精品解析：2023届福建省莆田市高三下学期第四次教学质量检测物理试题（解析版）

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莆田市2023届高中毕业班第四次教学质检测试卷物理本试卷满分100分，考试用时75分钟。注意事项：1、答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2、回答选择题时，选出每小题答案后用铅笔把答题卡上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。写在本试卷上无效。3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。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. 某同学站在自动扶梯的水平粗糙踏板上，随扶梯一起斜向上做匀速直线运动，如图所示。该同学所受力的个数为（　　）A. 2 B. 3 C. 4 D. 5【答案】A【解析】【详解】由于该同学做匀速直线运动，所以合力为零，即该同学受竖直向下的重力和踏板对同学向上的支持力。故选A。2. 当空气中电场的电场强度大小超过时，空气会被击穿。孤立导体球壳充电后，球壳所带电荷量为Q，已知静电力常量为k，则为了保证空气不被击穿，球壳半径的最小值为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】均匀带电球壳对壳外某点的场强，可以看做集中在球壳中心的点电荷对求外某点的场强，由可得故选A。3. 甲、乙两只鸳鸯在湖面上追逐嬉戏。甲、乙从同一位置出发沿同一直线运动的位移—时间图像分别如图线1、2所示，图线2是顶点在坐标原点的抛物线的一部分，、均为已知量。下列说法正确的是（　　）A. 甲做匀加速直线运动B. 在时刻，乙在甲的前方C. 乙做匀加速直线运动，加速度大小为D. 在时刻，甲、乙的速度相等【答案】D【解析】【详解】A．位移—时间图像的斜率表示速度，甲的位移—时间图像为一条倾斜的直线，斜率一定，可知，甲做匀速直线运动，A错误；B．甲、乙从同一位置出发，根据图像可知，在时刻，两者位置坐标相同，表明此时两者位于同一位置，B错误；C．根据由于图线2是顶点在坐标原点的抛物线的一部分，结合上述函数，可知乙做初速度为0的匀加速直线运动，将、代入上述函数可得C错误；D．甲的速度乙在时刻的速度即在时刻，甲、乙的速度相等，D正确。故选D。4. 在如图所示的电路中，半径为的半圆形金属滑轨一端与阻值为的定值电阻连接，另一端靠近金属棒转轴（但不连接），金属棒的长度略大于，可绕点在竖直面内转动，转动过程中始终保持与滑轨良好接触。时刻，金属棒在外界控制下从竖直位置以角速度绕点顺时针匀速转动，直至水平，整个装置处在磁感应强度大小为、方向垂直滑轨所在平面向里的匀强磁场（图中未画出）中。金属棒和滑轨的电阻均不计。下列说法正确的是（　　）A. 通过定值电阻电流方向发生改变B. 在时刻，通过定值电阻电流为C. 通过定值电阻的电流的最大值为D. 在金属棒从竖直位置转到水平位置的过程中，通过定值电阻某一横截面的电荷量为【答案】BC【解析】【详解】A．根据题意，由右手定则可知，转动过程中，感应电流方向一直为顺时针，故A错误；B．在时刻，金属棒转过，有效长度为，则感应电动势为通过定值电阻的电流为故B正确；C．当金属棒水平时，感应电流最大，则有通过定值电阻的电流的最大值为故C正确；D．根据题意，由、和可得故D错误。故选BC。二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，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. 下列说法正确的是（    ）A. 核反应属于衰变且能自发发生B. 核反应属于核聚变且能自发发生C. 查德威克通过核反应发现了中子D. 普朗克发现了电子【答案】AC【解析】【详解】A．自发地放射出粒子且形成，这个过程属于衰变且能自发形成，故A正确；B．核反应属于核聚变但不能自发进行，故B错误；C．查德威克用粒子轰击原子核发现中子，其核反应方程为，故C正确；D．电子是在1897年由剑桥大学的约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现的，故D错误。故选AC。6. 在外星生命的搜寻中，水的确是不可或缺的条件之一。在距离地球200光年的红矮星K2-155周围，有一颗行星K2-155d，这颗系外行星可能含有液态水，因此可能有生命存在。若这颗行星的半径与地球的半径之比为k，密度与地球的密度相同，则行星K2-155d与地球（　　）A. 表面的重力加速度大小的比值为 B. 表面的重力加速度大小的比值为kC. 第一宇宙速度的比值为 D. 