2024~2025学年山东省名校考试联盟高三(上)期中检测物理试卷(解析版)

这是一份2024~2025学年山东省名校考试联盟高三(上)期中检测物理试卷(解析版)，共23页。
注意事项：
1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
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。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，赛艇是靠划桨向后拨水来获取前进动力。赛艇运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 赛艇加速运动时，水对桨的力大于桨对水的力
B. 赛艇匀速运动时，水对桨的力等于桨对水的力
C. 赛艇减速运动时，水对桨的力小于桨对水的力
D. 赛艇加速时惯性变大，减速时惯性变小
【答案】B
【解析】ABC．水对桨的力和桨对水的力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，水对桨的力等于桨对水的力，与赛艇的运动状态无关，故AC错误，B正确；
D．惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，故赛艇加速时、减速时，惯性不变，故D错误。
故选B。
2. 安全带是汽车行驶过程中生命安全的保障带。如图甲所示，安全带缠绕在卷轴上，摆锤和棘爪始终保持垂直。如图乙所示，当摆锤倾斜到一定角度时，摆锤带动棘爪卡住卷轴。当摆锤呈现图乙所示状态时，汽车的运动情况可能是（ ）
A. 向前减速运动B. 向前匀速运动
C. 向前加速运动D. 向后减速运动
【答案】A
【解析】因摆锤摆动的方向与车前进方向相同，可知汽车加速度向后，即汽车向前减速。
故选A。
3. 2024年9月，第59、60颗北斗导航卫星顺利入轨，标志着北斗卫星导航工程正式收官。北斗组网卫星中既有周期为24小时的地球同步卫星，又有周期为12小时的中轨道卫星。组网卫星绕地球的运动均视为匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 地球同步卫星的轨道半径小于中轨道卫星的轨道半径
B. 地球同步卫星的角速度大于中轨道卫星的角速度
C. 地球同步卫星的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度
D. 地球同步卫星的动能小于中轨道卫星的动能
【答案】C
【解析】A．根据万有引力提供向心力有
解得
因为地球同步卫星的周期大于中轨道卫星的周期，因此地球同步卫星的轨道半径大于中轨道卫星的轨道半径，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力有
解得
因为地球同步卫星的轨道半径大于中轨道卫星的轨道半径，因此地球同步卫星的角速度小于中轨道卫星的角速度，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
因为地球同步卫星的轨道半径大于中轨道卫星的轨道半径，所以地球同步卫星的向心加速度小于中轨道卫星的向心加速度，故C正确；
D．根据万有引力提供向心力有
解得
因为地球同步卫星的轨道半径大于中轨道卫星的轨道半径，所以地球同步卫星的线速度小于中轨道卫星的线速度，但地球同步卫星与中轨道卫星的质量关系未知，所以无法判断地球同步卫星的动能与中轨道卫星的动能大小，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，截面是直角三角形的木块A放在水平地面上，在木块A和竖直墙壁之间放置一截面为四分之一圆的光滑物体B，整个装置处于静止状态，此时地面对木块A的摩擦力为。当木块A位于图中虚线位置时，物体B未与地面接触，整个装置仍处于静止状态，此时地面对木块A的摩擦力为。关于与的大小关系，下列说法正确的是（ ）
A. 小于B. 等于
C. 大于D. 无法确定与的大小关系
【答案】B
【解析】设A物体斜面与水平面间的夹角为，对B受力分析，B受到重力、墙面给的水平向右的弹力，木块A给的垂直于斜面的支持力，则墙面对B的弹力大小为
对AB整体受力分析，在水平方向上地面对木块A的摩擦力与墙壁对B的弹力大小相等，方向相反，则
