2024-2025学年山东省齐鲁名校高三上学期第一次大联考（开学）物理试题（解析版）

这是一份2024-2025学年山东省齐鲁名校高三上学期第一次大联考（开学）物理试题（解析版），共21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. 用平行单色光竖直向下照射一透明薄膜，形成的干涉图样如图所示。相邻两亮条纹的中心间距依次为、、、……，已知。则该透明薄膜竖直截面的形状可能是（ ）
A B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】同一条纹对应的薄膜厚度相同，自左向右条纹间距越来越小，薄膜厚度随距离变化的越来越快。
故选D。
2. 用如图所示的电路研究光电效应，阴极K为铝板，用某种频率的光照射阴极K，将滑动变阻器的滑片自左端向右端缓慢滑动，发现电压表的示数为0.80V时微安表的示数恰好为0。保持入射光的频率不变，将阴极K换成锌板，同样将滑动变阻器的滑片自左端向右端缓慢滑动，发现电压表的示数为1.66V时微安表的示数恰好为0。已知铝的逸出功约为4.20eV，则锌的逸出功约为（ ）
A. 2.02eVB. 3.34eVC. 5.06eVD. 8.72eV
【答案】B
【解析】
【详解】阴极K为铝板时，遏止电压为0.80V，由爱因斯坦光电效应方程有
阴极K为锌板时，遏止电压为1.66V，由爱因斯坦光电效应方程有
联立解得锌的逸出功为
故选B。
3. 如图所示，水中的潜水员看到水面以上的所有景物都会处在一个倒立的圆锥内，已知该圆锥轴截面的顶角为α，光在真空中的传播速度为c。则光在水中的传播速度为（ ）
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】水面以上光线射入人眼的临界光线如图所示
由光路可逆性可知，光在水中发生全反射的临界角为
又
联立解得光在水中的传播速度为
故选A。
4. 如图所示，光滑斜面的倾角为α，某时刻一可视为质点的小物体自斜面上的A点以大小为v0的初速度沿斜面抛出，一段时间后小物体到达与A等高的B点。已知小物体的初速度与A、B连线的夹角为β，重力加速度为g。则A、B两点间的距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对小物体沿斜面方向，由牛顿第二定律有
在沿斜面且垂直于AB的方向有
沿AB方向有
联立解得A、B两点间的距离为
故选B。
5. 2024年6月4日7时38分，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞。将上升器自静止开始竖直上升的第一阶段视为匀变速直线运动，该阶段所用的时间为t，发动机的推力大小恒为F，上升器的位移大小为h，已知上升器（包括月球样品）的质量为m，月球的半径为R，引力常量为G，忽略月球自转的影响，。则月球的质量为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】在上升器上升的第一阶段，有
，
在月球表面附近有
联立解得月球的质量为
故选C。
6. 小草在微风中会左右摇摆，有人受此启发设计了微风摇摆发电装置，其原理简化图如图所示。空间中存在垂直于纸面的匀强磁场，微风使导体棒在两固定的平行金属导轨之间垂直于磁场方向往复运动，此时导体棒相当于电源，可通过金属导轨对外供电。将导体棒的运动视为简谐运动，其速度随时间的变化规律为。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，两导轨的间距和导体棒的长度均为L，导体棒的电阻为r，导体棒始终与导轨垂直，导轨和导线的电阻均不计。若使其对阻值为R的电阻供电，则一个周期内电阻R产生的焦耳热为（ ）
A B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】导体棒切割磁感线产生电动势的瞬时值为
回路中电流的有效值为
一个周期内电阻产生的焦耳热为
故选C。
7. 如图所示，波源M的平衡位置位于处，产生的简谐横波沿x轴正方向传播；波源N的平衡位置位于处，产生的简谐横波沿x轴负方向传播；两波源均在竖直面内振动，振动方程均为，产生的波的波速均为。下列说法正确的是（ ）
