福建省福州市2024届高三下学期4月末质量检测物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGE2024学年福州市高三年级4月末质量检测物理试题（完卷时间75分钟；满分100分）本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。友情〖提示〗：请将所有〖答案〗填写到答题卡上！请不要错位、越界答题！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.闽江河口龙舟竞渡历史可追溯到秦汉，那时河口居有一支闽越王无诸氏族，他们擅长划舟，喜赛龙舟，留下了龙舟竞渡传统。《福州地方志》记载：“福州龙舟竞渡，台江、西湖皆有之。”图为龙舟比赛的照片，下列说法正确的是（）A.龙舟的速度越大，惯性也越大B.获得冠军的龙舟，其平均速度一定最大C.龙舟齐头并进时，相对于河岸是静止的D.龙舟能前进是因为水对船桨的作用力大于船桨对水的作用力〖答案〗B〖解析〗A．物体的惯性只与质量有关，故龙舟的速度越大，惯性不变，故A错误；B．龙舟比赛位移相同，获得冠军的龙舟，所用时间最短，故获得冠军的龙舟，其平均速度一定最大，故B正确；C．龙舟齐头并进时，相对于河岸是运动的，故C错误；D．根据牛顿第三定律，水对船桨的作用力等于船桨对水的作用力，故D错误。故选B。2.一竖直悬挂的弹簧振子，下端装有记录笔，在竖直面内放置一张记录纸。当振子上下振动时，以恒定速率v水平向左拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图所示的图像。、、、为纸上印迹的位置坐标。下列说法正确的是（）A.振子的振幅为B.振子振动周期为C.图像记录了振子相对地面的运动轨迹D.若纸带速率减小为原来的一半，振子振动的周期变为原来的2倍〖答案〗A〖解析〗A．由题图可知，其为最高点坐标，为最低点坐标，所以振幅为故A项正确；B．记录纸匀速运动，振子振动的周期等于记录值运动所用时间，即故B项错误；C．图像记录的是振子相对于记录纸的运动轨迹，故C项错误；D．弹簧振子的周期只与弹簧振子本身有关，若纸带速率减小为原来的一半，则一个周期内的沿x轴方向的位移减小为原来的二分之一，弹簧振子的周期不变，故D项错误。故选A。3.图甲是氢原子能级图，图乙中的、、、是氢原子从较高能级向能级跃迁时产生的在可见光区域的四条谱线，其中谱线是氢原子从能级向能级跃迁时产生的，则（）A.图乙中的氢原子光谱是连续光谱B.四条谱线中对应的光子能量最大C.谱线对应的光子能量是3.02eVD.谱线是氢原子从能级向能级跃迁时产生的〖答案〗C〖解析〗A．图乙中的氢原子光谱是线状谱，故A错误；B．光子能量为可知波长越长，光子能量越小，故四条谱线中对应的光子能量最小，故B错误；C．谱线对应的光子能量是故C正确；D．根据光子能量可知谱线是氢原子从能级向能级跃迁时产生的，故D错误。故选C。4.图甲是某小车利用电磁感应实现制动缓冲的示意图：水平地面固定有闭合矩形线圈abcd，线圈总电阻为R，ab边长为L；小车底部安装有电磁铁，其磁场可视为磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，磁场边界MN与ab边平行。当小车沿水平方向通过线圈abcd上方时，线圈与磁场的作用使小车做减速运动，从而实现缓冲。以a点为坐标原点、水平向右为正方向建立x轴，小车速度v随x的变化图像如图乙所示，不计一切摩擦阻力，则缓冲过程（）A.小车向右做匀减速直线运动B.磁场边界MN刚抵达ab边时，线圈ab两端电势差为C.前、后半程线圈中产生的热量之比为D.若摩擦阻力不能忽略且恒定，小车在位移中点的速度将大于〖答案〗D〖解析〗A．若物体做匀减速直线运功，则有整理有所以其以为纵坐标，以x为横坐标，其图像为一条倾斜直线，与题图不符合，故小车向右做的不是匀减速直线运动，故A项错误；B．由于线圈ab切割磁感线相当于电源，电流方向逆时针故B项错误；C．线圈切割的电动势为线圈的电流为线圈受到的安培力大小则由动量定理有整理有由于线圈受到的安培力是小车对线圈的作用力，所以由牛顿第三定律可知，小车受到线圈给的作用力与安倍力大小相等，所以从开始到停下对小车整理有对小车，前半程有解得由能量守恒，前半程线圈产生的热量为，有同理后半程线圈产生的热量为，有所以故C项错误；D．