山东省2024年普通高等学校招生全国统一考试样卷(二)物理试卷(解析版)

这是一份山东省2024年普通高等学校招生全国统一考试样卷(二)物理试卷(解析版)，共19页。
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写清楚,将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整,笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在答题卡各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、试卷上答题无效。
4.作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱。不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
第Ⅰ卷 (选择题 共40分)
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.沂水跋山遗址的发现填补了山东及中国北方地区旧石器时代考古的空白。出土文物包括石制品、动物化石及一定数量的骨制品,在测定其年代时用碳十四断代法,某制品初步测年数据为距今6万至10万年,已知14C的半衰期为5730年,该制品的14C原始质量为m0 。则该制品中14C的剩余量不可能是（ ）
A.m0( QUOTE )11B.m0( QUOTE )14C.m0( QUOTE )16D.m0( QUOTE )21
2.欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻的关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是在地磁场作用下处于水平静止的小磁针正上方,平行于小磁针放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转。若通过该直导线的电流为I时,小磁针偏转了30°,则当他发现小磁针偏转了45°时,通过该直导线的电流为(直导线在某点产生的磁场的磁感应强度大小与通过直导线的电流成正比) （ ）
A.2IB.3IC. QUOTE ID. QUOTE I
3.如图所示,起重机将一底面半径为R的圆柱体缓慢吊起,四根长度均为3R的钢绳一端分别固定在圆柱体上端圆面边缘的四个等分点处,另一端汇聚在挂钩上,四根钢绳的质量忽略不计,圆柱体的质量为m,当地的重力加速度为g,则每根钢绳的拉力大小为（ ）
A. QUOTE mgB. QUOTE mg
C. QUOTE mgD. QUOTE mg
4.如图所示,用活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁之间密闭接触,且它们间的摩擦忽略不计。如果活塞和汽缸壁都是绝热的,现在在活塞上逐渐加一定质量的细沙,让活塞缓慢下降,则（ ）
A.气体内能增加,所有分子的速率都增大
B.气体内能减小,气体对外界做功
C.气体温度降低,速率大的分子数占总分子数的比例减少
D.气体温度升高,速率大的分子数占总分子数的比例增加
5.“嫦娥五号”在落月时,先在距月球一定高度处悬停再竖直落地,完成采集月壤后竖直升空。如图所示,“嫦娥五号”内的传感器记录了质量为m的物体在竖直方向受到的支持力FN在一定高度内变化的图像,横轴中的r代表物体到月球球心的距离,下列说法正确的是（ ）
A.月球表面的重力加速度一定为 QUOTE
B.图像中“嫦娥五号”上升阶段做匀加速直线运动
C.图像中“嫦娥五号”上升、下降阶段均做匀速直线运动
D.图像中“嫦娥五号”下降阶段做匀减速直线运动
6.如图所示,半径为L的导电圆环(电阻不计)绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度ω逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OA、OB、OC,辐条互成120°角。在圆环圆心角∠MON=120°的范围内(两条虚线之间)分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值也为r的定值电阻R0相连,定值电阻R0的另一端通过导线接在圆环的中心轴上,在圆环匀速转动过程中,下列说法中正确的是（ ）
