山西省晋中市2021届高三下学期3月适应性考试（二模）物理（Word版附解析）

绝密★启用前 试卷类型：A 2021 年 3 月高三适应性调研考试 理科综合 物理部分 (本试卷考试时间 150 分钟，满分 300 分) ★祝考试顺利★ 注意事项： 1.答题前，考生务必将自己的学校、姓名、班级、准考证号填写在答题卡上相应的位置。 2.全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。 3.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。回答非选择题时，将答案用 0.5 毫米及以上黑 色笔迹签字笔写在答题卡上。 4.考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。 二、选择题(本题共 8 小题，每小题 6 分，共，48 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.中国散裂中子源工程(CSNS)打靶束流功率已达到 100kW 的设计指标，并开始 100kW 稳定 供束运行，技术水平达到世界前列。散裂中子源是由加速器提供高能质子轰击重金属靶而产 生中子的装置，一能量为 109 eV 的质子打到汞、钨等重核后，导致重核不稳定而放出 20～30 个中子，大大提高了中子的产生效率。关于质子和中子，下列说法中正确的是 A.原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定大于质子数 B.原子核的β衰变，实质是原子核外电子电离形成的电子流，它具有很强的穿透能力 C.卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了中子 D.中子不带电，比质子更容易打入重核内 15.如图所示，在两竖直墙面间的同一竖直面内有两根等长细绳 AO 和 BO 连接于 O 点，O 点 的下方用绳子 CO 悬挂一重物，D 点在 B 点正下方，且 A、O、D 在等高处，物体处于静止状 态，绳 BO 与竖直墙面的夹角θ=37°，此时绳 AO 的张力为 T1。现在把绳子端点 B 移到 D 点， 静止时绳子 AO 的张力为 T2，则下列结论正确的是 A.T1= 4 3 mg B.T1= 4 5 mg C.T2= 5 6 mg D.T2=mg 16.如图所示，光滑平行金属导轨 MN、PQ 所在平面与水平面成θ角，M、P 之间接一阻值为 R 的定值电阻，阻值为 r 的金属棒 ab 垂直导轨放置并与导轨良好接触，其他电阻不计。整个装 置处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。t=0 时对棒施加一平行于 导轨向上的外力 F，使棒由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动。下列关于通过金属棒 ab 的感应电荷量 q、电流 I、ab 所受外力 F 及穿过 abPM 的磁通量Φ随时间 t 变化的图象中，正确 的是 17.如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器 T1 和降压变压器 T2 向用户 供电(T1、T2 均为理想变压器)。已知输电线的总电阻为 R，升压变压器 T1 的原、副线圈匝数之 比为 m，降压变压器 T2 的原、副线圈匝数之比为 n，降压变压器副线圈与电阻 R0 组成闭合电 路。若电阻 R0 得到的功率为发电厂输出功率的 90%，则 R 与 R0 的比值为 A. 2 9 m B. 2 9 n C. 2 1 9m D. 2 1 9n 18.如图所示，竖直平面内有一个半径为 R 的半圆形轨道，A、B 为水平直径的两端点，O 为 圆心，现将半径远小于轨道半径、质量为 m 的小球从 O 点以初速度 v= gR 水平向右抛出， 小球落在圆周上某一点，不计空气阻力，重力加速度为 g，则小球落在圆周上时的动能为 A. 2 2 1 2  mgR B. 2 1 2  mgR C.( 2 －1)mgR D. 2 2 2 2  mgR 19.研究发现金星的半径为地球半径的 0.9 倍，在金星的表面上将一个物体竖直向上抛出，不 计空气阻力，从抛出开始计时，物体运动的位移随时间关系如图(可能用到的数据：地球的半 径为 6400km，地球的第一宇宙速度取 8km/s，地球表面的重力加速度为 10m/s2)，则下列说法 正确的是 A.