福建省三明市第一中学2023年物理高三上期末考试试题含解析

福建省三明市第一中学2023年物理高三上期末考试试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．
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、医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的.使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点间的距离为3.00mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 pV，磁感应强度的大小0.040T.则血流的速度的近似值和电极a、b的正负为
A．1.3m/s，a负、b正
B．2.7m/s，a 正、b负
C．1.3m/s，a 正、b负
D．2.7m/s，a 负、b正
2、已知光速为 3 × 108 m/s 电子的质量为9.1 × 10−31 kg ，中子的质量为1.67 ×10−27 kg，质子的质量为1.67 × 10−27 kg。

氢原子能级示意图如图所示。

静止氢原子从n =4 跃迁到n =1 时，氢原子的反冲速度是多少？（）
A．4.07 m/s B．0.407 m/s C．407 m/s D．40.7 m/s
3、如图，a、b两个物块用一根足够长的轻绳连接，跨放在光滑轻质定滑轮两侧，b的质量大于a的质量，用手竖直向上托住b使系统处于静止状态。

轻质弹簧下端固定，竖直立在b物块的正下方，弹簧上端与b相隔一段距离，由静止释放b，在b向下运动直至弹簧被压缩到最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内）。

下列说法中正确的是（）
A．在b接触弹簧之前，b的机械能一直增加
B．b接触弹簧后，a、b均做减速运动
C．b接触弹簧后，绳子的张力为零
D．a、b和绳子组成的系统机械能先不变，后减少
4、关于对平抛运动的理解，以下说法正确的是（）
A．只要时间足够长，其速度方向可能沿竖直方向
B．在任意相等的时间内速度的变化量相同
C．可以运用“化曲为直”的方法，分解为竖直方向的匀速直线运动和水平方向的自由落体运动
D．平抛运动的水平位移与竖直高度无关
5、如图所示，足够长的平行玻璃砖厚度为d，底面镀有反光膜CD，反光膜厚度不计，一束光线以45°的入射角由A点入射，经底面反光膜反射后，从顶面B点射出（B点图
中未画出）。

已知该光线在玻璃砖中的传播速度为
2
2
c，c为光在真空中的传播速度，
则下列说法错误的是（）A2
B．入射点A与出射点B之间的距离为
3 3 d
C．平行玻璃砖的全反射临界角为30°
D．为了使从A点以各种角度入射的光线都能从顶面射出，则底面反光膜CD长度至少2d
6、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，正弦交流电源电压为U＝12 V，电阻R1＝1 Ω，R2＝2 Ω，滑动变阻器R3最大阻值为20 Ω，滑片P处于中间位置，则
A．R1与R2消耗的电功率相等B．通过R1的电流为3 A
C．若向上移动P，电压表读数将变大D．若向上移动P，电源输出功率将不变二、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、在光滑水平面上，小球A、B（可视为质点）沿同一直线相向运动，A球质量为1 kg，B球质量大于A球质量。

如果两球间距离小于L时，两球之间会产生大小恒定的斥力，大于L时作用力消失。

两球运动的速度一时间关系如图所示，下列说法正确的是
A．B球质量为2 kg
B．两球之间的斥力大小为0. 15 N
C．t=30 s时，两球发生非弹性碰撞
D．最终B球速度为零
8、如图所示，半径为R的光滑绝缘圆环固定于竖直平面内，a为圆环的最低点，c为圆环的最高点，b点与圆心O等高，该空间存在与圆环平面平行的匀强电场。

质量为m、带电量为+q的小球P套在圆环上，沿环做圆周运动，通过a、b、c三点时的速度大小
分别为
23
2
a
gR
v=、
21
2
b
gR
v=、
7
2
c
gR
v=。

下列说法正确的是（）
A ．匀强电场方向水平向右
B ．匀强电场场强大小为mg q E =
C ．小球运动过程中对圆环的最大压力为7.5mg
D ．小球运动过程中对圆环的最小压力为1.25mg
9、如图所示，定值电阻R 和电阻箱电阻R 串联在恒定电压为U 的电路中，电压表V 1、V 2和电流表A 均为理想电表，且电压表V 1的示数大于电压表V 2的示数。

已知电阻箱电阻R 2的最大值大于定值电阻R 1的值，若现在逐渐增大电阻箱的电阻直至最大，则下列有关说法正确的是（ ）
A ．
1U I 不变，1U I ∆∆不变 B ．2U I
变大，2U I ∆∆变大 C ．电阻箱电阻消耗的功率逐渐增大
D ．电阻箱电阻消耗的功率先增大后减小
10、下列说法中正确的是__________。

