2025届福建省福州市高三四模物理试题（含答案）

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1.下面是某单色光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气的光路图。点O是半圆形玻璃砖的圆心。可能正确的光路图是( )
A. B.
C. D.
2.电蚊拍利用高压电击网来击杀蚊虫，原理如图所示，将稳恒直流电源的3V电压通过高频转换器转变为交变电压u=3sin10000πt(V)，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电击网电压可达2400V。下列说法正确的是( )
A. 该变压器是降压变压器B. 交流电压表的示数为3V
C. 电击网上的高频电压的频率为5000HzD. 去掉高频转换器电蚊拍仍能正常工作
3.如图所示，质量分别为m和M的两本书叠放在光滑水平面上，两本书之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，为使两本书一起做匀加速直线运动，则施加在m上的水平推力F最大值为( )
A. μmgB. μ(M+m)gC. μ(M+m)MgmD. μ(M+m)mgM
4.如图某同学进行垫球训练，在排球离开手臂竖直向上运动到最高点后，再竖直落回原位置的全过程中，假设空气阻力大小恒定，取竖直向上为正方向，排球的加速度a、速度v、动能Ek、机械能E随时间t的变化图像，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.一列沿x轴传播的简谐波，波速为4m/s，M、N为该波传播方向上的两个质点，t=0时刻的波形图如图所示，M点位于波峰，N点向下振动，则该列简谐波( )
A. 沿x轴负方向传播
B. 周期为1s
C. N点比M点先回到平衡位置
D. 经过2s，M点通过的路程为64cm
6.2024年3月20日，“鹊桥二号”中继星成功发射。如图所示，“鹊桥二号”经地月转移轨道进入月球捕获轨道Ⅰ，先在轨道Ⅰ绕月运动，再经过轨道控制从P位置进入周期为24小时的环月椭圆使命轨道Ⅱ。则“鹊桥二号”( )
A. 在轨道Ⅰ的运行周期大于24小时
B. 在轨道Ⅰ经过P点时，需要点火加速，才可能进入轨道Ⅱ
C. 轨道Ⅰ经过P时的加速度与轨道Ⅱ经过P时的加速度相同
D. 椭圆轨道Ⅱ的半长轴一定大于地球同步卫星的轨道半径
7.如图，质量为m的小球穿在固定的光滑竖直杆上，与两个完全相同的轻质弹簧相连。在竖直向上的拉力作用下，小球静止于MN连线的中点O。弹簧处于原长。后将小球竖直向上缓慢拉至P点，并保持静止，此时拉力F大小为2mg。Q为杆上另一个点，PO=OQ。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。若撤去拉力，下列说法正确的是( )
A. 刚撤去外力时，小球的加速度为3g
B. 小球从P点运动到Q点的过程中，两个弹簧对小球做功为零
C. 小球沿杆在PQ之间做往复运动
D. 与没有弹簧时相比，小球从P点运动到Q点所用的时间更短
8.科学实践小组对福州内河调研发现，弯曲河道的外侧河堤会受到流水冲击产生的压强。如图所示，河流某弯道处可视为圆心为0，半径为R的圆弧的一部分。假设河床水平，河道在整个弯道处宽度L和水深H均保持不变，水的流动速度v大小恒定，L≪R，河水密度为ρ，忽略流水内部的相互作用力。取弯道某处一垂直于流速的观测截面，则在一段极短时间Δt内( )
A. 流水的加速度方向指向圆心O
B. 流水速度改变量的大小为vRΔt
C. 通过观测截面水的动量改变量大小为ρLHv3Δt2R
D. 外侧河堤受到的流水冲击产生的压强为ρHv2R
三、填空题：本大题共3小题，共9分。
9.我国古代发明的点火器原理如图所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着易燃艾绒。猛推推杆，艾绒即可点燃。在此压缩过程中，外界对套筒内封闭的气体做______(选填“正功”、“负功”)，气体压强______(选填“增大”、“减小”或“不变”)，内能______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
10.2025年3月28日，我国自主研制的“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平，标志着中国核能开发迈出重要一步。该核反应方程为 12H+13H→24He+X，方程式中的X为______(选填“电子”、“中子”或“质子”)，该反应属于核______(选填“聚变”或“裂变”)；反应前后质量亏损约为0.02u，释放能量约为______MeV(质量亏损1u释放931.5MeV的核能)。
