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山东师大附中高三考前适应性测试
物理试题
2024.6
注意事项：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2.答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂照：非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1. 2024年1月天津大学科研团队攻克了长期以来阻碍石墨烯电子学发展的关键技术难题，打开了石墨烯带隙，开启了石墨烯芯片制造领域“大门”。石墨烯是C的同素异形体，目前已知C的同位素共有15种，其中14C是一种放射性的元素，可衰变为14N，图中包含14C衰变相关信息，下列说法正确的是（ ）
A.当环境温变变化时，14C的半衰期会发生改变
B. 14C转变为14N，衰变方式为α衰变
C.32个14C原子核在经过22920年后还剩2个
D.当14N数量是14C数量的3倍时，14C衰变经历的时间为11460年
2.一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ba的延长线经过坐标原点，气体a、b、c、d四个状态的压强与温度的关系如图所示，则（ ）
A.气体在bc过程中体积的变化量等于da过程中体积的变化量
B. abc过程，气体对外界做功
C.气体在ab过程中吸收的热量等于cd过程中放出的热量
D.由状态a经四个过程再回到状态a，气体放出热量0T7
3.如图乙所示为某小型发电站高压输电示意图，图甲为升压变压器输入电压随时间变化的图像。在输电线路起始端接入I、II两个互感器，两互感器原副线圈的匝数比分别为484∶1和1∶100，电压表的示数为100V，电流表的示数为1A，两电表图中未标出，输电线路总电阻r=10Ω.用户端电压为220V，所有变压器及互感器均视为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A.互感器I是电流互感器，互感器II是电压互感器
B.降压变压器的匝数比220∶1
C.输电线上损耗的功率1×105W
D.当用户使用的用电设备增多时，电压表的示数变大
4.如图所示，一辆轿车以20m/s的速度，从匝道驶入限速为90km/h的某高架桥快速路的行车道。由于前方匀速行驶的货车速度较小，轿车司机踩油门超车，加速8s后发现无超车条件，立即踩刹车减速，经过3s减速后，刚好与前方货车保持约60m左右距离同速跟随。整个过程中轿车的速度与时间的关系如图乙所示，货车一直保持匀速。下列说法中正确的是（ ）
A.该过程轿车出现了超速情况
B.该过程轿车的平均加速度大小为1.25m/s2
C.该过程轿车与货车之间的距离先减小后增大
D.轿车开始加速时与货车的距离约为100m
5.如图所示为双缝干涉实验的原理图，单缝S0、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上。在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质，屏上P点是P0点上方的第4条暗条纹的中心，P点到P0点的距离为x。已知入射光在真空中的波长为λ，双缝与屏之间的距离为L，则双缝S1和S2的距离为（ ）
