精品解析：2023届福建省福州市福州第一中学高三下学期一模物理试题（解析版）

物理试题

本试卷共100分，考试时间75分钟。

一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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. 下列关于物理学研究方法的叙述正确的是（　　）

A. 在探究加速度与力、质量的关系时，采用了“理想实验法”

B. 用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，采用了“理想模型法”

C. 伽利略对自由落体运动规律的研究，采用了类比的思想方法

D. 在无需考虑物体的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是“理想模型法”

【答案】D

【解析】

【详解】A．在探究加速度与力、质量的关系时，采用了控制变量法，选项A错误；

B．用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，采用了微元法，选项B错误；

C．伽利略在研究自由落体运动时采用了逻辑推理、实验和数学结合的方法，选项C错误；

D．在无需考虑物体的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是“理想模型法”，选项D正确。

故选D。

2. 中国原子能科学研究院作为我国最早研制和生产放射性同位素的单位，曾陆续研制开发出裂变钼99、氟18、碘125等多种主要医用同位素，以及锝99m发生器、碘131口服液、碘125粒子源等。其中钼99发生β衰变产生得99m，碘125能发出γ射线，半衰期约为60天。下列说法正确的是（　　）

A. 医用同位素的周期越短越好

B. γ射线的穿透本领比α射线和β射线的强

C. β射线的本质是核外电子脱离原子核形成的

D. 100个碘125经过120天剩下25个

【答案】B

【解析】

【详解】A．医用同位素的半衰期一般是几小时或几天，不能太短也不能太长，A错误；

B．γ射线的穿透本领比α射线和β射线的强，B正确；

C．β衰变的本质是原子核中的一个中子变为一个质子和一个电子，并不是核外电子脱离原子核形成的，C错误；

D．半衰期为统计规律，对少数原子核不适用，D错误。

故选B。

3. 如图所示，一塔式起重机正在工作，吊车P沿吊臂向M端水平匀速移动，吊车P和位于其正下方的重物Q通过钢绳连接，且保持相对静止。忽略重物Q受到的阻力和钢绳的质量，吊车P到达某位置时突然停止运动，关于此后Q的运动过程（不超过PM线），下列说法正确的是（　　）

A. 运动到最高点时，重物Q受到的拉力小于自身的重力

B. 运动到最高点时，重物Q所受合力方向竖直向下

C. 在最低点时，重物Q受到的拉力等于自身重力

D. 在最低点时，重物Q加速度为零，所受合力也为零

【答案】A

【解析】

【详解】A．运动到最高点时，设钢绳与竖直方向的夹角为θ，则重物Q受到的拉力

选项A正确；

B．运动到最高点时，重物Q所受竖直向下的重力和钢绳斜向上的拉力，则合力方向不是竖直向下，选项B错误；

C．在最低点时，根据

可知，重物Q受到的拉力大于自身重力，选项C错误；

D．在最低点时，重物Q有向心加速度，则加速度不为零，所受合力也不为零，选项D错误。

故选A。

4. 为防止航天员在长期失重状态下肌肉萎缩，我国在空间站中安装了如图甲所示可用于锻炼上、下肢肌肉的“太空自行车”，其工作原理可简化成图乙所示模型，航天员锻炼时，半径为r的金属圆盘在磁感应强度大小为B、方向垂直盘面向里的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，电阻R连接在从圆盘中心和边缘处引出的两根导线上，不计圆盘电阻，若航天员消耗的能量约有50%转化为电能，则在t时间内航天员消耗的能量为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】圆盘转动时产生的感应电动势为

通过电阻R的感应电流为

电阻R消耗的电功率为

由于航天员锻炼时消耗的能量只有50%转化为电能，故在锻炼的t时间内航天员消耗的能量为

联立解得

故选B。

二、多项选择题；本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

5. “＜”形带电体右侧的等差等势线的分布情况如图中实线所示，一带正电粒子（不计重力）在带电体形成电场中的一段运动轨迹如图中虚线所示，其中a、b是粒子运动轨迹与同一条等势线的交点，c是粒子运动轨迹上一点。下列说法正确的是（　　）

