山东省实验中学2024届高三下学期5月针对性考试（二模）物理试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．扇车在我国西汉时期就已广泛被用来清选谷物。谷物从扇车上端的进谷口进入分离仓，分离仓右端有一鼓风机提供稳定气流，从而将谷物中的秕粒a（秕粒为不饱满的谷粒，质量较轻）和饱粒b分开。若所有谷粒进入分离仓时，在水平方向获得的动量相同。之后所有谷粒受到气流的水平作用力可视为相同。下图中虚线分别表示a、b谷粒的轨迹，、为相应谷粒所受的合外力。下列四幅图中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2．某同学在室外将一个吸管密封在一空矿泉水瓶瓶口，并在吸管口蘸上肥皂液，将瓶子从寒冷的室外转移到温暖的室内，他看到在吸管口出现了若干个泡泡。将矿泉水瓶内的气体看作理想气体，不考虑矿泉水瓶的热胀冷缩。下列说法正确的是( )
A.瓶内气体做无规则热运动的速率都增大
B.气体从室内吸收的热量等于气体膨胀对外做的功
C.瓶内气体的平均密度变小
D.瓶内气体做等容变化
3．在空间站中，宇航员长期处于失重状态，为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环旋转舱绕中心匀速旋转，宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力，宇航员可视为质点。下列说法正确的是( )
A.宇航员相对自身静止释放一小球，小球将悬浮在空间站中相对空间站静止
B.旋转舱的半径大小和转动角速度乘积是定值
C.宇航员在旋转舱与旋转中心之间的连接舱中时和在地球上感受相同
D.以旋转中心为参考系，宇航员在环形旋转舱的加速度大小等于重力加速度的大小
4．“战绳”是一种时尚的健身器材，有较好的健身效果。如图甲所示，健身者把两根相同绳子的一端固定在P点，用双手分别握住绳子的另一端，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来。某次锻炼中，健身者以2Hz的频率开始抖动绳端，时，绳子上形成的简谐波的波形如图乙所示，a、b为右手所握绳子上的两个质点，二者平衡位置间距离为波长的倍，此时质点a的位移为已知绳子长度为20m，下列说法正确的是( )
A.a、b两质点振动的相位差为
B.时，质点a的位移仍为，且速度方向向下
C.健身者抖动绳子端点，经过5s振动恰好传到P点
D.健身者增大抖动频率，振动从绳子端点传播到P点的时间将会减少
5．物体放置在粗糙的水平面上，若水平外力以恒定的功率P单独拉着物体A运动时，物体A的最大速度为；若水平外力仍以恒定的功率P拉着物体A和物体B共同运动时，如图所示，物体A和物体B的最大速度为。空气阻力不计，在物体A和B达到最大速度时作用在物体B上的拉力功率为( )
A. B. C. D.
6．琉璃灯表演中有一个长方体玻璃柱，如图所示，底面是边长为a的正方形，高为2a。在玻璃柱正中央竖直固定一长为a的线状光源，向四周发出红光。已知玻璃柱的材料对红光的折射率为，忽略线状光源的粗细，则玻璃柱一个侧面的发光面积为( )
A. B.
C. D.
7．如图所示，斜面的倾角为θ，轻质弹簧的下端与固定在斜面底端的挡板连接，弹簧处于原长时上端位于B点。一质量为m的物块从斜面A点由静止释放，将弹簧压缩至最低点C(弹簧在弹性限度内)，后物块刚好沿斜面向上运动到D点。已知斜面B点上方粗糙，B点下方光滑，物块可视为质点，，，重力加速度为g，弹簧弹性势能与形变量的关系(其中k为劲度系数，x为形变量)。下列说法中正确的是( )
A.物块与斜面粗糙部分间的动摩擦因数
B.弹簧弹性势能的最大值为
C.弹簧的劲度系数k为
D.小球动能的最大值为
8．如图甲，足够长木板静置于水平地面上，木板右端放置一小物块。在时刻对木板施加一水平向右的恒定拉力F，作用后撤去F，此后木板运动的图像如图乙。物块和木板的质量均为，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，下列说法正确的是( )
A.拉力F的大小为
B.物块与木板间的动摩擦因数为
C.物块最终停止时的位置与木板右端间的距离为
D.时刻，物块的速度减为0
二、多选题
9．如图所示是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，是可移动的滑动触头，A、B端与滑动变阻器串联后接正弦交流电源，输出端接两个相同的灯泡、和滑动变阻器，、为滑动变阻器的滑片。当开关S闭合，输入端接，、、处于如图所在的位置时，两灯均能正常发光。下列说法正确的是( )
