福建省福州市2021届新高考三诊物理试题含解析

福建省福州市2021届新高考三诊物理试题
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30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
1．一三棱镜截面如图所示，∠C=90°，∠B=60°，AC 面涂有反光涂层。

一细束光从O 垂直AB 边射入棱镜，经AC 面反射到BC 面，在BC 面上恰好发生全反射。

则该棱镜的折射率为（ ）
A ．2
B ．3
C ．233
D ．2
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】 做出光路图，如图所示
根据几何关系，光线到达AC 面的入射角为α=30°，则反射角为30βα==︒，根据几何关系，光线在BC 面的入射角为i=60°，因为光线在BC 面上恰好发生全反射，则
sin 9023sin n i ︒== 故C 正确， ABD 错误。

故选C 。

2．如图所示，一理想变压器原线圈匝数n 1＝1000匝，副线圈匝数n 2＝200匝，原线圈中接一交变电源，交变电源电压u ＝2202sin 100πt(V)．副线圈中接一电动机，电阻为11Ω，电流表2示数为1A ．电表对电路的影响忽略不计，则( )
A ．此交流电的频率为100Hz
B ．电压表示数为2202V
C ．电流表1示数为5A
D ．此电动机输出功率为33W
【答案】D
【解析】
A 、由表达式可知，交流电源的频率为50 Hz ，变压器不改变交变电流的频率， A 错误；
B 、交变电源电压u 2202sin100πt V =（），而电压表读数为有效值，即电压表的示数是
2202U 22022
m
V ===， B 错误； C 、电流表A 2示数为1A ，由电流与匝数成反比得通过电流表A 1的电流为0.2A ，， C 错误；
D 、通过电阻R 的电流是1A ，电动机两端的电压等于变压器的输出电压，由1122
U n U n =得，变压器的输出电压为：2211
44n U U V n =
=，此电动机输出功率为：222I 14411133P U I r W =-=⨯-⨯=出， D 正确； 故选D ．
3．竖直向上抛出一物块，物块在运动过程中受到的阻力大小与速度大小成正比，取初速度方向为正方向。

则物块从抛出到落回抛出点的过程中列物块的加速度a 、速度υ与时间t 的关系图像中可能正确的是（ ） A ． B ． C ．
D ．
【答案】D
【解析】
【详解】
AB ．物块上升过程中，加速度方向向下，取初速度方向为正方向，则加速度为负值，故AB 错误； CD ．由于物块所受阻力与速度大小成正比，所以加速度随速度变化而变化，其速度－时间图像不是直线，而是曲线，故C 错误，D 正确。

故选D 。

4．2018年12月8日，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将嫦娥四号发射；2019年1月3日，
嫦娥四号成功登陆月球背面，人类首次实现了月球背面软着陆。

如图，嫦娥四号在绕月球椭圆轨道上无动力飞向月球，到达近月轨道上P 点时的速度为v 0，经过短暂“太空刹车”，进入近月轨道绕月球运动。

已知月球半径为R ，嫦娥四号的质量为m ，在近月轨道上运行周期为T ，引力常量为G ，不计嫦娥四号的质量变化，下列说法正确的是（ ）
A ．嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能与在近月轨道上运行时的机械能相等
B ．月球的平均密度ρ=23 GT
π C ．嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为
24mR T π D ．“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为22
20212m R mv T
π- 【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．嫦娥四号在椭圆轨道上P 点时要刹车，机械能减小，则嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能比在近月轨道上运行时的机械能大，选项A 错误；
B ．由于
222()Mm G m R R T
π= 3
=43
M R ρπ 解得 23 =GT πρ
选项B 正确；
C ．嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为
2222(24)m M g m mR G m R R T T
ππ=== 选项C 错误；
D ．根据动能定理，“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为
22
2222200021111212()22222R m R W mv mv mv m mv T T
ππ=-=-=-
选项D错误。