A.金属辐条OA、OB、OC进出磁场前后,辐条中电流的大小不变,方向改变
B.定值电阻R0两端的电压为 QUOTE BL2ω
C.通过定值电阻R0的电流为 QUOTE
D.圆环转动一周,定值电阻R0产生的热量为 QUOTE
7.半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面如图所示,OD为直径,一束由a光和b光组成的复色光从A点以θ=60°的入射角由真空经OD面的O点射入玻璃砖,a光和b光的折射光分别射到半圆弧的B、C点,其中B点是半圆弧OD的三等分点,C点是半圆弧OD的中点。则a光和b光在玻璃砖中传播的时间之比为(不考虑折射后的反射) （ ）
A.3∶1B.2∶1
C. QUOTE ∶1D. QUOTE ∶1
8.如图所示,一长为L的绝缘轻绳一端系着质量为m、带电荷量为+q的小球(可视为质点),另一端固定在O点,整个空间存在与竖直方向夹角为45°的匀强电场。小球绕O点在竖直面ACBD内做圆周运动,其中AB水平,CD竖直,E、F连线与电场平行且经过O点,小球运动到A点时速度最小,为 QUOTE ,g为重力加速度,则下列说法正确的是（ ）
A.匀强电场的电场强度大小为 QUOTE
B.小球从A点运动到B点,合力做功为4mgL
C.小球在B点时轻绳的拉力大小为6mg
D.小球运动到E点时机械能最小
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。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.如图所示,理想变压器原线圈a、b端接在正弦交流电源上,变压器副线圈连接定值电阻R1、灯泡L、滑动变阻器R2,以及理想电流表和理想电压表,则R2的滑片P向上移动时（ ）
A.电压表的示数变大
B.电流表的示数变大
C.灯泡的亮度变暗
D.变压器原线圈的输入功率变小
10.一列沿x轴传播的简谐横波,传播速度v=5 m/s,某时刻起开始计时,0.71 s时的波形图如图甲所示,图乙是开始计时后质点A的振动图像,下列说法正确的是（ ）
A.波沿x轴正方向传播
B.质点A平衡位置的横坐标为0.05 m
C.0~0.71 s内,质点A经过的路程为3.55 m
D.t=1.05 s时,质点A的位移为3.50 cm
11.某科研小组设计了一款总质量为M、可提供任意方向推力的航天器。在进行低空实验时,关闭发动机,航天器竖直下落,经过一段时间后,其匀速下落的速率为v0 ;之后发动机以最大推力竖直向上推动航天器,经过一段时间后,航天器匀速上升的速率为 QUOTE 。重力加速度大小为g,不考虑航天器质量的变化,航天器飞行时受到的空气阻力大小与其速率的二次方成正比(f=kv2 ,k为未知常量)。下列说法正确的是（ ）
A.发动机的最大推力为1.5Mg
B.当航天器以 QUOTE 的速率匀速水平飞行时,发动机的推力大小为 QUOTE Mg
C.发动机以最大推力推动航天器匀速水平飞行时,航天器的飞行速率为 QUOTE v0
D.当航天器的飞行速率为 QUOTE 时,其加速度大小可以达到3g
12.如图所示,竖直面内一倾角θ=37° 的倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接,质量M=0.3 kg的小物块B静止于水平轨道的最左端。质量m=0.1 kg的小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑,释放点到水平轨道的高度H=2.4 m,一段时间后A与B发生弹性碰撞(碰撞时间极短),重力加速度大小g=10 m/s2,两物块与轨道间的动摩擦因数均为0.5,不计空气阻力,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,则（ ）
A.物块A沿倾斜轨道上升的最大高度为0.12 m
B.物块A在水平轨道上运动的位移大小为0.1 m
C.物块B在水平轨道上运动的位移大小为0.4 m
D.整个过程中物块A克服摩擦力做的功为0.2 J
第Ⅱ卷 (非选择题 共60分)
