2021届金科大联考高三（上）9月质量检测物理试题 含答案

2020~2021 学年金科大联考高三 9 月质量检测 物理 考生注意： 1．本试卷分选择题和非选题两部分，满分 100 分，考试时间 90 分钟。 2．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目 的答案标号涂黑；非选择题请用直径 0．5 毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区城内作答， 超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 3．本卷命题范围：高考范围。 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符目要 求的。 1．如图所示为氢原子的能级图，一群处于 能级的氢原子辐射出的光子照射某金属表面，逸出的光电 子的最大初动能为 ，则下列说法正确的是（ ） A．该金属的逸出功为 B．共有 3 种不同频率的光子能使该金属发生光电效应 C．从 直接跃迁到 辐射的光子被电子吸收后，电子一定会从金属表面飞出 D．从 跃迁到 辐射出的光子照射该金属，打出的光电子的最大初动能为 2．如图所示，一定质量的理想气体从状态 变化到状态 ，再变化到状态 的 图像，其中， 与 纵轴平行， 的反向延长线过原点，下列说法正确的是（ ） A． 过程，外界对气体做功 B． 过程，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数不变 4n = 2.5eV 10.5eV 4n = 1n = 3n = 1n = 1.84eV A B C p T− AB BC A B→ A B→C．在 、 、 三个状态，气体的体积大小关系为 D．从 到 再到 过程，气体分子的平均动能一直在增大 3．如图所示，一束单色光垂直半圆形玻璃砖的 面从 的中点射入， 为圆弧的圆心，经圆弧面折射 后，光线照射到光屏上的 点，光屏与 面平行，圆弧半径为 ， 到光屏的距离 ， ，则玻璃砖对光的折射率为（ ） A． B． C． D． 4．甲、乙两辆汽车在同一平直的公路上同向匀速行驶，甲车在前，速度大小为 ，乙车的速度大小 为 ，由于前方突遇险情，甲车突然急刹车，此时两车相距 ，刹车的加速度大小为 ，乙车司机看到甲车刹车，经 的反应时间也刹车，乙车刹车过程也做匀减速运动，结果两 车停下时刚好不相碰，则乙车刹车的加速度大小为（ ） A． B． C． D． 5．如图所示，质量均为 的 、 两个小球用轻弹簧连接，用 、 两段细线悬吊处于静止状态， 与水平方向的夹角 ， 与水平方向的夹角 ，重力加速度为 ，则剪断 一瞬间， 、 两球的加速度分别为（ ） A． ， B． ，0 C． ，0 D． ， 6．一列简谐横波沿 轴传播， 时刻的波形如图所示。从 时刻开始，平衡位置在 处的质 点在 时刻刚好第 2 次经过平衡位置，由此可以判断（ ） A B C A b cV V V> > A B C AB OA O P AB R O 3 3 2OO R′ = 1 2PO R′ = 2 3 2 3 2 3 3 25m / s 30m / s 42.5m 25m / s 0.5s 23.5m / s 24m / s 24.5m / s 25m / s m A B PO QO PO 30θ = ° QO 60α = ° g PO A B g g g 1 2 g 3 2 g 3 2 g x 0t = 0t = 2.5mx = 0.3st =A．波沿 轴正向传播 B．波传播的速度大小为 C． 时， 处的质点加速度方向沿 轴正向 D． 时， 处的质点位移 7．一个小球以一定的初速度水平抛出，在做平抛运动的过程中， 时刻速度大小为 ，则 时刻速度大小 为（ ）（已知重力加速度大小为 ，不计空气阻力） A． B． C． D． 8．