还剩12页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
2023-2024学年福建省泉州市南平市高三（第一次）模拟考试物理试卷(含详细答案解析)
展开
这是一份2023-2024学年福建省泉州市南平市高三（第一次）模拟考试物理试卷(含详细答案解析)，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。下列现象的原理与之相同的是( )
A. 杨氏双缝干涉实验B. 影子的形成
C. 利用光导纤维传递信息，实现光纤通信D. 泊松亮斑
2.近年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录，其原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回。已知平行导轨中的电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流I的关系式为B=kI(k为常量且已知)。回路中的电流I=1k,两导轨内侧间距为k，金属棒被推进的距离为s=2m，金属棒的质量为m=1kg，不计任何摩擦与阻力，下列说法正确的是( )
A. 该“电磁撬”的原理为电磁感应
B. 金属棒所在区域的磁场方向为垂直纸面向外
C. 金属棒受到安培力的大小为1N
D. 金属棒从静止开始经过推进后的速度大小为1m/s
3.人体的细胞膜模型图如图甲所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压(医学上称为膜电位)，现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图乙所示，初速度可视为零的钠离子(带正电)仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是( )
A. 若膜电位增加，则钠离子离开细胞的速度更小
B. 若膜电位不变，膜的厚度越大，则钠离子离开细胞的速度越大
C. 钠离子的电势能增大
D. A点电势高于B点电势
4.趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时，也考验班级的团队协作能力。某高中校运动会比赛中某班五位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间将“毛毛虫”提起并沿水平跑道加速出发，加速度大小约为7.5m/s²。已知“毛毛虫”道具质量为4kg，重力加速度g=10m/s²，不计空气阻力。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为( )
A. 6N B. 8NC. 10N D. 30N
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.通过观测木星的卫星，可以推算出木星的质量。假设卫星绕木星做匀速圆周运动，除了引力常量G外，至少还需要两个物理量才能计算出木星的质量。这两个物理量可以是( )
A. 卫星的半径和角速度B. 卫星的质量和轨道半径
C. 卫星的线速度和角速度D. 卫星的运行周期和轨道半径
6.在某次台球游戏中，出现了如图所示的阵型，5个小球B、C、D、E、F并排放置在水平桌面上，其中4个球B、C、D、E质量均为m1，A球、F球质量均为m2，A球以速度v0与B球发生碰撞，所有的碰撞均可认为是弹性碰撞，下列说法正确的是( )
A. 若m1=m2，最终将有1个小球运动
B. 若m1C. 若m1>m2，最终将有3个小球运动，且运动方向一致
D. 若m1>m2，最终将有3个小球运动，且运动方向不一致
7.市面上有一种自动计数的智能呼拉圈。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿过轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳，其模型简化如图乙所示。将腰带水平套在腰上，通过人体微小扭动，使配重在水平面内做匀速圆周运动，此时绳子与竖直方向夹角为θ。配重运动过程中认为腰带没有变形，下列说法正确的是( )
A. 若增大转速，绳子的拉力变小
B. 若增大转速，腰受到腰带的弹力变大
C. 若减小转速，腰受到腰带的摩擦力不变
D. 若只增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角θ变小
8.如图所示，绝缘的水平面上固定两根相互垂直的光滑金属杆，沿两金属杆方向分别建立x轴和y轴。另有两光滑金属杆1、2，t=0时刻与两固定杆围成正方形，金属杆间彼此接触良好，空间存在竖直向上的匀强磁场。分别沿x轴正向和y轴负向以相同大小的速度匀速移动金属杆1、2，已知四根金属杆完全相同且足够长，回路中的电流为I(以逆时针为电流正方向)，通过金属杆截面的电荷量为q，用下列相关图像描述某段运动过程中电流I与电荷量q关于时间t变化的规律，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题：本大题共3小题，共18分。
9.碳14( 14C)是由宇宙射线撞击所产生的具有放射性的粒子，可衰变为氮14(N)。其各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中碳14的比例正好是现代植物所制样品的四分之一。则该古木的年代距今约_____年；碳14发生的是_____衰变；碳14和氮14中含有的中子个数之比为_____。
