福建省龙岩市2023-2024学年高三上学期1月期末考试物理试题（解析版）

福建省部分地市2024届高中毕业班第一次质量检测物理试题2024.1本试卷共8页，考试时间75分钟，总分100分。注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。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.如图所示，金铙山主峰白石顶海拔为1858m，素有“东南秀起第一巅”之称。一质量为60kg的游客从海拔1200m处先乘缆车，后步行约3600m登上白石顶，共用时2小时。重力加速度g取10m/s2，则该游客从乘缆车到登顶的过程中（）A.位移大小约为658mB.平均速度大小约为0.50m/sC.克服重力所做的功约为3.95×105JD.克服重力所做功的平均功率约为1.98×105W【答案】C【解析】【详解】A．根据题意无法确定游客的初末位置间的距离，所以位移不确定，而游客的竖直位移为658m，故A错误；B．由于位移不确定，不能计算平均速度，故B错误；C．克服重力所做的功为故C正确；D．克服重力所做功的平均功率约为故D错误。故选C。2.2023年10月30日，神舟十六号乘组返回地面前先在轨道①做匀速圆周运动，在点变轨后进入椭圆轨道②，忽略变轨前后飞船质量的变化，则飞船在点变轨后与变轨前相比（）A.线速度变小 B.加速度变小 C.机械能变大 D.受地球的引力变大【答案】A【解析】【详解】A．根据变轨原理，飞船在轨道①点减速，做向心运动进入椭圆轨道②，则飞船在点变轨后与变轨前相比变小，故A正确；BD．根据万有引力公式以及牛顿第二定律有飞船在点变轨后与变轨前相比加速度不变，受地球的引力不变，故BD错误；C．飞船运动轨道越高，飞船的机械能越大，则飞船在点变轨后与变轨前相比，机械能变小，故C错误。故选A。3.春节贴“福”字是民间由来已久的风俗，新春佳节临近，某同学正写“福”字，他在水平桌面上平铺一张红纸，并在红纸左侧靠近边缘处用“镇纸”压住以防止打滑，整个书写过程中红纸始终保持静止，则该同学在书写过程中（）A.提笔静止时，手对毛笔的摩擦力大小与握力成正比B.向下顿笔时，毛笔对红纸的压力大于红纸对毛笔的支持力C.向右行笔时，红纸对“镇纸”的静摩擦力方向向右D.向右行笔时，红纸对桌面的静摩擦力方向向右【答案】D【解析】【详解】A．提笔静止时，手对毛笔的摩擦力为静摩擦力，大小等于重力，故A错误；B．毛笔对红纸的压力与红纸对毛笔的支持力是一对相互作用力，大小相等，故B错误；C．向右行笔时，镇纸相对于纸既没有相对运动趋势，也没有发生相对运动，红纸对“镇纸”没有静摩擦力，故C错误；D．向右行笔时，红纸对桌面的静摩擦力方向向右，故D正确。故选D。4.如图所示为餐厅暖盘车的储盘装置示意图，三根完全相同的轻质弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上，下端连接质量为的托盘，托盘上放着6个质量均为的盘子并处于静止状态。已知重力加速度大小为，则某顾客快速取走1号盘子的瞬间，托盘对6号盘子作用力的大小为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】顾客快速取走1号盘子的瞬间，托盘和其他5个盘子的合力为mg，根据牛顿第二定律有对剩余5个盘子，根据牛顿第二定律有联立可得托盘对6号盘子作用力的大小为故选A。二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，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.如图所示为一简易的静电除尘器，静电高压电源的负极与矿泉水瓶中的铜丝连接，正极连接铝片，充入烟尘，通电后烟尘在电场中通过某种机制带电，被吸附在了铝片上，达到除尘效果，则烟尘（）A.在电场中带上的是负电B.在电场中带上的是正电C.带电后，向铝片运动的过程中，电势能减小D.带电后，向铝片运动的过程中，电势能增大【答案】AC【解析】【详解】AB．由于带电烟尘颗粒被吸附在了铝片上，即高压电源的正极，所以烟尘应受到指向正极的电场力，说明烟尘颗粒带负电，故A正确，B错误；CD．由于烟尘运动过程中电场力做正功，所以电势能减小，故C正确，D错误。故选AC。6.如图甲所示，位于敦煌的“超级镜子电站”是全球最高、聚光面积最大的熔盐塔式光热电站，吸收光能后利用熔盐储换热系统实现24小时连续发电。发电站输出正弦交流电的功率为，电压为，利用图乙所示电路进行远距离输电，均为理想变压器。已知输电线总电阻为，输电线上损失的功率为，次级变电站两端的电压为，则（）A.该发电站每天接收到的光能为B.输电线上的电流C.变压器原副线圈的匝数比为D.变压器原副线圈的匝数比为【答案】BC【解析】【详解】A．该发电站每天发出的电能为光能转化成电能的效率等未知，无法求出接收的光能，故A错误；B．由可得输电线上的电流故B正确；C．发电站输出正弦交流电的电流为由可得故C正确；D．变压器的输出功率可得所以变压器原副线圈的匝数比为故D错误。故选BC7.投石机是我国古代人民智慧的结晶，《范蕗兵法》中记载：“飞石重十二斤，为机发行三百步。”如图所示为某小组自制的投石机，轻质长杆可绕光滑转轴在竖直面内转动，长为，BC长为。将一质量的石块放在A端网袋中，另一质量的重物固定于端，初始时A端位于地面上，杆与水平面的夹角为。由静止释放后，杆转到竖直位置时将石块沿水平方向抛出。石块与重物均可视为质点，不计空气阻力，已知，重力加速度取，则（）A.石块被抛出瞬间的速度大小为 B.