2020 年 7 月 23 日我国成功发射火星探测器“天问一号”假设未来某天，我国宇航员乘飞船到达火星， 测得火星两极的重力加速度是火星赤道重力加速度的 倍（ ），已知火星的半径为 ，则火星同步 卫星轨道半径为（ ） A． B． C． D． 二、多项选择题：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，有多项符合题目要 求。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9．在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，原副线圈的匝数比为 2:1， ，电流表为理想电表， 闭合电键 ，在 、 端加 的正弦交流电，此时电流表的示数为 ，则（ ） A．电阻 的阻值为 B．电阻 消耗的功率为 C．断开 后，电流表的示数为 D．断开 后， 、 端输入的功率为 10．如图所示，椭圆处在匀强电场中，椭圆平面与电场强度方向平行， 是椭圆的短轴， 是椭圆的长 轴， 长为 ， 长为 ， 、 为椭圆的两个焦点，已知 点电势为 ， 点电势为 ， 点电势为 ，则（ ） x 2.5m / s 0.35st = 3.5mx = y 0.3st = 1mx = 2cmy = − t v 2t g 2 2 2v g t+ 2 2 22v g t+ 2 2 23v g t+ 2 2 24v g t+ k 1k > R 3 1k Rk + 3 1 k Rk − 3 1 1 k Rk + − 2 3 1 1 k Rk +   −  1 2R R= S a b 20V 1A 1R 20Ω 1R 10W S 0.5A S a b 10W AB CD AB 0.6m CD 1m E F A 4V D 8V E 0.8VA． 点电势比 点电势高 B． 点和 点电势差与 点和 点电势差相等 C．电场方向垂直于 、 连线 D．电场强度的大小为 11．质量为 的小球 静止在光滑水平面上，质量为 的小球 以速度 与小球 发生正碰后，两球的 动能相等，则（ ） A．碰撞后小球 的速度大小为 B．碰撞后小球 的速度大小为 C．碰撞过程 对 的冲量大小为 D．碰撞过程系统损失的动能为 12．如图所示，一个闭合的金属圆环固定在螺线管的左端，螺线管的轴线与圆环的圆心在同一水平直线上， 且环面与轴线垂直，螺线管左端连接在滑动变阻器中点，右端连接在滑动变阻器滑片上，开始滑片 位于 端，则下列说法正确的是（ ） A．闭合电键 的瞬间，从左向右看，环中感应电流沿逆时针方向 B．闭合电键 的瞬间，从左向右看，环中感应电流沿顺时针方向 C．闭合电键 后，将滑片 从 端向 端快速移动过程中，从左向右看，环中感应电流沿顺时针方向 D．闭合电键 后，将滑片 从 端向 端快速移动过程中，从左向右看，环中感应电流先沿顺时针方 向后沿逆时针方向 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。 13．（6 分）某同学用如图所示装置探究加速度与合外力关系实验。在气垫导轨的右端固定一个光电门，将 带有挡光片的滑块放在气垫导轨上，滑块用固定在气垫导轨左端的力传感器连接。滑块和挡光片的质 量为 。 （1）实验前，用游标卡尺测量挡光片的宽度，示数如图乙所示，则挡光片的宽度 ________ ； B O C F E D E A 8V / m m A 4m B v A A 4 3 v B 1 3 v A B 4 3 mv 22 9 mv P b S S S P b a S P b a m d = mm（2）将气垫导轨的左端适当垫高，开动气源，待滑块稳定时，记录力传感器的示数 ；撤去力传感器， 让滑块在 点由静止释放，记录滑块通过光电门时挡光片挡光时间 ，滑块通过光电门的速度大小 为________（用物理量字母表示）； （3）改变气垫导轨左端的高度，重复步骤（2）多次，测得多组 、 ，要探究加速度与合外力的关系， 还需要测量的物理量为________________（写出物理量的名称和符号）； （4）将测得的 、 在 图像中描点作图，如果作出的图像为过原点的一条直线，且直线的斜率 为________（用题中测量物理量字母表示），表明物块的质量一定时，加速度与合外力成正比。 