2021届高三十一校第二次联考联考物理试题参考答案.pdf

鄂南高中 黄冈中学 黄石二中 荆州中学 龙泉中学 武汉二中 孝感高中 襄阳四中 襄阳五中 宜昌一中 夷陵中学 2021 届高三湖北十一校第二次联考 物理试题参考答案 1.D 2.C 3.A 4.D 5.C 6.B 7.C 8.BD 9.AC 10.AC 11.AC 12.（1）0.735 （3 分） （2）（m0+m）gL （2 分）          2 1 2 2 2 ) 1 () 1 ( 2 tt Md （2 分） 13．（1）①左（2 分）；②160 （2 分）； （2） 2I1R1 I2 （3 分） （3）无（2 分） 14．解：（1）对下部分气体 N，做等温变化 初状态：压强为𝑝1 = 𝑝0 + 𝑚𝑔 𝑆 （1 分） 体积为：𝑉1 = 𝑉0 末状态：压强为𝑝2，体积为：𝑉2 = 1 2 𝑉0 根据玻意耳定律有：𝑝1𝑉1 = 𝑝2𝑉2 （1 分） 对上部分气体 M，当活塞 A 移动到最低点时， 对活塞 A 受力分析可得出两部分气体的压强 𝑝2′ = 𝑝2（1 分） 初状态：压强为𝑝0，温度为𝑇0，体积为𝑉0 末状态：压强为𝑝2′，温度𝑇2′，体积为𝑉2′ = 3 2 𝑉0 根据理想气体状态方程，有： 𝑝0𝑉0 𝑇0 = 𝑝2′𝑉2′ 𝑇2 ′ （1 分） 代入数据解得：𝑇2′ = 3.6𝑇0 = 1080K；（1 分） （2）设上部分气体 M，等温𝑇2′变化，压强回到𝑝0时体积为𝑉3，根据玻意耳定律有：𝑝0𝑉3 = 𝑝2′𝑉2′ 代入数据解得：𝑉3 = 𝑝2′𝑉2′ 𝑝0 = 3.6𝑉0 （1 分） 对应释放气体的等效体积为：𝛥𝑉 = 𝑉3 − 𝑉0 = 2.6𝑉0 （1 分） 释放气体𝛥𝑚与原气体质量𝑚0之比为： 𝛥𝑚 𝑚0 = 𝛥𝑉 𝑉3 = 2.6 3.6 = 13 18 （2 分） 15．解：（1）设粒子做匀速圆周运动的半径为 R，过 O 作 PQ 的垂线交 PQ 于 A 点，如图所示： 由几何知识可得 𝑃𝐶 𝑃𝑄 = 𝑄𝐴 𝑄𝑂 （2 分） 代入数据可得粒子轨迹半径𝑅 = 𝑄𝑂 = 5𝐿 8 洛伦兹力提供向心力𝐵𝑞𝑣 = 𝑚 𝑣2 𝑅 （2 分） 解得粒子发射速度为𝑣 = 5𝐵𝑞𝐿 8𝑚 （2 分） （2）只加匀强电场时由粒子到达 ab 直线动能相等，知 ab 为等势面，电场方向垂直 ab 向下。（1 分） 水平向左射出的粒子经时间 t 到达 Q 点，在这段时间内 LLLCQ 2 1 ) 2 5 ( 22  （1 分） 𝐶𝑄 = 𝐿 2 = 𝑣𝑡 （1 分）；𝑃𝐶 = 𝐿 = 1 2 𝑎𝑡2 （1 分） 𝑎 = 𝑞𝐸 𝑚 （1 分） 解得电场强度的大小为𝐸 = 25𝑞𝐿𝐵2 8𝑚 （2 分） 16．解：（1）木板恰静止在斜面上，木板在斜面方向上受力平衡， 由  30cos30sin 0mgmg  （2 分） 得：𝜇0 = √3 3 （2 分） 故斜面体与木板 B 的动摩擦因数为√3 3 （2）物块 A 在木板上滑行， 对 A 有：𝜇𝑀𝑔𝑐𝑜𝑠30° − 𝑀𝑔𝑠𝑖𝑛30° = 𝑀𝑎𝐴 ① （1 分） 代入数据得𝑎𝐴 = 2.5𝑚/𝑠2，方向沿斜面向上 以木板 B 为对象有：𝜇𝑀𝑔𝑐𝑜𝑠30° + 𝑚𝑔𝑠𝑖𝑛30° − 𝜇0 (𝑀 + 𝑚)𝑔𝑐𝑜𝑠30° = 𝑚𝑎𝐵 ② （1 分） 代入数据得 aB= 7.5𝑚/𝑠2，方向沿斜面向下 假设 A 与木板达到𝑣 共   时 A 还没有压缩弹簧且木板还没有到达底端，有 tavtav AAB 共 ③（1 分） 此过程中 A 的位移 t vv x A A 2 共  ④ （1 分） B 的位移 t v xB 2 共 ⑤ （1 分） 联立①~⑤ m/s6共v （1 分）， st 8.0 ， mxA 6.5 mL h mxB 5.5 30sin 4.2 0  故 A 在 B 上滑行的距离为𝛥𝑥 = 𝑥𝐴 − 𝑥𝐵 = 3.2𝑚 < 𝐿 − 𝑙0   = 5.4 𝑚，说明以上假设成立 （1 分） 共速后，由于(𝑀 + 𝑚)𝑔𝑠𝑖𝑛30° = 𝜇0(𝑀 + 𝑚)𝑔𝑐𝑜𝑠30°，A 与木板 B 匀速下滑，直到木板与底端挡板碰撞。 木板 B 与挡板碰前的速度为 6 m/s。 （1 分） （3）木板与挡板碰后停下，此后 A 做匀减速，设接触弹簧时 A 的速度为𝑣𝐴1，有： 22 10 )(2 共vvxlLa AA  ⑥ （1 分） 设弹簧最大压缩量为𝑥𝑚   ，A 从开始压缩弹簧到刚好回到原长过程有： 𝑄 = 2𝜇𝑀𝑔𝑥𝑚   𝑐𝑜𝑠30° = 1 2 𝑀𝑣𝐴1 2 ⑦ （2 分） A 从开始压缩弹簧到弹簧最短过程有： QMgxMvE mAP 2 1 30sin 2 1 02 1  ⑧ （1 分） 联立⑥~⑧ EP=31.25 J （2 分） 故弹簧被压缩到最短时的弹性势能为31.25 J。 