山东省 2024届高三上学期期中考试物理试题（Word版附解析）

莱芜一中高三第一学期阶段性学情调研物理试题2023.101.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。保持卡面整洁，不折叠、不破损。4.本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。一、单项选择题：本题包括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.如图所示为氢原子的能级示意图，已知锌的逸出功是，对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征，下列描述正确的是（　　）A.一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出8种不同频率的光B.用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C.一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中有4种不同频率的光能使锌板发生光电效应D.一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中有10种不同频率的光能使锌板发生光电效应【答案】C【解析】【详解】A．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出种不同频率光，故A错误；B．若氢原子吸收能量为光子，吸收光子后氢原子的能量为-26- 氢原子没有该能级，所以不可使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故B错误；CD．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，其中只有从能级跃迁到基态，从能级跃迁到基态，从能级跃到基态，从能级跃迁到基态，这4种不同频率的光子能量大于锌的逸出功，故有4种不同频率的光能使锌板发生光电效应，故D错误，C正确。故选C。2.对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能一定变化的是（　　）A.等温增压后再等温膨胀B.等压膨胀后再等温压缩C.等容减压后再等压膨胀D.等容增压后再等压压缩【答案】B【解析】【详解】A．由理想气体状态方程，可知等温增压后再等温膨胀，气体温度不变，内能不变，即初始状态的内能一定等于末状态的内能，故A错误；B．由理想气体状态方程，可知等压膨胀过程，气体温度升高，则气体内能增大；等温压缩过程，温度不变，气体内能不变，则气体初始状态的内能一定小于末状态的内能，故B正确；C．由理想气体状态方程，可知等容减压过程，气体温度降低，则气体内能减小；等压膨胀过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度升高，则气体内能增大，气体内能先减小后增大，初始状态的内能与末状态的内能可能相等，故C错误；D．由理想气体状态方程，可知等容增压过程，气体温度升高，则气体内能增大；等压压缩过程，由盖—吕萨克定律得，气体温度降低，则气体内能减小，气体内能先增大后减小，初始状态的内能与末状态的内能可能相等，故D错误。故选B。3.如图所示，是利用双缝干涉仪测量单色光波长的实验装置示意图。某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时（图b），游标卡尺的示数如图c所示。第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图d），游标卡尺的示数如图e所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m。则（　　）-26- A.双缝的作用是获得线状光源B.单缝和双缝的方向关系是垂直C.图e游标卡尺的示数为D.所测单色光波长为【答案】D【解析】【详解】AB．单缝的作用是产生线光源，双缝的作用是产生相干光源，单缝和双缝之间的方向关系是平行，故AB错误；C．由图e游标卡尺的示数为故C错误；D．由图c游标卡尺的示数为则相邻条纹间距为由公式可得，单色光波长故D正确。故选D。4.一列简谐横波在某均匀介质中沿直线由质点a向质点b传播，a、b两质点的平衡位置相距0.5m，如图所示，图中实线表示质点a的振动图像，图中虚线表示b质点的振动图像，则下列说法中正确的是（　　）-26- A.质点a的振动方程为B.