[物理]福建省三明市2023_2024学年高三下学期高中质量监测试题(解析版)

这是一份[物理]福建省三明市2023_2024学年高三下学期高中质量监测试题(解析版)，共21页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
（考试时长：75分钟 满分：100分）
第I卷
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. 如图甲所示的救生缓降器由挂钩（或吊环）、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可使人沿（随）绳（带）缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的图像。已知工人的质量，，则下列说法中正确的是（ ）
A. 发生险情处离地面的高度为27m
B. 时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为630W
C. 加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为280N
D. 整个过程中工人所受重力做功为18900J
【答案】C
【解析】A．发生险情处离地面的高度为
故A错误；
B．根据数学知识可得时速度为
加速度
由牛顿第二定律
解得
则钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为
故B错误；
C．加速下滑时加速度
由牛顿第二定律
钢丝绳对工人的拉力大小为
故C正确；
D．整个过程中工人所受重力做功为
故D错误。
故选C。
2. 某学习小组用如图电路研究光电效应的规律。当用某种频率的的光照射阴极K时，电流表有示数，则（ ）
A. 换用不同频率的光照射，电流表仍有示数
B. 只增加照射光的强度，电流表示数将增大
C. 把电源的正负极对调，电流表将无示数
D. 保持光照条件不变，调节滑动变阻器，逐渐提高电压，电流表示数将增大
【答案】B
【解析】A．当用某种频率的的光照射有光电效应发生，说明光频率大于极限频率，换用其他频率的入射光照射，有可能小于极限频率，不会产生光电效应，故A错误；
B．增加照射光的强度，产生的光电子数更多，形成的光电流更大，故B正确；
C．阴极逸出的光电子具有初动能，因此在外加电压调到零时仍有光电流。如果施加反向电压，在电压较低时也还有光电流，只有当反向电压大于遏止电压时，光电流才为零，因此电源正负极对调后，只要电压小于遏止电压仍有光电流，故C错误；
D．产生光电效应时，在光照强度不变的情况下，光电流随电压的增大而增大，当电流增大到一定值后，即使电压再增大，电流也不再增加，达到一个饱和值，即为饱和电流。在光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间内逸出的电子数也越多，饱和电流越大，故D错误。
故选B。
3. 电动自行车在平直路面上匀速行驶，某一时刻从车上掉落一货物，车行驶的功率不变，货物掉落前后车速随时间的变化图象较符合实际的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】电动自行车的功率P=Fv，匀速行驶时，牵引力等于阻力，即F=f
加速度a=0。货物掉落后瞬间速度未变，车整体质量减小，阻力减小为f'，牵引力大于阻力，具有向前的加速度，车开始加速，由于功率不变，牵引力逐渐减小，加速度减小，当牵引力F'趋近于f'时，加速度趋近于0，电动自行车达到最大速度v'=
以后继续做匀速运动。故选A。
4. 为估算池中睡莲叶面承受出滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水上升了45mm．查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12m/s．据此估算该压强约为（设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103kg/m3）（ ）