故选B。

5．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即U ab=U bc，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R点在等势面b上，据此可知（）
A．带电质点在P点的加速度比在Q点的加速度小
B．带电质点在P点的电势能比在Q点的小
C．带电质点在P点的动能大于在Q点的动能
D．三个等势面中，c的电势最高
【答案】D
【解析】
【详解】
A. 等差等势面P处比Q处密，则P处电场强度大，质点受到的电场力大，加速度大，故A错误；
D. 根据轨迹弯曲的方向和电场线与等势线垂直可知带电质点所受的电场力方向应向下，所以电场线方向向上，故c的电势最高，故D正确.
B.带负电质点在电势高处电势能小，可知质点在P点的电势能大，故B错误.
C. 带电质点的总能量守恒，即带电质点在P点的动能与电势能之和不变，在P点的电势能大，则动能小，故C错误.
6．如图所示为单摆的振动图像，根据此振动图像不能确定的物理量是（）
A．摆长B．回复力C．频率D．振幅
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由图可直接看出的物理量有：周期T=2s，振幅A=3cm；由单摆的周期公式：
=2l T g π 则频率：
10.5Hz f T
== 可求出摆长为：
2
2=4gT l π
由于不知道摆球的质量，所以无法知道回复力。

B 正确，ACD 错误。

故选B 。

二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
7．如图所示，一由玻璃制成的直角三棱镜ABC ，其中AB ＝AC ，该三棱镜对红光的折射率大于。

一束平行于BC 边的白光射到AB 面上。

光束先在AB 面折射后射到BC 面上，接着又从AC 面射出。

下列说法正确的是________。

A ．各色光在A
B 面的折射角都小于30°
B ．各色光在B
C 面的入射角都大于45°
C ．有的色光可能不在BC 面发生全反射
D ．从AC 面射出的有色光束中红光在最上方
E. 从AC 面射出的光束一定平行于BC 边
【答案】ABE
【解析】
【分析】
由临界角的范围，由临界角公式求出折射率的范围，从而确定各色光的折射角大小，根据临界角的性质确定能否发生发全射，并根据几何关系和折射定律确定各色光的位置。

【详解】
设光在AB 面的折射角为α，由折射定律知，，解得sin α＜，即各色光在AB 面的折射角都小于30°，故A 正确；由几何关系知，各色光射向BC 面时，入射角都大于45°，故B 正确；由临界角公式sin θ=1/n 知，各色光全反射的临界角都小于45°，各色光都在BC 面发生全反射，故C 错误；从AC 面射出的光束一定平行于BC 边，由于红光射向BC 面时的入射角最大，故红光射到AC 面时处于最下方，故
E 正确，D 错误。

故选ABE 。

8．如图所示，直线上M 、N 两点分别放置等量的异种电荷，A 、B 是以M 为圆心的圆上两点，且关于直线对称，C 为圆与直线的交点。

下列说法正确的是
A ．A 、
B 两点的电场强度相同，电势不等
B ．A 、B 两点的电场强度不同，电势相等
C ．C 点的电势高于A 点的电势
D ．将正电荷从A 沿劣弧移到B 的过程中，电势能先增加后减少
【答案】BD
【解析】
【详解】
AB ．在等量的异种电荷的电场中，两点电荷产生好的电场强度大小为2kQ E r
=
，由平行四边形定则合成，A 、B 、C 三点的场强方向如图所示：
结合对称性可知，A 与B 两点的电场强度大小相等，方向不同，则两点的场强不同；而比较A 与B 两点的电势，可由对称性可知沿MA 和MB 方向平均场强相等，则由U E d =⋅可知电势降低相同， 故有A B ϕϕ=；或由点电荷的电势(决定式kQ r
ϕ=)的叠加原理，可得A B ϕϕ=，故A 错误，B 正确； C ．从M 点沿MA 、MB 、MC 三个方向，可知MA 和MB 方向MC 方向的平均场强较大，由U E d =⋅可知沿MC 方向电势降的多，而等量异种电荷连线的中垂线与电场线始终垂直，为0V 的等势线，故有 0V A B C ϕϕϕ=>=，
故C 错误；
D ．正电荷在电场中的受力与场强方向相同，故由从A 沿劣弧移到B 的过程，从A 点电场力与运动方向成钝角，到B 点成直角，后变成锐角，故有电场力先做负功后做正功，由功能关系可知电势能先增大后减小，故D 正确；
9．如图所示，甲图为沿x 轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图象，乙图为参与波动质点P 的振动图象，则下列判断正确的是__________
A ．该波的传播速率为4m/s
B ．该波的传播方向沿x 轴正方向
C ．经过0.5s ，质点P 沿波的传播方向向前传播2m
D ．该波在传播过程中若遇到4m 的障碍物，能发生明显衍射现象
E.经过0.5s 时间，质点P 的位移为零，路程为0.4m
【答案】ADE
【解析】
【详解】
A ．由甲读出该波的波长为 λ=4m ，由乙图读出周期为 T=1s ，则波速为
4m /s v T λ
==
故A 正确；
B ．在乙图上读出t=0时刻P 质点的振动方向沿y 轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x 轴负方向。