2021 届高三湖北十一校第二次联考物理试题 第 1 页 （共 4 页） 鄂南高中 黄冈中学 黄石二中 荆州中学 龙泉中学 武汉二中 孝感高中 襄阳四中 襄阳五中 宜昌一中 夷陵中学 2021 届高三湖北十一校第二次联考 物理试题 考试时间：3 月 25 日上午 10:30-11:45 考试用时：75 分钟 全卷满分：100 分 ★祝考试顺利★ 注意事项： 1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号 条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2.选择题的作答：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。写在试 卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答 题卡上的非答题区域均无效。 4.考试结束后，请将本试卷和答卡一并上交。 一、选择题：本题共 11 小题，每小题 4 分，共 44 分。在每小题给出的四个选项中，第 1～7 题只有 一项符合题目要求，第 8～11 题有多项符合题目要求。全都选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 1． 玉兔二号月球车是采用核能来提供能量的，它的核能电池系统主要包括两个组成部分：一个装填 钚  Pu238 94 二氧化物的热源和一组固体热电偶。该装置使钚 238 衰变产生的核能转化为电能， 这一系统设计使用寿命为 14 年。钚 238 的半衰期为 88 年，原来静止的一个钚 238 衰变时放出𝛼粒 子和𝛾光子，生成原子核 X。已知钚 238、𝛼粒子、X 的质量分别为𝑚1、𝑚2、𝑚3，普朗克常量为 h，真空中的光速为 c，下列说法正确的是 A．X 的中子数比钚 238 的中子数少 4 个 B．钚 238 的温度升高后，其半衰期可能变为 90 年 C．𝛾射线的电离本领比𝛼射线强 D．𝛾光子的波长大于 cmmm h )( 321  2． 通电的等腰梯形导线框 abcd 与无限长通电直导线 MN 在同一平面内，电流方向如图所示，ab 边与 MN 平行。下列关于通电直导线 MN 的磁场对线框作用的说法正确的是 A．线框所受安培力的合力为零 B．线框有两条边所受的安培力方向相同 C．线框有两条边所受的安培力大小相同 D．线框在安培力作用下一定有向右的运动趋势 3． 高楼坠物极其危险，被称为“悬在城市上空的剑”。若一枚质量为 50 g 的鸡蛋，从 27 层楼的窗户自由落 下，与地面撞击的时间约为 0.001 s。不计空气阻力，则鸡蛋对地面的平均作用力约为 A．2000 N B．3000 N C．500 N D．1000 N 4． 冬奥会上有一种女子单板滑雪 U 形池项目，如图所示为 U 形池模型，池内各处粗糙程度相同，其中 a、 c 为 U 形池两侧边缘，且在同一水平面，b 为 U 形池最低点。某运动员从 a 点上方h高的 O 点自由下 落由左侧切线进入池中，从右侧切线飞出后上升至最高位置 d 点（相对 c 点高度为 2 h ）。不计空气阻力， 重力加速度为 g，则运动员 A．第一次经过 b 点时处于失重状态 B．第一次经过 c 点时的速度大小为 gh2 C．第一次从 a 到 b 与从 b 到 c 的过程中机械能损失相同 D．从 d 向下返回一定能越过 a 点再上升一定高度 5． 我国北斗导航系统（BDS）在 2020 年全面建成，是继 GPS、GLONASS 之后第三个成熟的卫星导航系 统。该卫星导航系统空间段包括 5 颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星。若有一颗与地球同步轨道 卫星在同一轨道平面内的人造地球卫星，在自西向东绕地球运行，已知它的运行半径是同步轨道半径 的四分之一，地球自转周期为 T。某时刻该卫星与地球同步轨道卫星相距最近，则到下一次相距最近 经历的最短时间为 A． 9 T B． 8 T C． 7 T D． 4 T 2021 届高三湖北十一校第二次联考物理试题 第 2 页 （共 4 页） 6． 