2023-2024学年山东省济南市历城区二中高三上学期12月学情调研 物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年山东省济南市历城区二中高三上学期12月学情调研 物理试题（含解析），共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．物理学中有人认为引入“加速度的变化率”没有必要，然而现在有人指出“加速度的变化率”能引起人的心理效应，车辆平稳加速（即加速度基本不变）使人感到舒服，否则人会感到不舒服。某物体的a-t图如图所示，关于该物体“加速度的变化率”，下列说法正确的是 （ ）
A．“加速度的变化率”的单位应是m·s
B．加速度的变化率为0的运动是匀速直线运动
C．该物体的速度在均匀减小
D．若加速度与速度同方向，该物体的速度在增大
2．如图甲所示，某动画片里两个质量相同的小猴子为了偷到树下面桌子上的香蕉，用同一不可伸长的轻质细绳拉着，分别尝试了两种方式。如图乙所示，是使下面的猴子在竖直平面内来回摆动，是使下面的猴子在水平面内做匀速圆周运动，摆动时细绳偏离竖直方向的夹角的最大值和摆动时细绳与竖直方向的夹角都为，则下列说法正确的是（ ）
A．中猴子所受合力指向轨迹圆圆心
B．中猴子所受合力指向轨迹圆圆心
C．中把细绳调短些，不变，则上面的猴子所在树枝比之前更容易折断
D．中把细绳调短些，不变，则上面的猴子所在树枝比之前更容易折断
3．如图所示，有 40 个质量相等的小球（可视为质点），将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将两端固定在天花板上，静止时，连接天花板的轻绳与水平方向夹角为30°。已知40颗小球的总重力为8N，则第15颗小球与第16颗小球之间轻绳的张力大小为（ ）
A．1NB．3NC．5ND．7N
4．如图所示，忽略其他星球的影响，可以将A星球和B星球看成“双星系统”。已知A星球的公转周期为T，A星球和B星球之间的距离为L，B星球表面重力加速度为g、半径为R，引力常量为G，不考虑星球的自转。则（ ）
A．A星球和B星球的动量大小相等
B．A星球和B星球的加速度大小相等
C．A星球和B星球的质量之和为
D．A星球的质量为
5．如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零．如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为( )
A．0B．C． D．2B0
6．如图所示，空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度。将一质量为、电荷量为的带正电小球从点由静止释放，小球在重力和洛伦兹力的作用下，部分运动轨迹如图中实线所示，到达右侧点时速度为，取，下列说法正确的是（ ）
A．点位置比点高
B．小球可能沿轨迹返回点
C．小球运动的最大速度为
D．小球下降的最大高度为
7．如图所示，倾角为的传送带始终以的速度顺时针匀速运动，一质量为的物块以的速度从底端冲上传送带，恰好能到达传送带顶端。已知物块与传送带间的动摩擦因数为0.5，取重力加速度大小，，物块从传送带底端运动到顶端的时间为（ ）
A．
B．
C．
D．
8．如图所示，电源电动势E=7V、内阻r=2Ω，电阻R=R1=R2=5Ω，R3=10Ω，电流表为理想电表，电容器的电容C=6μF，闭合开关S，电路稳定后，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数为0.67A
B．R3两端的电压为5V
C．电容器所带的电量为3×10-5C
D．若S断开通过R2的电荷量为
二、多选题（每题有多个选项正确，每题4分，漏选得2分，共4题，16分）
9．如图是建筑工地上最常用的一种起重设备——塔吊。设某塔吊工作时保持额定功率为，从静止竖直吊起质量为的钢材，时钢材的速度达到最大，之后保持匀速运动。忽略钢丝绳和钩子的质量，忽略一切摩擦，重力加速度。则下列说法正确的是（ ）
A．钢材的最大速度为
B．钢材加速过程中加速度保持不变
C．在加速过程中，绳上拉力逐渐增大
D．在加速阶段，钢材的机械能增加了