故B 错误；
C ．质点P 只在自己的平衡位置附近上下振动，并不波的传播方向向前传播。

故C 错误。

D ．由于该波的波长为4m ，与障碍物尺寸相差不多，能发生明显的衍射现象，故D 正确；
E ．经过 0.52
T t s ==
，质点P 又回到平衡位置，位移为零，路程为 S=2A=2×0.2m=0.4m 。

故E 正确。

故选ADE.
10．下列说法正确的是____________
A ．两个分子间的距离r 存在某一值r 0（平衡位置处），当r 大于r 0时，分子间斥力大于引力；当r 小于r 0时分子间斥力小于引力
B ．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以反映出分子在做无规则运动
C ．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙
D ．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但最终还是达不到绝对零度
E.对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少
【解析】
【详解】
A 、两个分子间的距离r 存在某一值r 0（平衡位置处），当r 大于r 0时，分子间斥力小于引力；当r 小球r 0时分子间斥力大于引力，所以A 错误；
B 、布朗运动不是液体分子的运动，是固体微粒的无规则运动，但它可以反映出液体分子在做无规则运动，所以B 正确；
C 、用手捏面包，面包体积会缩小，只能说明面包内有气孔，所以C 错误；
D 、绝对零度只能无限接近，不能到达，所以D 正确；
E 、对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位面积上分子数减小，则单位时间碰撞分子数必定减少，所以E 正确．
11．在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r 的关系如图所示．电场中四个点a 、b 、c 和d 的电场强度大小分别E a 、E b 、E c 和E d ，点a 到点电荷的距离r a 与点a 的电势φa 已在图中用坐标（r a ，φa ）标出，其余类推．现将一带正电的试探电荷由a 点依次经b 、c 点移动到d 点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为W ab 、W bc 和W cd ．下列选项正确的是（ ）
A ．E a ：E b =4：1
B ．E c ：E d =2：1
C ．W ab ：W bc =3：1
D ．W bc ：W cd =1：3
【答案】AC
【解析】 由点电荷场强公式：2Q E k
r =，可得：22::4:112a b kQ kQ E E ==，故A 正确；由点电荷场强公式：2Q E k r =，可得：22::4:136
c d kQ kQ E E ==，故B 错误；从a 到b 电场力做功为：W ab =qU ab =q （φa -φb ）=q （6-3）=3q ，从b 到c 电场力做功为：W bc =qU bc =q （φb -φc ）=q （3-2）=q ，所以有：W ab ：W bc =3：1，故C 正确；从c 到d 电场力做功为：W cd =qU cd =q （φc -φd ）=q （2-1）=q ，所以W bc ：W cd =1：1，故D 错误。

所以AC 正确，BD 错误。

12．如图所示，金属圆环放置在水平桌面上，一个质量为m 的圆柱形永磁体轴线与圆环轴线重合，永磁
体下端为N极，将永磁体由静止释放永磁体下落h高度到达P点时速度大小为v，向下的加速度大小为a，圆环的质量为M，重力加速度为g，不计空气阻力，则（）
A．俯视看，圆环中感应电流沿逆时针方向
B．永磁体下落的整个过程先加速后减速，下降到某一高度时速度可能为零
C．永磁体运动到P点时，圆环对桌面的压力大小为Mg+mg－ma
D．永磁体运动到P点时，圆环中产生的焦耳热为mgh+1
2
mv2
【答案】AC
【解析】
【分析】
根据楞次定律判断感应电流的方向；可根据假设法判断磁铁下落到某高度时速度不可能为零；根据牛顿第二定律分别为磁铁和圆环列方程求解圆环对地面的压力；根据能量关系求解焦耳热。