14．（8 分）要测量两节干电池串联后的电动势和内阻，某同学根据实验室提供的器材，设计了如图甲所示 的电路图， 为定值电阻， 为滑动变阻器，电压表 和 的量程均为 。 （1）闭合电键前，将电路图中滑动变阻器的滑片 移到最________（填“左”或“右”）端； （2）闭合电键，调节滑动变阻器滑片，此时电压表 的示数如图乙所示，则此时电压表 的示数为 ________ ； （3）多次调节滑动变阻器的滑片，记录多组电压表 的示数 及对应用的电压表 的示数 ；作出 图像，图线与纵轴的截距为 ，图像的斜率绝对值为 ，则电池串联后的电动势 ________，内阻 ________。 15．（7 分）左右两管粗细不同的 形玻璃管如图所示放置，左右两管竖直，管中有一段水银，右管口封闭， 右管中封闭气柱长为 ，左管管口内有一轻质活塞，在左管中封闭一段长度也为 的气柱，左 管中水银液面比右管中水银液面高 ，左管截面积是右管截面积的 ，开始时左管中封闭气体压强 为 ，现将活塞缓慢向下移，使左右两管中水银液面相平，已知环境温度为 ，求两管中水 银液面相平时： （1）两管中气体的压强； F A t F t F t 2 1 Ft − 0R R 1V 2V 3V P 1V 1V V 1V 1U 2V 2U 2 1U U− a k E = r = U 10cm 10cm 4cm 1 3 77cmHg 27℃（2）活塞下移的距离。 16．（9 分）如图所示为某生产车间内的传送装置，通过水平传送带将工件送到半径为 的圆弧形容器内， 水平传送带右端 刚好与圆弧的圆心重合，传送带长为 ，传送带以 的速度沿顺时针匀速转动， 质量为 的工件（可视为质点）轻放在传送带的左端 点，工件与传送带间的动摩擦因数为 0．2， 重力加速度取 ，求： （1）工件从 端运动到 端所用的时间； （2）工件与圆弧形容器接触时的动能大小。 17．（14 分）如图所示，长为 、质量为 的长木板与质量为 的四分之一圆弧体紧靠在一起但不粘连， 静止在光滑水平面上，光滑圆弧面的最低点与长木板上表面平滑连接，圆弧体的半径为 ，地面上 固定障碍物离圆弧体的距离为 。一质量为 、可视为质点的物块以大小为 的初速度滑上长木板， 当圆弧体刚好要与障碍物相碰时，物块刚好滑上圆弧体，圆弧体与障碍物相碰后，圆弧体与长木板速 度立即减为零，重力加速度为 ，求： （1）物块与长木板的动摩擦因数 ； （2）圆弧体与障碍物相碰后瞬间，物块刚滑上圆弧面时对圆弧体的压力大小； （3）物块相对长木板运动的时间。 18．（16 分）如图所示，在 坐标系的第二象限内有垂直坐标平面向外、半径为 的圆形匀强磁场，磁 场的边界与两坐标轴相切，与 轴相切于 点。在 轴与 之间，有沿 轴负方向的匀强电场， 电场的电场强度大小为 。一个质量为 、电荷量为 的带正电的粒子在 点以大小为 的速度，沿 与 轴负方向成 角方向射入磁场，粒子以垂直于 轴方向射入电场，并从 轴上 处通过 轴，不计粒子的重力，求： 0.5m B 1m 1m / s 0.5kg A 210m / sg = A B L m m 1 5 L 1 4 L m 0v g µ xOy R x P y 2x R= y E m q P 0v x 45° y x 3x R= x（1）匀强磁场的磁感应强度大小； （2）匀强电场的电场强度大小； （3）若在与 轴负方向成 方向与沿 轴正方向成 方向之间的各个方向有粒子射入磁场，粒子均 为质量为 、电荷量为 的带正电的粒子，速度大小均为 ，忽略粒子间的相互作用，则 轴上 有粒子通过的长度为多少。 2020~2021 学年金科大联考高三 9 月质量检测·物理 参考答案、提示及评分细则 1．D 辐射光子的最大能量 ，金属的逸出功 ，A 项错误； 共能辐射 6 种不同频率的光，其中有两种光子的能量大于 ，B 项错误； 电子吸收光子能量后有可能向金属内部运动，而不一定会从金属表面飞出，C 项错误； 从 跃迁到 辐射出的光子照射该金属，打出的光电子的初动能为 ，D 项正确。 