2022~2023学年福建省福州市高三质量检测月考物理试卷（4月）（含解析）

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绝密★启用前2022~2023学年福建省福州市高三质量检测月考物理试卷（4月）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________题号一二三四五总分得分      注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。第I卷（选择题）一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）1.  一架无人机在同一水平面内运动，初始时悬停于空中，开始运动后在内向西沿直线飞行了，之后经过向北沿直线飞行后再次悬停。无人机的运动轨迹俯视图如图所示，则无人机在整个运动过程中(    )
 A. 平均速度大小为 B. 平均速度大小为
C. 平均速率为 D. 平均速率为2.  有一种瓜子破壳器如图甲所示，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破开瓜子壳。破壳器截面如图乙所示，瓜子的剖面可视作顶角为的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体、之间，并用竖直向下的恒力按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子自重，不计摩擦，则(    )A. 若仅减小、距离，圆柱体对瓜子的压力变大
B. 若仅减小、距离，圆柱体对瓜子的压力变小
C. 若、距离不变，顶角越大，圆柱体对瓜子的压力越大
D. 若、距离不变，顶角越大，圆柱体对瓜了的压力越小3.  如图所示，一圆形线圈在水平方向的匀强磁场中绕竖直方向的轴匀速转动，通过电刷与理想变压器原线圈相连，图示时刻圆形线圈平面与磁感线平行，为定值电阻，不计圆形线圈电阻，电压表为理想交流电表，则(    )
 A. 图示时刻，电压表的读数为
B. 若仅将圆形线圈匝数减少为原来的，两端电压减小为原来的
C. 若仅将圆形线圈转速减少为原来的，消耗的电功率减小为原来的
D. 若仅将变压器原线圈匝数减少为原来的，通过的电流减小为原来的4.  某工地小型升降电梯的原理图如图所示，轿厢、对重跨过轻质定滑轮通过足够长轻质缆绳连接，电机通过轻质缆绳拉动对重，使轿厢由静止开始向上运动，运动过程中未接触滑轮、未落地。已知、质量分别为、，电机输出功率恒为，不考虑空气阻力与摩擦阻力，重力加速度取，则当轿厢速度为时，、之间轻质缆绳的拉力大小为(    )
 A.  B.  C.  D. 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）5.  中国制造的列车空气弹簧实现了欧洲高端铁路市场全覆盖，空气弹簧安装在列车车厢底部，可以起到有效减震、提升列车运行平稳性的作用。空气弹簧主要由活塞、气缸及密封在气缸内的一定质量气体构成。列车上下乘客及剧烈颠簸均会引起车厢震动。上下乘客时气缸内气体的体积变化较慢，气体与外界有充分的热交换剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若外界温度恒定，气缸内气体视为理想气体，则(    )A. 乘客上车造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体对外界放热
B. 乘客上车造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体对外界做正功
C. 剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体的内能增加
D. 剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，空气弹簧内气体分子的平均动能减小6.  某研究小组研发了一款弹跳机器人，总质量仅为，其结构如图所示，流线型头部内的微型电机先将碳纤维细条制成的弹性结构压缩，之后弹性势能迅速释放，在约为的时间内将机器人由静止加速到，此时机器人恰好离开地面，接着沿竖直方向上升，离地最大高度为，当地重力加速度为，则(    )
