山东省潍坊市2023-2024学年高三上学期期末考试物理试题

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1．答题前，考生先将自己的学校、姓名、班级、座号、考号填涂在相应位置。
2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，绘图时，可用2B铅笔作答，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
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. 如图所示，关于下列光现象说法正确是（ ）
A. 图甲是双缝干涉原理图，若只增大挡扳上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将增大
B. 图乙中光能在光导纤维内通过全反射进行传播，是因为光导纤维内芯的折射率比外套小
C. 图丙中肥皂膜上的条纹是由光的干涉形成的，相机镜头利用这一原理可使照片更加清晰
D. 图丁中央存在一个亮斑，是由于光线通过小孔衍射形成的
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
可知若只增大挡扳上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将减小。故A错误；
B．图乙中光能在光导纤维内通过全反射进行传播，是因为光导纤维内芯的折射率比外套大。故B错误；
C．图丙中肥皂膜上的条纹是由光的薄膜干涉形成的，相机镜头的增透膜就是利用薄膜干涉这一原理使照片更加清晰的。故C正确；
D．图丁中央存在一个亮斑，是由于光线通过小圆板得到的光的衍射图样。故D错误。
故选C。
2. 如图所示，在倾角37°足够长的斜面上有一个质量为1kg的物体，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5，时物体在拉力的作用下由静止开始沿斜面向上运动，时撤去拉力F。g取，。下列说法正确的是（ ）

A. 物体沿斜面向上加速时加速度大小为
B. 物体在时的速度为0
C. 物体在斜面上运动的总时间为3s
D. 物体沿斜面向上运动的最大位移为15m
【答案】D
【解析】
【详解】A．有拉力作用时，对物体受力分析，根据牛顿第二定律可得
解得，物体沿斜面向上加速时加速度大小为
故A错误；
B．2s时物体的速度为
撤去拉力后，物体向上滑动的过程中，对物体受力分析，根据牛顿第二定律可得
解得，物体向上减速的加速度大小为
则物体向上减速的时间为
则物体在时速度为0，故B错误；
C．当物体速度减为零时，由于，则物体不能保持静止，物体会沿斜面向下做加速运动，则物体在斜面上的运动时间不止3s，故C错误；
D．物体沿斜面向上运动的最大位移为
故D正确。
故选D。
3. 某波源O发出一列简谐横波，其振动图像如图所示。在波的传播方向上有M、N两点，它们到波源O的距离分别为4m和5m。测得M、N开始振动的时间间隔为1.0s。则（ ）

A. 这列波波速为9m/s
B. 这列波的诐长
C. 当N点离开平衡位置的位移为10cm时，M点正在平衡位置
D. M、N的速度始终相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．由题意可得，该波的波速为
故A错误；
B．由图可知，该波的周期T为2.0s，则该波的波长为
故B正确；
C．M、N两点的距离为1m，即为，则当N点离开平衡位置的位移为10cm时，M点正在波谷，故C错误；
D．M、N两点的距离为1m，即为，则M、N的速度始终相反，故D错误。
故选B
4. 2023年10月2日中国蹦床名将朱雪莹在杭州亚运会蹦床比赛中夺得女子个人冠军。在某次比赛中她从离水平网面3.2m高处自由下落，与网接触0.8s后，沿竖直方向弹回到离水平网面5.0m高处。已知朱雪莹的质量为45kg，g取，网对朱雪莹的平均作用力大小为（ ）
A. 112.5NB. 562.5NC. 1012.5ND. 1462.5N
【答案】D
【解析】
【详解】朱雪莹自由下落刚触网时的速度大小满足
解得
离开网时的速度大小满足
解得
取竖直向上为正方向，由动量定理可得
解得
故选D。