A. 0.15PaB. 0.54PaC. 1.5PaD. 5.4Pa
【答案】A
【解析】由于是估算压强，所以不计雨滴的重力．设雨滴受到支持面的平均作用力为F。设在△t时间内有质量为△m的雨水的速度由v=12m/s减为零．以向上为正方向，对这部分雨水应用动量定理F△t=0﹣（﹣△mv）=△mv
得到
设水杯横截面积为S，对水杯里的雨水，在△t时间内水面上升△h，则有
△m=ρS△h
F=ρSv
压强
故A正确，BCD错误。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有多项符合题目要求，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. 2024年5月3日，嫦娥六号探测器在中国文昌航天发射场成功发射。如图所示，准确进入地月转移轨道，先沿椭圆轨道b运动，经多次变轨后沿近月圆轨道a做匀速圆周运动，则（ ）
A. “嫦娥六号”应在M点点火加速，经地月转移轨道运动到N点
B. “嫦娥六号”沿椭圆轨道b运动的周期比沿圆轨道a运动的周期小
C. “嫦娥六号”在椭圆轨道b上的N点加速度大于在圆轨道a上的N点加速度
D. “嫦娥六号”沿椭圆轨道b运动时，在远月点P速度小于在圆轨道a上的N点的速度
【答案】AD
【解析】A．“嫦娥六号”应在M点点火加速做离心运动，经地月转移轨道运动到N点，A正确；
B．根据开普勒第三定律
可知由于“嫦娥三号”沿椭圆轨道b运动的轨道半长轴大于沿圆轨道a运动的轨道半长轴，所以“嫦娥六号”沿椭圆轨道b运动的周期比沿圆轨道a运动的周期大，B错误；
C．根据牛顿第二定律可得
解得
则“嫦娥六号”在椭圆轨道b上的N点的加速度等于在圆轨道a上的N点的加速度，C错误；
D． “嫦娥六号”沿椭圆轨道b运动时，在远月点P的速度小于过P圆轨道的速度，在圆轨道a上的N点的速度大于过P圆轨道的速度，所以在椭圆轨道b远月点P的速度小于在圆轨道a上的N点的速度，D正确。
故选AD。
6. 纸面内存在沿某方向的匀强电场，在电场中取O点为坐标原点建立x轴，以O点为圆心、以R为半径作圆，从x轴上的a点开始沿逆时针方向将圆四等分，a、b、c、d是圆周上的4个等分点，实线ef为一带电粒子在电场中从e点运动到f点的运动轨迹，如图（a）所示；测量出圆上各点的电势、半径同x轴正方向的夹角θ，描绘出一θ图像如图（b）所示，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带负电 B. 粒子从e点运动到f点的过程中电势能逐渐增大
C. O点的电势为D. 电场强度的大小为
【答案】CD
【解析】A．根据图（b）可知，圆周上电势最高点和最低点所在直径与轴夹角为，设圆周上电势最高点为，圆周上电势最低点为，则直径方向为电场线方向，实线ef为一带电粒子在电场中从e点运动到f点的运动轨迹，粒子受力方向与电场方向一致，带正电，故A错误；
B．粒子受力方向与电场方向一致，粒子从e点运动到f点的过程中电场力做正功，电势能逐渐减小，故B错误；
C．O点的电势为
故C正确；
D．电场强度的大小为
故D正确。
故选CD。
7. 哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择。冰雕展上有一块圆柱体冰砖，上、下底面半径为1m，轴截面为正方形，上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰的折射率为1.3。下列说法正确的是（ ）
A. 若光在冰砖中发生全反射的临界角为C，则
B. 由灯直接发出的光照射到冰砖侧面时能从侧面任何位置射出
C. 由灯直接发出的光照射到冰砖上表面时都能从上表面任何位置射出
D. 从冰砖正上方沿方向观察，点光源的视深是
【答案】AC
【解析】A．若光在冰砖中发生全反射的临界角为C，则
故A正确；
B．作出发生全反射临界光路图，如图所示
在直角中，由几何关系可知
故由灯直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出，而
