2024届山东省泰安市高三下学期三模物理试题（解析版）

2024届山东省泰安市高三下学期三模物理试题（解析版）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.甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，t=0时刻的波形图如图所示。当两列波均传播到坐标原点后，坐标原点x=0处质点的振幅为（ ）A.8cm B.6cm C.0cm D.2cm2.蹦极是一项非常刺激的户外运动。如图所示，某景区蹦极所用的橡皮绳原长为L=80m、劲度系数为k=25N/m，橡皮绳一端固定在跳台上，另一端拴接在游客脚踝处。已知游客的质量m=50kg，重力加速度g取10m/s2，不计橡皮绳的重力和空气阻力，橡皮绳始终在弹性限度内，假设游客始终在同一竖直线上运动，则游客无初速度的从跳台跳下后，橡皮绳的最大伸长量为（ ）A.20m B.40m C.60m D.80m3.氢原子的能级图如图所示，现有大量处于n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁，用产生的光子照射某金属材料，其中能量最低的光子刚好能使该金属材料发生光电效应，则逸出的光电子的最大初动能为（ ）A.13.6eV B.10.2eV C.3.4eV D.1.89eV4.地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为1天，月球绕地球做匀速圆周运动的周期为27天，则地球同步卫星与月球绕地球运动的（ ）A.轨道半径之比为1∶81 B.角速度之比为1∶27C.线速度之比为3∶1 D.向心加速度之比为9∶15.远距离输电的示意图如图所示，变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比为，降压变压器的原、副线圈匝数比为，输电线的总电阻为R=200Ω。当用户消耗的电功率为110kW时，入户电压，则升压变压器的原线圈的输入电压等于（ ）A.465V B.316.5V C.232.5V D.216.5V6.如图所示，真空中正四面体的四个顶点上分别固定着一个点电荷，其中两个为正点电荷，另外两个为负点电荷，点电荷的电荷量均相等，O为正四面体的中心，a、b、c、d为4个棱的中点，下列说法正确的是（ ）A.中心O处的电场强度为0B.b点和d点的电势相等C.a点与c点的电场强度相同D.a点与c点的电势相等7.如图甲所示，将两块平板玻璃M、N放在水平桌面上，并在两块玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到如图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是（ ） 图甲 图乙A.图乙中的条纹是M的上表面、N的下表面两列反射光发生干涉的结果B.在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的C.如果撤掉一个纸条，则条纹间距增大D.若改用频率更高的单色光进行实验，则条纹间距会更大8.如图所示，比荷不同的两个带电粒子在A处由静止释放，经加速电压加速后，垂直磁场左边界MN射入宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，磁场方向垂直纸面向里。两个粒子经磁场偏转后一个从左边界MN的a点离开磁场区域，另一个从磁场的右边界b点离开磁场区域，a、b两点的连线刚好与磁场边界垂直，从b点离开的粒子在磁场区域运动过程中偏转的角度为60°，不计粒子重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）A.从a点离开磁场区域的粒子带正电，从b点离开磁场区域的粒子带负电B.从a点离开磁场区域的粒子比荷大小为C.从b点离开磁场区域的粒子比荷大小为D.