金星表面的重力加速度为 8m/s2 B.金星的密度比地球的密度大 C.金星的第一宇宙速度约为 6.8km/s D.将该物体以相同大小的初速度在地球表面上竖直向上抛出，上升的最大高度为 51.2m 20.随着交通的发展，旅游才真正变成一件赏心乐事，各种“休闲游”“享乐游”纷纷打起了宣 传的招牌。某次旅游中游客乘坐列车以恒定速率通过一段水平圆弧形弯道过程中，游客发现 车厢顶部悬挂玩具小熊的细线稳定后与车厢侧壁平行，同时观察放在桌面(与车厢底板平行) 上水杯内的水面，已知此弯道路面的倾角为θ，不计空气阻力，重力加速度为 g，则下列判断 正确的是 A.列车转弯过程中的向心加速度为 gtanθ，方向与水平面的夹角为θ B.列车的轮缘与轨道无侧向挤压作用 C.水杯与桌面间无摩擦 D.水杯内水面与桌面不平行 21.如图所示，真空中有一匀强电场(图中未画出)，电场方向与圆周在同一平面内，△ABC 是 圆的内接直角三角形，∠BAC=63.5°，O 为圆心，半径 R=5cm。位于 A 处的粒子源向平面内 各个方向发射初动能均为 8eV、电荷量为+e 的粒子，有些粒子会经过圆周上不同的点，其中 到达 B 点的粒子动能为 12eV，到达 C 点的粒子电势能为－4eV(取 O 点电势为零)。忽略粒子 的重力和粒子间的相互作用，sin53°=0.8。下列说法正确的是 A.圆周上 A、C 两点的电势差为 16V B.圆周上 B、C 两点的电势差为 4V C.匀强电场的电场强度大小为 10V/m D.当某个粒子经过圆周上某一位置时，可以具有 5eV 的电势能，且同时具有 7eV 的动能 三、非选择题(共 174 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 129 分) 22.(6 分)某同学在辅导丛书上阅读到弹簧弹性势能的表达式为 EP= 1 2 kx2(k 为弹簧的劲度系数， x 为弹簧的形变量)，该同学想进一步探究弹簧的性质，并验证以上弹性势能的表达式是否成 立。 请根据如下探究的过程，完成相关内容： (1)将轻质弹簧悬挂于铁架台，测得弹簧原长 L0； (2)在弹簧下端拴挂质量为 m 的钩码，待系统静止时，测得弹簧长度 L； (3)根据以上测量值可得，弹簧的劲度系数为 (用 m、当地重力加速度 g 以及 L、L0 表示)； (4)托起钩码使弹簧恢复原长，并由静止释放，测得弹簧拉伸的最大长度 L'。发现 L'>L，得到 弹簧两次伸长量分别为 x0=L－L0 和 x=L'－L0； (5)改变钩码个数，重复实验，得到多组 x0、x 数据，作出 x－x0 图象是 (填“一条 直线”或“一条曲线”)； (6)x－x0 图象中斜率大小在误差范围内等于 时，说明以上弹簧弹性势能表达式成立。 23.(9 分)某实验小组为探究电表的改装原理，欲将一个小量程电流表 A 改装为量程为 6mA 的 电流表，然后在此基础上，把新电流表进一步改装为欧姆表。所用器材如下： A.电流表 A：满偏电流 Ig=1mA，内阻 Rg=150Ω； B.电阻箱 R1：最大阻值为 999.9Ω； C.待测可调电阻 R2； D.滑动变阻器 R3； E.一节干电池：电动势约为 1.5V，内阻约为 2Ω； F.开关一个，红、黑表笔各 1 支，导线若干。 (1)在虚线框内画出欧姆表内部的电路图并标注所选器材的符号(例如 R1)，其中红、黑表笔已 经画好。 (2)按照电路图连好电路，电阻箱 R1 应调为 Ω。把红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使 电流表示数达到满偏。现将红、黑表笔连上待测电阻 R2，当 R2＝720.0Ω时，电流表示数正好 为满偏电流的四分之一。所用干电池的电动势为 V(计算结果保留 3 位有效数字)。 (3)在(2)的基础上，不改变电路结构，为使正确测量时电流表表盘的中间刻度能正好对应 250Ω 电阻，以下操作可能实现上述目的的是 。 A.换一个电源，适当增大电源电动势 B.换一个电源，适当增大电源内阻 C.适当减小 R1 的阻值 D.适当增大 R1 的阻值 24.(12 分)如图甲所示，左、右竖直边界分别为 PP'、QQ'的匀强磁场宽度为 d，磁场与纸面垂 直，磁感应强度 B 按图乙所示规律周期性变化，B0= 1 3 ×10－3T、T0=2π×10－5s。匀强磁场的左 侧有一粒子源，能沿纸面源源不断地水平向右发射质量为 m、带电荷量为－q 的粒子，已知粒 子速度均为 v=1.0×104m/s，粒子的比荷为 q m =108 C/kg，若 t=0 时刻射入的粒子恰好在 3 4 T0 时刻从右边界 QQ'射出。