山东省潍坊市高密市2024-2025学年高三上学期期末联考物理试题（解析版）

这是一份山东省潍坊市高密市2024-2025学年高三上学期期末联考物理试题（解析版），共25页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1. 某同学用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置，双缝到光屏的距离保持不变，在光屏上出现的干涉图样分别如图所示，下列关于两单色光a、b的说法中正确的是（ ）
A. 单色光a比单色光b更容易发生明显衍射
B. 单色光a的频率小于单色光b的频率
C. 单色光a光子能量大于单色光b的光子能量
D. 在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b大
【答案】C
【解析】用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置，双缝到光屏的距离保持不变，由公式可知，单色光a比单色光b波长短，频率大，折射率大。
A．单色光a比单色光b波长短，单色光a比单色光b更不容易发生明显衍射，故A错误；
B．单色光a的频率大于色光b的频率，故B错误；
C．根据可知，单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量，故C正确；
D．由公式可知，在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b小，故D错误。
故选C。
2. 航天飞机用导电缆绳与卫星相连，以共同的速度环绕地球飞行。当在北半球上空自西向东飞行时，电缆绳竖直， a端在上、b端在下，绳长20 km，两端不闭合，电缆绳所在区域的地磁场强度为，与水平方向成，航天飞机和卫星的运行速度大小为。，，下列说法正确的是（ ）
A. a端电势比b端电势高
B. a端电势比b端电势高
C. a端电势比b端电势低
D. a端电势比b端电势低
【答案】A
【解析】电缆绳竖直， a端在上、b端在下，电缆绳所在区域的地磁场强度与水平方向成，由以上信息可知B与L的夹角为，由法拉第电磁感应定律可知
由右手定则可知，a端电势比b端电势高。
故选A。
3. 如图所示，质量的长木板静止在水平桌面上，最左端有一质量的小物块，细绳跨过轻质光滑定滑轮，两端分别系着小物块和重物，重物的质量。现将小物块由静止释放，在小物块滑离长木板之前，滑轮左侧的细绳保持水平，长木板右端到滑轮的距离足够远，重物未落地。已知长木板与桌面、小物块间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 长木板保持静止
B. 长木板和小物块一起以相同的加速度向右加速运动
C. 长木板和小物块以不同的加速度向右加速运动
D. 小物块的加速度大小为
【答案】A
【解析】设与一起运动，对与整体有
解得
此时对长木板受力分析可知，其受到对其的摩擦力
故长木板保持静止，重物和小物块一起运动，小物块向右运动的加速度大小为，故BCD均错误，A正确；
故选A。
4. 2024年9月24日，中国太原卫星发射中心在山东海阳附近海域使用捷龙三号运载火箭，成功将8颗卫星发射升空。火箭点火后，某时刻燃气喷出的速度为v，喷口处燃气密度为，火箭及所有载荷的质量为M，重力加速度为g，喷口的面积为S，此时火箭的加速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】火箭点火后，对燃气，由动量定理可知
对火箭，根据牛顿第二定律可知
联立以上公式得
故选B。
5. 我国首个火星探测器“天问一号”发射过程可简化为：探测器在地球表面加速并经过一系列调整变轨，成为一颗沿地球公转轨道绕太阳运行的人造行星；再在适当位置加速，经椭圆轨道（霍曼转移轨道）到达火星。已知地球的公转周期为T，P、N两点分别为霍曼转移轨道上的近日点与远日点，可认为地球和火星在同一轨道平面内运动，火星轨道半径约为地球轨道半径的倍。则（ ）
A. 火星的公转周期为
B. 探测器在霍曼转移轨道上的运行周期为
C. 探测器在霍曼转移轨道上P、N两点线速度之比为
D. 探测器在霍曼转移轨道上P、N两点加速度之比为
【答案】D
