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山东省多校2023-2024学年高三上学期开学联考物理试题
展开这是一份山东省多校2023-2024学年高三上学期开学联考物理试题,共16页。
2024届高三开学摸底联考山东卷
物理试题
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
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。
考试时间为90分钟,满分100分
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.为了更形象地描述氢原子能级和氢原子电子轨道的关系,作出如图所示的能级轨道图,氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级发出的光的波长和频率分别为λ1和ν1,氢原子从n=3能级分别跃迁到n=2能级和n=1能级发出的光的波长和频率分别为λ2、λ3和ν2、ν3,下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
2.利用如图所示的实验装置可以测定液体中的光速。该装置是由两块平板玻璃组成的劈形,其中倾角θ很小,其间形成空气薄膜(空气可视为真空,光速为c),光从平板玻璃上方垂直入射后,从上往下看到干涉条纹,测得相邻条纹间距为;若在两块平板玻璃之间充满透明液体,然后用同种单色光垂直照射玻璃板,测得相邻条纹间距为。则光在该液体中的传播速度为( )
A. B. C. D.
3.如图甲所示,竖直轻弹簧下端固定在水平地面上,将质量m1=0.4kg的小球置于弹簧上端,平衡时弹簧仍竖直且长度l1=10cm;如图乙所示,再将这根弹簧上端固定,将质量m2=0.6kg的小球固定在弹簧下端,平衡时弹簧的长度l2=12cm,重力加速度g取9.8m/s2,则该弹簧的劲度系数是( )
A.4.9N/m B.98N/m C.490N/m D.980N/m
4. 2023年5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,飞船入轨后,于北京时间2023年5月30日16时29分,成功对接于空间站天和核心舱径向端口,18时22分,翘盼已久的神舟十五号航天员乘组顺利打开“家门”,欢迎远道而来的神舟十六号航天员乘组入驻“天官”。如图所示,已知空间站在距地球表面约400千米的高空绕地球做匀速圆周运动,地球半径约为6400km,地球同步卫星距地面高度约为36000km。下列说法正确的是( )
A.空间站绕地球做圆周运动的线速度略大于第一宇宙速度
B.航天员在空间站中每天大约能看到6次日出
C.空间站运行的向心加速度与地球表面附近重力加速度之比约为162:172
D.空间站与地球同步卫星的线速度大小之比约为1:4
5.如图所示,在水平向右的匀强电场中,一个带正电的液滴在竖直平面内运动,P、Q为其运动轨迹上的两点,液滴经过这两点时速度大小均为v0,速度方向与水平方向的夹角分别为、,已知液滴质量为m、电荷量为q,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则下列说法正确的是( )
A.液滴从P点运动到Q点的时间为
B.电场强度的大小为
C.P、Q两点间的电势差为
D.液滴从P点运动到Q点过程中,动能先增加后减少
6.一定质量的理想气体,先后经历A→B、A→C两种变化过程,三个状态A、B、C的部分状态参量如图所示,且BA延长线过原点O,A→B过程中气体吸收的热量为300J,A→C过程中气体吸收的热量为600J,下列说法正确的是( )
A.两个过程中,气体内能的增加量不相同
B. A→C过程中,气体对外做功400J
C.状态B时,气体的体积为10L
D. A→C过程中,气体增加的体积为原体积的
7. A、B两质点从同一位置由静止开始沿同一方向做加速直线运动,在0~t时间内,A、B两质点的加速度分别为3a、a(a是不为零的常量);在t~2t时间内,A、B两质点的加速度分别为a、3a,下列说法正确的是( )
A.在t时刻,A、B两质点的速度大小之比为1:3
B.在2t时刻,A、B两质点的速度大小之比为1:2
C.在0~t时间内,A、B两质点的位移大小之比为2:1
D.在0~2t时间内,A、B两质点的位移大小之比为5:3
8.一根长度为L、质量为m、粗细可忽略的导体棒A紧靠在一个足够长的绝缘半圆柱体底端静止,半圆柱体固定在水平面上,导体棒A与半圆柱体表面间的动摩擦因数为μ,其截面如图所示。空间中加有沿半圆柱体半径向内的辐向磁场,半圆柱体表面处磁感应强度大小相等且均为B,在导体棒A中通入方向垂直纸面向外的变化电流,使导体棒A沿半圆柱体从底端缓慢向上滑动,导体棒A与圆心的连线与水平方向的夹角为θ,在导体棒A从底端运动到顶端的过程中,下列说法正确的是( )
A. θ=45°时,导体棒A所受的摩擦力最大
B. tanθ=μ时,导体棒A所受的安培力最大
C.导体棒A所受重力与支持力的合力大小不变
D.导体棒A所受重力和安培力的合力与安培力方向的夹角变大
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,理想变压器原线圈与阻值R1=10Ω的定值电阻串联后接在输出电压恒定的正弦交流电源a、b两端,副线圈电路中定值电阻R2=20Ω,R为可变电阻,电流表A1、A2和电压表V1、V2,均为理想电表,理想变压器原、副线圈匝数之比为k=5。改变可变电阻的阻值,电流表A1、A2和电压表V1、V2的示数变化量的绝对值分别为、、、,下列关系式正确的是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示,在光滑水平面上,质量分别为mA、mB的两滑块A、B用轻弹连接,滑块B紧靠竖直墙壁,滑块A在水平恒力F作用下处于静止状态,弹簧的弹性势能为Ep。现撤去力F,物块B离开墙壁后,弹簧的最大弹性势能为,整个运动过程中,滑块A的最大速度为vA,滑块B的最大速度为vB,已知,则下列关于mA、mB和vA、vB的比值正确的是( )