5. 地球的公转轨道接近圆，但哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆，若已知地球的公转周期为，地球表面的重力加速度为g，地球的半径为R，太阳的质量为M，哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，在远日点与太阳中心的距离为，万有引力常量为G，则哈雷彗星的运动周期T为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】地球公转，设地球公转半径为，根据万有引力提供向心力
根据开普勒第三定律
哈雷彗星的运动周期为
故选A。
6. 图甲为某科技兴趣小组自制小型发电机并用理想变压器模拟变压输电过程的示意图，图乙为该发电机产生的电动势随时间的变化规律。变压器匝数，电阻阻值未知，电阻，灯泡的额定电压为10V，额定功率为5W。不计发电机线圈内阻及交流电表A的内阻。若灯泡正常发光，下列说法正确的是（ ）

A. 时，通过发电机线圈的磁通量为0
B. 电流表A的示数为1A
C. 0~0.01s内通过发电机线圈的电荷量为
D. 发电机的输出功率为11W
【答案】D
【解析】
【详解】A．由乙图可知，时，感应电动势为0，此时发动机线圈处于中性面位置，通过它的磁通量为最大值。故A错误；
B．根据
又
解得
则电流表A的示数为
故B错误；
C．由乙图可知发动机线圈转动的角速度为
发动机的电动势峰值为
有效值为
根据
又
联立，解得
根据闭合电路欧姆定律可得
解得
0~0.01s内通过发电机线圈的电荷量为
故C错误；
D．发电机的输出功率为
故D正确。
故选D。
7. 第19届杭州亚运会，中国女排第九次摘得亚运会金牌。在某次训练中，运动员从底线中点正上方高处将球以的速度水平击出，球恰好擦着球网上沿进入对方场内，已知排球场长，宽，球网高，不计空气及擦网时的阻力，g取，则该运动员击球速度不可能超过（ ）
A. 22.5m/sB. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据平抛规律有
，
解得，球从水平击出到擦网的时间和球运动的总时间分别为
，
当运动员击出的球擦网的速度达到最大时，球恰好到对方场内的边界处，如下图所示
设球击出的速度方向与球场中线的夹角为，则有
由题意可知，其中
，
联立解得
故选B。
8. 如图所示，在粗糙的水平面上有一质量为0.5kg的物块Q，Q的正上方0.6m处有一悬点O，一根长为0.6m的轻绳一端固定在O点，另一端拴接一质量为1kg的小球将绳伸直并将P拉到偏离水平方向30°静止释放，P运动到最低点与Q发生正碰后，Q向左滑动1.5m停下。已知Q与地面的动摩擦因数，g取。则（ ）
A. P第一次到达最低点的速度为
B. P第一次到达最低点时绳的拉力为40N
C. P、Q碰撞过程中损失的机械能为
D. P碰后能上升的最大高度为0.1m
【答案】C
【解析】
【详解】A．设小球P的质量是m，物块Q的质量为M，由题意可知小球P到点的过程中做自由落体运动，如图
由运动学公式
解得
从到最低点，由动能定理
解得，P第一次到达最低点的速度为
故A错误；
B．在最低点，对小球P受力分析，由牛顿第二定律
解得，P第一次到达最低点时绳的拉力为
故B错误；
CD．碰后对Q由动能定理
解得
小球P与物块Q碰撞的过程中，由动量守恒定律
解得，P碰后的速度为
则碰后对P由动能定理
P碰后能上升的最大高度为
碰撞过程中，由能量守恒定律
解得P、Q碰撞过程中损失的机械能为
故C正确，D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 通用技术课上，某兴趣小组制作了一个电动爬杆小猴，原理如图所示，竖直杆OM与光滑杆ON均固定在电动机底座上，且ON与水平面间的夹角，一弹簧上端固定在OM杆上的P点，下端与穿在ON杆上质量为m的小猴相连。小猴静止时弹簧与竖直方向间的夹角，当电动机非动底座开始转动时，小猴开始爬杆。已知OP两点间的距离为L，重力加速度为g。则（ ）
A. 小猴静止时杆对小猴的弹力方向垂直杆ON斜向下
B. 小猴静止时弹簧弹力的大小为mg
C. 小猴静止时杆对小猴的弹力大小为
D. 电动机转动后，当小猴稳定在与P点等高的位置时杆的角速度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．对小猴受力分析如图
由平衡条件可知，小猴静止时杆对小猴的弹力方向垂直杆ON斜向下，故A正确；
B．小猴静止时弹簧弹力的大小为
故B错误；
