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山东省济南市2024-2025学年高三上学期开学物理试题
一、单选题
1．某同学探究磁场对通电导体的作用，实验装置如图所示。初始时导体棒静置于水平导轨上，闭合开关后，导体棒向右运动。已知导体棒始终与水平导轨垂直，则导体棒处磁场的方向可能是（ ）
A．与导体棒平行，由指向 B．与导体棒平行，由指向
C．与导体棒垂直，竖直向上 D．与导体棒垂直，竖直向下
2．“工欲善其事，必先利其器”，中国古代已经掌握了高超的兵器研磨技巧。如图所示是打磨宝剑的场景。在打磨过程中，磨石始终静止在水平桌面上，当宝剑在外力作用下水平向右运动时，下列说法正确的是（ ）
A．宝剑与磨石之间存在静摩擦力 B．磨石与桌面之间不存在摩擦力
C．宝剑对磨石的摩擦力方向水平向右 D．桌面对磨石的摩擦力方向水平向右
3．一质点沿轴做直线运动，其图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．前4s内质点先向正方向运动后向负方向运动 B．第4s末质点离出发点最远
C．第2s末质点的运动方向发生改变 D．第4s末质点的加速度发生改变
4．如图所示，一长度为的光滑轻杆可绕点在光滑水平面内做匀速圆周运动，轻杆上套有一质量为的小球，原长为、劲度系数为的轻质弹簧一端固定在轻杆左端，另一端与小球连接。已知在弹性限度内，轻质弹簧的最大伸长量为，转动过程中弹簧始终未超过弹性限度，轻杆右端点线速度的最大值为（ ）
A． B． C． D．
5．如图甲所示，坐标原点处固定有电荷量为的点电荷，点固定有电荷量为的点电荷，。轴上三点的横坐标分别为轴上电势随坐标的变化曲线如图乙所示，其中为图象最高点对应的横坐标，下列说法正确的是（ ）
A．轴上点到点之间存在电场强度为零的点
B．点场强大于点场强
C．将一带负电的试探电荷由点静止释放，试探电荷沿轴运动可到达点
D．将一带负电的试探电荷由点静止释放，试探电荷沿轴运动可到达点
6．2024年3月，我国鹊桥二号卫星发射成功，卫星进入周期为24小时的环月椭圆轨道，同年8月1日，卫星互联网高轨卫星02星成功发射进入地球同步轨道。已知互联网高轨卫星与地心的距离为，鹊桥二号轨道的半长轴为，地球质量与月球质量的比值为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，空间区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小，为磁场的右边界。磁场内一匝数的正方形闭合金属导线框平行于纸面放置，线框边长，其右边与磁场边界重合。时刻线框从图示位置开始逆时针（俯视）绕以角速度匀速转动，此过程中感应电动势随时间变化的图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示，物块A用不可伸长的轻绳绕过轻质光滑定滑轮与置于光滑水平面上的物块B连接，物块的质量均为，施加外力使物块保持静止，此时轻绳恰好处于伸直状态。某时刻撤去外力，两物块同时由静止开始运动，当物块A下落高度为时，其加速度大小为，方向竖直向下，此时连接物块B的轻绳与水平方向的夹角为，整个过程物块B始终未离开水平面，已知重力加速度为。当物块A下落高度为时，下列说法正确的是（ ）
A．物块B的加速度大小为
B．物块B的加速度大小为
C．物块A的速度大小为
D．物块A的速度大小为
二、多选题
9．如图所示，竖直平面内有两根完全相同的轻质弹簧，它们的一端分别固定于位于相同高度的两点，另一端均连接在质量为的小球上，开始时小球在外力作用下静止于连线的中点，弹簧处于原长。撤去外力使小球从点开始由静止下落，一段时间后到达最低点。已知弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，从点第一次运动到点的过程中（ ）
A．小球的加速度一直增大 B．小球的加速度先减小后增大
C．小球的机械能一直增大 D．小球的机械能一直减小
10．如图所示为一个简化的闪光灯电路，它由直流电源、电阻箱、电阻箱和电容器等组成，电容器先充电后在很短的时间内放电，从而达到闪光的效果。下列说法正确的是（ ）
A．开关S处于位置2时，电容器充电
B．电容器充电完成时两极板间的电压与电阻箱的阻值无关
C．若在电容器两极板间加入云母介质，先充满电再放电，放电过程中通过闪光灯的电荷量变大
D．电阻箱的阻值越大，放电过程中通过闪光灯的电荷量越小
