2023届福建省宁德市高三下学期第四次质量检测物理试题及答案

绝密★启用前

2023年宁德市普通高中毕业班第四次质量检测

物  理  试  题

                   （考试时间：75分钟； 满分：100分）        

注意事项：

1. 选择题用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑

2. 非选择题用黑色墨水签字笔在答题卡上书写作答。

3．在本试卷上作答无效。

一、单项选择题:共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求

1．2023年4月16日，长征四号乙遥五十一运载火箭将我国首颗降水测量专用卫星风云三号G星送入高度407km、倾角50°的倾斜预定轨道，成功填补了我国南北纬50°范围内的降水监测资料。卫星轨道可看做圆，地表重力加速度为g，下列说法正确的是

A．卫星的向心加速度小于g

B．卫星的轨道与赤道平面重合

C．卫星运行速度大于第一宇宙速度 

D．若考虑稀薄大气的阻力，卫星的速度会越来越小

2．人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢平躺着看手机（如图所示），不仅对眼睛危害大，还经常出现手机砸伤脸的情况。若手机质量约为，从离人脸约的高处无初速掉落，砸到人脸后手机未反弹，人脸受到手机的冲击时间约为，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的是

A．手机下落的过程和与人脸接触的过程均处于失重状态

B．手机对人脸的冲量大小约为

C．手机对人脸的平均冲力大小约为

D．手机与人脸作用过程中动量变化量大小约为0

3．如图甲所示，在xOy平面内有两个沿y轴方向做简谐运动的点波源和分别位于和处，某时刻波源在x轴上产生的波形图如图乙所示，波源的振动图像如图丙所示，由两波源所产生的简谐波波速均为，质点a、b、p的平衡位置分别位于、、处。已知在时，两波源均在平衡位置且振动方向相同，下列说法正确的是

A．两波源所产生的简谐波不会发生干涉

B．时，质点a向y轴正方向振动

C．在内，质点b运动的总路程是

D．稳定后质点p振动的表达式为

4．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为，定值电阻的阻值为，电阻箱的初始阻值为，灯泡L阻值恒为。下列说法正确的是

A．电流表的示数为

B．逐渐增大的阻值，功率逐渐变大

C．当时，副线圈功率达到最大

D．若将换为一个理想二极管，则灯泡L两端电压的有效值为

二、多项选择题:共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符

合题目要求

5．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为7.8 m、6.6 m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是

A．P、Q两质点运动的方向始终相反

B．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰

C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置

D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波谷

6．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图所示，则a、b两束光

A．在真空中，a光的传播速度比b光大

B．在棱镜内，a光的传播速度比b光小

C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小

D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大

7．打桩机是基建常用工具。某种简易打桩机模型如图所示，重物A、B和C通过不可伸长的轻质长绳跨过两个光滑的等高小定滑轮连接，C与滑轮等高（图中实线位置）时，C到两定滑轮的距离均为L。重物A和B的质量均为m，系统可以在如图虚线位置保持静止，此时连接C的绳与水平方向的夹角为60°。某次打桩时，用外力将C拉到图中实线位置，然后由静止释放。设C与正下方质量为2m的静止粧D碰撞后，D获得竖直向下速度，竖直向下运动距离后静止（不考虑C、D再次相碰）。A、B、C、D均可视为质点，不计空气阻力，则

A．C在刚释放时的加速度为0

B．C的质量为

C．C到达虚线位置时的速度大小为

D．若D在运动过程中受到的阻力F可视为恒力，其大小为

8．如图所示，形金属框长、宽，放置在光滑绝缘水平面上，左侧接一个阻值为的定值电阻，其总质量为。金属框右端和中间位置放有两根相同的细金属棒和，两金属棒质量均为、电阻均为，两金属棒跟金属框接触良好，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属框电阻不计。金属框右侧有宽为的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为。已知金属框和两金属棒共同以初速度进入匀强磁场，最终棒恰好没从磁场中穿出，整个过程中两金属棒与形金属框均保持相对静止。重力加速度为。下列说法正确的是

