2023届福建省福州第一中学高三下学期三模物理试题（含解析）

2023届福建省福州第一中学高三下学期三模物理试题

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

一、单选题

1．原子弹爆炸能产生很多放射性很强的物质，这类物质放射性强，危害时间长。已知核燃料铀235的半衰期为7.1亿年，一个U原子核发生α衰变，生成新的原子核X和α粒子，并放出γ射线。下列说法正确的是（　　）

A．U的质量小于X的质量

B．U与X的中子数相差4个

C．U的比结合能小于X的比结合能

D．1g的U经过14.2亿年后还剩0.5g

2．甲、乙两车在高速公路相邻的直车道上行驶时刻，甲车在前，乙车在后，两车的速度-时间图象如图所示，则（　　）

A．时两车可能相遇

B．0~10s内甲车的平均速度是乙车的2倍

C．0~20s内甲车的加速度是乙车的2倍

D．0~20s内甲车的位移比乙车的大150m

3．如图甲所示，一闭合金属圆环固定在水平面上，虚线ab右侧空间存在均匀分布的竖直磁场，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（取磁感应强度方向竖直向上为正），则（   ）

A．0 ~ 1s内感应电流方向沿bca方向

B．3 ~ 4s内感应电流方向沿bca方向

C．2s末圆环受到的安培力最大

D．3s末圆环受到的安培力为零

4．如图所示，一半圆形轨道放在粗糙的水平地面上，直径AB水平，轨道内表面及B端光滑，绕过B端的轻绳左端连接一小球，右端用水平力F拉轻绳，使小球在轻绳带动下从轨道最低点C开始沿轨道缓慢上滑到接近B端，轨道始终保持静止，则此过程中（    ）

A．地面受到轨道的静摩擦力变小 B．地面受到轨道的压力减小

C．小球对轨道的压力减小 D．轨道B端受到轻绳的作用力变小

二、多选题

5．图甲所示为可24小时连续发电的敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站，太阳能光热发电被认为是具备成为基础负荷电源潜力的新兴能源应用技术，敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站借助良好的电网基础优势，将新能源不断输往全国各地。若该发电站输出正弦交流电，利用图乙电路对各地进行远距离输电，变压器、均为理想变压器，输电线总电阻为R，发电站输出电压有效值始终不变。下列说法正确的是（　　）

A．以100兆瓦的功率运行，每天连续发电量为

B．为降压变压器，为升压变压器

C．的原线圈所用的导线应比副线圈所用的导线粗

D．是升压变压器，是降压变压器

6．如图甲所示，小物块A放在固定的水平桌面上，由绕过定滑轮的轻绳与质量为m的小物块B相连。开始时用手固定A，从图示位置由静止释放，A的速度二次方与位移大小的关系图像如图乙所示，已知图线的斜率为k，重力加速度大小为g，不计一切摩擦阻力，则（   ）

A．A的质量为

B．0 ~ x0位移内B受到的合外力冲量大小为

C．0 ~ x0位移内轻绳拉力对A做的功为

D．0 ~ x0位移内轻绳的拉力大小为mg

7．2021年5月15日，我国“天问一号”探测器成功在火星表面着陆。若某探测器登陆火星前先后沿图示圆轨道I、椭圆轨道II、圆轨道II运行，B为轨道II的近火点。假设探测器的质量不变，则探测器（　　）

A．在轨道I上运行的周期大于在轨道II上运行的周期

B．在轨道II上运行的向心加速度小于在轨道I上运行的向心加速度

C．在轨道II上的动能总是大于在轨道III上的动能

D．由轨道II变轨到轨道III时在B处需要点火减速

8．如图，将一小球从足够长的斜面上的O点，以初速率沿与斜面垂直向上的方向抛出，第一次落到斜面上的P点（未画出），O、P两点间的距离用x表示，小球刚落到P点时的动能、速度方向与斜面的夹角、垂直斜面向下的分速度大小分别用、α、表示。不计一切阻力，若仅改变初速率，则能正确反映、tanα、x、随或变化的图象是（　　）

A．   B．  

C．   D．  

三、填空题

9．上海中心大厦高达632米，在工程师的巧妙设计下，它能抵挡15级大风，它在大风下怎么保持“稳如泰山”呢？这就要提起“上海慧眼”（如图所示）下方的“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”，它位于上海中心大厦，重达1000吨，由吊索、质量块、阻尼系统和主体结构保护系统等组成，是目前世界上最重的摆式电磁阻尼器质量块。质量块和吊索构成一个巨型复摆，当强风来袭时，使用传感器来探测风力大小和建筑物的摇晃程度，阻尼器质量块的惯性会产生一个反作用力，产生反向摆动，则此巨型复摆的振动频率___________（选填“大于”“等于”或“小于”）主体结构的振动频率，此阻尼器的作用是能___________（选填“增大大楼惯性”“消减大楼晃动”或“减小对大楼的风力”）。