在0.1~0.15s内，质点b做加速度逐渐变大的加速运动C.此波的传播速度可能为1.5m/sD.此波的传播速度可能为15m/s【答案】A【解析】【详解】A．由题图知该波的周期和振幅分别为，则质点a的振动方程为故A正确；B．在0.1~0.15s内，质点b向y轴负方向运动，加速度增大，速度减小，做加速度增大的减速运动，故B错误；C．由质点a的振动方程可知，当时位移为，而对质点b，当时，位移为，结合波的周期性可知，波从a传到b的时间为则波速为由于取整数，所以速度不可能为，故C错误；D．由C可知，速度不可能为，故D错误；故选A。-26- 5.2021年12月3日，“一带一路”中老友谊标志性工程中老铁路正式通车，昆明到万象之间将缩短到10个小时。为研究中老铁路的某段直线运动，小红科技探究小组绘制了如图所示的图像，该高铁（　　）A.处于加速状态B.在第1s内的位移大小是44mC.在第2s内的平均速度大小为24m/sD.连续相等的时间间隔1s内位移之差为【答案】D【解析】【详解】根据题意，由公式整理可得结合图像可得解得A．由上述分析可知，速度与加速度方向不同，处于减速状态，故A错误；B．由公式可得，在第1s内的位移大小是故B错误；C．由公式可得，第末的速度为-26- 第末的速度为则在第2s内的平均速度大小为故C错误；D．由逐差法可得，连续相等的时间间隔1s内位移之差的大小为由于做减速运动，则连续相等的时间间隔1s内位移之差为，故D正确。故选D。6.小明坐在半球形轨道顶端玩耍，突然被小伙伴推了一下，沿球面向下滑动。如图所示为半球形轨道横截面示意图。从最高点A滑动时的水平速度为v0，至B点时恰好脱离轨道，最终落在水平地面上的C点。OA和OB间的夹角为，球半径为R，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。则（　　）A.从A到C的过程中，小明水平方向的加速度一直在增大B.从A到C的过程中，小明水平方向的加速度先减小后增大C.D.【答案】C【解析】【详解】AB．小明从到的过程中，在点水平方向的加速度为零，下落到B点之前水平方向有加速度，到达B点时水平方向的加速度为零，故从到B的过程中，小明水平方向的加速度-26- 先增大后减小，故AB错误；CD．根据题意，在B点时，对小明受力分析可知，小明受到的重力沿指向圆心方向的分力提供向心力，根据牛顿第二定律有对小明从到B的过程，根据动能定理有联立解得故D错误，C正确。故选C。7.质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为S1时，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为，物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。则物体在整个过程中克服摩擦力做的功为（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】根据题意，设物体受到的摩擦力为，绳子从物体上脱落时，物体的速度为，对整体由牛顿第二定律有则有-26- 绳子从物体上脱落后，对物体，由牛顿第二定律有则有联立解得则物体在整个过程中克服摩擦力做的功为故选B。8.如图所示，小明从羽毛球筒中取出最后一个羽毛球时，一手拿着球筒，另一只手迅速拍打筒的上端边缘，使筒获得向下的初速度并与手发生相对运动，筒内的羽毛球就可以从上端出来。已知球筒质量为M=90g（不含球的质量），球筒与手之间的滑动摩擦力为，羽毛球质量为m=5g，球头离筒的上端距离为d=7.0cm，球与筒之间的滑动摩擦力为，重力加速度，空气阻力忽略不计。当球筒获得一个初速度后（　　）A.羽毛球的加速度大小为B.羽毛球的加速度大小为-26- C.若羽毛球头部能从上端筒口出来，则筒获得的初速度至少为3m/sD.若羽毛球头部能从上端筒口出来，则筒获得的初速度至少为【答案】D【解析】【详解】AB．依题意，对羽毛球受力分析，由牛顿第二定律可得解得说明羽毛球向下做匀加速直线运动。故AB错误；CD．对球筒受力分析，由牛顿第二定律可得解得负号表示球筒的加速度竖直向上，说明球筒向下做匀减速直线运动，当羽毛球头部到达筒口时，二者速度相等，筒获得的初速度最小，可得，解得故C错误；D正确。故选D。二、多项选择题：本题包括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.我国发射的“嫦娥四号”登月探测器，首次造访月球背面，成功实现对地对月中继通信。如图所示，“嫦娥四号”从距月面高度为的环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月。