A. a、b两点的电场强度相同

B. c点的电势高于a点的电势

C. 粒子在a点的电势能大于在c点的

D. 粒子在a点的动能大于在c点的

【答案】BD

【解析】

【详解】A．因ab两点等势线的疏密程度相同，可知电场线的疏密相同，则a点的电场强度与b点的电场强度大小相同，但是方向不同，故A错误；

BCD．根据运动轨迹可知，带正电粒子从a运动到c受电场力方向大致向右，则电场力做负功，电势能增大，动能减小，即粒子在a点的动能大于在c点的动能，粒子在a点的电势能小于在c点的电势能，由于同一正电荷在高电势点的电势能较大，可知c点的电势高于a点的电势，故BD正确，C错误；

故选BD。

6. 第24届冬季奥林匹克运动会，即2022年北京冬季奥运会，是由我国举办的国际性奥林匹克赛事，于2022年2月4日开幕，2月20日闭幕。某滑雪场滑道的示意图如图所示，某运动员从助滑道某位置由静止开始下滑，到达O点时起跳，沿与水平方向成角的方向跳入空中，恰从B点沿与竖直方向成角的方向落在下方雪道上。已知O、B两点的高度差为35m，重力加速度，运动员在空中运动时可视为质点，忽略空气阻力的作用．。下列说法正确的是（　　）

A. 运动员起跳后瞬间的速度大小为30m/s

B. 运动员在空中运动的时间为6s

C. O、B两点间的水平距离为120m

D. 运动员落到B点时的速度大小为30m/s

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．设运动员的起跳速度为v，在空中运动的时间为t，运动员起跳后在空中做斜上抛运动，在竖直方向上有

在B点的速度关系为

解得

A正确，B错误；

C．在水平方向做匀速直线运动有

C正确；

D．在B点有

D错误；

故选AC。

7. 如图所示，足够长的光滑斜面体静止在水平地面上，将由同种材料制成的A、B两物体放在斜面上，由静止释放，下滑过程中A、B两物体始终相对静止。下列关于A、B两物体下滑过程中的说法正确的是（　　）

A. A物体的机械能守恒 B. 斜面体与B在水平方向的加速度大小可能相等

C. 斜面体的加速度不变 D. A、B与斜面体构成的系统动量守恒

【答案】BC

【解析】

【详解】A．对斜面体进行受力分析，在水平方向有物体B对斜面压力的分力，故斜面体向右加速运动，又斜面体的重力势能不变，动能增加，则机械能增加，根据能量守恒可知A、B两物体的机械能均减小，故A错误；

B．A、B与斜面体构成的系统在水平方向不受外力，故水平方向动量守恒，当斜面体的质量等于A、B的质量之和时，斜面体与B在水平方向的加速度大小相等，故B正确；

C．将A、B看成整体，A、B相对斜面体来说沿斜面向下做加速运动，对斜面的压力恒定，则斜面体在水平方向所受合力不变，即加速度不变，故C正确；

D．竖直方向上合力对A、B与斜面体构成的系统的冲量不为零，故动量不守恒，故D错误。

故选BC

8. 2020年6月15日，中国科学院宣布“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。若“墨子号”卫星绕地球在赤道平面内做匀速圆周运动，大约每90分钟绕一圈。时刻，“墨子号”卫星A与地球静止轨道卫星B相距最远，如图所示，则（　　）