【解析】A．设地球绕太阳公转轨道半径为 r ，则火星轨道半径约为 ，根据开普勒第三定律，火星的公转周期为地球公转周期的倍， A错误；
B．设地球绕太阳公转轨道半径为 r ，则火星轨道半径约为 ，可知霍曼转移轨道半长轴为，对地球和探测器，由开普勒第三定律可得
解得
B错误；
C．根据开普勒第二定律
P、N两点线速度之比为3：2，C错误；
D．根据万有引力提供向心力
探测器在霍曼转移轨道上P、N两点加速度之比为，D正确。
故选D。
6. 如图所示，矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，轴线右侧无磁场。以abcda方向为感应电流的正方向。从图示位置开始线圈逆时针转动1周，可描述线圈中感应电流随时间变化规律的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】从题图示位置开始，在时间内，磁通量减小，原磁场方向向里，由楞次定律“增反减同”可知，感应电流的磁场方向向里，产生的感应电流的方向为abcda，即与电流规定的正方向相同，且产生的感应电流的大小随时间按正弦规律变化，有
在时间内，磁通量增大，原磁场方向向里，由楞次定律“增反减同”可知，感应电流的磁场方向向外，因线圈的位置也发生了变化，所以产生的感应电流的方向还是abcda，即与电流规定的正方向相同，但此时减小，感应电流的最大值将减小，结合题中选项可知，C正确，ABD错误。
故选C。
7. 如图所示，某同学将篮球自空中P点以大小为的初速度竖直向上抛出，篮球因受到水平恒定风力作用，到达 Q点时速度方向水平。P、Q两点连线与水平方向夹角为，重力加速度为g，，。则篮球运动到Q点时的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据运动的独立性可知，竖直方向
水平方向
由几何关系
联立解得，篮球运动到Q点时的速度
故选C。
8. a、b、c三点在同一平面内，a、b间的距离为L，a、c间距离为2L，且。已知在该平面内仅有一带负电的点电荷，电量大小为Q，且a、b、c三点的电势相等，现将一电量为q的正检验电荷从a点沿连线移到c点，下列说法正确的是（ ）
A. a、b两点的场强相同B. 从a到b电势能先增加后减少
C. 电场强度的最大值为D. 电场强度的最大值为
【答案】D
【解析】由于该平面内仅有一带负电的点电荷，电量大小为Q，且a、b、c三点的电势相等，故该点电荷位于a、b、c三点组成的三角形的外接圆的圆心上，又因为a、b间的距离为L，a、c间距离为2L，且，故点电荷位于a、c连线的中点上，如图所示
A．根据点电荷产生的电场强度的特点，可知，a、b两点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；
B．从a到b过程，检验电荷离场源电荷的距离先减小后增大，考虑到场源电荷带负电，故从a到b过程，检验电荷的电势能先减少后增大，故B错误；
CD．由几何关系知，检验电荷从a点沿连线移到c点的过程中，离场源电荷最近的距离
故电场强度的最大值
故C错误，D正确。
故选D。
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9. 艺术体操作为体育项目同时又具有观赏性。艺术体操运动员以5Hz的频率上下抖动长绸带的一端，“抖”出了一列以O点为波源、水平向右传播的正弦波。时刻的波形如图所示，质点P恰处于波谷位置，下列说法正确的是（ ）
A. 该波的波速大小为
B. 从至质点P通过的路程为150cm
C. 质点P的振动方程为
D. 若运动员保持抖动幅度不变，增大抖动频率，则波长变长
【答案】AC
【解析】A．从波动图像，可以得到波长，振幅，结合题意中的振动频率，可得周期
根据波速，代入数据得
故A正确；
B．由图可知，此时P点在波谷，P点在时间内的路程为
代入得
故B错误；
C．在0时刻，P点处于波谷，即
可知
即初始相位为
又由于，根据，得
故质点P的振动方程为
故C正确；
D．机械波的波速在相同的介质中保持不变，根据可知，在频率加快后，波长减小，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示，M、N是水平放置的平行板电容器的两极板，下极板N接地，两极板与电源相连，电源两端电压恒定。开关 S闭合，一油滴静止于 P点。下列说法正确的是（ ）