A. 稳定后，平衡位置在处的质点的振幅为0
B. 稳定后，平衡位置在处的质点的振幅为0
C. 稳定后，平衡位置在处的质点的振幅为0
D. 稳定后，平衡位置在处的质点的振幅为0
【答案】A
【解析】
【详解】两列波的周期均为
波长均为
稳定后，M、N连线上振幅为0的点的平衡位置坐标符合方程
或
解得
或
分别代入n的值可知A正确，BCD错误。
故选A。
8. 如图所示，轻绳OM、ON、OP在O点连接，M端和N端固定在汽车的水平天花板上，P端连接一质量为m的物体。汽车在平直路面上行驶的某段时间内，轻绳均伸直，MON恰好构成直角三角形，，，轻绳OP偏离竖直方向的夹角为15°。已知，，重力加速度为g。该段时间内轻绳OM对O点的拉力大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】以物体为研究对象，轻绳OP的拉力大小为
轻绳OM、ON的合力与的拉力等大反向（方向沿的角平分线），由平行四边形定则可得轻绳OM的拉力大小
故选A。
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，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，两固定绝热活塞把内壁光滑的绝热汽缸分成体积相等的I、II、III三部分，左侧活塞上带有阀门K，开始时阀门K关闭，I、III内理想气体的压强相等，II内为真空。时刻打开阀门K，经过一段时间稳定后，时刻取消右侧活塞的固定状态，在时刻右侧活塞停止运动。下列说法正确的是（ ）
A. 阀门K打开后，气体自I向II的扩散遵循热力学第二定律
B. 时刻I中气体的压强是时刻的
C. I中气体在时刻后的温度高于时刻前的温度
D. 时间内III中气体的内能不变
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．阀门K打开后，气体自I向II的真空中的扩散是不可逆的，遵循热力学第二定律，A正确；
B．气体自I向II的真空中扩散时不做功，总内能不变，温度不变，体积变为原来的2倍，由理想气体状态方程
可知，时刻I中气体的压强是时刻，B正确；
CD．时间内III气体通过活塞对I、II中的气体做功，III中气体的内能减小，I、II中气体的内能增加，温度升高，C正确，D错误。
故选ABC。
10. 如图所示，用轻弹簧拴接的物块M、N静止在光滑水平面上，物块M的质量是物块N质量的2倍。现使物块M获得大小为I、方向水平向右的瞬时冲量。下列说法正确的是（ ）
A. 自开始至弹簧最短的过程，弹簧对物块M的冲量大小为
B. 自开始至弹簧最短的过程，弹簧对物块M的冲量大小为
C. 自开始至弹簧最长的过程，弹簧对物块M的冲量大小为
D. 自开始至弹簧最长的过程，弹簧对物块M的冲量大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】无论弹簧最长还是最短，两物块的速度都相同，以水平向右为正方向，设物块M的质量为，物块N的质量为，则，由动量定理有
由动量守恒定律有
又
联立解得自开始至弹簧最短或最长，弹簧对物块M的冲量均为
冲量大小均。
故选BD。
11. 如图甲所示为某静电除尘器的原理图，足够长的竖直金属圆筒接高压电源的正极，位于圆筒中心轴线处的足够长金属棒接高压电源的负极，金属圆筒和金属棒之间的电场电离空气分子，产生的电子使粉尘颗粒带负电，粉尘运动至圆筒壁后由于重力作用会下落。如图乙所示为图甲中除尘器的剖面图，M、N、P为某带负电粉尘颗粒运动轨迹上的三个点，MN和NP水平方向的长度相等，该粉尘颗粒的质量为m，重力加速度为g，不计摩擦阻力、空气阻力以及带电粉尘颗粒间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A. M点附近的空气分子比N点附近的空气分子更容易被电离
B. M、N两点间的电势差等于N、P两点间的电势差
C. 该粉尘颗粒在M点的电势能小于在N点的电势能
D. 该粉尘颗粒沿圆筒壁下滑距离为h时其动能增加mgh
【答案】AD
【解析】
【详解】A．圆筒内的电场自圆筒壁指向金属棒，筒内任一水平面上的电场线分布如图所示
