2023-2024学年山东省实验中学高三（下）调研考试（一模）物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.三星堆遗址考古入选世界重大田野考古发现。三星堆古遗址距今已有至年历史，昭示长江流域与黄河流域一样同属中华文明的母体。利用衰变测定年代技术进行考古研究，可以确定文物的大致年代，衰变方程为，的半衰期是年，下列说法中正确的是
( )
A. 方程中的是电子，它是碳原子电离时产生的，是原子的组成部分
B. 方程中的是中子，来源于原子核
C. 文物所埋藏的环境会影响的半衰期，进而对推算年代造成影响
D. 若、、的质量分别是、、，一个发生衰变释放能量为
2.如图所示，一种户外野炊便携式三脚架，由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起，每根杆均可绕铰链自由转动。三根杆与竖直方向的夹角均为，吊锅和细铁链的总质量为，支架与铰链之间的摩擦忽略不计，则
( )
A. 每根轻杆中的弹力大小为
B. 三角架所受合力大小为
C. 每根杆与地面的摩擦力大小为
D. 减小杆与竖直方向夹角时，每根杆受地面的作用力增大
3.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面的复色光从空气射向边的中点，入射方向与边的夹角为，经三棱镜折射后分为、两束单色光，单色光折射到边的中点，单色光折射到点，则下列说法中正确的是
( )
A. 若光是黄光，则光可能是蓝光
B. 若两束光分别通过相同的双缝装置，光的条纹间距大于光的条纹间距
C. 入射光线从之间且垂直边射入，则光不能从边射出
D. 用、光分别照射同一种金属，若光能发生光电效应，则光也一定能发生光电效应
4.如图所示端接入电压恒定的正弦交流电，其中电表均为理想电表，变压器为理想变压器，导线电阻不计。将滑动变阻器滑片向下滑动过程中
( )
A. 两端电压不变 B. 电流表示数减小
C. 电压表示数增大 D. 消耗的电功率增大
5.华为实现了手机卫星通信，只要有卫星信号覆盖的地方，就可以实现通话。如图所示三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗卫星离地高度均为，地球的半径为，地球表面重力加速度为，引力常量为，下列说法正确的是
( )
A. 三颗通信卫星受到地球的万有引力的大小一定相等
B. 其中一颗质量为的通信卫星的动能为
C. 能实现赤道全球通信时，卫星离地高度至少为
D. 同一卫星在高轨道的动能大于在低轨道的动能
6.一倾角为的绝缘光滑斜面处在与斜面平行的匀强磁场中，磁感应强度大小为。质量为，电荷量为的小球，以初速度从点沿边水平射入磁场。已知斜面的高度为且足够宽，小球始终未脱离斜面。则下列说法正确的是
( )
A. 小球在斜面上做变加速曲线运动
B. 小球到达底边的时间为
C. 小球到达底边的动能为
D. 匀强磁场磁感强度的取值范围
7.如图甲所示，质量分别为、的、两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力作用在上，系统静止在光滑水平面上靠墙面，此时弹簧形变量为，撤去外力并开始计时，、两物体运动的图像如图乙所示，表示到时间内图线与坐标轴所围面积大小，、分别表示到时间内、的图线与坐标轴所围面积大小，在时刻的速度。下列说法正确的是
( )
A. 到时间内，墙对、系统的冲量等于
B.
