山东省聊城市2024届高三下学期二模物理试卷(含答案)

这是一份山东省聊城市2024届高三下学期二模物理试卷(含答案)，共23页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．某实验小组利用如图所示的实验装置探究光的干涉现象。S为单色光源，发出波长为λ的单色光，M为一平面镜。光源S发出的光和由光源S发出经过平面镜反射的光均照在竖直放置的光屏上，形成明暗相间的条纹。光源S到平面镜的距离为a、到平面镜左端点的水平距离为b，平面镜左端点到光屏的水平距离为c，则相邻两条亮纹之间的距离为( )
A.B.C.D.
2．如图所示，甲图为研究光电效应规律的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率。下列说法正确的是( )
A.若b光为绿光，c光不可能是紫光
B.图甲所示的电路中，滑动变阻器滑片右移时，电流表示数一定增大
C.若用能量为0.66eV的光子照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生6种不同频率的光
D.若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以使该氢原子电离
3．如图所示，某创新实验小组制作了一个半径为12cm的圆环，将3个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点，另外一端连接于同一点，结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置，在结点O处悬挂一瓶矿泉水，缓慢释放直至平衡时测得结点下降了5cm。已知轻弹簧的自然长度为9cm，矿泉水的重力为6N，则弹簧的劲度系数为( )
A.B.C.D.
4．2023年12月15日我国在文昌航天发射场使用长征五号遥六运载火箭，成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，该星是高轨光学遥感卫星.已知遥感四十一号卫星在距地面高度为h的轨道做圆周运动，地球的半径为R，自转周期为，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球自转的影响，下列说法正确的是( )
A.遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/s
B.遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度
C.遥感四十一号卫星运行的周期为
D.地球的密度为
5．x轴上有两个不等量点电荷，两电荷连线上各点电势随位置坐标变化的图像如图所示，图线与φ轴正交，交点处的纵坐标为，a、b为x轴上关于原点O对称的两个点。正电子的质量为m，电荷量为e，取无穷远处电势为0，下列说法正确的是( )
A.带异种电荷
B.两电荷电量之比
C.将一正电子从a点由静止释放，若经过O点时速度为，则a点电势
D.将一正电子从b点由静止释放，则电场力先做正功后做负功，正电子经过O点后可以到达a点
6．2023年4月，我国有“人造太阳”之称的托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录。其中磁约束的简化原理如图：在半径为和的真空同轴圆柱面之间，加有与轴线平行的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，。假设氘核沿内环切线向左进入磁场，氚核沿内环切线向右进入磁场，二者均恰好不从外环射出。不计重力及二者之间的相互作用，则和的速度之比为( )
A.B.C.D.
7．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上的正弦式交变电源后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，此时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把两线圈视为理想变压器，则下列说法正确的是( )
A.快速充电时受电线圈两端的电压为42.5V
B.ab间输入的交变电流方向每秒变化50次
C.与送电线圈相连的电阻R上的电压为5V
D.流过送电线圈的电流为10A
8．甲、乙两列机械波在同一种介质中沿x轴相向传播，甲波源位于O点，乙波源位于处，两波源均沿y轴方向振动。在时刻甲形成的波形如图a所示，此时乙波源开始振动，其振动图像如图b所示。已知乙波的传播速度，质点P的平衡位置处于处。若两波源一直振动，则下列说法正确的是( )
A.甲波的周期为2s
B.在时，质点P开始振动
C.在时，质点P处于平衡位置且向y轴负方向振动
D.在这段时间内质点P运动的路程为42cm
二、多选题
9．图甲是正在送餐的“机器人服务员”，其质量，该机器人正在沿图乙中ABCD曲线给16号桌送餐，圆弧BC与直线路径AB、CD相切，AB段长度为5m，CD段长度为12m，机器人从A点由静止匀加速出发，到达B点时速率达到1m/s，接着以1m/s的速率匀速通过BC段，通过C点后仍以1m/s的速率运动到某位置才开始做匀减速直线运动，最终停在16号桌旁的D点。已知餐盘与水平托盘间的动摩擦因数，餐盘与托盘之间未发生相对滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A.从B运动到C过程中机器人的动量变化量为
B.从A运动到B过程中机器人的加速度为
C.圆弧BC的半径可以设计为0.45m
D.机器人从C到D的最短时间为12.25s
10．图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为的左右两部分。面积为的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧的气体就会扩散到左侧，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止。当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），电阻丝C放出89.3J的热量时气体达到温度的状态3。已知大气压强，隔板厚度不计，下列说法正确的是( )