如图所示，空气中有一折射率为√2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、 半径为 R 的扇形 NBC，该柱体厚度为 h ，即𝑀𝑁 = 𝐷𝐶 = 𝐴𝐵 = ℎ。一 束刚好覆盖 ABNM 面的单色光，以与该面成45°角的方向照射到 ABNM 面上。若只考虑首次入射到 ABCD 面上的光，则 ABCD 面上的光透出 部分的面积为 A． 3 Rh B． 4 Rh C． 6 Rh D． 12 Rh 7． 如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框 abcd。t = 0 时刻，线框在 水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc 边刚进入磁场的时刻为 t1，ad 边刚进入磁场的时刻为 t2，设 线框中产生的感应电流的大小为 i，ad 边两端电压大小为 U， 水平拉力大小为 F，则下列 i、U、F 随运动时间 t 变化关系 图像正确的是 8． 如图所示，同一介质中的 P、Q 两列持续振动的简谐横波分别沿 x 轴正向和负向传播，质点 a、b、 c、d 分别位于 x = 6 m、7 m、8 m、7.5 m 处，若波的传播速度为10 m/s，图示为 t = 0 时刻的波 形图。则再经过 t = 0.5 s 时 A．质点振动的频率为 0.4 Hz B．质点 a、c 处于平衡位置 C．质点 b 的位移大小为 30 cm D．质点 d 的振动方向沿−𝑦轴 9． 如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体 A，A 与竖直墙之间放一光滑 圆球 B，整个装置处于静止状态。若把 A 向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则 A．B 对墙的压力减小 B．B 对 A 的压力增大 C．地面对 A 的摩擦力减小 D．A 对地面的压力增大 10．如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R0 为定值电阻， R 为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从某一位置滑动到另一位置，观察到电流表 A1 的示数增大了 0.2 A， 电流表 A2 的示数增大了 0.8A，已知各表均为理想交流电表，下列说法正确的是 A．电压表 V2 示数不变，V3 示数减小 B．电压表 V1、V2 示数都增大 C．变阻器滑片是沿 c → d 方向滑动的 D．该变压器是升压变压器 11．质量为 m 的带电小球由空中某点 A 无初速度地自由下落，在 t 秒末加上竖直方向且范围足够大的匀强 电场，再经过 2t 秒小球又回到 A 点。整个过程中不计空气阻力且小球未落地，重力加速度为 g，则 A．从加电场开始到小球运动到最低点的过程中，小球动能减少了 2 21 2 mg t B．匀强电场的大小为 4mg E q  C．整个过程中小球电势能减少了 2 29 8 mg t D．从 A 点到最低点的过程中，小球重力势能减少了 22 3 2 tmg t i O t2 t1 A t i O t2 t1 B D t F O t2 t1 C t U O t2 t1 2021 届高三湖北十一校第二次联考物理试题 第 3 页 （共 4 页） 二、非选择题：本题共 5 小题，共 56 分。 12．（7 分） 某实验小组同学利用下列器材做“研究合外力做功与动能变化的关系”实验： A．一端带有滑轮和刻度尺的轨道 B．两个光电计时器 C．安装有挡光片的小车（质量为 M） D．拴有细线的托盘(质量为 m0) E．可以调节高度的平衡支架 F．一定数量的钩码 某小组选用上述器材安装实验装置如图甲所示，轨道上安装了两个光电门 A、B。实验步骤如下： 甲 乙 ①调节两个光电门中心的距离，记为 L； ②调节轨道的倾角，轻推小车后，使小车拉着钩码和托盘能沿轨道向下匀速经过光电门 A、B， 钩码的质量记为 m； ③撤去托盘和钩码，让小车仍沿轨道向下加速经过光电门 A、B，光电计时器记录小车通过 A、 B 的时间分别为△ 𝑡1和△ 𝑡2； ④利用测得的数据求得合外力做功与动能变化的关系。 根据实验过程，滑轮的摩擦力不计，已知重力加速度为 g，回答以下问题 （1）图乙是用游标卡尺测挡光片的宽度 d，则𝑑 =___________cm。 （2）小车加速从 A 到 B 过程中合外力做的功𝑊 =___________；小车动能的变化量的表达式 △ 𝐸k =______________________________________（用已知和测得的物理量的字母符号表示）。通 过实验可得出：在误差允许的范围内合外力所做的功等于小车动能的增量。 13.（9 分） 某同学为精确测量某金属圆柱的电阻，设计了如图甲所示的电路图。现在需要两个量程为 200 mA 的 电流表，但实验室提供的器材中，一个电流表的量程为 100 mA，内阻为12 Ω，另外一个电流表的量程为 200 mA。 甲 乙 （1）图中 E 为学生电源、G 为灵敏电流计、A1代表量程为 100 mA 电流表A(图中未画出)改装后的电 流表、A2为量程为 200 mA 的电流表、R1为电阻箱、R2与R3均为滑动变阻器、R0为定值电阻、S 为开关、Rx为待 测金属圆柱，另有导线若干，这些器材全部由实验室提供。具体的实验操作如下： A．按照如图甲所示的电路图连接好实验器材； B．将滑动变组器R2的滑片、滑动变阻器R3的滑片均调至适当位置，闭合开关 S； C．调整R3，逐步增大输出电压，并反复调整R1和R2使灵敏电流计 G 的示数为零，此时量程为 100 mA 的电流表 A 的示数为𝐼1，A2的示数为𝐼2，电阻箱的示数为𝑅1； D．实验完毕，整理器材。 ①实验步骤 B 中滑动变阻器R3的滑片应调至最________(填“左”或“右”)端； ②某次测量时，量程为 100 mA的电流表A的指针位置如图乙所示，则此时通过R2的电流为_______mA。 （2）待测金属圆柱Rx 的阻值为 (用所测物理量的字母表示)。 （3）电流表A1、A2的内阻对测量结果________(填“有”或“无”)影响。 2021 届高三湖北十一校第二次联考物理试题 第 4 页 （共 4 页） 14．（9 分） 如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞 K 和质量为 m 的可自由移动的 绝热活塞 A 将管内气体分割成体积相等的 M、N 两部分，温度都为𝑇0 = 300 K，上部气体 M 压强为 𝑝0 = 1.0 × 105 Pa，活塞 A 产生的压强有 𝑚𝑔 𝑆 = 2 × 104 Pa （S 为活塞横截面积，g 为重力加速度）。 现保持下部分气体 N 温度不变，只对上部分气体 M 缓慢加热，当活塞 A 移动到最低点 B 时（不计摩 擦），求： （1）上部分气体的温度； （2）保持上下部分 M、N 气体温度不变，释放一部分 M 气体，稳定后活塞 A 又回到了原来的 位置，则释放气体质量与 M 气体原有质量之比。 15．（13 分） 如图所示，在真空室内的 P 点，能沿纸面向各个方向不断发射电荷量为+𝑞、质量为 m 的粒子， 不计重力，粒子的速率都相同。ab 为 P 点附近的一条水平直线，P 到直线 ab 的距离𝑃𝐶 = 𝐿，Q 为直 线 ab 上一点，它与 P 点相距 LPQ 2 5  。当直线 ab 以上区域只存在垂直纸面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场时，水平向左射出的粒子恰到达 Q 点；当 ab 以上区域只存在平行该平面的匀强电场时， 所有粒子都能到达 ab 直线，且它们到达 ab 直线时动能都相等，其中水平向左射出的粒子也恰好到达 Q 点。求： （1）粒子的发射速率； （2）匀强电场的场强大小和方向。 16．(18 分) 如图所示， 倾角为 θ ＝30°的斜面体固定在水平地面上，其左端高度 h ＝6.0 m，一薄木板 B 置于斜 面顶端，恰好能静止，下端连接一根自然长度 L0 ＝1.1 m 的轻弹簧，木板 B 总质量 m ＝1 kg，总长度 L ＝ 6.5 m。有一个质量为 M＝3 kg 的小物块 A 以沿斜面向下大小为 8.0 m/s 的速度滑上木板 B，A、B 之间的动 摩擦因数 2 3  ，木板 B 下滑到斜面底端碰到挡板后立刻停下，物块 A 最后恰好没有脱离弹簧，且弹簧 一直处于弹性限度内，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度 g ＝10 m/s 2，不计空气阻力。求： （1）斜面体与木板 B 的动摩擦因数 μ0； （2）木板 B 与挡板碰撞前的瞬间的速度大小； （3）弹簧被压缩到最短时的弹性势能 Ep。