C. 时刻弹簧的形变量最大且
D. 时刻运动后，弹簧的最大形变量等于
8.如图所示，左右两部分间距之比为：的光滑水平导轨分别放在大小相等、方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场中。两根质量均为，电阻之比的金属棒垂直静置在水平轨道上。现用水平拉力作用在棒上，使其向右移动时撤去拉力，此时，在此过程中棒产生的热量为。设导轨足够长且两棒始终在不同的磁场中运动，导轨电阻不计，下列说法正确的是
( )
A. 撤去外力时导体棒的速度为
B. 撤去外力后，棒、的加速度始终相等
C. 运动的全过程中回路产生的焦耳热为
D. 从撤去外力到两棒达到稳定状态，棒、运动的位移之比为：
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，真空中有一正方体，在正方体的顶点、处分别固定一个电荷量相等的正点电荷，则下列说法正确的是
( )
A. 点和点的电势相等
B. 点和点的场强相同
C. 若有一个质子以某一初速度射入该空间中，可能做匀速圆周运动
D. 若有一个电子以某一初速度射入该空间中，可能做匀速圆周运动
10.如图所示，某均匀介质中有两个点波源和，它们沿垂直纸面方向振动，垂直纸面向外为正方向。其中的振动方程为；的振动方程为。已知波速为，图中所有介质均已振动，则下列说法正确的是
( )
A. 两列波可以发生干涉
B. 时刻处质点的位移为
C. 时刻处质点的位移为
D. 时刻波源和的加速度相同
11.如图甲所示，一水平放置的内表面光滑对称“”型二面体，可绕其竖直中心轴在水平面内匀速转动，其二面角为，截面图如图乙所示。面和面的长和宽均为，距水平地面的高度为。置于中点的小物体视为质点恰好在面上没有相对滑动，取重力加速度。
( )
A. “”型二面体匀速转动的角速度
B. “”型二面体匀速转动的角速度
C. 若“”型二面体突然停止转动，小物体从二面体上离开的位置距离边距离
D. 若“”型二面体突然停止转动，小物体从二面体上离开的位置距离边距离
12.如图，一倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，其底端固定一劲度系数为的轻质弹簧，弹簧上端距斜面顶端距离为。将质量为的物块可视为质点从斜面顶端由静止释放，经时间弹簧的最大压缩量为。已知弹簧弹性势能表达式为，其中是是弹簧形变量，为弹簧劲度系数，则下列说法正确的是
( )
A. 物块速度最大时的压缩量为
B. 物块的最大动能为
C. 物块运动过程中的最大加速度为
D. 物块从与弹簧接触到速度为零的时间为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.在用单摆测定当地重力加速度的实验中，下列器材和操作最合理的是___________。
A. ．
C. ．
某同学课后想利用身边的器材再做一遍“单摆测量重力加速度”的实验。家里没有合适的摆球，于是他找到了一块外形不规则的小金属块代替小球进行实验。
如图所示，实验过程中他先将金属块用细线系好，结点为，将细线的上端固定于点。
利用刻度尺测出间细线的长度作为摆长，利用手机的秒表功能测出金属块做简谐运动的周期。
在测出几组不同摆长对应的周期的数值后，他作出的图像如图所示。
根据作出的图像可得重力加速度的测量值为____________。取。计算结果保留三位有效数字
相比于实验室作出的图像，该同学在家做实验的图像明显不过原点，其中横轴截距绝对值的意义为____________。
14.同学们想利用实验室现有的实验器材，按照图中的实验电路测量一组镍氢纽扣电池的电动势约为和内阻小于。已有的实验器材为：
A.待测镍氢纽扣电池
B.电压表量程为，内阻约为
C.毫安表量程为，内阻为
D.定值电阻，，，
E.电阻箱
F.滑动变阻器
G.开关及导线若干。
为将毫安表改装成一个量程合适的电压表，需要串联一分压电阻。根据提供的实验器材，分压电阻应选择_________选填“”、“”或“”。
校准电表时发现改装后的电压表比标准的电压表示数稍小一些。因此，在对毫安表的分压电阻进行校准时，电阻箱应__________。
A.与毫安表的分压电阻串联，阻值比小得多
B.与毫安表的分压电阻串联，阻值比大得多
C.与毫安表的分压电阻并联，阻值比小得多
D.与毫安表的分压电阻并联，阻值比大得多
将电压表和改装后的电压表示数分别记为和。调节滑动变阻器获得实验数据并进行描点连线绘制图像。已知该图像的斜率为，纵截距为。则电源的电动势和内阻分别为___________、_____________。请用题中字母表示
四、简答题：本大题共2小题，共18分。