C．由图可知，小猴静止时杆对小猴的弹力大小为
故C错误；
D．由几何关系可知，小猴稳定在与P点时弹簧的长度与在P点时相等，故弹簧的弹力为
在P点，对小猴受力分析
水平方向由牛顿第二定律
竖直方向由平衡条件
联立解得
故D正确。
故选AD。
10. 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理可简化为下述过程，已知静电场的方向平行于x轴，电子从处静止释放，仅在静电力作用下在x轴上往返运动，其电势能随x的变化如图所示。已知电子质量、电荷量。则（ ）
A. x轴上O点左侧的电场强度方向与x轴正方向同向
B. x轴上O点左侧的电场强度和右侧的电场强度的大小之比
C. 电子在处的动能为5eV
D. 电子运动的周期
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由图可知，电子在x轴上从x=-1cm处向O点运动过程，其电势能一直减小，根据
可知该区间从左至右电势一直增加，即电场强度方向与x轴正方向相反。故A错误；
B．根据
可知图像中图线的斜率表示电子所受电场力大小，可得
，
解得
，
x轴上O点左侧的电场强度和右侧的电场强度的大小之比为
故B正确；
C．依题意，电子仅在静电力作用下在x轴上往返运动，其动能和电势能之和保持不变，电子释放时动能为零，电势能为零，总能量为零，电子在处的能量为
由图可知，电子在处的电势能为
解得
故C正确；
D．同理，可知电子在O点的电势能最小，动能最大为
依题意，电子在运动过程中，有
电子运动的周期为
联立，解得
故D错误。
故选BC。
11. 如图所示的电路中，定值电阻、、的阻值均为，电源电动势为E，内阻为r，R为滑动变阻器，电表均为理想电表。开关S闭合后，滑动变阻器的滑片从图示位置向左滑动的过程中，电压表示数变化量的绝对值为，电流表示数变化量的绝对值为，下列判断正确的是（ ）
A. 电压表示数增大B. 消耗的功率减小
C. 电源的效率增大D.
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．依题意，滑动变阻器的滑片从图示位置向左滑动的过程中，外电路阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知
干路电流减小，由
可知电压表示数增大。故A正确；
B．根据
可得消耗的功率增大。故B错误；
C．根据
可知，电源的效率增大。故C正确；
D．根据前面选项分析，干路电流减小，并联电路中，通过的电流表所在支路电流减小，通过另两个支路的电流均增大，所以电流表示数的减小量大于通过另两个支路的电流的增加量，则
又
联立，解得
故D正确。
故选ACD。
12. 如图甲所示，粗细均匀的无限长平行导轨固定在倾角的斜面上，在边界EF下方区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场B，有两根相同金属棒ab、cd分别从磁场边界EF上方位置和边界EF位置同时由静止释放，cd棒运动的图像如图乙所示，其中OM、NP段为曲线，其他段为直线。已知磁感应强度，导轨间距，金属棒与导轨间的动摩擦因数，导体棒的质量均为，导体棒电阻均为，导轨电阻不计，g取。则下列说法正确的是（ ）
A. 0~2s内通过导体棒ab的电荷量为
B. ab棒刚进入磁场时ab两端的电压为16V
C. 0~2s内导体棒cd产生的焦耳热为
D. ab、cd棒之间的最小距离为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．导体棒cd在磁场中匀速运动时，有
解得
0~2s内根据动量定理，有
解得，通过cd棒的电荷量为
由于ab、cd棒串联，所以0~2s内通过导体棒ab的电荷量也为，A正确；
B．棒ab进入磁场前匀加速，有
解得
进入磁场的时间为
解得
进入磁场时的速度为
此时，ab两端的电压为
B错误；
C．0~2s内对cd导体棒有
联立，解得
根据动能定理有
根据功能关系，有
解得
C错误；
D．当ab、cd棒速度相等时有最小距离，之后两棒均做匀加速直线运动，设棒ab进入磁场后经两棒共速，速度为，最近距离为，根据动量定理有
cd棒
ab棒
解得
又根据
联立，解得