A.流过灯泡的电流方向每秒改变100次
B.AB两端电压为220V
C.若仅将向左移动，将变暗
D.先将移至最左端，然后将逆时针转动的过程中适当将向右移动，亮度可能不变
10．如图，容积为的汽缸竖直放置，导热良好，右上端有一阀门连接抽气孔。汽缸内有一活塞，初始时位于汽缸底部高度处，下方密封有一定质量、温度为的理想气体。现将活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门，然后缓慢加热活塞下方气体。已知大气压强为，活塞产生的压强为，活塞体积不计，忽略活塞与汽缸之间摩擦。则在加热过程中( )
A.开始时，活塞下方体积为
B.温度从升至，气体对外做功为
C.温度升至时，气体压强为
D.温度升至时，气体压强为
11．如图所示，实线是实验小组某次研究平抛运动得到的实际轨迹。实验中，小球的质量为m，水平初速度为，初始时小球离地面高度为h。已知小球落地时速度大小为v，方向与竖直面成θ角，小球在运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比，比例系数为k，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.小球落地时重力的功率为
B.小球下落的时间为
C.小球下落过程中的水平位移大小为
D.小球下落过程中空气阻力所做的功为
12．如图，两根足够长的光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为2L和L，左侧是电阻不计的金属导轨，右侧是绝缘轨道。左侧处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为；右侧以O为原点，沿导轨方向建立x轴，沿方向存在分布规律为的竖直向下的磁场（图中未标出）。一质量为m、阻值为R、三边长度均为L的U形金属框，左端紧靠静置在绝缘轨道上（与金属导轨不接触）。导体棒a、b质量均为m，电阻均为R，分别静止在立柱左右两侧的金属导轨上。现同时给导体棒a，b大小相同的水平向右的速度，当导体棒b运动至时，导体棒a中已无电流（a始终在宽轨上）。导体棒b与U形金属框碰撞后连接在一起构成回路，导体棒a、b、金属框与导轨始终接触良好，导体棒a被立柱挡住没有进入右侧轨道。下列说法正确的是( )
A.导体棒a到达立柱时的速度大小为
B.导体棒b到达时的速度大小为
C.导体棒b与U形金属框碰撞后连接在一起后做匀减速运动
D.导体棒b与U形金属框碰撞后，导体棒b静止时与的距离为
三、实验题
13．如图（a）所示，某学生小组设计了一个测量重力加速度的实验。实验器材主要有光电门、下端悬挂砝码的栅栏、安装杆、夹子等。栅栏由不透明带和透明带交替组成，每组宽度（不透明带和透明带宽度之和）为5cm，栅栏底部边缘位于光电门的正上方。开始实验时，单击计时按钮，计时器开始工作，使砝码带动栅栏从静止开始自由下落，每当不透明带下边缘刚好通过光电门时，连接的计算机记下每个开始遮光的时刻，第n组栅栏通过光电门的平均速度记为，所得实验数据记录在下表中。（答题结果均保留3位有效数字）
n
1 6.4280
2 6.4689 0.0409 1.22 6.4485
3 6.5007 6.4848
4 6.5275 0.0268 1.87 6.5141
5 6.5513 0.0238 2.10 6.5394
6 6.5730 0.0217 2.30 6.5622
7 6.5929 0.0199 2.51 6.5830
（1）完善表中第3、4列缺失的数据，分别为_______和_______；
（2）图（b）是根据表中数据所作的图线，则当地重力加速度为_______。
14．某科技小组设计了一款测量水库水位系统，包括电路系统和绝缘材料制作的长方体仪器，正视图如图甲所示。仪器内部高，左右两侧壁铺满厚度、电阻均可忽略的电极板A、B。仪器底部内侧是边长为的正方形，中间有孔与水库连通。将仪器竖直固定在水中，长方体中心正好位于每年平均水位处，此高度定义为水库水位，建立如图甲右侧坐标系。每隔一段时间，系统自动用绝缘活塞塞住底部连通孔。
(1)为了测量水库中水的电阻率，该小组使用多用电表测量水库水位为时的电阻。小组同学首先将多用电表的选择开关旋至倍率的欧姆挡，欧姆调零后测量时发现指针偏转角度过大，则应将倍率换为_____（填“”或“”）。测量完成后，再通过电阻定律可得_____（用ρ、H表示），最终计算出此处水的实际电阻率为。
