2022届山东省济南市十一校高三（下）2月开学考试物理试题含解析

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山东省济南市十一校高中三年级2月学校联考物理试题注意事项：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. 下列关于力和运动的说法中，正确的是（　　）A. 汽车在水平面上做匀速圆周运动时合外力为零B. 汽车在水平面上做匀速圆周运动时速度变化率不变C. 拔河比赛中，获胜一方拉力的大小大于另一方拉力的大小D. 拔河比赛中，获胜一方拉力的大小等于另一方拉力的大小【答案】D【解析】【详解】A．做匀速圆周运动的物体需要向心力，合外力即使向心力的提供者，所以合外力不为零，故A错误；B．匀速圆周运动物体的加速度方向在时刻变化，所以速度变化率变化，故B错误；CD．拔河比赛中，两方拉力大小相等，所以C错误，D正确。故选D。2. 扔皮球是儿童经常玩的游戏。若把皮球视为质点，皮球两次投中同一点的过程可以简化为如图所示的两个过程，一次从点水平抛出，另一次从点正下方地面上的点斜向上抛出，其轨迹的最高点和点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）A. 皮球两次运动的位移的大小相等B. 皮球两次运动的时间相等C. 皮球两次运动落地前瞬间重力的功率相等D. 皮球两次运动落地前瞬间的速率相等【答案】C【解析】【详解】A．从P到M的位移为由P指向M的有向线段，从Q到M的位移为由Q指向M的有向线段，两者大小不等，故A错误；B．设P离地面高度为h，从Q点抛出的小球做斜抛运动，根据对称性，其从Q到最高点和从最高点到M的过程时间、水平位移、速率大小都相等，其从最高点到M的过程与从P点抛出到M的过程都是平抛运动，由知时间相等，所以从P点抛出到M点与从Q抛出到M点两种情况的时间之比为1:2，故B错误；C．由B中分析可知，从Q抛出的小球从最高点到M点与从P抛出到M点，由竖直方向都自由落体运动，落地时竖直方向分速度，由可知落地时两者竖直方向分速度相等，由重力功率公式知落地前瞬间两球重力功率相等，故C正确；D．两球落地前竖直方向速度相等，但水平方向分速度不等，水平方向是匀速运动全过程两次时间之比是1:2，所以两球水平速度之比为2:1，合成后可知两球落地前瞬间速率不等，故D错误。故选C。3. 火星探测器“天问一号”成功着陆火星、北斗卫星导航系统覆盖全球、建造空间站天和核心舱等，中国航天人取得了辉煌成就。已知地球的半径约为火星半径的2倍，地球质量约为火星质量的10倍，北斗导航系统中的地球同步卫星做匀速圆周运动，空间站天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的周期约为，下列说法中正确的是（　　）A. 火星上发射卫星的第一宇宙速度大于地球上发射卫星的第一宇宙速度B. 火星表面附近的重力加速度大于地球表面附近的重力加速度C. 同步卫星所在处的重力加速度大于天和核心舱所在处的重力加速度D. 同步卫星运动的角速度小于天和核心舱运动的角速度【答案】D【解析】【详解】A．对于近地卫星，根据万有引力提供向心力得解得地球的第一宇宙速度表达式为同理火星的第一宇宙速度有A错误；B．地球表面附近的重力加速度由万有引力提供火星表面附近的重力加速度B错误；CD．根据万有引力提供加速度空间站天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的周期约为，可知它的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，同步卫星运动的角速度小于天和核心舱运动的角速度，故同步卫星所在处的重力加速度小于天和核心舱所在处的重力加速度，C错误，D正确。故选D。4. 如图甲所示，斜面底端放置一个传感器。一个小物块从斜面顶端由静止下滑，在计算机上得到物块和传感器间距离随时间变化图像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）A. 小物块下滑的加速度大小为B. 小物块下滑的加速度大小为C. 小物块下滑时的速度大小为D. 