10．如图，A、B两处分别固定有带电荷量为＋Q和＋4Q的点电荷，A与B的连线上有O1、O2两点AB的垂直平分线上有一点a。已知Aa与AB的夹角θ = 37°，AB = 8L，，AO2 = 4L，取sin37° = 0.6，cos37° = 0.8，静电力常量为k。则O2点的电势___________（选填“高于”“等于”或“低于”）O1点的电势，a点的场强大小为___________。

四、实验题

11．某学习小组利用图1所示装置测量小球做自由落体运动的加速度。请回答下列问题：

（1）用游标卡尺测量小球的直径d时示数如图2所示，则其读数为________mm；

（2）将小球从A处由静止释放，数字计时器记录下小球通过光电门的挡光时间为，用刻度尺测得A与光电门间的高度差，则小球通过光电门时的速度大小为________m/s，小球下落过程中的加速度大小为_________。（结果均保留三位有效数字）

12．某同学手头有一个器件，上网查阅相关资料得知该器件为压敏电阻（压敏电压18 ~ 750V，承受浪涌电流100 ~ 800A，额定功率为0.1W，可作为间接雷击干扰保护应用方案中的器件，防止高浪涌峰值对设备的影响，当压敏电阻所吸收的能量大于所能承受的最大能量时会被损坏）。该同学欲测绘该压敏电阻的U—I曲线，实验室里可提供的实验器材有：

A．直流电源（输出电压为0 ~ 1000V）

B．电子电流表A（量程为0 ~ 1000A，内阻几乎为零）

C．电压表V（量程为0—30V。内阻为30kΩ）

D．定值电阻有三个（R1 = 60kΩ，R2 = 180kΩ，R3 = 540kΩ）

E．开关S、单刀四掷开关S′及导线若干

在尽可能减小测量误差和保护仪器安全的情况下，请回答下列问题。

（1）要求压敏电阻两端的电压从0开始测量到750V（提示：测小电压用大量程时，电压表示数较小，误差较大，可以分挡测量），请在图甲中完成其余的电路设计___________。

（2）若由于电源输出电压未知，则在闭合开关S前，应将开关S'打到___________（选填“1”或“4”）。

（3）为了保护压敏电阻，开关S应___________（选填“瞬间接触”或“长时间关闭”）。

（4）按正确的电路设计，通过规范的实验操作，多次改变电源的输出电压，获得压敏电阻两端电压U和通过它的电流l的多组数据，作出的U—I图像如图乙所示。

（5）该同学利用1A的保险丝和该压敏电阻，给电源电压为12V的自家路由器安装了一个避雷电路，如图丙所示，请你结合图丙简述避雷的原理，_______________。

五、解答题

13．如图，一水平轻弹簧左端固定，右端与一质量为m的小物块a连接，a静止在水平地面上的A处，此时弹簧处于原长状态，A左侧地面光滑；另一质量为的小滑块b静止在B处，b与地面间的动摩擦因数为μ。现对b施加一水平向左、大小为的恒定推力，经时间t后b与a发生弹性正碰（碰撞时间极短），碰前瞬间撤去推力，a与b不再相碰。已知重力加速度大小为g。求；

（1）b与a碰撞前瞬间的速度大小v以及A与B间的距离x0；

（2）弹簧的最大弹性势能Epm以及碰后b运动的路程L。

14．如图所示为农村打水装置的原理结构图，打水时先将活塞推到阀门处且阀门关闭，在活塞上方加水，活塞上移时阀门自动开启，阀门与地下水之间的空气将扩散到阀门与活塞之间，活塞再下移时阀门关闭，空气就从活塞与大金属管壁之间逸出，反复操作，地下水就能被抽上来。若刚开始活塞位于阀门处时小金属管中的气体压强为外界大气压强，Pa，再将水倒入活塞上方，当活塞第一次提起高度m时小金属管中上升的水柱长度m。已知活塞的横截面积m2，小金属管的内横截面积m2，地下水位线处的压强恒为，水的密度kg/m3，取m/s2，抽水过程小金属管中空气的温度视为不变。求：