石块被抛出瞬间的速度大小为C.石块落地前瞬间重力功率为 D.石块落地前瞬间重力的功率为【答案】BD【解析】【详解】AB．根据机械能守恒可知，B减少的重力势能转化成A、B的动能与A的重力势能之和，既A、B绕轴做同轴转动，则速度关系为联立可得石块被抛出瞬间的速度大小为故A错误，B正确；CD．石块抛出后做平抛运动，由可得石块落地前瞬间的竖直速度为则石块落地前瞬间重力的功率为故C错误，D正确。故选BD。8.如图所示，平面第一、第四象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为和。平面内有一关于轴对称的“吕”形金属框，尺寸如图中标注，导线彼此绝缘，其交叉点位于轴上。金属框在外力作用下始终以速度沿轴向右做匀速直线运动。已知金属框的总电阻为时金属框边刚好进入磁场，则（）A.时刻，金属框中段电流的方向由到B.时刻，金属框中电流的大小为C.时刻，金属框在轴方向上所受安培力的大小为D.到时间内，通过金属框横截面的电荷量为【答案】AD【解析】【详解】A．时刻，根据右手定则，导线产生的感应电流方向为由c到b，即金属框中会产生方向的感应电流；导线产生的感应电流方向为由f到g，即金属框中会产生方向的感应电流，即两根导线产生的感应电流方向相反，因为导线产生的感应电流大，所以金属框中的电流与导线产生感应电流的方向相同，故A正确；B．时刻，导线产生的电动势为导线产生的电动势为因为两者方向相反，所以金属框中产生的电动势为根据欧姆定律，金属框中的电流为故B错误；C．时刻，根据左手定则，各在y轴方向上有受力的导线受力分析如图各边受力大小为则金属框在y轴方向上受到安培力为故C错误；D．到时间内，根据解得所以，通过金属框横截面的电荷量为故D正确。故选AD三、非选择题：本题共8题，共60分。9.光纤在通信、医疗等领域应用广泛。如图所示，光纤由内芯和包层构成，为使入射光能在光纤内发生全反射，实现在内芯中传播，要求内芯折射率_____________（选填“大于”“等于”或“小于”）包层折射率。已知，光从空气进入内芯时，折射角的正弦值，则入射角正弦值_____________。【答案】①.大于②.【解析】【详解】[1]为使入射光能在光纤内发生全反射，实现在内芯中传播，要求内芯折射率大于包层折射率，即[2]根据折射定律入射角正弦值10.一列简谐横波在均匀介质中沿轴正方向传播，如图甲所示，为传播方向上相距的两质点。当波刚传播到质点A时开始计时，时质点B第一次处于波谷。已知质点A的振动图像如图乙所示，则该简谐横波在该介质中传播速度为_____________，波长为_____________。【答案】①.20②.16【解析】【详解】[1]由图乙可知波的周期为，波源向上起振，则质点B从起振到第一次处于波谷经历的时间为时质点B第一次处于波谷，则简谐横波在该介质中传播速度为[2]波长为11.如图所示，两个质量均为的小环（直径略大于杆）套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为l的轻绳一端系在小环上，另一端系在质量也为的木块上，两个小环之间的距离为，此时小环恰好保持静止。已知重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则杆对每个小环的支持力大小为_____________，小环与杆之间的滑动摩擦因数为_____________。【答案】①.②.【解析】【详解】[1][2]设轻绳与水平方向的夹角为，以木块为对象，根据受力平衡可得由几何关系可得可得则轻绳拉力为以小环为对象，根据受力平衡可得，则小环与杆之间的滑动摩擦因数为12.某小组探究“影响感应电流方向的因素”。（1）如图甲所示，小组成员用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。实验表明，如果电流从正接线柱流入，指针将向右偏转，反之向左偏转。（2）如图乙所示，小组成员研究了磁体N、S极沿不同方向运动时所产生的感应电流的方向及感应电流的磁场方向，实验记录如下：磁体磁场的方向向下向下向上向上通过线圈的磁通量的变化增大减小增大减小指针偏转的方向左右右左感应电流的磁场方向向上向下向下向上下列判断中正确的是_____________；A．感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反B．感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相同C．磁通量增大时，感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反D．磁通量减小时，感应电流的磁场方向和磁体的磁场方向一定相反（3）根据以上实验探究过程，可以得到结论：影响感应电流方向的因素有_____________；A．原磁场的方向B．磁通量的变化情况C．线圈的匝数D．线圈的绕线情况（4）某螺线管线圈绕线标识模糊，现通过如图丙所示的实验确认其绕线方向。当磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针向右偏，则该螺线管线圈的绕线方向是图丁中的_____________（选填“a”或“b”）。