山东省泰安市泰安一中2023年物理高三上期末学业水平测试试题含解析

山东省泰安市泰安一中2023年物理高三上期末学业水平测试试题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。2．作答选择题时，选出每小题后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4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、如图所示为剪式千斤顶的截面图。四根等长的支持臂用光滑铰链连接，转动手柄，通过水平螺纹轴减小MN间的距离，以抬高重物。保持重物不变，MP和PN夹角为120°时N点受到螺纹轴的作用力为F1；MP和PN夹角为60°时N点受到螺纹轴的作用力为F2。不计支持臂和螺纹轴的重力，则F1与F2大小之比为（　　）A．1：1B．1：3C．：1D．3：12、如图（a），场源点电荷固定在真空中O点，从与O相距r0的P点由静止释放一个质量为m、电荷量为q（q>0）的离子，经一定时间，离子运动到与O相距rN的N点。用a表示离子的加速度，用r表示离子与O点的距离，作出其图像如图（b）。静电力常量为是k，不计离子重力。由此可以判定（　　）A．场源点电荷带正电B．场源点电荷的电荷量为C．离子在P点的加速度大小为D．离子在P点受到的电场力大小为3、如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为（含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为的水以相对地面为的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为，空气阻力不计，下列说法正确的是（　　）A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力B．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒C．火箭获得的最大速度为D．火箭上升的最大高度为4、电梯在t=0时由静止开始上升，运动的图像如图所示，电梯总质量m=2.0×103kg。电梯内乘客的质量m0=50kg，忽略一切阻力，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（　　）A．第1s内乘客处于超重状态，第9s内乘客处于失重状态B．第2s内乘客对电梯的压力大小为450NC．第2s内钢索对电梯的拉力大小为2.2×104ND．第2s内电梯对乘客的冲量大小为550N·s5、用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出．若照射光的频率增大，强度减弱，则单位时间内飞出金属表面的光电子的A．能量增大，数量增多B．能量减小，数量减少C．能量增大，数量减小D．能量减小，数量增多6、2019年的诺贝尔物理学奖于10月8日公布，有一半的奖金归属了一对师徒——瑞士的天文学家MichelMayor和DidierQueloz，以表彰他们“发现了一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星"。由于行星自身不发光，所以我们很难直接在其他恒星周围找到可能存在的系外行星，天文学家通常都采用间接的方法来侦测太阳系外的行星，视向速度法是目前为止发现最多系外行星的方法。行星自身的质量使得行星和恒星围绕着他们共同的质量中心在转动，在地球上用望远镜就有可能看到行星引力对于恒星的影响。在视线方向上，恒星受行星引力作用，时而远离时而靠近我们，这种细微的摇摆反应在光谱上，就会造成恒星光谱不断地红移和蓝移。我们称这种探测系外行星的方法为视向速度法。结合以上信息，下列说法正确的是（　　）A．在绕着共同的质量中心转动的恒星和行星组成的双星系统中，恒星和行星做圆周运动的线速度大小一定相等B．在绕着共同的质量中心转动的恒星和行星组成的双星系统中，由于恒星质量大，转动半径小，所以恒星做圆周运动的周期比行星的周期小C．若某恒星在靠近我们，该恒星发出光的频率将变高，因此接收到的频率就会变高，即恒星光谱会出现蓝移D．若某恒星在远离我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率低，即恒星光谱会出现红移二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、如图，匀强磁场与平面垂直且仅分布在第一象限，两个完全相同的带电粒子、从轴上的点以相等速率射入磁场，分别经过时间、后从轴上纵坐标为，的两点垂直于轴射出磁场。