 A. 微型电机工作时，消耗的电能全部转化为弹性结构储存的弹性势能
B. 机器人在的加速时间内平均加速度大小约为
C. 弹跳机器人在空中上升时加速度大小大于
D. 弹跳机器人在空中上升的过程中机械能守恒7.  目前大多数医院进行输液治疗时都采用传统的人工监护方式，为减轻医务人员负担，有不少输液传感器投入使用。某电容输液传感器测量装置示意图如图甲所示，测量电路如图乙所示，、间接入恒定电压，自动控制开关置于时电容器充电、置于时电容器放电。电容器在的作用下周期性充放电，系统监测每次充电过程中电容器两端电压随时间的变化曲线，可自动判定输液管中是否有药液。在输液管中有药液和无药液的两次电容器充电过程中，电容器两端电压随时间的变化曲线如图丙所示，已知有药液时测量电路中的电容值更大，则(    )A. 曲线为有药液时的充电曲线
B. 曲线为有药液时的充电曲线
C. 曲线对应的情况下电容器充满电后所带的电荷量较大
D. 曲线对应的情况下电容器充满电后所带的电荷量较大8.  如图甲所示，质量为的物块与竖直放置的轻弹簧上端连接，弹簧下端固定在地面上。时，物块处于静止状态，物块从正上方一定高度处自由落下，与发生碰撞后一起向下运动碰撞时间极短，且未粘连，到达最低点后又向上运动。已知运动的图像如图乙所示，其中的图线为直线，不计空气阻力，则(    ) A. 物块的质量为 B. 时，弹簧的弹性势能最大
C. 时，速度为零 D. 时，、开始分离第II卷（非选择题）三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）9.  氢原子的能级示意图如图所示，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多能发出          种频率的光子用这些光照射逸出功为的锌板，则锌板表面逸出光电子的最大初动能为          。10.  一列沿轴传播的简谐横波在时的波形图如图所示，传播速度为，则该简谐横波的周期          时，位于处的质点处于波谷位置，则该简谐横波沿轴          选填“正”或“负”方向传播。
 四、实验题（本大题共2小题，共18.0分）11.  某同学利用粗细均匀的细杆做成一个矩形框，并结合光电门的多组计时功能，设计了一个测量当地重力加速度的实验。
 实验步骤如下：用螺旋测微器测出细杆的直径如图甲所示，则          用刻度尺测出矩形框的长度为如图乙所示，将光电门固定在铁架台上并伸出桌面，将矩形框竖直放在光电门正上方，其中短杆、保持水平静止释放矩形框，短杆、经过光电门时，分别得到挡光时间、求得当地重力加速度          用，，，表示如图丙所示，若释放的时候矩形框短杆部分未水平放置，与水平方向成一小角度，则的测量值          真实值选填“大于”“等于”或“小于”。 12.  酒驾严重危害交通安全，喝酒不开车已经成为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻与酒精气体浓度的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精测量仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：A.干电池组电动势，内阻B.表头满偏电流，内阻C.电阻箱最大阻值D.电阻箱最大阻值E.开关及导线若干该同学设计的测量电路如图丙所示，他首先将表头量程扩大为，则应将电阻箱的阻值调为          如图丁所示，该同学想将酒精气体浓度为零的位置标注在表头上处，则应将电阻箱的阻值调为          ；
