湖南省三湘名校教育联盟2021届高三下学期3月第三次大联考物理试题（Word版附答案）

绝密★启用前 三湘名校教育联盟·2021 届高三第三次大联考 物理 本试卷共 6 页，16 题。全卷满分 100 分，考试用时 75 分钟。 注意事项: 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 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.考试结束时，将本试题卷和答题卡一并交回。 一、选择题:本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是 符合题目要求的。 1.2021 年 1 月 21 日中广核集团在深圳召开 2021 年度媒体通报会，会议指出，2020 年度中广 核 24 台核电机组保持安全稳定运行，世界核运营者协会 WANO 指标中，72.6%的指标达到世 界先进水平，平均能力因子连续三年保持 92%以上其中宁德核电 2 号机组全部 WANO 指标达 到卓越值。以下关于核能的有关说法正确的是 A.宁德核电 2 号机组的核能是利用轻核聚变 B.原子核比结合能越大原子核越稳定 C.重核裂变是重核分裂成中等大小的核，核的比结合能减小 D.重核裂变反应中亏损的质量变成了能量 2.2020 年 12 月 17 日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古成功着陆，我国首次地外 天体采样返回任务圆满完成!将嫦娥五号着陆的最后阶段看作直线运动，其位移 x 与时间 t 的 关系图像如图所示，嫦娥五号返回器运动速度大小用 v 表示，则关于 t1 到 t2 时间内下列说法 正确的是 A.v 增大，月球样品处于失重状态 B.v 增大，月球样品处于超重状态 C.v 减小，月球样品处于失重状态 D.v 减小，月球样品处于超重状态 3.如图，固定在地面上的斜面足够长，其倾角为 30°，一质量为 1kg 的物块受到平行于斜面 向上 F=10N 的力，滑块沿斜面向下运动，物块与斜面之间的动摩擦因数为 3 6 ，重力加速度 g 取 10m/s2，物块运动的加速度大小为 A.a=2.5m/s2 B.a=7.5m/s2 C.a=10.0m/s2 D.a=12.5m/s2 4.2020 年 10 月 14 日发生了火星冲日，火星与地球的距离会达到极近值，这时可以使用较小 的代价将探测器送往火星，所以 2020 年出现了各国进行火星探测的高潮，2020 年 7 月 23 日 我国成功发射了“天问一号”火星探测器。已知火星绕太公转的轨道半径是地球绕太阳公转 轨道半径的 1.5 倍，地球绕太阳公转一周的时间为 1 年，则连续两次火星冲日的时间间隔约为 A.12 个月 B.15 个月 C.21 个月 D.27 个月 5.如图，在竖直平面内固定一光滑支架，支架左侧为四分之一圆弧，O 点为圆弧的圆心，OA、 OB 为半圆弧的半径，OB 沿竖直方向，D 为半圆弧上的一点，∠BOD=60°，支架右侧 OBC 为一直角三角形，∠OBC=60°，支架左右两侧各放着质量分别为 m1 和 m2 的 a、b 小球，两 小球之间用一轻杆连接，当两球平衡时小球 a 恰好位于 D 点，轻杆处于水平方向。两球均可 看作质点，则 a、b 两个小球的质量之比 m1:m2 为 A.1:3 B.1: 3 C.1:2 D. 3 :2 6.在如图所示的电路中，三个定值电阻的阻值分别为 R1=R2=6Ω，R3=12Ω，在 a，b 两端输入 正弦式交变电流，电压的表达式为 21 2 sin100u tV ，已知理想变压器原、副线圈的匝数 比为 3:1，当开关 S 闭合后，电阻 R1 两端的电压为 A.1V B.2V C.3V D.4V 二、选择题:本题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选 对得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 7.如图，一直径为 d 的圆形金属线框静止在光滑的绝缘水平桌面上，线框右侧两条平行虚线间 存在一匀强磁场，磁感应强度方向竖直向上即垂直于纸面向外，磁场的宽度也为 d。现给线框 一水平向右的初速度，线框能通过磁场区域并继续向右运动。