2．A 过程，由 可知，气体的体积减小，外界对气体做功，A 项正确； 因温度不变，单个气体分子对器壁平均冲量不变，而体积减小，压强增大，故单位时间内碰撞单位面积 器壁的分子数增加，B 项错误； 过程，气体发生的是等容变化，体积不变，C 项错误； 过程，气体内能不变，气体分子平均动能不变， 过程，气体发生的是等容变化，温度升 高内能增加，D 项错误。 3．C 由几何关系可知，光在圆弧面上的入射角 ， 光在圆弧面上的入射点到光屏的距离为 ， 根据几何关系， ，解得 ， x 45° x 45° m q 0v x ( 0.85eV) ( 13.6eV) 12.75eVhν = − − − = 0 12.75eVW = − 2.5eV 10.25eV= 10.25eV 3n = 1n = ( 1.51eV) ( 13.6eV)− − − − 10.25eV 1.84eV= A B→ pV CT = B C→ A B→ B C→ 30θ = ° 3R tan 3 R R α = 30α = °则折射率 ，C 项正确。 4．D 由题意可知， ，解得 ，D 项正确。 5．B 剪断 的一瞬间，弹簧的弹力不变，因此 的合力为零，加速度为零， 对 研究，剪断 一瞬间， 受到的合力垂直于 斜向右下， ， 解得 ，B 项正确。 6．C 平衡位置在 处的质点在 时刻刚好第 2 次经过平衡位置， 则波动周期 ，无法判断波的传播方向，A 项错误； 波传播速度 ，B 项错误； 时， 处的质点振动的位置在 轴下方，加速度指向平衡位置， 即沿 轴正向，C 项正确； 时， 处的质点位移可能为 ，也可能为 ，D 项错误。 7．C 时刻，小球在竖直方向的分速度大小为 ， 则初速度大小为 ， 时刻，小球在竖直方向的分速度 ， 这时小球的速度 ，C 项正确。 8．B 设物体质量为 ，火星质量为 ，火星的自转周期为 ，物体在火星两极时， 万有引力等于重力： ，物体在火星赤道上随火星自转时， ， sin( ) 3sinn θ α θ + == 2 2 0 02 2 v vs v ta a + = +甲 乙 乙 甲 乙 25m / sa =乙 PO B A PO A QO 2 cos60 Amg ma° = Aa g= 2.5mx = 0.3st = 0.4sT = 2 m / s 5m / s0.4v T λ= = = 0.35st = 3.5mx = x y 0.3st = 1mx = 2cmy = − 2cmy = t yv gt= 2 2 0 ( )v v gt= − 2t 2yv gt′ = 2 2 2 2 2 0 3yv v v v g t′ ′= + = + m M T 2 mMG mgR = 2 2 2 1 2Mm MmG G mRR k R T π − ⋅ =   该星球的同步卫星的周期等于自转周期为 ， 设同步卫星轨道半径为 ，则有 ， 解得 ，B 项正确。 9．BC 闭合电键时，电阻 两端的电压为 ，电流表示数为 ，则电阻的阻值 ， 电阻 消耗的功率为 ，A 项错误，B 项正确； 断开电键 后，流过副线圈电路的电流为 ，因此电流表的示数为 ，C 项正确； 断开 后， 、 端输入的功率 ，D 项错误。 10．BD 由几何关系可知，两焦点到椭圆中心 的距离为 ， 由于匀强电场中沿任意直线上的电势分布均匀， 因此 长为 ， 、 间的电势差为 ，可得 点电势为 ， 因此 为等势线， 点和 点等势，A 项错误； 由于 ，同一直线上电势变化均匀，因此 B 项正确； 电场线垂直于 ，C 项错误； 匀强电场的电场强度大小为 ，D 项正确。 11．ACD 设碰撞后 球的速度大小为 、 球的速度大小为 ， 根据动量守恒有 ，又 ， 解得： 、 ，A 项正确，B 项错误； 碰撞过程 对 的冲量大小与 对 的冲量大小相等， 根据动量定理， ，C 项正确； 碰撞过程系统损失的动能为 ，D 项正确。 12．