福建省三明市2022-2023学年高三上学期第一次质量检测（期末）物理试题（含解析）

福建省三明市2022-2023学年高三上学期第一次质量检测（期末）物理试题

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

一、单选题

1．某静电除尘器的除尘原理如图所示，一带正电的金属板和一个带负电的放电极形成电场， 它们之间的电场线分布如图所示，虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹，a、b是轨迹上的 两点。设a点和 b点的电势分别为 φ1、φ2，颗粒在a和b时加速度大小分别为 a1、a2，速度大小分别为 v1、v2，电势能分别为 Ep1、Ep2。下列判断正确的是（　　）

A．a1＜a2 B．v1＜v2 C．φ1＞φ2 D．Ep1＜Ep2

2．通电矩形导线框abcd与通有恒定电流的长直导线AB在同一平面内且相互平行，电流方向如图所示。关于AB的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（   ）

A．线框有两条边所受安培力方向相同

B．cd边所受安培力垂直纸面向外

C．线框中所受安培力合力向右

D．线框中有两条边所受安培力大小相同

3．北京时间 2022 年 10 月 31 日，长征五号 B 遥四运载火箭将梦天实验舱送上太空，后与空间站天和核心舱顺利对接。假设运载火箭在某段时间内做无动力运动，可近似为如图所示的情景，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，椭圆轨道Ⅱ为运载火箭无动力运行轨道，B点为椭圆轨道Ⅱ的近地点，椭圆轨道Ⅱ与圆形轨道Ⅰ相切于A点，设圆形轨道Ⅰ的半径为r，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，地球的自转周期为T，不考虑大气阻力。下列说法正确的是（　　）

A．根据题中信息，可求出地球的质量

B．运载火箭在轨道Ⅱ上由 B 点运动到 A 点机械能逐渐增大

C．空间站运动到 A 点的加速度大于运载火箭运动到 A 点的加速度

D．空间站在轨道Ⅰ上运行的周期与运载火箭在轨道Ⅱ上运行的周期之比为

4．体育器材室里，篮球摆放在如图所示的球架上.已知球架的宽度为，每个篮球的质量为，直径为，不计球与球架之间的摩擦，重力加速度为.则每个篮球对一侧球架的压力大小为（     ）

A． B．

C． D．

二、多选题

5．传感器是智能社会的基础元件。如图为电容式位移传感器的示意图，观测电容C的变化即可知道物体位移x的变化，表示该传感器的灵敏度。电容器极板和电介质板长度均为L，测量范围为，下列说法正确的是（    ）

A．电容器的电容变大，物体向方向运动

B．电容器的电容变大，物体向方向运动

C．电介质的介电常数越大，传感器灵敏度越高

D．电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高

6．一列简谐横波沿x轴传播，在t=0时刻和t=1.0s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x=0处的质点在0~1.0s内运动的路程为25.0cm。下列说法正确的是（　　）

A．波沿x轴正方向传播

B．波源振动周期为0.8s

C．波的传播速度大小为4.0m/s

D．t=1s时，x=3m处的质点沿y轴负方向运动

7．投壶是从先秦延续至清末的中国传统礼仪和宴饮游戏，《礼记传》中提到：“投壶，射之细也。宴饮有射以乐宾，以习容而讲艺也。”如图所示，甲、乙两人沿水平方向各射出一支箭，箭尖插入壶中时与水平面的夹角分别为53和37；已知两支箭质量相同，忽略空气阻力、箭长，壶口大小等因素的影响，下列说法正确的是（sin370.6，cos370.8，sin530.8，cos530.6）（　　）

A．若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲、乙所射箭初速度大小之比为9：16

B．若箭在竖直方向下落的高度相等，则甲、乙所射箭落入壶口时速度大小之比为4：3

C．若两人站在距壶相同水平距离处射箭，则甲、乙所射箭初速度大小之比为1：1

D．若两人站在距壶相同水平距离处射箭，则甲、乙所射箭在空中运动时间比为4：3

8．“娱乐风洞”是一项新型娱乐项目，在一个特定的空间内通过风机制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉。其简化模型如图所示，一质量为m的游客恰好静止在直径为d的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为，游客受风面积（游客在垂直风力方向的投影面积）为S，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度为g。假设气流吹到人身上后速度变为零，则下列说法正确的是（　　）