A. B. C. D.
11.如图所示,沿水平方向做简谐运动的质点,以相等的速率依次通过相距0.2m的A、B两点。质点经过A点时开始计时,t1=1s时经过B点,t2=3s时也刚好经过B点,则该质点简谐运动的振幅和周期可能是( )
A.0.1m,1s B.0.1m,0.4s
C.0.2m,0.4s D.0.2m,s
12.如图所示,在与水平地面成θ=30°的足够大的光滑坡面内建立坐标系xOy,坡面内沿x方向等间距分布足够多垂直坡面向里的匀强磁场,沿y方向磁场区域足够长,磁感应强度大小为B=1T,每个磁场区域宽度及相邻磁场区域间距均为d=0.6m。现有一个边长l=0.2m,质量m=0.04kg、电阻R=1Ω的单匝正方形线框,以v0=5m/s的初速度从磁场边缘沿x方向进入磁场,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.线框刚进入第一个磁场区域时,受到的安培力大小为2N
B.线框刚进入第一个磁场区域时,加速度大小为m/s2
C.线框从开始进入磁场到沿y方向运动的过程中产生的焦耳热为0.5J
D.线框从开始进入磁场到沿y方向运动的过程中能穿过13个完整磁场区域
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13.(6分)某同学做“研究平抛运动的特点”实验。
(1)用图甲所示装置研究平抛运动竖直分运动的特点。A、B为两个完全相同的小球,用小锤击打弹性金属片后,A球沿水平方向飞出,同时B球自由下落。下列说法正确的是 。
A.A球的运动时间比较长
B.两球的质量应相等
C.改变击球点离地高度,观察到A、B两球也同时落地
D.该实验说明A球在水平方向做匀速直线运动
甲 乙 丙
(2)利用如图乙所示的实验装置进行实验,使小球从距地面高度为1.225m的斜槽底端水平飞出,用频闪照相(每秒频闪30次)的方法,记录小球在不同时刻的位置,则最多可以得到小球在空中运动的 个位置。(重力加速度g取9.8m/s2)
(3)该同学在用图乙装置实验时,忘记标记重锤线方向,为解决此问题,他在频闪照片中选择某位置(标记为a)为坐标原点,沿任意两个相互垂直的方向作x轴和y轴,建立直角坐标系xOy,如图丙所示,并测量出c位置的坐标(x1,y1)和e位置的坐标(x2,y2),则重锤线方向与y轴间夹角的正切值为 。
14.(8分)某物理爱好者设计了一个三挡位(“1”“10”“100”)的欧姆表,其内部结构如图所示,K为单刀三掷开关,R为调零电阻,R1、R2、R3为定值电阻,表头G的满偏电流为Ig,内阻为Rg,干电池的电动势为E,内阻为r。用此欧姆表测量某待测电阻的阻值,回答下列问题:
(1)欧姆表的两只表笔中, (选填“a”或“b”)是红表笔。
(2)当欧姆表的挡位为“100”时,应将单刀三掷开关K与 (选填“1”“2”或“3”)接通
(3)定值电阻R1、R2、R3的阻值之比为R1:R2:R3= 。
(4)若从“10”挡位换成“1”挡位,再进行欧姆调零时,调零电阻R的滑片应该 (选填“向上”或“向下”)调节。
(5)在“100”挡位进行欧姆调零后,在ab两表笔间接入阻值为6000Ω的定值电阻R1,稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的;取走R1,在ab两表笔间接入待测电阻Rx,稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的,则Rx= Ω。
15.(7分)质量m=2kg的物体静止在水平面上,从t=0时刻开始,对物体施加水平力F,4s后撤去F,F随时间变化的F—t图像如图所示,物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物体的最大速度;
(2)物体停止运动的时刻。
16.(9分)如图所示为半圆柱体玻璃砖的截面示意图。MN为直径,O点为圆心,半径为R。一束由红光和紫光组成的复色光沿AM方向射入玻璃砖,分成两束单色光后各自传播到B、C两点,两束光分别记作B光、C光。已知∠AMN=150°,∠MOB=60°,∠MOC=90°,光在真空中的传播速度为c,求:
(1)玻璃砖对C光、B光的折射率(结果可用根号表示);
(2)C光与B光从M点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比。
17.(14分)在如图所示的直角坐标系中,x<0区域有沿x轴正方向的匀强电场,x≥0区域有垂直于纸面向外的匀强磁场,一个带正电的粒子从原点O进入磁场,初速度大小为v0,速度方向与x轴正方向夹角为θ(0<θ<90°),不计粒子的重力,当θ=30°时,粒子在磁场、电场中运动一次后重新回到O点。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)电场强度E与磁感应强度B的大小之比;
(2)带电粒子在电场中运动的位移最大时,θ的大小;
(3)若θ=37°时,粒子运动一段时间后也能回到O点,求此过程粒子在磁场中与电场中运动的时间之比(结果可用π及分式表示)。
18.(16分)如图所示,水平轨道左端与圆弧轨道平滑连接,小球A、B及半径R=2m的圆弧形滑块C的质量分别为m1=1kg、m2=2kg、m3=3kg,小球B与滑块C静止在水平面上。现从圆弧轨道上高h=4.05m处将小球A由静止释放,小球A与小球B发生正碰,经过一段时间后小球B滑上滑块C。小球B到滑块C底端的距离足够长,一切摩擦均可忽略,假设所有的碰撞均为弹性碰撞,重力加速度取g=10m/s2。
(1)求小球A与小球B第一次碰撞后,小球B的速度大小;
(2)求小球B第一次在滑块C上能达到的最大高度;
(3)求小球B第一次返回滑块C底端时的速度大小;
(4)通过计算分析,小球B能否第二次滑上滑块C,若能滑上,求小球B第二次能达到的最大高度;若不能滑上,求小球A、小球B、滑块C的最终速度的大小。
2024届高三开学摸底联考山东卷
物理参考答案及评分意见
1.A【解析】根据题意,有,,,则有,,即,,A正确,C错误;根据图中已知的各定态轨道的能量值计算可知,,,B、D错误。
2.B【解析】根据薄膜干涉原理,干涉条纹平行等宽,当光垂直射向玻璃板时,得到干涉条纹,相邻两条纹对应劈尖厚度差,由于很小,根据几何关系有,则,即,又,同种单色光频率相同,则,则,B正确。
3.C【解析】设弹簧原长为,则由胡克定律可得,,联立解得k=490N/m,C正确。
4.C【解析】第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度,所有绕地球做圆周运动的卫星的线速度都小于第一宇宙速度,A错误;根据,结合地球表面附近物体所受重力和万有引力的关系,可知空间站运行的向心加速度与地球表面附近重力加速度之比为,C正确;设空间站与地球同步卫星的周期分别为、,环绕半径分别为、,根据开普勒第三定律得,航天员看日出的次数约为,B错误;由万有引力提供向心力得,,联立解得,D错误。
5.C【解析】将液滴的运动分解,水平方向由动量定理可知,竖直方向由动量定理可知,解得液滴从P点运动到Q点的时间,电场强度的大小为,A、B错误;水平方向的分位移,P、Q两点间的电势差,C正确;合力与速度方向先成钝角后成锐角,则合力先做负功后做正功,液滴从P点运动到Q点过程中,动能先减少后增加,D错误
6.C【解析】两个过程的初、末温度相同,因此气体内能的增加量相同,A错误;BA延长线过原点,则A→B为等容变化,气体做功为零,由热力学第一定律可知内能改变量,A→C为等压变化,内能增加了300J,吸收的热量为600J,由热力学第一定律可知气体对外做功为300J,B错误;等压过程有,做功的大小为,联立解得,A→B为等容变化,则,C正确;由知,则气体增加的体积为原体积的,D错误。
7.D【解析】根据可知,在t时刻,A、B两质点的速度大小之比为3:1,A错误;在2t时刻,A、B两质点的速度大小之比为1:1,B错误;在0~t时间内,A质点的位移,B质点的位移,A,B两质点的位移大小之比为3:1.C错误;在0~2t时间内,A质点的位移,B质点的位移,A、B两质点的位移大小之比为5:3,D正确。