由电场线分布可知，M点的电场强度大于N点的电场强度，M点附近的空气分子比N点附近的空气分子更容易被电离，故A正确；
B．MN和NP水平方向的长度相等，由可知，M、N两点间的电势差大于N、P两点间的电势差，故B错误；
C．沿电场方向电势降低，由等势面分布可知，M点的电势小于N点的电势，该粉尘颗粒带负电，由可知，该粉尘颗粒在M点的电势能大于在N点的电势能，故C错误；
D．筒壁表面为等势面，粉尘颗粒沿着筒壁运动时仅重力做功，由动能定理可知，沿着圆筒壁下落距离为h时其动能增加mgh，故D正确。
故选AD。
12. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨平面虚线左侧存在竖直向下的匀强磁场，虚线右侧存在竖直向上的匀强磁场，虚线左右两侧磁场的磁感应强度大小均为B，导体棒ab和cd均垂直于导轨静止放置在导轨上。某时刻起，保持ab静止，对cd施加大小为F的水平向右的恒力，经过时间t导体棒cd的加速度变为0，此时立即将该恒力撤掉，同时释放ab。已知两导轨的间距为L，导体棒ab的质量为m、接入电路的电阻为R；cd的质量为2m、接入电路的电阻也为R，其余电阻不计，两导体棒运动时均与导轨垂直且接触良好。对两导体棒的运动过程，下列说法正确的是（ ）
A. 撤掉恒力后，导体棒ab和cd的总动量先减小后不变
B. 导体棒ab和cd间的距离先逐渐增大，最后保持不变
C. 导体棒ab的最大速度为
D. 导体棒cd从开始运动到速度最大的过程，整个回路产生的焦耳热为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．撤掉恒力时有
解得此时cd水平向右的最大速度为
之后两导体棒均受到向左的安培力，总动量水平向右减小，在安培力的作用下cd向右减速，ab自静止开始向左加速，当两者速度大小相等时总电动势为0，受到的安培力均为0，之后两导体棒分别以大小相等的速度向相反的方向做匀速运动，它们间的距离一直增大，总动量保持不变，故A正确，B错误；
C．撤掉恒力后，同一时刻两导体棒中的电流相等，所受安培力大小相等，由牛顿第二定律可知，ab的加速度大小是cd加速度大小的2倍，因此同一过程ab的速度变化量大小是cd的速度变化量大小的2倍，则
解得导体棒ab的最大速度
故C正确；
D．导体棒cd从开始运动到速度最大的过程，对cd有
对整个系统有
解得整个回路产生的焦耳热为
故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组要探究小车所受合力做的功与其动能变化量的关系，实验装置如图所示。跨过滑轮的细线连接小车和钩码，小车上固定有遮光条，小车（包括遮光条）的质量为M。已知遮光条的宽度为d，开始时遮光条到光电门的距离为L。实验时将小车和钩码由静止释放，记录与细线连接的钩码质量m、遮光条通过光电门时数字计时器显示的遮光时间t。重力加速度为g，请回答下列问题。
（1）长木板的右端被适当抬高，其目的是__________。
（2）从开始运动到遮光条经过光电门的过程，小车（包括遮光条）动能的增加量为__________.（用M、d、t表示）
（3）保持L不变，逐渐增加与细线连接的钩码质量m，重复多次实验，且每次实验均满足。根据记录的数据作出图像，若图像的形状为一条过原点的直线，并且其斜率为__________（用M、d、g、L表示），则说明小车所受合力做的功等于其动能的变化量。
（4）与细线连接的钩码质量m增加到一定程度后不再满足，此后随着m的增加，实验画出的图像应该__________。（填正确答案标号）
A. 仍然为直线
B. 为曲线，斜率越来越小
C. 为曲线，斜率越来越大M
【答案】（1）补偿小车受到的阻力
（2）
（3）
（4）B
【解析】
【小问1详解】
长木板的右端被适当抬高，其目的是补偿小车受到的阻力。
【小问2详解】
遮光条经过光电门时的速度大小
此时小车（包括遮光条）的动能为
因为初动能为0，所以小车（包括遮光条）动能的增加量为。
【小问3详解】
因为已补偿小车受到的阻力并且满足，所以小车所受合力近似等于钩码的重力mg，又因为小车所受合力做的功等于其动能的变化量，所以
由此得图像的斜率为。
【小问4详解】
若不满足，对系统由机械能守恒定律，有