A. 卫星A的轨道半径为卫星B的

B. 卫星A的速度大小是卫星B的4倍

C. 卫星A的向心加速度大小是卫星B的8倍

D. 卫星A、B每隔48min与地心共线一次

【答案】AD

【解析】

【详解】A．地球静止轨道卫星B的周期为，根据开普勒第三定律

可得

故A正确；

B．根据万有引力提供向心力

可得

卫星A的轨道半径为卫星B的，则卫星A的速度大小是卫星B的倍，故B错误；

C．根据万有引力提供向心力

可得

卫星A轨道半径为卫星B的，则卫星A的向心加速度大小是卫星B的倍，故C错误；

D．当A比B多转半周时，卫星A、B与地心共线一次，故有

解得

故D正确。

故选AD。

三、非选择题：共60分。其中9、10题为填空题，11、12题为实验题，13～15题为计算题。考生根据要求作答。

9. 如图所示，电阻的阻值相等，电源的内阻不可忽略，为平行板电容器的两个极板，则开关S闭合后，通过电阻的电流_______，电容器所带电荷量________。

【答案】    ①. 减小    ②. 减少

【解析】

【详解】[1]设三个电阻的阻值均为R，电源的电动势为E、内阻为r，则开关S断开时，、电路为的串联电路，通过电阻的电流为

开关S闭合后，串联后与并联，通过电阻电流为

因，故通过电阻的电流减小；

[2]开关S闭合前，电容器两极板间的电压等于两端电压，为

开关S闭合后，电容器两极板间的电压等于两端电压，为

故开关S闭合前、后电容器所带电荷量之比为

即减少。

10. 如图所示，在x轴上坐标原点和处分别有一个波源在时刻同时开始振动。振动时形成的简谐横波在同种介质中传播时形成的波形分别如图中的甲和乙所示，则这两列波的周期之比为_________，两列波相遇时_________（选填“能”或“不能”）发生稳定的干涉现象，从图示时刻起，再经过△t＝_________s两列波的波峰第一次相遇。

【答案】    ①. 3：2    ②. 不能    ③. 1.4375

【解析】

【详解】（1）[1]由题图可得

可得

[2]两列波周期不同，频率不同，相遇时不能发生稳定的干涉现象。

[3]两列波在同种介质中传播的速度大小相同，为

图中位置两列波峰相距11.5m，到两列波的波峰第一次相遇，历时

11. 如图所示，粗糙程度均匀的斜面体固定在水平桌面上，将一带有遮光条的滑块从斜面同一位置P由静止释放，滑块可通过光电门A，回答下列问题。

（1）利用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图所示，则遮光条的宽度为d＝_________mm。

（2）改变光电门A的位置，每次让滑块从P点由静止释放，用光电门记录遮光条的遮光时间t，用刻度尺测量P与光电门之间的距离x，若以x为纵轴，则以_________（填“t”“或“”）为横轴，作出的图线为倾斜的直线，若图线的斜率为k，则滑块下滑的加速度a＝_________（用题目中的物理量符号表示）。

【答案】    ①. 6.700    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]遮光条的宽度为

（2）[2]由运动学规律可得

由光电门原理可得

联立可得

若以x为纵轴，则以为横轴，作出的图线为倾斜的直线。

[3]若图线的斜率为k，则

解得滑块下滑的加速度为

12. 某同学为了精确测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图所示的电路。

实验室为其提供的实验器材如下：

①电压表V（量程1.0V，内阻）

②定值电阻

③定值电阻

④电阻箱（0～99.9Ω）

⑤开关S和导线若干

回答下列问题：

（1）由于电压表的量程较小，需将电压表改装成量程为2V的电压表，需_________（填“串”或“并”）联一定值电阻，该定值电阻应选择_________；

（2）实验时，将开关闭合，调节电阻箱的阻值，记录多组电压表的示数U以及对应的电阻箱的阻值R，然后根据记录的数据描绘出的图像，如图乙所示，已知描绘图像时忽略了电压表的分流作用，若该图像的纵截距为b，斜率为k，则电源的电动势E＝_________，电源的内阻r＝_________；

（3）如果不能忽略电压表的分流作用，则（2）中获得的电源内阻的测量值_________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。