已知两带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为，半径为，粒子射入速度方向与轴正方向的夹角为。、间的相互作用和重力可忽略。下列关系正确的是（　　）A．B．C．D．8、2019年8月19日20时03分04秒，我国在西昌卫星发射中心利用长征三号乙增强型火箭发射中星18号同步通信卫星，下列说法正确的是（　　）A．中星18号同步通信卫星可定位在北京上空B．中星18号同步通信卫星的运动周期为24hC．中星18号同步通信卫星环绕地球的速度为第一宇宙速度D．中星18号同步通信卫星比近地卫星运行角速度小9、如图（a），质量M=4kg、倾角为θ的斜面体置于粗糙水平面上，质量m=1kg的小物块置于斜面顶端，物块与斜面间的动摩擦因数μ=tanθ。t=0时刻对物块施加一平行于斜面向下的推力F，推力F的大小随时间t变化的图像如图（b）所示，t=2s时物块到达斜面底端。斜面体始终保持静止，重力加速度g=10ms2，在物块沿斜面下滑过程中，下列说法正确的是（　　）A．物块到达斜面底端时的动能为32JB．斜面的长度为8mC．斜面体对水平面的压力大小始终为50ND．水平面对斜面体的摩擦力水平向右且逐渐增大10、如图所示，在光滑水平面上有宽度为d的匀强磁场区域，边界线MN平行于PQ线，磁场方向垂直平面向下，磁感应强度大小为B，边长为L（L＜d）的正方形金属线框，电阻为R，质量为m，在水平向右的恒力F作用下，从距离MN为d/2处由静止开始运动，线框右边到MN时速度与到PQ时的速度大小相等，运动过程中线框右边始终与MN平行，则下列说法正确的是（　　）A．线框进入磁场过程中做加速运动B．线框的右边刚进入磁场时所受安培力的大小为C．线框在进入磁场的过程中速度的最小值为D．线框右边从MN到PQ运动的过程中，线框中产生的焦耳热为Fd三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）某同学做测量金属丝的电阻率的实验。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲，其直径为_________。（2）测量该金属丝的电阻率，可供选择的仪器有：A．电流表A，量程有和两种，内阻均较小；B．电压表V，量程有和两种，内阻均较大；C．电源电动势为，内阻较小。实验中按如图乙所示接好电路，闭合后，把开关拨至a时发现，电压表与电流表的指针偏转都在满偏的处。再把拨至b时发现，电压表指针几乎还在满偏的处，电流表指针则偏转到满偏的处，由此确定正确的位置并进行实验。完成下列问题。所选电压表的量程为_________V，此时电压测量值为_________V。所选电流表的量程为_________，此时电流测量值为_________。12．（12分）用电流表和电压表测定2节干电池串联组成的电池组的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。（1）实验电路应该选择下图中的________（选填“甲”或“乙”）。（2）现有电压表（）、开关和导线若干，以及以下器材：A．电流表（）B．电流表（）C．滑动变阻器（）D．滑动变阻器（）实验中电流表应选用___________；滑动变阻器应选用____________。（选填相应器材前的字母）（3）某位同学记录的6组数据如下表所示，请在坐标系上标出6组数据的对应点，画出图线____________________________________。序号123456电压2.802.502.201.901.601.30电流0.120.320.500.680.881.06（4）根据（3）中所画图线可得出电池组的电动势___________，内电阻_______。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图，竖直平面内固定有一半径为R的光滑网轨道，质量为m的小球P静止放置在网轨道的最低点A。将质量为M的小球Q从圆轨道上的C点由静止释放，Q与P发生一次弹性碰撞后小球P恰能通过圆轨道的最高点B。已知M=5m，重力加速度为g，求：(1)碰撞后小球P的速度大小；(2)C点与A点的高度差。14．（16分）港珠澳大桥是连接香港大屿山、澳门半岛和广东省珠海市跨海大桥，工程路线香港国际机场附近的香港口岸人工岛，向西接珠海、澳门口岸人工岛、珠海连接线，止于珠海洪湾，总长约55公里，在建设港珠澳大桥时为了更大范围的夯实路面用到一种特殊圆环，建设者为了测试效果，做了如下的演示实验：如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高H，上端套着一个细环。棒和环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg(k>1).