当木块A位于图中虚线位置时，B的位置会下移，但斜面对B的支持力方向不变，根据三力平衡原理可知墙面对B的弹力大小不变，则地面对木块A的摩擦力
故选B。
5. 某物体从静止开始做直线运动，以物体开始运动时为时刻，其加速度与时间遵循如图所示的余弦变化规律，下列说法正确的是（ ）
A. 时，物体回到出发点
B. 时，物体的运动速度最小
C. 时，物体的速度方向与加速度方向相同
D. 过程中物体的平均速度与过程中物体的平均速度相同
【答案】D
【解析】A．加速度与时间的关系图线与坐标轴围成的面积表示速度的变化量，t轴上方速度变化量为正，t轴下方速度变化量为负，因为初速度为零，图像的面积就表示物体的速度，故结合图像对称性可知，内物体速度变化量为零，可知物体先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，时速度刚好减为零，故速度方向一直未变，故时未回到出发点，故A错误；
B．由图像可知，时速度刚好减为零，时面积不为零，故时速度不是最小，故B错误；
C．由图像可知，内图线面积为负，速度变化量为负，故时速度方向为负，但加速度方向为正，故C错误；
D．因为时物体速度刚好减为零，故内物体先做加速度减小的加速运动，后物体做加速度增大的减速运动，由于加速度的对称性可知，和时这两个过程中物体位移是相等的，因为时间相同，故这两端时间内平均速度相同，故D正确。
故选D 。
6. 如图所示，链球比赛时，运动员手握铁链的一端，转动身体带动链球在倾斜面内做圆周运动，图中虚线为链球做圆周运动的轨迹，点为轨迹的最高点，点为轨迹的最低点。某一段时间内，链球的运动可视为匀速圆周运动，不计空气阻力，忽略铁链的质量，下列说法正确的是（ ）
A. 链球做圆周运动的向心力沿铁链方向
B. 链球在点的向心力小于在点的向心力
C. 链球从点运动到点过程中，链球的向心力对链球做正功
D. 链球从点运动到点过程中，铁链对链球的拉力做正功
【答案】D
【解析】A．链球脱手前做匀速圆周运动，由链球重力和铁链的拉力的合力提供向心力，所以拉力大小在变化，向心力的方向时刻指向圆心，而不是沿铁链方向，故A错误；
B．做匀速圆周运动的物体合外力提供向心力，由可知线速度大小时刻相等，则链球在点的向心力等于在点的向心力，故B错误；
CD．由于链球的速度大小始终不变，则动能大小不变，由动能定理可知链球从点运动到点过程中，重力做负功，则铁链对链球的拉力做正功。向心力永远指向圆心，垂直于速度方向，则向心力不做功。故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，足够长的传送带倾角为，以恒定速率沿顺时针方向传动。一物块从传送带顶端以沿传送带向下的初速度滑上传送带，已知，物块与传送带间的动摩擦因数。以物块刚滑上传送带的位置为位移起点，物块的动能与位移的关系图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由于，物块先向下匀减速运动，合力
方向沿斜面向上；速度减为零后物块向上匀加速运动，合力
方向沿斜面向上。因为
物块向上运动与传送带速度相同后，与传送带一起相对静止向上匀速运动，此时物块合力为零。由动能定理得
得
物块的动能与位移的图像斜率的绝对值为合力大小，动能减小过程和动能增加过程，图像的斜率绝对值相等，最后物块的动能小于初动能。故选D。
8. 如图所示，足够长斜面的倾角为，一小球从斜面底端以某一恒定速率斜向上抛出，不计空气阻力，要使小球落在斜面上的位置与斜面底端的距离最远，小球的初速度与水平面的夹角应为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】将小球的速度分解为垂直斜面方向和沿斜面向上方向，则沿斜面方向
垂直斜面方向
解得
可知当时 x最大故选A。
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. 如图所示，空间中有一个固定的带负电的点电荷，点电荷仅在电场力作用下绕点电荷做椭圆运动，点电荷在椭圆的一个焦点上，ac是椭圆的长轴，bd是椭圆的短轴。点电荷的运动周期为，点电荷的电荷量远小于点电荷的电荷量，下列说法正确的是（ ）
A. a点电势低于c点电势
B. b点和d点的电场强度相同
C. 点电荷在运动的过程中，电势能先增大后减小
D. 点电荷在运动过程中的时间为
【答案】AC
【解析】A．距离负电荷越近电势越低，所以a点电势低于c点电势，故A正确；