A．金属棒与形金属框间的动摩擦因数至少为

B．在棒进入磁场前，通过、间定值电阻的总电荷量为

C．棒刚进入磁场时的速度为

D．整个过程中、间定值电阻产生的焦耳热为

三、实验题:共2小题，共24分。

9．小聪用如图甲所示的电路探究压敏电阻的阻值随所受压力变化的关系，要求测量结果尽可能准确。可提供的实验器材有：

A．两节干电池（电动势约为，内阻不计）；

B．待测压敏电阻（不受压力时的阻值约为）；

C．电压表V（量程为，内阻很大）；

D．电流表A1（量程为，内阻约为）；

E．电流表A2（量程为，内阻约为）；

F．滑动变阻器R（最大阻值为，额定电流为）；

G．开关及导线若干。

（1）电流表A应选用__________（填“D”或“E”）。

（2）根据图甲电路，用笔画线代替导线将图乙中的实物补充连接成测量电路________。

（3）正确连接好电路，将滑动变阻器的滑片移至__________（填“a”或“b”）端，闭合开关S。

（4）改变压敏电阻所受的压力大小F，调节滑片，使电压表的示数U、电流表的示数I合适，不考虑电表内阻对电路的影响，算出压敏电阻的阻值，获得压力大小F和压敏电阻的阻值的多组数据，以为纵轴、F为横轴，作出图像如图丙所示。根据图丙可知，当压敏电阻所受的压力大小为___________N（结果保留三位有效数字）时，压敏电阻的阻值为。

（5）若考虑电流表A的内阻，则压敏电阻的测量值___________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。

10．某实验小组在进行“探究加速度与力的关系”实验时，设计了如图所示的三种实验方案。

方案一：两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致关系。

方案二：（I）按如图所示的装置将实验器材安装好，把悬挂小盘的细绳系在小车上；

（Ⅱ）在长木板不带定滑轮的一端下适当的位置垫上一块薄木块，反复移动木块的位置，直至小车能沿长木板做匀速直线运动，打出点迹分布均匀的纸带；

（Ⅲ）小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源后，再取下纸带，并对纸带进行编号；

（Ⅳ）保持小车的质量M不变，改变小盘内的砝码的个数n，重复步骤（Ⅲ）；

（Ⅴ）在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测出加速度a，通过作图可得a-n图像。

方案三：（I）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；

（Ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；

（Ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到a-F的关系。

（1）方案一中有一处明显的错误为：___________。

（2）不需要满足条件的方案是___________（选填“方案一”、“方案二”或“方案三”）。

（3）利用方案二进行实验时改变钩码的个数n测得相应的加速度a，并记录数据如下表所示，请将下表中的数据描在坐标纸上，并作出a-n图像。n=2时的加速度a约为___________。（结果保留二位有效数字）

四、计算题:共3小题，共36分。

11．如图所示，空间坐标系O—xyz内有一由正方体ABCO—A′B′C′O′和半圆柱体BPC—B′P′C′拼接而成的空间区域，立方体区域内存在沿z轴负方向的匀强电场，半圆柱体区域内存在沿z轴负方向的匀强磁场。M、M′分别为AO、A′O′的中点，N、N′分别为BC、B′C′的中点，P、P′分别为半圆弧BPC、B′P′C′的中点，Q为MN的中点。质量为m、电荷量为q的正粒子在竖直平面MNN′M′内由M点斜向上射入匀强电场，入射的初速度大小为v0，方向与x轴正方向夹角为θ = 53°。一段时间后，粒子垂直于竖直平面BCC′B′射入匀强磁场。已知正方体的棱长和半圆柱体的直径均为L，匀强磁场的磁感应强度大小为，不计粒子重力，sin53° = 0.8，cos53° = 0.6。