此时图像的斜率应为，随着m的增加斜率会越来越小。
故选B。
14. 某实验小组对比多用电表测电阻和伏安法测电阻的测量值是否相同。
（1）他们找来一电阻元件，首先用多用电表测量，多用电表显示如图甲所示，为减小测量误差他们又重新测量。请在下列操作中选择正确的操作步骤并按先后顺序进行排序__________。（填步骤前的字母代号）
A. 使红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在刻度盘最左端
B. 使红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在刻度盘最右端
C. 使红、黑表笔接触待测电阻两端，测量并读数
D. 断开表笔，将选择开关旋至“OFF”挡
E. 将选择开关旋至“×1”挡
F. 将选择开关旋至“×100”挡
（2）他们又用如图乙所示的电路对该电阻元件进行测量，图乙中部分器材的参数如下：电源（电动势为12V，内阻约为）；
双量程电压表（量程为0~3V时内阻约为量程为0~15V时内阻约为）；
双量程电流表（量程为0~0.6A时内阻约为，量程为0~3A时内阻约为）；
滑动变阻器（最大阻值为）。
①要求测量尽量精确，用笔画线代替导线将图乙中的测量电路补充完整_______。
②用正确的电路多次测量，电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，根据U-I图像可得出电阻的测量值，考虑到系统误差，该电阻的测量值__________（填“大于”“小于”或“等于”）实际值，其原因是__________（填“电压”“电流”或“电压和电流”）的测量值__________（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）EBCD
（2） ①. 见解析 ②. 小于 ③. 电流 ④. 偏大
【解析】
【小问1详解】
由题图甲可知，电阻元件的阻值约为，则重新测量的操作步骤为：①将选择开关旋至“×1”挡；②使红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在刻度盘的最右端；③使红、黑表笔接触待测电阻两端，测量并读数；④断开表笔，将选择开关旋至“OFF挡。因此正确的步骤顺序为EBCD。
【小问2详解】
①[1]电阻元件的阻值约为，滑动变阻器的总阻值为，若用限流接法调节范围会很小，因此滑动变阻器应用分压式接法；为测量精确，电压和电流的变化范围应尽量大，电压表和电流表的偏角应尽量大，因此电压表应选0~15V量程，电流表应选择0~0.6A量程；又因为
则电流表应选用外接法。实物图连线如图所示
②[2][3][4]根据正确的实验电路可知，电流表采用外接法，电压的测量值等于真实值，由于电压表的分流使得电流的测量值大于真实值，由欧姆定律
可知，电阻的测量值较实际值偏小。
15. 部分mRNA疫苗的存储温度为-80℃至-60℃，使用时需要先在常温环境回温后再注射。如图所示，某导热良好的封闭mRNA疫苗存储箱处于温度为-73℃的低温柜内，存储箱内的空气压强为。某次使用时医生首先将存储箱取出置于温度为27℃、大气压强为的环境中，当存储箱内气体的温度上升至-3℃时将其打开。已知存储箱的容积不变，。求：
（1）存储箱即将被打开时其内部的压强；
（2）打开存储箱后内外达到热平衡时存储箱内气体占原存储箱内气体的百分比。（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）
（2）83.3%
【解析】
【小问1详解】
存储箱内的气体开始时的热力学温度为
即将被打开时的热力学温度为
由查理定律有
解得存储箱即将被打开时其内部的压强
【小问2详解】
最终的热力学温度为
设存储箱内气体的体积为，对整个过程，由理想气体状态方程有
内外达到热平衡时箱内气体占原存储箱内气体的百分比
解得
16. 某型号自动驾驶汽车的驱动力和制动力均由其内部的同一电动机提供，该电动机工作时通过它的电流恒为I，输出效率恒为。该汽车某次在平直道路上以大小为v的速度匀速行驶，电动机两端的电压为U，行驶中的某时刻车载雷达探测到前方出现不可逾越的障碍物，电动机立即由驱动状态改为制动状态直至汽车停止运动，电动机处于制动状态时其两端的电压一直保持为4U。已知该汽车的质量为m，本次行驶过程中受到空气和地面的阻力不变，电动机的制动功率等于制动力大小与其速度大小的乘积。