A. B. C. D.
6.同一“探测卫星”分别围绕某星球和地球多次做圆周运动。“探测卫星”在圆周运动中的周期二次方T2与轨道半径三次方r3的关系图像如图所示，其中P表示“探测卫星”绕该星球运动的关系图像，Q表示“探测卫星”绕地球运动的关系图像，“探测卫星”在该星球近表面和地球近表面运动时均满足T2=c，图中c、m、n已知，则（ ）
A.该星球和地球的密度之比为m∶n
B.该星球和地球的密度之比为n∶m
C.该星球和地球的第一宇宙速度之比为
D.该星球和地球的第一宇宙速度之比为
7.如图所示，木板B静止在光滑的水平面上，距右侧墙壁1m。物块A以v0=4m/s的水平速度从B的左端滑上B，B上表面粗糙，AB之间动摩擦因数为0.3。B与右侧墙壁碰撞前AB未分离，B与墙壁碰撞后以某一速度反弹，之后某一瞬间AB同时停止运动，且A刚好停在B的最右侧。已知物块A质量为1kg，木板B质量为3kg，g取10m/s2。关于该运动过程，下列说法正确的是（ ）
A.木块B与右侧墙壁碰撞无机械能损失
B.木块B与右侧墙壁碰撞损失的机械能为4J
C.木板B的长度为
D.木板B的长度为
8.如图甲所示，木箱静止在光滑水平面上，箱内有一光滑斜面，斜面倾角θ=37°，可视为质点的滑块静止在斜面底部。现对木箱施加一水平向左的拉力F，测得木箱加速度a随时间t变化的图像如图乙所示，2.5s后加速度保持不变。已知木箱和斜面的总质量M=2kg，滑块的质量m=1kg，斜面高H=9.6cm，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.1s末，水平拉力F的大小为6N B.2s末，木箱的速度为4m/s
C.2s后滑块开始相对于斜面向上运动 D.2.9s末滑块到达斜面项部
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，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.如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.2s时的波形图，P是平衡位置在x=3m处的质点，Q是平衡位置在x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A这列波沿x轴负方向传播
B.当这列波遇到尺寸超过8m的障碍物时不能发生衍射现象
C.t=0.2s到t=0.3s，P点通过的路程为20cm
D.t=0.35s时，P点的加速度方向与y轴正方向相同
10.一束单色光从空气中与某种材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍（0A.该材料折射率为
B.该材料折射率为
C.光在该材料中的传播速度为
D.光从空气进入该材料，光的频率变小
11.如图所示，半径为R的两平行金属圆环竖直固定，两圆环各带等量的同种电荷，电荷量为Q且电荷分布均匀，两圆环中心连线O1O2与环面垂直，P、M、F、N、S为连线O1O2上的五个位置，且O1P=PM=MF=FN=NS=SO2=R。取无穷远处为零电势点且不计两圆环电荷间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A.O1、O2两点场强不为0，电势为0
B.F点的场强为0，电势不为0
C.将正的试探电荷q沿连线O1O2由P点移动到N点其电势能先减小后增大
D.P点的场强大小为
12.根据实际需要磁铁可以制造成多种形状，如图就是一根很长的光滑圆柱形磁棒，在它的侧面有均匀向外的辐射状磁场。现将磁棒竖直固定在水平地面上，磁棒外套有一个粗细均匀的圆形金属线圈，金属线圈的质量为m，半径为R，电阻为r，金属线圈所在位置的磁场的磁感应强度大小为B。让金属线圈从磁棒上端由静止释放，经一段时间后与水平地面相碰（碰前金属线圈已达最大速度）并原速率反弹，又经时间t，上升到距离地面高度为h处速度减小到零。下列说法中正确的是（ ）
（a）纵截面示意图（b）俯视图
A.金属线圈与地面撞击前的速度大小
B.撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量
C.撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量
D.撞击反弹后上升到最高处h的过程中，金属线圈中产生的焦耳热