A ．雾霾在大气中的漂移是布朗运动
B ．当气体凝结为固体时，其分子的平均速率无限接近于零
C ．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝，这是因为表面张力的作用
D ．在等压变化过程中，温度升高，单位时间内单位面积上分子碰撞次数减少 E.当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定大
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）某实验小组设计了如图(a)所示的实验装置,通过改变重物的质量,可得滑块运动的加速度a 和所受拉力F 的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F 图线,如图(b)所示．重力加速度g=10m/s 1．
（1）图(b)中对应倾斜轨道的试验结果是图线________ (选填“①”或“②”);
（1）由图(b)可知，滑块和位移传感器发射部分的总质量为_______kg；滑块和轨道间的动摩擦因数为_______．（结果均保留两位有效数字）
12．（12分）某同学要测定一电源的电动势E和内阻r，实验器材有：一只DIS电流传感器（可视为理想电流表，测得的电流用I表示），一只电阻箱（阻值用R表示），一只开关和导线若干。

该同学设计了如图甲所示的电路进行实验和采集数据。

(1)该同学设计实验的原理表达式是E=________（用r、I、R表示）。

(2)该同学在闭合开关之前，应先将电阻箱调到________（选填“最大值”“最小值”或“任意值”），实验过程中，将电阻箱调至如图乙所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω。

(3)该同学根据实验采集到的数据作出如图丙所示的1
I
－R图象，则由图象可求得，该
电源的电动势E=______V，内阻r=________Ω。

（结果均保留两位有效数字）
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，间距为l1的平行金属导轨由光滑的倾斜部分和足够长的水平部分平滑连接而成，右端接有阻值为R的电阻c，矩形区域MNPQ中有宽为l2、磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，边界MN到倾斜导轨底端的距离为s1。

在倾斜导轨同一高度h处放置两根细金属棒a和b，由静止先后释放a、b，a离开磁场时b 恰好进入磁场，a在离开磁场后继续运动的距离为s2后停止。

a、b质量均为m，电阻均为R，与水平导轨间的动摩擦因数均为μ，与导轨始终垂直且接触良好。

导轨电阻不
计，重力加速度为g。

求：
（1）a棒运动过程中两端的最大电压；
（2）整个运动过程中b棒所产生的电热；
（3）整个运动过程中通过b棒的电荷量。

14．（16分）如图所示为波源O振动1.5s时沿波的传播方向上质点振动的波形图，问：
(1)何时x=5.4m的质点第一次到达波峰？
(2)从t=0开始至x=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内，波源通过的路程是多少？
15．（12分）如图所示，第一象限内有沿x轴正向的匀强电场，第二象限内有垂直纸面向里的匀强磁场。

一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以速度v0从P（-3L，0）沿与x轴负方向成37°角射入磁场，粒子从Q（0，4L）进入电场并直接从O点离开电场。

不计空气阻力及粒子的重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求∶
(1)磁感应强度B的大小；
(2)电场强度E的大小。

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、C
【解析】
血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏，则a 带正电，b 带负电．最终血液中
的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则有：
U Bqv q d
=，代入数据解得：v =1.3m/s ，故C 正确，ABD 错误．
2、A
【解析】
氢原子从n =4 跃迁到 n =1 时放出光子的能量为 41(0.85)(13.6)12.75eV E E E =-=---=
光子的动量
h
p λ=
光子的能量
hc
E λ
= 可得 E p c =
根据动量守恒定律可知
H H p m v =
可得
1827
9
31012.75 1.610m/s 4.07m/s 1.67 10H H H p E v m cm --⨯⨯====⨯⨯⨯ 故选A 。

3、D
【解析】
A ．在b 接触弹簧之前，b 除重力外有绳的拉力做负功，则b 的机械能减小，故A 错误；
B ．b 接触弹簧后，开始阶段弹力较小，b 的合力向下，继续向下加速，b 的合力减为零，再变为向上，b 才开始减速，同样b 加速时也会带动a 跟着加速，故b 接触弹簧后，ab
均先做加速运动后做减速运动，故B 错误；
C ．b 接触弹簧后，只要b 在加速运动，就一定会带着a 加速，绳子的拉力一定不为零，只有在b 准备减速时，绳无法拉直，此时绳的张力为零，故C 错误；
D ．对a 、b 和绳子组成的系统而言，弹簧的弹力属于系统的其它力，则接触弹簧前弹力不做功，接触弹簧后弹力做负功，故系统的机械能先不变后减小，故D 正确。

