2023-2024年福建省厦门市高三下学期第四次质量检测（三模）物理试题（解析版）

厦门市2024届高三毕业班第四次质量检测物理试题一、单选题1.年月日时分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射升空，飞船进入预定轨道，调整姿态后成功与空间站对接，历时约小时，空间站离地面高度约为，则（）A.与空间站对接过程中飞船可视为质点B.雷达跟踪飞船的无线电波是纵波C.火箭点火升空瞬间处于超重状态D.飞船从发射到对接过程的平均速率约为【答案】C【解析】在与空间站对接过程中，飞船的形状与体积对所研究的影响不能够忽略不计，此时飞船不能够可视为质点，故A错误；雷达跟踪飞船的无线电波是电磁波，电磁波是横波，故B错误；火箭点火升空瞬间，火箭速度增大，火箭方向向上，则火箭加速度向上，可知，此时火箭处于超重状态，故C正确；平均速率等于总路程与总时间的比值，可知飞船从发射到对接过程的平均速率约为，故D错误。故选C。2.年月日我国首次实现核电商用堆批量生产碳（）同位素。具有放射性，会自发衰变成氮（），它的半衰期为年，则（）A.该衰变需要吸收能量B.该衰变发生后原子核内的中子数减少C.升高温度能减小的半衰期D.个经过年后剩下个【答案】B【解析】依题意，有,该衰变过程为衰变，放出能量。故A错误；衰变的实质是原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，所以该衰变发生后原子核内的中子数减少。故B正确；放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。故C错误；半衰期是大量原子核的统计学规律，对于少量原子核不成立。故D错误。故选B。3.如图所示，小娟借助瑜伽球锻炼腿部力量，屈膝静蹲，背部保持竖直且倚靠在瑜伽球上，瑜伽球紧靠竖直墙面，则（）A.墙壁对瑜伽球的弹力为零B.地面对小娟的支持力一定等于小娟受到的重力C.若减小背部与墙壁的距离且保持背部竖直，瑜伽球受到的摩擦力增大D.若减小背部与墙壁的距离且保持背部竖直，地面对小娟的摩擦力增大【答案】D【解析】对瑜伽球受力分析可知，在竖直方向受到重力、墙和小娟对球竖直向上的摩擦力，则水平方向上墙壁对瑜伽球的弹力不为零。故A错误；对小娟受力分析可知，在竖直方向受到自身重力、瑜伽球对她向下的摩擦力和地面对她的竖直向上的支持力，根据平衡条件可知地面对小娟的支持力大于女士受到的重力。故B错误；瑜伽球受到的摩擦力与自身重力等大反向，所以若减小背部与墙壁的距离且保持背部竖直，瑜伽球受到的摩擦力将不变。故C错误；小娟水平方向受瑜伽球的弹力和地面的摩擦力作用，二力平衡。若减小背部与墙壁的距离且保持背部竖直，则瑜伽球的形变变大，小娟所受瑜伽球的弹力变大，地面对小娟的摩擦力也将增大。故D正确。故选D。4.两颗中子星绕二者连线上的某点做圆周运动组成双星系统，并以引力波的形式向外辐射能量。经过一段时间，两颗中子星的间距减小为原来的倍，运行周期变为原来的倍，若两星可视为质量均匀分布的球体，则利用牛顿力学知识可得（）A. B. C. D.【答案】D【解析】设两颗中子星的质量分别为、，轨道半径分别为、，相距，运行周期为，根据万有引力提供向心力可知，，又，联立，可得，整理，得，依题意，两颗中子星的间距减小为原来的倍，运行周期变为原来的倍，则有，联立，解得，故选D。二、多选题5.将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。石子接触水面时速度方向与水面的夹角越小，从水面跳起产生的“水漂”效果越明显。将一石子水平抛出，不计石子在空中飞行时的空气阻力，为了观察到明显的“水漂”效果，则应（）A.适当增加出手的高度 B.适当减小出手的高度 C.适当增加出手的速度 D.适当减小出手的速度【答案】B、C【解析】令石子接触水面时速度方向与水面的夹角为，石子水平抛出的速度为，石子竖直方向做自由落体运动，则有，石子接触水面时，根据速度分解有，解得，可知，出手高度越大，石子接触水面时速度方向与水面的夹角越大，根据题意可知，为了观察到明显的“水漂”效果，则应适当减小出手的高度，故A错误，B正确；结合上述可知，石子出手速度越大，石子接触水面时速度方向与水面的夹角越小，可知，为了观察到明显的“水漂”效果，则应适当增加出手的速度，故C正确，D错误。故选BC。6.一带正电的金属板和一带负电的放电极形成电场，电场线分布如图所示。一电子从沿直线运动到，以放电极为原点，以方向为正方向建立轴。该过程中，电场强度大小、电子的加速度大小、电势、电势能随变化的图像可能正确的是（）A. B. C. D.【答案】B、D【解析】由题知该电场为非匀强电场，电子从沿直线运动到，电场线疏密程度非均匀变化，可知题中电场强度随位移非线性变化，电场强度随位移在逐渐减小，A错误；电场强度随位移在逐渐减小，粒子所受电场力在逐渐减小，故粒子的加速度在逐渐减小，B正确；电子逆着电场线运动，电势随位移在逐渐增大，C错误；电子逆着电场线运动，电场力做正功，电势能随位移在逐渐减小，由于电场力减小，图像斜率减小，D正确；故选BD。