山东省部分知名高中2024届高三下学期开年大联考物理试卷(含答案)

这是一份山东省部分知名高中2024届高三下学期开年大联考物理试卷(含答案)，共20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
1．心脏起搏器使用核能电池“氘电池”供电。氚电池利用氘核β衰变产生的核能转化为电能，其最大输出功率与电池中可发生衰变的物质的多少有关。已知氘核发生β衰变的半衰期为12.5年，当电池中氘的含量低于初始值的时便无法正常工作。这种核能电池的寿命大约是( )
A.20年B.25年C.30年D.35年
2．如图所示，拉力器并列装有5根相同的弹簧，一成年人使用该拉力器时，双臂左右伸直，对拉力器施加的拉力为，每根弹簧长度为；另一青少年，力量较小，使用该拉力器时，卸下2根弹簧，双臂左右伸直时对拉力器施加的拉力为，每根弹簧长度为。下列说法正确的是( )
A.弹簧的劲度系数为B.弹簧的劲度系数为
C.每根弹簧的原长为D.每根弹簧的原长为
3．牛顿猜想月球绕地球运动是因为它们之间相互吸引，而且这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力。在牛顿的时代，人们已经能够比较精确的测量月球与地球的距离r，月球的公转周期T，地球半径R，根据这些数据可以估算出地球表面的重力加速度应该是( )
A.B.C.D.
4．天门山索道位于张家界天门山，是世界上最长的高山客运索道，全长为7455米，高差为1279米。天门山索道综合了世界上最尖端的客运索道技术，只使用一条钢绳，钢绳同时支持吊厢的重量及牵引吊厢。一位质量为m的乘客乘索道上山，在一段索道上以速度v匀速运动，该段索道钢绳与水平方向夹角为θ，已知吊厢质量为M，悬臂竖直，重力加速度为g，则( )
A.吊厢对乘客的作用力为
B.在时间t内，重力对乘客做的功为
C.在时间t内，索道钢绳对吊厢的冲量
D.索道钢绳对吊厢做功功率为
5．利用如图所示的实验装置是由两块平板玻璃组成的䢃形，倾角θ很小，其间形成空气薄膜，用的单色光从平板玻璃上方垂直入射后，测得相邻干涉条纹间距为；然后在两块平板玻璃之间充满折射率的透明液体，依然用的单色光垂直照射玻璃板，测得相邻条纹间距为；再换用波长的单色光照射，测得相邻条纹间距为。则下列排序正确的是( )
A.B.
C.D.
6．如图所示，一辆汽车从O点由静止开始做匀加速直线运动，连续经过A、B、C三点，已知OA段的平均速度为段平均速度为间距是OA间距离的7倍，则AB段的平均速度为( )
A.B.C.D.
7．一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原副线圈的匝数比为，交变电源输出电压的有效值不变，电阻，图中电压表、电流表均为理想电表，当开关S断开时，电压表示数为电流表示数为；当开关闭合时，电压表、电流表的示数分别为( )
A.B.C.D.
8．塔吊是建筑工地常用的一种起重设备。如图所示，塔吊将一质量的货物从地面由静止沿竖直方向匀加速吊起，经过功率增加到，然后保持功率不变继续拉升货物，货物匀速上升一段距离，在快要到达所需高度时，使货物减速到0，整个过程货物上升的高度为。塔吊的电动机额定电压为，电动机内阻为。不计各处摩擦和空气阻力产生的能量损耗，重力加速度为，则( )
A.货物匀加速运动的加速度为
B.货物匀速运动的速度为
C.电动机对货物做的总功为
D.货物匀速运动时，电动机消耗的电功率为
二、多选题
9．一定质量的理想气体从状态A发生一系列变化，经状态B、C、D再到状态A，其体积V和热力学温度T的关系图像如图所示，直线AB的反向延长线和CD的延长线均经过O点，则下列说法正确的是( )
A.A、B、C、D四个状态的内能各不相同
B.从A到B，单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减少
C.从C到D再到的过程中，气体压强一直在减小
D.从C到D，系统向外界放出的热量大于自身内能减少量
10．一列简谐横波沿x轴传播，振幅为A。在波的传播方向上两质点M、N的平衡位置相距d，在0时刻，质点M在波峰位置，质点N在x轴上方与x轴相距的位置。经过时间t，质点N第一次到波谷位置，则该简谐波的周期和波速可能为( )
A.B.C.D.