A．气流速度大小为

B．单位时间内流过风洞内某横截面的气体体积为

C．风若速变为原来的，游客开始运动时的加速度大小为

D．单位时间内风机做的功为

三、填空题

9．如图为一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V。机器人 的锂电池容量为20 A·h，则机器人额定工作电流为         A  ；电源充满电后最长工作时间约为         h。

10．根据玻尔原子结构理论，氦离子（He+）的能级图如图所示。电子处在n =3轨道上比处在n =5轨道上离氦核的距离       （选填“近”或“远”）。当大量He+处在n =4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有       条。

四、实验题

11．用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。匀速转动手柄，可以使变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺。

（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的         ；

A．探究平抛运动的特点

B．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

C．探究两个互成角度的力的合成规律

D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系

（2）根据标尺上露出的等分标记，可以粗略计算出两个球所受的向心力大小之比。为研究向心力大小跟转速的关系，应比较表中的第1组和第         组数据。

（3）本实验中产生误差的原因有         。（写出一条即可）

12．为测量一捆不明材质电线的电阻率，选用器材如下（所有器材均已校准）：

A．电源（电动势约为，内阻不计）；

B．待测电线（长度约，横截面积未知）；

C．电流表（量程，内阻约为）；

D．电流表（量程，内阻）；

E．滑动变阻器（，额定电流）；

F．开关、导线若干。

（1）实验小组成员先用螺旋测微器测量该材质电线的直径，其中一次测量如图（a）所示，其读数         。

（2）该实验小组设计的测量电路如图（b）所示，则P是         ， (填对应器材符号)，通过正确操作，测得数据，作出的图像如图（c）所示

（3）由图（b）电路测得的该材质电线的电阻，其测量值比真实值          (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。

（4）根据以上数据可以估算出这捆电线的电阻率约为    

A．    B．      C．    D．

五、解答题

13．某民航客机在一万米左右高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气体压强之比为4∶1。机舱内有一导热汽缸，活塞质量m=2kg、横截面积S=10cm2，活塞与汽缸壁之间密封良好且无摩擦。客机在地面静止时，汽缸如图（a）所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距l1=8cm；客机在高度h处匀速飞行时，汽缸如图（b）所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距l2=10cm。汽缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变。已知大气压强随高度的变化规律如图（c）所示地面大气压强p0=1.0×105Pa，地面重力加速度g=10m/s2。

（1）判断汽缸内气体由图（a）状态到图（b）状态的过程是吸热还是放热，并说明原因；

（2）客机在地面静止时，汽缸内封闭气体的压强p1；

（3）求高度h处大气压强，并根据图（c）估测出此时客机的飞行高度。

14．“太空粒子探测器”是安装在国际空间站上的一种粒子物理实验设备，可用于探测宇宙中的奇异物质。在研究太空粒子探测器的过程中，某科研小组设计了一款探测器，其结构原理如图所示，竖直平面内有一半径为R的圆形匀强磁场区域，区域内的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，在圆形磁场区域的右侧有一宽度L=R的足够长的匀强磁场，磁感应强度大小也为B，方向垂直纸面向里，该磁场的右边界放有一足够长的荧光屏PQ，左边界MN板与圆形磁场相切处留有小孔S。现假设太空中有一群分布均匀的正离子以速度v 竖直射入圆形磁场区域，并从S点进入右侧磁场区域，已知单位时间内有N个正离子射入圆形磁场，正离子的质量为m，电荷量为q，不计粒子间的相互作用对粒子引力的影响。

（1）求正离子在圆形磁场中的轨道半径大小；

（2）各个从S点进入右侧磁场的粒子中能到达荧光屏PQ的最短时间；

（3）单位时间内有多少个离子击中荧光屏PQ。

15．如图（a）所示，质量的绝缘木板A静止在水平地面上，质量可视为质点的带正电的小物块B放在木板A上某一位置，其电荷量为。空间存在足够大的水平向右的匀强电场，电场强度大小为。质量的滑块C放在A板左侧的地面上，滑块C与地面间无摩擦力，其受到水平向右的变力作用，力与时刻的关系如图b所示。从时刻开始，滑块C在变力作用下由静止开始向右运动，在时撤去变力。此时滑块C刚好与木板A发生弹性正碰，且碰撞时间极短，此后整个过程物块B都未从木板A上滑落。已知小物块B与木板A及木板A与地面间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。求：