断开轻绳，棒和环自由下落。假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计，重力加速度为g求：（1）棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，环的加速度；（2）从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间，棒运动的路程；（3）从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力对环及棒做的总功.15．（12分）如图所示，横截面积均为S，内壁光滑的导热气缸A、B．A水平、B竖直放置，A内气柱的长为2L，D为B中可自由移动的轻活塞，轻活塞质量不计．A、B之间由一段容积可忽略的细管相连，A气缸中细管口处有一单向小阀门C，A中气体不能进入B中，当B中气体压强大于A中气体压强时，阀门C开启，B内气体进入A中．大气压为P0，初始时气体温度均为27℃，A中气体压强为1.5P0，B中活塞D离气缸底部的距离为3L．现向D上缓慢添加沙子，最后沙子的质量为．求：(i)活塞D稳定后B中剩余气体与原有气体的质量之比；(ii)同时对两气缸加热，使活塞D再回到初始位置，则此时气缸B内的温度为多少?参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4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、D【解析】当两臂间的夹角为时，两臂受到的压力为对点，点受到螺纹轴的作用力为当两臂间的夹角为时，两臂受到的压力为对点分析，点受到螺纹轴的作用力为则有故A、B、C错误，D正确；故选D。2、D【解析】A．从P到N，带正电的离子的加速度随的增加而增大，即随r的减小而增加，可知场源点电荷带负电，选项A错误；B．在N点，由库仑定律及牛顿第二定律解得选项B错误；CD．在P点时，由库仑定律及牛顿第二定律离子在P点受到的电场力大小为选项C错误，D正确。故选D。3、D【解析】A．火箭的推力来源于向下喷出的水对它的反作用力，A错误；B．水喷出的过程中，瓶内气体做功，火箭及水的机械能不守恒，B错误；C．在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，由动量守恒定律有解得C错误；D．水喷出后，火箭做竖直上抛运动，有解得D正确。故选D。4、D【解析】A．第1s内和第9s内加速度均竖直向上，乘客处于超重状态，故A错误；B．第2s内研究乘客，根据牛顿第二定律代入数值解得电梯对乘客的支持力为550N，由牛顿第三定律可知，乘客对电梯的压力为550N，故B错误；C．第2s内研究乘客和电梯整体，根据牛顿第二定律代入数值解得钢索对电梯的拉力为22550N，故C错误；D．图像的面积表示速度变化，得第2s内速度的变化量为m/s第2s内研究乘客，根据动量定理代入数值解得电梯对乘客的冲量为Ns，故D正确。故选D。5、C【解析】根据E=hv知，照射光的频率增大，则光子能量增大，光的强度减弱，单位时间内发出光电子的数目减少．故C正确，ABD错误．6、D【解析】AB．双星间的万有引力提供它们各自圆周运动的向心力，则恒星和行星做圆周运动的角速度大小相等，周期相同，则可得由于恒星与行星质量不同，则轨道半径不同，由公式可知，恒星和行星做圆周运动的线速度大小不同，故AB错误；C．根据多普勒效应可知，若某恒星在靠近我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率，即恒星光谱会出现蓝移，故C错误；D．根据多普勒效应可知，若某恒星在远离我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率低，即恒星光谱会出现红移，故D正确。故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、CD【解析】A．由题意可知两粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角之和为，因为粒子b的轨迹所对应的圆心角为，所以粒子a运动轨迹所对应的圆心角为，则故A错误；BCD．粒子a、b运动时间之和为，即由几何知识可知，故、故B错误，CD正确。故选CD。8、BD【解析】A．中星18号同步通信卫星轨道面与赤道面是共面，不能定位在北京上空，故A错误；B．其运动周期为24h，故B正确；C．根据可得：中星18号同步通信卫星环绕地球的速度小于第一宇宙速度即近地卫星的环绕速度，故C错误；D．中星18号同步通信卫星轨道高于近地卫星轨道，运行角速度比近地卫星运行角速度小，故D正确。