山东省名校考试联盟2024-2025学年高三下学期2月开学考试物理试卷

2024-2025学年山东省名校考试联盟高三（下）开学考物理试卷（2月） 一、单选题：本大题共8小题，共32分。 1.2024年12月29日，CR450动车组样车在北京正式发布，CR450动车组试验速度时速450公里，为全球行驶速度最快的高铁列车。如图为复兴号G31的运行时刻表，复兴号G31从北京南至济南西的平均速率为。若将复兴号G31更换为CR450动车组，CR450动车组以试验速度运行，那么北京南至济南西的时间约为 A. 26分钟 B. 36分钟 C. 56分钟 D. 76分钟 2.将一乒乓球竖直向上击出，过一段时间小球回到击出点。乒乓球受到重力和空气阻力，以竖直向下为正方向，绘制出乒乓球从抛出到回到抛出点时刻的图线如图所示。关于乒乓球从抛出到回到抛出点过程中，下列说法正确的是    A. 乒乓球的速度一直在减小 B. 乒乓球的加速度一直在减小 C. 时刻乒乓球的加速度方向发生了改变 D. 乒乓球上升过程的平均速度小于下降过程的平均速度 3.2024年12月17日，神舟十九号的航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽，出舱9小时为空间站安装了空间碎片防护装置。为躲避较大威胁的空间碎片，天宫空间站往往实施发动机点火变轨的紧急避碰措施。空间站的质量为，变轨前后稳定运行时均做匀速圆周运动，轨道半径分别记为、，如图所示。已知质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为，其中G为引力常量，M为地球质量。空间站紧急避碰过程发动机做的功至少为 A. B. C. D. 4.如图所示，拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具．设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向施加推力推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为若拖把头在地板上匀速移动一段时间t，在时间t内推力的冲量大小为 A. B. C. D. 5.如图所示，在正方形ABCD中，点M、N分别为AD、BC边的中点，将一对等量异号点电荷、分别固定于正方形的M、N点上。下列说法正确的是 A. B点和D点处的电场方向相同 B. B点和D点处的电势大小相等 C. 若将由N移动到B点，C点的电势将减小 D. 若将由N移动到B点，D点的电势将减小 6.质谱仪可用来分析同位素，也可以用来分析比质子重很多倍的离子。现在用质谱仪来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，A是粒子源，释放出的带电粒子不计重力，经小孔飘入电压为U的加速电场初速度可忽略不计，加速后经小孔进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片上。第一次释放粒子为质子，打在照相底片上D点；第二次释放粒子为某种一价正离子，打在照相底片上E点。测得D点到的距离为d，测得E点到的距离为kd，则正离子与质子的质量比为 A. k B. C. 2k D. 7.2024年12月11日，全球单体容量最大的漂浮式风电平台“明阳天成号”在广东阳江正式投运。“明阳天成号”是全球首次在一个浮式基础上搭载两台海上风力发电机。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。风力发电机转化效率可视为不变，该风力发电机将空气动能转化为电能的效率为，每台风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。则风电平台“明阳天成号”发电的功率为 A. B. C. D. 8.如图所示，质量为3m的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连，倾斜轻绳与水平方向的夹角为。现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将钩码B由静止释放，钩码B将在竖直方向做往复运动，物块A始终保持静止。轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，，。下列说法正确的是    A. 物块A对桌面的最小压力为 B. 物块A对桌面的最小压力为 C. 水平轻绳对物块A的最大拉力为 D. 水平轻绳对物块A的最大拉力为 二、多选题：本大题共4小题，共16分。 9.如图所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为，、、均为固定电阻，，，电压表的示数为120 V，各电表均为理想电表。下列说法正确的是 A. 电流表的示数为 B. 电流表的示数为 C. 电阻的阻值为 D. 电阻的阻值为 10.如图所示，一个质量为的木块通过长为的轻质细绳悬挂于O点，某时刻一个质量为的子弹以的速度自左向右水平射入木块，并留在其中。射击过程时间极短，随后两者一起向右摆起，木块和子弹可以看作质点，不计空气阻力，取重力加速度。下列说法正确的是 A. 子弹射入木块后的瞬间，子弹和木块的速度为 B. 子弹射入木块后的瞬间，子弹和木块的速度为 C. 子弹和木块沿圆弧上摆至与O点等高位置时加速度大小为 D. 子弹和木块沿圆弧上摆至与O点等高位置时加速度大小为 11.一列简谐横波沿x轴传播，当时，简谐波的波形图像如图甲所示。平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图乙所示。下列说法正确的是 A. 波向x轴正向传播 B. 波长为12 cm C. 波速为 D. 波速为 12.如图所示，间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，倾角为的导轨处于方向竖直向上的匀强磁场中，水平导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，两部分磁场的磁感应大小均为B。两根长为l的相同金属杆ab、cd分别垂直导轨放置于导轨的倾斜部分和水平部分，每根金属杆的质量为m，每根金属杆接入导轨之间的电阻均为R，由静止释放金属杆ab后，两金属杆开始运动，经足够长时间后，两金属杆达到稳定运动状态。两金属杆在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，导轨足够长，不计摩擦阻力和导轨电阻，重力加速度为g，忽略磁场边界效应。两金属杆达到稳定运动状态后，下列说法正确的是 A. 金属杆ab中电流方向为 B. 金属杆ab中电流大小为 C. 两金属杆均做匀速直线运动，匀速的速度大小不同 D. 两金属杆均做匀加速直线运动，匀加速的加速度大小不同 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 13.某物理课外小组利用图中的装置测量小滑车的质量以及小滑车与长木板间的动摩擦因数．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有个，每个钩码质量均为m，重力加速度为实验步骤如下： 将7个钩码全部放入小车中，将依次取，2，3，4，5，6，个钩码挂在轻绳右端，其余个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。 释放小车，同时用加速度传感器记录小车运动过程中的加速度a。 将不同的n的a值记录下来，将结果填入设计好的表格中。 利用表中的数据，作出图像。 若得到的图象如图所示，利用图象求得小车空载的质量          ，小滑车与长木板间的动摩擦因数          结果均用m、c、b、g来表示。 若考虑到滑轮与轮轴间的摩擦阻力带来的实验误差，下列说法正确的是          填入正确选项前的标号 A.M的测得值偏大，的测得值偏小 B.M的测得值偏小，的测得值偏大 C.M的测得值偏大，的测得值偏大 14.某学习小组的同学拟设计电路来测量电阻的阻值，可供选用的器材如下： 电压表V，量程3 V，内阻约为； 电阻箱阻值； 滑动变阻器，阻值范围； 滑动变阻器，阻值范围； 学生电源E，电动势3 V，内阻不计； 开关S及导线若干。 甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，将电阻箱接入a、b之间，闭合开关。