii）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到，温度仍为，则此次向外界排出的空气当压强为、温度为=290K时体积是多少？
（iii）若水面匀速上涨，则井盖跳跃的时间间隔如何变化？
【答案】（i） 1.31cm （ii）3.80×10-3m³（iii）逐渐变小
【解析】
【详解】(ⅰ)井盖被顶起时，水面上涨x，井内气体的压强满足
则
根据玻意耳定律
带入数据解得
x=1.31cm
(ⅱ)井盖第一次被顶起后，排出压强为p，温度为T0=300K的气体的体积为V1=xS，则排出的空气当压强为、温度为=290K时体积V2满足
代数数据解得
V2=3.80×10-3m³
(iii)若水面匀速上涨，则井内气体的体积减少，压强的变化快，则井盖跳跃的时间间隔减小。
17. “旋转秋千”是游乐园里常见的游乐项目，如图甲所示，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边上，绳子下端连接座椅，游客坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将“旋转秋千”简化为如图乙所示的模型，人和座椅看作质点，总质量约为，圆盘的半径为，绳长，圆盘以恒定的角速度转动时，绳子与竖直方向的夹角为，若圆盘到达最高位置时离地面的高度为。重力加速度g取。（结果可用根号表示）
（1）若手机从游客手中自由脱落，求手机滑落瞬间的速度大小；
（2）若手机的质量为，求手机落地时的重力的功率；
（3）为让游客达到更刺激的体验，加速使绳子与竖直方向的夹角变为，则圆盘对该游客和座椅要做多少功？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，由牛顿第二定律有
由几何关系可得
联立解得
手机滑落瞬间速度大小与游客做圆周运动线速度大小相等为。
（2）手机滑落后做平抛运动，由几何关系可得，竖直方向下落高度为
由公式可得，手机落地时的竖直分速度为
手机落地时重力的功率为
（3）加速使绳子与竖直方向的夹角变为，由几何关系有
上升的高度为
由牛顿第二定律有
设圆盘对该游客和座椅做功为，由动能定理有
联立解得
18. 如图所示，三个质量均为m的小物块A、B、C，放置在水平地面上，A紧靠竖直墙壁，一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接，C紧靠B，开始时弹簧处于原长，A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为F的恒力，使B、C一起向左运动，当速度为零时，立即撤去恒力，一段时间后A离开墙壁，最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内。（弹簧的弹性势能可表示为：，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）
（1）求B、C向左移动的最大距离和B、C分离时B的速度大小；
（2）为保证B、C分离后，B能继续向右运动，求恒力F应满足什么条件；
（3）为保证A能离开墙壁，求恒力的最小值；
（4）若，求撤去恒力后，C运动的最大速度和最大位移为。
【答案】（1），；（2）；（3）；（4），
【解析】
【详解】（1）根据题意，从开始运动到向左移动的最大距离过程中，由动能定理有
解得
B、C分离时，弹簧恢复原长，B、C速度相等，由动能定理有
解得
（2）为保证B、C分离后，B能继续向右运动，即
即
向左能够推动B、C，则有
联立解得，为保证B、C分离后，B能继续向右运动，恒力F应满足的条件为
（3）当A刚要离开墙时，设弹簧得伸长量为，以A为研究对象，由平衡条件得
若A刚要离开墙整时，B得速度恰好等于零，这种情况下恒力为最小值，从弹簧恢复原长到A刚要离开墙的过程中，以B和弹簧为研究对象，由能量守恒得
解得
由于
则恒力的最小值为
（4）若，向左移动的最大距离为
撤去恒力后，当B、C所受合力为零时，的速度最大，则有
解得
由能量守恒定律有
解得
当B、C分离时，弹簧恢复原长，B、C速度相等，由（1）分析可得，此时C的速度为
设继续运动停下，由动能定理有
解得
则最大位移为
2023.10
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，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面整洁，不折叠、不破损。
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. 如图所示为氢原子的能级示意图，已知锌的逸出功是，对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征，下列描述正确的是（ ）
A. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出8种不同频率的光
B. 用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中有4种不同频率的光能使锌板发生光电效应
D. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中有10种不同频率的光能使锌板发生光电效应
【答案】C
【解析】
【详解】A．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出
种不同频率光，故A错误；
B．若氢原子吸收能量为光子，吸收光子后氢原子的能量为
氢原子没有该能级，所以不可使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故B错误；