故选：BD。9、AC【解析】A．物块与斜面间的动摩擦因数μ=tanθ可知则物体所受的合力为F，由F-t图像以及动量定理可知可得v=8m/s则动能选项A正确；B．若物块匀加速下滑，则斜面的长度为而物块做加速度增大的加速运动，则物块的位移大于8m，即斜面长度小于8m，选项B错误；CD．滑块对斜面体有沿斜面向下的摩擦力，大小为垂直斜面的压力大小为两个力的合力竖直向下，大小为mg，则斜面体对水平面的压力大小始终为Mg+mg=50N，斜面体在水平方向受力为零，则受摩擦力为零，选项C正确，D错误；故选AC。10、BD【解析】A、线框右边到MN时速度与到PQ时速度大小相等，线框完全进入磁场过程不受安培力作用，线框完全进入磁场后做加速运动，由此可知，线框进入磁场过程做减速运动，故A错误；B、线框进入磁场前过程，由动能定理得：，解得：，线框受到的安培力：，故B正确；C、线框完全进入磁场时速度最小，从线框完全进入磁场到右边到达PQ过程，对线框，由动能定理得：解得：，故C错误；D、线框右边到达MN、PQ时速度相等，线框动能不变，该过程线框产生的焦耳热：Q＝Fd，故D正确；三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、0.4700~32.40~107.5【解析】（1）[1]．螺旋测微器的固定刻度为0，经估读后旋转刻度在47格处，测量值为0.470mm。（结果为值读数字真读，值读至0.001mm，测量值为0.470mm）（2）[2][3][4][5]．由仪器参数确定器材。电源电动势为4.5V，若电压表选用量程其指针偏转过小，应选用量程。由电路规律分析原理。电压表读数几乎不变，电流表读数变化明显，说明阻值较大，与电压表电阻相接近，一般为几千欧而电源电动势只有，由欧姆定律计算知电流只有几毫安，故电流表选用量程。阻值较大，则应使电流表内接，即拨至b。此时电压表为满偏的，则读数为电流表为满偏的，则读数为．12、乙BC3.00（2.96-3.02）1.60（1.58-1.62）【解析】(1)[1]干电池内阻较小，为减小实验误差，相对电源来说，电流表应采用外接法，应选择图乙所示电路图。(2)[2][3]一节干电池电动势约为1.5V，两节干电池电动势约为3V，电路最大电流为1A左右，电流A量程太小，电流表应选择B；为方便实验操作，应选阻值小的滑动变阻器，故滑动变阻器应选C；(3)[4]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的U-I图象如图所示：(4)[5][6]由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是3.0，则电源电动势E=3.00V，斜率表示电源内阻：。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、(1)；(2)0.9R【解析】(1)设碰撞后小球P的速度为vA，到达最高点的速度为vB，由机械能守恒定律在B点联立解得(2)设小球Q碰撞前后的速度分别为v0和v1，由动量守恒定律由能量守恒设C点与A点的高速差为h，小球Q从C运动到A的过程中，由机械能守恒定律联立解得h=0.9R14、（1）a环=(k-1)g，方向竖直向上（2）（3）【解析】（1）设棒第一次上升过程中，环的加速度为a环环受合力F环=kmg-mg①由牛顿第二定律F环=ma环②由①②得a环=（k-1)g方向竖直向上.设以地面为零势能面，向上为正方向，棒第一次落地的速度大小为v1由机械能守恒的：解得.设棒弹起后的加速度a棒由牛顿第二定律a棒=（k+1)g棒第一次弹起的最大高度解得：棒运动路程（３）设环相对棒滑动距离为L，根据能量守恒mgH+mg(H+L)=kmgL③摩擦力对棒及环做的总功及是摩擦生热④由③④解得15、(i)(ii)【解析】试题分析：（i）对活塞受力分析，得出A中原有气体末态的压强，分析A中原有气体变化前后的状态参量，由玻意耳定律得A末态的体积，同理对B中原来气体进行分析，由由玻意耳定律得B末态的体积，气体密度不变，质量与体积成正比，则质量之比即体积之比；（2）加热后对B中的气体进行分析，发生等压变化，由盖吕萨克定律即可求解．（i）当活塞C打开时，A、B成为一个整体，气体的压强对A中原有气体，当压强增大到时，其体积被压缩为由玻意耳定律得：解得：B中气体进入气缸A中所占体积为对原来B中气体，由玻意耳定律得：解得：B中剩余气体与原有气体的质量比为（ii）对气缸加热，阀门C关闭，此时被封闭在B中的气体温度为，体积为D活塞回到初始位置，气体体积变为，设最终温度为由盖吕萨克定律得：解得：【点睛】解题的关键就是对A、B中气体在不同时刻的状态参量分析，并且知道气体发生什么变化，根据相应的气体实验定律分析求解．