故选D 。

4、B
【解析】
A ．当平抛运动下落时间无论多么长，由于存在水平方向的分速度，则速度方向不可能竖直向下，故A 错误；
B ．由公式△v =at =gt ，可知平抛运动的物体在任意相等时间内速度的变化量相同，故B 正确；
C ．平抛运动运用“化曲为直”的方法，分解为水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，故C 错误；
D ．平抛运动的水平位移为
002h x v t v g
== 知平抛运动的水平位移由初速度和拋出点的高度共同决定，故D 错误。

故选B 。

5、C
【解析】
A.玻璃砖的折射率为：
222
c c n v c === 选项A 正确；
B.作出光的传播路径如图所示：
由折射定律有：
45
sin sin n sin sin αββ
︒=== 解得：
β=30°
因此入射点A 与出射点B 之间的距离为：
2AB x dtan β==
选项B 正确； C.设临界角为C ，则有：
1 2
sinC n =
= 解得：
C =45° 选项C 错误；
D.为了使从A 点以各种角度入射的光线都能从顶面射出，则底面反光膜CD 至少为： 22CD L dtanC d ==
选项D 正确。

本题选错误的，故选C 。

6、B
【解析】
理想变压器原副线圈匝数之比为1：2，可知原副线圈的电流之比为2：1，根据P=I 2R 可知R 1与R 2消耗的电功率之比为2：1，故A 错误；设通过R 1的电流为I ，则副线圈电流为0.5I ，初级电压：U-IR 1=12-I ；根据匝数比可知次级电压为2（12-I ），则232(12)1 120.52
m I R R I -+Ω＝＝，解得I=3A ，故B 正确；若向上移动P ，则R 3电阻减小，次级电流变大，初级电流也变大，根据P=IU 可知电源输出功率将变大，电阻R 1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，故C D 错误；故选B 。

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、BD
【解析】
当两球间距小于L 时，两球均做匀减速运动，因B 球质量大于A 球质量可知B 球加速度小于A 球的加速度，由v-t 图像可知：2223/0.05/20
B a m s m s -==-；220-3/0.15/20
A a m s m s -==（）；由牛顿第二定律：A A
B B F m a m a ==，解得m B =3m A =3kg ，F =0.15N ，选项A 错误，B 正确； 由图像可知，AB 在30s 时刻碰前速度：v A =0，v B =2m/s ；碰后：v ＇A =3m/s ，v ＇B =1m/s ，因
2'2'2111()0222
B B A A B B E m v m v m v ∆=-+=可知t =30 s 时，两球发生弹性碰撞，选项
C 错误；由图像可知，两部分阴影部分的面积应该相等且都等于L ，可知最终B 球速度为零，选项
D 正确.
8、AC
【解析】
A ．从最低点到最高点：
2211222
c a ac mv mv mgR qU -=-+ 解得：
0ac U =
故ac 连线为等势线，从a 到b ，有
221122
b a ab mv mv mgR qU -=-+ 解得：
304ab mgR U q
=> 电场线垂直于等势线，且沿电场线方向电势逐渐降低，故匀强电场方向水平向右，故A 正确；
B ． 匀强电场场强大小
34ab U mg E R q
== 故B 错误；
C ．电场力
34
Eq mg = 当电场力与重力合力与圆心在一条直线上时，对圆环的压力达到最大和最小，根据几何关系可知，最大速度
22max 11(1cos37)sin 3722
a mv mv mgR qER -=--︒+︒ 根据牛顿第二定律
2max cos53cos37N v F Eq mg m R
-︒-︒= 解得最大支持力为：
max 7.5F mg =
根据牛顿第三定律可知，最大压力为1．5mg ；根据几何关系可知，最小速度 22min 11(1cos37)sin 3722
a mv mv mgR qER -=-+︒-︒ 根据牛顿第二定律
2min cos53cos37N v Eq mg F m R
︒+︒-= 解得最小支持力为：
min 0F =
故C 正确D 错误。

故选AC 。

9、AD
【解析】
A ．对于定值电阻，根据欧姆定律有：
111U U R I I
∆==∆ 故A 正确；
B ．将定值电阻和恒定电压电路等效成一个电源，其中U 是等效电动势，R 1是等效内阻，可得
22U R I
= 21U R I
∆=∆
CD．在等效电路中，当R2=R1，电阻箱电阻消耗的功率最大，又依题意可知电阻箱的原阻值小于定值电阻R1，可见，在逐渐增大电阻箱的电阻直至最大的过程中，电阻箱电阻消耗的功率先增大后减小，故C错误，D正确。