（1）求匀强电场的电场强度E的大小；

（2）求粒子自射入电场到离开磁场时的运动时间t；

（3）若粒子以相同的初速度自Q点射入匀强电场，求粒子离开匀强磁场时的位置坐标。

12．如图所示，平面直角坐标系xOy内有一个半径为R的圆形区域I，圆心坐标为，圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，在y轴上的范围内有一个线状的粒子源，能够沿x轴正方向发射速度为的某种正粒子，已知所有粒子均从圆形磁场边缘的同一点射出，然后进入第四象限所在区域为的足够大的匀强磁场区域II中，匀强磁场区域II的磁感应强度大小为。不计粒子重力和粒子间的相互作用力（；）。求：

（1）粒子的比荷；

（2）匀强磁场区域II的上边界有粒子射出的区域长度；

（3）圆形磁场区域I有粒子经过的面积。

13．如图所示，有一匝数匝、内阻、横截面积的螺线管线圈内存在垂直线圈平面向上的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律为，线圈左侧有电容为的超级电容器，平行倾斜金属导轨可通过单刀双掷开关分别与线圈和电容器相连，倾斜导轨与水平金属导轨间通过一小段光滑绝缘圆弧平滑连接．已知倾斜导轨的倾角，倾斜导轨和水平导轨间距均为，倾斜导轨内存在垂直导轨平面向上、磁感应强度的匀强磁场，水平导轨区域内存在方向竖直向上、宽度为、磁感应强度为的匀强磁场，磁场边界与导轨垂直．现将开关接1，将一电阻不计、质量的金属杆垂直倾斜导轨放在磁场边界下方某处，金属杆处于静止状态．然后将开关接2，金属杆由静止开始下滑，当滑到底端时速度为，此后进入较长的光滑水平导轨，与磁场边界左侧的“工”字型联杆发生弹性碰撞，随后联杆向左运动穿过磁场区域．已知金属杆与倾斜导轨间动摩擦因数，金属杆、长度均为、质量均为、电阻均为，与金属杆垂直的绝缘轻杆长度也为、质量不计．已知金属杆始终与导轨良好按触，导轨电阻不计，忽略磁场的边界效应，求：

（1）当开关接1时，金属杆所受的摩擦力大小；

（2）当开关接2时，金属杆从初始位置运动到倾斜导轨底端的位移s；

（3）与联杆相碰后，联杆穿过磁场区域过程中，杆上产生的焦耳热？

2023年宁德市普通高中毕业班第四次质量检测

物理试题参考答案及评分细则

一、单项选择题:共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求

1．A

【详解】A．设卫星到地面距离为h，根据

可得

该卫星的向心加速度小于g，A正确；

B．该卫星轨道为倾角50°的倾斜预定轨道，卫星的轨道与赤道平面不重合，B错误；

C．由公式

得

可知，卫星绕地球运做匀速圆周运动时，半径越小，速度越大，近地卫星的运行速度，也就是第一宇宙速度，是最大的运行速度，该卫星轨道高于近地卫星，所以速度小于第一宇宙速度，C错误；

