2023年福建省连城一中物理高三第一学期期末学业水平测试模拟试题含解析

2023年福建省连城一中物理高三第一学期期末学业水平测试模
拟试题
注意事项
1．考生要认真填写考场号和座位序号。

2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。

第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。

3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、M 、N 、P 三点共线且为电场中同一电场线上的三点，P 为MN 的中点，M 、N 两点处电势分别为M ϕ=20V 、N ϕ=12V 。

下列说法正确的是
A ．场强方向是N 指向M
B ．一正电荷在P 点时受到的电场力大于在M 点时受到的电场力
C ．该电场在P 点处的电势一定为16V
D ．一负电荷在P 点时具有的电势能大于在M 点时具有的电势能。

2、在如图所示的变压器电路中，a 、b 端输入有效值为U 的正弦式交变电压，原线圈电路中接有一个阻值为R 0的定值电阻，副线圈电路中接有电阻箱R ，变压器原副线圈的匝数比为1：3.若要使变压器的输出功率最大，则电阻箱的阻值为（ ）
A ．9R 0
B ．
9
R C ．3R 0
D ．0 3
R
3、如图所示，M N 、两根通电长直导线在同一水平面内，且垂直纸面固定放置，通电电流相等且均垂直纸面向外，在M N 、两根导线正中间竖直放有一可自由移动的通电导线ab ，通电导线ab 的电流方向竖直向上，则通电导线ab 在安培力作用下运动的情况是（ ）
A．静止不动
B．沿纸面顺时针转动
C．a端转向纸外，b端转向纸内
D．a端转向纸内，b端转向纸外
4、图中实线是某电场中一簇未标明方向的电场线，虚线是一带电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。

根据此图不能作出判断的是（）
A．a、b两点中，哪点的电势较高
B．a、b两点中，哪点的电场强度较大
C．带电粒子在a、b两点的加速度哪点较大
D．带电粒子在a、b两点的电势能哪点较大
5、如图所示，两根相距为L的平行直导轨水平放置，R为固定电阻，导轨电阻不计。

电阻阻值也为R的金属杆MN垂直于导轨放置，杆与导轨之间有摩擦，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。

t=0时刻对金属杆施加一水平外力F作用，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动。

下列关于通过R的电流I、杆与导轨间的摩擦生热Q、外力F、外力F的功率P随时间t变化的图像中正确的是（）
A．B．C．
D ．
6、国家发展改革委、交通运输部、中国铁路总公司联合发布了《中长期铁路网规划》，勾画了新时期“八纵八横”高速铁路网的宏大蓝图。

设某高铁进站时做匀减速直线运动，从开始减速到停下所用时间为9t ，则该高铁依次经过t 、3t 、5t 时间通过的位移之比
123::x x x 为（ ）
A ．5:3:1
B ．1:4:9
C ．65:15:1
D ．17:39:25
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、
“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。

月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙射线轰击下会发出γ射线。

而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。

下列关于γ射线的说法正确的是（ ） A ．γ射线经常伴随α射线和β射线产生 B ．γ射线来自原子核
C ．如果元素以单质存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性
D ．γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强
8、如图甲所示，一足够长的绝缘竖直杆固定在地面上，带电量为 0.01C 、质量为 0.1kg 的圆环套在杆上。

整个装置处在水平方向的电场中，电场强度 E 随时间变化的图像如图乙所示，环与杆间的动摩擦因数为 0.5。

t =0 时，环由静止释放，环所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，g 取10m/s 2 。

则下列说法正确的是（ ）
A ．环先做加速运动再做匀速运动
B ．0~2s 内环的位移大于 2.5m
C ．2s 时环的加速度为5m/s 2
D ．环的最大动能为 20J
9、下列说法正确的是________(填正确答案标号)
A ．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B ．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
10、如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向垂直纸面向里．现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由开始下落到bc边刚好运动到匀强磁场PQ边界的v﹣t图象，图中数据均为己知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则在线框穿过磁场的过程中，下列说法正确的是（）
A．t1到t2过程中，线框中感应电流沿顺时针方向
B．线框的边长为v1（t2﹣t1）
C．线框中安培力的最大功率为
2
1
2 mgv v
D．线框中安培力的最大功率为
2
2
1 mgv v
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）调节水龙头，让水一滴一滴地流出，在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一水滴刚碰到盘时，恰好有另一水滴从水龙头开始下落，而空中还有3个正在下落的水滴，测出水龙头到盘子间的距离为h，当第一滴水滴落到盘中时，第二滴水滴离水龙头的距离为__________；从第一滴水滴离开水龙头开始计时，到第n滴水滴落到盘中，秒表测得时间为t，可知当地的重力加速度g为__________。