下列说法正确的是 A.线框进磁场过程中回路中电流方向为逆时针方向 B.线框出磁场的过程中受到的安培力方向水平向左 C.线框进入磁场和离开磁场的两个过程中通过线框的电荷量相等 D.线框进入磁场过程中，线框中产生感应电动势一直增大 8.如图，物体 A、B 之间用一竖直轻质弹簧连接静止置于水平地面上，已知弹簧的劲度系数为 k=300N/m，A、B 质量均为 1.5kg。一条绕过轻滑轮不可伸长的轻绳，一端连物体，另一端连 物体 C，物体 C 套在光滑的竖直固定杆上。现用手托住物体 C 使其静止于 M 点，轻绳刚好水 平伸直但无弹力作用，滑轮与杆之间的水平距离为 0.4m，物体 B 与滑轮之间的轻绳沿竖直方 向。从静止释放物体 C 后，C 沿竖直杆向下运动，当物体 C 运动到 N 点时，物体 A 恰好离开 地面但不继续上升。物体 C 可视为质点，重力加速度 g 取 10m/s2，轻绳所受重力及滑轮的摩 擦均可忽略不计，物体 B 与滑轮之间的轻绳足够长，弹簧始终在弹性限度内。则下列说法正 确的是 A.在物体 C 从 M 点运动到 N 点过程中，物体 C 的机械能一直减小 B.在物体 C 从 M 点运动到 N 点过程中，物体 B 一直做加速运动 C.物体 C 在 M 点时弹簧的弹性势能大于物体 C 在 N 点时弹簧的弹性势能 D.物体 C 的质量为 0.5kg 9.如图，纸面内有两条相互垂直的长直绝缘导线 L1、L2，L1 中的电流方向向上，L2 中的电流 方向向右；L1 的右边有 a、b 两点，它们相对于 L2 对称。整个系统处于某匀强磁场中，该匀强 磁场的磁感应强度大小为 B0，方向垂直于纸面向外。已知 a、b 两点的磁感应强度大小分别为 0 6 5 B 和 0 3 2 B ，方向均垂直于纸面向里。则 A.流经 L1 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 0 47 10 B ，方向垂直纸面内 B.流经 L1 的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 0 47 20 B ,方向垂直纸面向内 C.流经 L2 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 0 3 10 B ，方向垂直纸面向外 D.流经 L2 的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 0 3 20 B ，方向垂直纸面向内 10.如图，匀强电场中有一半径 R 为 12.5cm 的圆，圆心为 O，电场线与圆所在的平面平行，ab 和 cd 为圆的两条直径两直径夹角为 74°把电子从 a 点移到 b、c 两点，电场力所做的功分别 为 50eV、18eV，已知 a 点的电势为 2V，已知 sin53°=0.8，cos53°=0.6.下列说法正确的是 A.电子在 c 点的电势能比在 b 点的多 32eV B.d 点处的电势为 70V C.电场强度的大小为 200V/m D.圆周上电势最高点的电势为 50V 三、非选择题:共 56 分。第 11-14 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 15-16 题为选考 题，考生根据要求作答。 （一）必考题:共 43 分。 11.（6 分）某研究性学习小组要测定一块电池的电动势 E 和内阻 r 所用的实验器材有: A.待测电池 E，电动势约为 3V B.电流表 A（量程为 10mA，内阻为 RA=10.0Ω） C.电阻箱 R（最大阻值 99.9Ω） D.定值电阻 R0（阻值为 5.0Ω） E.定值电阻 R1（阻值为 290.0Ω） F.开关 S、导线若干 （1）选择合适的器材与待测电源组成如图（a）所示的电路； （2）闭合开关，改变电阻箱的阻值，使电流表为合适的示数，并记录电阻箱的阻值 R 和电流 表的示数 I，要根据图像求出电源的电动势和内阻需要以 1 I 为纵坐标，以_________为横坐标 （用物理量符号表示）；根据实验得到的数据在图中的坐标纸上描点然后拟合成一条直线，如 图（b）所示，根据图线求得电源电动势 E=____________V，内阻 r=_________Ω。（以上结果 均保留两位有效数字） 12.