2024-2025学年福建省九市联考高三（第三次）质量检测物理试卷（4月）（含详细答案解析）

这是一份2024-2025学年福建省九市联考高三（第三次）质量检测物理试卷（4月）（含详细答案解析），共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示为某同学投篮时的情景，篮球在空中划出一道美妙的弧线后精准进入篮框，不计空气阻力，则篮球飞行过程中
A. 加速度先减小后增大B. 动能先减小后增大
C. 机械能先增大后减小D. 重力的功率先增大后减小
2.小明在假期实践活动的过程中，拍了一张变压器铭牌的照片，根据照片信息，下列说法正确的是
A. 380 V指的是交流电的峰值
B. “容量115 kVA”中的“kVA”是能量的单位
C. 正常工作时初级线圈电流比次级线圈电流小
D. 初级线圈与次级线圈的匝数比约为1:5
3.水车作为农耕文化的重要组成部分，体现了中国古代劳动人民的创造力。如图所示为一种水车的原理简化图，水车竖直放置，其叶片与半径共线，水渠引出的水从一定高度以4m/s的速度水平流出，水的流量为60kg/s，水流出后做平抛运动，某时刻水流均垂直冲击到与竖直面成60∘的叶片上(叶片面积大于水流横截面积)。已知水流冲击叶片后速度变为零并从两侧流走，则水流对叶片的冲击力大小为
A. 240 NB. 480 NC. 780 ND. 1080 N
4.2024年12月19日，我国将天启星座04组卫星送入近地轨道，有效解决了地面网络覆盖盲区的问题。如图所示为天启星座04组卫星中的卫星A与北斗导航卫星B绕地球的运动轨迹，两卫星轨道均视为圆轨道，且两轨道平面不共面。某时刻，卫星A恰好位于卫星B的正下方，一段时间后，A在另一位置从B的正下方经过，已知卫星A的轨道半径为r，则卫星B的轨道半径可能为
A. 2753rB. 2783rC. 32782rD. 32752r
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
5.如图所示是利用光电管研究光电效应的实验电路图，用光子能量为2.5eV的单色光照射光电管的阴极K，闭合开关S，调节滑动变阻器R，当电压表示数为0.7V时，电流表示数恰好为0，则
A. 该阴极材料的逸出功为1.8eVB. 该阴极材料的逸出功为0.7eV
C. 断开开关S，电流表示数为0D. 断开开关S，电流表示数不为0
6.中国科学家利用兰州重离子加速器进行医用同位素的同步分离制备，“扇形聚焦回旋加速器”是该装置的重要构造部分。某种扇形聚焦磁场分布的简化图如图所示，圆心为O的圆形区域等分成8个扇形区域，相互间隔的4个区域内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，另外4个区域内没有磁场。质量为m、电荷量为q的正离子以恒定速率在闭合平衡轨道上做周期性运动，其闭合平衡轨道如图中实线所示，离子重力不计，则离子绕闭合平衡轨道运动一周的过程中
A. 运动的方向是顺时针B. 运动的方向是逆时针
C. 在磁场中运动的总时间为πmBqD. 在磁场中运动的总时间为2πmBq
7.明朝宋应星所著的《天工开物》中记录了图甲所示的用重物测量弓弦张力的“试弓定力”情景，其简化模型如图乙所示，某次测量时将弦的中点悬挂于秤杆上，在质量为m的弓的中点处悬挂质量为M的重物，此时弦的张角为θ=120∘，已知弦可视作遵循胡克定律的弹性轻绳，且始终在弹性限度内，不计弓的形变和一切摩擦，重力加速度大小为g，则
A. 此次测量中弦的张力为(m+M)gB. 此次测量中弦的张力为 3(m+M)g
C. 增加重物质量，弦的张力一定增大D. 增加重物质量，弦的张力可能减小
8.竖直平面内固定有两个电荷量均为q(q>0)的点电荷，两电荷相距0.6m，O为两电荷水平连线的中点。一带电量为−q的带电小球自O点以2.0J的初动能向下运动，其动能Ek与小球的位移x之间的关系如图乙中曲线Ⅰ所示，小球在x=0.4m处的动能最小，且动能为1.85J，直线Ⅱ为计算机拟合的曲线Ⅰ的一条渐近线，其斜率为9J/m。已知小球可视为质点，运动过程中电量保持不变，空气阻力不计，重力加速度大小g取10m/s2，静电力常量k=9×109N⋅m2/C2，则
A. 下落到x=0.4m的过程中，小球的电势能增加了0.15J
B. 下落到x=0.4m的过程中，小球的加速度先减小后增加再减小
C. 电荷量q=1.25×10−5C
D. 电荷量q=2.50×10−5C
三、填空题：本大题共3小题，共12分。
9.如图甲所示为发光二极管，可将电能高效转化为光能，广泛应用于电子显示及新型照明设备。二极管的发光帽为透明材料，其结构原理简化为如图乙所示，由半径为R的半球体和圆柱体组成，二极管发光部分视为点光源，位于距半球体球心O正下方为R的A点处，已知光在真空中的传播速度为c，发光帽透明材料折射率为n，则光在透明材料中的传播速度v=________；若光线AB恰好未从半球体的B点射出，则折射率n=________。
10.如图所示为两列简谐横波在t=0时刻的波形图，已知a波向右传播，b波向左传播，传播速度均为10m/s，则两列波相遇时，________(选填“能”或“不能”)产生干涉现象，t=0.5s时，平衡位置在x=2m处质点的位移为________cm.