CD．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中只有从能级跃迁到基态，从能级跃迁到基态，从能级跃到基态，从能级跃迁到基态，这4种不同频率的光子能量大于锌的逸出功，故有4种不同频率的光能使锌板发生光电效应，故D错误，C正确。
故选C。
2. 对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能一定变化的是（ ）
A. 等温增压后再等温膨胀B. 等压膨胀后再等温压缩
C. 等容减压后再等压膨胀D. 等容增压后再等压压缩
【答案】B
【解析】
【详解】A．由理想气体状态方程，可知等温增压后再等温膨胀，气体温度不变，内能不变，即初始状态的内能一定等于末状态的内能，故A错误；
B．由理想气体状态方程，可知等压膨胀过程，气体温度升高，则气体内能增大；等温压缩过程，温度不变，气体内能不变，则气体初始状态的内能一定小于末状态的内能，故B正确；
C．由理想气体状态方程，可知等容减压过程，气体温度降低，则气体内能减小；等压膨胀过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度升高，则气体内能增大，气体内能先减小后增大，初始状态的内能与末状态的内能可能相等，故C错误；
D．由理想气体状态方程，可知等容增压过程，气体温度升高，则气体内能增大；等压压缩过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度降低，则气体内能减小，气体内能先增大后减小，初始状态的内能与末状态的内能可能相等，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，是利用双缝干涉仪测量单色光波长的实验装置示意图。某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时（图b），游标卡尺的示数如图c所示。第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图d），游标卡尺的示数如图e所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m。则（ ）
A. 双缝的作用是获得线状光源
B. 单缝和双缝的方向关系是垂直
C. 图e游标卡尺的示数为
D. 所测单色光波长为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．单缝的作用是产生线光源，双缝的作用是产生相干光源，单缝和双缝之间的方向关系是平行，故AB错误；
C．由图e游标卡尺的示数为
故C错误；
D．由图c游标卡尺的示数为
则相邻条纹间距为
由公式可得，单色光波长
故D正确。
故选D。
4. 一列简谐横波在某均匀介质中沿直线由质点a向质点b传播，a、b两质点的平衡位置相距0.5m，如图所示，图中实线表示质点a的振动图像，图中虚线表示b质点的振动图像，则下列说法中正确的是（ ）
A. 质点a的振动方程为
B. 在0.1~0.15s内，质点b做加速度逐渐变大的加速运动
C. 此波的传播速度可能为1.5m/s
D. 此波的传播速度可能为15m/s
【答案】A
【解析】
【详解】A．由题图知该波的周期和振幅分别为
，
则质点a的振动方程为
故A正确；
B．在0.1~0.15s内，质点b向y轴负方向运动，加速度增大，速度减小，做加速度增大的减速运动，故B错误；
C．由质点a的振动方程可知，当时位移为，而对质点b，当时，位移为，结合波的周期性可知，波从a传到b的时间为
则波速为
由于取整数，所以速度不可能为，故C错误；
D．由C可知，速度不可能为，故D错误；
故选A。
5. 2021年12月3日，“一带一路”中老友谊标志性工程中老铁路正式通车，昆明到万象之间将缩短到10个小时。为研究中老铁路的某段直线运动，小红科技探究小组绘制了如图所示的图像，该高铁（ ）
A. 处于加速状态
B. 在第1s内的位移大小是44m
C. 在第2s内的平均速度大小为24m/s
D. 连续相等的时间间隔1s内位移之差为
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意，由公式整理可得
结合图像可得
解得
A．由上述分析可知，速度与加速度方向不同，处于减速状态，故A错误；
B．由公式可得，在第1s内的位移大小是
故B错误；
C．由公式可得，第末的速度为
第末的速度为
则在第2s内的平均速度大小为
故C错误；
D．由逐差法可得，连续相等的时间间隔1s内位移之差的大小为
由于做减速运动，则连续相等的时间间隔1s内位移之差为，故D正确。
故选D。
6. 小明坐在半球形轨道顶端玩耍，突然被小伙伴推了一下，沿球面向下滑动。如图所示为半球形轨道横截面示意图。从最高点A滑动时的水平速度为v0，至B点时恰好脱离轨道，最终落在水平地面上的C点。OA和OB间的夹角为，球半径为R，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。则（ ）
A. 从A到C的过程中，小明水平方向的加速度一直在增大
B. 从A到C的过程中，小明水平方向的加速度先减小后增大
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．小明从到的过程中，在点水平方向的加速度为零，下落到B点之前水平方向有加速度，到达B点时水平方向的加速度为零，故从到B的过程中，小明水平方向的加速度先增大后减小，故AB错误；
CD．根据题意，在B点时，对小明受力分析可知，小明受到的重力沿指向圆心方向的分力提供向心力，根据牛顿第二定律有
对小明从到B的过程，根据动能定理有
