福建省莆田市2024届高三下学期第四次教学质量检测（三模）物理试卷(含答案)

这是一份福建省莆田市2024届高三下学期第四次教学质量检测（三模）物理试卷(含答案)，共20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。

一、单选题
1．2023年，某造船公司正式发布全球首型、世界最大核动力集装箱船，它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆。其涉及的核反应包含（钍）衰变为（镤），下列关于此衰变说法正确的是( )
A.衰变方程为
B.钍核含有90个质子和140个中子
C.衰变放出的电子来自原子的核外电子
D.核的平均结合能小于核的平均结合能
2．机舱内有一个空矿泉水瓶内密闭着一定质量的空气，飞机在高空巡航时瓶子的状态如图甲所示。飞机着陆时瓶子的状态如图乙所示。假设机舱内的温度保持不变，飞机从巡航到着陆过程( )
A.飞机机舱内的气压减小B.矿泉水瓶内的空气的压强增大
C.矿泉水瓶内的空气分子平均动能增大D.矿泉水瓶内的空气内能增大
3．2023年中国利用FAST发现了纳赫兹引力波，其来源于星系中心的质量非常大的黑洞相互绕转的时候发出来的引力波。假设宇宙中发现了一对相互绕转的超大质量双黑洞P与Q系统，两黑洞绕它们连线上某点做匀速圆周运动。若黑洞P、Q的质量分别为、，则黑洞P、Q( )
A.转动的周期不同B.做匀速圆周运动的向心力大小不同
C.轨道半径之比为D.动能之比为
4．如图甲所示，平面直角坐标系的第一象限（含坐标轴）内有垂直平面周期性变化的均匀磁场（未画出），规定垂直平面向里的磁场方向为正，磁场变化规律如图，已知磁感应强度大小为，不计粒子重力及磁场变化影响。某一带负电的粒子质量为m、电量为q，在时从坐标原点沿y轴正向射入磁场中，将磁场变化周期记为，要使粒子在时距y轴最远，则的值为( )
A.B.C.D.
二、多选题
5．海啸常由海底地震引起，是一种破坏性海浪，能传播很远距离，而能量损失很少。某次海啸的传播波速、波长随海水深度的变化如图所示。以下说法正确的是( )
A.随着海水深度减小，波长减小
B.随着海水深度减小，波速增大
C.随着海水深度减小，海啸的波浪高度也会减小
D.海啸传播的周期约为0.3h
6．竖直铁丝环中的肥皂液膜由于受重力作用，呈上薄下厚的楔形，如图甲所示。当白光照射肥皂液膜时，会出现水平彩色条纹，如图乙。以下说法正确的是( )
A.观察者是透过肥皂液膜对着光源观察
B.若将铁丝环在竖直面内缓慢转过，会出现竖直彩色条纹
C.不同颜色的光在液膜的不同位置产生明条纹，这些明条纹相互交错，出现彩色条纹
D.若分别用黄光和紫光照射同一液膜，黄光相邻明条纹的间距更大
7．如图所示，空间存在足够大的竖直方向匀强电场和水平方向（垂直纸面）的匀强磁场。竖直平面内有一个等腰三角形ACD，底角大于。一个带正电的小球，以一定初速度从A点沿着三角形所在平面入射，恰好做匀速圆周运动，经过三角形的一个顶点；若将电场的方向反向，其他条件不变，则该小球将做直线运动，经过时间t到达三角形的另一个顶点。已知磁场的磁感应强度为B，小球的比荷为，重力加速度为g，则( )
A.磁场的方向垂直纸面向外B.小球从A点运动到D点过程，其电势能减小
C.三角形ACD的底角等于D.小球的运动速度大小为gt
8．如图所示，一满足胡克定律的弹性轻绳，左端固定在倾角为的斜面上B点，跨过固定的小定滑轮O连接一个质量为m的小物块，小物块静止，在斜面上A点，OA垂直斜面。物块从A点由静止释放沿斜面滑到D点时速度恰好为零。已知A、D两点间距离为L，C为AD的中点，物块在A点时弹性绳的拉力为，，物块与斜面之间的动摩擦因数为0.5，弹性绳自然长度等于OB，始终处在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.从A到D物块受到的摩擦力一直增大
B.物块在C点时速度最大
C.物块在AC阶段损失的机械能等于物块在CD阶段损失的机械能
D.若在D点给物块一个向上的速度v，物块恰好能回到A点，则
三、填空题
9．如图甲所示，理想变压器的原副线圈匝数比为，图中R为定值电阻，电表均为理想交流电表。原线圈接如图乙所示的正弦式交变电流，则电压表的示数为___________V，当滑动变阻器的滑片P向下移动时，电流表的示数将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