15.小方同学用一个容积为、压强为的氦气罐给完全相同的气球充气，若充气后气球内气体压强为，则恰好可充个气球。可认为充气前后气球和氦气罐温度都与环境温度相同，忽略充气过程的漏气和气球内原有气体。已知地面附近空气温度为、压强为。已知气球上升时体积达到时就会爆裂，离地高度每升高，气球内气体压强减小，上升过程中大气温度不变。求：
充气后每个气球的体积；
当气球发生爆裂时，气球离地面的高度。
16.“途灵底盘”是华为公司新推出的一款智能化多场景的汽车减震系统。电磁减震器是该系统中重要组成部分。小明同学在实验室中模拟电磁减震器的工作原理。在绝缘滑动杆上固定个完全相同且相互紧靠忽略线圈间距离的矩形线圈，使其进入右侧由电磁铁产生的磁场做减速运动。右侧磁场的磁感应强度与电流之间的关系为，其中且产生的磁场范围足够大。已知滑动杆及线圈的总质量为，每个矩形线圈的匝数均为匝，阻值，长为，宽为，整个过程不考虑互感影响，不计一切摩擦。
若电磁铁中的电流为，求线圈完全进入磁场时的速度变化量；
若电磁铁中的电流为且第个线圈完全进入磁场时恰好减速为零，求线圈中产生的焦耳热。
五、计算题：本大题共2小题，共28分。
17.如图所示，足够长的固定斜面倾角为，斜面上并排放置的两个小物块、在沿斜面向上的恒力作用下从静止开始沿斜面向上运动，、物块间接触但不粘连，作用在物块上，当物块、获得的速度大小为时撤去。已知物块、的质量均为，且物块、与斜面间的动摩擦因数分别为和，恒力，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，。
求恒力的作用时间；
撤去后，求沿斜面向上运动的速度减为零时、之间的距离；
设、间每次碰撞时间极短可忽略不计，且皆为弹性正碰，求：
撤去后，、物块第一次碰前时刻物块的速度大小；
撤去后，、物块从发生第一次碰撞到发生第次碰撞时，系统损失的机械能。
18.如图所示，且的区域内存在一沿轴负方向的匀强电场，电场强度为。且的区域Ⅱ内存在一沿轴负方向的匀强磁场未画出，磁感应强度为。在的区域Ⅲ内有一平行于面放置的长方形离子收集板。收集板与轴交于点，其中足够长，长为。区域Ⅲ内存在一方向与平面平行且与轴正方向的夹角为的匀强磁场。在区域中有一平行于轴放置的长为的通电金属丝，能够源源不断地释放质量为、电荷量为、初速度为零的电子。这些电子经电场加速后，沿轴正方向进入匀强磁场，最终都汇聚到点进入区域Ⅲ。其中点释放的电子进入区域Ⅱ后恰好能从点沿轴负方向进入区域Ⅲ。调节磁感应强度大小，使从点释放的电子能打到收集板上被吸收。不考虑电子重力和电子间的相互作用已知。
求匀强磁场大小；
求匀强磁场的最小面积；
若角度，求磁感应强度的取值范围；
若角度的大小在到之间，试定量讨论磁感应强度的取值范围。
答案和解析
1.【答案】
【解析】在核反应方程中，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，是电子，它是核反应产生的，来源于原子核，不是电离产生的，、B错误；
C.放射性元素的半衰期非常稳定，不受环境影响，C错误；
D.根据质能方程可知，该反应释放的能量
D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】A.以吊锅和铁链为研究对象，设每根杆的弹力为 ，在竖直方向，根据平衡条件有
解得
而每根杆受到地面对其的作用力应与 平衡，由此可知，每根杆受到地面的作用力大小为 ，故A错误；
B.三角支架处于静止状态，受力平衡，所受合力为，故B错误；
C.根据牛顿第三定律可知，每根杆对地面的作用力的大小为 ，则由平衡条件可得，每根杆与地面间的摩擦力大小
故C正确；
D.对便携式三脚架与吊锅整体进行分析有
解得
根据牛顿第三定律有
即减小杆与竖直方向夹角时，每根杆对地面压力不变，而
，
解得
减小杆与竖直方向夹角时，每根杆对地面摩擦力减小，故每根杆受地面的作用力应减小，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】A.由图可知，单色光偏折到边的中点，单色光偏折到点，棱镜对光的偏折程度大于光，由 ，可知光的折射率较大。若光是黄光，则光不可能是蓝光，故A错误；
B.棱镜对光的折射率较大，则光的波长小于光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式 可知，分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距小，故B错误；
C.根据题意可知光在面上的入射角
，
则棱镜对单色光的折射率为
根据 可知
当入射方向与边垂直时，光线在边上的入射角