10．如图所示是一儿童游戏机的简化示意图，光滑游戏面板倾斜放置，长度为8R的AB直管道固定在面板上，A位于斜面底端，AB与底边垂直，半径为R的四分之一圆弧轨道BC与AB相切于B点，C点为圆弧轨道最高点（切线水平），轻弹簧下端固定在AB管道的底端，上端系一轻绳。现缓慢下拉轻绳使弹簧压缩，后释放轻绳，弹珠经C点水平射出，最后落在斜面底边上的位置D（图中未画出），且离A点距离最近。假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠可视为质点。直管AB粗细不计。下列说法正确的是（ ）
A．弹珠脱离弹簧的瞬间，其动能达到最大
B．弹珠脱离弹簧的瞬间，其机械能达到最大
C．A、D之间的距离为
D．A、D之间的距离为
11．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一边长为L的正三角形区域abc，三角形所在平面与磁场方向垂直。两个相同的带正电粒子从a点沿ab方向分别以不同的速率、射出，若，且速率为的粒子从ac边射出，它们在三角形区域内运动的时间。不计粒子所受的重力及粒子间的相互作用，则两个粒子的速率之比可能为（ ）

A．B．C．D．
12．如图所示，正三棱柱的A点固定一个电荷量为+Q的点电荷，C点固定一个电荷量为 -Q的点电荷，D、D'点分别为、边的中点，选无穷远处电势为0。下列说法中正确的是（ ）
A．B、B'、D、D' 四点的电场强度方向相同
B．将一负试探电荷从点移到点，其电势能减少
C．将一正试探电荷沿直线从B点移到D'点，电场力始终不做功
D．若在点再固定一电荷量为+Q的点电荷，点再固定一个电荷量为-Q的点电荷，则D点的电场强度指向B点
三、实验题（13题6分，14题8分，共14分）
13．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示。
①需要的实验操作有 （多选）；
A．调节滑轮使细线与轨道平行
B．倾斜轨道以补偿阻力
C．小车靠近打点计时器静止释放
D．先接通电源再释放小车
②经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为 。已知打点计时器所用交流电源的频率为，则打计数点2时小车的速度大小为： （结果保留3位有效数字）。
14．某物理兴趣小组欲将电流表改装成量程为的电压表。小组同学先用如图甲所示的电路测量电流表的内阻，提供的实验器材有：
A．电流表（量程为，内阻约为）；
B．电流表（量程为，内阻约为）；
C．定值电阻（阻值为）；
D．定值电阻（阻值为）；
E.滑动变阻器R；
F.一节新的干电池E；
G.开关S及导线若干。
（1）图甲中的电阻应选用 （填“C”或“D”）。
（2）根据图甲，用笔画线代替导线，补充完成图乙中实物间的连线。( )
（3）正确连接线路后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，获得多组的示数和的示数，将对应的数据在坐标系中描点，作出图像如图丙所示，的内阻为 （结果保留三位有效数字）。
（4）给串联一个阻值为 （结果保留三位有效数字）的定值电阻，可将改装成量程为的电压表V。
（5）用标准电压表与V并联进行校准。当的示数为时，的示数为，则V的实际量程为 V（结果保留三位有效数字）。
四、解答题（15题8分，16题8分，17题14分，18题16分，共46分）
15．如图所示，一轻弹簧原长，其一端固定在倾角为的固定斜面的底端处，另一端位于处，弹簧处于自然伸长状态，斜面长。在间有一上表面与斜面平行且相切的传送带，且长，传送带逆时针转动，转动速度为。传送带上端通过一个光滑直轨道与一个半径为的光滑圆弧轨道相切于点，且端切线水平，均在同一竖直平面内，且在同一竖直线上。质量为的物块P（可视为质点）从点由静止释放，最低到达点（未画出），随后物块P沿轨道被弹回，最高可到达点。已知物块P与传送带间的动摩擦因数为，与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，弹簧始终在弹性限度内。
（1）求间距离及物块P运动到点时弹簧的弹性势能；
（2）改变物块P的质量，并将传送带转动方向改为顺时针，转动速度大小不变。将物块P推至点，从静止开始释放，在圆弧轨道的最高点处水平飞出后，恰好落于点，求物块运动到点的速度。
