2024-2025学年山东省济南市高三（第二次）模拟考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.太阳能电池是通过光电效应把光能转化成电能的装置，其主要材料为高纯度的硅。当紫外线照射硅表面时，会有光电子逸出。下列说法正确的是( )
A. 发生光电效应后，硅带负电
B. 红光照射硅表面时一定能发生光电效应
C. 减小紫外线的强度，光电子的最大初动能不变
D. 增大紫外线的强度，光电子的最大初动能变大
2.图甲和图乙是红、蓝两种单色光用同样的仪器形成的单缝衍射图样，图丙和图丁是红、蓝两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉图样。甲、乙、丙、丁四幅图样中用红光形成图样的是( )
A. 甲、丙 B. 乙、丁 C. 乙、丙 D. 甲、丁
3.如图所示，一条直线上分布着等间距的a、b、c、d、e、f点，一质点从ab间的P点未画出以初速度沿直线做匀减速运动，运动到 f点时速度恰好为零。若此质点从P点以的初速度出发，以相同加速度沿直线做匀减速运动，质点速度减为零的位置在( )
A. bc之间的某点 B. cd之间的某点 C. de之间的某点 D. ef之间的某点
4.一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的部分波形图如图所示，质点P的平衡位置，时质点P第一次回到平衡位置，则质点P的振动方程为( )
A. B.
C. D.
5.为了检验输电电压高低对电能输送的影响，某同学设计了如图甲、乙所示的两个电路进行对比实验。两个电路使用相同的低压交流电源，所有的电阻和灯泡电阻均相等，导线电阻不计。图乙中的理想变压器的匝数比。已知灯泡消耗的功率为P，则灯泡消耗的功率为( )
A. B. C. 2P D. 4P
6.北京时间2025年4月11日00时47分，我国成功发射通信技术试验卫星十七号。该卫星运行参数如下表所示，已知地球半径，万有引力常量，下列说法正确的是( )
时间协调世界时 2025年4月11日
轨道偏心率
轨道倾角
近地点高度 183km
远地点高度 36116 km
每日绕地圈数
A. 可以求出该卫星在近地点时万有引力的大小
B. 可以求出地球的质量
C. 该卫星在近地点时的加速度大于地球表面的重力加速度
D. 该卫星在近地点时的机械能大于在远地点时的机械能
7.如国甲所示，我国自主研发的“章鱼”触手机器人能抓取任意形态的物体，可负载260倍自重。如图乙所示，圆锥体母线和高线之间的夹角，该机器人对圆锥体的弹力方向垂直于圆锥体侧面，靠机器人和圆锥体之间的摩擦力将圆锥体抓起。若该机器人坚直向上抓起圆锥体时施加的弹力足够大，则机器人和圆锥体之间的动摩擦因数至少为已知，最大静摩擦力等于滑动摩擦力( )
