山东省聊城市2024届高三物理下学期二模试题

这是一份山东省聊城市2024届高三物理下学期二模试题，共15页。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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．某实验小组利用如图所示的实验装置探究光的干涉现象。单色点光源S发出的光波长为λ，平面镜M水平放置，光源S到平面镜的竖直距离为a、到平面镜左端的水平距离为b，平面镜左端到光屏的水平距离为c。光源S发出的光和由S发出经过平面镜反射的光照在竖直放置的光屏上，形成明暗相间的条纹，则相邻两条亮纹之间的距离为（）
A．B．C．D．
2．如图所示，甲图为研究光电效应规律的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率。下列说法正确的是（）
A．若b光为绿光，c光不可能是紫光
B．图甲所示的电路中，滑动变阻器滑片右移时，电流表示数一定增大
C．若用能量为0.66eV的光子照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生6种不同频率的光
D．若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以使该氢原子电离
3．如图所示，某创新实验小组制作了一个半径为12cm的圆环，将3个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点，另外一端连接于同一点，结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置，在结点O处悬挂一瓶矿泉水，缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5cm。已知轻弹簧的自然长度为9cm，矿泉水的重力为6N，则弹簧的劲度系数为（）
A．B．C．D．
4．2023年12月15日我国在文昌航天发射场使用长征五号遥六运载火箭，成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，该星在距地面高度为h的轨道做圆周运动，已知地球的半径为R，自转周期为，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。下列说法正确的是（）
A．遥感四十一号卫星做圆周运动的加速度大于地球表面的重力加速度
B．遥感四十一号卫星做圆周运动的速度大于
C．遥感四十一号卫星运行的周期为
D．地球的密度为
5．x轴上有两个不等量点电荷，两电荷连线上各点电势随位置坐标变化的图像如图所示，图线与φ轴正交，交点处的纵坐标为，a、b为x轴上关于原点O对称的两个点。正电子的质量为m，电荷量为e，取无穷远处电势为0，下列说法正确的是（）
A．带异种电荷
B．两电荷电量之比
C．将一正电子从a点由静止释放，若经过O点时速度为，则a点电势
D．将一正电子从b点由静止释放，则电场力先做正功后做负功，正电子经过O点后可以到达a点
6．2023年4月，我国有“人造太阳”之称的托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录。其中磁约束的简化原理如图：在半径为和的真空同轴圆柱面之间，加有与轴线平行的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，。假设氘核沿内环切线向左进入磁场，氚核沿内环切线向右进入磁场，二者均恰好不从外环射出。不计重力及二者之间的相互作用，则和的速度之比为（）
A．2∶1B．3∶2C．2∶3D．1∶2
7．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上的正弦式交变电源后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，此时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把两线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是（）
A．快速充电时受电线圈两端的电压为42.5V
B．ab间输入的交变电流方向每秒变化50次
C．与送电线圈相连的电阻R上的电压为5V
D．流过送电线圈的电流为10A
8．甲、乙两列机械波在同一种介质中沿x轴相向传播，甲波源位于O点，乙波源位于处，两波源均沿y轴方向振动。在时刻甲形成的波形如图a所示，此时乙波源开始振动，其振动图像如图b所示。已知乙波的传播速度，质点P的平衡位置处于处。若两波源一直振动，则下列说法正确的是（）
A．甲波的周期为2s
B．在时，质点P开始振动
C．在时，质点P处于平衡位置且向y轴负方向振动
D．在0~3.5s这段时间内质点P运动的路程为42cm
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．图甲是正在送餐的“机器人服务员”，其质量，该机器人正在沿图乙中ABCD曲线给16号桌送餐，圆弧BC与直线路径AB、CD相切，AB段长度为5m，CD段长度为12m，机器人从A点由静止匀加速出发，到达B点时速率达到，接着以的速率匀速通过BC段，通过C点后仍以的速率运动到某位置才开始做匀减速直线运动，最终停在16号桌旁的D点。已知餐盘与水平托盘间的动摩擦因数，餐盘与托盘之间未发生相对滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（）
A．从B运动到C过程中机器人的动量变化量为
B．从A运动到B过程中机器人的加速度为
C．圆弧BC的半径可以设计为0.45m
D．机器人从C到D的最短时间为12.25s
