2021届浙江省高三（上）9月高考选考科目物理试题 含答案详解

秘密★启用前 2021 高考选考科目浙江省 9 月联考 物理 注意事项： 1.本试题卷共 8 页，满分 100 分，考试时间 90 分钟。 2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡的相应位置。 3.全部答案在答题卡上完成，答在本试题卷上无效。 4.回答选择题时，选出每小题答案后，用 2B 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. 5.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回. 一、选择题Ⅰ（本题共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目 要求的，不选、多选、错选均不得分） 1.关于物理学家和他们的贡献，下列说法错误的是 （ ） A.库仑提出了库仑定律，密立根最早通过油滴实验测出了元电荷的数值 B.法拉第发现了电磁感应现象，纽曼、韦伯等人总结出法拉第电磁感应定律 C.玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱 的实验规律 D.伽利略发现了自由落体运动规律，牛顿首先提出了把实验和逻辑推理有机地结合起来的科学研究方法 2.2020 年 7 月 23 日，中国首颗火星探测器“天问一号”搭载着“胖五”（长征五号）重型运载火箭在海南 文昌发射场顺利发射升空，火箭点火升空，燃料连续燃烧的燃气以很大的速度从火箭喷口喷出，火箭获得 推力而升空，则 （ ） A.火箭获得的推力来自空气 B.火箭对喷出燃气的作用力与喷出燃气对火箭的作用力是一对作用力与反作用力 C.喷出的燃气对火箭的作用力与火箭的重力是一对作用力与反作用力 D.火箭飞离大气层后，不受重力作用 3.2020 年 7 月 4 日，羽毛球运动员林丹宣布退役，如图是林丹在某次羽毛球比赛中跃起的动作，将羽毛球 以原速率斜向上击回，球在空中运动一段时间后落至对方的界面内.林丹运动过程中空气阻力不计，则下列 说法正确的是 （ ） A.林丹在起跳过程中地面对他的支持力做正功 B.林丹在最高点速度为零，处于平衡状态 C.林丹在空中的运动过程处于失重状态 D.林丹击球过程中合外力对羽毛球做正功 4.飞行员驾驶飞机飞行的过程中都承受着很大的作用力，如图是某次训练中，飞机在空中水平面内匀速盘旋 时的情况。飞行员能承受座椅对他的最大作用力为自身重力的 9 倍，则当飞机盘旋时的速度大小为 v 时， 飞机盘旋的最小半径是多少 （ ） A. B. C. D. 5.6-8 月是南北方河流的汛期，区域性暴雨洪涝重于常年，在汛期应急抢险工作中，无人机发挥着举足轻重 的作用.如图所示，无人机在山区从足够高的地方以一定的初速度水平抛出一个救灾物资，经过时间 t 后， 物资垂直落在一个倾角为 45°的斜坡上，运动过程中空气阻力不计，重力加速度取 g，则下列说法正确的 是 （ ） A.物资在下落过程中速度变化越来越快 B.物资在空中下落的水平位移为 C.物资在下落过程中的初速度为 v0=gt D.物资抛出 时，竖直位移大小与水平位移大小相等 6.如图所示，真空中带电小球 a 由绝缘细绳悬挂于天花板上，a 球保持静止.形状、大小与 a 完全相同的另一 25 20 v g 25 10 v g 2 9 v g 2 8 v g 21 2x gt= 1 2 t 带电小球 b 恰能悬停在 a 的正下方.已知小球 a 和 b 带电荷量大小均为 Q，a、b 质量均为 m，静电力常量为 k，小球均可视为点电荷.则 （ ） A.小球 a 所受绳子的拉力为 mg B.小球 a 和 b 可能带同种电荷 C.小球 a 和 b 之间的距离为 D.小球的电荷量突然减少的瞬间，两球之间的库仑力增大 7.