从a、b两点离开的粒子在磁场区域中运动的时间之比为3∶1二、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.如图甲所示，足够长的固定斜面倾角为，斜面底端有一质量为2kg的物块（可视为质点）。现用一沿斜面向上的恒力F=32N使物块由静止开始沿斜面向上运动，取斜面底端为零势能点，运动过程中物块的机械能E与物块的位移x的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列说法正确的是（ ） 图甲 图乙A.物块的加速度大小为6m/s2B.物块与斜面之间的动摩擦因数为0.4C.物块由静止开始沿斜面向上滑动2m时的速度大小为D.物块沿斜面向上滑动2m的过程中，物块与斜面间因摩擦产生的热量为24J10.如图所示，竖直放置的导热良好的汽缸由横截面面积不同的上、下两部分组成，上半部分的横截面面积为2S，下半部分的横截面面积为S，上半部分的汽缸内有一个质量为2m的活塞A，下半部分的汽缸内有一个质量为m的活塞B，两个活塞之间用一根长为2L的轻质细杆连接，两个活塞之间封闭了一定质量的理想气体，两活塞可在汽缸内无摩擦滑动而不漏气。初始时，两活塞均处于静止状态，缸内封闭气体温度为，两活塞到汽缸粗细部分交接处的距离均为L，重力加速度为g，环境大气压强为，则下列说法正确的是（ ）A.初始时，汽缸内封闭气体的压强为B.初始时，细杆对活塞B的作用力大小为4mgC.若汽缸内密封气体温度缓慢降低到，则两活塞向下移动的距离为D.若汽缸内密封气体温度缓慢升高到，则缸内气体对外做功为11.间距为10m的两根固定的竖直杆间有一根晾衣绳，晾衣绳两端等高，长度为14m且不可伸长。将一件衣服通过晾衣架挂在晾衣绳上，衣架能沿晾衣绳自由滑动，衣架挂钩和晾衣绳之间的摩擦力忽略不计。无风时，衣服和衣架的悬挂点刚好位于晾衣绳的中间位置，如图甲所示；有风时，有水平向右的风作用在衣服上，稳定后衣架悬挂点两侧的晾衣绳刚好垂直，如图乙所示。已知衣服和衣架的总质量为1.4kg，重力加速度g取10m/s2，风对晾衣绳的作用力忽略不计，则下列说法正确的是（ ） 图甲 图乙A.无风时，晾衣绳中的拉力大小为7NB.有风时，晾衣绳中的拉力大小为10NC.有风时，风对衣服的作用力大小为2ND.有风时，晾衣绳对衣架的作用力大小为12N12.如图所示，光滑水平地面上静置着一足够长的木板B和物块C，木板B的质量为4m，物块的质量为12m。现有一质量为m的物块A以初速度v0从左端滑上木板B，木板B与物块仅发生过一次碰撞（弹性碰撞），且碰撞时间极短可忽略不计，最终物块A和木板B均停止运动。已知物块A与木板B之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）A.木板B与物块C碰撞前瞬间，物块A的速度大小为B.木板B与物块C碰撞前瞬间，木板B的速度大小为C.木板B与物块C碰撞后，物块C的速度大小为D.物块A相对木板B滑行的距离为三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.（6分）某同学用如图所示的装置探究气体等温变化的规律。在橡胶套和活塞间封闭着一段空气柱，可由气压计读出管内气体的压强p，从玻璃管的刻度上直接读出管内气体的体积。（1）为保持空气柱的温度不变，下列实验操作中，正确的是________。A.缓慢地向下压或向上拉活塞B.推拉活塞时，手可以握住玻璃管气体部分C.推拉活塞时，动作要快（2）正确操作后得到多组管内气体的体积和压强数值，如表所示。根据表格中的测量数据，在实验误差范围内，你可以得到的实验结论是：一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成________（填“正比”或“反比”）。（3）若用图像法处理实验数据，以压强p为纵坐标，要得到线性图像，则横坐标表示的物理量为________。14.