16．某水上滑梯的简化结构图如图所示。总质量为m的滑船（包括游客），从图甲所示倾角的光滑斜轨道上A点由静止开始下滑，到达B点时，进入一段与斜轨道相切的半径的光滑圆弧轨道BC，C点为与地面相切的圆弧轨道最低点，在C点时对轨道的压力为1.8mg，之后轨道扭曲（D与BC不在同一个竖直面内），划船从D点沿切线方向滑上如图乙所示的足够大光滑斜面abcd，速度方向与斜面水平底边ad成夹角。已知斜面abcd与水平面成角，最后滑船由斜面水平底边ad上的E点进入水平接收平台，已知DE长，g取10。求：
（1）A点距离地面高度H；
（2）滑船运动到D点的速度大小vD及从D点到E点的运动时间t。
17．中国“人造太阳”在核聚变实验方面取得新突破，该装置中用电磁场约束和加速高能离子，其部分电磁场简化模型如图所示，在三维坐标系中，空间内充满匀强磁场Ⅰ，磁感应强度大小为，方向沿轴正方向；的空间内充满匀强磁场Ⅱ，磁感应强度大小为，方向平行于平面，与轴正方向夹角为。空间内充满沿轴负方向的匀强电场.一质量为、带电量为的粒子甲，从平面第三象限内距轴为的点以一定速度出射，速度方向与轴正方向夹角为，在平面内运动一段时间后，经坐标原点沿轴正方向进入磁场Ⅰ。不计粒子重力。
（1）当电场强度的大小为时，求粒子甲从点出射速度的大小；
（2）若使粒子甲进入磁场后始终在磁场中运动，求进入磁场时的最大速度；
（3）若粒子甲以的速度从点进入磁场Ⅰ一段时间后，质量为，电量为的粒子乙，也从点沿轴正方向以相同的动量进入磁场Ⅰ，若使两粒子在它们运动轨迹的第一个交点处相撞，求两粒子从点进入磁场Ⅰ的时间差（忽略除碰撞外粒子间相互作用）。

18．如图，质量的木板B静止在光滑水平面上，固定光滑弧形轨道末端与B的左端上表面相切，右侧的竖直墙面固定一劲度系数的轻弹簧，弹簧处于自然状态，木板右端距离弹簧左端。质量的小物块A以的速度水平向右与木板发生弹性碰撞（碰撞时间不计），当碰撞完成时，从弧形轨道某处无初速度下滑的滑块C恰好到达轨道末端，并以水平速度滑上B的上表面。木板足够长，物块C的质量，物块C与木板间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内，弹簧的弹性势能与形变量的关系为。取重力加速度，结果可用根式表示。
（1）求碰撞后物块A与木板B的速度大小；
（2）若要保证木板B与弹簧接触之前C与B共速，求物块C在弧形轨道下滑的高度的范围；
（3）若，求木板与弹簧接触以后，物块与木板之间即将相对滑动时木板的速度大小；
（4）若，木板与弹簧接触以后，从木板与物块开始相对滑动到木板与物块加速度再次相同时，所用时间为，求此过程中弹簧弹力的冲量大小。
历城二中高三学情调研检测
物理参考答案 2023.12
1．D
【详解】A. “加速度的变化率”的单位应是m/s3，A错误；
B. 加速度的变化率为0，说明物体的加速度保持不变，因此是匀变速直线运动，B错误；
CD. 若加速度与速度同方向，该物体的速度在增大，若加速度与速度同反向，该物体的速度在减小，C错误D正确。
故选D。
2．B
【详解】A．中猴子在竖直平面内来回摆动，速率在不断变化，除了有指向轨迹圆圆心的向心加速度，在轨迹切线方向还有一个改变速度大小的加速度，因此合加速度方向不指向轨迹圆圆心，合力方向不指向轨迹圆圆心，故A错误；B．b中猴子在水平面内做匀速圆周运动，所受合力方向指向轨迹圆的圆心，故B正确；C．a中，下面猴子在最低点时绳子上的张力最大，树枝容易折断，设绳子长度为l，由动能定理得此时可得绳子最大张力为可知最大张力与绳长无关，故C错误；D．b中绳子上的张力和重力的合力为下面的猴子提供向心力，绳子上的张力为由于不变，则细绳调短后，绳子上的张力大小不变，故D错误。故选B。
3．D
【详解】以左侧20个小球为整体，令每个球的质量为m，受力分析如图所示
由共点力的平衡条件可知
在以16到20这五个球为整体，受力分析如图所示
根据共点力的平衡条件可得第15颗小球与第16颗小球之间轻绳的张力大小为
D正确。故选D。
4．A
【详解】A．双星角速度和周期相同，根据
得二者动量大小相等，故A正确；BC．根据
得，可知，，
根据得，则故BC错误；
D．由题意则A星球的质量为故D错误。故选A。
5．C
【详解】在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离为l的a点处的磁感应强度为零，如下图所示：