（9 分）某同学设计了一个验证动能定理的实验，实验装置示意图如图（a）所示。将力传 感器固定在滑块上，然后把绳的一端固定在力传感器的挂钩上，用来测量绳对小车的拉力， 绳的另一端挂上钩码，跨过轻滑轮拉动滑块，滑块上还装有挡光片，滑块放在水平桌面的 A 处（挡光片左端与滑块左端对齐），桌面 B 点上方固定一光电门。（重力加速度 g=10m/s2）。 实验步骤如下: ①用刻度尺测出了滑块释放点 A 到固定光电门的距离为 s=1.0m，用游标卡尺测量挡光片的宽 度 d ②调整轻滑轮使细线水平； ③让滑块从 A 点由静止释放，滑块在钩码的拉动下做加速运动，用数字毫秒计时器测出遮光 条经过光电门所用的时间，然后求挡光片经过光电门时的速度为 v，读出力传感器的示数为 F； ④换用不同质量的钩码多次重复步骤③测出多组挡光片经过光电门时的速度 v 和力传感器的 示数 F； ⑤根据上述实验数据做出图像，根据实验数据求出滑块、力传感器以及挡光片的总质量 M。 回答下列问题: （1）该同学首先用游标卡尺测量了挡光片的宽度，如图（b）所示，挡光片宽度的测量值 d=__________cm. （2）本实验中关于下列说法正确的是___________（选填选项前的字母）。 A.为了保证实验的准确性，钩码质量应远小于滑块、力传感器及挡光片的总质量 M B.用来牵引滑块的细线也可以不平行于桌面 C.实验中挡光片的宽度 d 适当小一点可以提高滑块速度 v 测量的准确度 D.实验中力传感器的示数 F 与钩码的重力大小相等 （3）该同学实验测得数据如下: F（N） 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 v（m/s） 2.00 2.45 2.83 3.16 3.46 3.74 4.00 为了更直观地验证动能定理，根据表格中的数据做出___________一 F 图像，得到如图（c） 所示的一条直线根据所做图像求出滑块、力传感器以及挡光片的总质量 M=___________kg。 （结果保留两位有效数字） 13.（13 分）如图所示，质量为 m0=1kg 的摆球 A 用长为 l=1.8m 的轻质细绳系于 O 点，O 点下 方的光滑水平地面上静止着一质量为 m=5kg 的小球 B.小球 B 右侧有一质量为 M=15kg 的静止 滑块 C（未固定），滑块的左侧是一光滑的 1 4 圆弧。现将摆球向左拉起，使细线水平，由静止 释放摆球，摆球摆动至最低点时恰好与小球 B 发生弹性正碰，碰撞时间极短，摆球 A 和小球 B 均可视为质点，不计空气阻力，滑块 C 的 1 4 圆弧半径足够大，重力加速度 g 取 10m/s2。求: （1）摆球 A 与小球 B 碰后摆球 A 能摆起的最大高度 h； （2）小球 B 与滑块 C 作用过程中小球 B 沿 1 4 圆弧面上升的最大高度 H。 14.（15 分）在如图所示的 xOy 平面内，边长为 2R 的正方形区域中存在方向垂直 xOy 平面向 外、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，沿 x 轴放置一长为 2R 的探测板，与磁场下边界的间距 为 R，质量为 m、电荷量为 q 的正离子源从正方形一边（位于 y 轴上）的中点 P 向垂直于磁 场方向持续发射离子，发射速度方向与水平方向夹角范围为 0-60°并沿 060°范围均匀分布， 单位时间发射 N 个离子，其发射离子速度大小随发射角变化的关系为 v=v0/cosα，α为发射速 度方向与水平方向夹角，其中当α=0°的离子恰好从磁场下边界的中点沿 y 轴负方向射出。 不计离子间的相互作用和离子的重力，离子打在探测板即被吸收并中和，已知 R=0.05m，B=1T， v0=5×105m/s，sin37°0.6，cos37°=0.8。 （1）求离子的比荷 q m ； （2）求单位时间内能打在探测板上的离子数 n； （3）要使从磁场下边界射出的所有离子都打不到探测板上，需要在磁场与探测板间加上沿 y 轴正方向的匀强电场，求所加匀强电场的电场强度最小值 E。（结果保留两位有效数字） （二）选考题:共 13 分。请考生从两道题中任选一道作答。如果多做，则按第一题计分。 15.