7.为了市民换乘地铁方便，厦门海沧区政府在地铁口和主要干道上投放了大量共享电动车。骑行者通过拧动手把来改变车速，手把内部结构如图甲所示，其截面如图乙所示。稍微拧动手把，霍尔元件保持不动，磁铁随手把转动，与霍尔元件间的相对位置发生改变，穿过霍尔元件的磁场强弱和霍尔电压大小随之变化。已知霍尔电压越大，电动车能达到的最大速度越大，霍尔元件工作时通有如图乙所示的电流，载流子为电子，则（）A.霍尔元件下表面电势高于上表面B.霍尔元件下表面电势低于上表面C.从图乙所示位置沿方向稍微拧动手把，可以增大D.其他条件不变，调大电流，可以增大【答案】A、D【解析】霍尔元件工作时载流子为电子，由左手定则可知电子所受洛伦兹力指向上表面，所以霍尔元件下表面电势高于上表面。故A正确；B错误；设霍尔元件上、下表面的距离为，可得，解得，依题意，从图乙所示位置沿方向稍微拧动手把，则穿过霍尔元件的磁场变弱，减小。故C错误；根据，联立，解得，可知其他条件不变，调大电流，则增大，可以增大。故D正确。故选AD8.如图甲所示，倾角为的足够长的斜面固定在水平面上，物块、中间用轻弹簧相连，当弹簧处于原长L时，、恰好静止在斜面上。物块以速度沿斜面匀速下滑并与发生弹性碰撞，从碰后瞬间开始计时，和的位置随时间变化的图像如图乙中的曲线、所示，时刻、的纵坐标分别为、，此时两条曲线的纵坐标差值最小。已知、和可视为质点，质量均为，且与斜面之间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为，则（）A.与碰后瞬间，的速度为B.与碰后瞬间，的加速度为C.从开始计时到弹簧第一次恢复原长的过程中，因摩擦产生的热量为D.从开始计时到弹簧第一次恢复原长的过程中，因摩擦产生的热量为【答案】A、C【解析】由题知和可视为质点，质量均为，物块、碰撞过程中动量守恒，两球碰撞后交换了速度，故与碰后瞬间，的速度为，A正确；当与碰后瞬间，弹簧仍处于原长，物体处于静止状态，的加速度为，B错误；由题知物块以速度沿斜面匀速下滑并与发生弹性碰撞，且、和质量均为，则，说明物块、运动过程中相当所受外力合力为零，在物块获得速度后开始压缩弹簧，由于弹簧弹力作用，物块的速度减小，物块的速度增加，当弹簧压缩到最短时物块、拥有共同速度，后物块的速度继续增加，物块的速度继续减小，弹簧逐渐伸长，当物块的速度达到，物块的速度减为0时，弹簧处于原长，在整个过程中摩擦力做功等于重力势能减小量，由对称性知，物块沿斜面位移为，物块沿斜面位移为，故从开始计时到弹簧第一次恢复原长的过程中，因摩擦产生的热量为，C正确，D错误；故选AC。三、填空题9.我国唐代对彩虹形成的原因已有记载，《礼记•月令•季春之月》中提到“日照雨滴则虹生”。一束太阳光射入球形雨滴形成彩虹的光路如图所示，则光线的频率_________（选填“大于”“等于”或“小于”）光线的频率，已知太阳光射入雨滴时入射角，光线偏折角，光线在雨滴中的折射率等于_________（结果保留两位有效数字，，，）。【答案】大于；【解析】由图可知，一束太阳光射入球形雨滴，入射角相同，光线的折射角较小，根据折射定律可知光线a的折射率较大，故光线的频率大于光线的频率。根据折射定律，光线在雨滴中的折射率为。10.如图所示，小云将瘪了的乒乓球放在电吹风的上方，电吹风向上吹热风，过一会儿乒乓球就鼓了起来。乒乓球导热性能良好且无破损，球内气体可视为理想气体，则此过程中，球内气体分子的平均动能_________（选填“增大”“减小”或“不变”），球内气体内能的增加量_________（选填“大于”“等于”或“小于”）吸收的热量。【答案】增大；小于【解析】乒乓球导热性能良好，故吹热风，乒乓球内部气体温度升高，故球内气体分子的平均动能增大；根据热力学第一定律，气体体积增大，故气体对外界做功，，温度升高，内能增大，故球内气体内能的增加量小于吸收的热量。11.一简易地震仪由竖直弹簧振子和水平弹簧振子组成，如图所示。在一次地震中，地震波中的横波和纵波传播速率分别为和，震源在地震仪下方，观察到两振子开始振动的时间相差，则_________（选填“”或“”）振子先开始振动，震源距地震仪距离为________。【答案】；【解析】纵波的速度快，纵波先到，所以先开始振动，故填；根据，解得，故填。四、实验题12.小强同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图甲所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数。（1）除图甲中的器材外，下列器材中还需要的是__________（填仪器前的字母）；A.干电池B.磁铁C.低压交流电源D.多用电表E.直流电压表F.直流电流表（2）变压器铁芯的结构和材料是（）；A.整块不锈钢铁芯 B.整块硅钢铁芯 C.