(2)小组同学设计的测量电路如图乙所示。电源电动势为，电源、电流表内阻均不计，要求能够测量出最高水位，根据(1)中测量的电阻率计算电流表量程至少为_____。
(3)小组同学对设计电路进行了思考和讨论，以下说法正确的是_____；
A.若电流表的内阻不可忽略，则测量的水位值比真实值偏大
B.无论电源、电流表内阻是否可以忽略不计，电流表改装的水位刻度都是均匀的
C.若电流表的内阻不可忽略，且水库水位为时电流表满偏，则当电流表半偏时水库水位高于平均水位
四、计算题
15．极紫外线广泛应用于芯片制造行业，如图甲所示，用波长的极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。已知普朗克常量，,，。
（1）求阴极K材料的逸出功；
（2）图乙是氢原子的能级图，若大量处于激发态的氢原子发出的光照射阴极K，灵敏电流计G显示有示数，调整电源和滑动变阻器，测得电流计示数I与电压表示数U的关系图像如图丙，则图丙中的大小是多少
16．如图所示，足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面左端，另一端与小球A拴接。开始时，小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，系统处于静止状态，此时小球A的位置记为O，A、B两小球质量均为m。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放，在小球A向右运动至最远点时细线断裂，已知弹簧振子的振动周期，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。求：
(1)细线断裂前瞬间的张力大小；
(2)从细线断裂开始计时，小球A第一次返回O点所用的时间t；
(3)细线断裂后，小球A到达O点时的速度大小。
17．如图所示，xOy平面直角坐标系中第一象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场（未画出），第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，第四象限交替分布着沿方向的匀强电场和垂直xOy平面向里的匀强磁场，电场、磁场的宽度均为L，边界与y轴垂直，电场强度，磁感应强度分别为B、2B、3B……，其中。一质量为m、电量为的粒子从点以平行于y轴的初速度进入第二象限，恰好从点进入第一象限，然后又垂直x轴进入第四象限，多次经过电场和磁场后轨迹恰好与某磁场下边界相切。不计粒子重力，求：
(1)电场强度的大小；
(2)粒子在第四象限中第二次进入电场时的速度大小及方向（方向用与y轴负方向夹角的正弦表示）；
(3)粒子在第四象限中能到达距x轴的最远距离。
18．如图所示，光滑水平轨道上放置质量为m的长板A，质量为3m的滑块B（视为质点）置于A的左端，A与B之间的动摩擦因数为μ；在水平轨道上放着很多个滑块（视为质点），滑块的质量均为2m，编号依次为1、2、3、4、…、n、…。开始时长板A和滑块B均静止。现使滑块B瞬间获得向右的初速度，当A、B刚达到共速时，长板A恰好与滑块1发生第1次弹性碰撞。经过一段时间，A，B再次刚达到共速时，长板A恰好与滑块1发生第2次弹性碰撞，依次类推…；最终滑块B恰好没从长板A上滑落。重力加速度为g，滑块间的碰撞均为弹性碰撞，且每次碰撞极短，求：
（1）开始时，长板A的右端与滑块1之间的距离；
（2）滑块1与滑块2之间的距离；
（3）长板A与滑块1第1次碰撞后，长板A的右端与滑块1的最大距离；
（4）长板A的长度。
参考答案
1．答案：B
解析：从力的角度看，水平方向的力相等，饱粒b的重力大于秕粒a的重力，如图所示
从运动上看，在水平方向获得的动量相同，饱粒b的水平速度小于秕粒a的水平速度，而从竖直方向上高度相同
运动时间相等
所以
综合可知B正确。
故选B。
2．答案：C
解析：矿泉水瓶从室外转移到室内过程中，环境温度升高，瓶内气体温度升高，所以气体热运动的平均动能增大，但不是每个气体分子做无规则热运动的速率都增大，故A错误；由于瓶内气体可视为理想气体，所以在气体温度升高时气体的内能增加，即，气体膨胀过程中对外做功，即，由热力学第一定律有，所以，故B错误；由于气体的体积变大，而封闭气体的质量不变，所以变小，故C正确；瓶内气体在此过程中气体的压强不变，所以做等压变化，故D错误。
3．答案：D