A.气体从状态1到状态2是不可逆过程，分子平均动能减小
B.水平恒力F的大小为10N
C.状态3气体的体积为
D.气体从状态1到状态3内能增加63.8J
11．如图所示，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻，与导轨垂直的金属棒置于两导轨上。在电阻、导轨和金属棒中间有面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小随时间t的变化关系为，式中k为大于0的常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里。零时刻，金属棒在水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在时刻恰好以速度越过MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计，下列说法正确的是( )
A.在时间内，流过电阻的电荷量为
B.在时刻以后，电阻R上的电流方向向上
C.在时刻穿过回路的总磁通量为
D.在时刻金属棒所受水平恒力的大小为
12．如图所示，一抛物线形状的光滑导轨竖直放置，固定在B点，O为导轨的顶点，O点离地面的高度为h，A在O点正下方，A、B两点相距2h，轨道上套有一个小球P，小球P通过轻杆与光滑地面上的小球Q相连，两小球的质量均为m，轻杆的长度为2h。现将小球P从距地面高度为处由静止释放，下列说法正确的是( )
A.小球P即将落地时，它的速度大小为
B.小球P即将落地时，它的速度方向与水平面的夹角为
C.从静止释放到小球P即将落地，轻杆对小球Q做的功为
D.若小球P落地后不反弹，则地面对小球P的作用力的冲量大小为
三、实验题
13．某小组利用气垫导轨装置研究力与速度的关系。如图甲所示，遮光条宽度为d，光电门可测出其挡光时间；滑块与遮光条的总质量为M，砝码盘的质量忽略不计，不计滑轮和导轨摩擦。实验步骤如下：
①调节气垫导轨使其水平，并取4个质量均为m的砝码放在滑块上；
②用细绳连接砝码盘与滑块，让滑块静止放在导轨右侧的某一位置；
③从滑块上取出一个砝码放在砝码盘中，释放滑块后，测出遮光条经过光电门的挡光时间；
④再从滑块上取出一个砝码放在砝码盘中，重复步骤③，并保证滑块从同一位置由静止释放；
⑤重复步骤④，直至滑块上的砝码全部放入到砝码盘中。
请完成下面问题：
(1)若用十分度的游标卡尺测量遮光条宽度d如图乙所示，则_____mm；
(2)滑块经过光电门时的速度_____（用题中所给的字母表示）；
(3)在本次实验过程中，砝码盘中放1个砝码与放4个砝码两种情况下，不考虑偶然误差，遮光条经过光电门时的速度之比_____。
14．“饮酒不开车”是司机必须遵守的交通法规。现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器组装一个酒精测试仪，此传感器的电阻随酒精气体浓度的变化规律如图甲所示。目前国际公认的酒驾标准是“酒精气体浓度”，醉驾标准是“酒精气体浓度”。
提供的器材有：
二氧化锡半导体型酒精传感器；
直流电源（电动势为4V，内阻不计）；
一只电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）；
电阻箱（最大阻值为999.9Ω）；
定值电阻（阻值为50Ω）；
定值电阻（阻值为10Ω）；
单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)电路中R应选用定值电阻______（填“R1”或“R2”）；
(2)为便于识别测试结果，按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为_____Ω，然后开关接2，将电压表此时指针对应的刻度线标记为；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大。按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”，此浓度表刻度线上的浓度值是_____（填“均匀”或“不均匀”）变化的。
③将开关接另一端，测试仪即可正常使用。
(3)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，则酒精浓度测量结果_____（填“偏大”“偏小”或“准确”）。
四、计算题
15．2021年12月9日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶兆富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课。王亚平在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气池，形成了两个同心的球。如图所示AB是通过球心O的一条直线，有一束宽为8R的单色光沿着水球的水平轴纹射向水球左侧表面，光的中轴线与AB重合，内球面半径为3R，外球面半径为5R，边界光线经折射后恰好与内表面相切，已知，求：
(1)单色光在水中的折射率n；
(2)有多宽范围内的光线不能进入水球中的气泡。
16．如图所示，质量分别为和的小物块A、B放置在足够长的倾角为37°的斜面上，并用一劲度系数为的轻弹簧连接在一起。开始时弹簧处于原长，A、B均静止。现给B施加一个沿斜面向下的恒力F，使B沿斜面向下运动，当B速度为零时，立即撤去恒力，B运动到最高点时，A恰好未离开下端挡板。A、B与斜面间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内。弹簧的弹性势能可以表示为，x为弹簧的形变量，取重力加速度。求：
(1)物块B运动到最高点时，弹簧的形变量；
(2)物块B向下运动的最大距离和恒力F的大小。
17．利用电场来控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用.如图1所示为电子枪的结构示意图，电子从炽热的金属丝中发射出来，在金属丝和金属板之间加一电压，发射出的电子在真空中加速后，沿电场方向从金属板的小孔穿出做直线运动.已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力及电子间的相互作用力.设电子刚刚离开金属丝时的速度为零.