（1）撤去变力瞬间滑块C的速度大小v1；

（2）滑块C与木板A碰撞后，经多长时间，小物块B与木板A刚好共速；

（3）若小物块B与木板A达到共同速度时立即将电场强度大小变为，方向不变，小物块B始终未从木板A上滑落，则木板A至少多长？整个过程中物块B的电势能变化量是多少？

参考答案：

1．B

【详解】A．根据电场线的疏密程度可知，a点场强大于b点场强，则颗粒在a点受到的电场力大于在b点受到的电场力，则颗粒在a和b时加速度大小关系为

故A错误；

C．根据沿电场线方向电势降低可知，，a点和b点的电势关系为

故C错误；

BD．根据曲线运动的合力方向处于轨迹凹侧，可知颗粒受到的电场力与电场方向相反，则颗粒带负电，根据

，

可知颗粒在a和b时的电势能关系为

由于颗粒只受电场力作用，颗粒的动能和电势能之和保持不变，则颗粒在a和b时的速度大小关系为

故B正确，D错误。

故选B。

2．D

【详解】AB．直导线中的电流方向由A到B，根据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向向内。再根据左手定则，ab边受向左的安培力，bc边受到向上的安培力，cd边受到向右的安培力，ad受到向下的安培力，方向全不同，故AB错误；

CD．离AB越远的位置，磁感应强度越小，故根据安培力公式

F = BIL

ab边受到的安培力大于cd边，bc边受到的安培力大小等于da受到受到的安培力但方向相反，线框所受安培力的合力向左，故C错误、故D正确。

故选D。

3．D

【详解】A．设空间站质量为m，对空间站据万有引力作为向心力可得

解得地球的质量为

由于空间站的运行周期T1未知，故地球质量无法求出，A错误；

B．运载火箭在轨道Ⅱ上由 B 点运动到 A 点为无动力运行，只有万有引力做功，故机械能保持不变，B错误；

C．据牛顿第二定律可得

空间站运动到 A 点和运载火箭运动到 A 点到地心距离r相同，故向心加速度相同，C错误；

D．设空间站在轨道Ⅰ上运行的周期为T1，运载火箭在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期为T2，根据开普勒第三定律得

解得

空间站在轨道Ⅰ上运行的周期与运载火箭在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期之比为，D正确。

故选D。

4．C

【详解】以任意一只篮球为研究对象，分析受力情况，如图所示，设球架对篮球的支持力与竖直方向的夹角为.由几何知识得，根据平衡条件得，解得，则得篮球对一侧球架的压力大为，故选项C正确.

5．AC

【详解】AB．根据电容决定式可知，电容器的电容变大，说明电容器极板间的电介质板长度增加，则物体沿方向运动，故A正确，B错误；

C．电介质的介电常数，越大，电介质板移动相同的位移，电容的变化量越大，传感器灵敏度越高，故C正确；

D．电容器的板间电压变化，电容不发生变化，则传感器灵敏度不变，故D错误。

故选AC。

6．BD

【详解】A．由题意，x=0处的质点在0~1s的时间内通过的路程为25.0cm，则结合图可知t=0时刻x=0处的质点沿y轴的负方向运动，则由质点的振动和波的传播方向关系可知，该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误；