A. B. C. D.
8.风洞是进行空气动力学研究最有效的工具之一，我国最新的JF22风洞创造了全球最快30马赫风速的奇迹。如图所示，风洞能对进入其中的物体始终施加一个水平恒力。一小球从地面的a点以大小为的初速度竖直向上抛出，在b点落回地面，小球离开地面的最大高度等于ab间的距离，则小球在运动过程中的最小速度为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，一定质量的理想气体经历了的等温过程。在该过程中，下列说法正确的是( )
A. 气体对外界做的功大于
B. 气体从外界吸收的热量小于
C. 所有分子热运动速率都不变
D. 单位时间内气体分子对容器壁单位面积的撞击次数减少
10.如图所示为带等量异种电荷的两正对平行金属板P和Q，P板带负电，Q板接地，板长为L，两板间距离为d。大量电子从两平行板间上半区域的左侧以平行于金属板的相同速度进入板间，靠近P板左侧边缘进入的电子恰好能打在Q板右侧边缘，电子进入板间在上半区域均匀分布，忽略电子间的相互作用，不考虑电场的边缘效应。下列说法正确的是( )
A. 电子击中Q板区域的长度为
B. 电子击中Q板区域的长度为
C. 保持两板带电量不变，若将Q板向下平移的距离，打在Q板上的电子数占进入平行板电子总数的
D. 保持两板带电量不变，若将Q板向下平移的距离，靠近P板左侧边缘进入的电子出电场时的电势能为进电场时电势能的
11.如图所示，在水平面上有不同材料制成的物块A和物块B，A、B之间用轻弹簧栓接，物块B的右侧为固定挡板，物块A与水平面之间无摩擦，物块B与水平面之间的动摩擦因数为，整个装置处于静止状态。现用水平恒力F向右推物块A，弹簧压缩最短时撤去外力，物块A被弹回，运动至最左端时，物块 B所受的摩擦力恰好为最大静摩擦力。已知劲度系数为k的轻弹簧形变量为x时的弹性势能为，重力加速度为g，物块B的质量为m，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 整个运动过程中，刚施加水平外力时A的加速度最小
B. 物块A运动至最右端时，弹簧弹力与水平恒力大小相等
C. 水平恒力F的大小为
D. 整个运动过程中，B物块和挡板间始终无弹力作用
12.如图所示，竖直平面内有一“”形金属线框abcd，边框ab和cd足够长，整个装置处于与线框平面垂直的匀强磁场中。与边框bc长度相等的金属棒MN从非常靠近bc的位置由静止释放，同时对金属棒施加一竖直方向的外力F，使金属棒以重力加速度g向下做匀加速直线运动，运动过程中，金属棒始终保持水平，并与金属边框接触良好。金属边框、金属棒均由相同材料、相同粗细的金属导线制成，以金属棒刚开始释放的时刻为时刻，金属棒切割磁感线产生的电动势为E，金属边框bc两端的电压为U，金属棒的电热功率为P，忽略自感效应。下列图像中对应物理量与时间t的变化关系图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.激光束具有方向性好、亮度高等特点。某同学用激光测半圆形玻璃砖的折射率，实验步骤如下：
A.将白纸固定在木板上，画出一条直线。将半圆形玻璃砖的直径边与直线平行放置在白纸上，记录半圆形玻璃砖的圆心O的位置;
B.从玻璃砖另一侧用平行白纸的激光笔从圆弧上的A点沿AO方向射入玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，记录此时在直线上插针的位置为
C.保持入射光方向不变，移走玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，记录此时在直线上插针的位置为
D.以O点为圆心，以为半径画圆，交延长线于C点;
E.过O点作直线的垂线，与直线相交于B点，过C点作OB延长线的垂线，与OB延长线相交于D点。
实验中，测得的长度为，的长度为，CD的长度为，该玻璃砖的折射率n可以表示为 ;
A.
B.
C.
D.
若步骤B中，将入射光线以O点为圆心平行于纸面逆时针转动到某处时，折射光线恰好消失，移走玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，确定此时在直线上插针的位置为，测得，则该玻璃砖的折射率大小为 ;
用中方法测量折射率时，记录好O点位置后，不小心将玻璃砖沿直径方向向左平移了少许，但实验时仍保证光线在O点恰好发生全反射，则折射率的测量值 选填“偏大”或“偏小”。