B．b点和d点的电场强度大小相同，方向不相同，故B错误；
C．点电荷在运动的过程中，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故C正确；
D．类比天体运动可知，距离负电荷近速度大，距离负电荷远速度小，所以在运动过程中速度小于，时间大于，故D错误。故选AC。
10. 如图所示，某卫星在赤道平面内围绕地球做匀速圆周运动，其对地张角为，运动周期为。已知地球质量为，自转周期为，万有引力常量为，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星运动的轨道半径为
B. 地球的密度为
C. 赤道上随地球自转物体的向心加速度为
D. 赤道上地球表面的重力加速度为
【答案】BC
【解析】A．设卫星的环绕半径为，根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力可知
解得卫星运动的轨道半径为
故A错误；
B．根据几何关系可知
地球的密度
故B正确；
C．随地球自转的物体向心加速度等于
故C正确；
D．在地球表面
解得
故D错误。
故选BC。
11. 如图所示，竖直轻弹簧一端连接天花板，另一端连接质量为的小球，将小球自弹簧原长处由静止释放，已知弹簧的劲度系数为，原长为，弹簧的弹性势能（为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量），重力加速度为，弹簧始终在弹性限度内。在小球下落的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 小球加速度的最大值为
B. 小球速度的最大值为
C. 弹簧长度的最大值为
D. 弹簧弹性势能的最大值为
【答案】ABD
【解析】A．小球下落过程，开始弹力为零，只有重力作用，加速度为，到平衡位置的过程，弹力竖直向上且增大，合力竖直向下减小，加速度减小，再到最低点的过程，根据简谐运动的对称性知，加速度逐渐增大到，再往复运动，故小球加速度的最大值为，故A正确；
B．设在平衡位置时，弹簧的伸长量为x0，此时小球速度最大，根据平衡条件
解得
根据机械能守恒定律
解得小球速度的最大值为
故B正确；
C．根据简谐运动的对称性知，弹簧的最大伸长量为
故弹簧长度的最大值为
故C错误；
D．弹簧最大伸长量时，弹性势能最大，为
故D正确。故选ABD。
12. 长为的绝缘轻细线一端连接质量为、电荷量为的带正电小球，另一端固定在光滑绝缘水平桌面上的点，整个空间内存在着平行于桌面的匀强电场，带电小球恰好能在桌面内沿顺时针做圆周运动，俯视图如图甲所示，为轨迹圆的一条直径。以点为起始点，小球运动过程中的电势能与小球运动的路程之间的关系如图乙所示，其中。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的大小为
B. 从点到点电场力对小球做功为
C. 小球运动过程中速度的最小值为
D. 小球运动过程中所受细线拉力的最大值为
【答案】AC
【解析】A．由图像乙可知当小球运动时，转过的角度电势能最大，则圆周上电势能最大的位置即为该点，垂直于该点的切线方向，如下图所示即为电场线方向，小球转过的位置所在的直径与圆周的交点为同一等势面上的点（图中虚线为等势线）。
可知小球转过的过程中
电场强度的大小为
故A正确；
B．由对称性可知点的电势
从点到点电场力对小球做功为
故B错误；
C．带电小球恰好能在桌面内沿顺时针做圆周运动，在运动到的位置取得速度的最小值，此时电场力提供小球做圆周运动的向心力，即
解得
故C正确；
D．小球运动过程中所受细线拉力的最大值在运动到的位置取得，此时速度也最大。根据动能定理
在该点处合外力提供向心力，即
解得
故D错误。故选AC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组利用三根完全相同的弹簧来验证力的平行四边形定则。如图所示，将白纸固定在水平木板上，将三根细绳套系于同一结点，然后同时用三根弹簧分别拉住三根细绳套，以合适的角度向三个不同方向拉开，当结点处于静止时，在白纸上标记下结点的位置，并记下绳套的方向以及弹簧的长度。改变三根弹簧的夹角，重复实验。
（1）关于本实验，下列说法正确的是______；
A. 在进行多次实验时，每次都要将结点拉至同一位置
B. 为减小实验误差，相邻弹簧之间的夹角必须为
C. 为减小实验误差，实验过程中需要保持弹簧与木板平行