完成步骤后，某次在实验室中试测酒精浓度时，表头指针如图丁所示。已知酒精浓度在之间属于饮酒驾驶酒精含量达到或超过属于醉酒驾驶，则该次测试的酒精浓度属于          范围选填“酒驾”或“醉驾”使用较长时间后，干电池组电动势降低，内阻增大，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比          选填“偏大”“偏小”或“不变”。 五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）13.  在第届国际宇航大会上，我国“天问一号”火星探测任务团队被国际宇航联合会授予年度“世界航天奖”。天问一号着陆器在着陆火星的动力减速阶段，从火星表面附近以的初速度竖直向下做匀减速运动，经速度减为。已知着陆器质量约为，火星表面重力加速度取，忽略火星自转，求：着陆器在动力减速阶段下降的距离着陆器在动力减速阶段所受阻力大小若火星的半径是地球半径的，地球表面重力加速度取，求火星与地球的质量之比。 14.  如图所示，间距为的水平导轨右端接有的定值电阻。虚线与导轨垂直，其左侧有方向竖直向上、大小为的匀强磁场。一质量的金属棒垂直于导轨放置在距右侧处，一重物通过绕过轻质定滑轮的绝缘轻绳与金属棒连接。时，将金属棒由静止释放，在时，金属棒恰好经过边界进入磁场。已知导轨足够长，不计导轨与金属棒电阻，金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，重力加速度取，不计一切摩擦，求：
 金属棒进入磁场前的加速度大小及重物的质量金属棒刚进入磁场时，电阻的热功率时金属棒速度为，求此时金属棒与的距离． 15.  如图甲所示，离子源持续逸出带电量为、质量为的离子，其初速度视为，离子经过加速电场后，以速度沿两平行极板的中线飞入交变电场。已知极板、水平放置，间距为，长度为，极板上所加的交变电压如图乙所示，变化周期，所有离子均能从极板右侧射出，不计离子重力及离子间相互作用，求：
 加速电场的电压大小极板间所加电压的最大值当极板间交变电压为问中所求的时，在极板右侧建立直角坐标系，其中与极板的中轴线在同一直线上，图中的两个正方体边长均为，正方体区域内存在沿轴正方向、大小为的匀强磁场，正方体区域内存在沿轴正方向、大小为的匀强磁场，求离子在正方体区域内运动的最长时间。
答案和解析 1.【答案】 【解析】【分析】本题考查对位移、路程、平均速度、平均速率的理解，基础题，位移是从初位置指向末位置的有向线段，是矢量，而路程为物体经过的轨迹的长度，是标量。
平均速度等于位移与时间的比值；平均速率等于路程与时间的比值。【解答】、无人机飞行的总时间，位移为，平均速度大小，故A正确，B错误。
、无人机飞行的总时间，路程为，平均速率，故CD错误。  2.【答案】 【解析】【分析】本题考查共点力平衡，做出其受力分析图，根据平衡条件得出圆柱体对瓜子的压力表达式，然后进行分析。【解答】对瓜子受力分析如图所示，

压力，因此压力大小与、间距离无关，、选项错误
增大，减小，故C错误， D正确。  3.【答案】 【解析】【分析】本题关键是明确交流电最大电动势、有效值以及变压器的变压比公式推导出电压的表达式进行分析，
根据求解线圈产生的感应电动势的最大值；根据求解有效值；根据变压比公式求解输出电压；根据变压比公式求解变压器的两端电压；再根据求解消耗的电功率，通过变压比公式结合欧姆定律可得通过的电流关系。【解答】A、交流电最大电动势，变压器输入电压有效值。根据变压器知识，得电压表读数，由于交流电表的读数为有效值，故电压表读数为一直不变，A错误
B、圆形线圈匝数变为原来时，电压也变为原来，B正确
C、圆形线圈转速变为原来，消耗的电功率，变为原来，C错误
D、原线圈匝数变为原来，则变为原来倍，即电流变为原来倍， D错误。  4.【答案】 【解析】【分析】本题考查牛顿第二定律和功率的相关知识，解题关键是熟练掌握物理公式，灵活运用。属于小型综合题。
首先根据牛顿第二定律和功率与速度的关系式求解电机牵引缆绳速度速度为时，电机缆绳中拉力；然后对轿厢、对重分别应用牛顿第二定律联立求解，、之间轻质缆绳的拉力大小。【解答】当轿厢速度即电机牵引缆绳速度速度为时，电机缆绳中拉力为，设、之间轻质缆绳中拉力大小为，轿厢此时加速度大小为，则对重有，对轿厢有，解得：，。故C正确ABD错误  5.【答案】 【解析】【分析】上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时气缸内气体与外界没有热交换，在气体压缩的过程中，根据热力学第一定律进行分析。