14.利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。某学习小组研究某种材料的霍尔元件载流子为电子的工作原理，同时测量其室温下的载流子浓度单位体积内的载流子个数。实验电路如图甲所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源E通过1、3测脚为霍尔元件提供霍尔电流时，2、4测脚间将产生霍尔电压。已知垂直于工作面的磁场磁感应强度，工件厚度，电子电量。
、4两测脚的电势 选填“>”或“<”
某次实验中，在室温条件下，调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5
请在图乙坐标纸上标出以上5组数据对应的坐标点，然后在图乙中画出关系图像;并根据图像求出实验中的霍尔材料室温下的载流子浓度 结果保留2位有效数字
霍尔元件的灵敏度是衡量其在磁场或电流变化下输出电势变化的能力。灵敏度越高，表示霍尔元件在相同磁场或电流变化下产生的电势差变化越大。霍尔元件的灵敏度可表达为，要使实验中霍尔元件的灵敏度k增大，以下方法正确的是 。
A.减小工作电源提供的霍尔电流
B.减小所加磁场的磁感应强度B
C.减小该元件垂直电流方向的宽度l
D.减小该元件沿磁场方向的厚度d
四、计算题：本大题共4小题，共46分。
15.如图甲所示为机械组装中完成推动工作的气缸，其工作原理如图乙所示。密封性良好的气缸固定在水平地面上，整个容器被刚性杆连接的绝热活塞分成气室Ⅰ、气室Ⅱ两部分，左右两侧各有一阀门、，刚性杆与地面平行且右端和物体接触。开始时，，均与大气相通，现将关闭，保持打开，通过电阻丝对Ⅰ中的气体缓慢加热至活塞恰好能向右推动物体。停止加热，通过向气室Ⅱ内缓慢注入压缩气体，使活塞恰好能向左移动，充气过程中气室Ⅱ内温度保持不变。已知物体质量，活塞面积，忽略活塞与缸壁间的摩擦，物体与地面的摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，大气压强，重力加速度，气缸内气体可视为理想气体，初始温度。求
活塞恰好能向右推动物体时，气室Ⅰ内气体的温度;
活塞恰好能向左移动时，气室Ⅱ内注入气体的质量与原有气体的质量之比。
16.我国首艘电磁弹射航母的海试工作正在紧锣密鼓地进行，利用大电容器快速放电可将磁场中的导体棒电磁弹射出去。如图所示，两根等长的光滑平行金属轨道ab和cd水平放置，左端与电容器相连接，右端分别与由绝缘材料制成的粗糙圆弧轨道be和平滑连接，轨道间距为L，圆弧轨道半径为R，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。质量为m、长为L的金属棒静止在平行金属轨道上，闭合开关后电容器快速放电，金属棒被水平弹射出去，然后滑上圆弧轨道，运动到与圆心等高的ef位置时速度减为零并立即被取走，金属棒经过bd位置时对轨道的压力为自身重力的倍，整个过程中金属棒与轨道接触良好。已知电容器的电容为C，重力加速度为g，不计金属导轨与金属棒的电阻，求
金属棒在圆弧轨道上运动过程中克服摩擦力的功;
金属棒被弹射前后电容器电压的差值。
17.如图所示的xOy坐标平面内，的区域内存在着垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，的区域内存在着垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为2 B。质量为m、电荷量为q的两个带正电粒子a和b，均以相同大小的速率v从O点分别沿y轴正向和y轴负向同时开始运动，运动过程中两粒子的碰撞为弹性碰撞，碰撞时间忽略不计。设整个磁场区域都处于真空中，不考虑粒子的重力及两粒子之间除碰撞外的相互作用，求
粒子分别在和的区域内运动时的半径之比和周期之比;
两粒子运动轨迹交点的坐标;
以两粒子在O点开始运动时为时刻，求两粒子在运动过程中某时刻平行y轴方向上相距最远时的距离及对应的时刻。
18.如图所示，光滑水平地面上一个质量为的木板C紧靠平台静置，C的上表面与光滑平台相平。质量为、倾角为的光滑斜面体B静止在平台上。质量为的物块D静置在木板C上。斜面体B固定在平台上，将质量为的物块A从斜面上距平台高度为处由静止释放，物块A脱离斜面体B后，与平台发生相互作用，物块A垂直于平台方向的速度分量瞬间变为零，沿平台方向的速度分量不变。已知物块A和D均视为质点，与木板C上表面的动摩擦因数均为，重力加速度，求