故由灯直接发出的光照到冰砖侧面时不是能从侧面任何位置射出，故B错误，C正确；
D．实深是AB，设视深为h，根据折射率定义式结合几何关系可知
可得
故D错误。
故选AC。
8. 如图，两平行足够长且电阻可忽略的光滑金属导轨安装在倾角为θ光滑绝缘斜面上，导轨间距L，磁感应强度B的有界匀强磁场宽度为d，磁场方向与导轨平面垂直；长度为2d的绝缘杆将导体棒和边长为d的正方形单匝线框连接在一起组成如图装置，其总质量m，导体棒中通以大小为I的恒定电流（由外接恒流源产生，图中未画出）。线框的总电阻为R，其下边与磁场区域边界平行。情形1：将线框下边置于距磁场上边界x处由静止释放，线框恰好可匀速穿过磁场区域；情形2：线框下边与磁场区域上边界重合时将线框由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回。导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直，重力加速度g。则（ ）
A. 情形1中，线框下边刚穿过磁场过程通过线框截面的电荷量
B. 情形1中，线框下边与磁场上边界的距离
C. 情形2中，装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热
D. 情形2中，线框第一次穿越磁场区域所需的时间
【答案】BD
【解析】A．情形1中，线框刚穿过磁场过程通过线框截面的电荷量
故A错误；
B．情形1中，对装置，当线框磁场中匀速时
可得
装置在进入磁场前做匀变速直线运动，由动能定理
可得
故B正确；
C．设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中，作用在线框上的安培力做功为W，由动能定理
其中
解得
故C错误；
D．设线框刚离开磁场下边界时的速度为v1，对装置在接着向下运动2d过程中，由动能定理
可得
对装置在磁场中运动时，由牛顿第二定律
可得
在时间内，有
则
有
而
解得
故D正确。
故选BD。
第II卷
三、非选择题：共60分。考生根据要求作答。
9. 如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为，则P做简谐运动的表达式为__________________ ，若一单摆（也视做简谐运动）与P同步振动，则其摆长为____________。
【答案】
【解析】[1]由图可知，影子P做简谐运动的振幅为，以向上为正方向，设P的振动方程为
由图可知，当时，P的位移为，代入振动方程解得
则P做简谐运动的表达式为
[2]对单摆做简谐运动，有
解得
10. 如图所示，一根长为l的直光纤，其折射率为n。光从它的左端面的A点射入，从右端面的B点（图中未画出）射出，当射入光纤的光线恰好在光纤的侧面发生全反射时，其在左端面处入射角i的正弦值为___________，所需的最长时间为______________。（真空中的光速为c）
【答案】
【解析】[1]作出光路图如图所示
当射入光纤的光线恰好在光纤的侧面发生全反射时，根据
则折射角为
根据
解得
[2] 光从光导纤维到空气的界面，发生全反射时，光的路程最长，所用时间也最长。光的传播路程
又，设所用最长时间为，则
解以上各式得
11. 如图所示，一同学站在水平地面上放风筝，风筝在空中相对地面静止。某时刻，由于风速发生变化，该同学拉动风筝线，使风筝飞高一小段距离后，停止拉动，风筝再次相对地面静止，此时风筝线与水平地面的夹角增大，风筝与水平面的夹角不变。已知、均为锐角且不计风筝线所受的重力。则前后两次风筝相对地面静止时相比，风筝受到的风力大小________（填“变大”、“ 不变”、“ 变小”）；该同学受到地面的支持力_____________ （填“变大”、“ 不变”、“ 变小”）
【答案】 变大 变小
【解析】[1][2]对风筝受力分析，并建立直角坐标系，如图
由于夹角φ不变，可知风力方向F不变，根据矢量三角形可知，当夹角α增大，风筝受到的风力变大，风筝线上的拉力变大。对该同学受力分析可知