12．（12分）某同学设计了一个既可以测电阻又可以测电源电动势与内阻的实验电路，如图甲所示，实验室提供了以下实验器材：
电源E（电动势约为6V，内阻约为1Ω）；
定值电阻R0（阻值约为5Ω）；
电流表A（量程30mA，内阻约为5Ω）；
电流表B（量程1A，内阻约为1Ω）；
电压表C （量程6V ，内阻约为5kΩ）； 电压表D （量程3V ，内阻约为3kΩ）； 滑动变阻器F （阻值0~20Ω）； 滑动变阻器G （阻值0~500Ω） 根据题中所给信息，请回答以下问题
(1)电流表应选________，滑动变阻器应选________；（选填器材代号）
(2)该同学操作正确无误，用U 1、U 2、I 分别表示电表V 1、V 2、A 的读数，其数据如下表所示： I （A ） 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 U 1（V ） 5.68 5.61 5.57 5.51 5.48 5.40 U 2（V ）
1.44
1.69
1.91
2.16
2.39
2.62
根据表中数据求得定值电阻R 0=________Ω（保留一位小数），其测量值________真实值（选填“>”、“<”或“=”）；该同学同时利用上表测得的数据求得电动势和内阻，由误差分析可知，电动势的测量值________电动势的真实值（选填“>”、“<”或“=”）。

(3)该同学进一步利用了一个辅助电源E ′，采用如图乙所示电路测量电源的电动势，测量过程中，调节R 后再调节R 1，使电流表A 1的示数为0，测得多组数据。

这样，电源的电动势的测量值________电源电动势的真实值（选填“>”、“<”或“=”）。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图所示，质量为6kg M =的长木板放在光滑水平地面上，在长木板的最右端和距右端4m 的P 点处各放一物块B 和A （均可视为质点），物块A 的质量为
12kg m =，物块B 的质量为21kg m =，长木板P 点左侧足够长，长木板上表面P 点右
侧光滑，P 点左侧（包括P 点）粗糙物块A 与长木板间的动摩擦因数0.5μ=，现用一水平向右的恒力F 作用于长木板上，使长木板由静止开始运动，设物块A 与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，210m/s g =，求：
(1)当长木板由静止开始运动时，若要物块A 与长木板保持相对静止，拉力F 满足的条件；
(2)若拉力36N F =，在物块A B 、相碰时撤去拉力F ，物块A 与B 发生弹性碰撞，碰撞之后物块A 的速度1v 和物块B 的速度2v 。

14．（16分）在纸面平面内有一平面直角坐标系xOy ，A 为y 轴上到O 距离为d 的点、C 为x 轴上到O 距离为2d 的点，在A 沿x 轴正向以速度v 0发射一个带负电荷的带电粒子，粒子质量为m 、电荷量为-q 。

在第一象限内存在沿y 轴正方向的匀强电场，在第四象限存在垂直纸面向里、磁场感应强度大小为0
mv B qd
=
的匀强磁场，带电粒子从A 点发出后，经过x 轴上的C 点进入磁场，进入磁场经过一段时间后从y 轴的下半轴飞出磁场，不计重力，求： (1)电场场强大小；
(2)带电粒子在电场和磁场中运动的总时间。

15．（12分）在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差p ∆与气泡半径r 之间的关系为2p r
σ
∆=
，其中0.070N/m σ=。

现让水下10m 处一半径为0.50cm 的气泡缓慢上升。

已知大气压强5
0 1.010Pa p =⨯，水的密度
331.010kg/m ρ=⨯，重力加速度g 取210m/s 。

（i ）求在水下10m 处气泡内外的压强差；
（ii ）忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。

参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、D 【解析】
A ．M N ϕϕ>，根据电场线与电势关系，沿电场线方向电势降低，场强方向是M 指向N ，故A 错误；
BC ．由于无法确定该电场是否为匀强电场，所以无法确定M 、N 、P 三点处场强的大小关系及P 点处的电势，故BC 错误；
D ．由
E q ϕ=得，负电荷在P 点时具有的电势能大于在M 点时具有的电势能，故D 正确。

故选：D 。

2、A 【解析】
理想变压器原线圈接有电阻，可运用等效电阻法把副线圈的电阻箱搬到原线圈上，则
2212=I R I R 效
12
21
I n I n = 得
212219
n R R R n ==效
而等效的全电路要使外电阻R 效的功率最大，需要
0R R =效
满足可变电阻的功率能取最大值，解得
09R R =
故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

