2021届百万联考高三（上）9月联考物理试题 含答案解析

高三物理试卷 （考试时间：90 分钟试卷满分：100 分） 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号和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. 第 I 卷（选择题 共 40 分） 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分.每小题只有一个选项符合题目要求. 1.下列说法正确的是（ ） A.空调在工作时符合热力学第二定律 B.一定质量的气体体积减小时，其温度一定升高 C.当分子间同时存在引力与斥力时，分子间距离减小，引力与斥力同时减小 D.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热，违背了热力学第一定律 2.冰壶因其对技战术要求极高而被称为“冰上国际象棋”.某运动员在一次训练中，使原来静止在水平冰面 上的冰壶以大小为 2m/s 的速度推出，若冰壶的质量约为 20kg，则该运动员对冰壶的水平冲量大小约为（ ） A. B. C. D. 3.某同学测得一单摆的摆线长为 89.2cm，摆球直径为 1.6cm，取重力加速度大小 g=10m/s2，则此单摆在摆角 小于 时完成 1 次全振动的时间约为（ ） A.0.9s B.1.9s C.2.8s D.3.8s 4.中国北斗卫星导航系统已经组网完成，具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测 速精度为 0.2 米/秒，授时精度为 10 纳秒.北斗导航在轨工作的 33 颗卫星轨道半径有两种，一种是轨道半径 为 42000 公里的同步地球轨道，另一种是轨道半径为 28000 公里的中圆地球轨道，则在中圆地球轨道上运 行的卫星的周期约为（ ） A.5 小时 B.13 小时 C.16 小时 D.44 小时 5.如图所示，足够长的光滑 U 形导轨倾斜固定，空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，一导体棒从导轨 顶端由静止滑下，下滑过程中导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好.除导体棒外不计其他电阻，下列表 示导体棒下滑的某过程中速度 v 与下滑时间 t 的关系图像可能正确的是（ ） 10N s⋅ 40N s⋅ 100N s⋅ 400N s⋅ 5° A. B. C. D. 6.用一单色光做双缝干涉实验时，测得双缝间的距离为 0.1cm 时，双缝挡板与像屏间的距离为 200cm，第 1 条亮线中心与第 6 条亮线中心间的距离为 0.5cm.则该单色光的波长为（ ） A.1×10-6m B.2.5×10-6m C.1×10-7m D.5×10-7m 7.如图所示，高 H=2.5m 的电梯以 v0=5m/s 的速度匀速上升，电梯内部离底面 h=1.2m 处有一发射器，发射 器发射出小球后可立即收入侧壁.某时刻发射器竖直向上发射一个速度大小 v1=10m/s 的小球，取重力加速度 大小 g=10m/s2，空气阻力忽略不计，题中所有速度均为相对地面的速度.从小球抛出到落回电梯底面的过程 中，下列说法正确的是（ ） A.小球可以触碰到电梯厢的天花板 B.小球离电梯厢的天花板的最小距离为 0.5m C.小球上升到最高点时所用时间为 0.5s D.小球落回电梯底面时的速度大小为 2m/s 8.如图所示，质量为 M 的木板静止在足够大的光滑水平面上，木板长为 ，左端 O 处固定一轻质弹簧（其 长度相对于木板可忽略不计），右侧用不可伸长的轻绳连接于竖直墙上.质量为 m 的滑块 P（视为质点）以速 度 v0 从木板正中间向左滑动压缩弹簧，弹簧的压缩量最大时轻绳恰好被拉断，此时木板、滑块的速度均为 零，最终滑块 P 恰好未从木板上掉落.