10.一个容器内部呈不规则形状，为测量它的容积，在容器上插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积为S，管内一静止水银柱封闭着长度为l1的空气柱，如图所示，此时外界的温度为T1。现把容器浸在温度为T2的热水中，水银柱静止时下方的空气柱长度变为l2。实验过程中认为大气压没有变化，则容器内空气分子的数密度_____(填“变大”“变小”或“不变”)，容器内空气分子的平均动能_____(填“变大”“变小”或“不变”)，根据以上数据推导容器容积的表达式_____。
11.如图甲，在均匀介质中有A、B、C、D四点：其中A、B、C三点位于同一直线上，AC=BC=4m，DC=3m，DC垂直AB。t=0时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图乙所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4m。这三列波的波速均为_____m/s，t=_____s时，D处的质点开始振动，t=6s时，D处的质点与平衡位置的距离是_____cm。
四、实验题：本大题共2小题，共14分。
12.一同学利用如图所示装置来测定当地的重力加速度。已知光滑圆弧凹槽ABC的半径为R，B为圆弧轨道最低点，A、C等高，θ很小。钢球的半径为r，当钢球经过圆弧轨道最低点B时，钢球的球心恰好经过光电门(图中未画出)。现将钢球从A点由静止释放，沿凹槽ABC自由往复运动，当光电门第一次被挡光时计数为“0”并开始计时，之后每挡光一次计数增加1，当计数为20时，计时为t。
(1)钢球往复运动的周期为_____；
(2)钢球在圆弧轨道上的运动与单摆运动相似，根据“用单摆测量重力加速度”实验原理，可得当地的重力加速度的表达式为g=_____。
(3)由于在计数时误将“19”计为“20”，由此测得重力加速度值与真实值相比是____。(填“偏大”或者“偏小”)
13.某同学想用一支新HB铅笔笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性。
(1)先用多用电表直接测量笔芯的电阻，先把选择开关调至欧姆“×10”挡，经过正确的操作后，发现指针偏转角度过大，此时应将选择开关调至欧姆_____(填“×1”或“×100”)挡，并重新进行____调零，最终测量结果如图甲所示，则该铅笔笔芯的电阻为_____Ω。
(2)该同学想更准确地测出这支铅笔笔芯的电阻，他从实验室找到如下器材：
A.电源E：电动势约为3.0V；
B.电流表A1：量程为0∼10mA，内阻r1=20Ω；
C.电流表A2：量程为0∼100mA，内阻r2=10Ω；
D.滑动变阻器R1：最大阻值为5Ω；
E.电阻箱R0：最大阻值为999.9Ω；
F.开关S、导线若干。
为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻Rx的阻值，根据实验室提供的仪器，他设计图乙所示的电路，图中电流表a应选用_____，电流表b应选用_____。(均填“A1”或“A2”)
(3)要将电流表a与电阻箱R0改装为量程为3V的电压表，则电阻箱的阻值应调至R0=_____Ω。
(4)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记录电流表A1的示数I1和电流表A2的示数I2，根据测得的多组数据描绘出I2−I1图像，如图丙所示，则笔芯电阻的阻值Rx=_____Ω(结果保留3位有效数字)。
五、计算题：本大题共3小题，共28分。
14.如图，内径为r=1m、外径为2r=2m的圆环内有垂直纸面向里的匀强磁场。圆环左侧的平行板电容器两板间距离为r，电压大小为U=8×10⁴V，板间存在与圆环内相同的匀强磁场。比荷为1×10⁴C/kg的正离子从电容器左侧水平飞入，在两板间恰好做匀速直线运动，并沿圆环直径方向射入环形磁场，求：
(1)当两匀强磁场的磁感应强度大小均为B0=2T时，离子射入两板间的速率以及离子在环形磁场中做圆周运动的半径；
(2)保持两磁场相同，仍使离子在两板间做匀速直线运动且不进入小圆区域，磁感应强度B的取值范围。
15.图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为S=100cm2，共有N=10匝，线圈总电阻为r=2Ω，线圈处于磁感应强度大小为B=5 2πT的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为R=8Ω电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以n=3r/s的转速绕轴OO′匀速转动，求：
(1)从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈从图示位置转过90∘的过程中通过电阻R的电荷量；
(3)外力对线圈做功的功率。
16.如图，质量m1=2kg的木板静止在光滑水平地面上，右侧的竖直墙面固定一劲度系数k=25N/m的轻弹簧，弹簧处于自然状态。质量m2=3kg的小物块以水平向右的初速度滑上木板左端，两者共速时速度为v1=2m/s且木板未与弹簧接触。木板足够长，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内，弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为Ep=12kx2，重力加速度g=10m/s2，结果可用根式表示。
(1)求小物块滑上木板时的初速度v0的大小；
