江西省吉安市五校2021届高三物理下学期第一次联考试题（Word版附答案）

a b c 江西省吉安市省“重点中学五校协作体” 2021 届高三第一次联考理综试卷物理部分 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中，第 14~18 题只有 一项符合题目要求，第 19~21 题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。 14. 为应对某些西方国家对我国的高端技术的打压，我们现在研发成功“世界上首台 分辨率最 高的紫外超分辨光刻装备”，对芯片制造领域技术突破作出重大贡献，光刻所用光的波长越短， 分辨率越高。下列关于光的认识正确的是（ ） A．少量光子显示粒子性，大量光子只显示出光的波动性 B．光的波长越长，光子的能量越大 C. 用某单色光照射金属能使其发生光电效应，产生的光电子的动能有大有小 D. 电子吸收光子的能量与原有热运动能量之和大于该金属的逸出功时就一定能成为光 电子 15. 在寻找假想的第九大行星的过程中，天文学家发现了 2018 VG18“外 海王星天体”，外海王星天体的实际运行轨道与计算中的轨道数据有偏 差，而这通常被认为是受到了假想中第九行星（轨道处在太阳与外海王 星天体之间）的引力扰动所致。如图所示，在运行轨道不变的情况下， 当存在假想中的第九行星时，跟没有假想中的第九行星相比，2018 VG18 A．公转周期更大 B．平均速率更小 C．自转周期更大 D．公转向心加速度更大 16. 做匀变速直线运动的质点，在开始运动的前 2s 内平均速度大小为 10m/s，则质点在第 2s 内的平均速度大小 A．不可能小于 10m/s B．不可能大于 10m/s C．有可能等于 10m/s D．不可能等于 0 17. 在某真空区域中有三根无限长直导线 a、b、c 垂直三角形平面放置 在正三角形的三个顶点上，三导线通有大小相等、方向如图所示的恒定电 流，d 点为三角形三边中垂线的交点，导线 c 的电流在 d 点产生的磁场 磁感应强度为 B ，已知电流不变时，磁感应强度与导线距离成反比。则 下列说法正确的是 A. d 点的磁感应强度为 0 B. d 点的磁场方向与 ba 成 60° C. ac 边中垂线垂足处磁场方向沿 ac 方向指向 c D．三角形所在平面上无磁感应强度为零的点 18. 质量均为 m 的带电小球 a、b、c ，小球 a 用绝缘丝线悬挂天花板下， a、b 间由轻质绝 缘弹簧相连，b、c 用绝缘轻杆连接后直立在小球 a 的正下方的水平支撑面上，如图所示， 此 时小球 c 对支持面的压力、弹簧弹力均恰好为零，已知小球 a 带正电，重力加速度为 g 。下 列说法正确的是（ ） A. b、c 总电荷量一定为负 B. 丝线拉力为 mg C. 若将 b、c 两球位置互换，稳定后丝线拉力可能不变 D. 若增加 b、c 中的负电荷，稳定后丝线拉力一定增大 19.一质量为 2kg 的物体受水平拉力 F 作用在粗糙水平面上做加速直线运动如图甲所示，图乙 为其 a-t 图象，t=0 时，其速度大小为 2m/s，滑动摩擦力大小恒为 2N，则 A. t=6s 时，物体的速度为 18m/s B. t =6s 时，拉力 F 的大小为 10N。 C. 在 0～6s 内，拉力对物体的冲量为 48N ・ s D. 在 0～6s 内，合外力对物体做的功为 400 J 20. 曲面 ABC 与 ABC 的高度与底边长均相同，其中（a）是斜面 AB 通过一小段弧面与水 平面 BC 相连，（b）是一段弧面 ABC ， C 点切线水平。物块与斜面、弧面和平面间动摩擦 因数相同，C、C 在同一水平面上，A、A高度相等，物块 从 A 到 C 和从 A 到 C 经过的水平位移相等，质量相同 的物块 P、Q 分别从 A、A由静止释放，则 P、Q 在分别 运动到 C、C的过程中，下列说法正确的是 A．重力做的功相同 B．克服摩擦力做的功相同 C．系统产生的热量相同 D．过 C、C点时（到达水平面时）重力做功的功率相同 21.在虚线 ab 与 bc 所夹的区域内，存在垂直于 abc 平面向外的匀强磁场，如图所示，两个带 电粒子 M、N 先后以相同速度从 d 点垂直于磁场和 ab 射入磁场中，结果两带电粒子的 运动轨迹与 bc 上不同的两点相切，粒子 M、N 的比荷分别为 n1、n2 ，轨道半径分别为 r1 、 r2 ， 30  ，不计粒子重力。