近年来海底通信电缆越来越多，海底电缆通电后产生的磁场可理想化为一无限长载流导线产生的磁场，科 学家为了检测某一海域中磁感应强度的大小，利用图中一块长为 a、宽为 b、厚为 c，单位体积内自由电子 数为 n 的金属霍尔元件，放在海底磁场中，当有如图所示的恒定电流 I（电流方向和磁场方向垂直）通过元 件时，会产生霍尔电势差 UH，通过元件参数可以求得此时海底的磁感应强度 B 的大小（地磁场较弱，可以 忽略）.下列说法正确的是（提示：电流 I 与自由电子定向移动速率 v 之间关系为 I=nevbc，其中 e 为单个电 子的电荷量） （ ） A.元件上表面的电势高于下表面的电势 B.元件在单位体积内参与导电的电子数目为 C.仅增大电流 I 时，上、下表面的电势差减小 D.其他条件一定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越大 8.如图所示，一束光线由空气射向半圆形玻璃砖中，光线的入射方向与半圆形玻璃砖的底面垂直，光束可以 左右平移.已知半圆形玻璃砖的圆心位置为 O，圆半径为 R，玻璃砖的折射率为 n，P 点在底面上，P 到 O 的 水平距离为 .则 （ ） 2kQr mg = H IBn ceU = 2 R A.当光束在 O 点正上方时，光进入玻璃砖后未发生偏折，因此传播速度不变 B.光束左右平移时，一定存在一个位置，能使光第一次在射入半圆弧界面时发生全反射 C.光从玻璃砖的半圆形面第一次到达底面的最长时间为 D.若光从 P 点正上方进入玻璃砖，到达底面时与 O 点的距离为 ，则 9.2020 年 6 月 23 日 9 时 43 分，“北斗三号”系统最后一颗全球组网卫星发射成功.30 日，北斗“收官之星” 成功定点，所有 30 颗“北斗三号”卫星也已全部转入长期管理模式，标志着我国“北斗卫星”导航系统向 全球组网完成又迈出重要一步.如图，“北斗三号”系统包括中圆卫星c（周期约12h）、同步卫星a（周期约24h） 和倾斜卫星 b（周期约 24h），下列说法正确的是 （ ） A.中圆卫星的动能等于同步卫星的动能 B.中圆卫星和同步卫星轨道周长之比约为 1：2 C.中圆卫星和同步卫星线速度大小之比约为 2：1 D.中圆卫星的发射速度需大于 7.9km/s 10.如图，质量相同的两个带负电小球 P、Q 以相同的初速度沿垂直于电场方向同时射入两平行板间的匀强 电场中，P 从两极板间正中央射入，Q 从下极板边缘处射入，它们打在上板同一点，不计粒子间的相互作用， 下列说法正确的是 （ ） A.平行板间匀强电场方向竖直向上 B.小球在电场中运动时间 C.打到上极板时动能 D.小球带电荷量 11.近场通信（NFC）是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的类似 LC 振荡电路 的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、 nR c 4 R 13 7n = P Qt t< kP kQE E< P Qq q> 校园一卡通等.刷卡时，电路发生电谐振，给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响 应，被读或写入信息.下列说法正确的是 （ ） A.LC 电路的电容器在充电时，电流增大 B.如果增大 LC 电路中电容器两极板间距离，振荡周期将增大 C.LC 电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势增大 D.电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振 12.一电动自行车中电源铭牌标有“48V 12A·h”字样.假设工作时输出电压恒为 48V，额定功率为 192W， 电动机内阻为 1Ω.某次平路上行驶的人和车的总质量为 100kg，阻力为总重力的 0.03，则 （ ） A.额定工作电流为 12A B.以额定输出功率行驶时，电动机的效率约为 92% C.充满电后该电池的总能量为 576J D.在平路上行驶的最大速度约为 6.4m/s 13.如图甲所示，螺线管匝数 n=2000 匝、横截面积 S=25cm2，螺线管导线电阻 r=0.25Ω，在一段时间内，穿 过螺线管的磁场的磁感应强度B 1按如图乙所示的规律变化.