本题以列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关为背景，考查热力学第一定律，关键是弄清楚题干给出的条件，能够根据热力学第一定律判断气体内能的变化与哪些因素有关功和热量。【解答】、上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换，压缩过程中外界对气体做功，根据，气体温度不变，内能不变，气体对外界放热，A正确， B错误
、剧烈颠簸造成气体压缩的过程中，气体与外界来不及热交换，，压缩过程中外界对气体做功，根据，气体的内能增加，气体分子的平均动能增加， C正确， D错误。  6.【答案】 【解析】【分析】本题考查了能量守恒的应用、机械能守恒的判断，以及运动学加速度概念和运动学竖直上抛规律。学会用假设法判断机械能是否守恒。
电机工作时，消耗的电能一部分转化为内能，其余转化为弹簧储存的弹性势能；
根据加速度的定义式求平均加速度；
假定机械能守恒，求出上升的高度与实际高度比较可判断机械能是否守恒；
根据牛顿第二定律分析在空中上升时加速度。【解答】A.电机工作时，消耗的电能一部分转化为内能，其余转化为弹簧储存的弹性势能，故 A错误；
B.，故B正确；
D.若机械能守恒，则可上升的高度为，实际只上升了，说明上升过程需克服阻力做功，上升过程中弹跳机器人机械能不守恒，故 D错误；
C.上升过程中阻力向下为何考虑阻力参考选项解析，对弹跳机器人有：，加速度大于当地重力加速度，故C正确。  7.【答案】 【解析】【分析】设电容两端电压为，根据电路中电流，画出两条曲线对应情况下电流随时间变化图象，根据图像面积分析电荷量；
根据充满电后电容器满足，分析电容。
本题考查了电容器的充放电。难点是根据电路中电流，画出两条曲线对应情况下电流随时间变化图象，题目新颖，难度较大。【解答】设电容两端电压为，根据电路中电流，
画出两条曲线对应情况下电流随时间变化图象如右图所示，


根据图像面积为电荷量可以得到曲线对应情况下电容器充满电后所带的电荷量较大，故 D正确， C错误；
根据充满电后电容器满足，曲线对应情况下电容器充满电后所带的电荷量较大，故曲线对应情况下电容值较大，已知有药液时测量电路中的电容值更大，故曲线为有药液时的充电曲线，故A错误，B正确。
故选 BD。  8.【答案】 【解析】【分析】本题考查动量守恒定律的应用以及简谐振动的振动图像，关键是根据简谐振动物体得速度时间图线位正余弦函数关系，由数学知识求解。
对碰撞过程根据动量守恒定律求得物块的质量；
当速度为零时，为压缩最低点，此时弹簧弹性势能最大；
与一起运动过程属于简谐振动，由数学知识可得速度为零时刻；
由三角函数知识出时的速度，根据图像斜率求此时、有共同加速度。判断、是否开始分离。【解答】解：、碰撞过程时间极短，动量守恒，有，得，A正确
B、当速度为零时，为压缩最低点，此时弹簧弹性势能最大， B错误
C、与一起运动过程属于简谐振动，故 B物体是速度时间图线为正余弦函数关系。由数学知识可得
，故B速度为零时刻为，C正确
D、，由三角函数知识得的速度为，此时、有共同加速，并未分离， D错误。  9.【答案】 【解析】【分析】
大量氢原子从能级跃迁，最多发出的光子数为。发生能级跃迁时，吸收或者辐射的光子能量正好等于能级差。
根据光电效应方程求锌板表面逸出光电子的最大初动能。
【解答】
大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多能发出光子频率的数量为：
氢原子从能级跃迁到能级，所发出的光的能量最大，为，
锌板表面逸出光电子的最大初动能为。  10.【答案】正 【解析】【分析】本题考查波的图像，从图像中可以直接读取波长，利用求周期，明确点的振动情况，从而判断出波的传播方向，要掌握波传播与质点做简谐运动的关系。【解答】由图可知该简谐横波波长，波速，则周期
即时位于处的质点第一次到达波谷位置，说明时刻质点正在向上振动，故该简谐横波沿轴正方向传播。  11.【答案】；或；小于。 【解析】【分析】本题考查测定重力加速度的实验。