A. 油滴带正电
B. 保持开关S闭合，仅将M板向上平移一小段距离，电容器的带电量减少
C. 断开开关S，仅将N板向上平移一小段距离，则油滴电势能增加
D 断开开关S，仅将N板向上平移一小段距离，则油滴向上运动
【答案】BC
【解析】A．由题意可知，油滴受到的电场力方向竖直向上，由于M板带正电，故油滴带负电，A错误；
B．保持开关S闭合时，两板间电压不变，将M板向上平移一小段距离，根据
可知，平行板电容器电容减小，由
可知，电容器的带电量减少，B正确；
CD．断开开关S，极板上电荷量不变，将N板向上平移一小段距离，根据
可知，平行板电容器电容增大，根据
，
可得
故平行板间电场强度不变，油滴仍然受力平衡，保持静止，又因为油滴离N板距离变小，故油滴所处位置的电势降低，考虑到油滴带负电，故其电势能增加，C正确，D错误。
故选BC。
11. 如图所示，倾角为的光滑平行金属导轨固定在水平地面上，导轨顶端连接一阻值为R的定值电阻，导轨间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。粗细均匀、质量为m的直导体棒ab自导轨某处以大小为的初速度沿导轨上滑，当电路产生的总热量为Q时导体棒恰好减速到0。已知导轨间距为L，导体棒ab连入电路部分的电阻为R，重力加速度为g。不计导轨及导线的电阻，则导体棒上滑过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒中的电流由a流向b
B. 定值电阻R两端的最大电压为
C. 导体棒的最大加速度为
D. 导体棒沿导轨上滑的最大距离为
【答案】AD
【解析】A．根据右手定则，导体棒切割磁感线运动时，产生的感应电流方向由a流向b，故A正确；
B．由题意结合闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流
故定值电阻两端电压
其中E为导体棒切割磁感线产生的电动势，导体棒切割磁感线产生的电动势最大值为，故定值电阻R两端的最大电压为，故B错误；
C．根据题意知，导体棒中产生的最大电流
故导体棒的最大加速度
故C错误；
D．根据能量守恒定律有
其中x为导体棒上滑的最大距离，解得
故D正确。
故选AD。
12. 如图所示，水平地面与竖直面内的半圆形轨道相切于b点，半圆形轨道内壁贴有非常薄的光滑内膜，轨道半径为R。a、b间的距离为4R，一质量为m的滑块将弹簧压缩至a点后由静止释放，滑块恰能从半圆轨道的最高点c抛出。若撤去光滑内膜，将滑块再次压缩至a点，释放后滑块恰能从半圆轨道上的d点抛出，已知滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.25，dO连线与竖直方向的夹角为，滑块可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧压缩至a点时的弹性势能大小为3mgR
B. 撤去内膜滑块沿半圆轨道由b到d机械能的减少量为0.3mgR
C. 滑块先后两次从半圆轨道抛出时的动能之比为
D. 滑块先后两次从半圆轨道抛出后的动能增加量之比为
【答案】BC
【解析】A．滑块恰能从半圆轨道的最高点c抛出，则有
解得
从a点到c点，根据功能关系可得
故A错误；
B．dO连线与竖直方向的夹角为，滑块恰能从半圆轨道上的d点抛出，则有
从a到d根据功能关系可得
联立解得
故B正确；
C．由上述分析滑块先后两次从半圆轨道抛出时的动能之比为
故C正确；
D．根据动能定理，合外力做功等于动能变化量，滑块先后两次从半圆轨道抛出后的动能增加量之比为
故D错误。
故选BC。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
13. 某学校物理兴趣小组在“验证动量守恒定律”的实验中，利用如图甲所示装置进行实验，图中O点是斜槽末端在记录纸上的垂直投影点，球1从斜槽上同一点释放，未放球2时平均落点到投影点的水平距离。放上球2后球1的平均落点到O点的水平距离，球2的平均落点到O点的水平距离。
（1）该实验中需要满足的条件是______（多选）；
A. 斜槽末端切线水平
B. 斜槽应光滑
C. 球2的半径等于球1的半径