适当调节滑动变阻器后保持其阻值不变。改变电阻箱的阻值R，得到一组电压表的示数U与R的数据如下表： 电阻 电压 请根据实验数据推理分析，甲同学在实验中选用的滑动变阻器为          选填“”或“”。 请根据实验数据在图2中做出关系图像          。 用待测电阻替换电阻箱，读得电压表示数为。利用中测绘的图像可得          。 若将待测电阻替换电阻箱时，不小心碰触到了滑动变阻器的触头，使如图1所示的电路中的触头略微向右滑动了。若仍用本实验装置和中测绘的图像测定待测电阻，则测定结果将          选填“偏大”、“偏小”或“不变”。 四、计算题：本大题共4小题，共40分。 15.2024年11月28日，山东队在第一届全国青少年三大球运动会男子排球项目中获得冠军。如图所示，赛前训练中甲、乙两位队员进行垫球训练。甲队员在距离地面高处将排球沿水平方向击出，乙队员在排球离地处将排球垫起，垫起后排球速度突变为竖直向上，向上运动至最高点时离地高度也为，垫起过程中排球动能损失了。已知垫起过程中时间极短，忽略垫起过程中排球的位置变化，不计空气阻力，取重力加速度。求 排球被垫起前瞬间的速度大小v； 排球从被击出到被垫起的过程中在水平方向的位移大小x。 16.如图所示，足够长的间距的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，导轨左端与一阻值为的定值电阻相连，导轨间存在一个宽度的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向如图所示。一根质量的金属棒a以初速度从左端开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另一根质量静置在导轨上的金属棒b发生弹性碰撞，金属棒a、b接入两导轨间的电阻分别为、。两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，求 金属棒a、b碰后瞬间的速度大小； 金属棒a停止运动时距离磁场右边界的距离； 金属棒a从开始运动到停止运动过程中金属棒a产生的焦耳热。 17.如图所示，一长度、质量的均匀带电绝缘板静置于粗糙水平地面上，带电绝缘板所带电量为。一质量为的小球通过长为的细绳悬挂于O点，小球静止时细绳保持竖直且小球刚好与绝缘板左端接触，绝缘板右端上方放置一质量为的小滑块。右侧存在一区域足够大的匀强电场，匀强电场左侧边界与绝缘板右端相距，匀强电场场强大小为，方向水平向左。将小球拉至与O点等高位置后由静止释放，小球沿圆弧运动至最低点时与绝缘板发生弹性碰撞。已知绝缘板在运动过程中电量保持不变，绝缘板进入电场速度减为零时立即被锁定保持不动，小球与小滑块均可视为质点，小滑块与绝缘板间的动摩擦因数为，绝缘板与地面间的动摩擦因数为，取重力加速度。求 小球与绝缘板碰后瞬间绝缘板的速度大小； 绝缘板开始进入电场时小滑块的速度大小v； 小滑块从开始运动到停止运动的总位移S。 18.如图所示，在xOy坐标系中有三个区域，在的Ⅰ区中，其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场；在的Ⅱ区中，其内充满沿y轴负方向的匀强电场；在的Ⅲ区中，其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场和沿y轴负方向的匀强电场，匀强磁场的大小和Ⅰ区的相同，匀强电场的大小是Ⅱ区的倍。一质量为m，电荷量为的正离子，以初速度沿x轴正方向过O点射入区域Ⅰ，依次经Ⅰ区、Ⅱ区进入Ⅲ区。已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为，离子刚进入Ⅲ区时的位置坐标为。已知，，不计离子重力，忽略边界效应。求 Ⅰ区内磁感应强度的大小B； Ⅱ区内电场强度的大小E； 离子在区域Ⅲ中运动时的最大速度以及速度最大时的x坐标。 答案和解析 1.【答案】C  【解析】北京南至济南西的路程，以试验速度运行，北京南至济南西的时间约为，C正确 2.【答案】B  【解析】A.在上升阶段，速度是负的，绝对值减小，即速度的大小减小，直到零，下落阶段，速度变为正方向，并逐渐增大，直到达到某个最大值，所以总体而言，速度先减小后增大，A错误； B.