2023届福建省福建师范大学附属中学景行级高三下学期模拟考试物理试题（含解析）

2023届福建省福建师范大学附属中学景行级高三下学期模拟考试物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．2022年6月，我国第一艘完全自主建造的大型航母福建舰正式下水，标志着我国从此进入大航母时代。福建舰之后将在南海进行一系列航行和系泊试验。下列说法正确的是（    ）

A．测试时福建舰全速航行时速可达30节，30节指的是平均速度

B．福建舰在海面上大角度转弯以模拟规避空袭时可以看成质点

C．福建舰在拖船的作用下加速移动，拖船对福建舰的作用力大小等于福建舰对拖船的作用力

D．福建舰匀速转弯，其所受的合外力为0

2．如图，水平传送带以恒定速度顺时针转动，传送带右端上方的挡板上固定着一轻弹簧。将质量为m的小物块P轻放在传送带左端，P在接触弹簧前速度已达到，之后与弹簧接触继续运动。设P与传送带之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在向右运动到第一次到达最右端的过程中（　　）

A．接触弹簧前，P一直受到传送带的摩擦力作用

B．接触弹簧后，弹簧对P做的功等于

C．接触弹簧后，P的速度不断减小

D．接触弹簧后，传送带对P做功的功率先变大再变小

3．如图所示，足够长的平行金属导轨竖直放置在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，两根质量相同的导体棒a和b垂直于导轨放置，导体棒与导轨紧密接触且可自由滑动。先固定a，释放b，当b的速度达到时，再释放a，经过时间t后，a的速度也达到，重力加速度为g，不计一切摩擦。以下说法中正确的是（　　）

A．释放a之前，b运动的时间等于t

B．释放a之前，b下落的高度小于

C．释放a之后的时间t内，a下落的加速度小于g

D．a和b的加速度最终都等于g

4．宇宙中的两个距离较近的天体组成双星系统，两天体可看作在同一平面内绕其连线上某一点做匀速圆周运动，由于某些原因两天体间的距离会发生变化，持续对这两个天体进行观测，每隔固定时间记录一次，得到两天体转动周期随观测次数的图像如图所示。若两天体的总质量保持不变，且每次观测的双星系统稳定转动，则第3次观测时两天体间的距离变为第1次观测时距离的（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

5．原子弹的核反应原理是通过热中子撞击铀，如果中子动能不够大，将无法引发核反应，假设某中子以的速度撞击静止的原子核，撞击后中子与铀原子核粘在一起，发生核反应，已知中子质量为，铀原子核质量为，下列说法正确的是（　　）

A．

B．

C．碰撞过程中中子损失的动能等于铀原子核增加的动能

D．碰撞过程中中子损失的动能大于铀原子核增加的动能

6．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为4：1，电流表和电压表均为理想电表，R是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、C是耐压值和电容都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。当原线圈接入手摇发电机（内阻忽略不计）产生的如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（　　）

A．开关K连通1时，电压表的示数为

B．开关K连通1时，若光照增强，电流表的示数变大

C．开关K连通2时，灯泡不亮

D．手摇发电机线框转到图示位置时，穿过线框的磁通量变化率为零

7．如图所示为大球和小球叠放在一起、在同一竖直线上进行的超级碰撞实验，它可以使小球弹起并上升到很大高度。某次实验大球（在下）质量是小球（在上）质量的3倍，从距地面高h处由静止释放，h远大于球的半径，两球均可视为质点，不计空气阻力。假设大球和地面、大球与小球的碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短。下列说法正确的是（　　）

A．两球一起下落过程中，小球对大球的弹力大小为mg

B．大球与地面碰撞前的速度大小为

C．大球与小球碰撞后，小球上升的高度为4h

D．若大球的质量增大，小球上升的最大高度会更高

8．质量均为m=1kg的甲、乙两个物体同时从同地沿同一方向做直线运动，二者的动能随位移x的变化图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．甲的加速度大于乙的加速度