3、C 【解析】
由右手定则可判断通电直导线M N 、在导线a b 、处产生的磁场方向如图所示：
由左手定则可判断，a 端转向纸外，b 端转向纸内，故C 符合题意，ABD 不符合题意。

4、A 【解析】
A ．粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a 、b 两点受到的电场力沿电场线向左，由于粒子的电性未知，所以电场线方向不能判断，则无法确定哪点的电势较高。

故A 错误，符合题意。

B ．由图看出a 处电场线比b 处电场线疏，而电场线疏密表示场强的大小，即可判断出a 处场强较小，故B 正确，不符合题意。

C ．带电粒子在a 处所受的电场力较小，则在a 处加速度较小，故C 正确，不符合题意。

D ．由轨迹弯曲方向与粒子速度方向的关系分析可知，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增大，则粒子在b 点电势能较大。

故D 正确，不符合题意。

故选A. 5、B 【解析】
A ．t 时刻杆的速度为 v=at
产生的感应电流
222E BLv BLa
I t R R R
=
== 则I ∝t ；故A 错误。

B ．摩擦生热为
2211
22
Q fx f at fat ==⋅=
则Q ∝t 2，故B 正确。

C ．杆受到的安培力
222B L v
F BIL R
==
安 根据牛顿第二定律得 F-f-F 安=ma 得
222222B L v B L a F f ma t f ma R R
=++=++
F 随t 的增大而线性增大，故C 错误。

D ．外力F 的功率为
222B L a P Fv t f ma at R
==++（）
P-t 图象应是曲线，故D 错误。

故选B 。

6、D 【解析】
可以将高铁进站时的匀减速直线运动等效成反向的初速度为零的匀加速直线运动，根据初速度为零的匀加速直线运动中通过连续相等的时间内的位移之比为
1:3:5:7:9:11:13:15:17:⋅⋅⋅
可得题中依次经过t 、3t 、5t 通过的位移之比
()()123::17:151311:9753117:39:25x x x =++++++=
ABC 错误D 正确。

故选D 。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、ABD 【解析】
AB.γ射线是原子核发生变化时伴随α射线和β射线放出来的，故AB 正确； C.元素的放射性与其为单质还是化合物无关，故C 错误；
D. γ射线本质是高速光子流，穿透能力比α射线、β射线都要强，故D 正确。

故选ABD 。

8、CD 【解析】
A ．在t =0时刻环受的摩擦力为0.53000.01N=1.5N 1N f qE mg μ==⨯⨯>=，则开始时物体静止；随着场强的减小，电场力减小，则当摩擦力小于重力时，圆环开始下滑，此时满足
qE mg μ=
即 E =200N/C
即t =1s 时刻开始运动；且随着电场力减小，摩擦力减小，加速度变大；当电场强度为零时，加速度最大；当场强反向且增加时，摩擦力随之增加，加速度减小，当E =-200N/C 时，加速度减为零，此时速度最大，此时刻为t =5s 时刻；而后环继续做减速运动直到停止，选项A 错误；
BC ．环在t =1s 时刻开始运动，在t =2s 时E =100N/C ，此时的加速度为
-mg qE ma μ=
解得 a =5m/s 2
因环以当加速度为5m/s 2匀加速下滑1s 时的位移为
21
51m=2.5m 2
s =⨯⨯
而在t =1s 到t =2s 的时间内加速度最大值为5m/s 2，可知0~2s 内环的位移小于 2.5m ，选项B 错误，C 正确；
D ．由以上分析可知，在t=3s 时刻环的加速度最大，最大值为g ，环从t =1s 开始运动，到t =5s 时刻速度最大，结合a-t 图像的面积可知，最大速度为
1
410m/s=20m/s 2
m v =⨯⨯
则环的最大动能
2211
0.120J=20J 22
km m E mv =
=⨯⨯ 选项D 正确。

故选CD 。

9、BCE 【解析】
A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动，而不是反映花粉分子的热运动，选项A 错误；
B.由于表面张力的作用使液体表面收缩，使小雨滴呈球形，选项B 正确；
C.液晶的光学性质具有各向异性，彩色液晶显示器就利用了这一性质，选项C 正确；
D.高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小，水的沸点随大气压强的降低而降低，选项D 错误；
E.由于液体蒸发时吸收热量，温度降低，所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，选项E 正确。