(忽略粒子的重力及粒子之间的相互作用，图乙中磁场以垂直纸面向 里为正方向)求： (1)假设粒子在磁场中能做完整的匀速圆周运动，周期为 T。求 T 与 T0 的关系； (2)匀强磁场的宽度 d。 25.(20 分)游乐场弹球游戏的简化装置如图所示，在平台上，质量 mA=3kg 的小球 A 被压在弹 簧枪内，枪口与平台右侧平齐，弹簧被压缩锁定，枪口与带有凹槽的物块 B 之间的高度差 h=1.8m。物块 B 放在长木板 C 的最左端，A、B 可视为质点，B、C 的质量均为 m=1kg，B 与 C、C 与地面间的动摩擦因数均为 0.4。在某次游戏中，甲同学解除弹簧锁定，小球 A 被水平 弹出，同时乙同学给木板 C 施加一水平向左、大小为 20N 的恒力，使小球 A 恰好与 B 相碰并 瞬间与 B 合为一体，碰撞时小球 A 的速度与水平方向的夹角为 56°。(已知 tan56°=1.5，取 g=10m/s2)求： (1)弹簧被压缩锁定时，弹簧的弹性势能； (2)A、B 相碰损失的动能； (3)要使 A、B 不脱离木板 C，木板 C 长度 L 的最小值。 (二)选考题(共 45 分。请考生从 2 道物理题、2 道化学题、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.[物理——选修 3－3](15 分) (1)(5 分)下列说法正确的是 (选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分； 每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分)。 A.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减少 B.质量和温度都相同的氢气和氧气(视为理想气体)，氢气的内能大 C.机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功从而转化成机械能 D.知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体中分子问的平均距离 E.一定质量的理想气体保持体积不变，单位体积内分子数不变，但温度升高，单位时间内撞击 单位面积上的分子数增多 (2)(10 分)为防控 COVID－19 病毒，办公室等公共场所加强了消毒措施，如图所示为喷洒消毒 液的喷壶。壶内消毒液的体积为 0.4 L，壶内的上部密封了 1.2 atm 的空气 0.5 L。反复按压压 杆 A，再充入 1 atm 的空气 0.2 L。设在所有过程中壶内空气可看作理想气体，且温度不变。(已 知外界大气压为 1 atm，1 atm=1.0×105 Pa)求： ①充入 1 atm 的空气 0.2 L 后壶内气体的压强； ②按下按柄 B，消毒液从喷嘴喷出，喷洒一段时间后消毒液无法再喷出，此时壶内还有消毒液， 在此过程中壶内气体质量保持不变，忽略壶内液体上方导管中液柱对壶内气体压强的影响， 求壶内剩余消毒液的体积。 34.[物理——选修 3－4](15 分) (1)(5 分)一列简谐横波沿 r 轴方向传播，在 0.25s 时刻的波形图如图甲所示，图乙为 x=1.5m 处 的质点 b 的振动图象，下列说法正确的是 (选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选 对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分)。 A.该波向左传播 B.该波的波速为 2m/s C.质点 c(x=2m)与质点 e(x=4m)的运动方向总相反. D.质点 d(x=3m)在 t=0.75s 时处于平衡位置，并正往 y 轴正方向运动 E.质点 a(x=1m)在 t=1.25s 时向右运动了 4m (2)(10 分)某透明材料对红光的折射率为 n=2，工厂用这种材料做出一个半径为 r= 2 cm 的透 明半球体，其底而内壁涂有吸光材料，O 为半球体的球心，在 O 点正上方有一点光源 S，能 够朝各个方向发射红光，如图为透明半球体的截面示意图。已知 OS 的距离 d=1cm，真空中的 光速 c=3.0×108 m/s。(忽略经透明半球体内表面反射后射出的光，计算结果可以保留根式)求： ①红光射出透明半球体的最短时间； ②透明半球体外表面发光区域在此截面上形成的弧长。