(2)求木板与弹簧接触以后，物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x及此时木板速度v2的大小；
(3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为0.3s。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中，系统因摩擦产生的热量Q。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】彩色肥皂膜和油膜是由于光在此薄层上形成薄膜干涉，呈现彩色花纹。
A.杨氏双缝实验为光的干涉，故A正确；
B.影子的形成为光沿直线传播，故B错误；
C.光导纤维原理为光的全反射，故C错误；
D.泊松亮斑为光的衍射，故D错误。
故选A。
2.【答案】C
【解析】A.根据题意可知，该“电磁撬”的原理为电流的磁效应及磁场对电流的作用力，故A错误；
B.由安培定则可知，金属棒所在区域的磁场方向为垂直纸面向里，故B错误；
C.由题意可知，磁感应强度大小为B=kI
金属棒受到安培力的大小为F=BIL=k⋅1k⋅1k⋅k=1N
故C正确；
D.金属棒从静止开始经过推进后，根据动能定理可得Fs=12mv2−0
解得v=2m/s
故D错误
故选C。
3.【答案】D
【解析】AB.由动能定理可知qU=12mv2
若膜电位不变时，即电压U不变时，钠离子进入细胞内的速度不变；电压U增加时，速度增大，故AB错误；
C.初速度可视为零的钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，可知钠离子运动中电场力做正功，所以钠离子的电势能减小，故C错误；
D.电场线从A到B，沿电场线电势降低，所以A点电势高于B点电势，故D正确。
故选D。
4.【答案】C
【解析】设平均每位同学对道具的作用力为F，对“毛毛虫”道具受力分析，该道具受到重力和五位同学的作用力，如图所示：
由几何关系和牛顿第二定律得mg2+ma2=5F2
解得F=10N
故选C。
5.【答案】CD
【解析】A.根据GMmr2=mω2r
可知，知道卫星的轨道半径r和角速度ω能求出木星质量，而知道卫星的星球半径 R 和角速度ω不能推算出木星的质量，故A错误；
B.根据GMmr2=mv2r
可知，卫星的质量可以约去，只知道半径不能求出木星质量，故B错误；
C.卫星围绕木星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，已知卫星的速度和角速度，则轨道半径r=vω
根据牛顿第二定律GMmvω2=mωv
即可求解木星质量M，故C正确；
D.根据GMmr2=m4π2rT2
可知，知道卫星的运行周期和轨道半径可求解木星质量M，故D正确。
故选CD。
6.【答案】AD
【解析】A.碰撞时由动量守恒和能量守恒可知
m2v0=m2v2+m1v112m2v02=12m2v22+12m1v12
可得v2=m2−m1m2+m1v0 ， v1=2m2m2+m1v0
若 m1=m2 ，则碰后两球交换速度，则最终只有F小球运动，A正确；
B.若 m1v2>0 ，然后B和C交换，直到D和E交换，E再与F碰撞，F向右运动，E被弹回再与D交换…，则不只发生1次碰撞，B错误；
CD.若 m1>m2 ，则A、B碰后A反弹，B向右运动与C碰撞交换速度，最后D、E交换速度，最后E与F碰撞，E、F都向右运动，B、C、D停止，则最终将有3个小球A、E、F都运动，且运动方向相反，C错误、D正确。
故选AD。
7.【答案】BC
【解析】AB.依题意，对配重受力分析，由牛顿第二定律可得mgtan θ=mω2(lsin θ+r)
若增大转速，配重做匀速圆周运动的半径变大，绳与竖直方向的夹角θ将增大，
竖直方向mg=Tcsθ
水平方向Tsinθ=Fn
可知配重在竖直方向平衡，拉力T变大，向心力Fₙ变大，
对腰带受力分析如图所示，
可得竖直方向f=Mg+Tcsθ=Mg+mg
水平方向N=Tsinθ=Fn
故腰受到腰带的摩擦力不变，腰受到腰带的弹力增大。故A错误；B正确；
C.若减小转速，根据AB选项的分析，腰受到腰带的摩擦力仍是Mg+mg，保持不变。故C正确；
D.若增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角为θ将不变。故D错误。
故选BC。
8.【答案】AB
【解析】AB.设初始正方形边长为L，金属杆单位长度电阻为 r0 ，分别沿x轴正向和y轴负向以相同大小的速度v匀速移动金属杆1、2，
1杆产生的感应电动势为E1=B(L−vt)v，方向为顺时针；
2杆产生的感应电动势为E2=B(L+vt)v，方向为逆时针；
且E2>E1
回路中总电阻为R总=2(L+vt+L−vt)r0=4Lr0
可知回路中总电阻不变；
故回路中总电流为I=E2−E1R总=2Bv2tR总∝t
可知回路中总电流随时间均匀增加，当2杆运动至y轴负半轴时，电流方向反向，故AB正确；
CD.根据q=It
联立可得q=2Bv2t2R总∝t2
故CD错误。
故选AB。
9.【答案】11460； β； 8:7
【解析】根据图像可知，碳14剩余四分之一的时间约11460年，即该古木的年代距今约11460年；
根据质量数守恒和电荷数守恒，所以衰变方程为 614C→714N+−10e，发生的是β衰变；
由碳14中子数为14−6=8
氮14中子数为14−7=7
碳14和氮14中含有的中子个数之比为 8:7 。
10.【答案】变小； 变大； l2T1−l1T2T2−T1S
【解析】由于空气体积增大，故分子的数密度变小；由于温度升高，空气分子的平均动能变大；
根据气体实验定律得V+l1ST1=V+l2ST2
解得V=l2T1−l1T2T2−T1S。