联立解得
故D错误，C正确。
故选C。
7. 质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为S1时，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为，物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。则物体在整个过程中克服摩擦力做的功为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，设物体受到的摩擦力为，绳子从物体上脱落时，物体的速度为，对整体由牛顿第二定律有
则有
绳子从物体上脱落后，对物体，由牛顿第二定律有
则有
联立解得
则物体在整个过程中克服摩擦力做的功为
故选B。
8. 如图所示，小明从羽毛球筒中取出最后一个羽毛球时，一手拿着球筒，另一只手迅速拍打筒的上端边缘，使筒获得向下的初速度并与手发生相对运动，筒内的羽毛球就可以从上端出来。已知球筒质量为M=90g（不含球的质量），球筒与手之间的滑动摩擦力为，羽毛球质量为m=5g，球头离筒的上端距离为d=7.0cm，球与筒之间的滑动摩擦力为，重力加速度，空气阻力忽略不计。当球筒获得一个初速度后（ ）
A. 羽毛球的加速度大小为
B. 羽毛球的加速度大小为
C. 若羽毛球头部能从上端筒口出来，则筒获得的初速度至少为3m/s
D. 若羽毛球头部能从上端筒口出来，则筒获得的初速度至少为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．依题意，对羽毛球受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
说明羽毛球向下做匀加速直线运动。故AB错误；
CD．对球筒受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
负号表示球筒的加速度竖直向上，说明球筒向下做匀减速直线运动，当羽毛球头部到达筒口时，二者速度相等，筒获得的初速度最小，可得
，
解得
故C错误；D正确。
故选D。
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. 我国发射的“嫦娥四号”登月探测器，首次造访月球背面，成功实现对地对月中继通信。如图所示，“嫦娥四号”从距月面高度为的环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月。关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是（ ）
A. 沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道Ⅰ运行的周期
B. 沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度
C. 沿轨道Ⅰ运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
D. 在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做正功，它的动能增加，重力势能减小，机械能不变
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据题意，由开普勒第三定律有
由于沿轨道Ⅱ运行的半长轴小于沿轨道Ⅰ运行的轨道半径，则沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道Ⅰ运行的周期，故A正确；
B．根据万有引力提供向心力有
解得
则沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度，故B错误；
C．在轨道Ⅰ上运动，从P点开始变轨，在P点应该制动减速以减小做匀速圆周运动所需要的向心力，通过做向心运动减小轨道半径进入轨道Ⅱ，故C正确；
D．在轨道Ⅱ上由P点运行到点的过程中，“嫦娥四号”只受到万有引力的作用，机械能守恒，万有引力对“嫦娥四号”做正功，“嫦娥四号”的速度逐渐增大，动能增加，离地高度降低，重力势能减小，故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，光速为c。则（ ）
A. M点到A点的距离为
B. M点到A点的距离为
C. M点到A点的光传播的时间为
D. M点到A点的光传播的时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示
光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为，根据
有
则折射角为30°；，因为，所以光在BC面的入射角为
根据反射定律可知
根据几何关系可知，即为等腰三角形，由正弦定理有
解得
又因为与相似，故有
由题知
联立可得
所以M到A点的距离为
故B错误，A正确；
CD．由AB分析可知
由折射定律有
解得
则M点到A点的光传播的时间为
故C错误，D正确。
故选AD。
11. 如图所示，在竖直平面中，有一根水平放置的，长度为L的不可伸长的轻绳，绳的一端固定在O点，另一端连有质量为m的小球。现从A点静止释放小球，当小球运动到O点正下方B点时，绳子突然断裂。B点位于斜面顶端，斜面足够长，倾角为θ，则下面的说法正确的是（ ）
A. 小球落至斜面所需的时间为
B. 小球落至斜面所需的时间为
C. 小球落至斜面C点与B点的距离为
D. 小球落至斜面C点与B点的距离为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．小球AB过程，由动能定理得
解得