由此可知，外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，即B1=B0；依据几何关系，及三角知识，则有：BPcs30°=B0； 解得P或Q通电导线在a处的磁场大小为BP=B0；当P中的电流反向，其他条件不变，再依据几何关系，及三角知识，则有：B2=B0；因外加的磁场方向与PQ平行，且由Q指向P，磁场大小为B0；最后由矢量的合成法则，那么a点处磁感应强度的大小为B=，故C正确，ABD错误．
6．C
【详解】A．根据题意，由动能定理可知，由于小球从点静止释放，到达右侧点时速度为，则重力做功为0，点位置与点等高，故A错误；
B．根据题意由左手定则可知，小球从点向下运动，受向右的洛伦兹力，小球向右偏转，不可能沿轨迹返回点，故B错误；
CD．根据题意，利用配速法，把静止释放的小球看成具有一个向左的和向右的，且有
则小球的两个分运动为，向右的匀速直线运动和匀速圆周运动，当运动到最低点时，小球的速度最大，最大速度为设小球下降的最大高度为，由动能定理有解得故D错误，C正确。故选C。
7．D
【详解】开始时物块速度大于传送带速度，所受传送带摩擦力沿传送带向下，根据牛顿第二定律
解得物块速度与传送带速度相等所需的时间之后物块的速度小于传送带的速度，物块所受摩擦力沿传送带向上，根据牛顿第二定律
解得物块从速度等于传送带速度到速度为零所需时间物块从传送带底端运动到顶端的时间故选D。
8．B
【详解】A．由闭合电路欧姆定律，可得依题意，电路稳定后，电容器所在支路断路，有联立，解得故A错误；B．R3两端的电压为路端电压，即
故B正确；C．电容器与电阻并联，极板间电压为电容器所带的电量为故C错误；
D．若S断开，电容器放电，相当于电源，R2与R3串联后再与R1并联，通过两支路的电流关系为
则通过R2的电荷量为故D错误。故选B。
9．AD
【详解】A．当钢绳的拉力等于钢材的重力时速度最大，则钢材的最大速度为
选项A正确；
B．根据可知随着钢材上升的速度增大，加速度逐渐减小，选项B错误；
C．在加速过程中，根据
随速度增加，则绳上拉力逐渐减小，选项C错误；D．在加速阶段，钢材的机械能增加量等于拉力做功，则机械能增加了选项D正确。故选AD。
10．BD
【详解】A．弹珠与弹簧接触向上运动过程，对弹珠分析可知，弹珠先向上做加速度减小的加速运动，后做加速度方向反向，大小减小的减速运动，可知，弹簧弹力与重力沿斜面的分力恰好抵消时，合力为0弹珠的动能达到最大，此时弹簧处于压缩状态，A错误；
B．弹珠脱离弹簧之前，弹簧处于压缩，弹簧对弹珠做正功，因此弹珠脱离弹簧的瞬间，弹珠的机械能达到最大，B正确；CD．弹珠飞出后做类平抛运动，沿斜面方向有可知弹珠落地D的时间为一定值，水平方向有可知，弹珠飞出速度越小，距离A点越近，由于弹珠做圆周运动，若恰能越过C，则此时有解得，C错误，D正确。故选BD。
11．AB
【详解】速率为的粒子从ac边射出，作出该粒子的运动轨迹如图所示

根据几何关系，该粒子轨迹对应的圆心角为120°，当轨迹与bc边相切时，粒子圆周运动的半径最大，根据几何关系可知，此时粒子恰好从c点飞出，则有
由于洛伦兹力提供向心力，则有
解得
由于粒子在磁场中运动的周期
令粒子轨迹对应的圆心角为，粒子运动的时间
解得
由于在三角形区域内运动的时间，可知速率为的粒子运动轨迹对应的圆心角为60°，可知速率为的粒子必定从bc边射出，作出其运动轨迹如图所示

根据几何关系有由于洛伦兹力提供向心力，则有解得结合上述，两个粒子的速率之比可知，两个粒子的速率之比可能为与。故选AB。
12．AC
【详解】A．分别画出AC与B、B'、D、D'各点组成的平面三角形，然后进行场强的合成可以得到两个点电荷在这四点的电场强度方向均平行于AC，方向由A指向C，A正确；
B．沿线电场强度方向由指向，电势降低，但试探电荷为负电荷，故电势能增加，B错误；
C．几何体为正三棱柱，D、D'点分别为、边的中点，所以BDD'B'为AC的中垂面，也就是等势面，各处电势相等，电势能相等，电场力不做功，C正确；
D．、两点在D点电场强度的矢量和与该点原场强方向一致，由D指向C，所以四个点电荷在D点的场强方向由D指向C，D错误；
故选AC。
13． ACD 2.75 1.48
【详解】①[1]A．实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确；
B．该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项B错误；
