2023届福建省厦门第一中学高三下学期一模物理试题（含解析）

2023届福建省厦门第一中学高三下学期一模物理试题

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

一、单选题

1．明代《天工开物》对古人用牛拉“龙骨水车”灌田进行了记载：“一人竟日之力灌田五亩，而牛则倍之”。古代用畜力代替人力大大提高了劳动效率，下列关于牛拉水车说法正确的是（　　）

A．在研究牛拉水车的动作时可以将牛看作质点

B．牛对水车的拉力和水车对牛的拉力是一对平衡力

C．牛拉水车加速转动过程中牛对水车的拉力大小等于水车对牛的拉力大小

D．牛拉水车匀速转动过程中牛所受合外力为零

2．2023年2月10日神舟十五号乘组圆满完成了中国空间站全面建成后的首次出舱任务，空间站如图所示。若中国空间站绕地球可视为匀速圆周运动，已知空间站运行周期为T，轨道离地面的高度为h，地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则下列说法正确的是（　　）

A．地球的第一宇宙速度为

B．空间站的运行速度为

C．航天员出舱与空间站保持相对静止时受到的合力为零

D．空间站绕地球运动的向心加速度大于地面的重力加速度

3．如图所示的正四棱锥，底面为正方形，其中，a、b两点分别固定两个等量的异种点电荷，现将一带电荷量为的正试探电荷从O点移到c点，此过程中电场力做功为。选无穷远处的电势为零。则下列说法正确的是（　　）

A．a点固定的是负电荷

B．O点的电场强度方向平行于ab

C．c点的场强等于d点的场强

D．将电子由O点移动到d，电势能增加50eV

4．如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，木板最右端放置一可看成质点的小物块。在时对木板施加一水平向右的恒定拉力F，在F的作用下物块和木板发生相对滑动，时撤去F，整个过程木板运动的图像如图乙所示。物块和木板的质量均为1kg，物块与木板间、木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，下列说法正确的是（　　）

A．内木板的加速度为

B．物块与木板间的动摩擦因数为

C．拉力F的大小为21N

D．物块最终停止时的位置与木板右端的距离为

二、多选题

5．关于下列四幅图的说法正确的是（　　）

A．图甲中，使摆球A先摆动，摆球B、C接着摆动起来，B摆的振动周期最大

B．图乙为某金属在光的照射下，光电子最大初动能与入射光频率的关系图像。若用频率分别为和的两种单色光同时照射该金属，能使该金属发生光电效应

C．图丙是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a光束在水珠中传播的速度一定大于b光束在水珠中传播的速度

D．图丁所示为双缝干涉示意图，挡板到屏的间距越大，相邻亮条纹间距越大

6．如图所示，一个单匝矩形闭合导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，图示时刻磁场与平面垂直，转动周期为，线圈产生的电动势的最大值为，则（　　）

A．线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为

B．线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为

C．图示时刻为中性面，电流大小为0

D．若线圈绕ab转动，电动势的最大值将变为

7．质量为的小车放在光滑的水平面上，小车上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为的小球，如图所示，将小球向右拉至细线与竖直方向成角后由静止释放，下列说法正确的是（　　）

A．球、车组成的系统总动量守恒

B．小球向左仍能摆到原高度

C．小车向右移动的最大距离为

D．小球运动到最低点时的速度大小为

8．如图所示，光滑水平桌面上有一轻质光滑绝缘管道，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，绝缘管道在水平外力F（图中未画出）的作用下以速度u向右匀速运动。管道内有一带正电小球，初始位于管道M端且相对管道速度为0，一段时间后，小球运动到管道N端，小球质量为m，电量为q，管道长度为l，小球直径略小于管道内径，则小球从M端运动到N端过程有（　　）

A．时间为

B．小球所受洛伦兹力做功为0

C．外力F的平均功率为

D．外力F的冲量为

三、填空题

9．一列简谐横波沿x轴负方向传播，其波速，时刻的波形图如图所示，P、M、Q是介质中的三个质点，则时M点的位移为        ，时，P点的加速度        Q点的加速度（填“大于”、“小于”或“等于”）