（2）由于无法测得弹簧的拉力，某同学想利用测得的弹簧长度来代替拉力大小进行实验验证，此实验操作______（选填“合理”或“不合理”）；
（3）已知弹簧的原长均为20cm，实验中结点静止时，三根弹簧的长度可能是______。
A. 24.21cm，22.79cm，27.45cm
B. 23.10cm，25.22cm，26.38cm
C. 26.03cm，22.25cm，23.14cm
【答案】（1）C （2）不合理
（3）B
【解析】【小问1详解】
A．在进行多次实验时，每次不需要将结点拉至同一位置，故A错误；
B．为减小实验误差，相邻弹簧之间的夹角不能太大也不能太小，但不需要一定为，故B错误；
C．为减小实验误差，实验过程中需要保持弹簧与木板平行，故C正确。
故选C。
【小问2详解】
由于无法测得弹簧的拉力，某同学想利用测得的弹簧长度来代替拉力大小进行实验验证，此实验操作不合理，因为弹簧弹力与弹簧的伸长量成正比，但与弹簧长度不成正比。
【小问3详解】
A．根据胡克定律可知弹簧弹力与弹簧的伸长量成正比，则可以用弹簧的伸长量代替弹力大小，已知弹簧的原长均为20cm，则三根弹簧对应的伸长量分别为
，，
由于
故A错误；
B．三根弹簧对应的伸长量分别为
，，
由于
故B正确；
C．三根弹簧对应的伸长量分别为
，，
由于
故C错误。
故选B。
14. 某实验小组利用如图甲所示的装置来探究物体所受变力的冲量与动量变化之间的关系，具体实验步骤如下：
①在小车上安装挡光片并在其前端安装弹簧圈，用天平称出小车的总质量；用游标卡尺测出挡光片的宽度，测量结果如图乙所示；
②将力传感器固定在轨道一端合适的位置；
③将光电门传感器固定在轨道上，将传感器连接数据采集器；
④给小车一初速度，使小车前端的弹性圈与固定的力传感器碰撞，弹力与作用时间的关系如图丙所示，图像与时间轴所围的小方格数约为310格；
⑤小车先后两次经过光电门时，依次测得挡光时间为和。
请回答以下问题：
（1）挡光片的宽度______mm；
（2）实验过程中，弹力对小车的冲量______；（结果保留三位有效数字）
（3）实验过程中，弹力对小车的冲量与小车动量变化量之间的相对误差记为，由以上数据计算可得______；（结果保留两位有效数字）
（4）该小组重复多次实验，通过分析多次实验的结果发现，当小车通过光电门的速度较大时，相对误差较小，其原因可能是______。
【答案】（1）10.00
（2）0.124 （3）1.6%
（4）遮光片的长度过大
【解析】【小问1详解】
挡光片的宽度10mm+0.05mm×0=10.00mm
小问2详解】
实验过程中，弹力对小车的冲量
【小问3详解】
小车碰前动量
小车碰后动量
则动量变化
可知相对误差为
【小问4详解】
当小车通过光电门的速度较大时，遮光时间越短，通过光电门的平均速度越接近瞬时速度，而当速度较小时，遮光时间较长，小车通过光电门的平均速度与瞬时速度偏差越大，可知产生误差的原因可能是遮光片的长度过大。
15. 根据道路交通安全法的相关规定，机动车遇到行人正在通过人行横道时应当停车让行。如图所示，当行人以的速度从A点开始匀速穿过斑马线时，甲车已经在右侧车道停止线前等待，位于左侧车道的乙车以的初速度做匀减速直线运动，加速度大小为（未知），当行人运动到B点时乙车恰好停在停止线的位置，此时甲车以加速度做匀加速直线运动，当行人运动到C点时乙车以加速度做匀加速直线运动。已知每条车道宽度均为，求
（1）乙车做匀减速直线运动位移的大小；
（2）乙车追上甲车前，两车之间沿车道方向的最远距离。
【答案】（1）50m （2）50m
【解析】【小问1详解】
根据题意行人从A点到B点时间
此时乙车恰好停在停止线的位置，即速度刚好为零，故匀减速位移
该过程乙车加速度大小为
【小问2详解】
设行人到达B点时开始计时，此时甲车以加速度做匀加速直线运动，则甲车位移和速度为
分析可知行人从B点运动到C点过程所用时间依然，因为当行人运动到C点时乙车以加速度做匀加速直线运动，故则乙车位移和速度为
分析可知，二者速度相等时，两车之间沿车道方向的最远
代入数据解得
故两车之间沿车道方向的最远为
16. 某同学将火柴带有火柴头的一端用铝箔紧密包裹，制作成一个“火柴导弹”，将“火柴导弹”固定在倾角为的发射支架上，如图所示。对准铝箔包有火柴头的部位加热使铝䈃内的火柴燃烧，气体急速膨胀，将火柴斜向上发射出去。已知火柴的质量为，火柴从开始运动到完全离开铝箔的时间为，火柴完全离开铝箔时的速度为，重力加速度为，忽略一切摩擦。求