10．取中国象棋的“炮”和“車”两个棋子。如图所示，将“車”夹在拇指与弯曲的食指之间，“炮”放在中指上，使两个棋子处于同一高度。用食指弹击放在中指上的“炮”，使其水平方向飞出，同时“車”被释放，自由下落。改变高度或改变食指弹击的力量，观察到“炮”和“車”两个棋子总是___________（选填“同时”或“不同时”）落地；该现象可以说明棋子“炮”在竖直方向做___________运动。
11．如图所示，倾角为θ的斜面固定在水平地面上，两个物块A、B用轻质弹簧连接，两个物块恰好能静止在斜面上。已知物块A的质量为1kg，物块A与斜面间的动摩擦因数为0.4，物块B与斜面间的动摩擦因数为0.8，两物块受到的摩擦力方向相同，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取重力加速度大小，，则弹簧中的弹力大小为___________N，物块B的质量为___________kg。
四、实验题
12．为了探究“重力势能转化为动能过程机械能守恒”。提供可使用的实验器材有：
光滑带凹槽导轨（两段）、钢球、电子秤、毫米刻度尺、停表、木块等。
实验步骤如下：
①将两段导轨连接在一起，放在水平桌面上，如图甲所示。抬起一段导轨的一端并在它下面垫一木块。确保装置的稳固性，使小球得以平滑地滚过两段槽轨的连接处。
②用毫米刻度尺测量导轨水平部分的长度为L。把一个小球放在木块支撑点的正上方的导轨上，测得小球离水平面的高度为h，然后静止释放这个小球。当小球到达导轨的水平段时，启动停表，当小球到达导轨水平段的终点时，停下停表，测得运动时间为。
③将支撑木块移动到倾斜导轨的中部下方，如图乙所示。把小球放在木块支撑点的正上方的导轨上。释放小球并测量小球滚过导轨水平部分所用的时间。
④将支撑木块移动到倾斜导轨长度约三分之一处的下方，如图丙所示。把小球放在木块支撑点的正上方的导轨上。释放小球并测量小球滚过导轨水平部分所用的时间。
回答下列问题：
（1）该实验________测量钢球的质量。（填“需要”或“不需要”）
（2）实验过程中，在实验误差范围内，若________（用g、L、表示），则说明钢球沿倾斜导轨下落到水平导轨过程，重力势能转化为动能的过程机械能守恒。
（3）多次重复实验，发现始终是，分析其主要原因可能是________。
13．实验小组找到一刻度清晰的微安表G，其满偏电压不到0.5V，该小组同学决定测量该微安表的内阻，可供选择器材如下：
A.微安表G（满偏电流为，内阻未知）；
B.滑动变阻器（0~5Ω，允许通过的最大电流为2A）；
C.滑动变阻器（0~10Ω，允许通过的最大电流为1A）；
D.电源E（电动势约为6V）；
E.电阻箱R（最大阻值为9999Ω）；
F.开关两个，导线若干。
（1）按图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物连线。___________
（2）滑动变阻器应选择___________（填“B”或“C”）。
（3）实验过程：将滑动变阻器的滑片移至___________（填“左”或“右”）端，合上开关、，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使微安表指针满偏；保持滑片位置不变，仅断开开关，调节电阻箱使微安表指针半偏，此时电阻箱的四个旋钮如图丙所示，则微安表的内阻为___________Ω。
（4）若将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需___________（填“串”或“并”）联一个___________Ω（保留两位小数）的定值电阻。
五、计算题
14．小明同学站在平直街道旁A点，发现一辆公交车正以10m/s速度，从身旁匀速驶过，此时小明立刻先匀加速后匀减速追赶公交车。A点与公交车站B点的距离为50m，公交车在行驶中到距车站30m处开始刹车（视为匀减速运动），刚好到B点停下，此时小明也恰好到B点停下。设小明匀加速和匀减速运动的加速度大小相等。求：
（1）公交车刹车过程的时间；
（2）小明追赶公交车过程的加速度大小。