图像的切线斜率表示加速度，由图知切线斜率在减小，所以乒乓球的加速度一直在减小，B正确； C.图像的切线斜率的符号表示加速度的方向，切线斜率的符号始终为正，所以加速度方向不变，C错误； D.平均速度等于位移除以时间，上升和下降的位移大小相等，但方向相反，由于存在空气阻力，上升阶段的加速度大小大于下落阶段的加速度大小，因此，上升阶段的时间比下落阶段的时间短，所以上升的平均速度大小大于下降的平均速度大小，D错误。 3.【答案】A  【解析】空间站所受万有引力提供向心力，则，解得：， 紧急避险的过程，根据动能定理有： 解得： 故A正确，BCD错误； 故选：A。 4.【答案】D  【解析】设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把。将推拖把的力沿竖直和水平方向分解， 根据平衡条件有：①，②，式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力 有③ 联立解得 在时间t内推力的冲量大小为，故D正确，ABC错误。 故选D。 5.【答案】A  【解析】A.根据等量异种点电荷电场的分布特点以及电场强度的叠加原理，B点和D点关于M、N连线对称，在B点产生的电场方向沿MB方向，在B点产生的电场方向沿BN方向；同理，在D点产生的电场方向沿MD方向，在D点产生的电场方向沿DN方向，所以B点和D点处的电场方向相同，故A正确； B.沿着电场线方向电势降低，B点离更近，D点离更近，所以B点电势低于D点电势，故B错误； 将由N移动到B点，C、D点离更远了，在C、D点产生的电势不变，在C、D点产生的电势升高因为产生的电场中，距离越远电势越高，根据电势的叠加，C、D点的电势将升高，故CD错误。 6.【答案】B  【解析】质量为m，带电量为q的粒子在质谱仪中运动，则粒子在加速电场中加速运动，设粒子在磁场中运动的速度为v，应用动能定理可得： 解得：， 粒子在磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力作向心力，则有： 解得：， 因为，离子和质子直径之比为k，则离子和质子半径之比也为k，即为： 所以，离子和质子的质量比：，故B正确，ACD错误。 7.【答案】C  【解析】解：每台叶片旋转所形成的圆面积为A t时间内流过该圆面积的空气柱体积为 空气柱的质量为 空气柱的动能为 风力发电机将空气动能转化为电能的效率为，转化成的电能为， 发电的功率为：； 漂浮式风电平台“明阳天成号”搭载两台海上风力发电机，则风电平台“明阳天成号”发电的功率为 故ABD错误，C正确。 8.【答案】B  【解析】由题意可知B物体可以在开始位置到最低点之间做简谐振动，根据简谐运动的对称性，在最低点的加速度为竖直向上的g，由牛顿第二定律得：，解得在最低点时有弹簧弹力最大为：，则水平轻绳对物块A的最大拉力为， 分析A受力，由平衡条件可知，竖直方向：，则桌面都A的最小支持力：， 根据牛顿第三定律：物块A对桌面的最小压力为， 故B正确，ACD错误。  9.【答案】AC  【解析】原线圈输入电压， 根据理想变压器的电压规律可知副线圈的电压 两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知，故A正确，B错误； 副线圈的总电流 根据理想变压器的电流规律可知副线圈的电压 由欧姆定律可得，电阻的阻值为，故C正确，D错误。 10.【答案】AD  【解析】子弹木块组成的系统水平方向动量守恒，得，则，故A正确，B错误； 子弹和木块沿圆弧上摆至与O点等高位置过程中，做圆周运动， 则子弹和木块沿圆弧上摆至与O点等高位置时，由机械能守恒： 解得 细绳拉力提供向心力，向心加速度，方向水平； 重力加速度，方向竖直； 根据运动合成，加速度，故C错误，D正确。 11.【答案】BC  【解析】A.由图乙可知，时，平衡位置位于坐标原点的质点O沿y轴负方向振动；根据“同侧法”结合图甲可得波向 x轴负向传播，故A错误； B.由图甲可知，，解得波长，故B正确； 由图乙可知，周期，则波速，故C正确，D错误。 12.