D．由于稀薄大气的影响，如不加干预，在运行一段时间后，卫星的速度减小，引力大于向心力，做近心运动，半径变小，引力做正功，其速度变大，D错误。

故选A。

2．C

【详解】A．手机下落的过程中，加速度向下，处于失重状态；与人脸接触的过程中，加速度先向下后向上，即先失重后超重，故A错误；

BC．手机对人脸的冲量大小等于人脸对手机的冲量大小，设人脸对手机的作用力为，则有

解得

所以人脸对手机的冲量为

根据牛顿第三定律，手机对人脸的平均冲力大小等于人脸对手机的平均冲力大小，故B错误、C正确；

D．手机与人脸作用过程中动量变化量大小为

故D错误。

故选C。

3．C

【详解】A．由图乙可知，波源的波长，可得波源的频率为

由图丙可知波源的频率

所以波源和波源的频率相同，两列波振动方向相同，相位差固定，为相干波源，则两波源所产生的简谐波可发生干涉，故A错误；

B．由图丙知，在时，波源在平衡位置且向y轴负方向运动，则在时，波源也在平衡位置且向轴负方向运动。

波源的波长为

可得在时，由于波源和波源所引起处质点都在平衡位置向y轴负方向运动；那么在，即经过后由波源和波源所引起处质点在平衡位置下方且向y轴负方向运动，故B错误；

C．质点b到波源的距离为，质点b到波源的距离为，质点b到两波源的距离差为

可知b点为振动减弱点，则b点的振幅为

在内，质点经过了，则质点b运动的总路程

故C正确；

D．质点p到两波源的距离差为，可知p点为振动加强点，则p点的振幅为

由题在时两波源均在平衡位置且向下振动，可知在时p质点在平衡位置且向上振动，相位为0，则 p点质点初相位为，有

可得

稳定后质点p振动的表达式为

故D错误。

故选C。

4．C

【详解】A．设副线圈电压为，原线圈电压为，两端电压为，则

设灯泡电流为，灯泡电阻与电阻箱的阻值相同，电阻箱的电流也为I，则

联立解得

即电流表的示数为。故A错误；

B．逐渐增大的阻值，则负载阻值增大，把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，则串联电路总阻值增大，则总电流减小，根据

可知功率逐渐变小。故B错误；

C．把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，其等效阻值设为R，则

又

，，

联立解得

R的功率为

可知，当时，R的功率最大，即副线圈功率达最大。则

解得

故C正确；

D．若将换为一个理想二极管，则原线圈只有一半时间里有电压且与左端输入电压相同，原线圈电压有效值设为，则

解得

则灯泡两端电压的有效值不为。故D错误。

故选C。

二、多项选择题:共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求

5．AB

【详解】A．简谐横波的波长

P、Q两质点距离波源S的距离

距离波源的距离之差为半个波长的奇数倍，因此P、Q两质点运动的方向始终相反，A正确。

BCD．根据P、Q两质点距离波源S的距离可知，当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置。当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置，故B正确，CD错误。

故选AB。

6．CD

【详解】A．在真空中，a光的传播速度与b光一样大，A错误；

BC．由题可知，a在传播的过程中没有发生全反射，b发生全反射，故以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，根据折射定律

可知a光的传播速度比b光大，C正确，B错误；

D．由题分析可知，a光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，由

可知，分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大，D正确。

故选CD。

7．BC

【详解】A．C在刚释放瞬间，水平方向受力平衡，竖直方向只受重力，故C在刚释放时的加速度为g，A错误；

B．设C的质量为M，对静止在虚线位置的C物体进行受力分析可知

解得

B正确；

C．C下落过程中A、B、C系统机械能守恒

解得

C正确；

D．对D应用动能定理可得

解得

D错误。

故选BC。

8．ACD

【分析】棒刚进磁场时，由法拉第电磁感应定律及安培力公式可知，此时导体棒受的安培力最大，对由共点力的平衡可得动摩擦因数的最小值；由法拉第电磁感应定律及电流的定义式及闭合电路欧姆定律联立解得电路的总电荷量，再由电路的结构确定定值电阻中的电荷量；棒进入磁场前后，分别对装置整体列动量定理，由此判断棒进入磁场前后整体装置的速度变化，由此解得棒刚进入磁场时的速度大小；棒进入磁场前后，分别对装置整体列功能关系解得整个电路的热量，再由电路的结构确定定值电阻产生的热量，由此得解。

本题主要考查电磁感应现象中动量定理、功能关系等的综合应用，有一定难度。

【详解】A.根据题意，金属棒在磁场中做减速运动，开始时速度最大，棒受到的安培力最大，由于法拉第电磁感应定律及安培力公式联立可得

由

解得金属棒与金属框间的动摩擦因数至少为

A正确；

B.在棒进入磁场前

所以

定值电阻与金属棒并联，通过定值电阻的电荷量为

B错误；

C.棒进入磁场前，对整体由动量定理得

则当棒刚进入磁场时对整体有

在棒进入磁场后，同样由动量定理得

该过程中对整体有

即

设棒刚进入磁场时的速度为，则

故

C正确；

D.金属棒进入磁场前，整体产生的焦耳热为

设、间定值电阻产生的热量为，则

解得

金属棒进入磁场后整体产生的焦耳热为

设、间定值电阻产生的焦耳热为，则

解得

所以整个过程中、间定值电阻产生的焦耳热为

D正确。

故选ACD。

三、实验题:共2小题，共24分。

9．     E          a     44.0/43.8/43.9/44.1/44.2     大于

【详解】（1）[1]电路中的最大电流约为

所以电流表应选用A2。

（2）[2]