(1)求电子从金属板小孔穿出时的速度的大小；
(2)示波器中的示波管是利用电场来控制带电粒子的运动.如图2所示，Y和为间距为d的两个偏转电极，两板长度均为L，极板右侧边缘与屏相距x，为两极板间的中线并与屏垂直，O点为电场区域的中心点.接(1)，从金属板小孔穿出的电子束沿射入电场中，若两板间不加电场，电子打在屏上的点.为了使电子打在屏上的P点，P与相距h，已知电子离开电场时速度方向的反向延长线过O点.则需要在两极板间加多大的电压U；
(3)某电子枪除了加速电子外，同时对电子束还有会聚作用，其原理可简化为图3所示.一球形界面外部空间中各处电势均为，内部各处电势均为，球心位于z轴上O点.一束靠近z轴且关于z轴对称的电子流以相同的速度平行于z轴射入该界面，由于电子只受到法线方向的作用力，其运动方向将发生改变，改变前后能量守恒.
①试推导给出电子进入球形界面后速度大小；
②类比光从空气斜射入水中，水相对于空气的折射率计算方法，若把上述球形装置称为电子光学聚焦系统，试求该系统球形界面内部相对于外部的折射率.
18．如图，高为，倾角为的斜劈固定在水平面上，其上放有质量为，长为的薄木板（厚度可忽略不计），薄板左端与斜劈顶端对齐，薄板与斜劈的动摩擦因数。有质量也为m的小物块（可视为质点）从左侧圆弧轨道的最低点A处水平滑出，圆弧轨道的圆心在A的正上方，半径为，A与斜劈顶点的高度差为。小物块从A处滑出后，恰好掉在薄板上端，沿薄板下滑。小物块与薄板的动摩擦因数为。已知薄板下端底部有一挡板，可使物块与挡板碰撞时，物块和薄板速度交换。若忽略空气阻力，重力加速度g取，求：
(1)在A处小物块对圆弧的压力；
(2)小物块第一次运动至挡板时，小物块在薄板上的运动时间；
(3)薄板运动的总路程。
参考答案
1．答案：A
解析：相邻两条亮纹之间的距离公式，有
故选A。
2．答案：D
解析：A.根据光电效应方程
遏止电压方程为
联立可得
可知频率越大，遏止电压越大，由图可知
故若b光为绿光，c光可能是紫光，故A错误；
B.图甲所示的光电效应实验装置所加的是正向电压，滑动变阻器滑片右移时，极板间电压增大，电流可能增大，当电流达到饱和电流时，电流不发生改变，故B错误；
C.若光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，根据
氢原子吸收光子的能量，跃迁至激发态，最多可以产生3种不同频率的光，故C错误；
D.若用能使金属铷发生光电效应的光，根据光电效应方程有
则光子的能量大于，处于激发态的氢原子，该氢原子发生电离的能量为，故用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离，故D正确。
故选D。
3．答案：B
解析：如图所示
由几何关系可知平衡时每根弹簧的长度均为
每根弹簧的伸长量均为
根据竖直方向受力平衡可得
解得劲度系数为，故选B。
4．答案：C
解析：A.第一宇宙速度是最大环绕速度，大小为7.9km/s，故遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的速度小于7.9km/s，故A错误；
B.根据万有引力与重力的关系
根据牛顿第二定律
遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的轨道半径大于地球的半径，故遥感四十一号卫星绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故B错误；
C.根据万有引力提供向心力
根据万有引力与重力的关系
解得遥感四十一号卫星运行的周期为
故C正确；
D.设同步卫星的轨道半径为r，根据万有引力提供向心力
地球的密度为故D错误。故选C。
5．答案：C
解析：A.由图可知x轴上的和之间的电势都大于零，故两个点电荷一定都是正电荷，故A错误；
B.在处图像切线的斜率为零，则该点处的电场强度为零，有
解得，故B错误；