10．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过等压变化到状态B，再经过等容变化到状态C，最终经过等温变化回到初始状态A。已知从状态A到状态B的过程中，气体吸收了300J的热量，从A到B过程气体的内能变化        J，B到C过程中气体        （填“吸热”、“放热”或“不吸热不放热”），C到A过程中气体        （填“吸热”、“放热”或“不吸热不放热”）。

四、实验题

11．某实验小组利用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。主要实验步骤如下：

A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；

B．测量遮光条宽度d。

C．测出光电门A、B之间的距离为L；

D．释放滑块，读出遮光条通过光电门A、B的挡光时间分别为、；

E．用天平称出托盘和砝码的总质量m；

F．……

回答下列问题：

（1）实验时，接通气源后，在导轨上轻放滑块，轻推一下滑块，使其从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门A的时间小于通过光电门B的时间。为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端        （选填“升高”或“降低”）一些。

（2）用游标卡尺测量遮光条宽度d时，测量结果如图乙所示，则        mm。

（3）为验证机械能守恒定律，还需要测量        （写出物理量及字母）。

（4）若要符合机械能守恒定律的结论，应该满足的表达式为                （用题干所给字母及第（3）问中测量的物理量表示）。

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．福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航母，该舰配备的电磁弹射器成为外界关注的焦点。舰载机起飞过程分为两个阶段：第一阶段，舰载机自身发动机启动的同时，弹射装置也启动，舰载机从静止开始加速；第二阶段，舰载机离开电磁弹射区域后，仅靠自身发动机的推力继续加速至离开甲板起飞。在某次起飞过程中，第一阶段加速时间与第二阶段的加速时间均为t，舰载机自身发动机提供的推力恒为F，弹射器提供的推力恒为2F，舰载机的质量为m，忽略一切阻力，起飞过程舰载机可视为质点。求：

（1）舰载机离开电磁弹射区域时的速度大小；

（2）舰载机在甲板上加速的距离L。

14．如图所示，I、II、III为匀强电场和匀强磁场的理想边界，一束带负电粒子由静止状态从P点经过I、II间的电场加速后垂直边界II到达Q点，再经II、III间的磁场偏转后从边界III穿出，且粒子从磁场边界III穿出时速度方向与粒子入射磁场方向的夹角为30°。已知有界匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场宽度为d。粒子质量为m，电荷量为q，粒子的重力不计。求：

（1）粒子在磁场中运动时速度的大小；

（2）粒子在磁场中运动的时间t；

（3）P、Q两点间的电势差。

15．如图所示，一电阻不计的U型导体框置于倾角为的足够长的光滑绝缘斜面顶端。一质量为、电阻为的金属棒CD置于导体框上，与导体框构成矩形回路，且EF与斜面底边平行。导轨间的距离为，导体框上表面粗糙，金属棒与导体框间的动摩擦因数为，与金属棒相距的下方区域有方向垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为。时刻，让金属棒与导体框同时由静止释放。金属棒进入磁场时导体框与金属棒发生相对滑动，导体框开始做匀速运动。时刻导体框EF端进入磁场，EF进入磁场前金属棒已经开始匀速运动。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，导体框EF端进入磁场前金属棒没有离开磁场（，，取）。求：