重力加速度大小为 g。则（ ） A.滑块 P 与木板间的动摩擦因数为 B.弹簧的最大弹性势能为 C.弹簧的最大弹性势能为 D.最终木板的速度大小为 l 2 0 3 v gl 2 0 4 mv 2 0 6 mv 0mv M m+ 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分.每小题有多个选项符合题目要求.全部选对得 4 分， 选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分. 9.某理想变压器供电的示意图如图所示，正弦交流电源的输出电压的有效值为 U1，变压器原、副线圈的匝 数比为 n，R0 为定值电阻，R 为滑动变阻器，电路中所用电表均为理想电表.下列说法正确的是（ ） A.副线圈两端电压的最大值为 B.电流表 与 的示数之比为 n C.当滑动变阻器的滑片 P 从 a 端向 b 端移动时，电流表 的示数增大 D.当滑动变阻器的滑片 P 从 a 端向 b 端移动时，电压表 的示数减小 10.冠状病毒表面有很多如日冕般外围的冠状刺突，可吸附在细胞壁上.某同学将一个小球做成冠状病毒的形 状，用上下两根细杆 A、B 代替刺突将均质小球固定在竖直墙壁上，如图所示.已知两细杆在同一竖直平面 内，两细杆的延长线均过小球的球心，且与竖直墙壁的夹角均为 ，小球的质量为 m，重力加速度大 小为 g，若两细杆对小球的作用力方向均为沿杆方向，则（ ） A.A、B 两细杆对小球的合力大小为 B.A 细杆中弹力大小为 C.B 细杆中弹力大小为 mg D.A、B 两细杆中弹力大小相等 11.用一个高速粒子 X 轰击一个锂核 变成两个 粒子，其核反应方程为 .已知在这一 核反应过程中同时放出 18MeV 的能量，光速 c=3×108m/s，电子所带电荷量 e=1.6×10-19C，则下列说法正 确的是（ ） A.a=1 B.b=0 C.这一核反应过程的质量亏损为 3.2×10-29kg 1U n 60θ = ° 2 mg 3mg 7 3 Li α 7 4 3 2X Li 2 Heb a + → D.这一核反应过程的质量亏损为 2×10-10kg 12.如图所示，MN 为一足够大且均匀带负电的塑料平板，其上方附近的电场可视为匀强电场，在平板上方 附近 A 点固定一带正电的点电荷（不影响平板上的电荷分布），板上 B 点与 A 点的连线与板垂直，ADBC 为正方形的四个顶点，O 为正方形的中心.下列说法正确的是（ ） A.C、D 两点的电场强度相同 B.C、D 两点的电势相等 C.O 点的电场强度小于 C 点的电场强度 D.一带正电的试探电荷从 C 点沿直线运动到 D 点的过程中，电场力先做负功后做正功 第 II 卷（非选择题 共 60 分） 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分. 13.（6 分）研究性学习小组的同学欲探究小车速度随时间变化的规律，该小组在实验室设计了一套如图甲 所示的装置，图中 A 为小车，B 为打点计时器，P 为小桶（可装入砂子），M 是一端带有定滑轮的水平放置 的足够长的木板.已知使用的交流电源的频率为 50Hz，由静止释放小车 A，可通过分析纸带求出小车的加速 度大小. （1）安装好纸带，先不接通电源，将小车放置在打点计时器一侧，轻推小车，观察小车的运动，不断调整 小桶和砂子质量，目测小车沿水平木板匀速运动时，再次将小车放置在打点计时器一侧，启动打点计时器， 轻推小车，打出的纸带（上面的点为打出的连续点）如图乙所示，则在误差允许范围内，小车做的______ （填“是”或“不是”）匀速直线运动，打 Q 点时小车的速度大小为______m/s（结果保留两位有效数字）. （2）在小桶中加入一定质量的砂子，启动打点计时器，将小车从靠近打点计时器一侧由静止释放，实验中 打出的纸带如图丙所示（两相邻计数点间有四个计时点未画出），则小车的加速度大小 a=______m/s2（结果 保留两位有效数字）. 