C.从a点静止释放到O点，动能定理可得
得
故C正确；
D.将一正电子从b点由静止释放初始动能为零，由于a点电势大于b点，正电子在a点电势能大于b点，根据能量守恒可知，不可能到达a点，故D错误。故选C。
6．答案：D
解析：由题意可知，根据左手定则，作图如图所示
由几何关系可知，氘核的半径为，有
则
由几何关系可知，氚核的半径为，有
则
由洛伦兹力提供向心力可得
氘核和氚核的速度之比为，故选D。
7．答案：A
解析：ACD.快速充电时流过送电线圈的电流为
此时送线圈两端的电压为
而
联立解得，
与送电线圈相连的电阻R上的电压为
，选项A正确，CD错误。
B.交流电的频率为
则ab间输入的交变电流方向每秒变化100次，选项B错误。故选A。
8．答案：C
解析：A.两列波传播速度大小相等，由图可知，甲波的波长为2m，所以周期为
故A错误；
B.当乙波传播到P点时，质点P开始振动，则
，故B错误；
C.3s时，乙波在P点的振动形式为经过平衡位置，且向下振动，而甲波在P点的振动形式也是经过平衡位置向下振动，所以3s时质点P处于平衡位置且向y轴负方向振动，故C正确；
D.由于两波源振动步调相反，P点到两波源的波程差等于1m，即半波长，所以P点为振动加强点，其振幅为7m，所以在这段时间内，质点P的路程为
故D错误。故选C。
9．答案：BD
解析：A.根据题意，不能确定从B运动到C过程中机器人的速度变化量，从而不能确定动量变化量，故A错误；
B.从A运动到B过程中，有
解得机器人的加速度为，故B正确；
C.餐盘与托盘恰好不发生相对滑动，摩擦力提供向心力有
解得，故C错误；
D.机器人以1m/s的速度匀减速至D点的加速度为
则减速的时间为
匀减速的位移为
故从C点开始匀速运动的时间
所以从C运动到D点的最短时间为故D正确。故选BD。
10．答案：BCD
解析：A.根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变，故A错误；
B.气体从状态1到状态2发生等温变化，则有
解得状态2气体的压强为
解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得
解得，故B正确；
C.当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有
可得状态3气体的体积为
故C正确；
D.该过程气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
故D正确。故选BCD。
11．答案：AD
解析：A.时间内闭合回路中产生感生电动势为
回路中电流为
流过电阻的电荷量为，故A正确；
B.在时刻以后，根据楞次定律可知，金属杆上的电流方向向上，而电阻R上的电流方向向下，故B错误；
C.在时刻穿过回路的总磁通量为，故C错误；
D.回路中同时产生感生电动势和动生电动势，根据电流方向可知回路中总电动势为
回路中电流为
则导体棒所受安培力大小为故D正确。故选AD。
12．答案：BC
解析：B.平抛运动的轨迹为抛物线，将上述抛物线轨道类比平抛运动，则速度与水平方向的夹角
可知，小球P即将落地时，它的速度方向与抛物线轨道相切，根据上述类比平抛运动知识可知，小球P的速度方向与水平方向的夹角解得，故B正确；
A.设小球P即将落地时，它的速度大小为，小球Q的速度大小为，根据系统机械能守恒有
小球P与小球Q沿杆方向的速度相等，则有
解得，，故A错误；
C.根据动能定理可得，从静止释放到小球P即将落地，轻杆对小球Q做的功为
，故C正确；
D.小球P落地与地面相互作用的过程中，根据动量定理有
由于轨道、轻杆对小球有作用力，且小球P有重力，则地面对小球P的作用力的冲量大小与大小不相等，即不等于，故D错误。故选BC。
13．答案：(1)5.2(2)(3)
解析：(1)10分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知遮光条宽度为
