山东省潍坊市2024届高三下学期一模物理试卷(含答案)

这是一份山东省潍坊市2024届高三下学期一模物理试卷(含答案)，共29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．核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，能有效缓解能源短缺问题。在核聚变实验中，核反应方程是，核的结合能为，核的结合能为，核的结合能为。则一次核反应过程中( )
A.反应前后的动量不守恒B.X为
C.释放的核能大小为D.电荷数守恒，质量数不守恒
2．一物体在时刻通过P点的速度大小为，加速度与速度方向相同，物体的加速度a随时间t的变化如图所示。经物体运动到Q点。在该过程中，下列判断正确的是( )
A.与的平均速度相同B.与合外力的冲量相同
C.与合外力做的功相同D.到达Q点的速度大小为
3．开环燃气发动机采用双重加热循环的工作原理，一定质量的理想气体双重加热循环的图像如图所示，其中，为等温过程，cd平行于横轴，bc、ea平行于纵轴，下列说法正确的是( )
A.过程，气体内能不变，不与外界发生热传递
B.过程，气体分子单位时间内与器壁单位面积上的碰撞次数不变
C.过程，气体从外界吸收的热量大于气体内能的增量
D.整个过程，气体放出的热量大于吸收的热量
4．2023年5月30日16时29分神舟十六号成功对接于空间站天和核心舱径向端口，若对接前“神舟十六号”和“空间站”分别在圆形轨道Ⅰ和Ⅱ上绕同一方向做匀速圆周运动，圆周运动的半径分别为、，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，下列说法正确的是( )
A.地球的密度约为
B.神舟十六号与空间站的线速度之比为
C.神舟十六号与空间站的向心加速度之比为
D.从相距最远到相距最近的最短时间为
5．制造半导体元件，需要精确测定硅片上涂有的二氧化硅（）薄膜的厚度，把左侧二氧化硅薄膜腐蚀成如图甲所示的劈尖，用波长的激光从上方照射劈尖，观察到在腐蚀区域内有8条暗纹，且二氧化硅斜面转为平面的棱MN处是亮纹，二氧化硅的折射率为1.5，则二氧化硅薄膜的厚度为( )
A.1680nmB.1890nmC.2520nmD.3780nm
6．图甲为一列简谐波在时的波形图，M是平衡位置为10m处的质点，图乙为质点M的振动图像，则( )
A.该列波沿x轴负方向传播
B.该波的波速大小为
C.在时，处的质点加速度沿y轴负方向
D.处质点振动方程为
7．如图所示，一半径为R的光滑大圆环竖直固定在水平面上，其上套一小环，a、b为圆环上关于竖直直径对称的两点，将a点下方圆环拆走，若小环从大圆环的最高点c由静止开始下滑，当小环滑到b点时，恰好对大圆环无作用力。已知重力加速度大小为g，若让小圆环从最高点c由静止下滑从a点滑离。小圆环落地时的水平速度大小为( )
A.B.C.D.
8．如图所示，一倾角为的足够长光滑斜面固定在水平地面上，斜面底端有一挡板，一根劲度系数的轻弹簧两端分别连接在固定挡板和物体P上，紧挨着P放置物体Q（不与P粘连），现对Q施加一个沿斜面向上的拉力F使Q做匀加速直线运动，从施加拉力开始计时，后拉力F不再变化，已知P的质量，Q的质量。下列说法正确的是( )
A.时间的作用力为24NB.时弹簧中的弹力为0
C.时拉力D.Q的加速度大小为
二、多选题
9．风力发电绿色环保、低碳，通过变压器和远距离输电线给用户供电，工作原理如图所示。发电机线圈面积、匝数匝、电阻不计，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速，其输出端与升压变压器的原线圈相连，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比，输出功率为，降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器。用户端工作电压为220V。下列说法正确的是( )
A.磁感应强度大小为
B.用户获得的功率为
C.降压变压器原、副线圈匝数比
D.若输出电压不变，输电线电流变大，则用户端电压变小