三、实验探究题:本题共2小题,共14分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。
13.(6分)某同学打算在家中利用能找到的器材研究动量定理,如图甲所示,将小球从竖直平面内的固定刻度尺旁边由静止释放,用手机连拍功能拍摄小球自由下落的过程,如图乙所示,各时刻小球的位置与小球初始位置1的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5,已知手机连拍频率为f,当地的重力加速度为g。
(1)小球在位置3时的瞬时速度为 (用题中所给物理量符号表示)。
(2)取小球在位置2~5的过程研究,则验证动量定理的表达式为 (用题中所给物理量符号表示)。
(3)若实验过程中发现小球所受重力的冲量大于动量的增加量,产生此问题的原因可能是 。
14.(8分)某物理兴趣小组设计了如图甲所示的欧姆表电路,通过控制开关S和调节电阻箱,欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率,所用器材如下:
A.干电池:电动势E=1.5 V,内阻r=1.0 Ω;
B.电流表:满偏电流Ig=0.5 mA,内阻Rg=150 Ω;
C.定值电阻R1=2100 Ω;
D.电阻箱R2和R3:最大阻值为999.99 Ω;
E.电阻箱R4:最大阻值为9999 Ω;
F.开关一个,红、黑表笔各1支,导线若干。
(1)图甲中的a端应与 (选填“红”或“黑”)表笔连接。
(2)该小组按图甲正确连接好电路。当开关S断开时,将红、黑表笔短接,调节电阻箱R2= Ω,使电流表达到满偏。此时闭合电路的总电阻叫欧姆表的内阻R内,则R内= Ω。把原表盘刻度改成电阻值时,刻度盘中间的刻度数值是 。
(3)闭合开关S,调节电阻箱R2和R3,当R2= Ω且R3= Ω时,将红、黑表笔短接,电流表再次满偏;在红、黑表笔间接入电阻箱R4,调节R4,当电流表指针指向图乙所示的位置时,对应的电阻箱接入的电阻值为 Ω。
四、计算题:本题共4小题,共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
15.(7分)如图所示,热气球的下端有一小口,使球内外的空气可以流通,以保持球内外压强相等。球内有温度调节器,以便调节球内空气的温度,使热气球可以上升或下降。设热气球的总体积V0=500 m3(忽略球壳体积),除球内空气外,热气球的装备及人的总质量M=200 kg。已知地球表面大气温度为27 ℃,密度ρ=1.2 kg/m3,如果把大气视为理想气体,它的组成和温度几乎不随高度变化而变化,重力加速度g=10 m/s2。
(1)当热气球内气体剩余质量为多少时,解开气球固定装置的瞬间,气球可悬浮在地面附近?
(2)调节球内加热装置,若解开气球固定装置的瞬间,气球上升的加速度是2 m/s2,则此时球内气体的温度是多少?
16.(9分)打弹弓是一款传统游戏,打弹弓射弹花样繁多,“燕子钻天”是其中一种。专业游戏表演者沿竖直向上方向猛力引弓发弹,弹丸竖直向上射入高空。假设弹丸从地面做竖直上抛运动,上升过程开始1 s内上升的高度与最后1 s内上升的高度之比为9∶1 ,不计空气阻力,重力加速度大小g=10 m/s2 ,求:
(1)弹丸在上升过程中第1 s中间时刻的速度大小。
(2)弹丸上升的最大高度。
17.(14分)如图所示,在竖直平面内距离水平地面高度为3h处固定一光滑的半径为R 的圆弧形轨道(轨道长度小于四分之一圆弧长),圆弧形轨道右端与一光滑水平轨道相切,在光滑水平轨道右侧固定一倾角为45°的光滑斜面,斜面高度为2h。一质量为m的小球自圆弧形轨道的最高点由静止滑下,小球刚好从斜面顶端沿切线落入斜面,并沿斜面下滑到斜面底端,不计空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)圆弧形轨道最高点和最低点之间的高度差。
(2)小球运动至圆弧形轨道最低点时对轨道的压力大小。
(3)小球沿斜面运动的时间。
18.(16分)受控热核聚变反应的装置中温度极高,因而带电粒子没有通常意义上的容器可装,而是由磁场将带电粒子束缚在某个区域内。现有一个环形区域,其截面内圆半径R1= QUOTE m,外圆半径R2=3 m,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,如图所示。已知磁感应强度大小B=1.0 T,被束缚的带正电粒子的比荷 QUOTE =4.0×107 C/kg,中空区域中的带电粒子由内、外圆的圆心O点以不同的初速度射入磁场,不计带电粒子的重力和它们之间的相互作用,且不考虑相对论效应。