【答案】①.C②.AB##BA③.b【解析】【详解】（2）[1]由表中实验信息可知，在实验中，当穿过线圈的磁通量减小，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，由此可知：穿过闭合回路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同；当穿过线圈的磁通量增加，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，由此可知：穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。故选C。（3）[2]根据以上实验探究过程，可以得到结论：影响感应电流方向的因素有原磁场的方向、磁通量的变化情况。故选AB。（4）[3]已测得电流表指针向右偏时，电流是由正接线柱流入，当磁铁N极插入螺线管时，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，螺线管上端应为N极，下端为S极，又电流表指针向右偏，可知电流方向是由负电流表接线柱流出至螺线管上端接线柱，由安培定则可判断螺线管的绕线方向如b图所示。13.某同学利用如图甲所示的装置来探究加速度与物体受力、质量的关系。（1）该同学的主要实验步骤如下：A．将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部；B．在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端，用薄垫块将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止，以平衡摩擦力；C．将小车靠近打点计时器，将小车由静止释放后开启打点计时器，在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度；D．保持小车质量不变，增加重物的质量（远小于小车质量），重复实验，将小车所受的不同拉力（重物重力）与相应计算出的加速度记录下来；E．保持重物质量不变，增加或减少小车上的砝码以改变小车的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来。该同学以上操作中有明显错误的有_____________（用步骤前的字母表示）；（2）实验中得到了一条纸带，相邻计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所接的交流电源的频率为，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车加速度的大小为_____________（结果保留两位有效数字）；（3）实验中，保持重物质量（远小于小车质量）不变，向小车上添加砝码多次改变小车质量，记录下加速度与小车上所加砝码质量，通过电脑拟合得到图像如图丙所示，图中和已知，则悬挂重物的重力为_____________。【答案】①.BC##CB②.0.82③.【解析】【详解】（1）[1]该同学以上操作中有明显错误的有步骤BC；其中步骤B在平衡摩擦力时不挂重物；步骤C应该先接通电源再释放纸带；（2）[2]计数周期该纸带可求得小车加速度的大小为（3）[3]重物重力为G，小车质量为M，由可得当，加速度无穷大，既可得当时，，可得悬挂重物的重力为14.随着科技的发展，汽车无人驾驶技术日益成熟。某自动配送小型无人驾驶货车质量为，额定功率为。某次试运行测试时，进行了如下操作：（1）货车由静止启动做匀加速直线运动，内前进了，求末速度的大小；（2）在进行货车避障能力测试时，该车以速度匀速行驶，正前方处突然出现障碍物，从探测到障碍物到作出有效操作的时间为，则该车至少应以多大的加速度刹车才能避免碰撞？（3）该货车在平直道路行驶，所受阻力为其重力的0.1倍，某时刻输出功率为，速度大小为，重力加速度取，求此时货车加速度的大小。【答案】（1）3m/s；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由可得末速度的大小（2）设最小加速度大小为a2，由题意可得代值求得刹车的加速度最小为（3）由可得速度大小为时的牵引力为由牛顿第二定律可得此时货车加速度的大小15.2023年12月11日，我国高能同步辐射光源（HEPS）加速器储存环主体设备安装闭环。扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆，其简化模型如图：宽度均为的条形区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ边界竖直，区域Ⅰ内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，区域Ⅲ内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，两区域内磁感应强度大小相等。一电子从靠近平行板电容器板处由静止释放，经电场加速后平行于纸面射入区域Ⅰ，射入时速度与水平方向夹角在范围内可调。已知极板间电压为，电子的电荷量大小为，质量为，重力不计。（1）若时电子恰好不能从区域Ⅰ右边界射出，求磁感应强度的大小；（2）若时电子恰好不能从区域Ⅰ右边界射出，求磁感应强度的大小；（3）若磁感应强度大小为第（2）问中的，求电子从进入区域到离开区域Ⅲ所用的最短时间。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】详解】（1）电子射出电场时解得若时电子恰好不能从区域Ⅰ右边界射出，则运动半径根据解得磁感应强度的大小（2）若时电子恰好不能从区域Ⅰ右边界射出，则解得根据求磁感应强度的大小（3）若磁感应强度大小为第（2）问中的，则粒子在磁场中运动的半径为当时