【详解】
磁铁下落时，根据楞次定律可得，俯视看，圆环中感应电流沿逆时针方向，选项A正确；永磁体下落的整个过程，开始时速度增加，产生感应电流增加，磁铁受到向上的安培力变大，磁铁的加速度减小，根据楞次定律可知“阻碍”不是“阻止”，即磁铁的速度不可能减到零，否则安培力就是零，物体还会向下运动，选项B错误；永磁体运动到P点时，根据牛顿第二定律：mg-F安=ma；对圆环：Mg+F安=N，则N=Mg+mg －ma，由牛顿第三定律可知圆环对桌面的压力大小为Mg+mg－ma，选项C正确；由能量守恒定律可得，
永磁体运动到P点时，圆环中产生的焦耳热为mgh-1
2
mv2，选项D错误；故选AC.
【点睛】
此题关键是理解楞次定律，掌握其核心“阻碍”不是“阻止”；并能用牛顿第二定律以及能量守恒关系进行判断.
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．在“测定金属的电阻率”实验中：
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量结果如图甲所示，其示数为____cm；用刻度尺测得金属丝的长度如图乙所示，其示数为_____cm；用欧姆表粗略测量该金属丝的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图丙所示，其示数为_____Ω。

（2）用伏安法进一步精确测金属丝的电阻R，实验所用器材如下：
a.电流表A (量程为0.2A，内阻为1Ω)
b.电压表V (量程为9V，内阻约3kΩ)
c.定值电阻R0(阻值为2Ω)
d.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω，额定电流为2A)
e.电池组(电动势为9V，内阻不计)
f.开关、导线若干
①某小组同学利用以上器材设计电路，部分电路图如图丁所示，请把电路图补充完整_____。

(要保证滑动变阻器的滑片任意移动时，电表均不被烧坏)
②某次实验中，电压表的示数为4.5V，电流表的示数为0.1A，则金属丝电阻的值为________Ω；根据该测量值求得金属丝的电阻率为________Ω·m。

(计算结果均保留三位有效数字)
【答案】0. 2210 30. 50 30. 0 29. 3 4
3.6810-
⨯
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]螺旋测微器的示数为
+⨯==
2mm21.00.01mm 2.210mm0.2210cm
[2] 刻度尺示数为
-==
450.0mm100.0mm350.0mm35.0cm
[3] 欧姆表选择“×1”欧姆挡测量，示数为
⨯
30.01Ω=30.0Ω
(2)[4]当电压表满偏时，通过x R 的电流约为0. 3A ，可利用0R 与电流表并联分流，因电流表内阻已知，故电流表采用内接法。

[5]通过x R 的电流为 A A A 0.15A I R
I I R
=+= x R 两端的电压
V 4.4I R U U =-=A A V
故
4.429.30.15
x U R I =
==ΩΩ [6]由l R S
ρ=知金属丝的电阻率 24()2 3.6810Ωm x x d R R S l l πρ-⋅===⨯⋅ 14．在“用DIS 描绘电场的等势线”的实验中，电源通过正负电极在导电物质上产生的稳定电流分布模拟了由二个等量导种点电荷产生的静电场。

（1）给出下列器材，电源应选用__（选填“6V 的交流电源”或“6V 的直流电源”），探测等势点的仪器应选用__（选填“电压传感器”或“电流传感器”）；
（2）如图在寻找基准点1的等势点时，应该移动探针__（选填“a”或“b”），若图示位置传感器的读数为正，为了尽快探测到基准点1的等势点，则逐渐将该探针向__（选填“右”或“左”）移动。