15．如图所示，空间存在足够大的水平方向匀强电场E。光滑绝缘水平面上O点有一质量为，带电量为的小物块A，水平面上P点有质量为，不带电的小物块B。开始时B静止在P点，A以的速度向右运动，到达M点时速度为，再运动到P点与B发生正碰并立即粘在一起（碰撞经历时间极短），运动到N点时速度恰好为零。已知。求：
（1）匀强电场强度大小E；
（2）A物块从O到N经历的时间t；
（3）A、B两物块在碰撞过程损失的机械能。
16．如图所示，两平行金属导轨间距，与水平方向夹角，轨道电阻不计，垂直轨道放置两根质量均为的金属棒a、b，有效阻值均为，金属棒与轨道间的动摩擦因数分别为、，整个装置处在垂直轨道向下的匀强磁场中，磁感应强度大小。将a棒锁定，使得a、b棒处于静止状态；现解锁a棒，使其从静止开始向下运动。导轨足够长，不计电阻，两金属棒与导轨间接触始终良好。已知重力加速度，。
（1）求当b棒开始运动时，a棒的速度大小；
（2）若a、b棒始终没有相碰，求两棒的最大速度差；
（3）若当b棒开始运动时，a棒恰好与b棒发生弹性碰撞，此时开始计时，经时，a棒与b棒之间最大距离记为d，求d的大小。
参考答案
1．答案：A
解析：A.根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为
故A正确；
B.核含有90个质子和143个中子，故B错误；
C.衰变放出的电子来自原子核内中子转化为质子，故C错误；
D.衰变后，核比核更稳定，所以核的平均结合能大于核的平均结合能，故D错误。
故选A。
2．答案：B
解析：AB.飞机从巡航到着陆过程，温度不变，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体为研究对象，根据理想气体状态方程，故可知矿泉水瓶内的空气的压强增大，则飞机从巡航到着陆过程飞机机舱内的气压增大，故A错误，B正确；
C.由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱温度相同，故从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变，故C错误；
D.由于温度不变，则内能不变，故D错误。
故选B。
3．答案：D
解析：A.双星系统的角速度、周期相同，故A错误；
B.做匀速圆周运动的向心力由彼此的万有引力提供，所以向心力大小相同，故B错误；
C.根据题意可得
所以
故C错误；
D.双星的线速度之比为
所以动能之比为
故D正确。
故选D。
4．答案：A
解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，时间内，有
解得
周期为
时间内，有
解得
周期为
要求在时，粒子距y轴最远，做出粒子运动轨迹如图
根据几何关系，可得
解得
则时间内圆周运动转过的圆心角为
可得
联立，解得
故选A。
5．答案：AD
解析：AB.由图数据可知，随着海水深度减小，波长减小，波速减小，故A正确，B错误；
C.由图可知，随着海水深度减小，海啸的波浪高度会增大，故C错误；
D.由图数据可知，海啸传播的周期约为
故D正确。
故选AD。
6．答案：CD
解析：A.薄膜干涉是薄膜前后两个面的反射光叠加产生的，肥皂液膜上形成相互平行的横条纹，应该从入射光的同侧观察，即从肥皂液膜左侧观察干涉图样，故A错误；
B.肥皂液膜干涉是等厚干涉，同一干涉条纹对应的肥皂液膜厚度相同，若将铁丝环在竖直面内缓慢转过，仍会出现水平彩色条纹，故B错误；
C.任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是，不同颜色的光在液膜的不同位置产生明条纹，这些明条纹相互交错，出现彩色条纹，故C正确；
D.若分别用黄光和紫光照射同一液膜，黄光波长较长，则黄光相邻明条纹的间距更大，故D正确。
故选CD。
7．答案：BC
解析：A.一个带正电的小球，以一定初速度从A点沿着三角形所在平面入射，恰好做匀速圆周运动，则重力与电场力等大反向，电场力方向向上，若将电场的方向反向，则电场力方向向下，由于该小球将做直线运动（由A到C），则受到的洛伦兹力方向向上，磁场的方向垂直纸面向里，故A错误；
B.小球从A点运动到D点过程，电场力做正功，其电势能减小，故B正确；
D.小球恰好做匀速圆周运动，则重力与电场力等大反向，即
小球将做直线运动（由A到C），有
小球的比荷为，联立得
故D错误；
C.AC边长