第一宇宙速度的比值为k【答案】BD【解析】【详解】AB．根据星球表面，解得为定值，可知当行星的半径与地球的半径之比为，密度相同时，表面的重力加速度大小的比值为。故A错误，B正确；CD．第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，即解得可知当行星的半径与地球的半径之比为，密度相同时，第一宇宙速度的比值为k。故C错误，D正确。故选BD。7. 如图所示，质量为的小球（视为质点）在B、C两点间做简谐运动，O点是它振动的平衡位置。若从小球经过O点开始计时，在时刻小球第一次经过O、B两点间的M点（图中未画出），在时刻小球第二次经过M点，已知弹簧振子的周期，其中m为小球的质量，k为弹簧的劲度系数，取，则下列说法正确的是（  ）A. 弹簧振子的周期为B. 弹簧的劲度系数为C. 在时刻，小球第四次经过M点D. O、M两点间的距离为【答案】AD【解析】【详解】A．根据题意，M点到B点的时间为则故A正确；B．根据代入数据得k=故B错误；C．小球第三次经过M点时间故C错误；D．小球做简谐运动，有（cm）时y=5cm故D正确。8. 如图所示，一遥控电动赛车（可视为质点）从A点由静止以恒定功率P沿水平地面向右加速运动，当到达固定在竖直面内的光滑半圆轨道最低点B时关闭发动机，赛车恰好能通过最高点C（为半圆轨道的竖直直径）。已知赛车的质量为m，半圆轨道的半径为R，A、B两点间的距离为，赛车在地面上运动时受到的阻力大小恒为（g为重力加速度大小）。不计空气阻力。下列说法正确的是（    ）A. 赛车通过C点后在空中运动的时间为 B. 赛车通过C点后恰好落回A点C. 赛车通过B点时的速度大小为 D. 赛车从A点运动到B点的时间为【答案】BD【解析】【详解】A．赛车通过C点后在空中做平抛运动，竖直方向有解得故A错误；B．赛车恰好能通过最高点C，则有根据平抛运动水平方向规律有解得赛车通过C点后恰好落回A点,故B正确；C．赛车从B到C的过程中，根据动能定理有解得故C错误；D．赛车从A点运动到B点，根据动能定理有解得故D正确；故选BD。三、非选择题：本题共7小题，共60分。9. 变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。学校实验室有一台升压变压器，假设它只有一个原线圈和个副线圈，则______的导线应当粗些，______的匝数多。（均填“原线圈”或“副线圈”）【答案】    ①. 原线圈    ②. 副线圈【解析】【详解】[1][2]根据由于是一台升压变压器，既有则有由于由于则有根据题意可知，原线圈的导线应当粗些，副线圈的匝数多。10. 有一种新式高压锅，它的主体是用排气阀将一绝热容器隔成A和B两部分，A中有一定质量的气体（视为理想气体），B为真空。现把排气阀打开，A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀。气体膨胀后的压强______（填“大于”、“小于”或“等于”）膨胀前的压强；经足够长的时间，容器中的气体______（填“能”或“不能”）全部自动回到A部分。【答案】    ①. 小于    ②. 不能【解析】【详解】[1] A中的气体自动充满整个容器，这个过程可以认为是气体的自由膨胀，自由膨胀过程气体不做功，既有W=0容器为绝热容器，则有Q=0根据热力学第一定律可知即气体内能不变，可知气体温度不变，根据体积增大，则压强减小；[2]根据热力学第二定律可知，经足够长的时间，容器中的气体不能全部自动回到A部分。11. 某同学用如图甲所示的装置测量物块与木板间的动摩擦因数。（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，其示数如图乙所示，则挡光片的宽度d=______mm。（2）使物块每次都从斜面上的A点由静止滑下，改变光电门的位置B，测量A、B之间的距离s，并记下相应的挡光时间t，获得多组数据。若以s为纵轴、为横轴作出的图像如图丙所示，则物块的加速度大小a=______m/s2（结果保留两位有效数字）。（3）若测得木板的倾角为，取重力加速度大小g=10m/s2，结合（1）、（2）的结果，则物块与木板间的动摩擦因数μ=______（结果保留两位有效数字）。【答案】    ①. 2.00    ②. 2.0    ③. 0.35【解析】【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规律，该读数为（2）[2]物块通过光电门的速度根据解得结合图丙有解得（3）[3]根据解得12. 某同学用如图甲所示的电路测量电源的电动势和内阻。可提供的实验器材有：A.待测的一节干电池B.一段粗细均匀、电阻率为的电阻丝C.螺旋测微器D.电阻箱R（最大阻值为，最小改变值为）E.电压表V（量程为，内阻约为）F.毫米刻度尺G.