关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是（　　）-26- A.沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道Ⅰ运行的周期B.沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度C.沿轨道Ⅰ运动至P时，需制动减速才能进入轨道ⅡD.在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做正功，它的动能增加，重力势能减小，机械能不变【答案】ACD【解析】【详解】A．根据题意，由开普勒第三定律有由于沿轨道Ⅱ运行的半长轴小于沿轨道Ⅰ运行的轨道半径，则沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道Ⅰ运行的周期，故A正确；B．根据万有引力提供向心力有解得则沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度小于在Q点的加速度，故B错误；C．在轨道Ⅰ上运动，从P点开始变轨，在P点应该制动减速以减小做匀速圆周运动所需要的向心力，通过做向心运动减小轨道半径进入轨道Ⅱ，故C正确；D．在轨道Ⅱ上由P点运行到点的过程中，“嫦娥四号”只受到万有引力的作用，机械能守恒，万有引力对“嫦娥四号”做正功，“嫦娥四号”的速度逐渐增大，动能增加，离地高度降低，重力势能减小，故D正确。故选ACD。-26- 10.如图所示，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，光速为c。则（　　）A.M点到A点的距离为B.M点到A点的距离为C.M点到A点的光传播的时间为D.M点到A点的光传播的时间为【答案】AD【解析】【详解】AB．根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为，根据有则折射角为30°；，因为，所以光在BC面的入射角为-26- 根据反射定律可知根据几何关系可知，即为等腰三角形，由正弦定理有解得又因为与相似，故有由题知联立可得所以M到A点的距离为故B错误，A正确；CD．由AB分析可知由折射定律有解得-26- 则M点到A点的光传播的时间为故C错误，D正确。故选AD。11.如图所示，在竖直平面中，有一根水平放置的，长度为L的不可伸长的轻绳，绳的一端固定在O点，另一端连有质量为m的小球。现从A点静止释放小球，当小球运动到O点正下方B点时，绳子突然断裂。B点位于斜面顶端，斜面足够长，倾角为θ，则下面的说法正确的是（　　）A.小球落至斜面所需的时间为B.小球落至斜面所需的时间为C.小球落至斜面C点与B点的距离为D.小球落至斜面C点与B点的距离为【答案】D【解析】【详解】AB．小球AB过程，由动能定理得解得-26- 小球BC过程做平抛运动，有解得所以从A点静止释放小球，小球落至斜面所需的时间大于，故AB错误；CD．小球BC过程做平抛运动，有小球落至斜面C点与B点的距离为故C错误，D正确。故选D。12.某同学利用如图甲所示的装置，探究滑块a上升的最大高度，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量。起初物块a放在地面上，物块b距地面的高度为h，细绳恰好绷直，现静止释放物块b，物块b碰地后不再反弹，测出物块a上升的最大高度H，每次释放物块b时，确保物块a在地面上，改变细绳长度及物块b距地面的高度h，寻找多组（H，h），然后做出的图像（如图乙所示），测得图像的斜率为k，已知物块a、b的质量分别为、。则（　　）A.物块a、b的质量之比-26- B.物块a、b的质量之比C.图像的斜率k的取值范围是D.图像的斜率k的取值范围是【答案】BC【解析】【详解】AB．物块的上升过程分为两个阶段，第一阶段为在物块释放后，在绳子拉力的作用下加速上升，与此同时物块加速下降，速率与物块相同，第二个阶段为物块落地后，物块在自生重力的作用下减速上升直至最高点。则第一阶段对整体由动能定理有第二阶段对物块由动能定理有联立以上两式可得结合图像可得可知故A错误，B正确；CD．要将物块拉起，则有对物块，则有可得-26- 因此有即故C正确，D错误。故选BC。三、非选择题：本题包括6小题，共52分。13.某物理兴趣小组利用传感器进行“探究向心力大小F与半径r、角速度、质量m的关系”实验，实验装置如图甲所示，装置中水平光滑直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。（1）小组同学先让一个滑块做半径r为0.20m的圆周运动。