B．甲、乙在x=6m处相遇

C．当甲的位移刚达到9m时，乙在甲的后面

D．当甲的位移为6m时，乙在甲后面，且距离最远

三、填空题

9．在2021年12月9日的天宫课堂中，三位航天员观察到水球中的气泡特别明亮，这主要是因为光在气泡表面发生了全反射现象。如图，若在P点恰好发生全反射，反射角，则水的折射率n等于___________（sin53°=0.8，cos53°=0.6）。光线与水泡的外表面交点为分别A、B，已知线段AB长为L，光在空气中传播速度为c，则光在水中传播的时间为___________。（用题中所给的物理量L、c、n表示）

10．沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像如图中所示，质点Q的平衡位置在x=4m处，其振动图像如图乙所示。

（1）Q点的振动方程为___________cm；

（2）在___________s时刻，处的质点回到平衡位置。

四、实验题

11．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处从静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H>>d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：

（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d =________mm．

（2）小球经过光电门B时的速度表达式为__________．

（3）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：_______时，可判断小球下落过程中机械能守恒．

12．某科技小组在组织设计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，在左右两侧壁上铺满厚度、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）为了测量出水库中水的电阻率，该小组使用图乙所示的多用电表测量水库水位为时的电阻。小组同学首先对多用电表进行机械调零，接着将多用电表的选择开关旋至倍率的欧姆挡，然后将红、黑表笔短接，调节部件___________（选填“C”“D”或“E”），使指针指在欧姆挡零刻度线。在测量时发现多用电表指针偏转角度过大，则该同学应将倍率换为_________（填“”或“”）欧姆挡进行测量。测量完成后，再通过电阻定律可得_____________（用、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丙所示。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和最低水位，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．忽略电源、电流表内阻，若水库水位为时电流表满偏，则当电流表半偏时水库水位为平均水位

五、解答题

13．如图所示，下端开口的导热汽缸竖直悬挂在天花板下，缸口内壁有卡环，卡环与汽缸底部间的距离为L，一横截面积为S的光滑活塞（质量、厚度均不计）将一定量的理想气体封闭在汽缸内，活塞下方挂一质量为m的砂桶，活塞静止时活塞与汽缸底部的间距为。大气压强恒为（g为重力加速度大小），环境热力学温度恒为。

（1）若在砂桶中逐渐加入砂子，求活塞刚接触卡环时砂桶（含砂）的总质量M；

（2）若不在砂桶中加入砂子，对缸内气体缓慢加热，求气体的热力学温度时的压强p。

14．甲、乙、丙三个物体用不可伸长的轻线通过轻滑轮连接，甲与地面用轻弹簧连接，如图所示。物体乙与物块丙之间的距离和物体丙到地面的距离相等。已知物体乙与物块内的质量均为m，物体甲的质量大于m，但是小于2m；弹簧的劲度系数为k。物体在运动过程中不会与滑轮相碰，且不计一切阻力，物体碰地后不反弹，当地的重力加速度为g。

（1）若已知物体甲的质量为1.5m，将乙与丙间的线剪断，求剪断瞬间乙物体加速度的大小？此时甲、乙之间轻绳拉力多大？

（2）若将乙与丙间的线剪断，甲下降多大距离时它的速度最大？

（3）若突然弹簧与甲物体脱离接触，要保证物块乙在运动过程中不会着地，求这种情形之下甲物体的质量的取值范围？

15．如图，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽度为d、高为h，上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连．整个管道置于磁感应强度大小为B，方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体（有大量的正、负离子），且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变。

（1）求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小U0；

（2）求开关闭合前后，管道两端压强差的变化Δp；

（3）调整矩形管道的宽和高，但保持其它量和矩形管道的横截面S=dh不变，求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比的值。