由于拉力变大，夹角α增大，所以支持力变小。
12. 某同学想把量程为但内阻未知的微安表G改装成量程为的电压表，他先测量出微安表G的内阻，然后对电表进行改装，最后再利用一标准电压表，对改装后的电压表进行检测。该同学利用“半偏法”原理测量微安表G的内阻，实验中可供选择的器材有：
A.滑动变阻器
B滑动变阻器
C.电阻箱
D.电源（电动势为）
E.电源（电动势为）
F.开关、导线若干
具体实验步骤如下：
a．按如图甲所示的电路图连接好线路；
b．将滑动变阻器R的阻值调到最大，闭合开关后调节R的阻值，使微安表G的指针满偏；
c．闭合开关，保持R不变，调节的阻值，使微安表G的示数为，此时的示数为。
回答下列问题：
（1）①为减小实验误差，实验中电源应选_____________（填“”或“”），滑动变阻器应选____________（填“”或“”）。
②由实验操作步骤可知，微安表G内阻的测量值___________，与微安表内阻的真实值相比___________（填“偏大”“相等”或“偏小”）。
（2）若按照（1）中测算的，将上述微安表G改装成量程为的电压表，需要____________（填“串联”或“并联”）一个阻值为_____________的电阻。
（3）用如图乙所示电路对改装电压表进行校对，由于内阻测量造成的误差，当标准电压表示数为时，改装电压表中微安表G的示数为。为了尽量消除改装后的电压表测量电压时带来的误差，的阻值应调至_____________。（结果保留一位小数）
【答案】 （1） 1900.0（或1900） 偏小 （2）串联 2100.0（或2100） （3）2059.6
【解析】（1）①[1]本实验误差来自于闭合开关，电阻箱并入电路后，干路电流会发生变化，为使干路电流变化较小，应使干路中滑动变阻器接入电路的阻值尽量大，为使电流表能够满偏，相应的电源电动势应较大，故电源选择电动势约为的电源；
[2]毫安表G的满偏电流为，则干路中滑动变阻器接入电路的最小阻值约为
故滑动变阻器应选用。
②[3][4]由实验操作步骤可知，通过微安表的电流等于通过电阻箱的电流，可知两部分电阻相等，即微安表G内阻的测量值
因闭合开关，电阻箱并入电路后，电路的总电阻变小，干路电流会变大，即干路电流大于，而流过微安表G的电流为，则流过电阻箱的电流大于，即流过电阻箱的电流大于流过微安表G的电流，根据并联电路的特点，可知微安表G内阻真实值大于电阻箱的阻值，可知测量值偏小。
（2）[5][6]若按照（1）中测算的，将上述微安表G改装成量程为的电压表需要串联一个的电阻,阻值为
（3）[7]当微安表G的示数为时，有
若想调整雅确，则需将微安表读数变为，则
即将改装后的电压表内阻减小，即将的阻值变为
13. 某同学利用如图所示装置测量小球在空中下落过程所受阻力大小及小球的直径（假设小球下落过程中阻力不变）。
实验步骤如下：
（i）用电磁铁吸住一个小铁球，将吸住小铁球的电磁铁、光电门A及B固定在铁架台的竖直立柱上，调整它们的位置使小铁球、光电门A及B在同一竖直线上；
（ii）切断电磁铁电源，小铁球开始下落，测出小铁球通过光电门A的时间，并测出小铁球由光电门A运动到光电门B的时间t、光电门A与B中心之间的距离h；
（iii）保持光电门A的位置不变，改变光电门B的位置，多次重复实验步骤（ii），记录多组实验数据t及h。
根据以上实验步骤，回答以下问题：
（1）根据上述实验数据做出图线，若该图线的斜率为k，纵轴截距为b。则小铁球经过光电门A时的瞬时速度为___________；下落的加速度大小___________（用题中所给物理量的字母k或b表示）。
（2）小铁球的直径约为___________（用题中所给物理量的字母b、表示）。
（3）若当地重力加速度为g，小铁球受到的空气阻力与小铁球的重力之比为___________（用题中所给物理量的字母k、g表示）。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）[1][2]设小球经过光电门A的速度为，根据运动学公式
整理可得
即图线纵轴截距
斜率
可得
（2）[3]小铁球的直径约为
（3）[4]对小铁球根据牛顿第二定律可得