（1）地下水位线与阀门间的高度差H。

（2）活塞第二次从阀门处提起高度m时小金属管中剩余的空气柱长度。

15．如图，在光滑绝缘水平面上有一平面直角坐标系xOy，x < 0区域有方向垂直平面向外的匀强磁场I：x > 0区域有方向垂直平面向外的匀强磁场II和沿y轴负方向的匀强电场E。管壁光滑、厚度不计的绝缘直细管两端分别固定在A（，0）、B（0，L）两点。一质量为m、带电荷量为q的带正电小球（直径略小于管的内径）从管口A处以某一初速度沿AB方向射入管中，从B点射出管口时的速率为v，然后沿水平面运动，通过y轴上的C点时撤去电场，小球在第一象限运动后恰好从A处进入第四象限。已知磁场I的磁感应强度大小，电场的场强大小。

（1）求小球从管口A射入时的初速率v0以及B、C两点间的距离y0；

（2）求磁场II的磁感应强度大小B2以及小球第一、二次通过B处的时间差t；

（3）若小球过B点后第一次运动到第一象限且与x轴距离最大时撤去AB，且恢复匀强电场、但场强大小变为，求小球速度的最大值vmax以及小球速度最大时与x轴间的距离y1。

参考答案：

1．C

【详解】A．衰变过程中满足质量守恒，所以U的质量大于X的质量，故A错误；

B．根据质量数和电荷数守恒可知衰变X的电荷数为90，质量数为231，中子数为141，U的中子数为143，所以U与X的中子数相差2个，故B错误；

C．生成物的比结合能大于反应物的比结合能，所以U的比结合能小于X的比结合能，故C正确；

D．铀235的半衰期为7.1亿年，1g的U经过14.2亿年后还剩0.25g，故D错误。

故选C。

2．D

【详解】A．两车速度相等，相距最远，故A错误；

BC．由图可知甲的加速度为

乙的加速度为

0~20s内乙车的加速度是甲车的2倍；

10s末甲、乙两车的速度为

甲、乙两平均速度分别为

故BC错误；

D．图象与坐标轴围成的面积代表车的位移，由图可知0~20s内甲车的位移比乙车的大

故D正确。

故选。

3．D

【详解】A．由于取磁感应强度方向竖直向上为正，则0 ~ 1s内磁感应强度在正方向增大，根据楞次定律可知，感应电流方向沿acb方向，A错误；

B．由于取磁感应强度方向竖直向上为正，则3 ~ 4s内磁感应强度在负方向减小，根据楞次定律可知，感应电流方向沿acb方向，B错误；

C．由题图知，2s末磁感应强度为0，则圆环受到的安培力为零，C错误；

D．由题图知，3s末磁感应强度的变化率为0，则圆环的感应电流为零，故圆环受到的安培力为零，D正确。

故选D。

4．C

【详解】B．对小球、轨道整体，由受力平衡知地面对轨道的静摩擦力大小为，地面对轨道的支持力与小球和轨道的总重力平衡，即不变，根据牛顿第三定律知地面受到轨道的压力不变，B错误；