小物块下滑时的速度大小为【答案】B【解析】【详解】AB．物块从顶端下滑至距离传感器6m处即位移为4m，所有时间为2s，在这过程中做匀加速直线运动A错误，B正确；CD．小物块下滑时的速度大小为C、D错误。故选B。5. 一列简谐横波沿轴传播，时的波形图如图甲所示，A、B为介质中的两质点。图乙为质点A的振动图像。下列说法正确的是（　　）A. 时，的速度沿轴正方向B. 时，的加速度沿轴负方向C. 从到，的路程为D. 从到，波沿轴负方向传播了【答案】A【解析】【详解】AB．由图乙可知，t=0.225s时，质点A在平衡位置上方向向上运动由甲图可推出此刻B在平衡位置下方向上运动，所以此刻B的速度沿y轴正方向，故A正确，B错误；C．由波形移动特点可推知0.225s时B在-2.5cm下方，故到时间内，B的路程小于7.5cm，故C错误；D．由图乙可知在t=0.1s时质点A处于平衡位置且向下振动，波沿x轴负方向传播，由图甲可知，波长λ=10cm，由图乙可知，波的周期为0.20s，则波速为从t=0.15s到t=0.225s，波沿x轴负方向传播了s=50×0.075cm=3.75cm故D错误。故选A。6. 理想变压器的原线圈接家庭用交流电，副线圈接一个理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大）和一额定电压为的灯泡。灯泡正常发光，下列说法正确的是（　　）A. 原线圈和副线圈的匝数比为B. 原线圈和副线圈的匝数比为C. 副线圈两端电压的最大值为D. 副线圈两端电压的最大值为【答案】C【解析】【详解】CD.原线圈接家庭用交流电，副线圈两端电压因二极管的作用由一半时间电压为0，则有解得故C正确，D错误；AB.副线圈两端电压的有效值解得则原副线圈匝数之比AB错误。故选C。7. 如图所示，两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小分别为、，磁场方向分别为垂直纸面向外、向里，两磁场边界均与轴垂直且宽度均为，在轴方向足够长。现有一边长为的正方形导线框，从图示位置开始，在外力的作用下沿轴正方向匀速穿过磁场区域，在运动过程中，对角线始终与轴平行。线框中感应电动势的大小为、线框所受安培力的大小为。下列关于、随线框向右匀速运动距离的图像正确的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】B【解析】【详解】AB．线框右半部分进入左边磁场过程，在0~过程中，有效切割长度在随位移均匀增大，线圈在位置有效切割长度达到最大L，电动势达到最大值为E0，在~L过程中，左半部分也进入左边磁场，有效切割长度随位移均匀减小，到L位置时有效切割长度减小到零，电动势减小到零；在L~过程中，线框右半部分进入右方磁场，左半部分在左方磁场，两部分切割磁感线的有效切割长度都在增大，当到达位置时，有效切割长度都达到最大值L，由楞次定律知两磁场中两部分感应电流（电动势）对线圈来说方向相同，都为逆时针方向，故总电动势为3E0，故A错误，B正确；CD．设线圈有效切割长度为l，本题中也是各阶段计算安培力的等效长度，线圈受到的安培力大小由于等效长度l在随位移变化，成线性关系，所以安培力与位移不成线性关系，故CD错误。故选B。8. 如图所示，空间中均匀分布着垂直纸面向里的匀强磁场，坐标原点处有一粒子源，在纸面内向第一、二象限内各个方向发射速度大小相等的同种带正电粒子，不计粒子重力。已知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，现在过轴上的和轴上的这两点垂直纸面放置一个足够长的荧光屏，粒子能到达荧光屏上区域的长度为（　　）A.  B. C.  D. 【答案】A【解析】【详解】从O点射出的粒子在磁场中做逆时针绕向的匀速圆周运动，根据不同速度方向画轨迹图，结合几何关系可知能到达荧光屏上在屏上P、Q之间，其中打到P点的粒子其圆弧正好是半圆，打到Q点的粒子是沿x轴负方向射出，运动轨迹的圆心恰好为直线与y轴的交点A点，如下图在中，根据余弦定理而代入数据可得沿x轴负方向射出的粒子，打到Q点，可知所以粒子能到达荧光屏上区域的长度为故选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，两完全相同圆柱体M、N放置在木板与竖直墙之间，现以木板与墙连接处所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置缓慢地转到水平位置，不计一切摩擦。