14.（8 分）某同学通过实验测定一个阻值为 50Ω~100Ω的定值电阻 的阻值.现有电源（3V，内阻可不计）、 滑动变阻器（0~10Ω，额定电流 2A），开关和导线若干，以及下列电表： A.多用电表（1V 挡，内阻约为 20kΩ；2.5V 挡，内阻约为 50kΩ；10V 挡，内阻约为 200kΩ）； B.电流表（0~30mA，内阻 r2 约为 2.0Ω）. （1）该同学先用多用电表欧姆挡粗测该待测电阻 Rx 的阻值：将多用电表挡位开关置于欧姆______（填“× 1”、“×10”、“×100 或“×1k”）挡，正确操作后测量结果如图乙所示，则测得该待测电阻 Rx 的阻值为______ Ω. （2）由于没有电压表，该同学将多用电表作为电压表使用，应将多用电表挡位开关置于电压______（填 “1V”、“2.5V”或“10V”）挡，为了尽量减少由于电压表、电流表引起的系统误差，实验电路应采用图丙 中的______（填“a”、“b”或“c”）图. （3）连接好电路，闭合开关，改变滑动变阻器滑片 P 的位置，并记录对应的电流表示数 I、电压表示数 U. 在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片 P 从一端滑向另一端，随着滑片 P 的移动，图丁反映 U—I 关系 的示意图中正确的是______. 15.（7 分）有一根一端封闭、另一端开口的钢管，开口端向下落入水中，稳定后竖直漂浮在水面上，钢管 露出水面的高度 h=1.25m.已知钢管的质量 m=10kg，横截面积 S=50cm2，大气压强 ，水的密 度 ，取重力加速度大小 g=10m/s2，不计钢管管壁的厚度. xR 5 0 1 10p Pa= × 3 31 10 /kg mρ = × （1）求管中封闭的空气柱长度 ； （2）竖直向下按压钢管，求当钢管恰好全部没入水中时，钢管内空气柱的压强 . 16.（9 分）某人乘坐游戏滑雪车从静止开始沿倾角 的斜直雪道下滑，滑行 x1=19.8m 后经一很短的 拐弯道进入水平雪道，继续滑行 x2=25m 后减速到零.已知该人和滑雪车的总质量 m=50kg，整个滑行过程用 时 t=8s，滑雪车与雪道间的动摩擦因数相同，取重力加速度大小 g=10m/s2， .求： （1）滑雪车与雪道间的动摩擦因数； （2）该人和滑雪车经过拐弯道的过程中损失的机械能. 17.（14 分）如图所示，M、N 为正中心带有小孔的平行板电容器，圆心为 O、半径为 R 的圆形区域内有一 匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里，P、Q 为圆形区域边界上的两点，P、O 与平 行板电容器上的两小孔在同一水平直线上.现有一质量为 m、电荷量为 q（q>0）的带负电粒子，以某一恒定 的初速度从平行板电容器左侧沿 PO 方向射入平行板电容器，当平行板 M、N 间不加电压时，带电粒子恰好 从 O 点正下方的 Q 点射出磁场.除电场力与洛伦兹力外，不计其他作用力 . （1）求粒子的初速度大小 v0； （2）为使粒子在磁场中运动的时间变为原来的 ，求在 M、N 板上所加的电势差 UMN. 18.（16 分）如图所示，光滑水平轨道与 光滑竖直固定圆弧轨道相切于 C 点，在 C 点左侧与 C 点距离 x2=1.5m 处静止放置一质量 mB=5kg 的 B 小球，B 小球左侧 x1=0.9m 处有一质量 mA=1kg 的 A 小球，A 小球 在 F=45N 的水平向右的恒力作用下，由静止开始加速运动.