10．如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为的左右两部分。面积为的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧的气体就会扩散到左侧，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止。当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），电阻丝C放出89.3J的热量时气体达到温度的状态3。已知大气压强，隔板厚度不计，下列说法正确的是（）
A．气体从状态1到状态2是不可逆过程，分子平均动能减小
B．水平恒力F的大小为10N
C．状态3气体的体积为
D．气体从状态1到状态3内能增加63.8J
11．如图所示，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻，与导轨垂直的金属棒置于两导轨上。在电阻、导轨和金属棒中间有面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小随时间t的变化关系为，式中k为大于0的常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里。零时刻，金属棒在水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在时刻恰好以速度越过MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计，下列说法正确的是（）
A．在时间内，流过电阻的电荷量为
B．在时刻以后，电阻R上的电流方向向上
C．在时刻穿过回路的总磁通量为
D．在时刻金属棒所受水平恒力的大小为
12．如图所示，一抛物线形状的光滑导轨竖直放置，固定在B点，O为导轨的顶点，O点离地面的高度为h，A在O点正下方，A、B两点相距2h，轨道上套有一个小球P，小球P通过轻杆与光滑地面上的小球Q相连，两小球的质量均为m，轻杆的长度为2h。现将小球P从距地面高度为处由静止释放，下列说法正确的是（）
A．小球P即将落地时，它的速度大小为
B．小球P即将落地时，它的速度方向与水平面的夹角为
C．从静止释放到小球P即将落地，轻杆对小球Q做的功为
D．若小球P落地后不反弹，则地面对小球P的作用力的冲量大小为
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）某小组利用气垫导轨装置研究力与速度的关系。如图甲所示，遮光条宽度为d，光电门可测出其挡光时间；滑块与遮光条的总质量为M，砝码盘的质量忽略不计，不计滑轮和导轨摩擦。实验步骤如下：
①调节气垫导轨使其水平，并取4个质量均为m的砝码放在滑块上；
②用细绳连接砝码盘与滑块，让滑块静止放在导轨右侧的某一位置；
③从滑块上取出一个砝码放在砝码盘中，释放滑块后，测出遮光条经过光电门的挡光时间；
④再从滑块上取出一个砝码放在砝码盘中，重复步骤③，并保证滑块从同一位置由静止释放；
⑤重复步骤④，直至滑块上的砝码全部放入到砝码盘中。
请完成下面问题：
（1）若用十分度的游标卡尺测量遮光条宽度d如图乙所示，则__________mm；
（2）滑块经过光电门时的速度__________（用题中所给的字母表示）；
（3）在本次实验过程中，砝码盘中放1个砝码与放4个砝码两种情况下，不考虑偶然误差，遮光条经过光电门时的速度之比__________。
14．（8分）“饮酒不开车”是司机必须遵守的交通法规。现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器组装一个酒精测试仪，此传感器的电阻随酒精气体浓度的变化规律如图甲所示。目前国际公认的酒驾标准是“酒精气体浓度”，醉驾标准是“酒精气体浓度”。
提供的器材有：
二氧化锡半导体型酒精传感器；
直流电源（电动势为4V，内阻不计）；
一只电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）；
电阻箱（最大阻值为999.9Ω）；
定值电阻（阻值为50Ω）；
定值电阻（阻值为10Ω）；
单刀双掷开关一个，导线若干。
（1）图乙为工程师设计的调节测试仪的电路图；
（2）电路中R应选用定值电阻_________（填“”或“”）；
（3）为便于识别测试结果，按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为_________Ω，然后开关接2，将电压表此时指针对应的刻度线标记为；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大。按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”，此浓度表刻度线上的浓度值是_________（填“均匀”或“不均匀”）变化的。
③将开关接另一端，测试仪即可正常使用。
（4）使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，则酒精浓度测量结果_________（填“偏大”“偏小”或“准确”）。
15．（7分）2021年12月9日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶兆富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课。王亚平在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气泡，形成了两个同心的球。如图所示AB是通过球心O的一条直线，宽为8R的线光源发出的平行单色光射向水球左侧表面，光束的中轴线与AB重合，内球面半径为3R，外球面半径为5R，边界光线经折射后恰好与内表面相切，，不考虑光的二次及以上的反射。求：