AC 闭合线圈的一瞬间，从左向右看，线圈中电流沿顺时针方向且增大， T r 2 2 2MmG mrr T π =    3 1 kr Rk = − 1R 10V 1A 1 10UR I = = Ω 1R 2 2 10 1W 10WP U I= = × = S 1 2 A 0.5A S a b 2 2 1 10W 5W2P I U= = × = O 0.4m ED 0.9m D E 7.2V O 4V AOB B O CF ED= AB 4 V / m 8V / m0.5 DOUE DO = = = A 1v B 2v 1 24 4mv mv mv= + 2 2 1 2 1 1 42 2mv mv= × 1 4 3v v= 2 2 3v v= A B B A 1 4 3I mv mv= = 2 2 2 2 1 2 1 1 1 24 42 2 2 9E mv mv mv mv∆ = × − − × =根据安培定则，线圈中电流的磁场向右，且增强，根据楞次定律，从左向右看，环中感应电流沿逆时 针方向，A 项正确，B 项错误； 滑片 从 端向 端快速移动过程中，从左向右看，线圈中电流先沿顺时针减小，后沿逆时针增大， 线圈中电流的磁场先向右减小，后向左增大，根据楞次定律可知，环中的感应电流一直沿顺时针方向，C 项正确，D 项错误。 13．（1）5.70（2 分) （2） （1 分） （3） 点到光电门的距离 （1 分) （4） （2 分） 解析： （1）根据游标卡尺读数规则，挡光片的宽度 ； （2）滑块通过光电门的速度大小为 ； （3）要测量加速度，还需要测出 点到光电门的距离 ， 由 ，可得加速度大小为 ； （4）由 ，得 ，即 ， 因此图像为过原点的一条直线，且直线的斜率为 ， 表明物块的质量一定时，加速度与合外力成正比。 14．（1）右（2 分) （2）1.90（2 分） （3） （2 分） （2 分） 解析： （1）闭合电键前，将电路图中滑动变阻器的滑片 移到最右端，使滑动变阻器接入电阻的电阻最大，保 护电路元件； （2）电压表的精度为 ，图示所示电压值为 ； （3）由题意可知， ， ， 则电源的电动势 ， ， P b a d t A x 2 2x md 5mm 14 0.05mm 5.70mmd = + × = dv t = A x 2 2d axt   =   2 2 1 2 da x t = ⋅ F ma= 2 2 1 2 d F x t m ⋅ = 2 2 1 2x Ft md = 2 2x md a 0( 1)k R− P 0.1V 1.90V 1 1 2 0 UU U E rR + = − 2 1 0 1 rU E UR  = − +    E a= 0 1 r kR + =解得 。 15．解：（1）开始时，左管中气体压强 ，气柱长 （1 分） 右管中气体的压强为 ，气柱长为 （1 分） 当左、右两管中水银液面相平时， 设两管中气体的压强均为 ，右管中气柱的长为 右管中气体发生等温变化，则有 （1 分） 解得 （1 分） （2）设两管中水银液面相平时，左管中气柱长为 ，左管中气体发生等温变化，则有 （1 分） 解得 （1 分） 活塞向下移动的距离 （1 分） 16．解：（1）假设工件第一次在传送带上运动时，先做加速运动后做匀速运动 工件在传送带上加速运动的加速度大小 （1 分） 匀加速运动的距离 假设成立，加速的时间 （1 分） 匀速运动的时间 （1 分） 因此工件在传送带上运动时间 （1 分） （2）设工件从 点抛出至落到圆弧面上所用时间为 ，则 （1 分） 根据几何关系 （1 分） 解得 （1 分） 根据动能定理 （1 分） 01( )Rr k= − 1 77cmHgp = 1 10cmL = 2 81cmHgp = 2 10cmL = p 2 9cmL′ = 2 2 2 2 2p L S pL S′= 90cmHgp = 1L′ 1 1 1 1 1p L S pL S′= 1 77 cm9L′ = 77 4013cm cm cm9 9h = − = 22m / sa gµ= = 2 0.25m 1m2 vs a = = < 1 0.5svt a = = 2 0.75sL st v −= = 1 2 1.25st t t= + = B 3t 3x vt= 2 3 1 2y gt= 2 2 2x y R+ = 26 1m10y −= 21 2kmgy E mv= −解得 （1 分） 17．