物块A在平台上运动时的速率;
若物块A和物块D不能发生碰撞，物块D到木板C左端的最小距离;
若斜面体B不固定，A从斜面上高度为处静止释放，开始时物块D到木板C左侧的距离为，物块A与物块D的碰撞为弹性碰撞，求物块D与木板C第一次共速时，物块A与物块D之间的距离。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A.当发生光电效应时，光电子从硅表面逸出，硅失去电子，应带正电，故A错误；
B.红光频率小于紫外线频率，根据光电效应发生的条件，红光照射硅表面时不一定能发生光电效应，故B错误；
C.根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与光强无关，减小紫外线强度，只是单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变，故C正确；D.光电子的最大初动能只与入射光频率有关，增大紫外线强度，光电子的最大初动能不变，只是光电流增大，故D错误。
2.【答案】B
【解析】单缝衍射实验中，单缝宽度相同，光的波长越长，中央亮条纹越粗，红光的波长比蓝光的波长长，故图乙为红光，图甲为蓝光。双缝干涉实验中，光的波长越长，条纹宽度越宽，丁图的条纹宽度较宽，故丁图为红光形成的干涉图样，故B正确，ACD错误。
3.【答案】A
【解析】解：设a、b、c、d、e、f各点距离为L，P点距离a点为，质点的加速度为a，
则以初速度沿直线做匀减速运动：
以的初速度出发：
解得：
当时，
当时，
则
则质点速度减为零的位置在bc之间；
故A正确，BCD错误。
4.【答案】A
【解析】由波形图像可知振幅，波长，
由波形图像可知时刻质点P的位移，
波沿x轴正方向传播，由同侧法可知，时刻质点P向y轴正方向振动，由题意，时质点P第一次回到平衡位置，则有，解得周期，则 ，
质点P的振动方程，当时，，解得，
所以质点P的振动方程，故A正确，BCD错误。
5.【答案】D
【解析】解：对于图甲：
图乙：，
又：，，
解得：，
则灯泡消耗的功率：；
故D正确，ABC错误。
6.【答案】B
【解析】略
7.【答案】C
【解析】略
8.【答案】D
【解析】略
9.【答案】BD
【解析】解：根据图像与横轴围成的面积表示做功大小，则过程气体对外做功满足，故A错误；
B.由于等温变化，则，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收的热量等于气体对外做功，小于，故B正确；
C.等温变化，温度不变，分子的平均动能不变，分子间的相互碰撞也会使单个分子的速率发生改变，只是分子的速率分布保持不变，故C错误；
D.从状态a到b的过程中，气体发生等温变化，气体分子平均动能保持不变，气体压强减小，根据气体压强微观意义可知，气体分子对容器壁单位面积上单位时间内撞击次数减小，故D正确。
10.【答案】BCD
【解析】解析：设极板间电场强度为E，电子进入极板的初速度为 ，对于靠近P板左侧边缘进入的电子有：， ，，联立可得： ，
设某电子从距离下极板为y的位置进入电场，则有：， ，，联立可得： ，由题知： ，可得： ，所以可知，电子击中Q板区域的长度为，故A错误，B正确；
保持两板带电量不变，若将Q板向下平移的距离，根据： ， ， ，联立可得：极板间电场强度 不变，
设某电子从距离下极板为的位置进入电场，恰好能打在Q板右侧边缘，则有：， = ，，联立可得，则可知：距离下极板进入电场的电子能够打在下极板Q上，即可得打在Q板上的电子数占进入平行板电子总数的 ，故C正确；
对于靠近P板左侧边缘进入的电子有：， ，，联立可得： ，则该电子进出电场时的电势能之比为：，可知：该电子出电场时的电势能为进电场时电势能的，故D正确；
所以选BCD 。
11.【答案】CD
【解析】解：刚施加水平外力时，物块A水平方向只受到推力F，由可知，此时加速度最大，故A错误；
B.物块A运动向右端运动过程中，水平方向受到推力F和弹力，物块A压缩弹簧过程中，弹力逐渐增大，速度逐渐增大，加速度逐渐减小，当时，速度最大，加速度最小，继续压缩过程中，物块A加速度反向增大，速度逐渐减小，根据对称性，物块A运动至最右端时，，故B错误；
C.设物块A运动至最右端时，弹簧压缩量为2x，当物体A速度最大时，；
根据题意：物块A被弹回，运动至最左端时，物块 B所受的摩擦力恰好为最大静摩擦力，此时弹簧伸长量为2x，
分析B物块：，