下列说法正确的是 A．若 n1>n2 ，则 r1 =3r2 B. 若 r1 > r2 ，则 n1 1 3  n2 C. 若 r1> r2 ，则粒子 N 带负电 D. M、N 可能带同种电荷 三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第 22~32 题为必考题，每个试题考生都必须 作答。第 33~38 题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题（共 47 分） 22．（6 分）某同学设计如图所示的装置来探究动能定理。带有水平部分的斜槽固定在水平地面 上（固定部分没有画出），斜面倾角为 ，在 E 点与水平部分平滑连接，水平部分高度为 H ， 末端 F 点在水平地面上的投影点记为 O 点。O 点右侧地面上铺有一张白纸，白纸上面铺上复 写纸以记录落点位置。先让可视为质点的滑块从斜槽的某一点由静止释放，恰好运动到 F 点停 下，该释放点记为 M 点。在斜槽上作出 N 、 P 、Q 点，且 MN  NP  PQ .然后分别让滑块 从 N 点、P 点、Q 点由静止释放落到水平地面白纸上的 A1、A2、A3 点。已知斜槽面各处粗糙 程度相同。则 0 0 （1） 利用“倍增法”来探究动能定理的过程中，斜槽的倾角 、斜槽水平部分的高度 H 是否必须 测量 （填“是”或“否”）。在实验误差允许的范围内，满足 OA1 : OA2 : OA3  ，动 能定理得到验证。 （2） 若斜槽水平部分的高度 H 、斜槽的倾角 在实验前已被测定。有同学想借助该装置测定斜 槽面与滑块间的动摩擦因数  ,必须要测定的物理量有______。 A .滑块的质量 B .当地的重力加速度 g C .释放点到 M 点的距离 x1 D .滑块落点到 O 点的距离 x2 23．（9 分）实验室提供了以下器材，让学生设计实验电路测定电压表内阻 RV1 和电阻 Rx 的 阻值： a. 待测电压表 （量程 1V，内阻 RV1 约 1 k  ）和待测电阻 Rx （阻值约 2 k  ） b. 电压表 （量程 3V，内阻 RV2 约 4.5 k  ） c. 毫安表 （量程 20mA，内阻约 50  ） d. 微安表 （量程 50  A，内阻约 200  ） e. 滑动变阻器 R f．电阻箱 R1 （总阻值 9999.9  ） g. 电源 E （电动势 6V，内阻不计） h. 开关 S1 、单刀双掷开关 S 一个和导线若干 (1)为了扩大电压表 的量程，必须精确测定其内阻，实验小组设计的部分实验电路如上图所示， 请根据可用器材，完成虚线框内部分电路的设计，并画在虚线框内； ⑵根据你的设计和相应操作，用两电压表示数及对应其他量表示待测电压表 的内阻 RV1 ＝ ；待测电阻 Rx ＝ 。 24．（12 分）甲车在乙车前方 75m 处由静止以恒定的功率启动，阻力 F 阻  1104N 且恒定， 达到最大速度后匀速运动。乙车做初速度为零的匀加速直线运动，最大速度为 15m /s 。两车同 时同向运动， v  t 图像如图所示，其中甲车质量 5103 kg ，求： （1） 甲车的额定功率； （2） 乙车做匀加速直线运动的加速度； （3） 乙车从出发到追上甲车所用的时间。 25．（20 分）光滑平行金属导轨倾斜放置，轨道平面与水平面成＝37，轨道间距 l  0.5m；质 量 m  0.1kg 的铜棒 ab 垂直跨放在导轨上，导轨底端串联两个电阻 R0 和 RB ，其中 RB 为磁 敏电阻，通过 RB 的感知可以使其周围磁感应强度达到某一设定值 B0 后保持不变，RB 周围的 磁感应强度 B 由原垂直导轨平面向上的磁场 B 和感应电流的磁场 B 共同决定。由静止释放 铜棒 ab ，此时 RB 周围的磁场未达到设定值 B0 ，铜棒 ab 做加速运动，且加速度减小；经 t0  0.6s 当铜棒加速度减小到 3 m/s2 后保持不变，已知 t0 时间内通过电阻 R0 的电荷量 q0  0.15C ， 铜棒的位移 x0  0.9 m ， 空间磁场的磁感应强度 B 1.2T ，R0  0.58 ，取 g 10 m/ s2 ， cos 37  0.8，sin 37  0.6 ，导轨足够长，不计铜棒及导轨电阻，由静止释放铜棒的时刻 V1 V2 R E S1 M a B b N RB  R0 Q 为 t  0 的时刻。