（8分）某实验小组想精准测量一段粗细均匀.长度为L=1m合金丝的电阻率，该实验小组想用如图甲所示的电路测量合金丝的阻值，实验室提供的实验器材有：A.电源（电动势约为3V，内阻不计）B.电流表A1（0~100mA，内阻为20Ω）C.电流表A2（0~0.6A，内阻为10Ω）D.电压表V1（0~3V，内阻约为2kΩ）E.电压表V2（0~15V，内阻约为10kΩ）F.滑动变阻器R1（0~5Ω）G.滑动变阻器R2（0~20Ω）H.开关、导线若干 图甲 图乙 图丙（1）为了多测量几组实验数据并尽可能准确地测量合金丝的阻值，电流表应选用________，电压表选用________，滑动变阻器选用________；（均填实验器材前的字母序号）（2）正确连接电路，闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，记录多组电流表的示数I和对应的电压表示数U，并描绘出合金丝的伏安特性曲线如图乙所示，可知合金丝的阻值为________Ω（结果保留3位有效数字）；（3）用螺旋测微器测量合金丝的直径结果如图丙所示，则合金丝的直径为________mm，（4）最终算得合金丝的电阻率约为________Ω·m（结果保留3位有效数字）。15.（8分）如图所示，倾角θ=37°的光滑斜面AB固定在水平面上，现将一弹力球从斜面的顶端A点以初速度v0=10m/s水平向右抛出，弹力球恰好落在斜面的底端B点。已知重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力。（1）求斜面的长度；（2）若弹力球与斜面碰撞时，沿斜面方向的速度不变，垂直斜面方向的速度大小不变，方向反向，现仅调整弹力球从A点水平抛出时的速度大小，使弹力球与斜面碰撞1次后仍能落到B点，求调整后弹力球水平抛出的速度大小。16.（8分）一块玻璃砖平放在水平桌面上，其横截面如图所示，∠A=∠C=90°，∠B=60°，AD=CD=a，AB、BC两侧面分别镀银，一束平行于CB方向的单色光从AD、CD两侧面射入玻璃砖，其中从AD侧面入射的光线在玻璃砖内经多次折射与反射后仍从AD侧面平行于BC方向射出玻璃砖。已知光在真空中传播的速度为c.求：（1）玻璃砖的折射率n；（2）光在玻璃砖中的最长传播时间t。17.（14分）某科研小组设计了如下实验，研究油滴在匀强电场中的运动。实验装置的原理示意图，如图所示，两个水平放置、相距为d的金属极板，上极板中央有一小孔，两金属极板与恒压源（可以提供恒定电压U）、定值电阻R、电阻箱（最大阻值为R）、开关串联组成的电路。用喷雾器将细小的油滴喷入密闭空间，这些油滴由于摩擦而带了负电。油滴通过上极板的小孔进入到观察室中.油滴可视为半径为r的球体，油滴的密度为ρ，重力加速度为g，油滴受到的空气阻力大小为，其中为空气的粘滞系数（已知），v为油滴运动的速率，不计空气浮力。（1）开关断开时，观察到油滴A运动到两极板中心处开始匀速下落，之后经过时间t油滴A下落到下极板处，请推导油滴A的半径r的表达式（用、d、t、ρ和g表示）。（2）若将图中密闭空间的空气抽出，使油滴运动所受的空气阻力可忽略。闭合开关：①调整电阻箱的阻值为，观察到半径为r0的油滴B可做匀速直线运动，求油滴B所带的电荷量；②调整电阻箱的阻值为R，观察到比荷为k、处于下极板的油滴C由静止开始向上加速运动，求油滴C运动到上极板的时间。18.（16分）如图所示，一足够长的水平传送带以v1=1m/s的速度顺时针匀速转动。质量为m1=2kg的物块A和质量为m2=3kg的物块B由绕过定滑轮的轻绳连接，质量为m3=1kg的物块C置于A上，轻绳足够长且不可伸长，A与定滑轮间的轻绳水平。某时刻，同时给A、B、C大小相等的初速度v2=4m/s，使B竖直上升，A、C保持相对静止从传送带左端冲上传送带。已知A与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，不计定滑轮的质量与摩擦，整个运动过程中B都没有与定滑轮碰撞，A、C始终保持相对静止。