10．如图为透明长方体的横截面efgh，其折射率，一细束单色光以角θ入射至ef面上的p点，，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光在长方体内的二次及二次以上的多次反射，下列说法正确的是( )
A.当入射角为时，光在长方体中的传播时间为
B.当入射角为时，光在长方体中的传播时间为
C.当入射角时，折射到eh面上的光一定发生全反射
D.当入射角时，折射到eh面上的光不一定发生全反射
11．如图所示，将电荷量为的两个点电荷固定在直三棱柱底面的a、b两点，将电荷量为的点电荷固定在c点，已知三角形abc为等腰直角三角形，，，静电力常量为k，下列说法正确的是( )
A.c点的电荷受力指向ab的中点
B.从b到点电势先增大后减小
C.将负试探电荷从点移到点，其电势能变大
D.点场强的大小为
12．如图所示，两根型平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为l和，处于竖直向下的磁场中，磁感应强度大小分别为和B。已知导体棒ab的电阻为R、长度为l，导体棒cd的电阻为、长度为，cd的质量是ab的3倍。两棒中点之间连接一原长为L轻质绝缘弹簧。现将弹簧拉伸至后，同时由静止释放两导体棒，两棒在各自磁场中往复运动直至停止，弹簧始终在弹性限度内。整个过程中两棒保持与导轨垂直且接触良好，导轨足够长，电阻不计。下列说法正确的是( )
A.整个过程中，回路中始终产生顺时针方向的电流
B.整个运动过程中，ab与cd的路程之比为3:1
C.cd棒克服安培力做的功等于cd棒产生的热量
D.整个运动过程中，通过cd的电荷量为
三、实验题
13．某同学利用如图所示装置探究滑块与长木板间的动摩擦因数。
实验过程如下：
①长木板水平固定，将弹簧左端固定在挡板P上，弹簧右端与滑块不拴接，当弹簧处于原长时，与弹簧右端接触的滑块中心位于O点，O点右侧放一相同的木板，与左侧木板上表面平齐水平对接，如图甲所示；
②用滑块压缩弹簧到A点，用刻度尺测量出AO间的距离x；释放滑块，记录其在右侧木板上停止时的位置B，测出OB间的距离；
③如图乙所示，拆去O点右侧的木板，在O点下方挂上重锤，再次用滑块将弹簧压缩到A点无初速释放，记录其落到水平地面的位置C，测出O点到地面的竖直高度h，及落地点C到O点的水平距离；
④查得当地重力加速度为g。
请回答下列问题：
（1）滑块从O点滑离时的初速度大小为_______，滑块与长木板间的动摩擦因数_______（用所测物理量符号表示）。
（2）若测得滑块质量为m，则释放滑块时弹簧的弹性势能_______（用所测物理量的符号表示）。
14．某同学制作一个多量程的电流表和欧姆表，他设计的电表电路如图所示。所用器材分别为：
A.电流表G（满偏电流，内阻）；
B.定值电阻；
C.滑动变阻器R（最大阻值为200Ω）；
D.电源（电动势为1.5V，内阻忽略不计）；
E.单刀双掷开关；
F.表笔及导线若干。
①将单刀双掷开关接b，分别接2、1时，c、d可串联在电路中作为电流表，量程分别为10mA和100mA；
②若单刀双掷开关接a，分别接1、2时，可作为双量程的欧姆表使用。
回答下列问题：
（1）电路中定值电阻的阻值为_______Ω。
（2）当单刀双掷开关接a，再将开关接1时，欧姆表的挡位为_______（填“”或“”）；欧姆调零后将待测电阻接在c、d间，发现电流表指针偏转角很小，断开电路并将挡位换成另一挡位，再次欧姆调零时，滑动变阻器R的滑片_______（填“向上”或“向下”）移动。调零后再次将电阻接在c、d间，电流表的指针对准刻度盘上的0.6mA处，则电阻_______Ω。
四、计算题
15．2023年12月21日，神舟十七号航天组完成了天和核心舱太阳翼修复任务。如图所示，气闸舱有两个气闸门，内闸门A与核心舱连接，外闸门B与外太空连接。气闸舱容积，核心舱容积，开始气闸舱和核心舱的气压都为（标准大气压）。航天员要到舱外太空行走，需先进入气闸舱。为节省气体，用抽气机将气闸舱内的气体抽到核心舱内，当气闸舱气压降到和外太空气压相同时才能打开外闸门B，该过程中两舱温度不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。求：
（1）当气闸舱的压强降至时，从气闸舱抽出的气体与原来气体的质量之比；