得到图乙中②图线。然后保持滑块质量不变。再将运动的半径r分别调整为0.14m，0.16m，0.18m，0.22m，在同一坐标系中又分别得到图乙中⑤、④、③、①四条图线。（2）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______A.探究弹簧的弹力与形变量间的关系B.探究两个互成角度的力的合成规律C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系D.探究平抛运动的特点（3）对②图线的数据进行处理，获得了图像，如图丙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是_______（用半径r、角速度、质量m表示）。（4）对5条图线进行比较分析，做图像，得到一条过坐标原点的直线，则该直线的斜率为_______（用半径r、角速度、质量m表示）。【答案】①.ACCA②.③.-26- 【解析】【详解】（2）[1]根据题意及实验原理可知，本实验所采用的实验探究方法为控制变量法A．根据胡克定律可知探究弹簧弹力与形变量之间的关系，采用了控制变量法，故A符合题意；B．探究两个互成角度力的合成规律，即两个分力与合力的作用效果相同，采用的是等效替代的思想，故B不符合题意；C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系是通过控制变量法进行研究的，故C符合题意；D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D不符合题意。故选AC。（3）[2]对②图线的数据进行分析可以看出，当增大为原来的2倍时，增大为原来的4倍，当增大为原来的3倍时，增大为原来的9倍可知，与成正比，则图像横坐标x代表的是。（4）[3]由（3）中分析可知，在一定时，与成正比，图像又是一条过坐标原点的直线，与成正比，同时也应与成比，归纳可知，图像的斜率为。14.某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律。质量为m的滑块左右两端各有一个挡光宽度为D的遮光板，两遮光板中心的距离为L，如图乙所示。主要实验步骤如下：（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，遮光板1、2经过光电传感器的挡光时间分别为、，由此可知，遮光板2经过光电传感器时的速度为_______，当满足_______时，说明气垫导轨已经水平（用题中已知字母表示）；（2）挂上质量为m0的钩码，将滑块由光电传感器右侧某处释放，记录遮光板1、2的挡光时间；（3）更换不同数量的钩码，多次记录遮光板1，2的挡光时间；-26- （4）将钩码的总重力记为滑块受到的合力F，作出滑块的合力F与的图像，该图像为过坐标原点的一条直线，如图丙所示，若该图像的斜率为_______（用题中已知字母表示），即可验证牛顿第二定律成立；（5）由于本实验中钩码的总重力并不等于滑块的合力F，要想合力的相对误差小于，实验中所挂钩码总质量的最大值为_______。A．0.05mB.0.06mC.0.07mD.0.08m【答案】①.②.③.④.A【解析】【详解】（1）[1]根据题意可知，遮光板2经过光电传感器时的速度为[2]若气垫导轨水平，则滑块做匀速直线运动，则有即则说明气垫导轨已经水平。（4）[3]根据题意，由运动学公式可得-26- 由牛顿第二定律有即该图像的斜率为即可验证牛顿第二定律成立。（5）[4]根据题意可知，合力的测量值为合力的真实值为则有解得故选A。15.2023年9月29日，在杭州亚运会女子铅球决赛中，巩立姣以19.58米的成绩成功卫冕。如图所示，巩立姣先后从同一位置抛出质量为m的同一铅球，铅球第1次落在地面上的M点，第2次落在地面上的N点，两次铅球到达的最大高度相同，离地面的高度为h。不计空气阻力，关于两次铅球在空中运动情况的描述，抛出点距离地面的高度为h1，M、N点离抛出点水平距离为、，重力加速度为g。求：（1）铅球第2次落在地面N点时，抛出点的水平速度；（2）第2次推球过程，合外力对铅球做的功W。-26- 【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）从抛出点到最高点用逆向思维得从最高点到落地得水平位移为解得（2）合外力对铅球做的功为其中而解得16.如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。