求：（1）A、C刚滑上传送带时，轻绳的拉力大小；（2）A、C刚滑上传送带时，C受到的摩擦力的大小和方向，（3）A、C离开传送带时的速度大小；（4）A、C向右运动过程中A与传送带因摩擦产生的热量。物理一、单项选择题1.A【解析】由波形图可知，两列波的波长相同，所以两列波的频率也相同，两列波会发生干涉，分析可知坐标原点x=0处的质点为振动的加强点，所以坐标原点x=0处的质点振动的振幅为，故选A项。2.D【解析】当游客运动到最低点时，橡皮绳的伸长量最大，设橡皮绳的最大伸长量为x，则橡皮绳从原长到伸长x的过程中游客克服橡皮绳做的功为，游客从跳台跳下到最低点速度减为0的过程中，由功能关系可知，解得x=80m，故选D项。3.B【解析】大量处于n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁可以产生3种能量的光子，从高到低分别是12.09eV、10.2eV、1.89eV，能量最低的光子刚好能使该金属逸出光电子，说明该金属材料的逸出功为1.89eV，所以能量最高的光子照射该金属产生的光电子初动能最大，则有，故选B项。4.C【解析】设同步卫星的轨道半径为，月球绕地球运动的轨道半径为，根据开普勒第三定律可知，解得，A项错误；由公式，可知同步卫星与月球绕地球运动的角速度之比为，B项错误；由公式可知，同步卫星与月球绕地球运动的线速度之比为，C项正确；由公式可知，同步卫星与月球绕地球运动的向心加速度之比为，D项错误。5.B【解析】降压变压器副线圈中的电流为，设输电线上的电流为，根据，解得，根据，解得，输电线上损失的电压大小为，可知升压变压器副线圈两端的电压为，根据，解得，故选B项。6.D【解析】将两个正点电荷作为一组等量正点电荷，将两个负点电荷作为一组等量负点电荷，可知两个正点电荷在中心O处的电场强度方向沿O指向d，两个负点电荷在中心O处形成的电场强度方向也沿O指向d，故中心O的合电场强度一定不为0，A项错误；将一个正试探点电荷从b点沿直线移动到d点，两个正点电荷和两个负点电荷均对其做正功，故b点的电势高于d点的电势，B项错误；将a点所在棱的两端的点电荷看作一组等量异号点电荷，另外两个点电荷也看作一组等量异号点电荷，a、c两点均在等量异种电荷的中垂线上，故a点和c点的电势相等，D项正确；根据电场叠加原理，a点和c点的电场强度大小相同，方向不同，C项错误。7.C【解析】这些明暗相间的条纹间距相等，是M的下表面、N的上表面两列反射光发生干涉的结果，A项错误；在任意一条明条纹的下方，两列反射光的光程差都相等，所以空气薄膜的厚度都相等，B项错误；如果撤掉一个纸条，空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离增大，C项正确；若劈尖夹角为θ，则条纹间距，单色光频率增大，波长减小，条纹间距会更小，D项错误。8.C【解析】粒子进入磁场区域后均向上偏转，所以根据左手定则可知，两个粒子均带正电，A项错误；根据题意由几何关系可知，从a点离开的粒子在磁场做匀速圆周运动的半径，从b点离开的粒子在磁场做匀速圆周运动的半径，粒子经加速电压加速后有，由洛伦兹力提供向心力有，解得从点离开的粒子的比荷为，从点离开的粒子的比荷为，B项错误，C项正确；两个粒子的比荷不同，所以在磁场中做匀速圆周运动的周期不同，但从、两点离开的粒子在磁场区域转过的圆心角之比为，所以运动的时间一定不为，D项错误。二、多项选择题9.AC【解析】由能量守恒可知，拉力和摩擦力对物块做的功等于物块机械能的增加量，所以图乙中图线的斜率，解得，B项错误；由牛顿第二定律可知，物块沿斜面上滑的加速度大小，A项正确；由运动学公式可知，物块向上滑动时，速度的大小，C项正确；物块沿斜面向上滑动的过程中，物块与斜面间摩擦产生的热量，D项错误。