BC．由题意可知，t=1s为，解得

由图可知

则

故B正确，C错误；

D．由同侧法可知t=1s时，x=3m处的质点沿y轴负方向运动，故D正确。

故选BD。

7．AD

【详解】AB．若箭在竖直方向下落的高度相等，根据

可知则甲、乙插入壶中时竖直方向的分速度相同，根据

可得甲、乙所射箭初速度大小之比为

根据

可得甲、乙所射箭落入壶口时速度大小之比为

故A正确，B错误；

CD．若两人站在距壶相同水平距离处射箭，设插入壶中时甲乙两箭位移与水平方向的夹角为，速度与水平方向夹角为，根据平抛运动推论

可得箭下落时间为

则甲、乙所射箭在空中运动时间比为

根据，可得甲、乙所射箭初速度大小之比为

故C错误，D正确。

故选AD。

8．AD

【详解】A．对时间内吹向游客的气体，设气体质量为，由动量定理可得

由于游客处于静止状态，故满足

另外

联立可得

故A正确；

B．单位时间内流过风洞某横截面的气体体积为

联立解得

故B错误；

C．若风速变为原来的，设风力为，由动量定理可得

另外

联立可得

由牛顿第二定律可得

解得

故C错误；

D．风洞单位时间流出的气体质量为M

单位时间内风机做的功为

故D正确。

故选AD。

9．     2     10

【详解】[1]机器人额定工作电流为

[2]电源充满电后最长工作时间约为

10．     近     6

【详解】[1]从图上可知n =3"轨道上的能级比n =5"轨道的能级低。根据玻尔原子结构理论：离核越近，能级越低，可知n=3轨道上的电子离氦核的距离近；

[2]处于第4激发态的He+的由于跃迁所发射光子的种类为

所发射的谱线有6条。

11．     BD/DB     3     质量的测量引起的误差；弹簧测力套筒的读数引起的误差

【详解】（1）[1]A．本实验所采用的实验探究方法为控制变量法，而探究平抛运动的特点采用的方法为等效思想，故A错误；

B．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系采用控制变量法，故B正确；

C．探究两个互成角度的力的合成规律采用等效替代的思想，故C错误；

D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系采用控制变量法，故D正确。

故选BD。

（2）[2]为研究向心力大小跟转速的关系，即要保证小球的质量和转动半径不变，故应比较表中的第1组和第3组数据。

（3）[3]本实验中产生误差的原因有质量的测量引起的偶然误差，弹簧测力套筒的读数引起的误差。

12．     1.498/1.497/1.499          不变     D

【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确度为，该材质电线的直径为

（2）[2]已知内阻的电流表可当作电压表使用，根据图（b）可知，电表P为电压表，因此电表P是电流表。

（3）[3]根据并联电路的电流特点，通过导线的电流为

导线两端的电压为

根据欧姆定律，待测导线的电阻为

故待测电阻的测量值等于真实值。

（4）[4]根据欧姆定律可得，待测导线的电阻为

整理可得

由图（c）可知，图像的斜率为

可得，待测电阻为

根据电阻定律

其中

联立可得，这捆电线的电阻率为

代入数据解得

故选D。

13．（1）吸热，原因见解析；（2）；（3）104m

【详解】（1）由题意，根据热力学第一定律可知，由于气体温度不变，体积膨胀，气体对外做功，而内能保持不变，因此可知吸热。

（2）初态封闭气体的压强

（3）根据

可得

机舱内外气体压之比为4：1，因此舱外气体压强

对应表可知飞行高度为104m。

14．（1）R；（2）；（3）

【详解】（1）粒子在圆形磁场中运动时

解得

（2）粒子在右侧磁场中运动的轨迹最短时对应的运动时间最短，如下图所示

根据几何知识可得

可得

根据洛伦兹力提供向心力可得粒子在该磁场做圆周运动的周期为

故粒子在右侧磁场中得最短运动时间为

（3）由于在右侧磁场中

根据几何关系可知，粒子由S点射入右侧磁场中时，入射方向与MN边夹角间于90°～180°之间的粒子能集中收集板。设其中入射S点速度方向与MN恰为90°的粒子在入射圆形磁场前与MN边的水平距离为x，如下图所示

由几何关系可知

x=R

故单位时间内集中收集板的粒子数为

15．（1）；（2）；（3），减小

【详解】（1）在作用的内，对滑块C，由动量定理得

由图像围成的面积可得

得

（2）设C、A碰后瞬间速度大小分别为和，取向右为正方向，A、C系统碰撞过程动量守恒，得

A、C发生弹性碰撞，动能不变，则

代入数据，解得

A、C碰撞后，对B有

代入数据得

a2=1.5m/s2

对A有

得

设碰后经时间A、B共速，则

解得

，

（3）从A被碰后到A、B刚好共速过程

所以此过程B相对A向左滑行

当电场强度变为时，假设B、A减速时发生相对滑动，则对B有

得

对A有

因，故假设成立，A减速快，B将相对A向右滑动，直到都停止。此过程它们的位移分别为

则此过程B相对A向右滑行

因为

所以板长至少为10.5m。整个过程中静电力对B做功

故物块B的电势能变化量为

即电势能减少了12J。