[物理选修 3-3]（13 分） （1）（5 分）水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高时，饱和汽压___________（填“增 大”“减小”或“不变”）；在一定温度下水的饱和汽体积增大时，分子数密度__________（填 “增大”“减小”或“不变”）；当空气的绝对湿度一定时，若温度升高空气的相对湿度 ____________（填“增大”“减小”或“不变”）；液体对某种固体是浸润时，其附着层液体分 子间距___________（填“大于”“小于”或“等于”）液体内部分子间的距离。 （2）（8 分）一 U 形玻璃管竖直放置，右端开口，左端上部有一光滑导热活塞管底部有一段水 银柱，活塞和水银柱之间封闭一段空气柱。外界大气压为 p0=1.0×105Pa，外界的温度 t0=27℃， 玻璃管的横截面积为 S=1cm2，稳定后，管内水银柱及空气柱长度如图所示。设玻璃管导热良 好，水银的密度为ρ=13.6×103kg/m3.重力加速度 g 取 10m/s2。 （i）求活塞的质量； （ii）若将右端缓慢注入 10cm 水银柱，外界的温度慢降至-3℃，此过程中活塞始终在玻璃管 内，求封闭空气柱的长度 l′。 16.[物理——选修 3-4]（13 分） （1）（5 分）一列简谐横波沿 x 轴传播，l=0.1s 时刻介质中 P、Q 两质点离开平衡位置的位移 均为 5cm，P、Q 两点相距 8m，如图甲所示，图乙为质点 P 的振动图像。则质点 P 的振动方 程为__________cm；简谐横波的传播方向为___________（填“沿 x 轴正方向传播”或“沿 x 轴负方向传播”）；简谐横波的波长为__________m。 （2）（8 分）一个用特种材料制成的透明玻璃体的横截面如图所示，上部是半径为 R 的半圆， O 为圆心，AD 为直径，下部 ABCD 为一长方形，AB 长度为 R，EF 为过玻璃体的中轴线且过 O 点，E 点为一点光源，从上向下看弧 AFD 上照亮的部分占半圆弧的 2 3 ，求： （i）透明玻璃体的折射率 n； （ii）若将 E 点的点光源移去，改用宽度为 2R、平行于轴线 EF 的平行光从 BC 边射人，求从 上向下看弧 AFD 上照亮的部分占半圆弧的比例 K。 三湘名校教育联盟·2021 届高三第三次大联考 一、选择题:本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是 符合题目要求的。 1.【答案】B 【命题意图】本题以中广核集团在深圳召开 2021 年度媒体通报会为情境，考查轻核聚变、重 核裂变、比结合能、质量亏损等知识，考查考生的理解能力，体现了物理观念的核心素养。 【解析】现在所有投入运营的核电站用的都是重核裂变，选项 A 错误；原子核比结合能越大， 核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项 B 正确；重核裂变的过程中释放能量，所以重核分 裂成中等大小的核，核的比结合能增大，选项 C 错误；核裂变反应中释放核能有质量亏损， 质量与能量之间存在一定的关系，但不是质量转变为能量，选项 D 错误。 2.【答案】D 【命题意图】本题以嫦娥五号返回器携带月球样品成功着陆为情境，考查位移 x 与时间 t 图像 和超重失重知识，考查考生的理解能力，体现了物理观念的核心素养。 【解析】位移 x 与时间 t 的关系图像的斜率表示速度，t1 到 t2 时间内图像的斜率逐渐减小，则 嫦娥五号返回器运动速度大小 v 减小，嫦娥五号返回器向下减速运动，月球样品也向下减速 运动，所以月球样品处于超重状态，选项 D 正确。 3.【答案】B 【命题意图】本题考查牛顿第二定律和受力分析知识，考查考生的理解能力，体现了物理观 念的核心素养。 【解析】设向上为正方向，物体的加速度为，根据牛顿第二定律 F+MIUImgcos30°-mgsin30° =ma，解得 a=7.5m/s2，选项 B 正确。 4.【答案】D 【命题意图】本题以火星冲日为情境，考查开普勒第三定律的应用，考查考生的分析综合能 力，体现了科学思维的核心素养。 【解析】设地球和火星的公转周期分别为 T1 和 T2，T1=1 年，火星绕太阳公转的轨道半径是地 球绕太阳公转轨道半径的 1.5 倍，根据开普勒第三定律 2 32 2 1 1.5T T  ，解得 T2=1.5 1.5 ×1=1.8 年，设两次火星冲日间隔的时间为 t，连续两次冲日地球比火星多转一周，即多转的角度为 2 π，有 1 2 2 2 2t tT T     ，解得 t=2.25 年=27 个月，选项 D 正确。 