11.【答案】1； 3； 2
【解析】由图乙的振动图像可知，振动的周期为4s，故三列波的波速为v=λT=1m/s
图甲可知，D处距离波源最近的距离为3m，故开始振动后波源C处的横波最先传播到D处，所需的时间为tC=DCv=3s
由几何关系可知AD=BD=5m
波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为tAB=ADv=5s
t=6s 时波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2=t−tc=3s
由振动图像可知，此时波源C传播到D处处于横波的波谷。 t=6s 时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3=t−tAB=1s
由振动图像可知，此时波源A、B传播到D点处处于横波的波峰，根据波的叠加原理可知，此时D处质点的位移为y=2A−A=2cm
故 t=6s 时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm。
12.【答案】(1)t10 (2)400π2R−rt2(3)偏大
【解析】(1)根据题意可得t=10T
解得钢球往复运动的周期为T=t10
(2)根据题意可知，单摆的摆长，L=R−r
结合单摆周期公式有t10=2π R−rg
结合上述解得g=400π2R−rt2
(3)由于计数失误使测量的周期偏小，根据上述可知，测得重力加速度值与真实值相比是偏大。
13.【答案】(1)×1； 欧姆； 28(2)A1； A2 (3)280.0(4)30.0
【解析】(1)指针偏角过大，说明倍率选择过大，因此应换用更小倍率进行测量，则应把选择开关调至欧姆的“×1”挡；
每次换挡后都必须让红、黑表笔短接进行欧姆调零，然后再进行笔芯电阻的测量；
欧姆表盘为多用电表最上面弧线所示刻度，根据图甲中表盘示数可读得该铅笔笔芯的电阻为R=28×1Ω=28Ω。
(2)通过电流表a的电流小于通过电流表b的电流，为使金属电阻阻值的测量结果尽量准确，图中a应选用量程小的A1，b应选用量程大的A2。
(3)根据电压表的改装原理，即串联分压的原理，有10mA×20Ω+R0=3V
可得R0=280.0Ω
(4)根据串、并联电路特点和欧姆定律可得I1R0+r1=I2−I1Rx
整理得I2=R0+Rx+r1RxI1
I2−I1 图像的斜率为k，则k=Rx+R0+r1Rx
解得金属电阻的阻值为Rx=30.0Ω。
14.【答案】(1)设离子射入匀强磁场时的速率为v，在两板间恰好做匀速直线运动，则有qUr=qvB0
解得v=UB0r=4×104m/s
设离子在磁场中做圆周运动的半径为R，离子所受洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得qvB0=mv2R
又v=UB0r
联立解得R=mUqB02r=2m
(2)若离子恰好不进入小圆区域，设离子与小圆相切时轨道半径为R0，此时轨迹如图所示：
在 ΔOPO′ 中，由几何关系得R02+2r2=R0+r2
解得R0=32r
要使离子不进入小圆，需满足的条件为R′≤R0
则mUqB2r≤R0
解得磁感应强度B≥4 33T。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】(1)线圈产生的最大感应电动势为Em=NBSω=3 2V
其中ω=2πn=6πrad/s
线圈从垂直中性面位置开始转动，电动势的瞬时表达式为e=3 2cs6πt(V)
(2)线圈从图示位置转过90∘的过程中，感应电动势的平均值E=NΔΦΔt=NBSΔt
感应电流的平均值为q=IΔt=NBSR+r
解得通过电阻R的电量q= 220πC
(3)电动势的有效值为E=Em 2=3V
电流的有效值为I=ER+r=0.3A
电路的热功率为P=I2(R+r)=0.9W
由能量的转化关系，可知外力对线圈做功的功率为P′=P=0.9W。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】(1)由于地面光滑，则 m1 、 m2 组成的系统动量守恒，则有m2v0=m1+m2v1
代入数据有v0=103m/s
(2)木板与弹簧接触以后，对 m1 、 m2 组成的系统有kx=m1+m2a1
对 m2 ，有a2=μg=2m/s2
当a1=a2时，物块与木板之间即将相对滑动，解得此时的弹簧压缩量为x=0.4m
对 m1 、 m2 组成的系统列动能定理有−12kx2=12m1+m2v22−12m1+m2v12
代入数据有v2=4 55m/s
(3)木板从速度为 v2 时到之后与物块加速度首次相同时的过程中，山于木板 m1 的加速度大于木块 m2 的加速度，则当木板与木块的加速度相同时即弹簧形变量为x时，则说明此时 m1 的速度大小为 v2 ，共用时 2t0 ，且 m2 一直受滑动摩擦力作用，则对 m2 ，有−μm2g⋅2t0=m2v3−m2v2
解得v3=4 5−65m/s
则对于 m1 、 m2 组成的系统有Wf=12m1v22+12m2v32−12m1+m2v12
Q=−Wf
联立有Q=72 5−5425J。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
1.肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。下列现象的原理与之相同的是( )
A. 杨氏双缝干涉实验B. 影子的形成
C. 利用光导纤维传递信息，实现光纤通信D. 泊松亮斑