故选AD。

10、CDE
【解析】
A．雾霾在大气中的漂移是气体的流动造成的，故A错误；
B．气体凝结为固体时，分子仍在做无规则运动，由于温度的降低，分子的平均动能减小，但分子平均速率不会趋近于零，故B错误；
C．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝，是因为液态的玻璃表面的分子间的距离比内部分子间的距离大，分子间表现为引力，是表面张力的作用，故C正确；
D．在等压变化过程中，温度升高，体积增大分子速度增大，碰撞的作用力增大，而压强不变，故单位时间内单位面积上分子碰撞次数减少，故D正确；
E．当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定大，故E正确。

故选：CDE。

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、①； 1.2； 2.1
【解析】
知道滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数；
对滑块受力分析，根据牛顿第二定律求解．
【详解】
(1) 由图象可知，当F=2时，a≠2．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高，图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；
(1) 根据F=ma得
F
a
m
，所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于
滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数,图形b得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k=1所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m=1.2由图形b得，在水平轨道上F=1时，加速度a=2，根据牛顿第二定律得F-μmg=2，解得μ=2.1．
通过作出两个量的图象，然后由图象去寻求未知量与已知量的关系；运用数学知识和物理量之间关系式结合起来求解．
12、I （R ＋r ） 最大值 21 6.3（6.1~6.4） 2.5（2.4~2.6）
【解析】
(1)[1]根据闭合电路欧姆定律，该同学设计实验的原理表达式是E =I (R ＋r )
(2)[2]根据实验的安全性原则，在闭合开关之前，应先将电阻箱调到最大值
[3]根据电阻箱读数规则，电阻箱接入电路的阻值为2×10Ω＋1×1Ω=21Ω
(3)[4][5]由E =I （R ＋r ）可得
11r R I E E
=+ 1R I
-图像斜率等于 14122 3.5
k E -=
=- 得 6.2V E ≈
由于误差(6.1~6.4)V 均正确，1R I
-图像的截距 0.4r b E
=
= 得 2.5r ≈Ω
由于误差(2.4~2.6)Ω均正确
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
）m U =
；（2）1225[()]Q 6b mg h s s l μ-++=；（3）123Bl l R 【解析】
（1）a 棒刚进入磁场时，其两端电压最大，此时a 棒相当于电源，b 棒与电阻c 并联，a 棒两端的电压为电源的路端电压，即 3c b m c b c b a c b
R R E E U R R R R R R R =⋅=+++
由动能定理和法拉第电磁感应定律可知
2112
mgh mgs mv μ-=
1E Bl v =
解得
m U = （2）由题意知b 棒的运动情况与a 棒完全相同，设a 棒在磁场中运动时，a 棒产生的
电热为Q 0，则b 棒和电阻c 产生的电热均为
04
Q ，同理b 棒在磁场中运动时，b 棒产生的电热也为Q 0，则a 棒和电阻c 产生的电热也均为04
Q ，所以整个运动过程中b 棒产生的电热为总电热的512。

则 12222()mgh mg s s l Q μ-++=总
5Q 12b Q =
总
解得 1225[()]Q 6b mg h s s l μ-++=
（3）a 棒在磁场中运动时，通过a 棒的电荷量
1122332
a Bl v Bl l q t R R ==
则该过程通过b 棒的电荷量 1213b Bl l q R =
同理b 棒在磁场中运动时，通过b 棒的电荷量
11222332
b Bl v Bl l q t R R ==
由于前后两次通过b 棒的电流方向相反，故通过b 棒的总电荷量为
123Bl l R 。

14、 (1)18.5s ；(2)1.85 m
【解析】
(1)由图知
60cm 0.6m λ==
由题知
31.54
T =s 所以
2s T =
5.4m x =处的质点距波源有
5490.6
λ∆⋅===x
n 个 即波源O 的振动形式经1918s t T ==传到此点
此点第一次到达波峰还需
210.5s 4
t T == 共用时间
1218.5s t t t ==+
(2)由(1)知从0t =开始至 5.4m x =的质点第一次到达波峰经历的时间为18. 5s ，即历时
9. 25T ，所以
49.25m 1.85m s A =⨯=源
15、（1）025=mv B qL ；（2）20625=mv E qL
【解析】
(1)由几何知识得带点粒子在磁场中做圆周运动的半径
52
=R L 由牛顿第二定律得
200mv qv B R
= 解得
025=mv B qL
(2)由牛顿第二定律得
q E ma =
粒子在竖直方向
0sin 374v t L ︒=
02cos37v at ︒= 解得
20625=mv E qL。