5.【答案】A 【解析】对 a、b 两个小球受力分析，如图所示 a 小球受重力 m1g、轻杆的弹力 F 和支架对小 球 a 的弹力 FN1，b 小球受重力 m2g、轻杆的弹力 F 和支架对小球 b 的弹力 FN2，∠BOD=60°， 根据几何关系可得轻杆与 OD 的夹角为 30°，重力 m1g 与 OD 的夹角为 60°，支架对小球 a 的弹力 FN1 沿半径 OD 方向，以 OD 和垂直于 OD 方向建立坐标系，根据正交分解得 m1gsin60° =Fsin30°，OBC 为一直角三角形，∠OBC=60°，根据几何关系可得轻杆与 BC 的夹角为 30°， 重力 m2g 与 BC 的夹角为 60°，沿 BC 方向和垂直于 BC 方向建立坐标系，根据正交分解得 m2gcos60°=Fcos30°，两式联立解得 m1:m2=1:3，选项 A 正确。 6.【答案】C 【命题意图】本题考查变压器原理、变压器电路分析知识，考查考生的分析综合能力，体现 了科学思维的核心素养。 【解析】R2 和 R3 并联后的总阻值为 2 3 23 2 3 4R RR R R    ，变压器原、副线圈电流之比为 1 2 1 3 I I  ，则副线圈两端电压 U2=I2R23，原线圈两端电压 U1=3U2=3I2R23，电阻 R1 两端的电压 为 1 2 1 1 1 3R I RU I R  ，电源电压有效值为 U=21V， 1 1 2 1 2 23 1 33RU U U I R I R    ，代入数 据解得 I2=1.5A，则变压器原线圈的电流 I1=0.5A，R1 两端的电压为 UR1=3V，选项 C 正确。 二、选择题:本题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选 对得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 7.【答案】BC 【命题意图】本题以线框通过磁场为情境，考查楞次定律、左手定则、电磁感应电路分析和 电荷量的计算等知识，考查考生的理解能力和推理能力，体现了物理观念的核心素养。 【解析】根据楞次定律可得线框进磁场过程中回路中电流为顺时针方向，选项 A 错误；根据 楞次定律可得线框出磁场的过程中回路中电流为逆时针方向，由左手定则可知受到的安培力 方向水平向左，选项 B 正确；线框进入磁场和离开磁场的两个过程中，磁通量的变化量相等， 根据公式 q R  分析可知通过线框横截面的电量相等，选项 C 正确；线框进入磁场中受安 培力方向均向左，所以线框一直做减速运动，而切割的有效长度先增大后减小，则线框中产 生感应电动势不会一直增大，选项 D 错误。 8.【答案】AD 【命题意图】本题考查物体的平衡条件、胡克定律、机械能守恒定律以及功能关系的理解和 应用，考查考生的理解能力和分析综合能力，体现了物理核心素养的科学思维要素。 【解析】在物体 C 从 M 点运动到 N 点过程中，轻绳拉力对物体 C 一直做负功，物体 C 的机 械能一直减小，选项 A 正确；在物体 C 从 M 点运动到 N 点过程中 B 受合力方向先向上再向 下，所以先向上做加速运动又向上做减速运动，选项 B 错误；开始时 B 静止，对 B 根据平衡 条件有 kx1=mBg，解得弹簧压缩量 x1=0.05m，物体 C 运动到 N 点时恰好能使 A 离开地面但不 继续上升，则 kx2=mAg，解得弹簧拉伸量 x2=0.05m，物体 C 在 M 点和在 N 点弹簧的形变量相 同，所以弹性势能相等，选项 C 错误；物体 C 从 M 点运动到 N 点过程中物体 B 上升的高度 为 hB=x1+x2=0.1m，此时滑轮右端绳长为 0.5m，根据勾股定理得物体 C 下降的高度为 hB=0.3m， 初末位置弹簧形变量相同，则弹簧的弹性势能没有发生变化，根据机械能守恒定律得 B B C Cm gh m gh ，解得 mC=0.5kg，选项 D 正确。 9.【答案】BD 【命题意图】本题考查直线电流磁场的叠加和安培定则知识，考查考生的理解能力和分析综 合能力，体现了科学思维的核心素养。 