质量为m的正方形金属框abcd 置于竖直平面内， 其边长为 L=0.2m，每边电阻均为 R=1Ω.线框的两顶点 a、b 通过细导线与螺线管相连.磁感应强度大小 B2=1T 的匀强磁场方向垂直金属框 abcd 向里，闭合开关 S，金属框恰好处于静止状态.不计其余电阻和细导线对 a、b 点的作用力，g 取 10m/s2，则 （ ） A.流过金属框 ab 边的电流为 2A B.正方形金属框 abcd 的质量为 0.04kg C.0~2s 内，整个电路消耗的电能为 4J D.ab 边所受的安培力大小为 cd 边的 二、选择题Ⅱ（本题共 3 小题，每小题 2 分，共 6 分.每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要 求的.全部选对的得 2 分，选对但不全的得 1 分，有选错的得 0 分） 14.下列关于近代物理知识描述正确的是 （ ） A.在光电效应实验中，入射光频率越大，则光电子的最大初动能越大，饱和光电流越大 B.卢瑟福通过 粒子散射实验，提出原子的核式结构模型，并估算出原子核的大小 C.氢原子吸收光子从基态跃迁到激发态，该过程中氢原子核外电子轨道半径变大，动能变大 1 3 α D.已知中子质量为 939.57MeV/c2，质子质量为 938.27MeV/c2，氘核质量为 1875.65MeV/c2，则氘核的结合能 为 2.19MeV 15.如图甲为一波源的共振曲线，图乙表示该波源在共振状态下的振动形式沿 x 轴正方向传播过程中形成的 机械波在 t=0 时刻的波形曲线，P 是平衡位置在 x=1.0m 处的质点，Q 是平衡位置在 x=4.0m 处的质点，则下 列说法正确的是 （ ） A.图甲中，若驱动力周期变大，共振曲线的峰将向频率 f 小的方向移动 B.在 t=2.5s 时，质点 P 的加速度方向与 y 轴正方向相同 C.质点 Q 的振动方程为 D.从 t=1s 到 t=2.5s，质点 P 通过的路程为 30cm 16.如图所示，匝数为 50 匝的矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小为 的水平匀强磁场中， 线框面积 S=0.4m2，线框电阻为 10Ω.线框绕垂直于磁场的轴 以角速度 匀速转动，并与 理想变压器原线圈相连，副线圈接入如图所示电路，当开关 S 断开时电压表读数为 20V，每个电阻 R=0.2 Ω，C 是电容器，其击穿电压为 ，下列说法正确的是 （ ） A.如图所示时刻，线框 ABCD 处于中性面，穿过线框的磁通量变化率最大 B.变压器原、副线圈匝数比为 5：1 C.原线圈两端电压的有效值为 100V D.闭合开关，电容器恰好被击穿 三、非选择题（本题共 6 小题，共 55 分） 17.（7 分）利用如图所示的装置可以做“探究加速度与力、质量的关系”及“探究小车的运动情况”实验. ( )10siny t cmπ= 2 10B T= OO′ 100 /rad sω = 10 2V （1）下列说法正确的是____________. A.两个实验均需要平衡小车受到的摩擦力 B.两个实验均需要满足砝码及砝码盘的总质量远大于小车的质量 C.“探究加速度与力、质量的关系”实验中，通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新平衡小车的 摩擦力 D.实验时，应先接通电源再释放小车 （2）两个实验都需要对打点计时器打出的纸带进行分析，正确实验操作后，得到两条纸带如下，编号①中 相邻两个计数点之间还有 4 个计时点未标出，编号②中的点为实际打出的计时点，求出编号①情况下该小 车运动过程中的加速度为_________（结果保留两位有效数字）. （3）下面哪一条纸带是“探究加速度与力、质量的关系”实验得到的_________. 18.