2.近年，我国阶段性建成并成功运行了“电磁撬”，创造了大质量电磁推进技术的世界最高速度纪录，其原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面，导轨间垂直安放金属棒，且始终与导轨接触良好，电流从一导轨流入，经过金属棒，再从另一导轨流回。已知平行导轨中的电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B与电流I的关系式为B=kI(k为常量且已知)。回路中的电流I=1k,两导轨内侧间距为k，金属棒被推进的距离为s=2m，金属棒的质量为m=1kg，不计任何摩擦与阻力，下列说法正确的是( )
A. 该“电磁撬”的原理为电磁感应
B. 金属棒所在区域的磁场方向为垂直纸面向外
C. 金属棒受到安培力的大小为1N
D. 金属棒从静止开始经过推进后的速度大小为1m/s
3.人体的细胞膜模型图如图甲所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压(医学上称为膜电位)，现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图乙所示，初速度可视为零的钠离子(带正电)仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是( )
A. 若膜电位增加，则钠离子离开细胞的速度更小
B. 若膜电位不变，膜的厚度越大，则钠离子离开细胞的速度越大
C. 钠离子的电势能增大
D. A点电势高于B点电势
4.趣味比赛“毛毛虫竞速”锻炼体能的同时，也考验班级的团队协作能力。某高中校运动会比赛中某班五位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间将“毛毛虫”提起并沿水平跑道加速出发，加速度大小约为7.5m/s²。已知“毛毛虫”道具质量为4kg，重力加速度g=10m/s²，不计空气阻力。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为( )
A. 6N B. 8NC. 10N D. 30N
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.通过观测木星的卫星，可以推算出木星的质量。假设卫星绕木星做匀速圆周运动，除了引力常量G外，至少还需要两个物理量才能计算出木星的质量。这两个物理量可以是( )
A. 卫星的半径和角速度B. 卫星的质量和轨道半径
C. 卫星的线速度和角速度D. 卫星的运行周期和轨道半径
6.在某次台球游戏中，出现了如图所示的阵型，5个小球B、C、D、E、F并排放置在水平桌面上，其中4个球B、C、D、E质量均为m1，A球、F球质量均为m2，A球以速度v0与B球发生碰撞，所有的碰撞均可认为是弹性碰撞，下列说法正确的是( )
A. 若m1=m2，最终将有1个小球运动
B. 若m1
D. 若m1>m2，最终将有3个小球运动，且运动方向不一致
7.市面上有一种自动计数的智能呼拉圈。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿过轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的细绳，其模型简化如图乙所示。将腰带水平套在腰上，通过人体微小扭动，使配重在水平面内做匀速圆周运动，此时绳子与竖直方向夹角为θ。配重运动过程中认为腰带没有变形，下列说法正确的是( )
A. 若增大转速，绳子的拉力变小
B. 若增大转速，腰受到腰带的弹力变大
C. 若减小转速，腰受到腰带的摩擦力不变
D. 若只增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角θ变小
8.如图所示，绝缘的水平面上固定两根相互垂直的光滑金属杆，沿两金属杆方向分别建立x轴和y轴。另有两光滑金属杆1、2，t=0时刻与两固定杆围成正方形，金属杆间彼此接触良好，空间存在竖直向上的匀强磁场。分别沿x轴正向和y轴负向以相同大小的速度匀速移动金属杆1、2，已知四根金属杆完全相同且足够长，回路中的电流为I(以逆时针为电流正方向)，通过金属杆截面的电荷量为q，用下列相关图像描述某段运动过程中电流I与电荷量q关于时间t变化的规律，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题：本大题共3小题，共18分。
9.碳14( 14C)是由宇宙射线撞击所产生的具有放射性的粒子，可衰变为氮14(N)。其各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中碳14的比例正好是现代植物所制样品的四分之一。则该古木的年代距今约_____年；碳14发生的是_____衰变；碳14和氮14中含有的中子个数之比为_____。
10.一个容器内部呈不规则形状，为测量它的容积，在容器上插入一根两端开口的玻璃管，接口用蜡密封。玻璃管内部横截面积为S，管内一静止水银柱封闭着长度为l1的空气柱，如图所示，此时外界的温度为T1。现把容器浸在温度为T2的热水中，水银柱静止时下方的空气柱长度变为l2。实验过程中认为大气压没有变化，则容器内空气分子的数密度_____(填“变大”“变小”或“不变”)，容器内空气分子的平均动能_____(填“变大”“变小”或“不变”)，根据以上数据推导容器容积的表达式_____。
11.如图甲，在均匀介质中有A、B、C、D四点：其中A、B、C三点位于同一直线上，AC=BC=4m，DC=3m，DC垂直AB。t=0时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图乙所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4m。这三列波的波速均为_____m/s，t=_____s时，D处的质点开始振动，t=6s时，D处的质点与平衡位置的距离是_____cm。