11．如图所示，边长为的等边三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。底边中点处有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向均匀发射同种带正电的粒子，粒子质量均为，电荷量均为，速度大小均为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子可能垂直边出射
B．带电粒子不可能垂直边出射
C．从边出射的粒子占总粒子数的
D．从边出射的粒子占总粒子数的
12．如图所示，某科研团队对研发的人形机器人进行跳跃测试。小车静置于光滑水平地面上，机器人静止站立在平台右端点。测试时机器人以初速度（大小未知）水平跳出，落到小车上的点，此过程中机器人消耗能量为（大小未知）。已知机器人的质量为，小车的质量为点与点高度差为，水平距离为，重力加速度为，机器人可以看作质点，假设机器人消耗的能量全部转化为动能，不考虑空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、实验题
13．在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小张同学对教材上的实验方案做了改进，如图甲所示，调节桌面水平，用力传感器直接测细线的拉力，小车在水平拉力作用下，由静止开始做匀加速运动。
(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是______
A．必须测出砂和砂桶的质量，以其重力表示小车受到的合外力
B．一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
C．应当先释放小车，再接通电源
D．要想探究加速度与相应力传感器示数的关系，需要多次改变砂和砂桶的总质量
(2)通过实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为、2、3、4是相邻计数点，相邻计数点之间还有四个计时点未标出，利用逐差法计算小车运动的加速度表达式为 （用表示）；
(3)由实验得到力传感器示数与小车加速度的关系如图丙所示，由图丙中数据可知小车质量 kg（结果保留两位有效数字）。
14．某探究小组要测量某电池的电动势，可利用的器材有：待测电池、粗细均匀的金属丝、金属夹、刻度尺、电流表（内阻极小）、电阻箱、开关S、导线若干等。他们设计了如图甲所示的实验电路，主要实验步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量结果如图乙所示，则金属丝直径 ；
（2）将金属丝拉直固定，按照图甲连接电路，金属夹A固定于金属丝左端，金属夹B置于金属丝的右端，电阻箱调至最大阻值；
（3）闭合开关S，将电阻箱阻值调节为0，快速滑动金属夹B至适当位置并记录电流表示数，断开开关S，记录金属夹B与金属丝 （填“左”或“右”）端的距离，多次重复实验，记录多组的值；
（4）将电阻箱阻值调节为，改变的长度并多次重复实验，记录多组值；
（5）分别作出电阻箱阻值为0和电阻箱阻值为时的图象如图丙所示，图中图线 （选填“Ⅰ”或“Ⅱ”）是电阻箱阻值为时的图象；
（6）由图线得出纵轴截距分别为，则待测电池的电动势大小为 （用表示）。
四、解答题
15．如图所示为某货物自动传送系统的简化示意图，圆心为的圆弧轨道竖直固定，轨道半径，轨道末端与水平传送带相切于最低点，水平传送带长为，以的速度顺时针匀速率转动。质量的物体（可看作质点），从与圆心等高的点由静止释放，运动到点时的速度大小为，接着进入水平传送带，最后从传送带末端点滑出。已知物体与传送带间的动摩擦因数为，。求
(1)物体在圆弧轨道上运动的过程中克服阻力做的功；
(2)物体通过传送带的过程中因相互摩擦而产生的热量。
16．如图所示为某种“电磁制动”的基本原理图，在竖直向下的匀强磁场中，两根相距的平行长直金属导轨水平放置，左端接阻值为的电阻，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好。初始时刻，导体棒以初速度水平向右运动，当导体棒的速度为时，相对于出发位置的位移大小为（大小未知）。已知磁场的磁感应强度大小为，导体棒的质量为，接入电路的电阻也为，不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦，求
(1)导体棒的速度为时，导体棒克服安培力做功的功率；
(2)导体棒相对于出发位置的位移为时，导体棒的速率。