暴雨期间，水位迅速上涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为m=20.0kg，圆柱形竖-26- 直井内水面面积为S=0.300m²，图示时刻水面与井盖之间的距离为h=2.00m，井内密封有压强刚好等于大气压强=1.01×105pa、温度为T=300K的空气（可视为理想气体），重力加速度取g=10m/s²。密闭空气的温度始终不变。（i）从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被顶起？（ii）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到，温度仍为，则此次向外界排出的空气当压强为、温度为=290K时体积是多少？（iii）若水面匀速上涨，则井盖跳跃的时间间隔如何变化？【答案】（i）1.31cm（ii）3.80×10-3m³（iii）逐渐变小【解析】【详解】(ⅰ)井盖被顶起时，水面上涨x，井内气体的压强满足则根据玻意耳定律带入数据解得x=1.31cm(ⅱ)井盖第一次被顶起后，排出压强为p，温度为T0=300K的气体的体积为V1=xS，则排出的空气当压强为、温度为=290K时体积V2满足-26- 代数数据解得V2=3.80×10-3m³(iii)若水面匀速上涨，则井内气体的体积减少，压强的变化快，则井盖跳跃的时间间隔减小。17.“旋转秋千”是游乐园里常见的游乐项目，如图甲所示，其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边上，绳子下端连接座椅，游客坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将“旋转秋千”简化为如图乙所示的模型，人和座椅看作质点，总质量约为，圆盘的半径为，绳长，圆盘以恒定的角速度转动时，绳子与竖直方向的夹角为，若圆盘到达最高位置时离地面的高度为。重力加速度g取。（结果可用根号表示）（1）若手机从游客手中自由脱落，求手机滑落瞬间的速度大小；（2）若手机的质量为，求手机落地时的重力的功率；（3）为让游客达到更刺激的体验，加速使绳子与竖直方向的夹角变为，则圆盘对该游客和座椅要做多少功？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意，由牛顿第二定律有由几何关系可得联立解得手机滑落瞬间速度大小与游客做圆周运动线速度大小相等为。（2）手机滑落后做平抛运动，由几何关系可得，竖直方向下落高度为-26- 由公式可得，手机落地时的竖直分速度为手机落地时重力的功率为（3）加速使绳子与竖直方向的夹角变为，由几何关系有上升的高度为由牛顿第二定律有设圆盘对该游客和座椅做功为，由动能定理有联立解得18.如图所示，三个质量均为m的小物块A、B、C，放置在水平地面上，A紧靠竖直墙壁，一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接，C紧靠B，开始时弹簧处于原长，A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为F的恒力，使B、C一起向左运动，当速度为零时，立即撤去恒力，一段时间后A离开墙壁，最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内。（弹簧的弹性势能可表示为：，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）（1）求B、C向左移动的最大距离和B、C分离时B的速度大小；（2）为保证B、C分离后，B能继续向右运动，求恒力F应满足什么条件；（3）为保证A能离开墙壁，求恒力的最小值；（4）若，求撤去恒力后，C运动的最大速度和最大位移为。-26- 【答案】（1），；（2）；（3）；（4），【解析】【详解】（1）根据题意，从开始运动到向左移动的最大距离过程中，由动能定理有解得B、C分离时，弹簧恢复原长，B、C速度相等，由动能定理有解得（2）为保证B、C分离后，B能继续向右运动，即即向左能够推动B、C，则有联立解得，为保证B、C分离后，B能继续向右运动，恒力F应满足的条件为（3）当A刚要离开墙时，设弹簧得伸长量为，以A为研究对象，由平衡条件得-26- 若A刚要离开墙整时，B得速度恰好等于零，这种情况下恒力为最小值，从弹簧恢复原长到A刚要离开墙的过程中，以B和弹簧为研究对象，由能量守恒得解得由于则恒力的最小值为（4）若，向左移动的最大距离为撤去恒力后，当B、C所受合力为零时，的速度最大，则有解得由能量守恒定律有解得当B、C分离时，弹簧恢复原长，B、C速度相等，由（1）分析可得，此时C的速度为-26- 设继续运动停下，由动能定理有解得则最大位移为-26-