11.一个用钉销锁定的导热活塞将绝热气缸分成体积相等的左右两室，两室装入不同质量的氮气，左室压强大于右室压强。拔出钉销后活塞移动至稳定状态，已知氮气可视为理想气体，不计一切摩擦，则整个过程中左室氮气________(选填“吸热”或“放热”)，左室氮气的内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
四、实验题：本大题共2小题，共18分。
12.小明同学用如图甲所示的向心力演示仪来探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，装置中长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1:2:1，变速塔轮自上而下有三种组合方式，每层中左右塔轮的半径之比不同。
(1)下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是________
A.探究两个互成角度的力的合成规律 B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C.探究弹簧弹力与形变量的关系 D.验证机械能守恒定律
(2)小明同学将皮带套在第二层塔轮上，调整长槽、短槽共线，位置如图乙所示，缓慢转动手柄使短槽转动一圈，此时长槽和短槽再次共线且位置如图丙所示，则第二层左右塔轮的半径之比为________(填选项标号)
A.4:1 B.3:2 C.2:1 D.1:2
(3)在探究向心力的大小与角速度关系之前，小明同学选择两个相同的小球，将装置调整为如图丁所示，请指出其中的至少两处错误：
①________________________________________________；
②________________________________________________。
13.随着智能可穿戴设备的快速发展，柔性温度传感器的研究引起了国内外的广泛关注。某兴趣小组利用如图甲所示的电路对其中银薄膜热敏电阻的温度特性进行探究，并利用该电阻设计温度报警装置。所用器材有：银薄膜热敏电阻RT、电源E(6V,内阻可忽略)、电压表V1、V2(均可视为理想电表)、定值电阻R0(阻值为150Ω)，滑动变阻器R1、单刀开关S和导线若干。
(1)实验时，将热敏电阻RT置于温度控制室中，按照图甲连接好电路，记录不同温度下电压表V1和电压表V2的示数，并计算出对应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表V1的示数为4.8V，电压表V2选择0−3V量程，示数如图乙所示，则电压表V2的示数为________V，此时热敏电阻的阻值为________Ω。
(2)实验中得到的该热敏电阻阻值RT随温度t变化的曲线如图丙所示。
(3)利用上述实验器材和报警器、定值电阻Rx制作温控报警器，其电路如图丁所示，方框A、B处连接热敏电阻RT或定值电阻Rx。当环境温度升高使得通过报警器的电流达到或超过10 mA时，报警器报警，则热敏电阻RT应连接于图中方框________(选填“A”或“B”)处，已知报警器的电阻为50Ω，若要求开始报警时的环境温度为30∘C，则定值电阻Rx的阻值应为________Ω。
(4)若该温控报警器用久后，直流电源内阻增大，则触发报警的温度与原设定值相比________(选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
14.某款质量为m1=2000kg的国产新能源汽车在新车碰撞测试中，以v0=20m/s的速度与前方质量为m2=1000kg的静止障碍物发生正碰，碰撞过程中汽车速度随时间变化的关系如图所示，t=0.5s时碰撞结束，障碍物向前弹开，汽车仍向前运动。已知碰撞过程中忽略空气阻力及地面摩擦，求：
(1)碰撞结束瞬间障碍物的速度大小；
(2)碰撞过程中系统损失的机械能；
(3)碰撞过程中汽车与障碍物间的平均作用力大小。