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.（6分）利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。
甲 乙 丙
（1）轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶；
（2）开始时，小桶内装有砝码，整个实验装置处于静止状态；
（3）突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的 （选填“A”“B”或“C”）点；
（4）剪断细绳瞬间手机受到的合力大小F等于 ；
A.砝码的重力大小 B.小桶和砝码的重力大小
C.手机的重力大小 D.弹簧对手机的拉力大小
（5）如图丙所示，某同学在处理数据时，以剪断细绳瞬间手机竖直方向上的加速度a为纵坐标，砝码质量m为横坐标，绘制a-m图像，获得一条斜率为k，截距为b的直线，则可推算出手机的质量为 （选用k、b、g表示）。
14.（8分）某同学欲测量某电热丝的电阻率ρ。
图（a） 图（b） 图（c）
（1）用多用电表粗测该电热丝Rx的电阻值：多用电表选择开关旋至“100”挡，并进行欧姆调零，将红、黑表笔连接到电热丝两端，多用电表指针位置如图（a）所示，此时读数为 Ω。
（2）用螺旋测微器测量电热丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为d= mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。
（3）为精确测量该电热丝的电阻Rx，设计了如图（c）所示的实验电路图。现有实验器材：
电池组E，电动势为1SV，内阻忽略不计；
电压表V（量程为3V，内阻为RV=3kΩ）；
电流表A（量程为12mA，内阻比较小）；
定值电阻R0（阻值可选用3kΩ和9kΩ）；
滑动变阻器R，最大阻值为50Ω；
开关、导线若干。
①要求电热丝两端的电压可在0~12V的范围内连续可调，应选用阻值为 （填“3kΩ”或“9kΩ”）的定值电阻R0；
②闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电压表V和电流表A的示数尽量大些，读出此时电压表V和电流表A的示数分别为U、I，则该电热丝电阻的表达式为Rx= （用U、I、R0、RV表示，不得直接用数值表示）：
③多次测量得到电热丝的电阻Rx的平均值，计算得出电热丝的电阻率。
15.（7分）一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46kg/m3。
（1）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时高压舱内气体的密度（保留三位有效数字）；
（2）保持第（1）问升温后的温度27℃不变，再向体积为高压舱体积的真空瓶中释放气体，要使舱内压强低于1.0个大气压，至少要几个瓶子？
16.（9分）如图所示，借助电动机和斜面将质量为20kg的货物用最短的时间从斜面底端拉到斜面顶端。货物依次经历匀加速、变加速、匀速、匀减速四个阶段，到达顶端时速度刚好为零。已知电动机的额定功率为1200W、绳子的最大拉力为300N，绳子与斜面平行，斜面长度为34.2m，倾角θ=30°，货物与斜面的摩擦因数为，减速阶段加速度大小不超过5m/s2，g取10m/s2。求：
（1）减速阶段电动机的牵引力T
（2）货物运动总时间t
17.（14分）在坐标系XOY中，第一象限内有竖直向下的匀强电场，0≤X≤2d、中虚线边界以下区域内有竖直向上的匀强电场，虚线边界为抛物线，该边界的两端点分别为点和点，两电场强度大小相等。第四象限中的区域内有垂直于坐标平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，第二、三象限内垂直于坐标平面向外、磁感应强度大小为B2的匀强磁场。从M（0，d）点水平向右发射速度为v0的粒子，经N（2d，0）点、过Q点进入电场，刚好垂直于Y轴回到M点。粒子质量为m，电荷量为q。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，并忽略磁场的边界效应。
（1）求电场强度的大小；
（2）求B1与B2的比值；