11．如图，真空中有一棱长为的正方体区域，现将电荷量为、的电荷分别置于a点和点，真空中静电力常量为k，规定无穷远处电势为零。下列说法正确的是( )
A.正方体的侧棱上存在电势为零的点
B.a与的电场强度相同
C.d的电场强度大小为
D.将一带正电的试探电荷从d移动到，电场力做正功
12．如图所示，一质量为的U形导轨放置在粗䊁的绝缘木板上，导轨宽为，电阻不计，木板面与水平面的夹角为。质量为、长为、电阻为的导体棒放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，在区域I内存在垂直板面的匀强磁场，在区域II内存在垂直板面向下的匀强磁场，且。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导体棒中点与质量为的重物相连，绳与垂直且平行于板面。某时刻导轨、同时分别在磁场区域I和II中向下、向上做匀速直线运动，速度大小均为，和导轨间的摩擦力不计，导轨与斜面间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小取，下列说法正确的是( )
A.
B.
C.重物、导体棒和导轨组成的系统动量守恒
D.重物减少的机械能等于导体棒产生的焦耳热和导轨与板面摩擦产生的热量之和
三、实验题
13．现在智能手机都集成了很多传感器，若在这种手机上安装应用程序“"phyphx”，打开后能调用相关传感器测量一些物理量。某同学在家中用手机测自由落体运动的加速度。取重力加速度为g，实验步骤如下：
(1)在水平地面上铺上软垫，以保护手机；
(2)打开手机应用程序“"phyphx'”，让手机保持竖直状态，在距软垫一定高度处由静止释放；
(3)手机落到软垫后，得到全过程中手机的加速度a随时间t变化的图像如图所示。
(1)从图像上分析，2阶段所受空气阻力的大小______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
(2)由图中信息可知，由静止释放时手机下端位置距软垫的高度大约为_____m（保留1位有效数字)。
(3)手机2阶段内，所测得的加速度_____（选填“最大值”“最小值”或“平均值”）更接近当地的重力加速度值。
14．某同学首先图甲所示电路测量量程为的微安表G的内阻，然后再利用该微安表测量某电阻阻值，待测电阻约。可供选择的器材如下：
电流表(量程，内阻约为)电流表(量程，内阻约为)滑动变阻器
滑动变阻器
滑动变阻器
电阻箱
电源(电动势为)
电源(电动势为)
开关、导线若干
(1)测量微安表内阻的具体实验步骤如下：
a.按电路原理图甲连接好线路；
b.将滑动变阻器R的阻值调到最大，闭合开关后调节R的阻值，使微安表G的指针满偏；
c.闭合，保持R不变，调节的阻值，使微安表G的示数为，此时的示数为；
(1)为了减小测量误差，滑动变阻器应选择_____(填“”、“”或“”)，电源应选择______(填“”或“”)。
(2)由实验操作步骤可知电流计G内阻的测量值_____Ω；仅从测量原理方面考虑，该测量值比微安表的实际内阻______(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(2)测量待测电阻时，采用图乙所示电路，其中电阻箱阻值为。
(1)实验中电流表应选用______(填“”或“”)，滑动变阻器应选用______(填“”、“”或“”)。
(2)调节滑动变阻器滑片，微安表示数为时，毫安表示数为，可求得待测电阻的阻值为______Ω(结果保留一位小数)，待测电阻的测量值比真实值_____（填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
四、计算题
15．汽车胎压的高低会对汽车的行驶产生很大影响，胎压过高或过低都会产生很大的安全隐患。某汽车轮胎胎压的正常范围在之间。该汽车上路行驶前轮胎胎压为，上路行驶一段时间后，轮胎内气体体积不变，温度升高为，已知环境温度为。
(1)求汽车行驶一段时间后的轮胎胎压；
(2)若汽车上路前驾驶员发现汽车左前轮明显变形，经测量得知该轮胎胎压为，于是利用充气原给该轮胎充气使胎压达到，充气后轮胎内气体的体积变大，变为充气前的，充气过程中温度不变。求充入的气体与轮胎中原有气体的质量比。
16．某喷灌机进行农田喷灌的示意图如图所示，喷口出水速度的大小和方向均可调节。该喷灌机的最大功率为，机械效率为，喷口的横截面积，水的密度，重力加速度，忽略喷头距离地面的高度及空气阻力，不考虑供水水压对水速的影响。
求：
(1)喷灌机的最大喷水速度
(2)该喷灌机的最大喷灌面积
17．如图所示，在圆柱形空间的中心位置存在一个粒子源，其大小忽略不计，可发射出带电量为，质量为m的粒子。圆柱形空间的底面半径为R，圆柱高为。以粒子源为坐标原点，建立如图所示的空间直角坐标系。
(1)若粒子源向其所处水平面的任意方向发射速度大小为v的粒子，圆柱内存在竖直向下的匀强电场使得所有粒子均未从圆柱侧面离开，求符合条件的最小电场强度大小E。
(2)若粒子源向空间任意方向发射速度大小为的粒子，圆柱内存在竖直向下的匀强磁场使得所有粒子均未从圆柱侧面离开，求符合条件的最小磁感应强度B；
(3)若圆柱空间内同时存在竖直向下的匀强磁场和匀强电场，其电场强度与磁感应强度大小分别为和(E、B分别为第一问、第二问中的结果)，粒子源向x轴正方向发射速度为v的粒子，求粒子离开圆柱区域的位置坐标。保持其他条件不变，当电场强度大小变为多少时，可使得粒子恰好从底面射出?