15.如图所示，导体棒ab、cd分别静置于水平固定的平行窄导轨和宽导轨上，导轨间距分别为L1=1m、L2=2m，导轨电阻不计，所在区域存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B=1T的匀强磁场，ab、cd棒的质量分别为m1=0.2kg、m2=0.4kg，两导体棒总电阻为R=5Ω，ab棒与导轨间无摩擦，cd棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.25。t=0时刻，给导体棒ab一个大小为F=1N，方向水平向右的恒力作用，t=0.7s时cd棒刚要滑动，再过一段时间后回路中电流大小为I0且保持恒定。已知ab棒距宽导轨足够远，cd棒所在导轨足够长，导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，重力加速度大小g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
(1)t=0.7s时，cd棒中电流的大小和方向；
(2)0∼0.7s时间内，安培力对ab棒的冲量大小；
(3)电流I0的大小。
16.如图甲所示，倾角θ=30∘的斜面固定在水平地面上，一轻质弹簧固定在斜面底端。质量M=1kg的带挡板长木板A放置在斜面上，其下表面与斜面间的动摩擦因数μ1= 36，上表面P点以上粗糙，P点以下光滑，两部分长度分别为L1=0.6m、L2=0.3m，长木板A下端与弹簧上端距离L3=0.25m。t=0时，长木板A以v1=3.5m/s的速度沿斜面向上运动，质量m=1kg的小物块B(可视为质点)沿斜面向下以v2=1.5m/s的速度冲入长木板A上端，一段时间后物块与挡板发生碰撞。取沿斜面向下为正方向，0∼0.2s内小物块B运动的v−t图像如图乙所示，已知小物块B与挡板碰撞时间极短且碰后粘合在一起，重力加速度大小g取10m/s2，求：
(1)小物块B与长木板A之间的动摩擦因数μ2；
(2)长木板A第一次运动到弹簧上端时的速度大小；
(3)已知弹簧弹性势能公式为EP=12kx2(其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量)，若长木板接触弹簧后，恰能不离开弹簧，求最终长木板A静止时，弹簧的压缩量。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.斜抛运动的物体仅受重力作用，加速度为重力加速度，不变，故A错误；
B.篮球运动过程中，仅受重力作用，重力先做负功后做正功，动能先减小后增大，故B正确；
C.篮球仅受重力作用，运动过程中机械能守恒，故C错误；
D.根据PG=mgvy可知，重力的功率先减小后增大，故D错误。
2.【答案】C
【解析】A.380V是指有效值，故A错误；
B.根据P=UI可知，“容量115 kVA”中的“kVA”是功率的单位，故B错误；
C.根据U1I1=U2I2可知，正常工作时初级线圈电流比次级线圈电流小，故C正确；
D.根据U1U2=n1n2可知，初级线圈与次级线圈的匝数比约为5：1，故D错误。
3.【答案】B
【解析】水流做平抛运动，水平速度保持v0=4m/s。当水流垂直冲击与竖直面成60∘的叶片时，速度方向与水平方向夹角为60∘，因此水流冲击叶片的速度为v=v0cs60 ∘=8m/s。
根据动量定理，FΔt=mv，移项得F=mΔtv=Qv=60kg/s ×8m/s=480N，故B正确。
4.【答案】D
【解析】由题可知，一段时间后，A只能在地球另一侧从B的正下方经过，
设A卫星周期为T0，则它运动到地球另一侧经过的时间△t=mT0+T02=(2m+1)T02，m=0，1，2，3⋯，设B卫星周期为T，经过的时间△t′=nT+T2=(2n+1)T2，n=0，1，2，3⋯，由于A卫星轨道更低，周期更短，则T>T0，它再从高轨卫星下方经过，满足△t=△t′，即(2m+1)T02=(2n+1)T2，m>n，
设高轨卫星的半径为r′，
根据开普勒第三定律，则r′=32m+12n+12r，其中m、n取整且m>n。故选D。
5.【答案】AD
【解析】AB.根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν−W0，且Ek=eUc，故W0=1.8eV，故A正确，B错误；
CD.由于hν>W0，断开开关后，有光电效应现象的产生，电流表示数不为0，故C错误，D正确。
6.【答案】AD
【解析】AB、根据左手定则可以判断粒子运动方向为顺时针方向，故A正确。
CD、圆形分成8个扇形区域，每个区域的夹角为2π8=π4，其中有4个区域存在磁场，故粒子圆周运动的圆心角2α=2π。根据qvB=mv2r,T=2πrv得:T=2πmBq，粒子在磁场中运动的总时间t=2α2πT=2αmBq=2πmBq，故D正确。
7.【答案】AC
【解析】对弓和重物整体进行受力分析如图：
AB、在竖直方向上由受力平衡可得2Tcsθ2=(M+m)g，解得T=(M+m)g2csθ2=(M+m)g，故A正确.