AC．小球受力情况如图所示，设轨道对小球的支持力大小为，与竖直方向夹角为，轻绳与竖直方向夹角为，有

（点拨：连接圆心和右侧最高点B，可找到和的关系），即

根据正弦定理有

可得

从逐渐减小，则将减小，F将增大，地面受到轨道的静摩擦力变大，A错误，C正确；

D．由于B端两侧轻绳的夹角减小且F增大，轨道B端受到轻绳的作用力增大，D错误。

故选C。

5．CD

【详解】A．该光热电站每天连续发电量为

故A错误；

BD．远距离交流输电，要先升压后降压，为升压变压器，为降压变压器，故B错误，D正确；

C．为升压变压器，原线圈中的电流比副线圈中的电流大，原线圈所用导线较粗，故C正确；

故选CD。

6．AB

【详解】AD．由于不计一切阻力，则对物体A有

T = mAa

对物体B有

mg－T = ma

由于A、B用细线连接在一起，则根据v2—x图像有

k = 2a

联立有

A正确，D错误；

B．由于A、B用细线连接在一起，则B运动x0时A的速度为

则根据动量定理有

B正确；

C．对物体A列动能定理有

C错误。

故选AB。

7．AD

【详解】A．根据开普勒第三定律可知探测器在轨道I上运行的周期大于在轨道II上运行的周期，故A正确；

B．根据万有引力提供向心力有

解得

所以在轨道II上运行的向心加速度大于在轨道I上运行的向心加速度，且在A点的向心加速度相等，故B错误；

C．探测器在轨道II上的A点加速进入轨道I，根据万有引力提供向心力有

解得

可知探测器在轨道I的速度小于III的速度，进而可知在轨道II上A点的动能小于在轨道III上的动能，故C错误；

D．由轨道II变轨到轨道III时在B处需要点火减速，故D正确。

故选AD。

8．ABD

【详解】A．将小球的运动沿斜面方向和垂直于斜面方向分解，可知小球刚落到P点垂直斜面向下的分速度大小

故A正确；

B．沿斜面方向的加速度和垂直于斜面的加速度分别为

，

设小球落到斜面的时间为t，在垂直于斜面方向有

沿斜面方向的速度为

则速度方向与斜面的夹角的正切值为

可知速度方向与斜面的夹角为定值，故B正确；

C．O、P两点间的距离为

则x与是正比例函数关系，故C错误；

D．小球刚落到P点时的动能为

则与是正比例函数关系，故D正确；

故选ABD。

9．     等于     消减大楼晃动

【详解】[1][2]由题意可知阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同，此阻尼器的作用是能消减大楼晃动。

10．     高于    

【详解】[1]根据点电荷周围电势的表达式和电势的叠加原理，O1点的电势为

O2点的电势为

则O2点的电势高于O1点的电势。

[2]根据点电荷周围场强的表达式可知，A处的场源在a处产生的场强EA和B处的场源在a处产生的场强EB的关系有

EB = 4EA

以a为原点建立如图所示坐标将EA、EB正交分解有

则再将x轴、y轴的场强合成有

11．     10.00     6.25     9.53

【详解】（1）[1]小球的直径为

（2）[2][3]小球通过光电门时的速度大小v近似等于小球通过光电门平均速度，即

由得小球下落过程中的加速度大小

12．          4     瞬间接触     由图像知，当电压较低时，压敏电阻呈现很大的电阻；当雷电来临时，电压升高，压敏电阻阻值减小，会烧断保险丝，从而保护了路由器

【详解】（1）[1]由于要求压敏电阻两端的电压从0开始测量到750V，则需要对电压表依次串联R1、R1＋R2和R1＋R2＋R3进行改装，且电子电流表A内阻几乎为零，则电流表应采用内接法，故电路图连接如下

（2）[2]若电源输出电压未知，则在闭合开关S前，为保护电路，应将开关S'打到4位置这样电压表的量程最大。

（3）[3]为了保护压敏电阻，开关S应瞬间接触。

（5）[4]由图像知，当电压较低时，压敏电阻呈现很大的电阻；当雷电来临时，电压升高，压敏电阻阻值减小，会烧断保险丝，从而保护了路由器。

13．（1）v = 2μgt，x0 = μgt2；（2），

【详解】（1）b从B运动到A的过程中做匀加速直线运动，设加速度大小为，则

根据牛顿第二定律有

解得

v = 2μgt，x0 = μgt2

（2）b与a发生弹性正碰，碰撞过程动量守恒、机械能守恒，有

解得

a碰后向左运动到速度为零时弹簧的弹性势能最大，则

解得

b碰后向右做匀减速直线运动，设加速度大小为，则

根据牛顿第二定律有

解得

14．（1）10m；（2）6m

【详解】（1）活塞第一次从阀门处提高高度h时封闭气体的压强为

根据玻意耳定律有

解得

（2）活塞第二次从阀门处提起高度时，小金属管中空气柱长设为L，根据玻意耳定律有

解得

（另一解不符合题意，舍去）

15．（1），2L；（2），；（3），

【详解】（1）设∠OAB = θ，则

解得

θ = 30°

小球运动轨迹如图所示

从A运动到B的过程中，根据动能定理有

其中，解得

设小球在磁场I中运动的轨迹半径为，圆心为，则

由几何关系得∠O1CB = ∠O1BC = θ，则有

y0 = 2r1cosθ

解得

y0 = 2L

（2）由

得

∠OCA = 30°

由于∠OCA = θ，则AC是小球第一次在第一象限中运动的轨迹直径，则圆心O2为AC中点，小球在磁场II中运动的轨迹半径

磁场II的磁感应强度大小为B2，则

解得

由于∠AOC = 90°，小球从A处进入第四象限后恰好从O点离开第四象限进入第二象限，则小球第一次通过B点后，第一次在x < 0区域运动的时间

第一次在x > 0区域运动的时间

结合几何知识可知小球第一、二次通过B点的时间差

解得

（3）小球运动到第一象限且与x轴距离最大时，小球的速度方向沿x轴正方向，令

得

小球的运动可分解为以速率沿x轴负方向的匀速直线运动和以速率

沿顺时针方向的匀速圆周运动，由得

当两个分速度同向时小球速度最大，此时速度方向沿x轴负方向，小球的速度最大值

小球速度最大时与x轴间的距离