【答案】6V 的直流电源 电压传感器 b 右
【解析】
【详解】
（1）[]1本实验是用恒定电流场来模拟静电场，圆柱形电极A 接电源正极，圆环电极B 接电源负极，可
以在A 、B 之间形成电流，产生恒定的电流场，可以用此电流场模拟静电场，所以要使用低压直流电源，即选择6V 的直流电源；
[]2本实验的目的是描绘电场等势线，等势面上各点之间的电势差为0，根据两点电势相等时，它们间的电势差即电压为零，来寻找等势点，故使用的传感器是电压传感器；
（2）[]3为了寻找与该基准点等势的另一点，移动探针b 的位置，使传感器的显示读数为零； []4由于该实验模拟的是静电场的情况，所以其等势面的分布特点与等量异种点电荷的电场的等势面是相似的，点1离A 点比较近，所以探针b 的等势点的位置距离A 要近一些，近似在点1的正上方偏左一点点，由于图中b 的位置在点1的左上方，所以为了尽快探测到基准点1的等势点，则逐渐将该探针向右移动一点点。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示的平行板之间，存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B 1=0.20T ，方向
垂直纸面向里，电场强度51 1.010V/m E =⨯，PQ 为板间中线．紧靠平行板右侧边缘xOy 坐标系的第一象
限内，有一边界线AO ，与y 轴的夹角∠AOy=45°，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强
度20.25T B =，边界线的下方有水平向右的匀强电场，电场强度525010V/m E =⨯．
，在x 轴上固定一水平的荧光屏．一束带电荷量198010C q =⨯﹣．、质量268.010kg m =⨯﹣的正离子从P 点射入平行板间，沿中
线PQ 做直线运动，穿出平行板后从y 轴上坐标为（0，0.4m ）的Q 点垂直y 轴射入磁场区，最后打到水平的荧光屏上的位置C ．求：
(1)离子在平行板间运动的速度大小．
(2)离子打到荧光屏上的位置C 的坐标．
(3)现只改变AOy 区域内磁场的磁感应强度的大小，使离子都不能打到x 轴上，磁感应强度大小B 2′应满足什么条件？
【答案】（1）5.0×
105 m/s （2）0.6m （3）B 2′≥0.3 T 【解析】
【详解】
（1）设离子的速度大小为v ，由于沿中线PQ 做直线运动，
则有
qE 1=qvB 1，
代入数据解得：
v=5.0×105 m/s ；
（2）离子进入磁场，做匀速圆周运动，
由牛顿第二定律有：
qvB 2=m 2v r
得，
r=0.2 m ，
作出离子的运动轨迹，交OA 边界于N ，如图甲所示，
OQ=2r ，
若磁场无边界，一定通过O 点，则轨迹圆弧QN 的圆心角为θ=90°，过N 点做圆弧切线，方向竖直向下，
离子垂直电场线进入电场，做类平抛运动，
y=OO′=vt ，
x=
12at 2， 而
a=
2E q m
， 则
x=0.4 m
离子打到荧光屏上的位置C 的水平坐标为
x C =（0.2+0.4）m=0.6 m ．
（3）只要粒子能跨过AO 边界进入水平电场中，粒子就具有竖直向下的速度而一定打在x 轴上． 如图乙所示，
由几何关系可知使离子不能打到x轴上的最大半径
r′=
21
+
m，
设使离子都不能打到x轴上，最小的磁感应强度大小为B0，则
qvB0=m
2
v
r'
，
代入数据解得
B0= 21
8
+
T=0.3 T，
则
B2′≥0.3 T．
16．为了从室内观察室外情况，某同学设计了一个“猫眼”装置，即在门上开一个小孔，在孔内安装一块与门厚度相同的圆柱形玻璃体，厚度L=3.46cm，直径D=2.00cm，如图所示（俯视图）。

室内的人通过该玻璃体能看到室外的角度范围为120°。

取3≈1.73，求该玻璃的折射率。

【答案】l.73
【解析】
【详解】
如图所示，入射角θ1=60°
折射角设为θ2，由
tanθ2=D L
得
θ2=30°
根据折射定律
12
sin sin θθ=n ， 得
n=l.73
17．一列简谐横波沿水平方向由质元a 向质元b 传播，波速为4m/s ，a 、b 两质元平衡位置间的距离为2m ，t=0时刻，a 在波峰，b 在平衡位置且向下振动。

①求波长；
②求经多长时间，质元b 位于波谷位置。

【答案】①8m 43n λ=
+(012)n =L ，，；②012120124(43)n t k k n =⎧⎫⎛⎫=+⎨⎬ ⎪=+⎝
⎭⎩⎭L L ，，，， 【解析】
【分析】
【详解】
①根据0t =时刻，a 在波峰，b 在平衡位置且向下振动，可知波长满足 324n λ⎛⎫+= ⎪⎝⎭
(012)n =L ，， 化简得
843
m n λ=+(012)n =L ，， ②0t =时刻，b 在平衡位置且向下振动，质元b 位于波谷位置，时间满足
14t k T ⎛⎫=+ ⎪⎝
⎭(012)k =L ，， 根据波长和波速的关系有
243
T v n λ
==+ 联立解得，时间t 满足
012120124(43)n t k k n =⎧⎫⎛⎫=+⎨⎬ ⎪=+⎝
⎭⎩⎭L L ，，，，。