10.BD【解析】设初始时缸内气体的压强为，则两活塞受力平衡有，解得，A项错误；对活塞受力分析有，解得，B项正确；若汽缸内密封气体温度缓慢降低到，气体发生等压变化，则有，解得，设两活塞向下移动的距离为，则有，解得，C项错误；若汽缸内密封气体温度缓慢升高到，气体发生等压变化有，解得，汽缸内等压膨胀对外做功为，D项正确。11.BC【解析】无风时，设悬挂点两侧的晾衣绳与竖直方向的夹角为，由几何关系可知，，对悬挂点受力分析可知，解得，A项错误；有风时，设悬挂点左侧的晾衣绳长度为，右侧长度为，则有，，解得，，设左侧晾衣绳与竖直方向的夹角为，右侧晾衣绳与竖直方向的夹角为，由几何关系可知，，设此时细线中的拉力大小为，对悬挂点受力分析，竖直方向有，解得，B项正确；水平方向有，解得，C项正确；衣服和衣架稳定后，晾衣绳对其作用力大小等于其重力和风力的矢量和，则，D项错误。12.ACD【解析】从滑上到与碰撞前瞬间，、动量守恒，有，与发生弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒有，，解得，，与碰撞后，、均能停下来，有，联立解得，，，，A、C项正确，B项错误；整个过程中能量守恒有，解得，D项正确。三、非选择题13.（1）A（2分）（2）反比（2分）（3）（2分）【解析】（1）为保持空气柱的温度不变，在实验操作时，要缓慢地向下压或向上拉活塞，手不可以握住玻璃管气体部分，A项正确，B、C项错误。（2）根据表格中的测量数据，在实验误差范围内，压强和体积的乘积近似相等，所以可以得到的实验结论是：一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。（3）若用图像法处理实验数据，以压强为纵坐标，由为常量可知，要得到线性图像，则横坐标表示的物理量为。14.（1）B（1分） D（1分） F（1分）（2）13.3（2分）（3）0.400（1分）（4）（2分）【解析】（1）电源电动势为，所以电压表选用即可，流过合金丝的电流约为，所以电流表选用，滑动变阻器采用分压式接法，选用即可。（2）伏安特性曲线上某点的电压与电流之比为合金丝和电流表的阻值之和，则有，所以合金丝的阻值为。（3）根据螺旋测微器读出合金丝的直径。（4）合金丝的横截面面积为，根据电阻公式可知，合金丝的电阻率。15.（1）（2）【解析】（1）弹力球做平抛运动，竖直方向有水平方向有解得（2）将平抛运动分解为沿斜面方向的匀加速运动和垂直斜面方向的类竖直上抛运动，设调整后弹力球水平抛出时的速度大小沿垂直斜面方向的分速度大小为沿斜面方向的分速度大小为垂直斜面方向的加速度大小为沿斜面方向的加速度大小为弹力球每次从斜面离开到再次落回斜面过程中用时为沿斜面方向有解得16（1）（2）【解析】（1）自面入射的光线如图所示由几何关系可知，解得（2）面入射的所有光线中，紧靠点入射的光线在玻璃砖中的路程最长为如图所示，面入射的所有光线在玻璃砖中的路程均为光在玻璃砖中传播的速度则光在玻璃砖中最长传播时间解得17.（1）（2）（1）（2）【解析】（1）油滴匀速下落的速度此时，其中解得（2）①由串联电路规律有解得两极板之间的电压对油滴由平衡条件可知而解得（2）设油滴的电荷量为、质量为，两极板之间电压为设油滴向上运动加速度为，由牛顿第二定律有解得由运动学公式解得18.（1）（2） 水平向左（3）（4）【解析】（1）、刚滑上传送带时，传送带对的摩擦力水平向左，故对有对和组成的整体有解得，（2）、刚滑上传送带时，受到的摩擦力解得方向水平向左（3）设、经时间后与传送带速度相同，这段时间内、向右运动的位移为解得解得由于，因此、不能随传送带一起匀速运动，此后、做减速运动对、组成的整体有对有解得设、与传送带速度相等之后，向右运动的距离为解得此后、向左运动，直至从传送带左端离开。设离开传送带时的速度为解得（4） 、向右运动的两个过程中，与传送带摩擦产生的热量分别为由分析可得则产生的热量序号V/mLp/（105Pa）p·V/（105Pa·mL）120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621