11.如图所示，真空中a、b、c三个点电荷分别固定在边长为l的等边三角形的三个顶点，a、b带电量为+q，c带电量为-q，O为ab边的中点，O1为三角形的中心，O在连接OO1的直线上，且OO1=OO2，则O点的场强大小为______，方向由 O指向______(选填“O1”或“O2”)；O1点的电势______(选填“等于”、“大于”或“小于”)O2点的电势。
四、实验题：本大题共5小题，共51分。
12.实验小组利用图1装置验证机械能守恒定律。摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，摆线长度可调节；在O点正下方固定一个光电门，可测出小球经过光电门的挡光时间。
(1)利用游标卡尺测量小球的直径d，示数如图2，d=______ mm。
(2)组装好装置，测出摆长L。将小球拉至摆线与竖直方向成θ角处并由静止释放，使其在竖直面内自由下摆，记录小球挡光时间t。要验证小球下摆过程机械能守恒，______(选填“需要”或“不需要”)测量小球质量。
(3)保持θ角不变，改变摆长L，重复上述过程。根据测量数据，在直角坐标系中绘制______图像，若该图线是一条过原点的直线，则小球下摆过程中机械能守恒。
A.L-(1t)2
B.L-{1}{t}
C.L-t
D.L-t2
13.小明为测量某种电源的电动势和内阻，用如图1所示的电路进行实验，器材如下：
干电池(电动势E未知，内阻r未知)；
电流表A(量程0.6A，内阻为1Ω)；
定值电阻R0(阻值为10Ω)；
电阻箱R(最大阻值为999.9Ω)；
开关S，导线若干。
(1)闭合开关S，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I。某次测量电阻箱的示数如图2所示，读出电阻箱的阻值______Ω。
(2)根据实验数据，在图3中绘制出1I-R图像。求得电源电动势E=______ V，内阻r=______Ω。(结果均保留2位有效数字)
(3)用该方法测得的电源内阻______(选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
14.十米跳台跳水是奥运跳水比赛项目之一，我国运动员在这一项目中占据绝对优势。如图运动员质量为40kg，该运动员某次以3m/s速度竖直向上起跳。取g=10m/s2，忽略空气阻力的影响，运动员在竖直面内做直线运动，且可视为质点。求该运动员：
(1)起跳后上升到离跳台的最大高度；
(2)入水瞬间速度大小(结果保留根号)；
(3)入水瞬间重力的瞬时功率(结果保留根号)。
15.如图竖直平面直角坐标系xOy，在y轴右侧区域内同时存在匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向水平向左(大小未知)，匀强磁场方向垂直于纸面(图中未画出)。一质量为m，电量为q的小球，从a(-2L,L)点水平向右抛出，经O点进入y轴右侧区域后，恰能沿直线运动。小球的运动均在竖直面内，空气阻力不计，重力加速度为g，求：
(1)小球水平抛出的初速度；
(2)小球的电性、磁感应强度的大小和方向；
(3)若小球直线运动到b点(图中未标出)时撤去电场，磁场保持不变，经一段时间小球运动至c点(图中未标出)时速度大小为v1，求b、c两点间的竖直高度。
16.如图甲所示，长直光滑水平导轨的左端连有开关S，开关保持断开，导轨右侧连接长直粗糙倾斜导轨，倾角满足sinθ=0.1，摩擦力大小与速度大小满足f=kv(k未知)，虚线CD和C'D'之间存在磁感应强度大小为B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场。垂直导轨放置的金属杆P、Q，先后向右进入磁场区域。P杆从CD进入磁场区域到从C'D'离开的过程，其速度vP随位移x变化的图像如图乙所示，P杆离开磁场前速度已达到稳定。已知P、Q杆的质量mP=mQ=2kg导轨间距为L=2m，两杆电阻均为R=1Ω，其余电阻不计，不计金属杆通过水平导轨与倾斜导轨连接处的能量损失，取g=10m/s2，求：
(1)P杆刚进入磁场时的电流和加速度大小；
(2)Q杆刚进入磁场时的速度大小；
(3)P杆从C'D'离开磁场区域后，冲上倾斜导轨，经时间t=4.4s再次返回磁场时恰好与Q杆碰撞(碰撞时间极短)后粘在一起，此时立即合上开关S，求P、Q两杆的粘合体最终停止处与C'D'的距离。
答案和解析
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】D
4.【答案】C
5.【答案】BD
6.【答案】AC
7.【答案】BD
8.【答案】AC
9.【答案】正功 增大 增大
10.【答案】中子 聚变 18.63
11.【答案】4kq3l2 O1 小于
12.【答案】22.6mm； 不需要； A
13.【答案】12.3； 4.2；3.7； 等于
【解析】解：(1)根据图2所示电阻箱可知，其读数为0×100Ω+1×10Ω+2×1Ω+3×0.1Ω=12.3Ω。
(2)根据图1所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得E=I(r+R0+R+RA)，整理得1I=1ER+r+R0+RAE，