已知两小球的碰撞为弹性碰撞，且碰撞时间极短， 第二次碰撞前瞬间撤去外力 F，圆弧轨道半径 R=0.5m，取重力加速度大小 g=10m/s2，A、B 两小球均视为 质点，求： l p′ 37θ = ° sin37 0.6° = 2 3 3 4 （1）两小球第一次碰撞后，B 小球的速度大小 vB； （2）两小球第二次碰撞时的位置到 C 点的距离 X； （3）B 小球通过圆弧轨道最高点 D 时受到轨道的弹力大小 FN 高三物理试卷参考答案 1.A 【解析】本题考查分子动理论、热力学定律，目的是考查学生的理解能力.空调在工作时符合热力学第 二定律，选项 A 正确；一定质量的气体体积减小时，外界对气体做功，若同时气体放热，且放出的热量大 于外界对气体做的功，则理想气体的内能减小，温度降低，选项 B 错误；当分子间同时存在引力与斥力时， 分子间距离减小，引力与斥力同时增大，选项 C 错误；汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热，没有 违背热力学第一定律，选项 D 错误. 2.B 【解析】本题考查动量定理，目的是考查学生的理解能力.由动量定理有 ，选项 B 正确. 3.B 【解析】本题考查单摆，目的是考查学生的理解能力.单摆的摆长 ，由单摆的周期公式可知， ，选项 B 正确. 4.B 【解析】本题考查万有引力与航天，目的是考查学生的理解能力.由开普勒第三定律 ，同步 卫星的周期为 24 小时，可知在中圆地球轨道上运行的卫星的周期 小时 小时，选项 B 正 确. 5.C 【解析】本题考查电磁感应与安培力，目的是考查学生的推理能力.导体棒下滑时，感应电动势 E=BLv，安培力 ，下滑过程中，加速度 ，随着速度 v 的增 大，加速度 a 减小，当速度增大到安培力与重力沿导轨向下的分量大小相等时，导体棒开始做匀速直线运 动，选项 C 正确. 6.D 【解析】本题考查光的干涉，目的是考查学生的推理能力.该单色光的波长 ，相邻两亮条纹 间的距离 ，解得 ，选项 D 正确. 7.D 【解析】本题考查匀速直线运动和竖直抛运动，目的是考查学生的推理能力.以电梯为参考系，则小球 相对电梯的初速度 ，小球相对电梯上升到最大高度的过程中，有 ，解得 40N sI m v= ∆ = ⋅ 2 DL l= + 2 1.9sLT g π= ≈ 3 3 1 2 2 2 1 2 r r T T = 3 3 28 2442T = × 13≈ 2 2B L vF R = 2 2sin sinmg F B L va gm mR θ θ−= = − d xl λ = ∆ 0.5 cm5x∆ = 75 10 mλ −= × 1 0 5 /v v v m s= − = 2 12 0gh v− = − h1=1.25m，距离天花板 ，选项 A、B 均错误；小球上升到最高点所用时间 ， 选项 C 错误；小球从抛出到落回电梯底面的过程有 ，解得 t=1.2s，则小球落到电梯底面时的 速度 ，即速度大小为 2m/s，选项 D 正确. 8.A 【解析】本题考查动量守恒定律及功能关系，目的是考查学生的分析综合能力.由功能关系可知 ， 解 得 ， 选 项 A 正 确 ； 弹 簧 的 最 大 弹 性 势 能 ，选项 B、C 均错误；由动量守恒定律可知，滑块和木板最终的速度均为 0，选项 D 错误. 9.BC 【解析】本题考查交变电流与变压器，目的是考查学生的推理能力.由 ，可得副线圈两端电压 ，副线圈两端电压的最大值为 ，选项 A 错误；变压器原、副线圈的电流比与匝数比成反比， 电流表 与 的示数之比为 n，选项 B 正确；当滑动变阻器的滑片 P 从 a 端向 b 端移动时，滑动变阻器 的阻值减小，电流表 的示数增大，选项 C 正确；由于输入电压不变，当滑动变阻器的滑片 P 从 a 端向 b 端移动时，电压表 的示数不变，选项 D 错误. 10.CD 【解析】本题考查物体的平衡，目的是考查学生的推理能力.