（2）内闸门A的表面积是S，每次抽气的体积为，抽气后抽气机内气体压强与气闸舱内剩余气体压强相等，第1次抽气到核心舱后，两舱气体对内闸门A的压力差大小。
16．跑酷，又称自由奔跑，是一种结合了速度、力量和技巧的极限运动。如图甲所示为一城墙的入城通道，通道宽。一质量的跑酷爱好者从左墙根由静止开始正对右墙做加速运动，加速到A点斜向上跃起，到达右墙壁B点时竖直速度恰好为零，B点距地面高，然后立即蹬右墙壁，使水平速度变为等大反向，并获得一竖直向上的速度，恰能跃到左墙壁的C点，C点与B点等高，飞跃过程中人距地面的最大高度为，重力加速为g，可认为整个过程中人的姿态不发生变化，如图乙所示，求：
（1）人蹬墙后的水平速度大小；
（2）人加速助跑的距离s。
17．现代科学研究中，经常用磁场和电场约束带电粒子的运动轨迹，如图所示，有一棱长为L的正方体电磁区域，以棱ef中点为坐标原点建立三维坐标系Oxyz，正方体电磁区域内充满沿z轴负方向的匀强电场和匀强磁场，在O点有一粒子源，沿x轴正方向发射不同速率的带电粒子，粒子质量均为m，电荷量均为。已知速度大小为的粒子，恰从坐标点飞出（图中未标出），不计粒子的重力。求：
（1）磁感应强度大小B；
（2）电场强度大小E；
（3）从正方体上表面abcd飞出的粒子速率范围。
18．如图所示，在倾角为的斜面上有一型木板A，在其上表面放有一滑块B，A、B的质量相同，开始保持滑块和木板静止在斜面上，滑块B到木板前端挡板P的距离，木板前端到斜面底端挡板Q的距离为，木板与斜面间的动摩擦因数，木板上表面光滑，释放滑块B，已知滑块与木板间的碰撞为弹性碰撞且时间极短，木板A滑到斜面底端与挡板Q碰撞后速度立即变为零，整个过程滑块未脱离木板，取，，.求：
（1）滑块第一次与木板撞击时的速度大小；
（2）经多长时间木板与挡板Q发生碰撞；
（3）木板的长度至少为多长。
参考答案
1．答案：C
解析：A.核反应前后的动量守恒，故A错误；
BD.核反应过程中,电荷数守恒，质量数守恒，可得X的电荷数为0，质量数为1，则X为，故BD错误；
C.由能量守恒定律可知，核反应过程中释放的核能大小为
故C正确。
故选C。
2．答案：B
解析：AD.根据题意可知，由图可知，质点在一直加速，则相等时间内通过的位移逐渐增大，可知，的平均速度小于的平均速度，到达Q点的速度一定大于，故AD错误；
BC.根据图像的面积表示速度变化量，由图可知，与的速度变化量相等，且速度一直增大，则动量变化量相同，由动量定理可得，与合外力的冲量相同，由动能定理可得，合外力做的功
合外力做的功
则有
可知，合外力做的功小于合外力做的功，故B正确，C错误。
故选B。
3．答案：C
解析：A.过程，根据题意，温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律有
由于体积减小，外界对气体做正功，因此气体从外界释放热量，故A错误；
B.过程，体积不变，气体分布密集程度不变，压强增大，根据
可知，温度升高，分子运动的平均速率增大，则气体分子单位时间内与器壁单位面积上的碰撞次数增多，故B错误；
C.过程，压强一定，根据
体积增大，则温度升高，气体内能增大，气体对外做正功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收的热量大于气体内能的增量，故C正确；
D.图像的面积表示功，根据图像可知整个过程，气体对外做正功，即W取负值，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体放出的热量小于吸收的热量，故D错误。
故选C。
4．答案：D
解析：A.根据万有引力与重力的关系
地球的密度约为
故A错误；
B.根据万有引力提供向心力
可得
神舟十六号与空间站的线速度之比为
故B错误；
C.根据牛顿第二定律
可得
神舟十六号与空间站的向心加速度之比为
故C错误；
D.根据万有引力提供向心力
根据万有引力与重力的关系
可得
，
从相距最远到相距最近的最短时间满足
从相距最远到相距最近的最短时间为
故D正确。
故选D。
5．答案：A
解析：根据题意，由于二氧化硅的折射率为1.5，则激光在二氧化硅中的波长为
观察到在腐蚀区域内有8条暗纹，则二氧化硅斜面转为平面的棱MN处是亮纹是第9条，设二氧化硅薄膜的厚度为d，则有
联立解得
故选A。
6．答案：D