解：（1）设物块与长木板间的动摩擦因数为 ，则 物块在向右滑动时的加速度大小 长木板的加速度大小 （1 分） 对物块 对长木板 ， （1 分） 解得 ， （1 分） 圆弧体与障碍物相碰前一瞬间，圆弧体的速度大小 ， （1 分） （2）圆弧体与障碍物碰撞一瞬间，物块的速度 （1 分） 物块刚滑上圆弧面时，根据牛顿第二定律 （1 分） 解得 （1 分） 根据牛顿第三定律，物块对圆弧体的压力大小为 （1 分） （3）根据机械能守恒定律，物块再次滑上长木板时，速度大小仍为 ，方向向左 假设物块不会滑离长木板，设最后的共同速度大小为 ，根据动量守恒有 （1 分） 解得 （1 分） 设物块相对长木板滑行的距离为 ，根据功能关系有 k 2 26 1J4E −= µ 1a gµ= 2 1 2 2 mga gm µ µ= = 2 0 1 1 1 5 1 4 2L v t a t= − 2 2 1 1 1 4 2L a t= 2 2 2 2 4 g Lv µ= × 0 1 4 7 vt gµ= 2 2 gLv µ= 2 2 1 0 2 7v a t v= = 2 016 49 v gL µ = 1 0 1 1 0 3 7v v a t v= − = 2 1 1 5 vF mg m L − = 2 045 49 mvF mg L = + 2 045 49 mvF F mg L ′ = = + 1v 3v 1 32mv mv= 3 0 3 14v v= x（1 分） 解得 （1 分） 假设成立，因此物块不会滑离长木板，在长木板上向左运动的时间 （1 分） 因此物块相对长木板运动的总时间 （1 分） 18．解：（1）粒子在磁场中运动轨迹如图所示， 由于粒子做圆周运动的圆与磁场边界圆的公共弦被两圆圆心连线垂直平分， 根据三角形全等可知，粒子在磁场中做圆周运动的半径 （1 分） 根据牛顿第二定律 （1 分） 解得 （1 分） （2）设粒子从 轴进磁场的位置坐标为 由几何关系 （1 分） 粒子在电场中做类平抛运动，出电场时速度的反向延长线交于水平位移的中点 由于粒子从 轴中 的位置经过 轴，粒子在电场中和出电场后的运动轨迹如图， 根据几何关系，粒子在电场中的侧移 （1 分） 粒子在电场中做类平抛运动，则 （1 分） （1 分） 根据牛顿第二定律 （1 分） 2 2 1 3 1 1 22 2mgx mv mvµ = − × 2 09 9 196 64 vx Lgµ= = 1 3 0 2 1 3 14 v v vt a gµ −= = 1 2 0 77 32 Lt t t v = + = r R= 2 0 0 vqv B m r = 0mvB qR = y (0, )y 2 212 2y r r R  = + = +    x 3x R= x 1 1 1 (2 2)2 4y y R= = + 0 12R v t= 2 1 1 1 2y at= qE ma=解得 （2 分） （3）由于每个粒子在磁场中做圆周运动的半径均等于有界场圆的半径， 因此每个粒子出磁场后均以垂直 轴方向进入电场， 设与 轴正方向成 角进入磁场的粒子经过 轴的位置坐标为 ， 由几何关系知 （1 分） 设此粒子从进电场到经过 轴所用的时间为 ， 则 （1 分） （1 分） 解得 （1 分） 因此 轴上有粒子通过的长度 （2 分） 2 0(2 2) 8 mvE qR += y x 45° y ( )0, y′ 2 212 2y r r R  ′ = − = −    x 2t 2 2 1 2y at′ = 0 2x v t′ = 2(2 2)x R′ = − x 3 2(2 2) (2 2 1)x R R R∆ = − − = −