（1）该单色光在水中的折射率n；
（2）有多宽范围内的光线不能进入水球中的气泡。
16．（9分）如图所示，质量分别为和的小物块A、B放置在足够长的倾角为的斜面上，并用一劲度系数为的轻弹簧连接在一起。开始时弹簧处于原长，A、B均静止。现给B施加一个沿斜面向下的恒力F，使B沿斜面向下运动，当B速度为零时，立即撤去恒力，B运动到最高点时，A恰好未离开下端挡板。A、B与斜面间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内。弹簧的弹性势能可以表示为，x为弹簧的形变量，取重力加速度，。求：
（1）物块B运动到最高点时，弹簧的形变量．
（2）物块B向下运动的最大距离和恒力F的大小。
17．（14分）利用电场来控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用．如图甲所示为示波管的部分结构示意图，电子从炽热的金属丝中发射出来，在金属丝和金属板之间加一电压，发射出的电子在真空中加速后，沿电场方向从金属板的小孔穿出后经偏转电场打在荧光屏MN上。已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力及电子间的相互作用力。设电子刚离开金属丝时的速度为零。
（1）求电子从金属板小孔穿出时速度的大小；
（2）Y和为间距为d的两个偏转电极，两板长度均为L，极板右侧边缘与屏相距x，为两极板间的中线并与屏垂直，O点为电场区域的中心点。从金属板小孔穿出的电子束沿射入电场中，为了使电子打在屏上的P点，P与相距h，则需要在两极板间加多大的电压U；
（3）某电子枪除了加速电子外，同时对电子束还有会聚作用，其原理可简化为图乙所示。一球形界面外部空间中各处电势均为，内部各处电势均为，球心位于z轴上O点。一束靠近z轴且关于z轴对称的电子流以相同的速度平行于z轴射入该界面，通过界面时，电子只受到沿法线方向的电场力，其运动方向将发生改变，改变前后能量守恒。
①求电子进入球形界面后速度大小；
②若把上述球形装置称为电子光学聚焦系统，类比光从空气斜射入水中，水相对于空气的折射率计算方法，求该系统球形界面内部相对于外部的折射率。
18．（16分）如图所示，倾角为、足够长的斜劈固定在水平面上，其上放有质量为，长为的“”型薄木板（厚度可忽略不计），薄板左端与斜劈顶端对齐，薄板与斜劈间的动摩擦因数。有质量也为m的小物块（可视为质点）从左侧圆弧轨道的最低点A处水平滑出，圆弧轨道的圆心在A的正上方，半径为。A与斜劈顶点B的高度差为。小物块从A处滑出后，恰好在B点沿薄板下滑。小物块与薄板的动摩擦因数为。物块与薄板下端碰撞时，时间极短不计能量损失，忽略空气阻力，重力加速度g取，求：
（1）在A处小物块对圆弧的压力；
（2）小物块在薄板上滑到下端的时间；
（3）薄板运动的总路程。
聊城市2024年普通高中学业水平等级考试模拟卷
物理（二）参考答案及评分说明
一、单项选择题：本题共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．A 2．D 3．B 4．C 5．C 6．D 7．A 8．C
二、多项选择题：本题共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．BD 10．BCD 11．AD 12．BC
三、非选择题：共6个小题，共60分。
13．（6分）（1）5.2 （2）（3）1∶2（每空2分）
14．（8分）（2）（3）①30.0（或30）②不均匀（4）偏小（每空2分）
15．（7分）解：（1）由题意知，上边界光线进入水球后的光路如图。设入射角为i，折射角为r，由图中几何关系可知①
单色光在水中的折射率为②
解得③
（2）光线在内球面恰好发生全反射的光路如图。
设发生全反射时的入射角为折射角为临界角为C，
④
由正弦定理知⑤
可解得
不能进入水球中的气泡的光线宽度为⑥
解得⑦
16．（9分）解：（1）根据平衡条件有①
解得②
（2）B从撤去F至运动到最高点，根据能量守恒有
③
解得④
在恒力F作用下，物体B向下运动到最低点的过程，根据功能关系有
⑤
解得⑥
17．（14分）解：（1）电子在加速电场中，由动能定理有①
解得②
（2）电子进入偏转电场做类平抛运动，在初速度方向做匀速直线运动有③
沿电场力方向做匀加速直线运动，由匀变速直线运动规律有④
由牛顿第二定律有⑤
且或者⑥
联立解得⑦
（3）设电子穿过薄层后的速度为，电子穿过薄层的过程满足能量守恒，有
⑧
解得⑨
由于电子只受沿法线方向的作用力，其沿界面切线方向速度不变，有⑩
球形内部相对于外部的折射率⑪
解得⑫
18．（16分）解：（1）小物块从A到B做平抛运动，速度偏转角度为，设小物块在A点的速度为，在B点的竖直分速度为，可得①
②
解得③
在A处时设轨道对小物块的支持力为，根据牛顿第二定律有④
解得⑤
由牛顿第三定律可知小物块对圆弧的压力为，方向竖直向下⑥
（2）物块刚滑上薄板的速度⑦
设小物块落到薄板上后物块的加速度大小为，薄板的加速度大小为，根据牛顿第二定律，有
⑧
⑨
解得⑩
即小物块做匀减速，薄板做匀加速运动，小物块运动至薄板下端的时间为，有⑪
解得⑫
（3）物块与薄板下端碰撞前，物块的速度⑬
薄板的速度⑭
物块与薄板碰撞时，由动量守恒定律有⑮
由机械能守恒定律有⑯
由⑬⑭⑮⑯可解得⑰
交换速度后薄板比物块运动的快，设物块和薄板的加速度大小分别为和，则根据牛顿第二定律有
⑱
⑲
解得⑳
即小物块做匀加速，薄板做匀减速运动，设它们达到共速所用的时间为，则有
㉑
解得㉒
这段时间内薄板的位移为㉓
达到共速后物块和薄板一起做减速运动，经位移为速度减为零，则由动能定理可得
㉔
解得㉕
内薄板的位移设为，则有㉖
薄木板运动的总路程为㉗．