【答案】    ①. 串    ②.     ③.     ④.     ⑤. 小于

【解析】

【详解】（1）[1]由于电压表的量程较小，需将电压表改装成量程为2V的电压表，电阻需要分压，所以要串联一定值电阻。

[2] 电压表改装成量程为2V的电压表，则

解得

故选。

（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律

整理得

结合数学知识可知

所以

（3）[5]测得的电源内阻应等于电压表内阻RV与电阻R1之和再与电源内阻r并联后的阻值，即

故测量值小于真实值。

13. 利用如图所示的装置可测量不规则物体的体积。将不规则物体放入体积为的容器B中，将容器B通过细管（容积可忽略）与体积为的容器A相连接，开始时两容器内的气体压强均为大气压强。关闭阀门K，利用充气泵从容器A的充气口对容器A充气，直至容器A中的气体压强为，然后关闭充气口，打开阀门K，足够长时间后发现两容器内的气体压强均为，不考虑气体温度变化，气体可视为理想气体，求：

（i）通过充气口充入容器A中的气体在大气压强下的体积；

（ii）不规则物体的体积。

【答案】（i）4V0；（ii）

【解析】

【详解】（i）设充气后容器A中气体在大气压强下的体积为V，则由玻意耳定律可得

通过充气口充入的气体在大气压强下的体积为

解得

（ii）设未打开阀门前，当容器A中气体压强为时，A中气体体积为，由玻意耳定律可得

阀门K打开后，从容器A中逸出的气体在压强为时的体积为

设逸出的气体在压强为时的体积为，则有

设不规则物体的体积为，则有

解得

14. 如图，质量、长度的长木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数。在木板上左端放置一质量的小滑块，滑块与木板间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。若在木板上施加一方向水平向左的恒力F，同时给滑块一水平向右的初速度，滑块在木板上滑行，恰好从木板的右端掉下，此过程中木板始终保持静止状态。

（1）求初速度的大小；

（2）若滑块在木板上从左端开始运动后撤去力F，求木板在地面上滑行的距离x。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）滑块与木板间的滑动摩擦力

根据牛顿第二定律可知，滑块的加速度大小

滑块在木板上做匀减速运动，到木板右端时速度恰好为零，则有

解得

（2）由

解得

撤去力F后，由于木板与地面间的最大静摩擦力

则木板做加速运动，木板的加速度大小

设滑块与木板共速时的速度大小为，滑块速率从减到所用的时间为，则有

解得

木板滑行的距离

之后滑块与木板一起做匀减速运动，直至停下，设此过程中整体的加速度大小为a，则有

解得

15. 如图，x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，第一、二象限内磁感应强度大小分别为、，第三象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，在坐标为的P点由静止释放一电子，电子恰好能够分别垂直通过x轴和y轴各一次后到达坐标原点O处，已知电子的质量为m，带电荷量大小为e。

（1）求第三象限内电场强度E的大小；

（2）求电子从P点第一次运动到O处所经历的时间t；

（3）若仅改变P点在第三象限纵坐标，为保证电子仍然能够到达O处且第一次到达O处的速度沿y轴方向，求释放点纵坐标的可能取值以及电子从出发点到第一次运动到O处所经历的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）根据题意作出电子在组合场中的运动轨迹如图所示

电子在第一、二象限内做匀速圆周运动的轨道半径分别为

在第二象限内,由洛伦兹力提供向心力有

电子从P运动到x轴过程中，根据动能定理有

解得

（2）电子在磁场中运动的周期

电子在第一、二象限内运动的时间分别为

电子在电场中运动的时间为

电子从P点第一次运动到O处所经历的时间

（3）设释放点位置的纵标为时，电子到达轴的速度为，则

可得

若电子不经过 y 轴直接到达O点处，则有

其中

联立解得

设电子第一次通过轴时经历的时间为，则

解得

在电场中的运动的总时间为

电子在第二象限内运动的总时间为

则电子从出发点到第一次运动到点经历的总时间为

若电子经过轴后再到达点处，则有

可解得

在电场中运动的总时间为

电子在第二象限内运动的总时间为

电子在第一象限内运动的时间为

电子从出发点到第一次运动到点经历的总时间为