8.B【解析】根据左手定则确定安培力的方向,导体棒在上升至某位置时的受力分析如图所示,根据平衡条件可知导体棒A所受支持力,导体棒A所受摩擦力,导体棒A沿粗糙的圆柱体从底端缓慢向上滑动,在到达顶端前的过程中,增大,增大,f增大,A错误;导体棒A所受的安培力,其中,在0~90°范围内增大,可知安培力先增大后减小,当时,导体棒A所受的安培力最大,此时,解得,B正确;重力与支持力的合力大小为,随增大而减小,C错误;令支持力和滑动摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角为β,则有,可知支持力和摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角始终不变,由于支持力、摩擦力、重力与安培力四个力的合力为零,则重力、安培力的合力与支持力、摩擦力的合力等大反向,摩擦力与安培力位于同一直线上,则重力和安培力的合力方向与安培力的方向的夹角始终不变,D错误。
9.BD【解析】在原线圈回路中,,则,A错误,B正确;又由理想变压器电压、电流与匝数的关系可知,,,联立解得,则,C错误,D正确。
10.BC【解析】撤去力F之后的运动过程中,滑块A向右运动,当滑块A运动至弹簧为自然长度时速度最大,此时弹簧的弹性势能全部转化为滑块A的动能,由功能关系得,此时滑块B开始脱离墙壁,之后两滑块与弹簧组成的系统机械能守恒、动量守恒,当滑块A、B达到共同速度v时,系统的弹性势能最大,以向右为正方向,由动量守恒定律得,根据机械能守恒定律得,结合,联立解得,A错误,B正确;滑块B的速度最大时,弹簧再次恢复原长,取向右为正方向,根据动量守恒定律和机械能守恒定律得,,解得,C正确,D错误。
11.BCD【解析】若振幅,在0~t1时间内根据简谐运动的周期性有;在t1~t2,时间内根据简谐运动的周期性有;综合解得,当n=2时,T1=0.4s,A错误,B正确;若振幅A=0.2m且质点从A向右经过B点,在0~t1时间内根据简谐运动的周期性有;在t1~t2时间内根据简谐运动的周期性有;综合解得,当n=1时,,D正确;若振幅A=0.2m且质点从A向左先到达最大位移处再向右经过B点,在0~t1时间内根据简谐运动的周期性有;在t1~t2时间内根据简谐运动的周期性有;综合解得,当n=2时,T2=0.4s,C正确。
12.BC【解析】根据题意可得,,,联立解得线框刚进入第一个磁场区域时受到的安培力大小为F=0.2N,A错误;线框的加速度大小为,B正确;设线框沿x方向速度减到零时,线框沿y方向运动的位移为y,根据能量守恒定律有,在沿y方向根据运动学规律得,解得Q=0.5J,C正确;沿x方向安培力大小为,由动量定理可得,解得,线框穿过1个完整磁场区域,沿x方向有安培力作用的水平距离为2l,则有,则线框从开始进入磁场到沿y方向运动的过程中能穿过12个完整磁场区域,D错误。
13.(1)C (2)15 (3)(每空2分)
【解析】(1)根据装置图可知,两球由相同高度同时开始运动,A做平抛运动,B做自由落体运动,由于两球同时落地,说明A、B在竖直方向上的运动规律是相同的,改变击球点离地高度,多次实验也能观察到A、B两球同时落地,故根据实验结果可推知,平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动,该实验不需要两球质量相等,C正确。
(2)小球从高度为1.225m的斜槽底端水平飞出.则根据可求得小球的运动时间t=0.5s,每秒频闪30次,则闪光间隔,0.5s时间包含15个闪光间隔,则最多可以得到小球在空中运动的15个位置。
(3)小球在x轴方向和y轴方向均做匀变速直线运动,则相邻相等时间内的位移差相等,即,则x轴方向有,y轴方向有,重锤线方向与y轴夹角的正切值,联立解得。
14.(1)a(1分) (2)1(1分) (3)1:9:90(2分) (4)向下(2分)(5)4000(2分)
【解析】(1)电流从红表笔流进欧姆表,从黑表笔流出欧姆表,欧姆表红表笔与内部电源负极相连,所以图中a是红表笔。
(2)当开关K拨向1时,回路中满偏电流小,欧姆表内阻大,中值电阻大,能够接入待测电阻的阻值大,倍率较大,即为“100”挡位。