【答案】ABD  【解析】A、此题中，杆 ab由于重力作用会沿导轨向下运动切割磁感线，根据右手定则可知产生电流的方向为由 b到a， A正确； ab 杆产生的感应电动势为E11，cd杆产生的感应电动势为，二者方向相 f反，则电流为 再对两杆受力分析得   1，    2，  解得a1，    a2， 设两杆达到稳定运动状态时的速度为v1，    v2 I进一步写为，由于存在外力重力的作用，两杆达到稳定状态时应均做匀加速运动无外力则做匀速运动，此时a1、a2为固定值，即电流I为固定值，即12与t无关的常数 即，解得， B正确； a1 ，  a2 ， ，故C错误，D正确。 13.【答案】 C   【解析】由牛顿第二定律可知： 整理得 则， 联立，解得：，。 若考虑滑轮与轮轴间的摩擦阻力f，对整体根据牛顿第二定律有 整理得 此时图像斜率不变，纵截距的绝对值变大，相当于把原来的图像向下平移，所以的测得值偏大，M的测得值偏大； 故C正确，AB错误。 14.【答案】 R2 20 偏大     【解析】根据实验数据当电压表示数为1V时，电阻，电动势3 V，则滑动变阻器需要分压2V，因此选用滑动变阻器电阻最大阻值应大于，推理分析，甲同学在实验中选用的滑动变阻器为R2;  根据表格数据描点，最后用光滑的曲线连接所描的点，即作出图，如图所示： 在图中作出的直线，与图象有一交点，通过交点作横轴的垂线，与横轴交与的点，即当时， 电路中的触头略微向右滑动，电阻变小，若仍用本实验装置和中测绘的图像测定待测电阻，因为，当减小时，则减小，同一个R，则U增大，即电压表读数将变大，按原来的图象，则电阻的测量值大于真实值，即偏大。 15.【答案】解：排球被垫起后上升过程由动能定理可得： ， 解得：， 排球被垫起前后的能量关系可得：，解得： 排球从被击出到被垫起的过程中由动能定理可得：， 解得：， 排球从被击出到被垫起的过程为平抛运动：竖直方向：， 水平方向：， 解得：  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 16.【答案】解：金属棒a在磁场中运动时，回路的总电阻为：， 金属棒a在磁场中向右运动的过程，由动量定理可得：， 解得：， 金属棒a、b组成系统碰撞过程满足动量守恒和能量守恒：， ， 解得：，。 金属棒a在磁场中向左运动的过程中，由动量定理可得：， 解得：。 金属棒a从开始运动到停止运动过程中回路产生总的焦耳热， ， 金属棒a从开始运动到停止运动过程中金属棒a产生的焦耳热：， 。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 17.【答案】解：小球下摆至最低点过程中，由动能定理得：，解得：， 小球与绝缘板碰撞过程满足动量守恒和能量守恒：， ， 解得：。 小滑块在绝缘板上向右运动至与板共速前的过程中，由牛顿第二定律得：小滑块：， 板：，，， 小滑块与绝缘板共速用时设为，则：，解得：， 小滑块与绝缘板共速时的速度：，板的位移：， 小滑块的位移：， 小滑块与绝缘板共速后一起减速的加速度：， 小滑块与绝缘板共速后一起减速至电场边界的位移：，， 绝缘板开始进入电场时小滑块的速度：。 小滑块与绝缘板在电场中刚好出现相对滑动时的加速度：， 小滑块与绝缘板在电场中刚好出现相对滑动时绝缘板进入电场的长度设为，，， 开始进入电场到出现相对滑动时，由动能定理得：，， 小滑块出现相对滑动到停止运动，运动的位移设为，，， 小滑块从开始运动到停止运动的总位移：。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 18.【答案】解：离子在Ⅰ区中做匀速圆周运动，由几何关系得：， ， 。 离子在Ⅱ区中做类斜抛运动，沿 x轴做匀速直线运动，沿 y轴做匀变速直线运动： x轴：， y轴：， ， 解得：。 离子刚进入Ⅲ区时，沿 x轴、y轴的分速度分别为： x轴：， y轴：， 令沿x轴的速度满足：， 解得：， 发现，则离子刚在Ⅲ区的运动可分解为沿x轴以做匀速直线运动和以为线速度的逆时针转动的匀速圆周运动。 ， 由向心力公式得：， 解得：， 离子进入Ⅲ区第一次到达最低点用时：， ， 离子进入Ⅲ区第一次到达最低点时横坐标为：， ， 速度最大时的x坐标为：。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$