D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组“用智能手机慢动作测重力加速度”。手机相机在常规模式下录制视频的帧率为30FPS（30帧每秒，即相邻两帧之间的时间间隔为秒），而用“慢动作”功能，其帧率可达120FPS或者480FPS。为了完成实验，该实验小组完成了如下操作：
（1）将长为1m的刻度尺竖直固定，用手机支架置于刻度尺前1.5m处，手机的相机正对刻度尺中心，如右图所示。
（2）将一小球置于刻度尺前，将手机相机调到“慢动作（120FPS）”模式，然后先________后________。（填“点开始录制”和“释放小球”）
（3）用Phthy提取视频帧图片，按照视频中时间先后对帧图片进行命名编号。去掉下落开始和结尾阶段拍摄角度不好的图片，选取了编号为386-406的图片，则选取图片部分的总时间为________s。
（4）为了防止间隔时间过短，每隔一张选取一张作为有效图片，得到小球的位置如下表所示：
则实验小组测得重力加速度值为________（结果保留3位有效数字）。
【答案】 ①. 点开始录制 ②. 释放小球 ③. ④. 9.50
【解析】
【详解】（2）[1][2]将一小球置于刻度尺前，将手机相机调到“慢动作（120FPS）”模式，然后先点开始录制后释放小球。
（3）[3]120帧每秒，即相邻两帧之间的时间间隔为秒），即选取图片部分的总时间为
（4）[4]因为相邻两帧之间的时间间隔为
由逐差法可知，实验小组测得的重力加速度值为
14. 某兴趣小组设计实验、测量某金属丝（阻值约几十欧姆）的电阻率。现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源、电流表A、定值电阻（阻值20.0Ω）、滑动变阻器R、待测金属丝、开关K、开关S、导线若干。图甲是学生设计的实验电路原理图。

（1）实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。
（2）将K断开，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电流表读数记为，然后将K闭合，此时电流表读数记为。由此得到金属丝的电阻________。（结果用、、E表示）
（3）继续微调R，重复（2）的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：
（4）利用上述数据描点作图，则金属丝的电阻________Ω。

（5）用米尺测得金属丝长度。用螺旋微测器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图乙所示，该读数为________mm。多次测量后，得到直径的平均值恰与d相等。
（6）由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率________。（保留2位有效数字）
【答案】 ①. ②. ③. 0.700 ④.
【解析】
【详解】（2）[1]K断开时，由闭合电路欧姆定律
K闭合时，由闭合电路欧姆定律
联立解得，金属丝的电阻为
（4）[2]由化简可得
由图可知，纵截距为
代入数据可得，金属丝的电阻为
（5）[3]螺旋测微器的读数为
（6）[4]由电阻定律和得待测金属丝所用材料的电阻率为
代入数据解得
15. 如图所示，ABC为一透明材料做成的光学元件的横截面，AC为一半径为R的圆弧，O为圆弧的圆心，ABCO构成正方形。一条单色光从D点垂直于AB边射向光学元件。已知光在真空中的传播速度为c，光在该材料中的传播速度为，已知B、D间的距离为，不考虑多次反射。求：
（1）该元件的折射率n；
（2）光在元件中的传播时间t。

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据
解得
（2）根据
解得临界角为45°，设单色光在圆弧界面上的入射角为，由几何关系可得
解得
可知该单色光在圆弧界面上发生了全反射，光路图如图
由几何关系可得
，
则光在元件中的传播时间为
16. 如图所示，滑雪道AC由山坡道和水平道组成，且平滑连接，坡道倾角均为45°。若滑雪者从P点由静止开始下滑，从B点飞出后，恰好到达C点。已知B、C间的距离为d，P点到B点的水平距离为L，滑雪者与滑道间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）滑雪者从B点飞出的速度大小v；