整理可得
14. 如图1，一内壁光滑的细薄玻璃管放在倾角为θ的粗糙斜面上，当总质量为m的玻璃管与管内水银从静止开始一起沿斜面加速下滑时，管内空气柱的长度为L1。已知玻璃管的横截面积为S，管外壁与斜面的动摩擦因数μ，管内水银质量为m0，大气压强为P0，重力加速度g，不计封闭气体的重力。求
（1）玻璃管与水银沿斜面下滑的加速度a的大小；
（2）如图2，若将玻璃管竖直静止放置，此时被封闭的空气柱长度L2为多大。
【答案】（1）；（2）或
【解析】（1）以水银柱和玻璃管为研究对象，根据牛顿第二定律
整理得
（2）在斜面上，以水银柱为研究对象，设封闭的气体压强为，根据牛顿第二定律得
解得
竖直放置时，封闭的气体压强为，则管内气体压强为
由玻意耳定律有p1L1S＝p2L2S
解得
或
15. 类似光学中的反射和折射现象，用磁场或电场调控也能实现质子束的“反射”和“折射”。如图所示，在竖直平面内有两个宽度均为d的平行区域Ⅰ和Ⅱ；Ⅰ区存在磁感应强度大小为B、方向垂直竖直平面向外的匀强磁场，Ⅱ区存在竖直方向的匀强电场。一束质量为m、电荷量为e的质子从O点以入射角射入Ⅰ区，在P点以出射角射出，实现“反射”；质子束从P点以入射角射入Ⅱ区，在Ⅱ区中发生“折射”，其出射方向与法线夹角为“折射”角。已知质子仅在平面内运动，初速度大小为，不计质子重力，不考虑质子间相互作用以及质子对磁场和电场分布的影响。
（1）若以任意角度射向磁场的质子都能实现“反射”，求的最大值；
（2）若匀强电场方向竖直向下，场强大小，求“折射率”n（入射角正弦与折射角正弦的比值）；
（3）计算说明如何调控电场，实现质子束从P点进入Ⅱ区发生“全反射”（即质子束全部返回Ⅰ区）。
【答案】（1）；（2）；（3），方向向上
【解析】（1）根据题意可知粒子从右侧射出，临界情况为
根据牛顿第二定律有
解得
（2）根据动能定理有
解得
设折射角为，水平方向为x方向，竖直方向为y方向，x方向速度不变，有
解得
（3）全反射的临界情况：到达Ⅲ区的时候y方向速度为零，即
可得
即应满足，方向向上
16. 如图所示，物块A和B静止在光滑水平面上，B的前端固定轻质弹簧，某时刻一子弹以大小为的速度水平射向B并嵌入其中，射入过程子弹与B水平方向的平均相互作用力大小为，之后B以大小为的速度向着A运动，从弹簧开始接触A到第一次被压缩至最短所用时间为t，在这段时间内B运动的位移大小为。又经过一段时间后A与弹簧分离，滑上粗糙斜面后再滑下，在水平面上再次压缩弹簧后又滑上斜面。已知A的质量为m，子弹和B的总质量为，A前两次在斜面上到达的最高点相同，B始终在水平面上运动，斜面与水平面平滑连接，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，不计A、B碰撞过程中的机械能损失。求：
（1）子弹嵌入物块B的深度；
（2）物块A第一次离开弹簧时，A、B各自的速度大小；
（3）物块A第一次在斜面上到达的最大高度；
（4）物块A第一次离开弹簧前，弹簧的最大压缩量。
【答案】（1）；（2），；（3）；（4）
【解析】（1）设子弹的质量为，对子弹射入B的过程中，由动量守恒定律
由能量守恒定律
联立解得，子弹嵌入物块B的深度为
（2）以B的初速度方向为正方向，物块A第一次离开弹簧时，由动量守恒定律
由机械能守恒定律
联立解得，物块A第一次离开弹簧时，A、B各自的速度大小为
（3）设A返回斜面底端时的速度大小为，斜面倾角为，A所受斜面的摩擦力为，对A第一次沿斜面的运动，上滑过程中，由动能定理可得
下滑过程中有
由两次沿斜面上滑的最高点相同可知，A与B再次碰撞分离后A的速度大小仍为，以B的初速度方向为正方向，对A与B再次碰撞分离的过程中，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得
联立可得
物块A第一次在斜面上到达的最大高度为
（4）A、B第一次压缩弹簧的过程中，任意时刻A、B组成的系统动量守恒，有
方程两边同时乘以时间，得
在时间内，根据位移等于速度在时间上的累积，可得
将代入，可得
所以，物块A第一次离开弹簧前，弹簧的最大压缩量为