（3）若粒子发射速度保持不变，粒子源可在第一象限移动，调整发射位置可以使得粒子仍然依次经过N点、Q点，垂直返回Y轴，求粒子第一次返回Y轴正半轴的坐标范围；
（4）在第（3）问条件下，虚线边界满足抛物线方程，求此方程表达式。
18.（16分）如图，倾角θ=30°的固定斜面上端固定一个半径为的四分之一光滑圆弧轨道，质量M=0.6kg的木板与斜面间的动摩擦因数，木板下端带有挡板，上表面与圆弧相切于最低点C。木板以初速度v=5m/s沿斜面向上运动，质量m=0.2kg的小球从圆弧轨道上某点由静止释放，小球沿圆弧轨道到达C点时木板速度刚好减为零，然后小球滑上木板，此后未滑离木板。小球与木板之间光滑，斜面足够长，小球与挡板之间的碰撞为弹性碰撞，重力加速度g取10m/s2。
（1）求木板减速运动的时间；
（2）求小球对轨道最低点压力的最大值；
（3）在第（2）问的条件下，小球滑上木板时距挡板d=0.6m，求木板的最小长度；
（4）在第（2）问的条件下，求小球与木板挡板发生第3次碰撞时，木板下滑的距离。
山东师大附中高三考前适应性测试
物理试参考答案
1. D
A.放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故A错误；
B.根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒，可得其衰变方程为，则可知其为衰变，故B错误；
C.衰变服从量子统计规律，只对大量的原子才有意义，故C错误；
D.由题图可知14C的衰变周期T为5730年，当14N数量是14C数量的3倍时，根据可知，解得t=11460年，故D正确。
2. D
d与原点连线斜率比c与原点连线的斜率大，所以d体积小，而ab体积相同，所以变化量不同，所以A选项错；ab过程体积不变，bc过程体积变小，所以外界对气体做功，所以B错；，，，联立解得ab过程中吸收的热量小于cd过程中放出的热量，所以C错；画出p-V图像可以看出经四个过程外界对气体做正功，所以气体放出热量，D正确
3. C
A.互感器I并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器串联在电路中，是电流互感器，故A错误；
B.电压表的示数为100V，匝数比为484∶1，所以输送电压
电流表的示数为1A，互感器原、副线圈的匝数比1∶100，则线路上电流，
线路上损耗的电压
降压变压器输入电压
故升压变压器的原副线圈匝数比为
故B错误；
C.线路上损耗的功率，，故C正确；
D.用户使用的用电设备增多，不影响升压变压器的输出电压，所以电压表示数不变，故D错误。
4. D
A.最大速度24m/s=86.4km/h<90km/h，错误：B. ，错误：C轿车速度大于货车速度，直到11s末两车速度相等，所以辆车距离一直在减小，错误；D.0-11s内，轿车的位移，货车的位移，开始的距离，D正确。
5. A
P点为第4条暗条纹的中心，设相邻暗条纹间距为，有。光在介质中的波长为λ'，波速为v，光在真空中速度为c，根据光射入介质中频率不变，有，，，可得根据公式代入解得故选A。
6. C
AB.由图像可得，P、Q两条直线的函数关系式分别为：，。当探测卫星在该星球近表面运动时，轨道半径为星球半径R1，此时，代入关系式中，可得；当探测卫星在地球近表面运动时，轨道半径为地球半径R2，此时，代入关系式中，可得。设“探测卫星”质量为m，星球质量为M1，地球质量为M2。当“探测卫星”在该星球近表面做圆周运动时，有；当“探测卫星”在地球近表面做圆周运动时，有，联立上面两式可得。由得星球密度为，地球密度为，所以，故AB错。
CD.由得，，星球第一宇宙速度为，地球第一宇宙速度为，所以两速度之比为，故D错，C正确。
7. C
，A在B上向右滑动，A减速，B加速。B向右运动与墙相碰，碰后B向左减速，A向右减速，二者速度同时减到0。对A：，可得：，对B：，可得：。设经过时间t达到共同速度，可得，得：t=1s。设B撞墙前的速度为vB1，此时A的速度为v2，可得：。设此过程中木板的位移为x1，根据，可得：，共速时B未到右墙。B撞墙后，A的速度不变，设B撞墙后的速度为vB2，因A、B最终恰好同时静止，由动量守恒可得：，可得：，损失的机械能：，故AB错误。木板B的长度为撞前和撞后A、B的相对位移之和，，，故。C正确。D错误。
8. D
A.以木箱作为参考系，当滑块相对于斜面刚要发生相对滑动时受到重力和支持力作用，此时滑块的加速度。1s末由图可知，滑块相对于木箱没有发生相对运动，滑块木箱可视为整体，由牛顿第二定律 解得F=9N A错误；