【解析】整个系统处于匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为 B0，方向垂直于纸面向外， 且 a、b 两点的磁感应强度大小分别为 0 6 5 B 和 0 3 2 B ，方向也垂于纸面向外，a、b 两点相对于 L2 对称，根据对称性可知 L1 直导线电流在 a、b 两点产生的磁场大小相等，设其磁感应强度大 小分别为 B1a，B1b，根据安培定则，在 a、b 两点产生磁场方向垂直纸面向内；同理，根据对 称性可知 L2 直导线的电流在 a、b 两点产生的磁场大小相等，设其大小为 B2a，B2b，在 a 点磁 场方向垂直纸面向外，在 b 点磁场方向垂直纸面向内；依据矢量叠加法则，因 a 点的合磁感应 强 度 大 小 为 0 6 5 B ， 设 垂 直 于 纸 面 向 里 为 正 方 向 ， 有 0 1 2 0 6 5a aB B B B    ， 同 理 有 0 1 2 0 3+ 2b bB B B B   ，联立上式可得 1 1 0 47 20a bB B B  和 2 2 0 3 20a bB B B  ，选项 BD 正确。 10.【答案】AC 【命题意图】本题考查匀强电场的电势以及电势差与场强的关系等知识，考查考生的推理能 力、应用数学解决物理问题能力和分析综合能力，体现了科学思维的核心素养。 【解析】电子从 a 点移到 c 点，电场力所做的功为 18eV，从 a 点移到 b 点电场力所做的功为 50eV，则电子从 c 点移到 b 点电场力做功为 W=50eV-18eV=32eV，电场力做正功，电势能减 少 32eV，电子在 c 点的电势能比在 b 点多 32eV，选项 A 正确；根据 50 50ab W eVU Ve e      ， a 点的电势为 2V， ab a bU    ， b =52V，同理可得 c =20V，匀强电场中两线段 ac∥db， 且 ac=db，根据匀强电场的电场强度与电势差关系的推论得 ac dbU U ，则 d =34V，选项 B 错误； 9 25 a c ab a b Uac U       ，如图所示， 在 ab 上找一点 e，使 9 25 ae ab  ，ab=2R=25cm，则 ae=9cm，根据比例可得点电势也为 20V， 连接 ce，则 ce 为一条等势线，三角形 aOc 为等腰三角形，两直径夹角为 74°，由几何关系得 ∠cae=53°，因为 ab 为直径，则三角形 acb 为直角三角形，ac=abcos53°=15cm，在三角形 aec 中 根 据 余 弦 定 理 2 215 9 2 15 9cos53 12ce cm       ， 根 据 正 弦 定 理 ， sin53 sin aec ce ac   ，解得∠aec=90°，三角形 aec 是直角三角形，则 ce⊥ab，则电场强度方 向沿 ba 方向，a 点所在的等势面与 bc 等势面的间距为 ae=9cm，两等势面电势差为 Uac=-18V， 电场强度大小 E=Uac/ae=18V/0.09m=200V/m，选项 C 正确；因为电场强度方向沿 ba 方向，所 以圆周上 b 点电势最高，为 52V，选项 D 错误。 三、非选择题:共 56 分。第 11-14 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 15-16 题为选考 题，考生根据要求作答。 （一）必考题:共 43 分 11.【答案】 1 R （2 分）E=3±0.1（2 分）r=1.0±0.2（2 分） 【命题意图】本题是测电动势及内阻的创新实验，考查学生的运用物理知识解决问题能力以 及实验探究能力。 【解析】（2）根据闭合电路的欧姆定律 1 1 0 ( )( ) ( )( )A A I R RE I R R I R rR      ，化简变形 后得 1 0 1 0( )( )1 1= A AR R R r R R R r I E R E       ，所以应该以 1 R 为横坐标，根据表格中的数据描 点，拟合成一条直线，做出图像如题图所示。由图像得图像的截距为 1 0 102AR R R r E     ， 图像的斜率为 1 0( )( ) 162 102 6000.10 0 AR R R r E     ，两式联立解得电源电动势 E=3.0V，电源 内阻 r=1.0Ω，因为从图上读数存在误差，所以电源电动势 E=3±0.1V，电源内阻 r=1.0±0.2 Ω都正确。 12.