(3)当开关K拨向1时,回路中满偏电流;当开关K拨向2时,回路中满偏电流;当开关K拨向3时,回路中满偏电流;依题意,当开关K拨向1、2、3时,回路中满偏电流之比为,解得定值电阻的阻值之比为。
(4)从“10”挡位换成“1”挡位.即开关K从2拨向3,根据闭合电路欧姆定律有,,又,则,即调零电阻接入电路的阻值减小,因此滑片向下滑动。
(5)在“100”挡位进行欧姆调零,则,在ab两表笔间接入阻值为6000Ω的定值电阻R1,稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的,则,在ab两表笔间接入待测电阻Rx,稳定后表头G的指针偏转到满偏刻度的,则,联立解得,则。
15.(1)5m/s (2)6.5s
【解析】(1)物体与水平面之间的滑动摩擦力
则根据图像可知,在t=1s时物体开始运动(1分)
t=4s时物体的速度最大,根据图像与坐标轴围成的面积可知,水平力F在1~4s内的冲量
根据动量定理有
则
(2)t=4s后,物体在摩擦力作用下的运动时间
则物体在t=6.5s时停止运动(1分)
16.(1) (2)1:3
【解析】(1)由几何关系可知,两单色光的入射角均为60°,C光的折射角为45°,B光的折射角为30°,根据折射定律
可得C光和B光的折射率分别为,
(2)根据全反射的临界条件有
可知B光发生全反射的临界角的正弦值
B光到达B点时入射角为60°,根据,可知B光在玻璃砖内发生全反射,之后B光入射角又为60°,再次发生全反射到达N点,此时的入射角为30°,,B光从玻璃砖中射出,B光在玻璃砖中的光路如图所示,路程
根据光路可逆,C光不发生全反射,直接从C点射出,在玻璃砖中的路程
根据可知,C光和B光在玻璃砖内的速度之比为
则C光与B光从M点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所用的时间之比
17.(1) (2) (3)
【解析】(1)设粒子的质量为m,电荷量为q,粒子在磁场中做匀速圆周运动,半径为R,根据牛顿第二定律有
粒子进入电场,做类斜抛运动,根据牛顿第二定律有
在电场中运动时间
在电场中沿y方向的位移
粒子在磁场、电场中运动一次后重新回到O点,则
将代入,联立解得
(2)整理得
当时,粒子在电场中运动的位移最大
(3)令,粒子运动一段时间后也能回到O点,
则
此过程,粒子在磁场中运动的总时间
粒子在磁场中运动的周期
粒子在电场中运动的总时间
联立解得
将代入解得,
18.(1)6m/s (2)1.08m (3)l.2m/s (4)见解析
【解析】(1)设碰前小球A的速度为,从圆弧轨道上高h=4.05m处将小球A由静止释放,由能量守恒定律得
代入数据解得
小球A、B碰撞的过程A、B组成的系统机械能守恒、动量守恒,以向右为正方向,设小球A、B碰撞后的速度分别为v1、v2,则有
解得,
即小球A与小球B第一次碰撞后,小球B的速度大小为6m/s(1分)
(2)小球B与滑块C在水平方向上共速时小球B上升的高度最大.设共同的速度为v3,小球B与滑块C组成的系统在水平方向上动量守恒,有
小球B与滑块C组成的系统能量守恒,有
代入数据解得H=1.08m(1分)
(3)设小球B返回滑块C底端时B与C的速度分别为v4、v5,由动量守恒定律和能量守恒定律可得
联立解得,
即小球B返回滑块C底端时的速度大小为1.2m/s(1分)
(4)小球A与小球B第一次碰后以的速度向左运动,再次滑上圆弧轨道,滑下后速度方向向右,速度,经过一段时间,小球A与小球B发生第二次碰撞,设碰后小球A和小球B的速度分别为v7、v8,根据动量守恒定律和能量守恒定律得
联立解得,
小球A与小球B第二次碰后以的速度向左运动,再次滑上圆弧轨道,滑下后速度方向向右,速度,经过一段时间,小球A与小球B发生第三次碰撞,设碰后小球A和小球B的速度分别为vA、vB,根据动量守恒定律和能量守恒定律得
联立解得,
因为,所以小球B不能第二次滑上滑块C,小球A、小球B、滑块C的最终速度分别为,,
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