B.根据图像可知，2s内速度增加量 2s末速度为6m/s，B错误；
C.2.5s末滑块的加速度为7.5m/s2，滑块才相对于斜面开始滑动，C错误；
D.2.5s后开始发生相对滑动，设相对加速度为a3，根据
，
解得t=0.4s则滑块到达斜面顶部时刻为2.9s末，D正确。故选D。
9. AD
由乙图可知，周期为0.4s。0.2s时，Q质点向下振动，波向x轴负方向传播，A正确。这列波遇到尺寸超过8m的障碍物时能发生衍射现象，但不明显。B错误。在甲图中，由P质点的坐标，可知P质点偏离平衡位置1/8个周期，0.3s时是在此图的基础上再振动1/4周期，因为要跨越平衡位置，所以P质点通过的路程大于20cm。C错误。0.35s时P质点到达最低点，D正确。
10. BC
这束光最终进入材料的能量为入射光能量的倍，说明经过两次反射进入材料后会发生全反射，光路图如图所示：
设折射率为n，在B点的折射角为，则全反射角为，根据折射定律知
联立解得：，故B正确，A错误。
C、光在该材料中的传播速度为，故C正确；
D、光从空气进入该材料，光的频率不变，故D错误；故选：BC。
11. BD
题目中以无穷远处为零电势点，易知无穷远处场强为零，由对称性可知，F点处场强为零，两圆环带等量电荷，如果是都带正电荷，O1、O2处电势高于零，如果都带负电荷，O1、O2处电势低于零，所以A错误B正确。由于两圆环带电荷性质不知道，所以O1到F电势变化有两种可能性，C错误。P点场强是两圆环在P处场强矢量和，P处场强方向有向左向右两种可能。
12. ABD
13.（3）A （4）B （5）
（5）绳子剪断前，设弹力为F，小桶质量为m0，手机质量为M，对手机由平衡知
绳子剪断后，对手机由牛顿第二定律有，结合图丙的斜率，解得。
14.（1）1500Ω，（2）0.641（0.640-0.642），（3）9kΩ，
15. 1.41 2个
（1）因为体积相同所以密度之比为质量之比，因为压强、体积不变，所以质量之比为温度反比，即
（2）向第一个瓶子释放气体时满足：，所以，向第n个瓶子释放气体后，压强为，所以至少需要2个
16.为了以最短时间提升货物，一开始先以最大拉力拉货物做匀加速上升，当功率达到额定功率时，保持功率不变直到货物达到最大速度，接着做匀速运动，最后以最大加速度做匀减速上升至平台速度刚好为零。
（1）减速阶段：，得T=100N
（2）货物在第一阶段做匀加速上升过程，根据牛顿第二定律可得
得：
当功率达到额定功率时，设货物的速度为v1，则有
此过程所用时间和上滑的距离分别为
货物以最大速度匀速时，有
货物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上滑的距离分别为
因此，从电动机达到额定功率到货物即将减速，上滑的距离
设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为t2，该过程根据动能定理可得
得：，总时间：
17.解：（1）
（2）设粒子经过N点时速度为vn，与方向夹角
离子进入第三象限时速度为v0，方向沿X轴负半轴，由对称性可知，
（3）由M点发射的粒子，在y轴上落点最低，
由N点发射的粒子，在y轴上落点最高，
∴
（4）所有粒子进入第三象限时，速度沿方向，
设边界上任意点坐标为
答案：（1） （2）3 （3） （4）
18、答案：（1） （2），垂直斜面向下 （3）1.6m （4）9.6m
（1）对木板由牛顿第二定律得
木板减速过程
解得
（2）小球能够沿圆弧下滑的最大高度为
小球沿圆弧下滑过程
小球到圆弧最低点时，由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律，小球对轨道最低点压力的最大值为，方向垂直斜面向下。
（3）小球运动到木板上后，对木板：
解得，说明球与挡板碰撞前木板保持静止，球与挡板碰撞后木板匀速下滑。
球在木板上运动至与挡板碰撞
球与挡板碰撞过程
球与挡板碰撞后减速上滑，球的加速度
木板匀速下滑，二者共速时球与挡板相距最远，
解得L=1.6m
（4）第二次碰撞前瞬间，小球的速度
球与挡板第二次碰撞过程
球与挡板碰撞后以加速度a3减速上滑，木板以速度v4匀速下滑，经时间t2第三次相碰，
木板下滑的距离为
解得

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