D. 球2的质量大于球1的质量
（2）小球落在地面的复写纸上后，会在复写纸下方白纸上留下印迹。多次实验会在白纸上留下多个印迹，为了确定球2的平均落点，图乙中画的四个圆最合理的是______（用图中字母a、b、c、d表示）；
（3）已知球1的质量为，球2的质量为，若测量的物理量满足关系式______（用题干所给的字母表示），则碰撞过程中动量守恒。
【答案】（1）AC （2）c
（3）
【解析】【小问1详解】
AC．该实验采用平抛运动来验证动量守恒，需要满足的条件是入射小球抛出时的速度方向必须水平，小球之间的磁撞必须是一维对心碰撞，故AC正确；
B．实验只需保证入射小球抛出时初速度相同，方向水平，斜槽不要求光滑，故B错误；
D．两小球发生碰撞时，入射小球质量应大于被碰小球质量，以免入射小球反弹沿斜槽上滑，故球2的质量应小于球1的质量，故D错误。
故选AC。
【小问2详解】
多次实验会在白纸上留下多个印迹，为了确定球的平均落点，应用一个最小的圆把尽可能多的印迹圈起来，因此，图乙中画的四个圆最合理的是c。
【小问3详解】
设球1入射速度为v，碰后球1的速度为v1，球2的速度为v2，小球做平抛运动，则
根据题意有
其中h为桌面高度，若碰撞过程中动量守恒，应有
代入相应数据，整理可得
14. 新春佳节将至，市民聚会活动增加，“喝酒不开车”应成为基本行为准则。如图甲所示为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学利用该酒精气体传感器及以下器材设计一款酒精检测仪。
A．干电池组（电动势E为3.0 V，内阻r为1.3 Ω）
B．电压表V（满偏电压为0.6 V，内阻为80.0 Ω）
C．电阻箱R1（最大阻值9999.9 Ω）
D．电阻箱R2（最大阻值9999.9 Ω）
E．开关及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，他首先将电压表V与电阻箱R1串联改装成量程为3 V的电压表，则应将电阻箱R1的阻值调为______Ω；
（2）该同学将酒精气体浓度为零的位置标注在原电压表表盘上0.4 V处，则应将电阻箱R2的阻值调为______Ω；
（3）已知酒精气体浓度在0.2 ~ 0.8 mg/mL之间属于饮酒驾驶，酒精气体浓度达到或超过0.8 mg/mL属于醉酒驾驶。在完成步骤（2）后，某次模拟测试酒精浓度时，电压表指针如图丁所示，则该次测试酒精气体浓度在______（选填“酒驾”或“醉驾”范围内）；
（4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，若直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）320.0
（2）32.0 （3）醉驾
（4）偏大
【解析】【小问1详解】
电压表V与电阻箱R1串联改装成量程为3 V的电压表，则有
解得
【小问2详解】
由电表改装可知改装后的电压表内阻为
由图乙可知，当酒精气体浓度为零时，该酒精气体传感器电阻
并联电阻为
解得
电压表读数为0.4 V，则并联电压为
由串联分压原理可知
解得
【小问3详解】
电压表指针如图丁所示，并联电压为
由串联分压原理可知
而
联立代入数据解得此时酒精气体传感器的电阻为
由图乙可知酒精气体浓度大于0.8 mg/mL，在醉驾范围内。
【小问4详解】
使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，若在0.4 V处酒精浓度为0，则酒精气体传感器与改装后的电压表所并联的电阻也增大，酒精气体传感器的电阻也增大，而酒精气体传感器的电阻小于真实的电阻，即所测的酒精气体浓度比真实值偏大。
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
15. 如图所示，半径为R的半圆形玻璃砖平放在水平桌面上，O点为其圆心，玻璃砖底面距离为d处固定一光屏，光屏与玻璃砖底面平行。某同学用激光自玻璃砖边缘处的A点沿半径方向照射O点，激光恰好垂直照在光屏上的点。保持激光的入射方向不变，现将玻璃砖绕O点顺时针转过，激光照射到光屏上的位置到点的距离为。光屏足够长，光在真空中传播的速度为c，求：
（1）玻璃砖对入射激光折射率；