在考虑摩擦时，前半程动量定理可得对后半程动量定理可得走相同的位移，因此前半程速度快时间小，即即解得故D项正确。故选D。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.在科艺节上，老师表演了一个“魔术”：如图甲，在没有底的空塑料瓶上固定着一块易拉罐铝片和一根铁锯条，将它们分别与静电起电机的正、负极相连。在塑料瓶里放置点燃的蚊香，很快瓶里烟雾缭绕；摇动起电机后，顿时瓶内变得清澈透明。图乙为瓶内俯视图，其中a、b、c为瓶内电场中同一条电场线上的三个点，且。则起电机摇动时（）A.带负电的烟尘聚集在铝片上B.C.a点的电场强度小于b点的电场强度D.带负电的烟尘在b点的电势能大于在c点的电势能〖答案〗AC〖解析〗A．尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于铝片附近的电场；且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，当静电除尘装置接通静电高压时，存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带负电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到铝片上，这样消除了烟尘中的尘粒。A正确；BC．根据电场线的疏密分析可知，a点的电场强度小于b点的电场强度，ab处的平均场强小于bc的平均场强，所以有即两侧同加可得B错误，C正确；D．沿电场线方向电势降低，，所以带负电的烟尘电势能关系为即带负电的烟尘在b点的电势能大于在c点的电势能，D错误。故选AC。6.2024年1月1日太阳爆发了一个X5.0级耀斑，同时还伴随日冕物质抛射，这一刻被我国“夸父一号”卫星成功记录，再次刷新了第25太阳活动周最大耀斑的纪录。如图所示，“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为720km，运行一圈所用时间约为100分钟。为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光都能照射到“夸父一号”。下列说法正确的是（）A.由题目所给信息可估算出太阳的质量B.“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度小于7.9km/sC.“夸父一号”的运行轨道平面平均每星期转动的角度约为7°D.“夸父一号”和地球的连线与地球和太阳的连线在相同时间内扫过的面积相同〖答案〗BC〖解析〗A．根据万有引力提供向心力可得故由题目所给信息无法估算出地球的质量，故A错误；B．7.9km/s是第一宇宙速度，为环绕地球最大速度，故“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度小于7.9km/s，故B正确；C．“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，则在一年之内转动，“夸父一号”的运行轨道平面平均每星期转动的角度约为故C正确；D．“夸父一号”绕地球转动，地球绕太阳转动，中心天体不同，“夸父一号”和地球的连线与地球和太阳的连线在相同时间内扫过的面积不同，故D错误。故选BC。7.如图甲，某科技小组要探究长直导线周围磁场分布情况，将长直导线沿南北方向水平放置，在导线正下方、与导线距离为r的P处放置一枚可自由转动的小磁针。当导线中通以恒定电流后，小磁针N极向纸外偏转，测得小磁针静止时N极偏离南北方向的角度θ，其正切值与的关系图像如图乙所示。已知实验所在处地磁场水平分量大小恒为，则下列判断正确的是（）A.导线中的电流方向由北向南B.电流在P处产生的磁场方向就是小磁针静止时N极所指的方向C.电流在导线正下方处产生的磁场的磁感应强度大小为D.导线正下方处磁场的磁感应强度大小为〖答案〗AD〖解析〗A．