CD、由上述分析可知，增加重物质量，弦的张力一定增大 ，故C正确。
8.【答案】BC
【解析】A.从图乙中曲线可以看出，小球的动能从2.0J减少到1.85J，动能减少了0.15J，由于小球的动能减少，而小球的重力势能减少，因此小球的电势能增加，增加量大于0.15J，A错误；
B.Ek−x图象斜率表示合外力，小球下落到x=0.4m的过程中，由图乙中的I线可知，小球受到的合外力先减小，再增大，再减小，所以小球在下落过程中小球的加速度先减小后增加再减小，B正确；
CD.Ek−x图象斜率表示合外力，直线Ⅱ为计算机拟合的曲线Ⅰ的一条渐近线，其斜率为9J/m，说明当x处于无穷远时，小球仅受重力作用，即小球的重力为mg=9N，从图乙中曲线l可以看出，小球在x=0.4m处的动能最小，此时小球的加速度为零，即重力和电场力的合力为零，因此，电场力的大小等于重力的大小，即2kq2 0.622+0.422×0.4 0.622+0.42=mg，代入如据解得：q=1.25×10−5C，C正确，D错误。
9.【答案】cn； 2
【解析】根据折射率的定义可知，v=cn；
若光线AB恰好未从半球体的B点射出，可知，临界角C=45∘，则n=1sinC= 2.
10.【答案】能；−8。
【解析】两列波波长、波速相等，根据v=λf，解得f=1.25Hz ，(T=1f=0.8s)，因两列波的频率相等则能产生干涉现象；根据x=vt=5m，则平衡位置在x=2m处质点是平衡位置和波谷的叠加，则平衡位置在x=2m处质点的位移为y=−8cm。
11.【答案】吸热；不变。
【解析】开始时左室压强大于右室压强，左室氮气对活塞的压力大于右室氮气对活塞的压力，拔出钉销后，活塞向右移动，左室氮气对活塞做正功(气体对外界做功)；活塞对右室氮气做正功(外界对气体做功)，活塞导热，氮气温度不变，氮气内能不变，△U=0，由热力学第一定律：△U=W+Q可知：右室氮气放热，左室氮气吸热。
由以上分析可知左室氮气吸热，左室氮气内能不变。
12.【答案】(1)B；
(2)C；
(3)①实验开始前，标尺没有调零；②左侧小球的位置放置错误；③皮带没有套在同一层塔轮上。
【解析】(1)探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系的实验采用的实验方法为控制变量法，探究加速度与物体受力、物体质量的关系实验也是采用用控制变量法，故B正确，
(2)根据题意结合图乙和图丙可知，长槽和短槽转动角速度之比为1:2，由于两塔轮用皮带连接，线速度相同，故半径之比等于角速度的反比，即第二层左右塔轮的半径之比为2:1，C选项正确，ABD均错误。
故选C。
(3)根据丁图可知，两标尺没有调零，
探究向心力大小与角速度关系，应控制小球质量，运动半径相同，故左侧小球位置放置错误。
13.【答案】( )1.50、330；(3)B、250；(4)偏高。
【解析】(1)根据乙图可知，电压表V2的示数为1.50V，
由图甲可知，流过热敏电阻的电流I=U2R0=1.50150=1100A，故此时热敏电阻的阻值RT=U1−U2I=4.8V−1.50V1100A=330Ω；
(3)根据图丙可知，随着温度的升高，该热敏电阻的阻值增大，若丁图中A处为热敏电阻，当环境温度升高时，则电路中总电阻增大，总电流减小，B两端电压增大，流过B的电流增大，因此流过报警器中电流减小，不会报警，因此只能是B为热敏电阻，即热敏电阻RT应连接于图中方框B处，
由图丙可知，环境温度为30∘C时，热敏电阻的阻值为300Ω，此时报警器电流达到10mA，
根据图丁，由闭合电路欧姆定律有：E=I(R+Rx)+I+I(R+Rx)RT′⋅R0，其中I为报警器的电流，R为报警器的电阻，代入I=10mA，RT′=300Ω，R0=150Ω，E=6V，R=50Ω，