解析：A.宇航员相对自身静止释放一小球，小球将悬浮在空间站中相对空间站做自由落体运动，故A错误；
B.圆环绕中心匀速旋转使宇航员感受到与地球一样的“重力”是向心力所致，向心加速度大小应为g，则
旋转舱的半径大小和转动角速度的平方的乘积是定值，故B错误；
C.宇航员在旋转舱与旋转中心之间的连接舱中时，由于转动半径减小，则加速度减小，所以和在地球上感受不同，故C错误；
D.以旋转中心为参考系，宇航员在环形旋转舱的加速度大小等于重力加速度的大小，故D正确。故选D。
4．答案：B
解析：A.a、b两质点平衡位置间距离为波长的，一个周期波前进一个波长的距离，一个周期前后的相位差为，所以两质点振动的相位差为
，故A错误；
B.质点振动周期为，
时质点a的位移为，根据甲图可知a此刻在平衡位置上方，向上振动；根据乙图图线可知a的振动方程为
将代入可得
由振动规律知时刻a在平衡位置上方，振动方向向下，故B正确；
C.由乙图可知波长8m，周期0.5s，所以波速
波从健身者传到P点所用的时间，故C错误；
D.波的传播速度由介质决定，介质不变，波速不变，绳子上的波形传播到P点的时间不变，与抖动频率无关，故D错误。
故选B。
5．答案：C
解析：物体A受到的滑动摩擦力为
以恒定的功率P拉着物体A和物体B共同运动有
在物体A和B达到最大速度时作用在物体B上的拉力功率为
故选C。
6．答案：A
解析：根据全反射条件可知全反射的临界角，解得临界角，则随机取线光源的某点为研究对象，则该点在侧面上的发光面为以该点投影为圆心的一个圆，该圆的半径符合，解得，线光源由无数个点光源组成，则侧面的发光面积为无数个半径为R的圆叠加而成。如下图所示，则该面积为
，故选A。
7．答案：D
解析：物块从A到D的全过程中由动能定理有，解得，故A错误；物块从A到C的过程中由能量守恒定律有，解得，故B错误；由题意可知，解得，故C错误；当物块加速度为0时动能最大，有，从物块开始运动到动能最大的过程中有，解得，故D正确。
8．答案：C
解析：由图像可知,撤去拉力F前,物块在木板上一直有相对运动,否则,撤去拉力F后,木板的图像不可能是两段折线.在1~1.5s内,物块加速,木板减速,设它们的加速度大小分到为、,则,,设物块、木板的质量均为m,物块与木板之间的动摩擦因数为,木板与地面之间的动摩擦因数为,则对物块有,得,撤去拉力F前,木板的加速度,对木板,根据第二定律有,得,选项A错；由上可知,物块与木板间的动摩擦因数为,选项B错误；在内,物块位移为,木板位移为,在后,物块与木板同仍有相对滑动,物块的加速度大小,木板的加速度大小为,得,物块到停止的时间还需,木板到停止的时间还需,所以木板比物块早停止运动.在到物块停止运动的时间内,物块的位移为,木板位移为,物块最终停止时的位置与木板右端间的距离为,选项C正确；由上可知,物块从开始到停止运动的时间为3s,2s时的速度不为0,选项D错误.故选C.
9．答案：AD
解析：由接入电压可知，交变电流的频率为50Hz，变压器不改变交变电流的频率，所以流过灯泡电流的频率也是50Hz，一个周期时电流方向改变两次，所以流过灯泡电流的方向每秒改变100次，故A正确；变压器输入端的电压为电源电压的一部分，电源电压为220V，所以变压器的输入电压小于220V，故B错误；若仅将向左移动，滑动变阻器的接入电阻变小，变压器输入端的电压增大，导致流过灯泡的电流变大，所以将变亮，故C错误；先将移至最左端，此时变压器输入电压为220V保持不变，此后将逆时针转动，变压器的输出电压变大，此过程中将向右移动，滑动变阻器分的电压增大，如果操作合适的话是可以实现并联部分电压不变，即亮度不变，故D正确。
10．答案：AD
解析：A.由于初始时位于汽缸底部高度处，则初始时，活塞下方体积为，由于大气压强为，活塞产生的压强为，则初始时，气体的压强
将活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门过程，末状态气体的压强为，根据玻意耳定律有
解得
即加热开始时，活塞下方体积为，故A正确；
B.若活塞上方缓慢抽至真空并关闭阀门之后缓慢加热，活塞恰好到达气缸顶部，与顶部没有相互作用的弹力，气体压强始终为，此时，根据盖吕萨克定律有
解得
可知，温度从升至过程，活塞没有到达顶部，气体做等压变化，则有
解得
则温度从升至，气体对外做功为
故B错误；
C.结合上述可知，温度升至时，活塞恰好到达气缸顶部，与顶部没有相互作用的弹力，气体压强为，故C错误；
D.结合上述可知，温度升至时，活塞已经到达气缸顶部，与顶部有相互作用的弹力，温度由升高至过程为等容过程， 根据查理定律有