（3）[3]为保证电路安全，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片移至a端。

（4）[4]根据题图丙可知，压敏电阻的图线过点，因此当压敏电阻所受的压力大小为时，压敏电阻的阻值为。

（5）[5]若考虑电流表A的内阻，则根据题图甲电路有

因此

10．     与小车连接细绳应与桌面平行     方案三    

【详解】（1）[1] 与小车连接细绳应与桌面平行；

（2）[2]根据三个实验的实验原理可知，方案一和方案二都应满足，不需要满足条件的方案是方案三；

（3）[3]根据表格数据作图如下：

由图可知n=2时的加速度a约为。

四、计算题:共3小题，共36分。

11．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）粒子在电场中运动时，沿x轴方向

解得

沿z轴方向

由牛顿第二定律可知

解得

（2）粒子进入匀强磁场后，由牛顿第二定律可知

解得

由几何关系可知，粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为60°，粒子在磁场中运动的周期

粒子在匀强磁场中运动的时间

故

（3）若粒子以相同的初速度自Q点射入匀强电场，在匀强电场中运动的时间

进入磁场时，沿x轴方向的速度大小为

沿z轴方向的速度大小为

故粒子沿x轴方向做匀速圆周运动，半径

沿z轴方向做匀速直线运动，因粒子做圆周运动的半径不变，故在磁场中运动的时间不变，在磁场中沿z轴方向运动的位移大小为

在电场中沿z轴方向运动的位移大小为

故粒子离开磁场时，z轴方向的坐标

y轴方向的坐标

x轴方向的坐标

即离开磁场时的位置坐标为。

12．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）若所有粒子从圆形磁场区域I的同一点射出，则此点为，且粒子圆周运动的半径

由

代入数据得

（2）画出粒子的运动轨迹如图所示

可知处射出的粒子进入磁场时与匀强磁场区域II边界的夹角为，处射出的粒子进入磁场时与匀强磁场区域II边界的夹角为，由几何关系可得

对从D点射入磁场区域II的粒子分析可得

对从F点射入磁场区域II的粒子分析

粒子在磁场区域II的运动半径

粒子从匀强磁场II上边界有粒子射出的区域长度

得

（3）根据几何关系可知

，

有圆形磁场有粒子经过的区域的面积

解得

13．（1）1N；（2）4.5m；（3）1.25J

【详解】（1）当开关打到接头1时，由法拉第电磁感应定律，可知

感应电流

根据受力平衡列平衡方程

代入可得

（2）当开关打到接头2时，对金属杆ab受力分析可知

杆ab与电容器构成闭合回路，电流

联立求得杆做匀加速运动，加速度

杆ab运动至底端，根据匀变速直线运动规律有

可得

（3）杆ab与联动装置发生弹性碰撞，由动量守恒和能量守恒可知其交换速度，故碰后杆ab静止，联杆速度变为v1=3. 0m/s

①当杆ef从FG运动到HI过程，ef杆为电源，ab和cd并联构成外电路，由于ab电阻不计，外电路短路，电路中产生的电能全部转化为ef杆的焦耳热。对ef杆列动量定理

得

v2=2m/s

由此得ef杆产生的焦耳热

②当杆cd从FG运动到HI过程，cd杆为电源，ab和ef并联构成外电路，由于ab电阻不计，ef被短路，电路中产生的电能全部转化为ab杆的焦耳热，ef杆不发热。所以ef杆产生的焦耳热

Q=1. 25J