小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供
根据题意，底角大于，联立可得
故C正确。
故选BC。
8．答案：BD
解析：A.物块受力如图所示
物块受到的摩擦力为
解得
由此可知，从A到D物块受到的摩擦力不变，始终为，故A错误；
B.物块刚开始下滑阶段，根据牛顿第二定律可得
所以
即小球的加速度先随下滑的距离增大而减小到零，再随下滑的距离增大而反向增大，根据运动的对称性（沿斜面方向可以看作单程的弹簧振子模型）可知，小球运动到中点C时，加速度为零，速度最大，故B正确；
C.除重力之外的合力做功等于物块机械能的变化，物块在AC段所受绳子拉力沿斜面分量较小，则物块在AC段时摩擦力和弹力做的负功比物块在CD段时摩擦力和弹力做的负功少，所以物块在AC阶段损失的机械能小于物块CD在阶段损失的机械能，故C错误；
D.对物块从A运动到D的过程，根据动能定理得
若在D点给物块一个向上的速度，物块恰能从D点回到A点，根据动能定理得
联立解得
故D正确。
故选BD。
9．答案：12；变大
解析：根据题意可得
所以
即电压表的示数为12V；
当滑动变阻器的滑片P向下移动时，副线圈回路中的电阻减小，由于不变，则副线圈回路中的电流变大，即电流表的示数将变大。
10．答案：同时；自由落体
解析：由题意可知，“炮”被弹出后做平抛运动，“車”同时做自由落体运动，两者在竖直方向的运动相同，均为自由落体运动，则“炮”和“車”两个棋子总是同时落地；该现象可以说明棋子“炮”在竖直方向做自由落体运动。
11．答案：2.8；7
解析：对A有
解得
对AB整体有
解得
12．答案：（1）不需要（2）（3）小球克服轨道摩擦阻力做功
解析：（1）由于该实验是“探究重力势能转化为动能过程机械能守恒”，即
该等式两边均有小球的质量，可以约掉，显然不影响实验的探究，所以不需要测量小钢球的质量。
（2）实验过程中，小钢球达到水平轨道时的速度设为，小球在水平轨道上近似做匀速直线运动，则有
在实验误差范围内，若满足
联立求得
则说明钢球沿倾斜导轨下落到水平导轨过程中，重力势能转化为动能的过程机械能守恒。
（3）由于小球在沿斜轨道下滑时，轨道不可能绝对光滑，小球需要克服摩擦阻力做功，设小球与轨道间的动摩擦因数为μ，小球从斜轨道上距水平轨道为s的位置从静止释放，斜轨道与水平面的夹角为θ，根据功能关系可知
其中，x为小球斜面上的位移在水平面上的投影，可得
显然由题意可知x逐渐减小，则可得v逐渐变大，小球在水平轨道上运动的时间将逐渐减小，所以多次重复实验，发现始终是，因此主要原因可能是小球克服轨道摩擦力做功所引起的。
13．答案：（1）见解析（2）B
（3）左；2400
（4）并；0.60
解析：（1）如图
（2）为使开关断开前后与滑动变阻器并联部分电压几乎不变，滑动变阻器应选择B。
（3）实验过程：将滑动变阻器的滑片移至左端，合上开关、，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使微安表指针满偏；保持滑片位置不变，仅断开开关，调节电阻箱使微安表指针半偏，此时电阻箱的四个旋钮如图丙所示，则微安表的内阻为
（4）若将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需并联一个定值电阻，根据
联立解得
14．答案：（1）6s（2）
解析：（1）设，，则公交车刹车过程的时间
解得
（2）公交车匀速运动的时间为
设小明匀加速运动的收尾速度为，则
解得
小明追赶公交车过程的加速度大小为
15．答案：（1）（2）4s（3）2J
解析：（1）从O到M由动能定理
解得
（2）从O到M的时间
设，则从M到P点
碰撞过程动量守恒
碰后
其中
联立解得
则从M到P的时间
碰后运动的时间
则A物块从O到N经历的时间
（3）A、B两物块在碰撞过程损失的机械能
16．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）根据题意可知，当b棒开始运动时，对b棒有
设a棒的速度大小为，则有
，
联立解得
（2）根据题意可知，当两棒的速度差最大时，两棒做加速度相同的匀加速直线运动，对a棒有
对b棒有
又有
，
联立解得
（3）a棒恰好与b棒发生弹性碰撞，则有
，
解得
，
a棒与b棒之间距离最大时，a棒与b棒的速度相等，设为，由动量定理，对a棒有
对b棒有
又有
联立解得