C．为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，选项C正确；
D．先接通电源再释放小车，选项D正确。
故选ACD。
②[2][3]计数点1的读数为2.75。已知打点计时器所用交流电源的频率为，则打点周期T=0.02s，则打计数点2时小车的速度大小为
14． C 300 14.7 15.5
【详解】（1）[1]当电流表A1、A2满偏时，A1并联的电阻约为
图甲中的电阻应选用C；
（2）[2]根据图甲，用笔画线代替导线，补充完成图乙中实物间的连线如图所示
（3）[3]根据串并联电路特点和欧姆定律有
整理得
根据图像可得
代入数据解得
（4）[4]将改装成量程为的电压表，需要串联的电阻为
（5）[5]当的示数为时，的示数为，当的示数为时，的示数为
则V的实际量程为
15．（1），；（2）
【详解】（1）当物块P在传送带上运动时，由牛顿第二定律得
解得物块的加速度
a=12m/s2
当物块速度达到4m/s时，其位移为
故物块P到达F点前已经与传送带达到了共同速度。因
且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，所以物块P与传送带达到了共同速度后做匀速直线运动到F点。设BE长为L0，则物块从F点运动到E点的过程中，由能量守恒定律有
物块P被弹回，从E点运动到F点的过程中，由能量守恒定律有
联立解得
L0=1m，Ep=80J
（2）由题意可知，物块从D点做平抛运动落于F点，设过D点的速度为vD，则水平方向上有
x0csθ=vDt
竖直方向上有
解得
vD=4m/s
16．（1）；（2），
【详解】（1）滑船从A点滑到C点时，由机械能守恒定律可知
在C点时由牛顿第二定律可得
解得
（2）滑船在斜面上做类平抛运动，在斜面上只受重力和斜面的支持力，则运动的加速度大小
沿斜面ab方向
沿斜面ad方向
以上三式联立得
17．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子甲在A点的受力和速度关系如图1所示：

将粒子甲从A点出射速度v0分解到沿y轴方向和z轴方向。粒子受到的电场力沿y轴负方向，可知粒子沿z轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向做匀减速直线运动，则从A到O的过程，有
联立解得
（2）从坐标原点O以速度v沿z轴正方向进入磁场Ⅰ中，做匀速圆周运动，经过半个圆周进入磁场Ⅱ继续做匀速圆周运动，如图2
由洛伦兹力提供向心力可得
可得
根据几何关系可知粒子甲经过磁场Ⅱ后从x轴进入磁场Ⅰ中，为了使粒子甲进入磁场后始终在磁场中运动，则粒子甲在磁场Ⅰ中运动时，不能从磁场Ⅰ上方穿出，在磁场Ⅱ中运动时，不能从z=-3d平面穿出，则粒子在磁场中运动的轨迹半径需满足，
联立可得
要使粒子甲进入磁场后始终在磁场中运动，进入磁场时的最大速度
（3）设粒子乙的速度大小为，根据粒子甲、乙动量相同，可得
且，
设粒子甲、乙在磁场Ⅰ中运动时轨迹半径分别为和，则
，
粒子甲、乙在磁场Ⅱ中运动时轨迹半径分别为和,则
，
根据几何关系可知，粒子甲、乙运动轨迹第一个交点在粒子乙第一次穿过x轴的位置，如图3所示。

粒子甲、乙从O点进入磁场到第一个交点的过程，有
可得粒子甲、乙在它们运动轨迹的第一个交点相遇,两粒子从O点进入磁场Ⅰ的时间差为
18．（1），；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）A与B发生弹性碰撞，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得，碰撞后物块A与木板B的速度大小分别为
，
（2）物块C运动到最低点过程中，由动能定理
解得
物块C在木板B上滑动到共速过程中，由动量守恒定律
对木板B由动能定理
解得
当物块C下滑速度恰为
得
即
（3）若，则物块C与木板B共速时，恰好与弹簧接触，则B与C以相同速度压缩弹簧，对BC整体受力分析，由牛顿第二定律
对物块C由牛顿第二定律
当满足时，物块C与木板B之间即将发生相对滑动，解得此时弹簧压缩量为
由能量守恒定律
联立解得，此时木板的速度大小为
（4）由受力分析知，B、C再次加速度相等时，弹簧压缩量也为，此时木板速度也为，且速度方向向左，对木板B由动量定理：
联立可得，此过程中弹簧弹力的冲量大小为