求： ⑴ 0.6s 末铜棒的速度 v0 ； P ⑵讨论 t0  0.6s 后磁敏电阻 RB 随时间的变化规律； ⑶在 t 1.0s 时间内通过 R0 的电荷量 q 及铜棒克服安培力做的功 W （保留两位有效数字）。 （二）选考题：共 15 分。请考生从 2 道物理、2 道化学、2 道生物题中每科任选一题作答。 如果多做，则每科按所做的第一题计分。 33．【选修 3-3】（15 分） ⑴（5 分）将体积为 V1 的油酸滴入体积为 V2 的酒精中制成油酸酒精溶液，n 滴该溶液的体 积为 V1 ，则 1 滴溶液中油酸的体积为 ；取 1 滴油酸酒精溶液滴入水中，待酒精溶解后水 面上形成面积为 S 的油膜，则油酸分子的直径约为 ；若油酸的分子量为 m0，密度为 ρ，取  3 ，则阿伏加德罗常数 NA  ___。（各物理量均为国际单位制单位） ⑵（10 分）如图所示，在倾角＝37 的光滑斜面上，放置一个带有活塞 A 的导热气缸 B， 当 活塞 A 用劲度系数为 k 的轻弹簧拉住时活塞到气缸底部的距离为 l1，轻弹簧平行于斜面； 当让气缸 B 开口向下、气缸底部被轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距离为 l2，并测得 l2  0.8l1 。已知活塞的质量为 m ，重力加速度为 g ，大气压强 p0 与气缸横截面积 S 的乘积 p0 S  8mg ，操作过程中环境温度不变且不计活塞与气缸之间的摩擦， sin 37 0.6 。求： (ⅰ)．气缸的质量 M ； (ⅱ)．当气缸被轻弹簧拉住时，对缸内气体缓慢加热， 使活塞到气缸底部的距离由 l2 变为 l2 l1，求此过程 中封闭气体因对外做的功而消耗的内能U 。 34．【选修 3-4】（15 分） ⑴（5 分）下列说法正确的是 A．由 v   f 可知机械波的传播速率由波长和频率共同决定 B．机械波在经过不同介质的界面 时会发生反射和折射 C．“彩超”利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度 D．在 双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比 E．太阳光下的油膜呈彩色是太阳白光经油膜发生的色散 ⑵（10 分）用某种材料制作的横截面为正三角形的三棱镜，截面边长和棱镜长均为 l 。在三棱 镜内部的正中位置有一个点光源 S，若在三角形端面贴上黑色圆纸片，让点光源发出的光仅经 一次折射不能从三角形端面射出，满足要求的最小圆纸片恰好与三角形的三边相切。 (i) 求材料的折射率 n ； (ⅱ) 若在 5 个面上都贴上黑色圆纸片而让光源发出的光仅经一次折射都不能从三棱镜表面射 出，求三棱镜的三角形端面和正方形侧面所用最小纸片总面积之比 k 。 物理部分 14. 【答案】C 【解析】无论是少量光子还是大量光子，都同时具有粒子性和波动性，选 项 A 错误；由 E  h  hv  可知，波长越长，光子的能量越小，选项 B 错误；在光电效应中， 由于电子脱离金属所做的功不同，由 Ek  h W 可知，产生的光电子的动能就有所不同，选 项 C 正确；在光电效应中，电子吸收光子后从金属中逸出时，逸出功是电子脱离金属所做功 的最小值，所以当电子吸收光子的能量与原有热运动能量之和大于该金属的逸出功 时，不一 定能成为光电子，选项 D 错误。 15. 【答案】D 【解析】存在假想中的第九行星时，等效 2018 VG18 环绕中心的质量 M 更 大，所受引力更大，由 2 3 2( )MmG mr T  可知 3rT GM  ，故周期更小，选项 A 错误；由 GMv r  可知 M 更大时速率更大，选项 B 错误；环绕中心的质量对行星自转没有影响，选 项 C 错误；公转向心加速度 2 GMa r  ，因此 M 更大时向心加速度 a 更大，选项 D 正确。 16. 