四、实验题：本大题共2小题，共14分。
12.一同学利用如图所示装置来测定当地的重力加速度。已知光滑圆弧凹槽ABC的半径为R，B为圆弧轨道最低点，A、C等高，θ很小。钢球的半径为r，当钢球经过圆弧轨道最低点B时，钢球的球心恰好经过光电门(图中未画出)。现将钢球从A点由静止释放，沿凹槽ABC自由往复运动，当光电门第一次被挡光时计数为“0”并开始计时，之后每挡光一次计数增加1，当计数为20时，计时为t。
(1)钢球往复运动的周期为_____；
(2)钢球在圆弧轨道上的运动与单摆运动相似，根据“用单摆测量重力加速度”实验原理，可得当地的重力加速度的表达式为g=_____。
(3)由于在计数时误将“19”计为“20”，由此测得重力加速度值与真实值相比是____。(填“偏大”或者“偏小”)
13.某同学想用一支新HB铅笔笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性。
(1)先用多用电表直接测量笔芯的电阻，先把选择开关调至欧姆“×10”挡，经过正确的操作后，发现指针偏转角度过大，此时应将选择开关调至欧姆_____(填“×1”或“×100”)挡，并重新进行____调零，最终测量结果如图甲所示，则该铅笔笔芯的电阻为_____Ω。
(2)该同学想更准确地测出这支铅笔笔芯的电阻，他从实验室找到如下器材：
A.电源E：电动势约为3.0V；
B.电流表A1：量程为0∼10mA，内阻r1=20Ω；
C.电流表A2：量程为0∼100mA，内阻r2=10Ω；
D.滑动变阻器R1：最大阻值为5Ω；
E.电阻箱R0：最大阻值为999.9Ω；
F.开关S、导线若干。
为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻Rx的阻值，根据实验室提供的仪器，他设计图乙所示的电路，图中电流表a应选用_____，电流表b应选用_____。(均填“A1”或“A2”)
(3)要将电流表a与电阻箱R0改装为量程为3V的电压表，则电阻箱的阻值应调至R0=_____Ω。
(4)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记录电流表A1的示数I1和电流表A2的示数I2，根据测得的多组数据描绘出I2−I1图像，如图丙所示，则笔芯电阻的阻值Rx=_____Ω(结果保留3位有效数字)。
五、计算题：本大题共3小题，共28分。
14.如图，内径为r=1m、外径为2r=2m的圆环内有垂直纸面向里的匀强磁场。圆环左侧的平行板电容器两板间距离为r，电压大小为U=8×10⁴V，板间存在与圆环内相同的匀强磁场。比荷为1×10⁴C/kg的正离子从电容器左侧水平飞入，在两板间恰好做匀速直线运动，并沿圆环直径方向射入环形磁场，求：
(1)当两匀强磁场的磁感应强度大小均为B0=2T时，离子射入两板间的速率以及离子在环形磁场中做圆周运动的半径；
(2)保持两磁场相同，仍使离子在两板间做匀速直线运动且不进入小圆区域，磁感应强度B的取值范围。
15.图甲为某品牌共享单车第一代产品，单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。单车内小型发电机发电原理可简化为图乙所示，矩形线圈abcd的面积为S=100cm2，共有N=10匝，线圈总电阻为r=2Ω，线圈处于磁感应强度大小为B=5 2πT的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路阻值为R=8Ω电阻连接，不计交流电流表的内阻。在外力作用下线圈以n=3r/s的转速绕轴OO′匀速转动，求：
(1)从图乙中位置开始计时，线圈产生电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈从图示位置转过90∘的过程中通过电阻R的电荷量；
(3)外力对线圈做功的功率。
16.如图，质量m1=2kg的木板静止在光滑水平地面上，右侧的竖直墙面固定一劲度系数k=25N/m的轻弹簧，弹簧处于自然状态。质量m2=3kg的小物块以水平向右的初速度滑上木板左端，两者共速时速度为v1=2m/s且木板未与弹簧接触。木板足够长，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内，弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为Ep=12kx2，重力加速度g=10m/s2，结果可用根式表示。
(1)求小物块滑上木板时的初速度v0的大小；
(2)求木板与弹簧接触以后，物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x及此时木板速度v2的大小；
(3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为0.3s。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中，系统因摩擦产生的热量Q。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】彩色肥皂膜和油膜是由于光在此薄层上形成薄膜干涉，呈现彩色花纹。
A.杨氏双缝实验为光的干涉，故A正确；
B.影子的形成为光沿直线传播，故B错误；
C.光导纤维原理为光的全反射，故C错误；
D.泊松亮斑为光的衍射，故D错误。