解析：A.由图乙可知，M点在之后，先向下运动，再结合图甲可知，该波沿x轴正方向传播，A错误；
B.由图乙可知，该波的波长为
由图乙可知，该波的周期为
该波的波速大小为
B错误；
C.图甲为一列简谐波在时的波形图，在时，时间经过了4s，相当于个周期，则处的质点加速度沿y轴正方向，C错误；
D.该波的振幅为
该波的角速度为
则处质点振动方程为
D正确；
故选D。
7．答案：B
解析：根据题意，设b点与O的连线与竖直方向的夹角为θ，如图所示
从c到b由机械能守恒定律有
在b点，由牛顿第二定律有
解得
，
由对称性可知，小圆环从最高点c由静止下滑a点的速度大小同为，小圆环从a点滑离，水平方向做匀速运动，则小圆环落地时的水平速度大小为
故选B。
8．答案：C
解析：AD.刚开始弹簧的压缩量为
时，拉力F不再变化，说明此时PQ刚好分离，它们之间的弹力正好为0，而此时P和Q具有相同的沿斜面向上的加速度a，设此时弹簧的压缩量为，对P由牛顿第二定律
该段时间内由运动学规律得
，
联立解得
，
设时间的作用力为，对P由牛顿第二定律得
解得
故AD错误；
B.根据前面分析可知时，弹簧中的弹力
故B错误；
C.时对Q由牛顿第二定律得
解得
故C正确。
故选C。
9．答案：BD
解析：A.发电线圈产生的感应电动势表达式为
解得
A错误；
B.升压变压器副线圈的电压为
升压变压器副线圈的电流为
则
则用户获得的功率为
B正确；
C.降压变压器原、副线圈匝数比为
C错误；
D.若输出电压不变，则不变，输电线电流变大，则减小，则减小，D正确；
故选BD。
10．答案：AC
解析：AB.当入射角为时，根据折射定律有
可得，光经过ef面折射后的折射角为
则光在长方体中传播的光路如下图所示
根据光路的可逆性可知，光从eh的中点q射出长方体，则根据几何知识可得，光在长方体中的传播路程为
光在长方体中的传播速度为
则光在长方体中的传播时间为
联立解得，光在长方体中的传播时间为
故A正确，B错误；
CD.根据全反射公式有
，
设光在eh面的入射角为i，根据折射定律有
由几何知识有
联立可得
即入射角，则折射到eh面上的光一定发生全反射，故C正确，D错误。
故选AC。
11．答案：CD
解析：A.根据题意，由几何关系可得
由库仑定律可得，间库仑力大小为
方向由，间库仑力大小为
方向由，如图所示
由几何关系有
，，
可知，与不重合，即c点的电荷受力不指向ab的中点，故A错误；
B.若去掉b点电荷，可知，在等量异种电荷连线的中垂面上，则为等势线，b点点电荷在上的电势，由到b逐渐减小，则从b到点电势逐渐降低，故B错误；
C.若去掉a点点电荷，b点和c点的点电荷为等量异种电荷，可知，的电势大于电势，由几何关系可知
则a点点电荷周围的电势大于电势，综上所述，的电势大于电势，则负试探电荷在点的电势能大于在的电势能，故C正确；
D.根据题意，由点电荷场强公式可知，a点点电荷在的电场强度大小为
同理可得
，
方向如图所示
则有
则点场强的大小为
故D正确。
故选CD。
12．答案：BD
解析：A.根据题意可，由静止释放，向右运动，向左运动，即弹簧收缩，由右手定则可知，回路中产生顺时针电流，设某时刻电流大小为I，可知，所受安培力大小为
方向向左，所受安培力大小为
方向向右，可知，两棒系统受合外力为零，动量守恒，则当弹簧伸展过程中，一定有向左运动，向右运动，根据右手定则可知，回路中产生逆时针方向的电流，故A错误；
B.由A分析可知，两棒系统受合外力为零，动量守恒，由于开始运动时，系统动量为零，则任意时刻两棒的动量大小相等，方向相反，则有
设运动时间为t，则有
即
则ab与cd的路程之比为
故B正确；
C.由上述分析可知，整个运动过程中，两棒所受安培力一直保持大小相等，且ab与cd的路程之比为，则ab与cd克服安培力做的功之比为，由公式可知，由于ab与cd的电阻之比为，则ab与cd产生的热之比为，可知，cd棒克服安培力做的功不等于cd棒产生的热量，故C错误；
D.由公式、和可得，整个运动过程中，通过cd的电荷量为
当两棒在各自磁场中往复运动直至停止，弹簧恢复原长，两棒间距离减小，则向右运动的距离为
向左运动的距离为
则有
故D正确。
故选BD。
13．答案：（1）；（2）
解析：（1）根据题意可知，拆去O点右侧的木板，滑块从O点飞出做平抛运动，竖直方向上有
水平方向上有
解得
滑块由O点到B点，由动能定理有