【答案】（1）0.230（2 分） （2）C（2 分） （3）v2（2 分）1.0（3 分） 【命题意图】本题考查游标卡尺的读数、探究做功与动能变化的关系实验原理和数据处理知 识，考查考生的实验能力和科学探究的物理核心素养。 【解析】（1）由读数规则可知读数为 2.0mm+0.05×6mm=2.30mm=0.230cm。 （2）本实验是用力传感器测出拉滑块的力 F 而不是用钩码的重力来代替绳的拉力，所以没有 必要使钩码质量应远小于滑块、力传感器及挡光片的总质量 M，选项 A 错误；如果用来牵引 滑块的细线也不平行于桌面，则拉力方向与位移方向不在一条直线上，则无法求解拉力做的 功，选项 B 错误；滑块到 B 点的瞬时速度是根据挡光片经过光电门时平均速度求得，即 dv v t    ，所以挡光片的宽度 d 越小，平均速度越接近瞬时速度，但是数字毫秒计时器的精 确度为 0.001s，当挡光片的宽度 d 小到一定程度时计时误差又会增大，甚至测不出时间，所以 挡光片的宽度 d 适当小一点可以提高滑块速度 v 测量的准确度，选项 C 正确；实验中钩码加 速下降，所以绳的拉力，即力传感器的示数 F 小于钩码的重力，选项 D 错误。 （2）以滑块、力传感器以及挡光片整体为研究对象，根据动能定理 21 2Fs Mgs Mv  ，化 简 得 2 2 2sv F gsM   ， 所 以 v2-F 图 像 是 一 条 直 线 ， 应 作 v2-F 图 像 ， 图 像 的 斜 率 2 16 0 2.010 2 s M   ，解得 M=1.0kg。 13.【答案】（1）0.8m （2）0.15m 【命题意图】本题考查动量守恒定律和机械能守恒定律的应用，考查考生的分析综合能力， 体现了科学思维的核心素养。 【解析】设小球运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为 v0，根据机械能守恒定律，有 2 0 0 0 1 2m gl m v （1 分） 代入数据解得 0 2 6 /v gl m s  （1 分） 摆球 A 与小球 B 碰撞后摆球 A 和小球 B 的速度分别为 v1、v2，发生弹性碰撞，碰撞过程根据 动量守恒定律有 0 0 0 1 2m v m v mv  （1 分） 根据能量守恒定律有 2 2 2 0 0 0 1 2 1 1 1 2 2 2m v m v mv  （1 分） 代入数据解得 v1=-4.0m/s（1 分）v2=2.0m/s（1 分） 碰撞后摆球 A 上摆过程，根据机械能守恒定律得 2 0 1 0 1 2 m v m gh （1 分） 代入数据解得 h=0.8m（1 分） （2）小球 B 与滑块 C 作用过程中当两者速度相等时小球 B 沿 1 4 圆弧面上升的高度最大，设 共同速度为 v，作用过程根据水平方向上的动量守恒定律有 mv2=（m+M）v（2 分） 根据能量守恒定律有： 2 2 2 1 1 ( )2 2mgH mv m M v   （2 分） 代入数据解得 H=0.15m（1 分） 14.【答案】（1）107C/kg （2） 37 60 N （3）3.9×105V/m 【命题意图】本题考查带电粒子在磁场和电场中的运动，考查考生的应用数学解决物理问题 的能力和分析综合能力，体现了科学思维的核心素养。 【解析】α=0°的离子恰好从磁场下边界的中点沿 y 轴负方向射出，做出离子的轨迹如图所 示，根据几何关系可得离子运动轨迹半径 r=R（1 分） 根据洛伦兹力提供向心力 2 0 0 mvqv B r  （1 分） 解得离子的比荷 70 10 /vq C kgm RB   （1 分） （2）发射角为α的离子运动轨迹半径为 0 cos cos mv RR qB      （1 分） 如果第一、四象限都有磁场，根据几何关系可得离子在磁场中运动时在 y 轴上的弦长 L=2R′ cosα=2R，即所有粒子都打到 O 点（1 分） 实际只有边长为 2R 的正方形区域存在磁场根据对称性可得从 P 向磁场发射的离子均垂直磁场 下边界射出，如图所示。