故选A。
2.【答案】C
【解析】A.根据题意可知，该“电磁撬”的原理为电流的磁效应及磁场对电流的作用力，故A错误；
B.由安培定则可知，金属棒所在区域的磁场方向为垂直纸面向里，故B错误；
C.由题意可知，磁感应强度大小为B=kI
金属棒受到安培力的大小为F=BIL=k⋅1k⋅1k⋅k=1N
故C正确；
D.金属棒从静止开始经过推进后，根据动能定理可得Fs=12mv2−0
解得v=2m/s
故D错误
故选C。
3.【答案】D
【解析】AB.由动能定理可知qU=12mv2
若膜电位不变时，即电压U不变时，钠离子进入细胞内的速度不变；电压U增加时，速度增大，故AB错误；
C.初速度可视为零的钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，可知钠离子运动中电场力做正功，所以钠离子的电势能减小，故C错误；
D.电场线从A到B，沿电场线电势降低，所以A点电势高于B点电势，故D正确。
故选D。
4.【答案】C
【解析】设平均每位同学对道具的作用力为F，对“毛毛虫”道具受力分析，该道具受到重力和五位同学的作用力，如图所示：
由几何关系和牛顿第二定律得mg2+ma2=5F2
解得F=10N
故选C。
5.【答案】CD
【解析】A.根据GMmr2=mω2r
可知，知道卫星的轨道半径r和角速度ω能求出木星质量，而知道卫星的星球半径 R 和角速度ω不能推算出木星的质量，故A错误；
B.根据GMmr2=mv2r
可知，卫星的质量可以约去，只知道半径不能求出木星质量，故B错误；
C.卫星围绕木星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，已知卫星的速度和角速度，则轨道半径r=vω
根据牛顿第二定律GMmvω2=mωv
即可求解木星质量M，故C正确；
D.根据GMmr2=m4π2rT2
可知，知道卫星的运行周期和轨道半径可求解木星质量M，故D正确。
故选CD。
6.【答案】AD
【解析】A.碰撞时由动量守恒和能量守恒可知
m2v0=m2v2+m1v112m2v02=12m2v22+12m1v12
可得v2=m2−m1m2+m1v0 ， v1=2m2m2+m1v0
若 m1=m2 ，则碰后两球交换速度，则最终只有F小球运动，A正确；
B.若 m1
CD.若 m1>m2 ，则A、B碰后A反弹，B向右运动与C碰撞交换速度，最后D、E交换速度，最后E与F碰撞，E、F都向右运动，B、C、D停止，则最终将有3个小球A、E、F都运动，且运动方向相反，C错误、D正确。
故选AD。
7.【答案】BC
【解析】AB.依题意，对配重受力分析，由牛顿第二定律可得mgtan θ=mω2(lsin θ+r)
若增大转速，配重做匀速圆周运动的半径变大，绳与竖直方向的夹角θ将增大，
竖直方向mg=Tcsθ
水平方向Tsinθ=Fn
可知配重在竖直方向平衡，拉力T变大，向心力Fₙ变大，
对腰带受力分析如图所示，
可得竖直方向f=Mg+Tcsθ=Mg+mg
水平方向N=Tsinθ=Fn
故腰受到腰带的摩擦力不变，腰受到腰带的弹力增大。故A错误；B正确；
C.若减小转速，根据AB选项的分析，腰受到腰带的摩擦力仍是Mg+mg，保持不变。故C正确；
D.若增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角为θ将不变。故D错误。
故选BC。
8.【答案】AB
【解析】AB.设初始正方形边长为L，金属杆单位长度电阻为 r0 ，分别沿x轴正向和y轴负向以相同大小的速度v匀速移动金属杆1、2，
1杆产生的感应电动势为E1=B(L−vt)v，方向为顺时针；
2杆产生的感应电动势为E2=B(L+vt)v，方向为逆时针；
且E2>E1
回路中总电阻为R总=2(L+vt+L−vt)r0=4Lr0
可知回路中总电阻不变；
故回路中总电流为I=E2−E1R总=2Bv2tR总∝t
可知回路中总电流随时间均匀增加，当2杆运动至y轴负半轴时，电流方向反向，故AB正确；
CD.根据q=It
联立可得q=2Bv2t2R总∝t2
故CD错误。
故选AB。
9.【答案】11460； β； 8:7
【解析】根据图像可知，碳14剩余四分之一的时间约11460年，即该古木的年代距今约11460年；
根据质量数守恒和电荷数守恒，所以衰变方程为 614C→714N+−10e，发生的是β衰变；
由碳14中子数为14−6=8
氮14中子数为14−7=7
碳14和氮14中含有的中子个数之比为 8:7 。
10.【答案】变小； 变大； l2T1−l1T2T2−T1S
【解析】由于空气体积增大，故分子的数密度变小；由于温度升高，空气分子的平均动能变大；
根据气体实验定律得V+l1ST1=V+l2ST2
解得V=l2T1−l1T2T2−T1S。
11.【答案】1； 3； 2
【解析】由图乙的振动图像可知，振动的周期为4s，故三列波的波速为v=λT=1m/s
图甲可知，D处距离波源最近的距离为3m，故开始振动后波源C处的横波最先传播到D处，所需的时间为tC=DCv=3s
由几何关系可知AD=BD=5m
波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为tAB=ADv=5s
t=6s 时波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2=t−tc=3s
由振动图像可知，此时波源C传播到D处处于横波的波谷。 t=6s 时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3=t−tAB=1s
由振动图像可知，此时波源A、B传播到D点处处于横波的波峰，根据波的叠加原理可知，此时D处质点的位移为y=2A−A=2cm