解得
故D正确。故选AD。
11．答案：ACD
解析：A.小球落地时重力的功率为
故A正确；
B.小球下落过程在竖直方向根据动量定理可得
其中
解得小球下落的时间为，故B错误；
C.小球在水平方向根据动量定理可得
解得小球下落过程中的水平位移大小为
故C正确；
D.小球下落过程根据动能定理可得
解得小球下落过程中空气阻力所做的功为
故D正确。
故选ACD。
12．答案：BD
解析：AB.设b到达的速度为，此时a的速度为，电路中刚好无电流，则
由动量定理可知，
解得，A错误，B正确；
C.碰撞后，由于磁场是变化的感应电流也是变化的，安培力的大小不是一个恒定的值，加速度不恒定，C错误；
D.设碰后的共同速度为v，则
右侧的磁感应强度比左边区域的磁感应强度大
从碰撞共速到停止的过程中，电路中的平均电流
结合动量定理可知
其中
解得，D正确。
故选BD。
13．答案：（1）1.57；0.0318（2）9.69
解析：（1）根据
根据
（2）由图可知
14．答案：(1)；(2)25(3)C
解析：(1)在测量时发现多用电表指针偏转角度过大，说明电阻较小，则该同学应将倍率换这样的小倍率，使得指针偏向表盘的中央便于读数；
当水位为0m时电阻的计算公式
(2)由题意知电阻率，根据电阻的定义
可知电阻的最小值为
由闭合电路欧姆定律
可知电流的最大值为
(3)若电流表的内阻不可忽略，电流和水位之间的关系为
则测量的水位值比真实值偏小，此时电流表改装的水位刻度都是不均匀的，若水库水位为5m时电流表满偏
当水位为0m时
所以
若电流表的内阻不可忽略，且水库水位为5m时电流表满偏，则当电流表半偏时水库水位高于平均水位。故选C。
15．答案：(1)或(2)
解析：(1)设波长为的极紫外线的波长为，逸出功，频率代入数据解得或
(2)处于能级的氢原子向低能级跃迁时产生多种不同能量的光子，产生的光电流是多种光子产生的光电子综合表现，要使光电流全部遏止，必须要截住能最大的光电子。能量最大的光子由光电效应方程可知光电子最大初动能，遏止光压必须满足解得
16．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)A静止于O点平衡时，有
A、B组成的简谐振动中，振幅为
由对称性，小球A向右运动至最远点时，对A有
对B有
联立解得
(2)细线断裂后A球单独做简谐振动，振幅变为
则A球单独做简谐振动的振动方程为
当小球A第一次返回O点时，有
可得
(3)细线断裂后，小球A到达O点时，有
解得
17．答案：(1)(2)，与y轴负方向夹角的正弦；(3)14L
解析：(1)设粒子在第二象限运动的时间为t，加速度为a，由于粒子垂直电场方向进入电场则可知粒子在电场中做类平抛运动，由平抛运动的研究方法，水平方向有
竖直方向有
由牛顿第二定律有
联立解得，，
(2)设粒子经过N点时的速度为，与y轴的夹角为α，则有，
解得
由此可知，
设穿过x轴下方第一个电场后的速度为，由动能定理有
解得
在x轴下方第一个磁场中运动的轨迹如图所示
由洛伦兹力充当向心力有
解得
设速度偏转角为θ，则根据几何关系可得
即粒子进入第四象限下方第二个电场时速度的大小为，方向与y轴负方向夹角的正弦值为。
(3)粒子到达x轴最远距离时，速度方向平行于x方向，只要能进入下一个电场，就有y方向的速度，由此可知粒子离x轴最远时一定处于第n个磁场中，此前粒子已经过n个电场，设此时粒子速度大小为，由动能定理有
粒子每经过一个电场加速后就进入下一个磁场，则通过第i个磁场的过程中，设粒子进入第i个磁场时速度方向与水平方向的夹角为，在水平方向上由动量定理有
所以从进入第四象限开始到最后一个磁场，累计有
而
联立解得
解得
可知粒子离x轴最远的距离为
18．答案：（1）
（2）
（3）
（4）
解析：（1）对A、B分析有
对A分析有
解得
（2）长板A与滑块1发生第1次弹性碰撞过程有
结合上述解得
A、B第二次达到相同速度有
对A分析有
解得
滑块1与滑块2碰撞后速度发生交换，滑块1碰后静止，滑块2活动速度为。
（3）A、B发生相对运动过程中的加速度大小分别为
从1第一次被碰后，直到1碰2，历时为
A的速度反向减速到0，历时为
可知
表明A的速度减小到0时，A距1最远，最远距离为
解得
（4）A与1第二次碰撞有
结合上述解得
依次类推有
（n=1，2，3…）
A\B的相对加速度为
第n次碰后相对速度为
第n次碰后，B在A上滑行的路程为
（n=1，2，3…）
第无穷次碰后，B在A上滑行的路程为
所以，木板的长度为
解得