(1)求带电粒子在磁场中运动的周期T。
(2)求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度v0。
(3)若中空区域中的带电粒子以(2)中的最大速度v0 沿圆环半径方向射入磁场,求带电粒子从某点进入磁场到其第一次回到该点所需要的时间。
(4)若要使束缚效果最好,应在半径为R1 的圆内也加上磁场,则该磁场的磁感应强度B'要与B的方向相同还是相反?在取得最大束缚效果的情况下,若B'=2B,为使粒子不能射出半径为R2 的圆形区域,求粒子速度的最大值v'。
【参考答案】
1.D 【命题意图】本题以沂水跋山遗址的出土文物为情境,考查半衰期。
【解题分析】根据半衰期计算公式m=m0( QUOTE ,t取6万至10万年,可得发生了半衰期的次数n满足10≤n≤17,D项正确。
2.C 【命题意图】本题以欧姆探索通过导体的电流和电压、电阻的关系为情境,考查磁场的叠加。
【解题分析】设该位置地磁场的磁感应强度大小为B,当电流为I时,小磁针偏转了30°,则电流在该位置产生的磁场的磁感应强度大小为Btan 30°;当小磁针偏转了45°时,则电流在该位置产生的磁场的磁感应强度大小为Btan 45°。由于直导线在某点产生的磁场的磁感应强度大小与通过直导线的电流成正比,可知 QUOTE = QUOTE ,解得I'= QUOTE I,C项正确。
3.B 【命题意图】本题以起重机将圆柱体缓慢吊起为情境,考查受力分析、力的平衡。
【解题分析】设每根钢绳的拉力大小为F,由题意有4Fcs θ=mg,根据几何关系可知cs θ= QUOTE ,解得F= QUOTE mg,B项正确。
4.D 【命题意图】本题通过气体状态变化考查热力学定律及气体的速率分布与温度的关系。
【解题分析】活塞和汽缸壁都绝热,在逐渐加沙子的过程中,外界对气体做功,气体内能增加,温度升高,速率大的分子比例增大,但不是所有分子的速率都增大,A、B、C项错误,D项正确。
5.B 【命题意图】本题以“嫦娥五号”落月为背景,考查牛顿第二定律、万有引力定律及其应用。
【解题分析】“嫦娥五号”上升时,以竖直向上为正方向,根据牛顿第二定律,有FN-G QUOTE =ma',则FN=G QUOTE +ma',FN与r-2 满足线性关系,则a'恒定,r-2 为零时,可得a'= QUOTE ;“嫦娥五号”下降时,以竖直向下为正方向,根据牛顿第二定律,有G QUOTE -FN=ma,则FN=G QUOTE -ma,FN与r-2 满足线性关系,则a恒定,r-2 为零时,可得a= QUOTE ,B项正确,C、D项错误;由以上分析可知,要求月球表面的重力加速度需要计算图线的斜率,本题无法求得图线的斜率,所以无法计算月球表面的重力加速度,A项错误。
6.C 【命题意图】本题以半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴逆时针匀速转动为情境,考查电磁感应。
【解题分析】由题意知,三根金属辐条始终有一根在磁场中切割磁感线,切割磁感线的金属辐条相当于内阻为r的电源,另外两根金属辐条和定值电阻R0并联,故辐条进出磁场前后电流的大小、方向均改变,A项错误;电路的总电阻R= QUOTE ,圆环匀速转动时感应电动势E=BL QUOTE = QUOTE ,所以定值电阻R0两端的电压U= QUOTE · QUOTE = QUOTE ,通过定值电阻R0的电流I= QUOTE = QUOTE ,B项错误、C项正确;圆环转动一周,定值电阻R0产生的热量Q=I2rT= QUOTE ,D项错误。
7.A 【命题意图】本题考查光的折射定律、全反射现象及光路图的绘制。
【解题分析】分别连接半圆圆心O'与B、C两点,如图所示。由于B为圆弧OD三等分点,C为圆弧OD中点,可得∠OO'B=60°,∠OO'C=90°。根据几何关系可知,a光线的折射角r1=30°,a光的折射率na= QUOTE ,解得na= QUOTE ,a光的临界角sin Ca= QUOTE ,则有sin Ca= QUOTE