(2)释放滑块后，测出遮光条经过光电门的挡光时间，由于挡光时间很短，可认为挡光过程的平均速度等于滑块经过光电门时的速度，则有
(3)在本次实验过程中，砝码盘中放1个砝码与放4个砝码两种情况下，可认为两种情况下滑块受到的合力之比为I
根据牛顿第二定律可知两种情况下滑块的加速度之比为
根据运动学公式
可知遮光条经过光电门时的速度之比为
14．答案：(1)(2)30.0（或30）不均匀(3)偏小
解析：(1)由于电压表量程为3V，本实验电压表并联在定值电阻两端，由欧姆定律可得，定值电阻两端的电压
由图甲可知
电动势为4V，电压表量程为3V，得
可得
故R应选用定值电阻。
(2)开关接2，当电压表此时指针对应的刻度线为，此时
由甲图知，传感器的电阻随酒精气体浓度是非均匀变化，故此浓度表刻度线上对应的浓度值是非均匀变化的。
(3)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，根据闭合电路欧姆定律可得，回路中电流减小，结合图线可知，酒精浓度测量结果偏小。
15．答案：(1)(2)
解析：(1)由题知，上边界光线进入水球后的光路如图
设入射角为i，折射角为r，由图中几何关系可知
单色光在水中的折射率为
(2)当光线由水进入中间的空气达到全反射的临界角时，再往上射入的光线就要发生全反射，不能进入气泡中，恰好在气泡位置发生全反射的光路如图
设发生全反射时的入射角为，折射角为，则
在气泡位置恰好发生全反射时，有
由几何关系知
可解得
故不能进入水球中的气泡的光线宽度为
16．答案：(1)0.024m(2)0.168m，8.4N
解析：(1)根据平衡条件有
解得
(2)B从撤去F至运动到最高点，根据能量守恒有
解得
在恒力F作用下，物体B向下运动到最低点的过程，根据功能关系有
解得
17．答案：(1)(2)(3)①②
解析：(1)电子在电场中运动，根据动能定理
解得电子穿出小孔时的速度
(2)电子进入偏转电场做类平抛运动，在垂直于极板方向做匀加速直线运动.设电子刚离开电场时垂直于极板方向偏移的距离为y
根据匀变速直线运动规律
根据牛顿第二定律
电子在水平方向做匀速直线运动
联立解得
由图可知
(3)①设电子穿过薄层后的速度为，电子穿过薄层的过程中，能量守恒
可解得
②由于电子只受沿法线方向的作用力，其沿薄层方向速度不变，有
则
球形内部相对于外部的折射率
18．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)小物块从A处滑出后，恰好掉在薄板上端则可知小物块做平抛运动速度的偏向角为，设小物块在A点的速度为，掉在薄板上端时在竖直方向的分速度为，根据几何关系及平抛运动的相关知识可得
，，
联立解得
小物块在曲面上做圆周运动，设到达最低点A处时轨道对小物块的支持力为，根据牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律可知小物块对最低点的压力为
(2)设小物块落到薄板上后运动的加速度大小为，薄板运动的加速度大小为，根据牛顿第二定律，对小木块和薄板分别有
解得，
小木块落入薄板上时的速度大小为
设小物块第一次运动至挡板处时的时间为，小物块与薄板相对于斜劈的位移分别为、，则小物块的位移和薄板的位移之间的关系为
及
代入数据解得或（不合题意舍去）
(3)由题意知，块与挡板碰撞时，物块和薄板速度交换，设第一次碰撞时，木块的速度为，木板的速度为，则有
交换速度后木板运动的比木块运动的快，设过程木块和木板的加速度大小分别为和，则根据牛顿第二定律有
解得，
设它们达到共速所用的时间为，则有
解得
达到共速后木块和木板不再发生相对滑动，一起做减速运动，直至速度减为零，设达到共速的速度大小为，碰撞后达到共速时木板的位移为，则有
，
之后一起做减速运动的位移设为，则由动能定理可得
解得
则薄木板运动的总路程为
其中
解得