则
解得：，故C正确；
D.整个运动过程中，B物块水平方向受到的摩擦力为静摩擦力，最大为2F，所以B物块受到的弹力与静摩擦力始终为平衡力，合力为0，则B物块和挡板间始终无弹力作用，故D正确。
12.【答案】AC
【解析】A.设金属棒长度为L，磁感应强度为B，金属棒做初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动，则t时刻速度为，金属棒切割磁感线产生的电动势为，即图像为过原点的倾斜直线，故A正确；
B.设金属边框单位长度电阻为r，时刻金属棒的位移为，回路的电阻为，金属边框bc两端的电压为，U与t不成正比关系，故B错误；
C.t时刻回路的电流为，安培力的大小为，根据牛顿第二定律可得，时，F增大，时F减小，故C正确；
D.金属棒的电热功率为，电流先增大后减小，故P先增大后减小，故D错误。
13.【答案】В；
；
偏大
【解析】解：作出光路图，如图：
；
则，所以；
故B正确，ACD错误。
折射光线恰好消失时，光在玻璃砖中发生全反射，临界角为C，则。
记录好O点位置后，不小心将玻璃砖沿直径方向向左平移了少许，导致临界角为C偏小，则折射率的测量值偏大。
14.【答案】；
；；
【解析】解：由题知，载流子为电子，载流子运动方向和电流方向相反，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向4测脚方向，电子带负电，故2测脚中电势高，即。
将表格中的数据在图中描点连线，其图像如图所示：
；
霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，有
电流微观表达式
设霍尔元件的宽度为l，则霍尔元件的电压为
霍尔元件的截面面积
联立解得
图像的斜率：
由图像可知，图像斜率
代入数据可得。
霍尔元件的灵敏度：可知，减小工作电源提供的霍尔电流、减小所加磁场的磁感应强度B、减小该元件垂直电流方向的宽度l都不能使实验中霍尔元件的灵敏度k增大，只有减小该元件沿磁场方向的厚度d可以做到霍尔元件的灵敏度k；
故D正确，ABC错误。
15.【答案】解：活塞恰好能向右推动物体时，对活塞和刚性杆整体受力分析可得
，
对气室I内的气体，由查理定律可得
解得：
活塞恰好能向右移动时，气室Ⅱ中的气体压强为
对此时气室Ⅱ中的气体，由玻意耳定律可得
解得，则气室Ⅱ注入气体的质量与原有质量之比为
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】解：金属棒刚到达圆弧轨道时，对金属棒受力分析可得
解得
从圆弧轨道最低点到圆心等高面，对金属棒由动能定理可得：
解得。
对金属棒，从静止到进入圆弧轨道由动量定理可得
又
解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
17.【答案】解：由洛伦兹力提供向心力可得
解得粒子在和区域内运动时的半径分别为，
则
由
解得粒子在和区域内运动时的周期分别为，
则
由可得，
当两个粒子发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律可得
，
解得：
两粒子运动的部分轨迹如下图所示
①轴上：，，2，3
坐标为，，2，3
②由对称性，可得，，2，3
，解得
坐标为，，2，3
在内，设t，
又，
两粒子在运动过程中y轴方向的距离为t
对y求导可得导函数
令可得当，时，y最大
同样在内，时，y最大
由于周期性，当或时
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
18.【答案】解：对A，从静止到滑到B最底端，由动能定理可得
解得
由
解得。
对A、C、D系统，由动量守恒定律和能量守恒定律可得
解得。
对A、B系统，由机械能守恒可得
水平方向动量守恒可得
，
又，解得
物块A的加速度
物块D和木板C的加速度
，解得
A与D碰撞前的速度，
A与D弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律可得
解得，
碰撞后A以加速度向右做匀加速直线运动
D以加速度向右做匀减速直线运动
C以加速度向右做匀加速直线运动
物块D与木板C第一次共速时，解得
此时物块D、A的速度，
此时物块 A与物块D之间的距离为
解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