参考答案：

1．C

【详解】A．测试时福建舰全速航行时速可达30节，30节指的是瞬时速度，故A错误；

B．福建舰在海面上大角度转弯以模拟规避空袭时不能忽略本身，所以不可以看成质点，故B错误；

C．拖船对福建舰的作用力和福建舰对拖船的作用力是一对相互作用力，所以一定等大，故C正确；

D．福建舰匀速转弯，是曲线运动，其所受的合外力不为0，故D错误。

故选C。

2．D

【详解】A．因为P在接触弹簧前速度达到时，即物块与传送带共速，此时物块与传送带相对静止，物块与传送带之间没有摩擦力，故A错误；

B．接触弹簧后，对物块P由动能定律得

整理有

故B错误；

C．物块P开始接触弹簧到弹力与最大静摩擦力相等的过程中，物块P受到的摩擦力为静摩擦力，此时静摩擦力的大小和弹簧弹力大小相等，物块P仍做匀速直线运动。所以物块P接触弹簧后P的速度并不是不断减小，而是先做匀速直线运动，后做减速运动，故C错误；

D．由之前的分析可知，物块P接触弹簧后，先做匀速直线运动，后做减速运动，根据功率公式有

开始时随着静摩擦力变大，所以功率变大，当物块P开始做减速运动时，其摩擦力为滑动摩擦力，其大小不变，但是速度减小，所以功率开始减小。综上所述，物块P的功率先增大后减小，故D正确。

故选D。

3．D

【详解】ABC．释放a之前，b受向下的重力和向上的安培力，且随速度的增加，所受的安培力变大，则b做加速度减小的变加速运动，即b的平均加速度小于g，则b运动的时间大于，b下落的高度大于；释放a之后，因a开始时速度小于b，则回路中有逆时针方向的电流，则a受的安培力方向向下，则a的平均加速度大于g，则达到速度v时，a运动的时间t小于，所以b运动的时间大于t，故ABC错误；

D．释放a之后，b受向上的安培力，加速度小于g，a向下的加速度大于g，则随着两物体的下落，速度差逐渐减小，回路的电流逐渐减小，安培力逐渐减小，则a的加速度逐渐减小，b的加速度逐渐变大，最终a和b的加速度都等于g时，速度差为零，到达稳定状态，故D正确。

故选D。

4．B

【详解】两天体构成双星系统，则两天体的周期T相同。设两天体的质量分别为、，轨道半径分别为、，两天体间距离为L，由万有引力提供向心力对两天体分别有

，

解得

，

两天体的总质量为

由题意可知两天体的总质量不变，可得不变；

由题图可知，第3次观测时天体的周期为第1次观测时周期的，所以第3次观测时两天体间的距离为第1次观测时的。

故选B。

5．AD

【详解】AB．元素左上方数字表示元素的质量数，则有

故A正确，B错误；

CD．撞击后中子与铀原子核粘在一起，可知碰撞为非弹性碰撞，碰撞过程系统有能量损失，所以碰撞过程中中子损失的动能大于铀原子核增加的动能，故C错误，D正确。

故选AD。

6．BD

【详解】A．由乙图知原线圈两端电压的有效值

根据变压器原理可得，副线圈两端电压

所以开关K连通1时，电压表的示数为55V，故A错误；

B．开关K连通1时，若光照增强，则光敏电阻R的阻值减小，副线圈两端电压不变，副线圈电路中电流增大，根据变压器原理可得，原线圈电路电流也变大，故电流表的示数变大，故B正确；

C．由于电容器能够“通交流”，所以开关K连通2时灯泡可以发光，故C错误；

D．手摇发电机线框转到图示位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故D正确；

故选BD。

7．BCD

【详解】A．不计空气阻力，两球下落过程做自由落体运动，处于完全失重状态，小球对大球的弹力为零，故A错误；

B．大球做自由落体运动，由匀变速直线运动的速度-位移公式

v2=2gh

可知，大球与地面碰撞前的速度大小为

故B正确；

C．大球与地面发生弹性碰撞，大球与地面碰撞后，速度瞬间反向，大小相等，大球速度反向后与小球发生弹性碰撞，两球碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒、机械能守恒，设碰撞后小球的速度大小为v1，大球速度大小为v2，选向上方向为正方向，由动量守恒定律得