小球BC过程做平抛运动，有
解得
所以从A点静止释放小球，小球落至斜面所需的时间大于，故AB错误；
CD．小球BC过程做平抛运动，有
小球落至斜面C点与B点的距离为
故C错误，D正确。
故选D。
12. 某同学利用如图甲所示的装置，探究滑块a上升的最大高度，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量。起初物块a放在地面上，物块b距地面的高度为h，细绳恰好绷直，现静止释放物块b，物块b碰地后不再反弹，测出物块a上升的最大高度H，每次释放物块b时，确保物块a在地面上，改变细绳长度及物块b距地面的高度h，寻找多组（H，h），然后做出的图像（如图乙所示），测得图像的斜率为k，已知物块a、b的质量分别为、。则（ ）
A. 物块a、b的质量之比
B. 物块a、b的质量之比
C. 图像的斜率k的取值范围是
D. 图像的斜率k的取值范围是
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．物块的上升过程分为两个阶段，第一阶段为在物块释放后，在绳子拉力的作用下加速上升，与此同时物块加速下降，速率与物块相同，第二个阶段为物块落地后，物块在自生重力的作用下减速上升直至最高点。则第一阶段对整体由动能定理有
第二阶段对物块由动能定理有
联立以上两式可得
结合图像可得
可知
故A错误，B正确；
CD．要将物块拉起，则有
对物块，则有
可得
因此有
即
故C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题包括6小题，共52分。
13. 某物理兴趣小组利用传感器进行“探究向心力大小F与半径r、角速度、质量m的关系”实验，实验装置如图甲所示，装置中水平光滑直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
（1）小组同学先让一个滑块做半径r为0.20m的圆周运动。得到图乙中②图线。然后保持滑块质量不变。再将运动的半径r分别调整为0.14m，0.16m，0.18m，0.22m，在同一坐标系中又分别得到图乙中⑤、④、③、①四条图线。
（2）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______
A.探究弹簧的弹力与形变量间的关系 B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D.探究平抛运动的特点
（3）对②图线的数据进行处理，获得了图像，如图丙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是_______（用半径r、角速度、质量m表示）。
（4）对5条图线进行比较分析，做图像，得到一条过坐标原点的直线，则该直线的斜率为_______（用半径r、角速度、质量m表示）。
【答案】 ①. ACCA ②. ③.
【解析】
【详解】（2）[1]根据题意及实验原理可知，本实验所采用的实验探究方法为控制变量法
A．根据胡克定律
可知探究弹簧弹力与形变量之间的关系，采用了控制变量法，故A符合题意；
B．探究两个互成角度力的合成规律，即两个分力与合力的作用效果相同，采用的是等效替代的思想，故B不符合题意；
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系是通过控制变量法进行研究的，故C符合题意；
D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D不符合题意。
故选AC。
（3）[2]对②图线的数据进行分析可以看出，当增大为原来的2倍时，增大为原来的4倍，当增大为原来的3倍时，增大为原来的9倍可知，与成正比，则图像横坐标x代表的是。
（4）[3]由（3）中分析可知，在一定时，与成正比，图像又是一条过坐标原点的直线，与成正比，同时也应与成比，归纳可知，图像的斜率为。
14. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律。质量为m的滑块左右两端各有一个挡光宽度为D的遮光板，两遮光板中心的距离为L，如图乙所示。主要实验步骤如下：
（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，遮光板1、2经过光电传感器的挡光时间分别为、，由此可知，遮光板2经过光电传感器时的速度为_______，当满足_______时，说明气垫导轨已经水平（用题中已知字母表示）；
（2）挂上质量为m0的钩码，将滑块由光电传感器右侧某处释放，记录遮光板1、2的挡光时间；
（3）更换不同数量的钩码，多次记录遮光板1，2的挡光时间；
（4）将钩码的总重力记为滑块受到的合力F，作出滑块的合力F与的图像，该图像为过坐标原点的一条直线，如图丙所示，若该图像的斜率为_______（用题中已知字母表示），即可验证牛顿第二定律成立；
（5）由于本实验中钩码的总重力并不等于滑块的合力F，要想合力的相对误差小于，实验中所挂钩码总质量的最大值为_______。
A．0.05m
【答案】 ①. ②. ③. ④. A
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意可知，遮光板2经过光电传感器时的速度为
[2]若气垫导轨水平，则滑块做匀速直线运动，则有
即
则说明气垫导轨已经水平。
（4）[3]根据题意，由运动学公式可得
由牛顿第二定律有
即该图像的斜率为
即可验证牛顿第二定律成立。
（5）[4]根据题意可知，合力的测量值为
合力的真实值为
则有
解得
故选A。