由于小球受到三个力的作用，A、B 两 细杆对小球的合力与小球受到的重力大小相等、方向相反，选项 A 错误；分析可知，A 细杆对小球有拉力 作用，B 细杆对小球有推力作用，A、B 两细杆对小球的作用力方向与小球所受重力方向的夹角均为 角， 所以 A、B 两细杆中弹力大小相等，均为 mg，选项 C、D 均正确，选项 B 错误. 11.AC 【解析】本题考查核反应与质能方程，目的是考查学生的推理能力.由于核反应前后质量数与电荷数 均 不 变 ， 所 以 a=1 ， b=1 ， 选 项 A 正 确 、 B 错 误 ； 由 爱 因 斯 坦 质 能 方 程 ， 可 得 ，选项 C 正确、D 错误. 12.BD 【解析】本题考查电场强度、电势，目的是考查学生的推理能力.由题意可知，均匀带负电平板在上 方产生的电场为方向垂直平板向下的匀强电场，点电荷在 C 点和 D 点产生的电场分别沿 AC 和 AD 向下， 两电场叠加后方向一定不同，选项 A 错误；由于平板产生的是方向垂直平板向下的匀强电场，在平板产生 的电场中，C、D 两点的电势相等，而在点电荷产生的电场中，C、D 两点的电势也相等，叠加后 C、D 两 1 0.05mh H h h∆ = − − = 1 1vt sg ′ = = 21 2h vt gt− = − 2 1 2m /v v gt s= − = − 2 0 1 1.52 mv mg lµ= × 2 0 3 v gl µ = 2 2 0 pm 0 1 0.52 3 mvE mv mg lµ= − × = 1 2 U nU = 1 2 UU n = 12U n 120° 2E mc∆ = ∆ ( ) 6 19 29 28 18 10 1.6 10 3.2 10 3 10 m kg kg − −× × ×∆ = = × × 点电势相等，选项 B 正确；点电荷产生的电场在 O 点的电场强度大于在 C 点的电场强度，而在 O 点的电场 强度方向垂直平板向下，两电场叠加后，O 点的电场强度一定大于 C 点的电场强度，选项 C 错误；点电荷 产生的电场中，O 点的电势高于C、D 两点的电势，叠加后点的电势高于C、D 两点的电势，电势能 ， 带正电的试探电荷从 C 点沿直线运动到 D 点的过程中，电势能先增大后减小，电场力先做负功后做正功， 选项 D 正确. 13.（1）是（2 分）3.6（2 分） （2）1.3（2 分） 【解析】本题考查探究小车速度随时间变化的规律目的是考查学生的实验能力. （1）相等的时间内位移相等，小车做匀速直线运动；由 ，可知 v=3.6m/s. （2）由逐差法有 14.（1）×10（2 分）85（2 分） （2）2.5V（2 分）c（1 分） （3）B（1 分） 【解析】本题考查多用电表的使用与伏安法测电阻，目的是考查学生的实验能力. （1）由于待测电阻的阻值在 50Ω~100Ω内，为了让指针能指在中间位置附近，多用电表应选用欧姆“× 10”挡；多用电表的示数为 85Ω （2）由于电流表的量程为 30mA，电阻两端的最大电压约为 30mA×85Ω=2.55V，所以应选用 2.5V 电压挡； 因 为 滑 动 变 阻 器 电 阻 远 小 于 待 测 电 阻 ， 所 以 应 选 用 滑 动 变 阻 器 分 压 接 法 . 多 用 电 表 电 压 挡 内 阻 ， ，应选用电流表外接法，所以选 c. （3）由欧姆定律可知， ，它是定值，图 B 正确. 15.【解析】本题考查理想气体状态方程，目的是考查学生的分析综合能力. （1）钢管受力平衡有 （2 分） （1 分） 解得： .（1 分） （2）设空气柱的长度为 ，由玻意耳定律有 （1 分） 空气柱压强 （1 分） E qϕ= xv T = 2 2 2 2 (10.10 8.78 7.48 6.19) 10 m / s 1.3m / s4 0.1a −+ − − ×= =× 2.5 20k 50kr = × Ω = Ω 50k 85 85 2 Ω Ω>Ω Ω V V x x R RU I R R = + 0mg pS p S= − 0 ( )p p g l hρ= + − 3.25l m= l′ plS p l S′ ′= 0p p glρ′ ′= + 解得： （1 分） 16.