（7 分）在学习了“测电源电动势和内阻”这一课后，小张同学想去测量“水果电池”的电动势和内阻， 他找来了以下器材： （A）一个苹果 （B）铜片和锌片各一片 （C）电流表（0~200 A，2500Ω） （D）电压表（0~3V，内阻约几千欧） （E）电阻箱（0~9999Ω） （F）开关一个，导线若干 根据现有器材，他进行了以下操作： ①如图甲所示，将“苹果电池”两边分别插入铜片和锌片，并直接与所给电压表串联得到读数如图乙所示， 将其记为电动势 E. µ ②再将电压表换成所给电流表，直接与“苹果电池”串联，得到读数如图丙所示，将其记为短路电流 I. ③根据欧姆定律，他计算得到内阻值 r. （1）根据以上操作，计算得到内阻 r=___________Ω（结果保留整数）. （2）实验后，该同学意识到上述操作测得的电动势 E 和短路电流 I 都不准确，请你分别说明理由？ ____________________________________________________________________________________________ （3）为了准确测得“苹果电池”的电动势和内阻，该同学用已有器材设计了如图丁所示的电路图，并得到 电阻箱阻值和电流关系如表. 次数 物理量 1 2 3 4 5 R（kΩ） 1 3 5 7 9 I（ A） 125 100 80 69 59 （A-1） 8000 10000 12500 14500 17000 利用测得的数据，在图戊所示的坐标纸上画出适当的图像；并利用图像求出“苹果电池”的电动势 E=_________V（结果保留两位有效数字）. µ 1 I 19.（9 分）篮球运动员一般身材高大，弹跳力也惊人.如图为某篮球运动员练习原地起跳摸高，若该运动员 质量 m=80kg，原地静止站立摸高为 2.8m，起跳时该运动员先下蹲使重心下降 0.5m，发力起跳摸到了惊人 的 3.8m 高度.若将运动员起跳过程视为匀加速运动，双脚离地腾空和下落过程所受空气阻力恒为运动员重力 的 0.1（其他时间阻力不计），g 取 10m/s2.求： （1）起跳过程运动员对地面的压力大小； （2）若腾空时运动员双腿始终竖直伸直，求运动员腾空时间. 20.（12 分）如图所示，一传送装置由水平传动带和半径为 R 的光滑竖直半圆弧轨道 BC 组成.传送带 AB 长 L=2m，以速度 顺时针匀速传动.一质量 m=0.1kg、可视为质点的小滑块从光滑水平面以一定初 速度 v0 滑上传送带（A 点平滑连接），经传送带传送，在 B 点水平切入半圆弧轨道内侧（间隙宽度不计）. 小滑块与传送带间的动摩擦因数 =0.1，传送带 A 端距离地面高度 H=2m，g=10 m/s2. （1）若 ，求小滑块在传送带上运动过程中，摩擦力对其做的功； 5 /v m s= µ 0 2 /v m s= （2）若满足（1）的条件下，求传送带由于传送小滑块而多消耗的电能； （3）若半圆弧半径 R 的大小可调节，当小滑块恰好能沿圆弧轨道运动，且落在地面上与 C 点水平距离最大 处，求水平距离的最大值，并求出满足此条件下，小滑块的初速度 v0 范围.（结果可用根式表示） 21.（10 分）如图所示，有一倾角 =30°足够长的平行金属导轨，导轨上端连接阻值 R=2Ω的电阻，理想 电压表接在电阻两端，一个质量 m=0.1kg 的金属杆 ab 垂直跨接在导轨上.在两导轨间存在方向垂直于导轨平 面向上的匀强磁场.t=0 时刻，ab 杆在沿斜面向下的拉力 F 作用下由静止开始沿导轨向下运动，t=1.5s 时杆的 速度 v=4m/s，整个过程中电压表的示数 U 随时间的变化如图乙所示.导轨、金属杆的电阻不计，已知 ab 杆 和导轨间的动摩擦因数 ，g=10m/s2.求： （1）第 1.5s 末 ab 杆受到的安培力的大小、ab 杆受到沿斜面的拉力 F 的大小； （2）第 1s 内 ab 杆克服摩擦力所做的功为多大？ （3）若 3s 末撤去拉力 F，ab 杆再经过 1s 停止运动，求撤去拉力 F 后，ab 杆沿斜面下滑的位移. 22.（10 分）如图所示，在 xOy 直角坐标系中第二象限存在半径为 R 的圆形磁场，磁感应强度大小为 B1（未 知），磁场边界分别与 x 轴和 y 轴相切.y 轴右侧 0