开关及导线若干主要实验步骤如下，请完成下列填空：（1）用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测量其直径，算出直径的平均值为D。某次螺旋测微器测量的示数如图丙所示，则该示数为______mm；（2）根据如图甲所示的电路，用笔画线代替导线将图乙中的实物连接成测量电路______；（3）正确连接好电路后，在开关S断开的情况下，调节电阻丝上的导电夹P的位置，用毫米刻度尺测量并记录P到电阻丝右端b的长度x；闭合开关S，调节电阻箱的阻值使电压表的示数为U，记录电阻箱对应的阻值R；（4）重复步骤（3），调节电阻丝上的导电夹P的位置，调节电阻箱的阻值，使电压表的示数仍为U，得到x、R的多组数据；（5）根据x、R的多组数据，作出图像如图丁所示，若图线的斜率为k，图线在纵轴上的截距为，不考虑电压表的内阻对电路的影响，则该电池的电动势为______，内阻______。（均选用D、U、、k、b表示）【答案】    ①. 0.300    ②.     ③.     ④. b【解析】【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为（2）[2]根据电路图，连接实物图，如图所示（5）[3][4]根据闭合电路欧姆定律有根据部分电路欧姆定律有由于可得结合图线有解得13. 半圆形玻璃砖的横截面如图所示，圆心为O，半径为R，是水平直径，C为半径的中点，一光线沿与夹角的方向从C点射入玻璃砖，折射光线从半圆的最低点D射出。取，，真空中的光速为c，求：（1）光线在C点发生折射的折射角r的正弦值；（2）玻璃砖对该光线的折射率用n；（3）该光线在玻璃砖中传播的速度大小v。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）光路图如图所示根据几何关系有解得（2）根据折射定律有解得（3）光线在玻璃砖中传播的速度大小解得14. 如图所示，质量为的木板静止在足够大的光滑水平地面上，质量为m的滑块静止在木板的左端。质量为m的子弹以大小为的初速度射入滑块，子弹射入滑块后未穿出滑块，且滑块恰好未滑离木板。滑块与木板间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，子弹与滑块均视为质点，不计子弹射入滑块的时间。求：（1）木板最终的速度大小v；（2）木板的长度L；（3）滑块在木板上相对木板滑动的过程中系统克服摩擦力做功（产生热量）的平均功率P。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设子弹射入滑块后瞬间子弹和滑块的共同速度大小为，根据动量守恒定律有解得根据动量守恒定律有解得（2）对滑块在木板上相对木板滑动的过程，根据功能关系有解得（3）滑块在木板上相对木板滑动的过程中系统克服摩擦力做的功设滑块在木板上相对木板滑动时木板的加速度大小为a，对木板，根据牛顿第二定律有设滑块在木板上相对木板滑动的时间为t，根据匀变速直线运动的规律有又由于解得15. 如图所示，在竖直面内有一直角坐标系，轴竖直，长度、倾角的绝缘斜面下端固定在O点；区域存在正交的匀强磁场与匀强电场（图中未画出），磁场的磁感应强度大小，方向垂直坐标平面向里。一质量、电荷量的带正电滑块（视为质点）从斜面的顶端A点由静止沿斜面下滑，离开斜面后恰好做匀速圆周运动，从y轴上的C点（图中未画出）离开磁场。滑块与斜面间的动摩擦因数，取重力加速度大小，，。不计空气阻力，计算结果可用π和分式表示。（1）求滑块通过O点时的速度大小v以及电场的电场强度大小E；（2）求滑块从A点运动到C点的时间以及滑块从O点运动到C点的路程s；（3）若在滑块离开斜面后运动半周通过D点（图中未画出）时，立即将电场方向沿顺时针方向转过，电场强度增大为且匀强电场充满全部空间，其他情况不变，求滑块从D点起到第二次通过y轴所用的时间t。【答案】（1），；（2），；（3）【解析】【详解】（1）滑块运动轨迹如图所示设滑块在斜面上滑动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有解得滑块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，有解得因为滑块在磁场中做匀速圆周运动，所以滑块所受的重力与电场力平衡，有解得，电场的电场强度大小为（2）滑块在斜面上运动的时间解得滑块受到的洛伦兹力提供向心力，有解得根据几何关系可知，滑块在磁场中运动的轨迹对应的圆心角滑块从O点运动到C点路程解得滑块在磁场中运动的时间解得又解得（3）电场方向从竖直向上转过后，电场方向与速度方向的夹角为滑块受到的电场力大小变为计算可得因此滑块从D点开始做匀速直线运动，设滑块第一次过y轴上点为P，滑块从D点运动到P点的时间解得滑块进入第二象限后做类平抛运动，之后从Q点第二次通过y轴，等效重力加速度大小经分析可知解得又解得