由图3所示1I-R图像可知，图像的斜率k=1E=8.5-3.521V-1=521V-1，纵轴截距b=r+R0+RAE=3.5A-1，
代入数据解得，电源电动势E=4.2V，内阻r=3.7Ω。
(3)由于电流表内阻已知，该实验方案不存在系统误差，电源内阻测量值等于真实值。
故答案为：(1)12.3；(2)4.2；3.7；(3)等于。
(1)电阻箱各旋钮示数与对应倍率的乘积之和是电阻箱读数。
(2)应用闭合电路的欧姆定律求出图像的函数解析式，根据图示图像求出电源电动势与内阻。
(3)根即实验电路图分析实验误差。
14.【答案】起跳后上升到离跳台的最大高度为0.45m；
入水瞬间速度大小为 209m/s；
入水瞬间重力的瞬时功率为400 209W
【解析】解：(1)根据竖直上抛运动的规律，运动员到达最高点时，有h=v022g=322×10m=0.45m
(2)运动员从最高点到落到水面做自由落体运动，根据自由落体的规律v2=2g(h+H)，代入数据解得v= 209m/s；
(3)根据重力瞬时功率的公式P=mgv=40×10× 209W=400 209W。
答：(1)起跳后上升到离跳台的最大高度为0.45m；
(2)入水瞬间速度大小为 209m/s；
(3)入水瞬间重力的瞬时功率为400 209W。
15.【答案】小球水平抛出的初速度为 2gL；
小球的电性为正电荷，磁感应强度的大小为mq g2L，方向为垂直纸面向里
b、c两点间的竖直高度为v12-4gL2g
【解析】解：(1)粒子做平抛运动，设粒子从a点到O点所用时间为t，根据运动规律
沿y方向有L=12gt2
沿x轴方向，粒子做初速度为0的匀加速直线运动，有
2L=v0t
联立解得
v0= 2gL
(2)设小球在O点速度为v，由平抛运动有
vx=v0= 2gL
vy=gt= 2gL
则
v= vx2+vy2=2 gL
方向
tanθ=vyvx=1
则
θ=45∘
根据题意分析可知小球沿aO做匀速直线运动，则受力如图所示
则电荷为正电荷，磁场方向垂直纸面向里。
mgf洛=cs⁡θ
f洛=qvB
联立得
B=mq g2L
(3)小球在重力和垂直纸面向里的匀强磁场的复合场中，由于洛伦兹力不做功，根据动能定理有
12mv12-12mv2=mgh
综上可得
h=v12-4gL2g
答：(1)小球水平抛出的初速度为 2gL；
(2)小球的电性为正电荷，磁感应强度的大小为mq g2L，方向为垂直纸面向里。
(3)b、c两点间的竖直高度为v12-4gL2g。
16.【答案】P杆刚进入磁场时的电流为2.5A，加速度大小为1.25m/s2；
Q杆刚进入磁场时的速度大小为4m/s；
P、Q两杆的粘合体最终停止处与C'D'的距离为0.4m
【解析】解：(1)P杆刚进入磁场时，由图乙知vp=5m/s
此时P杆产生的感应电流为
E=BLvp
感应电流大小为
I=E2R
解得I=2.5A
根据牛顿第二定律得
F安=BIL=mpa
解得a=1.25m/s2
(2)设Q杆刚进入磁场时，P杆在x=12m处，P杆速度为vp'，Q杆速度为vQ。
对P杆，取向左为正方向，根据动量定理得
-∑BI1LΔt1=mpvp'-mpvp
又q1=∑I1Δt1=∑BLvΔt12R=BLx2R
解得vp'=2m/s
或对P杆，根据动能定理得
-F安-x=12mvP '2-12mvp2
F安-=B2L2vp2R+B2L2vp'2R2
解得vp'=2m/s
对P、Q杆，取向右为正方向，由动量守恒定律得
mpvp'+mQvQ=(mp+mQ)v1
(其中v1是P杆离开磁场前的稳定速度，也是P、Q两杆的共速，即v1=3m/s)
解得vQ=4m/s
(3)设Q杆进入后到两杆共速，两杆的相对位移为Δx，则
对P杆，有∑BI2LΔt2=mpv1-mpvp'
又q2=∑I2Δt2=BLΔx2R
解得Δx=4m
P杆离开磁场后，Q杆在磁场中滑行的距离xQ=x-Δx=12m-4m=8m
设Q杆与P杆碰前，Q杆速度为vQ'，P杆速度为vp″，则
对Q杆，取向右为正方向，由动量定理得
-∑BI3LΔt3=mQvQ'-mQv1
q3=∑I3Δt3=BLxQ2R
解得vQ'=1m/s
在斜面上往返过程，取沿斜面向上为正，摩擦力的总冲量为零。
对P，取沿斜面向上为正方向，由动量定理得
-mpgsinθ⋅t=mpvp″-mpv1
解得vp″=-1.4m/s
设P和Q碰后速度为v2。
P和Q杆碰撞过程，取向右为正方向，根据动量守恒定律得
mpvp″+mQvQ'=(mp+mQ)v2
解得v2=-0.2m/s
对PQ粘合体碰后运动过程，取向右为正方向，由动量定理得
∑BI4LΔt4=0-(mp+mQ)v2
又
q4=∑I4Δt4=BLxpQR2
解得xPQ=0.4m
答：(1)P杆刚进入磁场时的电流为2.5A，加速度大小为1.25m/s2；
(2)Q杆刚进入磁场时的速度大小为4m/s；
(3)P、Q两杆的粘合体最终停止处与C'D'的距离为0.4m。本题是复杂的电磁感应中力学问题，要理清物理过程，把握每个过程的力学规律是关键。在电磁感应问题中，涉及距离时，往往根据动量定理求速度。