（2）从玻璃砖底面水平到绕O点顺时针转过过程中，激光在光屏上的落点移动的距离L。（结果可保留根号）
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
激光的光路图如图所示
设玻璃砖转过角后，激光照射在光屏上的点。由几何关系可知
解得
根据折射定律
解得
【小问2详解】
由于
从玻璃砖底面水平到绕O点顺时针转过过程中，入射角大于临界角C时，入射激光将发生全反射。设当玻璃砖转过的角度恰好等于临界角C，此时玻璃砖底边的延长线与光屏的交点为点。如图所示
由几何关系可知
又
解得
根据几何关系可得
解得
16. 某科技小组进行模拟军事演练。A、B两地在同一高度，相距，从A地向B地发射一枚炮弹，初速度大小为，与水平方向成，炮弹发射后6s，B地雷达发现炮弹，立即发出拦截弹进行拦截，已知拦截弹发出后8s成功拦截，炮弹和拦截弹轨迹在同一竖直面内，运动过程中仅受重力，重力加速度大小为，求：
（1）若不采取拦截措施，炮弹将落距B点多远处；
（2）地发出的拦截弹初速度的竖直分量大小。
【答案】（1）400m
（2）127.5m/s
【解析】【小问1详解】
若无拦截，A处炮弹在空中运动时间为
水平方向
解得
落地点到B点的距离为
【小问2详解】
由题意可知，在炮弹发出
时被拦截，拦截弹运动时间为，设拦截弹的初速度大小为。竖直方向
解得
17. 如图所示，ABCD为竖直面内的轨道，其中AB为弧形，BC水平，CD是半径的圆，各轨道平滑连接且均光滑。现将质量为的滑块p从离BC平面高的轨道上的A点由静止释放，之后与静止在B处的滑块q发生弹性碰撞。已知滑块q的质量，两滑块均视为质点，重力加速度大小为。求：
（1）滑块q对圆轨道的最大压力；
（2）滑块q在圆形轨道上运动的最小速度大小；
（3）滑块q从脱离圆轨道到再次落回圆轨道的运动时间。
【答案】（1）108N，竖直向下
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
从开始下滑到与q碰撞前，对物块p，根据动能定理
与q发生弹性碰撞，若q、p两物体碰撞后的速度分别为和，以向右为正方向。由动量守恒可得
机械能守恒
联立得
，
滑块q运动到C点处对轨道压力最大，根据牛顿第二定律
由牛顿第三定律，滑块q对圆轨道的最大压力
【小问2详解】
滑块q在圆形轨道上运动到最高点处速度最小。如图所示，滑块q在圆形轨道运动到最高点处，和圆心连线与水平方向夹角为。
则由机械能守恒
又知
滑块q在圆形轨道运动的最小速度
，
【小问3详解】
由（2）问可知，滑块q脱离圆轨道时速度，此后做斜上抛运动，由运动的对称性易知滑块q从脱离圆轨道到再次落回圆轨道的水平位移为
又知
解得
18. 如图所示，在空间坐标系中，，的空间Ⅰ充满沿y轴负方向的匀强电场；在，的空间Ⅱ中，充满沿x轴正方向的匀强电场及沿x轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为；在，的空间Ⅲ中存在沿z轴负向的匀强磁场，磁感应强度大小为。在yz平面内有一粒子发射器，发射器到 y轴的距离为L，发射粒子的质量为 m、电量为，初速度大小为，方向与z轴负方向成角，经过空间Ⅰ中电场偏转后，粒子恰好从 O点沿z轴负方向射入空间Ⅱ。当粒子速度刚好第2次与xy平面平行时，粒子的x轴坐标为3L，z轴坐标为，粒子重力不计。求：
（1）空间Ⅰ中匀强电场电场强度的大小；
（2）空间Ⅱ中匀强电场电场强度的大小；
（3）粒子在空间Ⅲ运动的过程中，离y轴最远时的x轴坐标。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
在轴方向上，粒子匀速运动
在轴方向，粒子做匀减速运动
粒子加速度
联立得
【小问2详解】
粒子进入空间Ⅱ后做螺旋运动，当粒子速度刚好第二次与xy平面平行时，粒子恰好位于螺旋运动最高点，粒子运动了，根据洛伦兹力提供向心力
可得
在x轴方向上，粒子做匀加速运动
，
联立得
【小问3详解】
粒子进入空间Ⅱ后做螺旋运动，粒子做圆周运动的半径为，根据洛伦兹力提供向心力可得
联立得
轴方向
所以
当粒子出空间Ⅱ时，正好运动到圆周运动最低点，沿x轴方向速度为
粒子刚进入空间Ⅲ时的速度大小为
方向与轴正方向成，粒子在空间Ⅲ中做匀速圆周运动，半径
所以能回到yz平面，所以x轴坐标为
解得