18．如图所示，竖直平面内固定的光滑四分之一圆弧轨道MN，其圆心为O，半径，轨道末端与水平面相切于N点。地面上有一质量为，长为的长木板A，木板左端与N点对齐，在木板上放置一质量为的物块B，物块B与木板A间的动摩擦因数为，在Q点有一静止的质量为的物块段的地面光滑，木板与段的地面间的动摩擦因数为，NP、PQ段的长度均为。一质量为的物块D从圆弧轨道M点由静止释放，在N点与木板A发生碰撞，且碰撞时间极短，当木板右端运动到P点时，物块B从木板A上滑落。已知所有碰撞均为弹性碰撞，物块B、D均可视为质点，重力加速度g取。问：
(1)物块D滑到N点在与木板A碰撞前，对圆弧轨道的压力大小；
(2)从释放物块D到木板右端运动到P点的过程中损失的机械能；
(3)木板停止运动时，左端距物块B的距离。
参考答案
1．答案：B
解析：经过一个半衰期，有一半的氚核发生衰变，当剩余量为初始值的时，需要两个半衰期的时间，即25年，B正确。
故选B
2．答案：D
解析：由于五根弹簧并联，每根弹簧受到的拉力相等，拉力之和等于，则每根弹簧产生的弹力均为
三根弹簧并联，每根弹簧受到的拉力相等，拉力之和等于，则每根弹簧产生的弹力均为
解得，D正确。
故选D。
3．答案：A
解析：设地球上某物体的质量为m，地球质量为M，地球半径为R，根据牛顿第二定律有：
设月球的质量为，根据牛顿第二定律有：，得
，A正确。
故选A。
4．答案：D
解析：乘客随吊箱匀速运动，吊箱对乘客的作用力等于乘客的重力，故A项错误；由于是上山，重力对乘客做负功，，故B项错误；在时间t内，索道钢绳对吊厢的冲量，故C项错误；上山过程中，索道钢绳对吊厢做功功率为，D正确。
故选D。
5．答案：A
解析：相邻条纹对应空气膜厚度的差值为光在介质中波长的；
换用波长较小的光照射时，条纹间距将减小，即；当介质的折射率变大后，会导致光在介质中的波长将减小，即；综上所述，。A正确。故选A。
6．答案：C
解析：由题意，段的平均速度为段平均速度为间距是间距离的7倍，根据平均速度公式，可得；根据初速度为0的匀加速运动的结论，相邻的相同时间段内的位移之比一定是，可知，根据，，根据，可得，所以段的平均速度为，C正确。故选C。
7．答案：B
解析：设交变电源输出电压为U，原线圈的电流为，副线圈的电流为，副线圈所在电路的电阻为
根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系
根据能量定律
得，
当开关S断开时，
当开关闭合时，
根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
由于
得，
当开关S断开时，
当开关闭合时，
B正确。故选B。
8．答案：D
解析：根据匀加速直线运动公式：得
根据牛顿第二定律：
根据功率公式：
解得
故A项错误；
货物在匀速运动时，
得，故B项错误；
由于货物最终减速到0，根据能量守恒定律
故C项错误；
在匀速上升时，根据能量守恒定律，得
解得，
故D项正确。
9．答案：BD
解析：A项，一定质量的理想气体内能只与温度有关，所以BD状态温度相同，内能也相同。B项，直线AB过图像原点，从A到B发生等压变化。由于温度升高，气体分子平均速度变大，单个气体分子与器壁碰撞的平均作用力变大，但压强不变，所以单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减小。
C项，由理想气体状态方程可知，图像某点与原点连线的斜率与压强成反比，因此该过程压强先不变后减小。
D项，C到D过程，压强不变，温度降低，体积减小，因此气体内能减小，外界对气体做正功，由热力学第一定律可知气体对外界传热大于自身内能减少量。
10．答案：AC
解析：质点M在波峰位置，质点N在x轴上方与x轴相距的位置，可知
若简谐波从M向N传播，设波速为，可得0时刻距N点最近的波谷到N点的距离为
解得，
若简谐波从N向M传播，设波速为，可得0时刻距N点最近的波谷到N点的距离为
解得，
11．答案：CD
解析：A项，由可知，因为上的点距离近，距离远，所以侧棱上不存在电势为零的点