【解析】本题考查牛顿第二定律和功能关系，目的是考查学生的推理能力. （1）在斜直雪道上，根据牛顿第二定律有 （1 分） 根据匀变速直线运动公式有 （1 分） 在水平雪道上，根据牛顿第二定律有 （1 分） 根据匀变速直线运动公式有 （1 分） t=t1+t2（1 分） 解得：t1=3s，t2=5s 滑雪车与雪道间的动摩擦因数 .（1 分） （2）由功能关系有 （1 分） ， （1 分） 解得： （1 分） 17.【解析】本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，目的是考查学生的分析综合能力. （1）分析粒子在磁场中的运动，可知粒子在磁场中做圆周运动的半径 r=R（1 分） 粒子在磁场中做匀速圆周运动有： （2 分） 解得： .（2 分） （2）当平行板 M、N 间不加电压时，粒子在磁场中运动的周期 （2 分） 当平行板 M、N 间不加电压时，粒子在磁场中运动的时间 （1 分） 当平行板 M、N 间加电压时，粒子在磁场中运动的时间 ，粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为 （1 分） 由几何关系可知，粒子在磁场中运动的半径 （1 分） 粒子在磁场中做匀速圆周运动有 （1 分） 3l m′ = 51.3 10p Pa′ = × 1sin cosmg mg maθ µ θ− = 2 1 1 1 1 2x a t= 2mg maµ = 2 2 2 2 1 2x a t= 0.2µ = 2 2 1 2 1 1 2 2E mv mv∆ = − 1 1 1v a t= 2 2 2v a t= 1856JE∆ = 2 0 0 mvqv B R = 0 qBRv m = 0 2 2r mT v qB π π= = 1 1 4t T= 2 1 6t T= 60° 3r R′ = 2mvqvB r = ′ 粒子在电场中运动，由动能定理可得： （2 分） 解得： .（1 分） 18.【解析】本题考查机械能守恒定律、动量守恒定律，目的是考查学生的分析综合能力. （1）由动能定理可知，两小球碰撞前对 A 小球有 （1 分） 可得：v0=9m/s（1 分） 两小球第一次碰撞时动量守恒，有 （1 分） 碰撞前后系统总动能相等，有： （1 分） 解得： ， （1 分） （2）设两小球从第一次碰撞到第二次碰撞的时间为 t，位移为 x 对 B 小球有：x=vBt（1 分） 对 A 小球有： （1 分） 其中 （1 分） （1 分） 解得：X=0.3m.（1 分） （3）两小球第二次碰撞前有 vA1=vA+at（1 分） 解得：vA1=12m/s 两小球第二次碰撞时动量守恒，有 （1 分） 碰撞前后系统总动能相等，有 （1 分） 解得：vB2=6m/s B 小球沿圆弧轨道上升过程中有 （1 分） 在 D 点有： （1 分） 解得：FN=110N.（1 分） 2 2 0 1 1 2 2 MNmv mv qU− = − 2 2 MN qB RU m = − 2 1 0 1 2 AFx m v= 0A A A B Bm v m v m v= + 2 2 0 1 1 1 2 2 2A A A B Bm v m v m v= + 3 /Bv m s= 6 /Av m s= − 21 2Ax v t at= + A Fa m = 2X x x= − 1 2 2A A B B A A B Bm v m v m v m v+ = + 2 2 2 2 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2A A B B A A B Bm v m v m v m v+ = + 2 2 2 1 12 2 2B B D B Bm g R m v m v× + = 2 N B D B m vF m g R + =