小磁针N极向纸外偏转，表明电流产生的磁场在小磁针位置的方向向东，根据安培定则可知，导线中的电流方向由北向南，故A正确；B．电流在P处产生的磁场与地磁场水平分量的合磁场方向就是小磁针静止时N极所指的方向，故B错误；CD．令通电导线在P处产生的磁场的磁感应强度为B1，根据磁场的叠加原理有根据图乙可知，当时有解得根据矢量合成，导线正下方处磁场的磁感应强度大小为故C错误，D正确。故选AD。8.如图所示，带电圆环P套在足够长的、粗糙绝缘水平细杆上，空间中存在与水平杆成θ角斜向左上方的匀强电场，现给圆环P一向右初速度，使其在杆上与杆无挤压地滑行。当圆环P滑至A点时，在空间加上水平方向且垂直细杆的匀强磁场，并从此刻开始计时，时刻圆环P再次返回A点。选取水平向右为正方向，则运动过程圆环P受到的摩擦力f、速度v、加速度a、动能随时间t变化的图像，可能正确的是（）A. B.C. D.〖答案〗BD〖解析〗C．在匀强电场中，圆环在杆上与杆无挤压地滑行，则故加上磁场后，速度为时，圆环与杆间的压力为圆环向右运动的过程中，根据牛顿第二定律且加速度为圆环向右运动的过程中，圆环速度减小，向左的加速度逐渐减小，圆环向左运动的过程中，根据牛顿第二定律加速度为圆环向左运动的过程中，圆环速度增大，向左的加速度逐渐减小，故整个运动过程，加速度一直向左且逐渐减小，故图C不符合要求；B．由于圆环P从A点出发再返回A点，克服摩擦力做功，返回A点时的速度小于从A点出发时的速度，根据图像的斜率表示加速度，可知速度v随时间t变化的图像如图B所示，故图B符合要求；A．返回A点时圆环受到的摩擦力应小于从A点出发时圆环受到的摩擦力，故图A不符合要求；D．根据可知动能随时间t变化的图像如图D所示，故图D符合要求。故选BD。三、非选择题∶共60分，其中9、10、11为填空题，12、13为实验题，14、15、16为计算题9.如图所示，柜子静置于水平地面，某人用大小为F的水平推力推柜子，但没有推动，则柜子和地面间摩擦力大小__________；在同一时间内，推力冲量大小__________摩擦力冲量大小（选填“大于”、“小于”或“等于”）。〖答案〗F等于〖解析〗[1]用大小为F的水平推力推柜子，但没有推动，说明柜子处于静止状态，处于平衡状态，则有[2]冲量公式为由于推力和摩擦力大小相等，作用时间相同，所以两力的冲量大小相等。10.夜间行车时，高速公路上标志牌表面的“反光膜”能反射光线，使标志牌上的字特别醒目。如图所示“反光膜”内均匀分布着一层小玻璃珠，一束单色光平行于直径DB从A点射入玻璃球，在B点反射后从C点射出，出射光线恰好与入射光线平行。已知，该单色光从空气射入玻璃频率__________（选填“增大”、“减小”或“不变”），玻璃珠的折射率为__________。〖答案〗不变〖解析〗[1]光在折射时，频率不变；[2]由题意分析：光线照射在玻璃球上，最终能沿原方向相反方向射出，说明入射光路与出射光路平行对称，作出返回光线的光路如图由几何关系得，根据，求得11.如图甲所示，某款自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的气体，通过压力传感器感知管中的气体压强，从而控制进水量。假设细管内气体温度不变，其压强与体积的关系如图乙所示，当气体从状态A变化到状态B时，洗衣缸内的水位__________（填“升高”、“降低”或“不变”），该过程细管内气体__________（填“吸热”“放热”或“不吸热不放热”）。〖答案〗降低吸热〖解析〗[1]当气体从状态A变化到状态B时，气体压强减小，洗衣缸内的水进入细管内，洗衣缸内的水位降低。[2]当气体从状态A变化到状态B时，细管内气体温度不变，气体内能不变，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知该过程细管内气体吸热。12.某物理兴趣小组利用传感器探究：向心力大小F与半径r、线速度v、质量m的关系，实验装置如图甲所示。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片的遮光时间。