【答案】C 【解析】若质点做匀减速运动，则质点在第 2s 内的平均速度可以小于 10m/s 或为 0（如竖直上抛运动在 1.5s 末时刻到达最高点），选项 A、D 错误；若质点做匀加速直线 运动，则在第 2s 内的平均速度大于 10m/s，选项 B 错误；质点在第 2s 的平均速度可以大于 或小于 10m/s，因此也可以等于 10m/s，选项 C 正确。 17. 【答案】B 【解析】由安培定则可判断，a、c 在 d 点的磁场互成 120°角，合磁感应强 度与 b 在 d 处磁感应强度大小相等、方向相同，且与 ba 成 60°角，故 d 磁感应强度大小为 2B ，选项 A 错误 B 正确；a、c 在 ac 边垂足处合磁感应强度为 0，故此处磁感应强度就是 b 所 产生的，由安培定则可判断其方向沿 ca 指向 a ，选项 C 错误；在三角形所在平面 上，三角形外 ac 中垂线上磁场如图所示， Ea、Ec 合磁感应强度总与 Eb 方向相反，因此在适 当位置，磁感应强度可为零，选项 D 错误。 18. 【答案】C【解析】由于小球 c 对支持面的压力恰为零，b、c 两球与小球 a 之间呈引力， b、c 带电可能是一正一负或都为负，若 b 球带负电，则 qb 可能大于、等于或小于 qc，选 项 A 错误；对 a、b、c 整体，只受丝线拉力和重力两个力，因此丝线拉力 FT= 3mg ，选项 B 错 误；若 c 球带负电或 c 球所带负电大于 b 球所带负电，b、c 两球位置互换后静电引力增大， 由于 b、c 两球受到的静电引力大于它们的重力而导致两球向 a 球压缩弹簧后静止，稳定后丝 线拉力仍为 3 mg 不变。若 c 球带正电，位置互换后静电引力减小，丝线拉力减小。选项 C 正 确；若增加 b、c 中的负电荷，静电引力增大而导致向上压缩弹簧后静止，稳定后丝线拉力不变， 选项 D 错误。 19. 【答案】BC 【解析】(略） 20. 【答案】AD 【解析】重力做功与高度有关， A、A高度相等，因此重力做功相等，选 项 A 正确；图（a），克服摩擦力做的功 W1= mgx ，图（b）中，由于物块做圆周运动， 轨道支持力大于重力在垂直轨道方向的分力，即运动中平均摩擦力大于 mg ，克服摩擦力做的 功大于 mgx ，选项 B 错误；系统产生的热量等于克服摩擦力做的功，选项 C 错误；虽然物 块运动到 C、C点时速度大小不相等，但均垂直于重力，重力的功率均为零， 选项 D 正确。 21.【答案】BC 【解析】如图所示，设粒子射入点 d 到 b 的距离为 l， M、N 的运动轨迹与 bc 上不同的两点相切，则 1 2 1 2 sin R R l R l R     ，解得 1 2 2 1 1 , , 33R l R l R R   ， 而 R 1mv m Bq q n    ，即当 B、v 相同时 R m 1 ，若 n1>n2， 则 r1 r2，则 n1 = 1 3 n2，选项 B 正确；由左手定则可判断，带正电的粒子向右偏转，轨道半径大， 所以粒子 N 轨道半径小向左偏，带负电，选项 C 正确；两粒子偏转方向相反，因此一定带异 种电荷，选项 D 错误。 22．【答案】答案：（1）否 1: 2 : 3 （2）C D 23.【答案】⑴如图所示（3 分）；⑵ 1 1 1 2 1 V UR RU U   （3 分）， Rx= R1（3 分） 【解析】⑴由 UR I  可知，若用伏安法精确测电阻，必须精确测定出电阻两端电压和通 过电流， 的最大电流 1 1m V UI mAR   ，两块电流表均不能满足要求，且由于电流表 内阻不是确定值，也就不能改装。因此，只能用电阻箱等效代替，设计电路如图所示； ⑵ 设两电压表示数分别为 U1、U2，S 接 1，适当调节 R ，读出电压表示数 U1、U2，然后 S 接 2，调节 R1，使两电压表示数恢复 U1、U2，读出 R1 的值。由分压原理得 V S 1 1 2 Rx R1 V2 R E S1 2 1 1 1 1V U U U R R   ，则 1 1 1 2 1 V UR RU U   ， R x= R1。 24. 