（1）导体框的质量M；

（2）时刻，导体框EF端与磁场上边界的距离；

（3）从静止释放到导体框EF端刚进入磁场的过程中，金属棒产生的焦耳热。

参考答案：

1．C

【详解】A．在研究牛拉水车的动作时，牛得肢体形状不可忽略，所以不可将牛看作质点，故A错误；

B．牛对水车的拉力和水车对牛的拉力作用在不同物体上，它们属于作用力与反作用力，故B错误；

C．牛拉水车加速转动过程中牛对水车的拉力和水车对牛的拉力属于作用力和反作用力，故它们大小相等，故C正确；

D．牛拉水车匀速转动过程中牛做匀速圆周运动，因此牛所受合力指向圆心，不为零，故D错误。

故选C。

2．A

【详解】A．设地球质量为M，空间站质量为m，对空间站根据万有引力提供向心力有

对质量为的物体在地球上达到第一宇宙速度时有

联立解得

A正确；

B．空间站的运行速度为

B错误；

C．航天员出舱与空间站保持相对静止时仍然受到地球的万有引力作用，所受合力不为零，C错误；

D．空间站绕地球运动时有

在地面时有

可得

D错误。

故选A。

3．B

【详解】A．依题意，正试探电荷从O点移到c点，此过程中电场力做正功，可知O点的场强方向与的夹角小于，根据场强叠加原理结合几何知识判断知a点固定的应是正电荷，故A错误；

B．依题意，根据场强叠加原理结合几何知识，可得等量异种点电荷在O点处产生场强的合电场强度方向平行于，故B正确；

C．根据等量异种点电荷电场线的分布特点，可知cd两点的场强方向不同，故C错误；

D．根据等量异种点电荷空间电势的分布特点，可知O点与无穷远处的电势相等，为0，根据

可得c点的电势为

根据等量异种点电荷空间电势的分布特点，可知d点电势为，根据可知，电子在O点的电势能为0，在d点的电势能为，所以将电子由O点移动到d，电势能减小，故D错误。

故选B。

4．C

【详解】A．速度—时间图像斜率的绝对值表示加速度大小，由图像可知，内木板的加速度为

故A错误；

B．根据题意，结合图像可知，内木块始终做匀加速运动，时木板和木块达到共速，设木块与木板间的动摩擦因数为，则对木块由牛顿第二定律有

而由速度与时间的关系式可得

其中

，

从而解得

故B错误；

C．设地面与木板间的动摩擦因数为，在撤去拉力后，对木板由牛顿第二定律有

解得

而由图像可知，在没有撤去拉力时木板的加速度

则对木板在没有撤去拉力时由牛顿第二定律有

解得

故C正确；

D．对木板和木块在达到共速时进行分析，若共速后二者相对静止，设二者的共同加速度为，则由牛顿第二定律有

解得

而木块相对于木板不发生相对滑动的临界加速度

由此可知，木块与木板共速后瞬间又发生了相对滑动，对木板，设其继续与木块发生相对滑动时的加速度大小为，则由牛顿第二定律有

解得

即木板以加速度大小为继续减速直至速度为零，木块以加速度大小为减速直至速度为零，设在两者达到共速时木块的对地位移为，木板的对地位移为，则可得

其中

解得

则可知两者共速时物块的位置与木板右端的距离为

设共速之后的减速阶段木块的位移为，木板的位移为，则由运动学公式可得

，

解得

，

则物块最终停止时的位置与木板右端的距离为

故D错误。

故选C。

5．CD

【详解】A．图甲中，使摆球A先摆动，摆球B、C接着摆动起来，B、C受迫振动，B、C振动周期等于驱动力周期，即等于A的固有周期，故A、B、C的振动周期相等，故A错误；

B．由图乙可知，该金属的极限频率是，只有当入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应，若用频率分别为和的两种单色光同时照射该金属，不能使该金属发生光电效应，故B错误；

C．复色光进入水珠后，可知b光的偏折较大，b光的的折射率较大，根据

可知a光束在水珠中传播的速度一定大于b光束在水珠中传播的速度，故C正确；

D．根据双缝干涉条纹间距公式

可知挡板到屏的间距越大，相邻亮条纹间距越大，故D正确。

故选CD。

6．BC

【详解】A．根据

解得

故A错误；

B．根据法拉第电磁感应定律

线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为，故B正确；

C．图示位置为中性面，磁通量最大，磁通量变化率为0，电动势为0，电流大小为0，故C正确；

D．若线圈绕ab转动，通过线圈的磁通量最大值不变，所以电动势的最大值将变为，故D错误。

故选BC。

7．BC

【详解】A．小球静止释放后，运动到最低点过程，竖直方向的分速度先增大后减小，竖直方向的加速度方向先向下，后向上，即小球先失重后超重，可知球、车组成的系统所受外力的合力不为0，则该系统总动量不守恒，故A错误；