17．如图所示，在坐标系轴右侧存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场内有一足够长的挡板垂直于轴放置，挡板与轴的水平距离为；轴左侧某矩形区域内（图中未画出）存在匀强电场，第二象限内有一粒子源，坐标为。某时刻一带正电粒子从点以初速度沿轴负方向射出，经电场偏转后经过点水平向右进入磁场，速度大小也为，此过程中粒子的轨迹全部位于电场内，粒子进入磁场后运动轨迹恰好与挡板相切。已知粒子质量为，电荷量为，不计粒子的重力，不考虑场的边界效应，求
(1)匀强磁场的磁感应强度的大小；
(2)轴左侧电场强度的大小及电场区域的最小面积；
(3)若在轴右侧磁场区域施加与轴左侧电场强度大小相等、方向水平向右的匀强电场，并改变挡板与轴的距离，使带电粒子的运动轨迹仍恰好与挡板相切，求此时挡板与轴的水平距离。
18．如图所示，某轨道由粗糙倾斜直轨道与光滑圆弧轨道组成，直轨道倾角，长，圆弧轨道的圆心为，半径，直轨道末端与圆弧轨道相切，整个轨道固定于光滑水平桌面上。右侧有竖直挡板（厚度不计）的“形”长木板紧靠轨道右侧放置，其上表面与圆弧轨道末端平齐，木板长度，小物块Q静置于木板上且与竖直挡板的距离为。小物块P从直轨道顶端由静止释放，滑上木板后与小物块Q发生碰撞。已知长木板、小物块P、小物块Q质量均为，小物块P与倾斜直轨道间的动摩擦因数，小物块、小物块与长木板间的动摩擦因数均为，运动过程中不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，所有的碰撞作用时间极短且均为弹性正碰，重力加速度，，，小物块P和小物块Q均视为质点，求
(1)小物块P到达圆弧轨道末端时的速度大小；
(2)从小物块P刚滑上木板到与小物块Q发生碰撞经过的时间；
(3)小物块Q与挡板发生碰撞后，小物块Q与挡板间的最大距离。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C B A C A B D BD BC
题号 11 12
答案 ABD AC
13．(1)D
(2)
(3)3.0
14． 4.700 左 Ⅱ
15．(1)
(2)
【详解】（1）物体由A点开始下滑到B点，由动能定理得
解得
（2）物体在传动带上滑行时，由牛顿第二定律得
解得
物体减速到与传送带共速的过程中
解得
则物体在滑出传送带前已经共速，物体减速到与传送带共速的过程中，时间满足
可得
传送带的位移
物体与传送带的相对位移
产生的热量
16．(1)
(2)
【详解】（1）导体棒的速度为时，导体棒受安培力大小为
根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
导体棒克服安培力做功的功率为
解得
（2）当导体棒的速度为时，相对于出发位置的位移大小为，根据动量定理有
根据电流的定义式有
同理导体棒相对于出发位置的位移为时，有
根据电流的定义式有
解得
17．(1)
(2)，
(3)
【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力
粒子进入磁场后运动轨迹恰好与挡板相切，根据几何关系可得
联立解得
（2）粒子从点以初速度沿轴负方向射出，经电场偏转后经过点水平向右进入磁场，可知速度变化量与轴正方向的夹角为，则电场强度轴正方向的夹角为，将点的速度沿电场方向和垂直于电场方向分解，如图所示
垂直电场方向有
沿电场方向
加速度为
联立解得
电场区域的最小面积
（3）将分解成，，其中满足
解得
根据左手定则可知方向沿轴正方向，根据速度的合成分解可得
且
如图所示
则粒子的运动可看成速度大小为的匀速直线运动与速度大小为的匀速圆周运动的合运动。根据洛伦兹力提供向心力
解得
带电粒子的运动轨迹仍恰好与挡板相切，求此时挡板与轴的水平距离
18．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）根据动能定理
代入数据得
（2）小物块P滑上木板后加速度大小
木板加速度大小
小物块P与小物块Q发生碰撞，有
联立得
或
（舍去，因为此时物块P速度反向）
（3）小物块P与小物块Q碰撞前瞬间速度
木板和小物块Q速度
小物块P与小物块Q质量相等，碰撞后交换速度，即
（P与木板共速）
Q在木板滑动过程中，加速度大小
设Q与挡板相碰时间，则有
代入数据得
或
（舍去）
小物块Q与挡板碰撞前瞬间速度
木板速度
物块Q与挡板碰撞后交换速度，即碰后速度
以木板为参照系，向左为正方向
小物块Q与挡板间的最大距离

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