由机械能守恒定律得

解得

大球与小球碰撞后小球做竖直上抛运动，小球上升的高度

故C正确；

D．设小球质量为m，大球质量为M，两球发生弹性碰撞，两球碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒、机械能守恒，设碰撞后小球的速度大小为v1，大球速度大小为v2，选向上方向为正方向，由动量守恒定律得

由机械能守恒定律得

解得

若大球的质量增大，速度增大，小球上升的最大高度会更高，故D正确。

故选BCD。

8．AC

【详解】A．根据动能定理

对甲

得

对乙

图线斜率大小等于合力，甲、乙加速度大小分别为

，

则甲的加速度大于乙的加速度，A正确；

B．对甲

甲的初速度为

二者相遇时

解得

B错误；

C．当甲的位移为9m时，由

时间为

此时乙的位移为

乙在甲的后面，C正确；

D．当甲的位移为6m时，由

此时甲的速度为

时间为

此时，乙的位移和速度分别为

，

乙在甲后面，当速度不同，距离不是最远，D错误。

故选AC。

9．     1.25    

【详解】[1]由全反射公式有

解得

[2]由几何关系知光在水中的传播距离

光在水中的速度

则光在水中的传播时间

10．         

【详解】（1）[1]根据图乙可知，周期

振动方程为

cm

（2）[2] 波动图像的方程为

当x=4时，y=0，代入解得

则波动方程为

t=0时刻，x=0处的质点偏离平衡位置的位移大小为，振动方程为

y

则时刻回到平衡位置。

11．     7.25     d/t     或2gH0t02=d2

【详解】(1)[1]游标卡尺的主尺读数为7mm，游标读数为0.05×5mm=0.25mm，则小球的直径d=7.25mm．

(2)[2]根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，小球在B处的瞬时速度

；

(3)[3]小球下落过程中重力势能的减小量为mgH0，动能的增加量

若机械能守恒，有：

即

12．     C                    C

【详解】（1）[1] 欧姆调零的操作是：红、黑表笔短接，调节部件欧姆调零旋钮C使指针指在欧姆挡零刻度线。

[2] 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。

[3] 当水位为0m时电阻的计算公式

（2）[4]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）[5]AB． 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，A B错误；

C．忽略电源、电流表内阻，此时电流

若水库水位为时电流表满偏，

当水位为0m时

解得

则当电流表半偏时水库水位为平均水位，C正确。

故选C。

13．（1）；（2）

【详解】（1）未加砂子平衡时，根据平衡条件

当活塞刚接触卡环时，对封闭气体，根据波义耳定律有

根据平衡条件

联立解得

（2）活塞接触卡环之前，缸内气体发生等压变化，有

活塞刚接触卡环时，气体温度

之后，气体发生等容变化，加热到时

解得

14．（1），；（2）；（3）

【详解】（1）将乙与丙间的线剪断，对甲乙整体根据牛顿第二定律

解得

对乙进行受力分析有

则

（2）设甲物体质量为M，开始时弹簧处于伸长状态，其伸长量，有

解得

剪断轻线，甲的加速度为零时，速度达最大，设此时弹簧压缩量，有

解得

所以，甲速度最大时，下降的距离

（3）设丙距离地面为L，丙刚好落地时，甲、乙的速度为v

对于甲乙丙三物体组成系统，机械能守恒

若乙恰能着地，此时甲、乙物体速度为零，对甲乙两物体组成系统，其机械能守恒有

联立解得

所以时，乙物体将不会着地

15．（1） （2） （3）

【详解】（1）设带电离子所带的电量位q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，U0保持恒定，有

解得

（2）设开关闭合前后，管道两端压强差分别为p1、p2，液体所受的摩擦阻力均为f，开关闭合后管道内液体受到的安培力为F安，有

又

根据欧姆定律，有

两导体板间液体的电阻

联立解得

（3）电阻R获得的功率为

即

又

S=dh

当

此时，电阻R获得的最大功率