解得Rx=250Ω；
(4)若该温控报警器用久后，直流电源内阻增大，则有E=I(R+Rx)+I+I(R+Rx)RT′′⋅(R0+r)，其中r为电源内阻，RT′′为报警器报警时热敏电阻的阻值，由于I=10mA不变，故I+I(R+Rx)RT′′⋅(R0+r)=I+I(R+Rx)RT′⋅R0，则有RT′′>RT′，即电源内阻增大后，报警器报警时热敏电阻的阻值变大，结合图丙可知，触发报警的温度与原设定值相比偏高。
14.【答案】(1)碰撞过程中，对于车和障碍物组成的系统动量守恒，
则m1v0=m1v1+m2v2
得：v2=20m/s；
(2)由能量关系：△E=12m1v02−(12m1v12+12m2v22)
得：△E=1×105J；
(3)对汽车，碰撞过程中由动量定理
−Ft=m1v1−m1v0
得：F=4×104N。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】(1)t=0.7s时，对cd棒分析BIL2=μm2g
得I=μm2gBL2=12A
方向：d指向c；
(2)t=0.7s时，E=BL1v
E=IR
得v=2.5m/s
0−0.7s时间内，对ab棒分析Ft−IF安=mv1−0
得IF安=0.2N⋅s；
(3)稳定后电路电流一定，BL1v1−BL2v2=I0R，取Δt
BL1(v1+Δv1)−BL2(v2+Δv2)=I0R，
有L1Δv1=L2Δv2，即a1a2=L2L1=21
即F−BI0L1m1=2BI0L2−μm2gm2，
得I0=23A。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】解：(1)由图乙得，0−0.2s内小物块的加速度大小
a1=2.5m/s2
对小物块受力分析，由牛顿运动定律得
μ 2mgcs30∘−mgsin30∘=ma1
得：μ 2= 32
(2)0−0.2s内小物块的位移大小为x1=v2+v2′2t
得：x1=0.25m
对长木板受力分析，由牛顿运动定律得
Mgsin30∘+μ 1(M+m)gcs30∘+μ 2mgcs30∘=Ma2
得：a2=17.5m/s2
t=0.2s时，长木板的速度大小为v3=v1−a2t
得：v3=0，
则此过程长木板向上运动的距离为x2=v12t
得：x2=0.35m，
x1+x2=L1，
小物块恰好运动到长木板上的P点处此后小物块进入光滑部分，小物块、长木板各自的加速度大小为
mgsin30∘=ma3
Mgsin30∘−μ 1(M+m)gcs30∘=Ma4
得：a3=5m/s2，a4=0，
小物块加速下滑，长木板静止v42−v2 ′2=2a3L2
小物块与长木板碰撞并粘在一起mv4=(M+m)v5
碰后小物块与长木板整体一起向下运动，由牛顿第二定律得
(M+m)gsin30∘−μ 1(M+m)gcs30∘=(M+m)a5
得：a5=2.5m/s2
从碰后瞬间运动至弹簧上端v62−v52=2a5(L3+x2)
得：v6=2m/s
(3)该整体与弹簧接触后，恰不离开弹簧，则弹簧处于原长，设向下最大压缩量为xm，
从开始接触弹簧到弹簧恢复原长，
由能量守恒得12(M+m)v62=μ 1(M+m)gcs30∘⋅2xm
得：xm=0.4m
从该整体与弹簧接触到弹簧被压缩至最短，由能量守恒得
12(M+m)v62+(M+m)gxmsin30∘=μ(M+m)gcs30∘⋅xm+12kxm2
得：k=75N/m
该整体由弹簧原长向下运动的过程中，速度最大时弹簧的压缩量为(M+m)gsin30∘=μ 1(M+m)gcs30∘+kx3
得：x3=115m
根据简谐运动的对称性可知，当速度为零时，弹簧的压缩量为：x=2x3
此时因kx