【解析】解：（1）甲车受到的阻力 F 阻= 1×104 N ， vm= 10 m /s（1 分） P 额= Fvm =1×10 5w （2 分） （2） 由图像可得：a 乙= 0.5m/s2（ 2 分） （3） 对甲车前 20s 由动能定理 Pt- F 阻 S1= 21 2 mmv 代入数据可得： S1=175m （1 分） 20s~30s 内： S2=100m （2 分） 对乙车 ：前 30s S 乙= 225m 此时两车相距： ∆S= (175m +100m+75m) -225m =125m（2 分） 125 255t s s   （1 分） 则 t 乙= 55s （1 分） 25. 【解析】⑴沿斜面方向，由动量定理得 0 0 0sin 0mg t BlIt mv    ①（2 分） q0=It0 ②(1 分) 解得 v0= 2.7 m/s ③(1 分) ⑵在 t0 =0.6s 后，由牛顿第二定律得 mg sin  BIl= ma ④（1 分） 0 0 [ ( 0.6)] ( 0.6 ) B Bl v a tI t sR R    ⑤（2 分） 联立解得 RB=(3.6t + 0.5)Ω ⑥（1 分） ⑶1s 末铜棒的速度 v =v0+a(t - t0 ) ⑦（1 分） 由动量定理得 sin 0mg t Blq mv    ⑧（2 分） 解得 q = 0.35 C ⑨（1 分） 铜棒克服安培力做的功等于系统产生的电能，由能量守恒可知也等于系统损失的机械能， 因此 有 21 2W mgh mv  ⑩（2 分） 设铜棒下滑的位移为 x ，则 2 0 0 0 0 1( ) ( )2x x v t t a t t     ○11 （2 分） sinh x  ○12 （1 分） 解得 W=0.57 J （1 分） 33. ⑴【答案】 2 1 1 2( ) V n V V （2 分）； 2 1 1 2( ) V S V V （1 分）； 30 1 2 2 1 2 ( )[ ]m nS V V V  （2 分） 【解析】油酸酒精溶液中油酸的百分含量为 1 1 2 V V V ，则 1 滴溶液中含油酸的体积为 2 1 1 1 1 2 1 2( ) V V VV n V V n V V     ； 油酸分子的直径 2 1 1 2( ) VVd S nS V V    ； 油酸的摩尔体积 0 M mV  ， 阿伏加德罗常数 30 1 2 2 1 2 ( )[ ]A m nS V VN V   ⑵【答案】ⅰ． M  3.47m （或 M= 52 15 m ）；ⅱ．∆U=1.48m1gl 【解析】ⅰ．当活塞被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为 p1 ，则 p1S  Mg sin  p0 S ①（2 分） 当气缸被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为 p2，则 p2 S  mg sin  p0 S ②（1 分） 缸内气体做等温变化，因此 p1l1  p2l2 ③（2 分） 由①②③式解得 M  3.47m （或 M= 52 15 m ） ④（1 分） ⅱ．依题意，封闭气体消耗的内能等于对外做的功，即 ∆U =W ⑤（1 分） 对活塞由能量守恒得 W  mg(l2 l1)sinθ  p0S(l2 l1)  0 ⑥（2 分） 解得U  1.48mgl1 ⑦（1 分） 34. ⑴【答案】BCD 【解析】机械波的传播速率由介质性质决定，与波的波长和频率无关，选项 A 错误；机械波和 光波一样，在界面处会发生反射和折射，选项 B 正确；“彩超”原理既是利用多普勒效应比较 反射波相对入射波频率的变化来检查身体状况和测定血液流速的，选项 C 正确；由双缝干涉条 纹间距 Lx d   可知选项 D 正确；太阳光下的油膜呈彩色是薄膜干涉产生的，选项 E 错误。 ⑵【解析】(i) 光源到端面的距离为 1 2 l ，端面圆纸片的半径为 1 tan302r l  ①（1 分） 点光源发出的光恰好在纸片边缘发生全反射，因此有 sin90 sinn C   ②（1 分） 2 2 sin 1( )2 rC r l   ③（2 分） 解得 n =2 ④（1 分） (ⅱ) 由③式知临界角 C=30°，光源到三个侧面的距离 d= r ⑤（1 分） 设侧面上纸片半径为 r’，则 ' tan30 r r   ⑥（2 分） 2 '2 2 3 rk r  ⑦（1 分） 解得 k = 2 ⑧（1 分）