则
所以光在边发生全反射，光不能从边射出，故C正确；
D.根据爱因斯坦光电效应方程
由于光的折射率大，频率较高，若光能使某种金属发生光电效应，则光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】将滑动变阻器 滑片向下滑动过程中，可知滑动变阻器接入电阻阻值减小，则副线圈总电阻减小，把变压器和副线圈全部负载看成一个等效电阻，则等效电阻减小，根据欧姆定律可得
可知原线圈电流 增大，则 两端电压增大，原线圈输入电压 减小，根据
，
可知副线圈输出电压 减小，副线圈电流 增大；则 两端电压减小，电流表示数增大；由于通过 的电流减小，则通过 的电流增大， 消耗的电功率增大；由于 两端电压增大，则 两端电压减小，即电压表示数减小。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.根据万有引力的公式
可知，由于不知道三颗卫星的质量大小，因此不能确定三颗卫星所受地球万有引力大小的关系，故A错误；
根据万有引力充当向心力有
可得卫星的线速度
则该卫星的动能
而对于环绕地球表面做圆周运动的物体有
可得
则可得该物体的动能
而显然对于同一颗卫星，轨道半径越大，其动能越小，因此同一卫星在高轨道的动能小于在低轨道的动能，故B正确，D错误；
C.若恰能实现赤道全球通信时，此时这三颗卫星两两之间与地心连线的夹角为 ，每颗卫星与地心的连线和卫星与地表的切线以及地球与切点的连线恰好构成直角三角形，根据几何关系可知，此种情况下卫星到地心的距离为
则卫星离地高度至少为
故C错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】A.小球运动过程中，小球受到的洛伦兹力、重力恒定不变，则小球受到的合力不变，且合力方向与初速度方向不在同一直线上，故小球在斜面上做匀变速曲线运动，故A错误；
B.小球做类平抛运动，在方向上，小球做匀速直线运动，在斜面方向上，小球做匀加速直线运动，则
小球的加速度为
解得小球到达底边的时间为
故B正确；
C.根据动能定理，小球到达底边的动能为
故C错误；
D.根据左手定则，小球受到的洛伦兹力垂直斜面向上，为使小球不脱离斜面，则
解得匀强磁场磁感强度的取值范围为
故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】A.由图像可知，在 时刻弹簧恢复到原长，到 时间内，对、系统由动量定理
即墙对、系统的冲量等于 ，选项A正确；
B. 时间内，弹簧从原长位置到伸长到最长，由图可知该过程中
根据
可知
选项B错误；
C.由以上分析可知， 时刻弹簧的形变量最大且
选项C错误；
D. 时刻运动后， 时刻弹簧的形变量最大，由能量关系可知
可知弹簧的最大形变量小于，选项D错误。
故选A。
8.【答案】
【解析】A.两棒的长度分别为和，电阻分别为和，由于电路在任何时刻电流均相等，根据焦耳定律
所以棒的焦耳热为，根据能量守恒定律，有
又因为 ，带入可得
，
故A错误；
B.根据牛顿第二定律
而电路中两导体棒电流和质量相等，导体棒的长度之比为 ，故加速度之比为
故B错误；
C.撤去拉力后，棒继续向左加速运动，而棒向右开始减速运动，两棒最终匀速运动时电路中电流相等，即两棒切割磁感应电动势大小相等，此时两棒的速度满足
即
对两棒分别应用动量定理，有
而两导体棒的安培力
可得
此时电路中无电流，不产生焦耳热，个整个过程中产生的焦耳热
故C正确；
D.根据两棒的动量定理
而冲量
可知两棒位移之比为
解得
故D错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】电势为标量，电场强度为矢量，在等量同种电荷的电场中，根据对称性可知、两点电势相等，场强大小相等，方向不同，A正确，B错误；
两个等量正电荷形成的电场，不是匀强电场，若粒子在该电场中做匀速圆周运动，运动轨迹处的场强一定大小相等，根据对称性，该轨迹一定在等量同种电荷的中垂面上，且圆心一定在两电荷连线的中点处，若有一个电子以某一初速度射入该处，两个正电荷对它的引力的合力提供向心力，可以做匀速圆周运动，而如果是正电荷，受到的是排斥力，不可能指向圆心，因此不可能做匀速圆周运动，C错误，D正确。
故选AD。
10.【答案】
【解析】A.两列波的频率均为
则可以发生干涉，选项A正确；
B.两振源的相位差为，而点到两振源的距离之差为零，则点为振动减弱点，振幅为零，则 时刻 处质点的位移为，选项B正确；
C.波长
因
则 时刻由在点引起的位移为
则 时刻由在点引起的位移为
则 时刻 处质点的位移为零，选项C错误；