B．对应球、车组成的系统而言，由于只有重力做功，则系统的机械能守恒，又由于系统在水平方向所受外力的合力为0，则系统在水平方向上的动量守恒，可知当小球向左摆到最高点时，球与车的速度均为0，小球向左仍能摆到原高度，故B正确；

C．当小球摆到左侧最高点过程，小车位移最大，根据动量守恒定律的位移表达式有

其中

解得

故C正确；

D．小球运动到最低点过程，根据水平方向动量守恒有

根据机械能守恒定律有

解得

故D错误。

故选BC。

8．BCD

【详解】A．小球在水平外力F的作用下以速度u向右匀速运动，故小球受到的洛伦兹力在沿管道方向的分力保持不变，根据牛顿第二定律得

由初速度为零的位移公式

解得

故A错误；

B．小球所受洛伦兹力不做功，故B正确；

C．小球所受洛伦兹力不做功，故在沿管道方向分力做正功的大小等于垂直于管道向左的分力做负功的大小，外力始终与洛伦兹力的垂直管道的分力平衡，则有

外力F的平均功率为

故C正确；

D．外力始终与洛伦兹力的垂直管道的分力平衡，外力F的冲量大小等于

故D正确。

故选BCD。

9．          大于

【详解】[1]根据数学知识可得该简谐波任意位置处的振动方程为

其中

，，，

可得

当时，可得M点的横坐标为

则当时，代入数据可得

[2]根据以上分析可知，该简谐波的周期

因此当时，质点P恰好位于负向位移最大处，而质点Q此刻的位移仍为，可知P点距平衡位置比Q点距平衡位置更远，而离平衡位置越远，加速度越大，因此可知P点的加速度大于Q点的加速度。

10．     220     放热     不吸热不放热

【详解】[1]从状态A到状态B的过程中，气体对外做功

W=pΔV=80J

气体吸收了300J的热量，根据热力学第一定律可知

ΔU=Q−W=220J

气体内能增加220J。

[2]理想气体从状态B变化到状态C，做等容变化由

得

TB>TC

B到C过程中气体放热。

[3]理想气体从状态C变化到状态A，因pV相等，则气体做等温变化，气体不吸热不放热。

11．     升高          滑块及遮光条的总质量M    

【详解】（1）[1]滑块通过光电门A的时间小于通过光电门B的时间，说明滑块经过光电门B时速度较小，滑块向左运动做减速运动，说明轨道右边较低。为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端升高一些。

（2）[2]用游标卡尺测量遮光条宽度 d=4mm+0.05×6=4.30mm。

（3）[3]滑块经过两个光电门时的速度分别为

则要验证的关系为

即

则为验证机械能守恒定律，还需要测量滑块及遮光条的总质量M；

（4）[4]若要符合机械能守恒定律的结论，应该满足的表达式为

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）舰载机在弹射区域中，由牛顿第二定律

离开弹射区域时的速度

解得

（2）舰载机离开弹射区域后

起飞速度为

第一阶段走过的位移

第二阶段走过的位移

起飞甲板的总长度

解得

14．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）由题意可知，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图所示，由几何关系知，粒子在磁场中运动半径R=2d，由牛顿第二定律可得

解得

（2）粒子在磁场中运动的周期为

则有

（3）带电粒子在P、Q电场中加速，由动能定理可得

解得

可得

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）导体框开始做匀速运动，导体框根据平衡条件可得

解得

（2）金属棒进入磁场前

受力分析

位移

速度

可得

此后，EF匀速

全程

解得

（3）CD在磁场中速度为v时

可得

金属棒CD开始匀速运动时，对CD棒有

求得

则从静止释放到导体框EF端进入磁场前，对金属棒列动量定理有

可得

从静止释放到导体框EF端进入磁场的过程中，根据能量守恒

解得