（1 分） 根据几何关系可得离子出磁场下边界的位置横坐标为 xa=R′+R′sinα（1 分） 离子要打在探测板最右边时，需满足 xa=R′+R′sinα=2R（1 分） 将运动轨迹半径 R′代入上式得 1+sinα=2cosα 解得α=37°（1 分） 因为离子速度 v=v0/cosα，所以当α>37°时离子轨迹半径变大，粒子从磁场右边界射出磁场 不能打到探测板上（1 分） 并沿 0—60°范围均匀分布，单位时间发射 N 个离子，则单位时间内能打在探测板上的离子数 37 60n N （1 分） （3）只要从磁场下边界射出的速度最大的粒子打不到探测板上，则所有离子都打不到探测板 上，离子最大的速度为 0 0 5 cos37 4m vv v  （1 分） 当最大的速度 vm 的离子恰好达不到探测器时，此时电场强度为最小值 E，根据动能定理有： 20510 ( )2 4 vqER m   （2 分） 解得 E=3.9×105V/m（1 分） （二）选考题:共 13 分。请考生从两道题中任选一道作答。如果多做，则按第一题计分。 15.（1）【答案】增大（1 分）不变（2 分）减小（1 分）小于（1 分） 【命题意图】本题考查饱和汽压、饱和汽、相对湿度和浸润的理解，体现了物理观念的核心 素养。 【解析】饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，同一种物质 温度越高，饱和汽压越大，温度升高时，饱和汽压增大；在一定温度下，同一种液体的饱和 汽分子密度都是一定的，水的饱和汽体积增大时，分子数密度不变；相对湿度是空气中水蒸 气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比，若温度升高，同一温度下水的饱和汽压增大，则 两者比值减小，即相对湿度减小；根据浸润的成因可知，当液体对某种固体是浸润时，其附 着层液体分子间距小于液体内部分子间的距离，附着层内液体的分子之间的作用表现为斥力， 附着层有扩展的趋势，这样液体与固体之间表现为浸润。 （2）【答案】0.2kg 45cm 【命题意图】本题考查盖一吕萨克定律，查考生的分析综合能力，体现了科学思维的核心素 养。 【解析】（i）封闭空气柱压强 5 3 5 0 1.0 10 13.6 10 10 0.15 1.2 10p p g h           （Pa） （2 分） 对活塞 pS=p0S+mg，（1 分） 解得 m=0.2kg（1 分） （ⅱ）T1=300K，体积 V1=50S T2=270K，体积 V2=l′S 由于在注水银和降低温度过程中活塞的质量不变，则气体做等压变化，根据盖吕萨克定律： 1 2 1 2 V V T T  （2 分） 解得 l′=45cm（2 分） 16.（1）【答案】 510sin 3y t （2 分）沿 x 轴负方向传播（1 分）24m（2 分） 【命题意图】本题考查振动方程、波的图像和振动图像的综合应用，考查学生分析综合能力， 体现了科学思维的核心素养。 【解析】由振动图像可得质点 p 振幅为 10cm，振动周期为 1.2s，质点 p 的振动方程为 2 5sin 10sin 3y A t tT    （cm）；从振动图像可得 t=0.1s 时刻介质中 P 向 y 轴正方向运动， 则波沿 x 轴负方向传播；t=0.1s 时刻介质中 P、Q 两质点离开平衡位置的位移均为 5cm，各质 点振动的振幅为 10cm，根据波图像的特点可知 P、Q 两质点间的水平距离为 1 3  ，即 1 3  =8m， 则这列简谐横波的波长为  =24m。 （2）【答案】2 1 3 【命题意图】本题考查光的折射定律，考查考生的分析综合能力，体现了科学思维的核心素 养。 【解析】（i）当光线在弧 AFD 面上发生全反射时就没有光线出射，设 EM、EN 入射光在弧 AFD 面上恰好发生全反射，则入射角均为临界角 C，OM、ON 为法线，所以角∠OME、∠ONE 均为临界角 C，从上向下看弧 AFD 上照亮的部分占半圆弧的，则照亮部分圆弧所对的圆心角 为∠MON=120°、∠FON=60°，根据对称性∠FOM=60°，（1 分） 三角形 ONE 为等腰三角形，则光线在弧 AD 面上入射角∠ONE=30°，则临界角 C=30°（1 分） 1 1sin 2C n   （2 分） 解得 n=2（1 分） （ⅱ）若用平行光从 BC 边射入，临界角 C 为 30°，所以当入射角为 30°时恰好发生全反射， 光不能射出，如图所示，由几何关系，则能射出光的部分所对应的圆心角∠GOH 为 60°（1 分） 则从上向下看弧 AFD 上照亮的部分占半圆弧的比例 60 1 180 3K   （2 分）