在此过程中，下列说法正确的是（　　）A. 柱体N对木板的压力减小B. 墙对柱体M的弹力减小C. 柱体M对木板的压力减小D. 柱体M、N之间的弹力增大【答案】BC【解析】【详解】AD．对N受力分析，设木板与水平方向夹角为，由平衡条件知M、N间弹力大小FMN=mgsin板对N的弹力大小NN=mgcos木板缓慢转到水平位置过程，逐渐减小到零，代入上式可得结论，FMN逐渐减小到零，NN逐渐增大。故AD错误；BC．对M、N两圆柱体组成的整体，由平衡条件，墙对整体的弹力大小F墙=G总tan木板对两球的弹力大小由逐渐减小到零，NN逐渐增大带，代入上式，结合牛顿第三定律可得结论：F墙大小逐渐减小，NM逐渐减小，故BC正确。故选BC。10. 若规定无限远处的电势为零，真空中点电荷周围某点的电势可表示为，其中为静电力常量，为点电荷的电荷量，为点电荷到该点的距离。如图所示，、、是真空中三个电荷量均为的固定点电荷，、、连线构成一等边三角形且边长为，、A、是三条边中点，是三条边中垂线的交点。下列说法正确的是（　　）A 、、三点电势相同B. 、、三点场强相同C. 、两点的电势之比D. 、两点的电势之比【答案】AC【解析】【详解】A．电势是标量，根据电势与距离关系可得同理可得A正确；B．O、A、B三点场强的电场强度大小相同，方向不同，B错误；CD．根据题意得C正确、D错误故选AC。11. 如图所示为某缓冲装置的模型图，一轻杆被两个固定薄板夹在中间，轻杆与两薄板之间的滑动摩擦力均为，轻杆露在薄板外面的长度为。轻杆前端固定一个劲度系数为的轻弹簧。一质量为的物体从左侧以速度撞向弹簧，能使轻杆向右侧移动。已知弹簧的弹性势能，其中为劲度系数，为形变量。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（　　）A. 欲使轻杆发生移动，物体运动的最小速度为B. 欲使轻杆发生移动，物体运动的最小速度为C. 欲使轻杆左端恰好完全进入薄板，物体运动的速度为D. 欲使轻杆左端恰好完全进入薄板，物体运动的速度为【答案】BD【解析】【详解】AB．当轻杆刚要移动时，对轻杆受力分析，设此时弹簧弹力为F，压缩量为x，由平衡条件知带入k的值可得设欲使轻杆发生移动，物体运动的最小速度为v1，则由能量守恒由题意，物体以速度撞向弹簧，能使轻杆向右侧移动，由能量守恒联立可得故A错误，B正确；CD．欲使轻杆左端恰好完全进入薄板，物体运动的速度为v2，则由能量守恒可解得故C错误，D正确。故选BD。12. 如图所示，水平面内有两个光滑平行导轨，导轨足够长，其间距为。质量分别为、的环A、B套在导轨上，两环之间连接一轻弹簧，轻弹簧原长。开始时弹簧与杆垂直，两环均静止。某时刻，给环一水平向右的瞬时速度，下列说法正确的是（　　）
 A. A、B和弹簧组成的系统动量守恒B. 若弹簧恢复原长时，环B速度为水平向右的，则此时A的速度也为水平向右的C. 若弹簧恢复原长时，环B速度为水平向右的，则初始状态时弹簧的弹性势能D. 若某时刻弹簧与导轨之间的夹角为，此时环A、的速度分别为，【答案】ACD【解析】【详解】A．平行导轨光滑，对A、B和弹簧组成的系统分析，所受的合外力为0，因此系统动量守恒，A正确；B．对A、B和弹簧组成的系统分析，取向右为正方向，由动量守恒定律解得B错误；C．开始时，弹簧长度为L，而原长为，故弹簧压缩了，弹性势能记为EP，由B项可知，弹簧恢复原长时，A的速度大小为2v，方向向左，由能量守恒得 解得 C正确；D．若弹簧与导轨间夹角为30°时，此时弹簧长度故弹簧伸长了，弹性势能也是Ep，由动量守恒定律由能量守恒定律解得，D正确。故选ACD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13. 