解得
（2）滑块由A点到O点，由能量守恒定律可得，释放滑块时弹簧的弹性势能
14．答案：（1）2（2）；向上；100
解析：（1）根据题意，由并联分流原理可得，当单刀双掷开关接b，接2时量程为，接1时量程为，则有
，
代入数据解得
，
（2）当单刀双掷开关接a，再将开关接1时，与电流表串联再与并联，三者的总电阻为
将开关接2时，与串联再与电流表并联，三者的总电阻为
欧姆表的倍率大的挡位内阻大，所以将单刀双掷开关S与1接通时，欧姆表的挡位为。
结合上述分析可知，将挡位换成另一挡位，即将单刀双掷开关S与1接通换成与2接通，电流表满偏时，干路电流减小了，则调零时需增大滑动变阻器接入电路的电阻，即滑动变阻器R的滑片向上移动。
结合上述分析可知，挡位换成另一挡位调零后，电流表满偏时，干路电流为，则欧姆表的内阻为
将电阻接在c、d间，电流表的指针对准刻度盘上的0.6mA处，干路电流为
则电阻
15．答案：（1）0.3（2）
解析：（1）根据题意，设抽出气体的体积为，抽出气体前后，由玻意耳定律有
从气闸舱抽出的气体与原来气体的质量之比
联立解得
（2）第一次对气闸舱抽气后气闸舱气压变为，由玻意耳定律有
解得
第一次对核心舱充气后，核心舱气压变为，则有
解得
两舱气体对内闸门A的压力差
16．答案：（1）（2）
解析：（1）设人蹬墙后的水平速度大小为，从B到C做斜抛运动，水平方向有
竖直方向有
由
联立得
（2）人从A点跳起到B点的过程中，逆过程为平抛运动，则水平方向
，
竖直方向
解得
，
由题意可知,人加速助跑的距离
17．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）带电粒子在匀强磁场的作用下做匀速圆周运动，粒子从O点开始沿x轴正方向发射，其匀速圆周运动的圆心必定在y轴上。根据几何关系可知，粒子到达点时，和O点的连线与y轴之间的夹角α满足
解得
设圆周运动的半径为，则有
解得
根据洛伦兹力提供向心力可得
解得
（2）设带电粒子做圆周运动的周期为T，则有
解得
在题述的运动中，粒子的轨迹对应的圆心角为，所以运动时间为
粒子在匀强电场的作用下做类平抛运动，加速度为
沿着电场方向的位移为
联立解得
（3）由上述分析可知当粒子从正方体上表面abcd飞出的，粒子速率越大，粒子的分运动匀速圆周运动的半径越大，图1中的p点越靠近d,轨迹圆心角越小，粒子在电磁场中的运动时间越短，粒子沿z轴负方向的位移越小。当粒子速率最大为时在cd边射出，对应的圆周运动轨迹为1/4圆周，其半径等于L，则有
解得
假设粒子沿z轴负方向的分运动匀加速运动到f点时（其位移大小等于），粒子能够在bc边射出，设粒子在电场中运动时间为，则有
解得
粒子的分运动匀速圆周运动的周期为
设此情况粒子的分运动匀速圆周运动轨迹的圆心角为β，则有；
联立解得
此情况粒子的运动轨迹在正方体前表面adhe内的投影如图2所示，可知假设成立，此时粒子的速率是从正方体上表面abcd飞出的粒子速率的最小值，设此时圆周运动半径为。
由几何关系可得
解得
同理有
解得
从正方体上表面abcd飞出的粒子速率范围为
18．答案：（1）3m/s（2）（3）
解析：（1）根据题意，对木板受力分析可知，木板A与斜面间的最大静摩擦力为
可知，木板A开始保持静止，对滑块B有
解得，滑块第一次与木板撞击时的速度大小
（2）根据题意，设经过时间发生第一次碰撞，则有
解得
碰撞过程为弹性碰撞，则第一次碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律有
，
解得
，
碰撞后交换速度，木板A匀速下滑，滑块B加速下滑，设经过时间第二次碰撞，木板A下滑距离为，则有
解得
，，
同理可得，第二次碰撞后交换速度，则有
，
设经过时间第三次碰撞，木板A下滑距离为，则有
解得
，，
由于
发生第三次碰撞，同理可得，交换速度，则有
，
由于
木板A与挡板Q发生碰撞前，滑块B不会与木板A第四次碰撞，设经过时间木板A与挡板Q发生碰撞，则有
则从滑块B开始运动到木板A与挡板Q发生碰撞的时间为
（3）设第三次碰撞后，经过时间，滑块B与木板A发生碰撞，此时，木板A与挡板Q已发生碰撞，则有
此时滑块B的速度为
碰撞后，滑块B原速率弹回，即
设滑块B能上升的最大距离为L，即木板A的最小长度，则有
联立解得