螺旋测微器读数为固定刻度加上可动刻度，精度为，需要估读。
光电门测速原理为物体在极短时间内的平均速度等于瞬时速度。求出瞬时速度后利用匀变速直线运动的规律求出重力加速度；
明确短杆部分经过光电门对应的挡光宽度以及两次挡光距离，再利用中方法求出重力加速度，然后分析测量值与真实值的关系。【解答】螺旋测微器读数
矩形框、杆经过光电门的速度分别为、，再根据匀变速运动知识，有，得
若短杆未水平放置，设短杆与水平夹角为，由于短杆倾斜经过光电门，则短杆挡光宽度为，两次挡光距离。
有，整理得，故测得的。  12.【答案】    酒驾  偏小 【解析】要将表头量程扩大为，比阻表头显示电流为时，电路实际电流为，由图乙可知，当酒精气体浓度为零时，该气体传感器电阻，改装后电流表等效电阻为，则，得。由图乙可知，当酒精气体浓度达到醉驾标准时，该气体传感器电阻，此时电路中的实际电流为，此时表头中的实际电流为，则图丁所示的酒精浓度未到达醉驾，属于酒驾范围。使用较长时间后，干电池电动势降低，内阻增大，根据，同一酒精浓度下，电路中的总电流将偏小，流经表头的电流也同比减小，故所测得的酒精浓度值偏小。
 13.【答案】解：着陆器动力减速阶段，由运动学规律
，
解得。
着陆器动力减速阶段，由牛顿第二定律
，
由运动学规律，加速度大小，
解得：。
将一质量为的物体分别放置在地球、火星表面，忽略自转，有：
，
，
得。 【解析】本题考查星球表面的抛体问题。
由运动学公式求出；
根据牛顿第二定律求出阻力；
在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力等于重力，据此列式求火星与地球的质量之比。
 14.【答案】解：  时间内，根据运动学公式得解得对重物及金属棒整体分析，根据牛顿第二定律得解得  时刻，金属棒速度为金属棒刚进入磁场产生的电动势为感应电流为电阻的热功率为  时金属棒速度为  ，对重物及金属棒整体分析，根据动量定理可得又联立解得此时金属棒与  的距离为 【解析】根据运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律求重物的质量；
根据运动学公式求金属棒的速度，再根据求感应电动势，根据闭合电路欧姆定律求电流，根据电功率公式求出电阻的热功率；
根据动量定理结合电磁感应中电荷量的公式求。
 15.【答案】解：离子经过加速电场后
，
得：。
离子在平行极板间运动时，水平方向为匀速直线运动
，
得：，
即离子在平行极板间运动的时间恰为电场变化的一个周期，
，，，，时刻进入电场的粒子恰从极板边缘离开时，电压最大
，
，
得：。
粒子飞过平行极板过程中，沿竖直方向的速度增量为
，
即，所有粒子均以速度水平飞出极板，
进入第一个正方体区域后
，
得：，
粒子运动的俯视图如图所示

，
，
得：，
即进入第二个正方体的粒子均从正方形的连线进入，
离子进入第二个正方体区域后，沿轴方向做匀速直线运动，若能到，则
，得：，
垂直于磁场的速度分量使离子做圆周运动，即离子边圆周边匀速直线，为螺旋运动
，得：，
粒子运动的侧视图如图所示

离子在第二个正方体圆周运动的周期为
，
得：，
从点进入的离子在磁场中圆周运动时间最长
，即，
能在该场中做圆周运动的离子最长时间为，
得：，
，即离子在第二个正方体中尚未完成一个螺旋便已离开，其运动的最长时间为
。 【解析】本题考查了离子在电场与磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹是解题的关键，在电场中的加速应用动能定理，在电场中的偏转应用类平抛运动知识、在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力结合几何关系求解未知量，根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间。本题要注意离子在第一个正方体是匀速圆周运动，进而第二个正方体后，平行于磁场方向为匀速直线运动，垂直磁场方向为匀速圆周运动，合运动是螺旋运动，要根据分运动的独立性和等时性进行分析。