D. 时刻波源 和 的位移相同，根据
可知加速度不一定相同，选项D错误。
故选AB。
11.【答案】
【解析】设小物体受到的支持力为 ，则有
解得
故A错误、B正确；
若“”型二面体突然停止转动，设小物体在二面体上运动的时间为 ，运动的初速度大小为 ，加速度大小为 ，沿方向向下运动的距离为 ，则有
解得
故C正确、D错误。
故选BC。
12.【答案】
【解析】A.速度最大时合力为零，则有
解得压缩量为
故A正确；
B.从静止释放到物块的动能最大过程，根据系统机械能守恒可得
解得物块的最大动能为
故B正确；
C.弹簧压缩量最大时，根据牛顿第二定律可得
解得物块的最大加速度为
故C错误；
D.物块开始压缩弹簧后，到分离前做简谐振动，物块合力为的位置为平衡位置，则物块做简谐运动的振幅为
则物块开始压缩弹簧时，偏离平衡位置的距离为
设物块做简谐运动的周期为 ，从物块开始压缩弹簧到平衡位置所用时间为
则从开始接触到压缩量最大经历的时间为
设物块从最高点到刚接触弹簧所用时间为 ，物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据运动学公式可得
，
解得
则从静止释放到压缩量最大的时间为
无法确定物块从与弹簧接触到速度为零的时间是否为 ，故D错误。
故选AB。
13.【答案】
金属块重心与点间距离
【解析】根据单摆理想模型可知，为减小空气阻力的影响，摆球应采用密度较大，体积较小的铁球，为使单摆摆动时摆长不变化，摆线应用不易形变的细丝线，悬点应该用铁夹来固定。
故选D。
设点到重心得距离为，根据周期公式
可得
故该图像的斜率为
解得由此得出重力加速度的测量值为
令 ，解得
所以横轴截距绝对值的意义为点到重心的距离。
14.【答案】
【解析】被测电源的电动势约为 ，改装电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，所以改装量程应在 之间。当毫安表满偏时，根据欧姆定律有
解得
即分压电阻应选择 。
校准电表时发现改装后的电压表比标准的电压表示数稍小一些，说明流过毫安表的电流偏小，与毫安表串联的分压电阻偏大。因此，在对毫安表的分压电阻进行校准时，电阻箱应与分压电阻并联，使总电阻减小；根据电阻并联的特点可知，应使电阻箱的阻值比分压电阻大得多，才能使并联后总电阻比分压电阻稍小。
故选D。
根据闭合电路的欧姆定律可得
整理得
根据题意可得
解得
15.【答案】 ；
【解析】由玻意耳定律可得
解得
设气球离地面高度为，则对气球内气体
可得
16.【答案】 ，方向水平向左；
【解析】由动量定理得
其中
右侧磁场的磁感应强度为
解得
方向水平向左。
第个线圈完全进入磁场时恰好减速为零，由动量定理得
其中
解得第一个线圈刚进入磁场时的速度为
线圈中产生的焦耳热
17.【答案】 ； ； ，
【解析】对、整体，根据牛顿第二定律，有
解得
所以力作用的时间为
撤去外力后，对物块，有
解得
对物块，有
解得
由于物块的加速度大于物块的加速度，所以物块先速度减为零，且保持静止，沿斜面向上运动的速度减为零时、之间的距离为
物块速度减为零时，继续反向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，有
所以
根据速度位移关系可得
解得、物块第一次碰前时刻物块的速度大小为
、发生第一次弹性碰撞，则有
所以碰后两物体速度交换
，
碰后做匀速直线运动，做初速度为零的匀加速直线运动，到第二次碰撞时，有
解得
A、第二次碰撞时，速度分别为
碰后两物体速度再次交换，以做匀速直线运动，做初速度为、加速度为的匀加速直线运动，所以
解得
A、第三次碰撞时，速度分别为
碰后两物体速度交换，以做匀速直线运动，做初速度为、加速度为的匀加速直线运动，所以
解得
根据以上分析，有
所以、物块从发生第一次碰撞到发生第次碰撞时，系统损失的机械能为
18.【答案】 ； ； ；见解析
【解析】设电子经过电场加速后速度为 ，进入匀强磁场 磁汇聚从点沿轴负方向射出，有
联立解得
磁场的最小面积为
当角度为时，磁感应强度 方向沿轴正方向，设离子恰好打到边的半径为 ，恰好打到边的半径为 ，据几何知识得
可得
、
所以磁感应强度大小范围为
当角度为 时，设离子恰好打到边圆周半径为 ，则有
可得
恰好达到边圆周半径为 ，则有
可得
由数学知识得 时，有
有最小值
当 时，有
此时 ，即为打到边圆周半径的最大值，所以 无论 取什么值粒子都打不到收集板上，所以
时，有
时，有
时，无论 取何值，粒子均无法打到收集板上。
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