（1）用游标卡尺测得遮光片的宽度d如图乙所示，则__________mm；（2）若某次实验中测得遮光片经过光电门的遮光时间为，则滑块的线速度表达式为__________（用、d表示）；（3）以F为纵坐标、为横坐标建立坐标系，描出多组数据点，作出如图丙所示图像，图线斜率为k，测得滑块的质量为m，则滑块转动半径为__________（用k、m、d表示）。〖答案〗（1）9.60（2）（3）〖解析〗【小问1详析】由图乙读得【小问2详析】根据光电门工作原理，有滑块线速度【小问3详析】对滑块，由牛顿第二定律有把（2）中式子代入上式有可见图线斜率为得13.某同学要进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。实物图如图所示（1）关于实验，下列说法正确的是__________。A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B.为了确保人身安全，只能使用低于12V的电源C.通电情况下不可以用手接触裸露的导线、接线柱（2）为了探究匝、匝的变压器原、副线圈电压与匝数的关系，请用笔画线代替连线，将图中的实物连接补充完整__________。（3）在实验中，两个电压表的读数记录如下电压次数123452.54.57.09.010.5122.23.44.45.2该同学多次实验后发现原、副线圈的电压之比总是__________（选填“稍大于”、“等于”或者“稍小于”）原、副线圈的匝数之比，试分析其原因：______________________________。〖答案〗（1）BC（2）见〖解析〗（3）稍大于变压器不是理想变压器或漏磁或涡流或电阻等〖解析〗【小问1详析】A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；B．变压器的工作原理是电磁感应，原线圈两端应接交流电，为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压应不超过12V，故B正确；C．连接好电路后，要先检查电路是否正确，然后再接通电源，通电时，若用手接触裸露导线、接线柱，这样无形之中，将人体并联在电路中，导致所测数据不准确，也不符合用电安全规范，故C正确。故选BC。【小问2详析】连接实物图如下【小问3详析】[1][2]原副线圈的匝数比为通过分析实验数据发现原、副线圈的电压比总是稍大于原、副线圈匝数比，即说明副线圈的电压偏低，导致这现象的原因漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗，使副线圈两端电压偏低。14.随着科技的发展，无人机越来越多的走进人们的生活。如图所示，某同学在无风的天气做无人机飞行测试，让无人机从地面由静止开始匀加速竖直上升，经时间速度达到已知无人机总质量，空气阻力恒为无人机总重力的0.1倍，重力加速度g取10m/s2，求：（1）无人机竖直向上的动力；（2）无人机上升5m时动能；（3）若无人机以5m/s速度水平匀速飞行，求无人机的动力的大小（结论用根号表示）。〖答案〗（1）12N；（2）5J；（3）〖解析〗（1）根据运动学公式由牛顿第二定律有解得（2）由运动学公式有此时无人机动能解得（3）水平匀速飞行时，无人机动力在水平方向分力在竖直方向分力由力的合成有15.质谱仪是分析研究同位素的重要仪器。如图甲为某质谱仪的截面图，速度很小的带电粒子从O点进入电压为的加速电场，加速后经狭缝进入磁感应强度为的速度选择器，沿直线运动从狭缝S垂直直线边界MN进入磁分析器，速度与磁感应强度为的匀强磁场垂直，经偏转最终打在照相底片上。粒子质量为m、电荷量为q。不计粒子重力。求：（1）速度选择器中匀强电场的场强大小E；（2）和是互为同位素的原子核，若保持、、不变，改变E，原子核、沿直线通过速度选择器，最终打到照相底片的位置到狭缝S的距离之比为k，则、的质量之比；（3）某次实验，由于加速电场和速度选择器场强出现微小波动，并考虑狭缝S有一定的宽度且为d，使得粒子从S射出时速度大小在，方向与边界MN垂直线间的夹角范围为，如图乙所示，则粒子打在照相底片上沿MN方向的宽度为多少？〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）离子经过加速电场过程，根据动能定理有离子在速度选择器中做匀速直线运动，则有