如图甲所示为测量物块与水平桌面之间滑动摩擦因数的实验装置示意图，主要实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光条的总质量、重物的质量；用游标卡尺测量遮光条的宽度（如图乙所示）；用米尺测量两光电门之间的距离；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门的左侧由静止释放，数字毫秒计分别读出遮光条经过光电门和光电门所用的时间和，求出加速度；④多次重复步骤③，求的平均值；⑤根据上述实验数据求出物块与水平桌面间滑动摩擦因数。回答下列问题：（1）从图乙中读出遮光条的宽度__________；（2）物块的加速度__________（用、、和表示）；（3）滑动摩擦因数__________（用、、和重力加速度表示）。【答案】    ①. 1.050    ②.     ③. 【解析】【详解】（1）[1]游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上油标尺的读数（mm的小数位），由图可读出为（2）[2]物块经过A点时的速度为：，物块经过B点时的速度为：，
物块做匀变速直线运动，由速度位移公式得vB2-vA2=2as加速度为a=（3）[3]对重物，由牛顿第二定律得   对物块（含遮光条）联立可解得μ=14. 学习了传感器之后，某物理兴趣小组找到了一个型金属热电阻，想利用热电阻的阻值随温度的升高而增大的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为，内阻不计；灵敏毫安表，量程，内阻为；滑动变阻器；开关、导线若干。（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、金属热电阻串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为__________。（2）现在该实验小组想让测温范围大一些，能从开始测，他们又设计了如图乙所示的电路图，并进行了如下操作：a. 将金属热电阻做防水处理后放入冰水混合物中，过了一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器，使毫安表指针满偏； b. 保持滑动变阻器接入电路的电阻不变，他们在实验室中找来了一瓶热水，他们把金属热电阻放入其中，过了一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为，则测得热水的温度为__________。（保留2位有效数字）c. 写出毫安表的电流值和温度的关系式__________。d. 根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值。（3）若干电池用久了后其电源电动势不变，而其内阻变大，不能忽略不计了，其他条件不变。若用此温度计前进行了（2）中a步骤的操作进行了调节，测量结果将会__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】    ①. 75    ②. 94    ③.     ④. 不变【解析】【详解】（1）[1]温度最低，电阻最大。解得由图像可知得（2）[2]放入冰水混合物中，时，，电流表满偏有解得放热水中得得[3]由欧姆定律和温度与电阻关系式，联立整理得（3）[4]不变，因为在操作a步骤时，要调节滑动变阻器使电流满偏，当电源内阻阻值增大，会将滑动变阻器阻值调小，总和不变，对结果无影响。15. 2021年9月29日万里黄河第一隧“济南黄河济泺路隧道”建成通车，隧道全长。一位质量为的司机驾驶某小型汽车从起点处由静止以的加速度匀加速起步，速度达到后保持匀速行驶，到达终点前开始匀减速运动，到达终点时刚好停下，假设司机相对汽车始终静止，汽车在运动过程中始终可以看做水平面上的直线运动，重力加速度取，求（1）汽车通过全程所用时间；（2）司机匀加速过程中所受汽车作用力的大小。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）加速过程由运动学公式减速过程匀速过程总时间（2）作用力克服重力并提供了加速度，根据力的合成16. 如图所示，在竖直平面内的矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为，均匀铜导线制成的单匝正方形闭合线框，边长为，总电阻为，质量为。