（1）求电动机刚改为制动状态时汽车的加速度大小；
（2）若汽车自开始制动至停止所需的时间为t，求汽车距障碍物至少多大距离时开始制动才安全。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
（1）汽车匀速行驶时，有
且
电动机刚改为制动状态时，有
且
联立解得此时汽车的加速度大小为
【小问2详解】
汽车自开始制动至停止，对汽车由动能定理有
解得
则汽车距障碍物的距离至少为时开始制动才安全。
17. 在如图所示的直角坐标系xOy中，虚线MN、PQ为垂直于xOy平面的界面，两界面均与y轴平行，y轴与MN之间存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；MN、PQ之间存在沿y轴正方向的匀强电场；PQ右侧存在匀强磁场和匀强电场（图中均未画出），方向均沿x轴正方向，磁场的磁感应强度大小也为B。某时刻一带负电的粒子自坐标原点O沿x轴正方向射出，第一次经过MN时的坐标为（L，），先后两次经过PQ时的坐标均为（2L，）。已知粒子的质量为m、电荷量为，不计粒子的重力。求：
（1）粒子的初速度大小；
（2）MN、PQ间电场电场强度大小；
（3）PQ右侧电场的电场强度大小。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
粒子第一次在磁场中运动时，由几何关系有
由洛伦兹力提供向心力有
联立解得粒子的初速度大小
【小问2详解】
粒子第一次经过MN时的坐标为（L，），根据几何关系可知粒子经过MN时速度方向与x轴正方向的夹角为60°。粒子在MN、PQ间运动时，经过PQ时的坐标为（2L，），则有
又
联立解得MN、PQ间电场的电场强度大小
【小问3详解】
粒子在PQ右侧运动时，有
又
且
联立解得，PQ右侧电场的电场强度大小
18. 如图所示，光滑的水平轨道右端固定有竖直挡板，挡板上端与固定的竖直光滑半圆形轨道在A点连接，AB为半圆形轨道的竖直直径。在水平轨道左端静止放置一长木板，其上表面与A点等高，并且长木板与竖直挡板碰撞后会立即停止运动。在长木板的左端静止着一可视为质点的小物块，小物块在A点自长木板滑上半圆形轨道时无机械能损失。某时刻使小物块瞬间获得水平向右的大小为的初速度。已知小物块的质量，长木板的质量，半圆形轨道的半径，小物块与长木板上表面间的动摩擦因数，不计空气阻力，取。
（1）若长木板与竖直挡板碰撞时小物块与长木板已经相对静止，且小物块能够进入半圆形轨道，求长木板的长度L需要满足的条件；
（2）若长木板与竖直挡板碰撞时小物块恰好滑离长木板，之后脱离半圆形轨道后又经第一次落在右侧无限长的水平地面上，自脱离半圆形轨道至第一次落地的水平位移大小。
（i）求小物块离开半圆形轨道时的速度大小；
（ii）求满足该运动的长木板的长度；
（iii）小物块每次与地面碰撞后都会反弹，速度与水平地面的夹角在每次碰撞前后均相等，速度大小在每次碰撞后均会减小为该次碰撞前的，整个过程小物块一直在同一竖直面内运动，求小物块停止运动时距AB的水平距离。
【答案】（1）
（2）（i）5m/s，（ii），（iii）
【解析】
【小问1详解】
小物块开始滑上长木板至两者速度相同，由动量守恒定律有
解得
由能量守恒定律，有
解得
若小物块不能离开长木板，自长木板停止运动至小物块速度减为0，有
解得
要使长木板与竖直挡板碰撞前小物块与长木板已经相对静止且能够进入竖直半圆形轨道长木板的长度需满足
解得
【小问2详解】
（i）设小物块离开半圆形轨道时其速度与竖直方向的夹角为，物块在半圆形轨道上离开时，有
小物块自离开半圆形轨道至第一次落地，水平方向有
解得小物块离开半圆形轨道时的速度大小
（ii）小物块在半圆形轨道上的运动过程，有
联立解得
因为，所以小物块到达A点前没有与长木板相对静止。自开始运动至小物块刚离开长木板，有
联立解得，长木板的长度
（iii）小物块第一次落地时的水平分速度
竖直分速度
由题意可知，第n次碰撞至第次碰撞时水平方向的速度
竖直方向的速度
运动时间
水平位移
小物块停止运动时距AB的水平距离
联立解得