B项，a与电场强度不同
C项，由库仑定律可分别算出正负电荷在d点产生的场强大小，两个场强互相垂直，再由勾股定理可算出合场强大小为
D项，初始位置距离正电荷较近，电势大于零。末位置距离负电荷距离较近，电势小于零。故该正试探电荷电势能减小，电场力做正功。
12．答案：ACD
解析：AB.对分析可得
解得
由于，所以
解得
对分析可得
解得
C.由于重物，导体棒和导轨速度均不变，故系统动量守恒
D.由能量守恒定律可知，重物减少的机械能等于导体棒产生的焦耳热和导轨与板面摩擦产生的热量之和。
13．答案：(1)变大
(2)0.8
(3)最大值
解析：(1)由图像可知第2阶段为手机下落阶段，对第2阶段分析，由牛顿第二定律可知
由于加速度逐渐减小，所以空气阻力变大；
(2)第2阶段的时间约为，所以手机下落的高度约为
(3)第2阶段开始空气阻力最小，加速度最大，最接近当地重力加速度。
14．答案：(1)，偏小，(2)，偏小
解析：(1)为了在闭合前后，干路电流变化较小，需保证，所以可以选用电源，电路最小总电阻
则滑动变阻器可以选用。
(2)闭合，微安表G的示数为时，流过的电流为，则有
解得
因为闭合后，总电阻减小，所以干路电流大于，可知流过的电流大于，所以
则
即测量值比微安表的实际内阻偏小。
(2)待测电阻的阻值约，微安表满偏时，干路电流约为
所以电流表选。电路中电流表、待测电阻、电阻箱、微安表的总电阻为
所以滑动变阻器选用调节较为方便。
(2)微安表示数为时，毫安表示数为，则流过的电流为
则待测电阻的阻值为
由于微安表的内阻，所以，故测电阻的测量值比真实值偏小。
15．答案：(1)(2)
解析：(1)轮胎内气体发生等容变化，初态：，末态
由查理定律有
解得
(2)设轮胎内的气体的体积原来为，后来轮胎内气体的体积为
假设在压强为时，充入气体的体积为，则气体初态：，末态：，气体发生等温变化，由玻意耳定律有
解得
即充入的气体与轮胎中原有气体的质量比
16．答案：(1)(2)
解(1)研究单位时间的能量转化
代入数据有。
(2)设当喷灌头与地面夹角为θ时对应射程为x，水在空中的运动时间为t。
竖直方向有
水平方向有
联立得
则当且v取最大值时，x有最大值
则最大喷灌面积为
17．答案：(1)(2)(3)
(1)恰好不从侧面离开时
水平方向有
竖直方向有
联立解得
(2)分析沿水平方向发射的粒子
由
解得其他方向的发射的粒子垂直于B的分量必定小于v
由得其运动半径
故不可能从侧面飞出
综上所述
(3)粒子在水平面内做匀速圆周运动，在竖直方向做匀加速直线运动设粒子做匀速圆周运动的半径为
由
解得
由几何知识易得，粒子转过的圆心角
粒子在磁场中的运动时间
粒子在z轴负方向运动的距离为
故粒子应从侧面离开
由几何知识得，对应坐标为
若要恰好从底面离开
则有
代入数据解得
18．答案：(1)(2)10J(3)
(1)物块D从M到N的过程中，由动能定理可得
物块D运动到N点时，由牛顿第二定律得
解得
由牛顿第三定律可得，对圆弧轨道的压力大小为
(2)设物块D与A板碰后，速度大小分别为，由动量守恒定律和能量守恒定律可得
解得
从木板A开始运动到右端运动至P点的过程中，对分别分析，由牛顿第二定律可得
可得加速度大小分别为
A做减速运动，B做加速运动，设经过时间木板右端运动至P点，速度分别为，则在时间内有
解得
则从释放物块D到木板右端运动到P点的过程中损失的机械能为
(3)木板右端运动到P点时，由于P点右侧地面光滑，可知只有P点左侧地面对木板产生摩擦力，摩擦力大小与木板在P点左侧的长度成正比。设木板左侧滑过P点时的速度为，则由动能定理可知
解得
此后A匀速运动，经过一段距离与物块C发生碰撞，设A与C碰后的速度分别为、，则有
解得
可知A与C碰后瞬间，速度反向，速度大小为，此后A向左匀速运动一段距离后左端到P点，然后做减速运动，地面对木板的摩擦力与左端到P点的距离成正比，设木板停止时左端距离P点的距离为d，由动能定理可得
解得
物块B从木板滑落后，在地面上做减速运动的加速度大小为
则物块B滑动的距离为
木板停止运动时，左端距物块B的距离为