故 t=6s 时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm。
12.【答案】(1)t10 (2)400π2R−rt2(3)偏大
【解析】(1)根据题意可得t=10T
解得钢球往复运动的周期为T=t10
(2)根据题意可知，单摆的摆长，L=R−r
结合单摆周期公式有t10=2π R−rg
结合上述解得g=400π2R−rt2
(3)由于计数失误使测量的周期偏小，根据上述可知，测得重力加速度值与真实值相比是偏大。
13.【答案】(1)×1； 欧姆； 28(2)A1； A2 (3)280.0(4)30.0
【解析】(1)指针偏角过大，说明倍率选择过大，因此应换用更小倍率进行测量，则应把选择开关调至欧姆的“×1”挡；
每次换挡后都必须让红、黑表笔短接进行欧姆调零，然后再进行笔芯电阻的测量；
欧姆表盘为多用电表最上面弧线所示刻度，根据图甲中表盘示数可读得该铅笔笔芯的电阻为R=28×1Ω=28Ω。
(2)通过电流表a的电流小于通过电流表b的电流，为使金属电阻阻值的测量结果尽量准确，图中a应选用量程小的A1，b应选用量程大的A2。
(3)根据电压表的改装原理，即串联分压的原理，有10mA×20Ω+R0=3V
可得R0=280.0Ω
(4)根据串、并联电路特点和欧姆定律可得I1R0+r1=I2−I1Rx
整理得I2=R0+Rx+r1RxI1
I2−I1 图像的斜率为k，则k=Rx+R0+r1Rx
解得金属电阻的阻值为Rx=30.0Ω。
14.【答案】(1)设离子射入匀强磁场时的速率为v，在两板间恰好做匀速直线运动，则有qUr=qvB0
解得v=UB0r=4×104m/s
设离子在磁场中做圆周运动的半径为R，离子所受洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得qvB0=mv2R
又v=UB0r
联立解得R=mUqB02r=2m
(2)若离子恰好不进入小圆区域，设离子与小圆相切时轨道半径为R0，此时轨迹如图所示：
在 ΔOPO′ 中，由几何关系得R02+2r2=R0+r2
解得R0=32r
要使离子不进入小圆，需满足的条件为R′≤R0
则mUqB2r≤R0
解得磁感应强度B≥4 33T。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】(1)线圈产生的最大感应电动势为Em=NBSω=3 2V
其中ω=2πn=6πrad/s
线圈从垂直中性面位置开始转动，电动势的瞬时表达式为e=3 2cs6πt(V)
(2)线圈从图示位置转过90∘的过程中，感应电动势的平均值E=NΔΦΔt=NBSΔt
感应电流的平均值为q=IΔt=NBSR+r
解得通过电阻R的电量q= 220πC
(3)电动势的有效值为E=Em 2=3V
电流的有效值为I=ER+r=0.3A
电路的热功率为P=I2(R+r)=0.9W
由能量的转化关系，可知外力对线圈做功的功率为P′=P=0.9W。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】(1)由于地面光滑，则 m1 、 m2 组成的系统动量守恒，则有m2v0=m1+m2v1
代入数据有v0=103m/s
(2)木板与弹簧接触以后，对 m1 、 m2 组成的系统有kx=m1+m2a1
对 m2 ，有a2=μg=2m/s2
当a1=a2时，物块与木板之间即将相对滑动，解得此时的弹簧压缩量为x=0.4m
对 m1 、 m2 组成的系统列动能定理有−12kx2=12m1+m2v22−12m1+m2v12
代入数据有v2=4 55m/s
(3)木板从速度为 v2 时到之后与物块加速度首次相同时的过程中，山于木板 m1 的加速度大于木块 m2 的加速度，则当木板与木块的加速度相同时即弹簧形变量为x时，则说明此时 m1 的速度大小为 v2 ，共用时 2t0 ，且 m2 一直受滑动摩擦力作用，则对 m2 ，有−μm2g⋅2t0=m2v3−m2v2
解得v3=4 5−65m/s
则对于 m1 、 m2 组成的系统有Wf=12m1v22+12m2v32−12m1+m2v12
Q=−Wf
联立有Q=72 5−5425J。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
相关试卷
2023-2024学年北京市西城区高三（第一次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析）： 这是一份2023-2024学年北京市西城区高三（第一次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2023-2024学年北京市朝阳区高三（第一次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析）： 这是一份2023-2024学年北京市朝阳区高三（第一次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析），共19页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2023-2024学年北京市东城区高三（第一次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析）： 这是一份2023-2024学年北京市东城区高三（第一次）模拟考试物理试卷（含详细答案解析），共22页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