（2）P点到平台BC的高度差h。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）滑雪者从B点到C点，设从B点到C点的所用时间为2t，由斜抛运动知识，水平方向
竖直方向有
解得滑雪者从B点飞出的速度大小为
（2）从P点到B点，由动能定理
由几何关系
联立解得P点到平台BC的高度差为
17. 如图所示，在直角坐标系xOy中，第一象限存在沿x轴负方向的匀强电场，电场强度大小；第三象限内存在着以OM为边界的两个匀强磁场区域且方向均垂直于纸面向里，左侧磁场磁感应强度大小，右侧磁场磁感应强度大小，边界OM与y轴负方向的夹角为30°；第四象限同时存在方向垂直纸面向外的匀强磁场和沿x轴负方向的匀强电场，磁感应强度大小，电场强度大小。现有一电荷量，质证的带电粒子，从第一象限的A点以的速度沿y轴的负方向发出，经电场偏转后，以与x轴负方向成30°角从O点进入第三象限。不计带电粒子的重力。求：
（1）A点的位置坐标；
（2）该粒子从O点到再次经过y轴所用的时间；
（3）该粒子从第2次经过y轴到第3次经过y轴沿y轴方向位移的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由几何关系
解得
水平方向由牛顿第二定律
解得
水平方向由运动学公式
解得
由
解得
竖直方向做匀速直线运动
所以A点的位置坐标为。
（2）粒子进入磁场时速度为
由洛伦兹力提供向心力
解得
由几何关系可知，速度偏转了角进入磁场时速度沿着y轴的负方向，则
由
解得
且粒子进入磁场时速度沿着x轴的正方向，所以
则该粒子从O点到再次经过y轴所用的时间为
（3）在第四象限，该粒子除了有沿x轴正方向的速度v，还有两个沿着y轴等大方向的速度v1。由
得
该粒子做匀速圆周运动的速度为
与x轴正方向成角；由洛伦兹力提供向心力
解得
圆周运动沿y轴负方向的运动的距离为
粒子运动的时间为
直线运动沿着y轴正方向的位移为
所以粒子从第2次经过y轴到第3次经过y轴沿y轴方向位移的大小
18. 如图所示，一倾角的传送带与两个内表面光滑的圆弧细管道在最高点B平滑连接，地面上放置一右端固定挡板的长木板，长木板上表面与光滑平台CD、细管道最低端C等高相切。传送带以恒定速度顺时针转动，将滑块P轻放在传送带A点上，经过细管道与静止放置在平台上的滑块Q发生弹性碰撞，碰后P恰好能返回到细管道最高点B处，Q滑上长木板后，与长木板的档板发生弹性碰撞最终停在长木板上。已知管道半径均为R，传送带的速度，滑块P、Q及长木板质量分别为m、2m、4m，P与传送带间的动摩擦因数，Q与长木板上表面间的动摩擦因数，长木板下表面与地面间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，。求：
（1）滑块P刚放到传送带上时加速度大小；
（2）滑块P碰后返回通过管道最低端C时对管道的压力大小；
（3）滑块P在传送带上运动的时间；
（4）木板的最小长度。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）对滑块P受力分析由牛顿第二定律得
解得
（2）设P与Q碰撞前的速度大小为v1，碰撞后P的速度大小为v2，Q的速度大小为v3， P从C到B过程根据动能定理可得
解得
在C位置有
解得
由牛顿第三定律得滑块P碰后对管道的压力大小为5mg。
（3）P、Q发生弹性碰撞，则
，
解得
滑块P从B点到C点由机械能守恒得
解得
P在传送带上加速达到后，继续加速下滑,由牛顿第二定律可得
解得
由运动学公式得
，
滑块P在传送带上运动的时间
（4）Q滑上长木板后，Q对长木板的摩擦力方向向右，大小为
地面对长木板最大静摩擦力方向向左，大小为
由于
故长木板先不动，Q做匀减速运动，设长木板的最小长度为L，可得
解得
Q以与长木板弹性碰撞，可得
，
碰撞后Q的速度大小为
长木板的速度大小为
Q向左减速运动，其加速度
长木板向右减速，其加速度
Q向左做减速至零后再向右做加速运动直到与长木板达到共同速度，再一起做减速运动，达到共速的时间为，其v-t图像为
解得
由图像可知相对位移
即长木板的最小长度为
长木板最小长度为
图片编号
386
388
390
392
394
396
398
400
402
404
406
小球位置（cm）
5.20
7.40
9.80
12.50
15.40
18.60
22.10
25.80
29.80
34.10
38.60
41.5
46.4
50.5
52.6
58.8
81.5
102.8
125.4
139.2
193.0