（1）火柴从开始运动到完全离开铝箔的过程中，膨胀气体对火柴作用的冲量大小；
（2）落地前的某时刻火柴的速度方向与火柴刚好完全离开铝箔时的速度方向垂直，求从火柴完全离开铝箔到该时刻的时间。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
火柴在铝箔中运动的过程中由动量定理
可得膨胀气体对火柴作用的冲量大小
【小问2详解】
火柴飞出后做斜抛运动，速度方向与水平方向夹角为θ，则落地时速度方向与竖直方向夹角为θ，则抛出时的竖直速度
落地的竖直速度
运动时间
17. 如图所示，长为L = 4 m的水平传送带以v0 = 4 m/s的速度顺时针匀速传动。倾角为θ = 37°的斜面固定在水平地面上，轻弹簧一端固定在斜面底端，另一端栓接质量为m1 = 1 kg的物块A，开始时弹簧处于压缩状态并锁定，此时A与斜面顶端的距离为x = 12.5 m。将质量为m2 = 2 kg的物块B从水平传送带的最左端无初速度释放，物块B恰好从斜面的最高点无碰撞的滑上斜面，当物块B沿斜面减速到零时，解除弹簧锁定，一段时间后，物块B恰好能到达传送带最左端。已知物块A、B与斜面间的动摩擦因数均为，物块B与传送带间的动摩擦因数为μ2 = 0.2，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，重力加速度g = 10 m/s2，弹簧的原长l0 < 10 m，轻弹簧始终在弹性限度内。求
（1）物块B从开始运动到第一次到达传送带最右端的时间；
（2）传送带最右端与斜面顶端的高度差；
（3）解除锁定前弹簧的弹性势能。
【答案】（1）2 s （2）0.45 m
（3）525 J
【解析】【小问1详解】
分析可知，物体B先在传送带上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为
物体B加速度到与传送带共速时，其位移
其位移刚好为传送带长度L，故物块B从开始运动到第一次到达传送带最右端的时间
解得
【小问2详解】
分析可知，物块B从传送带右端以v0 = 4 m/s的初速度做平抛运动到斜面，物块B恰好从斜面的最高点无碰撞的滑上斜面，由平抛规律可知，物体在斜面顶端时竖直方向速度
故传送带最右端与斜面顶端的高度差
【小问3详解】
分析可知，物块B滑上斜面时的速度
物块B从沿斜面做匀减速直线运动，由
此时物体B位移
联立解得
故物块B从刚好减到速度为零时恰与A接触，解除弹簧锁定后，A、B一起沿斜面向上运动，弹簧恢复原长时A、B分离，从解除弹簧锁定到弹簧恢复原长的过程中，由能量守恒可得
因解除弹簧锁定，一段时间后，物块B恰好能到达传送带最左端，则物块B返回斜面顶端时的速度应仍为v1，对物块B，从刚滑上斜面到返回斜面顶端过程中，由动能定理得
对物块B，从解除弹簧锁定到弹簧恢复原长过程中，由动能定理得
又因为
联立以上解得
18. 如图所示，光滑水平面上放有厚度相同的木板A、B，质量分别为（未知）和（未知），长度均为，两木板间距为。质量为（未知）的小滑块C（可视为质点）以水平向右的初速度从左侧滑上木板A，小滑块C与两木板间的动摩擦因数均为，重力加速度。所有碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。
（1）若木板A和滑块C相对静止后再和木板B发生䂣撞，求的取值范围；
（2）若，，，求
（i）木板A、B第一次碰撞后木板A、B速度的大小；
（ii）从小滑块C滑上木板A开始，到木板A与B发生第三次碰撞时，小滑块C的位移。
【答案】（1）或
（2）（i）木板A的速度大小为8m/s，木板B速度大小为4m/s；（ii）23.9m
【解析】【小问1详解】
AC系统动量守恒，则
.①A与C的相对位移不超过板长L，则
解得
②A的位移不能超过s，即
解得
综上或
【小问2详解】
m=4kg，M=1kg，满足（1）条件，A与C相对静止后再与B相碰
（ⅰ）AC组成的系统动量守恒，由动量守恒定律
A与B发生弹性碰撞，则
解得
木板A的速度大小为8m/s，木板B速度大小为4m/s；
（ⅱ）对A受力分析
对B分析可知
C的位移
AC相对静止后一起向右做匀速直线运动，此过程C的位移
AB第一次碰后向左做加速度为a2的匀减速运动，C向右做加速度为a1的匀减速运动，假设AC共速后与B相碰，可得
解得
此过程中A的位移
假设成立；C的位移
从AC共速到与B第二次相遇，位移满足
C的位移