绝缘的硅钢片叠成（3）如图乙所示，操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐，原线圈输入电压为，匝数为匝，改变副线圈匝数，测量副线圈两端的电压，得到图像如图丙所示，则可能正确的是图线_________（选填“”“”或“”）。【答案】（1）CD；（2）C；（3）【解析】（1）在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，使用的是低压交流电源，所以不需要干电池，磁场是利用了电流的磁效应，所以也不需要条形磁铁，测量线圈两端的电压需要使用多用电表的交流电压挡，不需要直流电压表和直流电流表。故选CD。（2）变压器铁芯的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故选C。（3）操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐，则可能导致漏磁，使得输出电压偏小，则有，则可能正确的是图线只有，故选。13.利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为。（1）轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶；（2）开始时，小桶装有砝码，整个实验装置处于静止状态；（3）突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的____（选填“”“”或“”）点；（4）剪断细绳瞬间手机受到的合力大小等于____；A.砝码的重力大小 B.小桶和砝码的重力大小 C.手机的重力大小 D.弹簧对手机的拉力大小（5）改变小桶中砝码质量，重复步骤（3），获得多组实验数据并绘制图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，____；（6）如图丁所示，某同学在处理数据时，以手机竖直方向的加速度为纵坐标，砝码质量为横坐标，绘制图像，获得一条斜率为，截距为的直线，则可推算出手机的质量为____（选用、、表示）。【答案】（3）；（4）B；（5）质量一定时，手机加速度与合外力成正比；（6）【解析】（3）前面的数据波动是保持平衡时的轻微扰动，后续的数据波动是因为手机在做（近似）简谐运动，故第一个峰值即为我们要的绳子被剪断时的瞬时加速度，故选“”点；（4）剪断细绳瞬间，弹簧的弹力大小不变，手机受到的合力大小小桶和砝码的重力大小。故选B。（5）由丙图知，图像为过原点的一条直线，根据图像可以得到的结论，当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比。（6）绳子剪断前，设弹力为，小桶质量为，手机质量为，对手机有平衡知，绳子剪断后，对手机由牛顿第二定律有，综上可得，解得。五、解答题14.年月日世界田联钻石赛在厦门白鹭体育馆举行，世界名将杜普兰蒂斯以米的成绩刷新了自己的撑杆跳世界记录。如图所示，某次训练时，运动员持杆从静止开始加速助跑，助跑距离为，速度达到，接着撑杆起跳，重心升高时到达最高点且速度为零。过杆后，运动员做自由落体运动，重心下降时身体接触软垫，从接触软垫到速度减至零的时间为。已知运动员的质量为，助跑阶段可视为匀加速直线运动，重力加速度取，不计空气阻力，求：（1）运动员助跑阶段的加速度大小；（2）从撑杆起跳到最高点的过程中，运动员机械能的变化量；（3）从接触软垫到速度减为零过程中，软垫对运动员作用力的冲量大小。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）助跑过程，根据位移与速度的关系式有，解得；（2）取刚要起跳时重力势能为零，则起跳时的动能与最高点的重力势能分别为，，则运动员机械能的变化量为；（3）由最高点落到软垫过程，根据移与速度的关系式有，取竖直向上为正方向，接触软垫到速度为零过程，由动量定理得，解得。15.亥姆霍兹线圈是一对平行的完全相同的圆形线圈。如图所示，两线圈通入方向相同的恒定电流，线圈间形成平行于中心轴线的匀强磁场。沿建立轴，一圆形探测屏垂直于轴放置，其圆心位于轴上的点。在线圈间加上平行于轴的匀强电场，粒子源从轴上的点以垂直于轴的方向持续发射初速度大小为的粒子。已知粒子质量为，电荷量为（），电场强度大小为，磁感应强度大小为，电场和磁场均沿轴正方向，探测屏半径为，不计粒子重力和粒子间相互作用。（1）若未加电场，求粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径；（2）若线圈中不通电，粒子恰好打在探测屏边缘，求探测屏中心与粒子源间的距离；（3）若要使粒子恰好打在探测屏的中心，求探测屏中心与粒子源间的最小距离。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得，解得轨道半径为；（2）粒子在