故选BCE 。

10、BD
【解析】
A ．金属线框刚进入磁场时，磁通量增加，磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向沿逆时针方向，故A 错误；
B ．由图象可知，金属框进入磁场过程中做匀速直线运动，速度为v 1，匀速运动的时间为t 2﹣t 1，故金属框的边长：L ＝v 1（t 2﹣t 1），故B 正确；
CD ．在金属框进入磁场的过程中，金属框所受安培力等于重力，则得：mg ＝BIL ，又1BLv I R
=，又 L ＝v 1（t 2﹣t 1），联立解得：
B =场和离开磁场过程中受安培力，进入时安培力等于重力，离开时安培力大于重力，开始
减速，故开始离开磁场时安培力最大，功率最大，为P m ＝F 安t 2，又222B L v F R
=安，联立得：221
m mgv P v =，故C 错误，D 正确．
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、916h 2
2(3)8h n t
+ 【解析】
[1]设相邻两水滴的时间间隔为T ，则
21(4)2
h g T = 第二滴水滴离水龙头的距离
2219(3)216
h g T h ==； [2]从第一滴水滴离开水龙头开始计时，到第n 滴水滴落到盘中，秒表测得时间为t ，则： (3)n T t +=
又：
21(4)2
h g T = 解得：
2
2(3)8h n g t
+= 12、B F 4.8 < < =
【解析】
(1)[1][2]．电源电动势为6V ，保护电阻约为5Ω，则电流约为
I =06=15
E R r ++A=1A 故为了能准确测量，电流表应选择B ；因电源内电阻较小，故滑动变阻器应选择阻值较小的
F ；
(2)[3][4][5]．由电路图可知，U 2为定值电阻两端的电压，电流表示数为R 0中的电流，由图可知电压表示数与电流表示数成正比，则可知，定值电阻的阻值为
R 0=2U I
≈4.8Ω 由于采用了电流表外接法，故测量出的电流偏大，则由欧姆定律可知，测量值小于真实值；如果用来测量电动势和内阻，由于采用相对电源的电流表外接法，由于电压表分流作用而使电流表示数偏小，则测出的电动势偏小；
(3)[6]．由于电压表支路中电流为零，故电压表不再分流，则此时电流表测出的电流为干路电流，电压表示数为路端电压，因此测量结果是准确的。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、 (1)40F N <；(2)12m/s v =，28m/s v =
【解析】
(1)当A 与长木板间的摩擦力达到最大静摩擦力时将要发生相对滑动，设此时物块A 的加速度为0a ，以A 为研究对象，根据牛顿第二定律
110m g m a μ=
因为B 与长木板间没有摩擦力，以长木板和物块A 整体为研究对象，根据牛顿第二定律，当A 与长木板间将要发生相对滑动时
()010F M m a =+
联立解得
040N F =
所以若要物块A 与长木板保持相对静止，拉力40F N <
(2)当拉力36F N =时小于40N ，开始时物块B 保持静止，物块A 与长木板一起加速 根据动能定理
()21012
Fx M m v =
+ 解得 06m/s v =
物块A B 、发生弹性碰撞，根据动量守恒定律
101122m v m v m v =+
根据机械能守恒定律
222101122111222
m v m v m v =+ 两式联立解得
12m/s v =
28m/s v =
14、 (1)202mv qd
；(2)02d d v π+ 【解析】
(1)带电粒子在第一象限做类平抛运动，经过x 轴时的速度与x 轴正方向夹角为θ，沿x 轴正向
2d ＝v 0t 1
沿y 轴负方向
d ＝12
at 12 联立解得
202v a d =，10
2d t v =
又
a ＝qE m ，tan θ＝10
at v 粒子经过x 轴的速度大小为
v ＝0cos v θ
解得
E ＝202mv qd
，θ＝45°，02v v = (2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力qvB ＝2
mv R
，结合0mv B qd
=解得运动半径 R ＝2d
做出带电粒子在磁场中的运动轨迹如图
由于带电粒子进入磁场时的速度方向与x 轴成45°，所以带电粒子在磁场中运动半个周期，运动周期
T ＝2R v π＝0
2d v π 粒子在磁场中运动时间
t 2＝12
T ＝0d v π 带电粒子在电场和磁场中运动的总时间为
12000
22d d d d t t t v v v ππ⋅+⋅=+=+=
15、（i ）28Pa ；（ii
【解析】
（i ）内外压强差 11
228p Pa r σ∆==① （ii ）气泡在水下10m 处有 101p p gh p ρ=++∆
31143
V r π=② 接近水面处有
202p p p =+∆
32243
V r π=③ 等温变化有
1122pV p V =④
解②③④式得
21r r =由①式知0p p ∆，则
21
r r ≈=。