15. 2023年9月29日，在杭州亚运会女子铅球决赛中，巩立姣以19.58米的成绩成功卫冕。如图所示，巩立姣先后从同一位置抛出质量为m的同一铅球，铅球第1次落在地面上的M点，第2次落在地面上的N点，两次铅球到达的最大高度相同，离地面的高度为h。不计空气阻力，关于两次铅球在空中运动情况的描述，抛出点距离地面的高度为h1，M、N点离抛出点水平距离为、，重力加速度为g。求：
（1）铅球第2次落在地面N点时，抛出点的水平速度；
（2）第2次推球过程，合外力对铅球做的功W。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）从抛出点到最高点用逆向思维得
从最高点到落地得
水平位移为
解得
（2）合外力对铅球做的功为
其中
而
解得
16. 如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。暴雨期间，水位迅速上涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为m=20.0kg，圆柱形竖直井内水面面积为S=0.300m²，图示时刻水面与井盖之间的距离为h=2.00m，井内密封有压强刚好等于大气压强=1.01× 105pa、温度为T=300K的空气（可视为理想气体），重力加速度取g=10m/s²。密闭空气的温度始终不变。
（i）从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被顶起？
（ii）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到，温度仍为，则此次向外界排出的空气当压强为、温度为=290K时体积是多少？
（iii）若水面匀速上涨，则井盖跳跃的时间间隔如何变化？
【答案】（i） 1.31cm （ii）3.80×10-3m³（iii）逐渐变小
【解析】
【详解】(ⅰ)井盖被顶起时，水面上涨x，井内气体的压强满足
则
根据玻意耳定律
带入数据解得
x=1.31cm
(ⅱ)井盖第一次被顶起后，排出压强为p，温度为T0=300K的气体的体积为V1=xS，则排出的空气当压强为、温度为=290K时体积V2满足
代数数据解得
V2=3.80×10-3m³
(iii)若水面匀速上涨，则井内气体的体积减少，压强的变化快，则井盖跳跃的时间间隔减小。
17. “旋转秋千”是游乐园里常见的游乐项目，如图甲所示，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边上，绳子下端连接座椅，游客坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将“旋转秋千”简化为如图乙所示的模型，人和座椅看作质点，总质量约为，圆盘的半径为，绳长，圆盘以恒定的角速度转动时，绳子与竖直方向的夹角为，若圆盘到达最高位置时离地面的高度为。重力加速度g取。（结果可用根号表示）
（1）若手机从游客手中自由脱落，求手机滑落瞬间的速度大小；
（2）若手机的质量为，求手机落地时的重力的功率；
（3）为让游客达到更刺激的体验，加速使绳子与竖直方向的夹角变为，则圆盘对该游客和座椅要做多少功？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，由牛顿第二定律有
由几何关系可得
联立解得
手机滑落瞬间速度大小与游客做圆周运动线速度大小相等为。
（2）手机滑落后做平抛运动，由几何关系可得，竖直方向下落高度为
由公式可得，手机落地时的竖直分速度为
手机落地时重力的功率为
（3）加速使绳子与竖直方向的夹角变为，由几何关系有
上升的高度为
由牛顿第二定律有
设圆盘对该游客和座椅做功为，由动能定理有
联立解得
18. 如图所示，三个质量均为m的小物块A、B、C，放置在水平地面上，A紧靠竖直墙壁，一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接，C紧靠B，开始时弹簧处于原长，A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为F的恒力，使B、C一起向左运动，当速度为零时，立即撤去恒力，一段时间后A离开墙壁，最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内。（弹簧的弹性势能可表示为：，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）
（1）求B、C向左移动的最大距离和B、C分离时B的速度大小；
（2）为保证B、C分离后，B能继续向右运动，求恒力F应满足什么条件；
（3）为保证A能离开墙壁，求恒力的最小值；
（4）若，求撤去恒力后，C运动的最大速度和最大位移为。
【答案】（1），；（2）；（3）；（4），
【解析】
【详解】（1）根据题意，从开始运动到向左移动的最大距离过程中，由动能定理有
解得
B、C分离时，弹簧恢复原长，B、C速度相等，由动能定理有
解得
（2）为保证B、C分离后，B能继续向右运动，即
即
向左能够推动B、C，则有
联立解得，为保证B、C分离后，B能继续向右运动，恒力F应满足的条件为
（3）当A刚要离开墙时，设弹簧得伸长量为，以A为研究对象，由平衡条件得
若A刚要离开墙整时，B得速度恰好等于零，这种情况下恒力为最小值，从弹簧恢复原长到A刚要离开墙的过程中，以B和弹簧为研究对象，由能量守恒得
解得
由于
则恒力的最小值为
（4）若，向左移动的最大距离为
撤去恒力后，当B、C所受合力为零时，的速度最大，则有
解得
由能量守恒定律有
解得
当B、C分离时，弹簧恢复原长，B、C速度相等，由（1）分析可得，此时C的速度为
设继续运动停下，由动能定理有
解得
则最大位移为
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