将其置于磁场上方，线框由静止自由下落，线框进入磁场过程中始终做匀速运动，线框平面保持在竖直平面内，且边始终与水平磁场的上边界平行，重力加速度为。求（1）线框开始下落时边距离磁场上边界的高度；（2）进入磁场过程中两点间的电势差；（3）线框进入磁场过程中所受安培力的冲量的大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据动能定理得线框进入磁场过程中始终做匀速运动，受力平衡根据安培定律得联立解得（2）由欧姆定律得（3）根据冲量的定义得17. 某种回旋加速器的设计方案如图a所示，图中粗黑线段为两个正对的极板，其间存在方向竖直向上的匀强电场，两极板间电势差为。两个极板的板面中部各有一狭缝（沿方向的狭长区域），带电粒子可通过狭缝穿越极板（见图b）；两条细虚线间（除开两极板之间的区域）既无电场也无磁场；其它部分存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向外。在离子源中产生的质量为、带电量为的离子，由静止开始被电场加速，经狭缝中的点进入磁场区域，点到极板右端的距离为，到出射孔的距离为。离子从离子源上方的点射入磁场区域，最终只能从出射孔射出。离子打到器壁或离子源外壁即被吸收，忽略相对论效应，不计离子重力。求（1）离子经一次加速后进入磁场区域，便从出射孔射出时，所加磁场的磁感应强度的大小；（2）若磁感应强度，判断离子能否从出射孔射出，若不能射出说明理由，若能射出试求出：①离子出射时的动能；②离子从离子源出发到达出射孔的总时间。（忽略离子在两板及两虚线间的运动时间）
 【答案】（1）；（2）粒子能从出射孔Р射出；①；②【解析】【详解】（1）离子在电场中加速，由动能定理粒子进入磁场区域，由牛顿第二定律加速一次便从出射孔射出，由几何关系知可得（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动带入B的值可得   说明粒子轨迹在极板上方平移10个半圆后进入虚线区域设在电场中加速n次，则解得有整数解，说明粒子能从出射孔Р射出，则出射时动能为         （3）粒子圆周运动的周期为在极板上方轨迹平移10个半圆时间在磁场中圆周运动时间离子从离子源出发到达出射孔的总时间18. 如图所示，有5个大小不计的物块1、2、3、4、5放在倾角为的足够长斜面上，其中物块1的质量为，物块2、3、4、5的质量均为，物块1与斜面间光滑，其他物块与斜面间动摩擦因数。物块2、3、4、5的间距均为，物块1、2的间距为。开始时用手固定物块1，其余各物块都静止在斜面上。现在释放物块1，使其自然下滑并与物块2发生碰撞，接着陆续发生其他碰撞。假设各物块间的碰撞时间极短且都是弹性碰撞，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。求（1）物块1、2第一次碰后瞬间的速度大小；（2）从释放物块1到物块1、2发生第五次碰撞所需时间；（3）从释放物块1到物块1、2发生第五次碰撞所有物块与斜面间摩擦产生的总热量。【答案】（1），；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由动能定理得解得碰撞过程动量守恒和机械能守恒得解得物块1、2第一次碰后瞬间的速度大小分别为，。（2）第1次碰后，根据牛顿第二定律分析，物块2物块2将以速度向下匀速运动直到与物块3碰撞，物块2、3等质量弹性碰撞，碰后交换速度，物块3继续向下匀速运动与物块4碰交换速度，物块4继续向下运动与物块5碰交换速度，物块5以速度向下匀速运动。假设物块2静止后物块1再与之发生第2次碰撞：对物块1分析对物块2分析由于，假设成立。因为，所以第2次碰将重复第1次的运动，物块4以速度向下匀速运动，释放到第1次碰用时第1、2次，2、3次，3、4次碰用时均为第4次碰到第5次碰用时从释放物块1到物块1、2发生第五次碰撞所需时间（3）第1、2次碰时段内，可以等效为1个物块持续匀速下滑摩擦产热第2、3次碰时段内，可等效为2个物块持续匀速下滑摩擦产热第3、4次碰时段内，可以等效为3个物块持续匀速下滑摩擦产热第4、5次碰时段内，可以等效为4个物块持续匀速下滑摩擦产热总热量