2021届安徽省江南十校高三下学期理综物理3月一模联考试卷含答案

 高三下学期理综物理3月一模联考试卷

一、单项选择题

1.氢原子能级示意图如下列图，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能增大，其核外电子的动能减小

C. 一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光频率最多有6种
D. 用能量为9eV和4.6eV的两种光同时照射大量的氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离

2.如图，A、B两个质量均为m的小球〔视为质点〕悬挂在0点，在小球B上施加一个外力F，缓慢地让两个小球偏离原来的位置，直到轻绳OA与竖直方向成30°角的平衡位置，当外力F最小时，轻绳OA与轻绳AB上的拉力大小之比为〔   〕 

A. 2：1                                B. ：3                                C. ：2                                D. ：1

3.2021年11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点A再次刹车，从椭圆环月轨道I变为近圆轨道II〔视为圆轨道〕，如图是嫦娥五号探测器变轨的简化示意图，其中B点是椭圆轨道的远地点。以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 嫦娥五号探测器在轨道I由A运动到B的过程中机械能增加
B. 嫦娥五号探测器在轨道I由A运动到B的过程中机械能减少
C. 嫦娥五号探测器在轨道I上运动过程中经过A点的加速度等于在轨道II上运动过程中经过A点的加速度
D. 嫦娥五号探测器在轨道II上运动时的机械能大于在轨道I上运动时的机械能

4.质量为1kg的物体以初速度v。从固定斜面底端冲上斜面，物体在斜面上运动过程中的 图像如下列图〔g=10m/s2〕，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 此斜面与水平面夹角为37°

C. 该物体在斜面上运动过程中机械能一定不守恒
D. 该物体在斜面上运动过程中合外力冲量为零

5.如图，电荷量分别为q和-q〔q>0〕的点电荷固定在边长为L的正方体的两个顶点上，A是正方体的另一个顶点，如果点电荷q、-q连线中点0的电场强度大小是E，那么正方形A点的电场强度大小是〔   〕 

A.                                   B.                                   C.                                   D. 

二、多项选择题

6.如图，在竖直向下的匀强电场〔 〕中，一质量为m，带电量为-q〔q>0〕的小球，用长为R的轻绳悬挂于O点，让小球在竖直平面内做圆周运动，其中A、B是圆周上的最高点和最低点，那么以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 假设要完成完整的圆周运动，到达A点的速度至少为
B. 假设要完成完整的圆周运动，到达B点的速度至少为
C. 小球由A运动到B的过程中，绳子拉力逐渐减小
D. 小球由A运动到B的过程中，小球电势能的增加量等于重力势能减少量

7.如图，矩形导线线框水平固定放置，框中有磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，导线的电阻分布均匀，ab=L，bc=2L，长度L的导线电阻为R。与线框材料相同，横截面积也相同的导体棒MN两端搭接在ad和bc上，MN在水平外力F的作用下，从紧挨ab处〔与ab不接触〕匀速运动到cd附近。MN与线框始终保持良好接触，在运动过程中〔   〕 

A. 导体棒MN中的电流方向由N到M
B. 导体棒MN两端的电压变化量与流经它的电流变化量的绝对值之比 先增大，后减小
C. 导体棒MN运动到线框中点过程中，线框abcd中电流功率先增大，后减小
D. 导体棒MN运动到线框中点过程中，通过MN的电荷量为

8.如下列图，一轻质弹簧置于固定的光滑斜面上，下端固定在斜面上，弹簧原长时上端在O点，将一物块甲轻放在弹簧上端静止释放，甲下降至A点时速度最大，下降至最低点B时，加速度大小为 g，OB长度为L。换用另一质量为m的物块乙从距O点为L的C点静止释放，也恰好将弹簧压缩至B点，不计空气阻力，弹簧在弹性限度内，重力加速度为g，θ=37°，〔sin 37°=0.6〕那么〔   〕 

A. 弹簧最大弹性势能为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 乙在B处的加速度大小为
D. 乙的最大动能为

9.以下说法正确的选项是〔   〕           

A. 分子间作用力表现为引力时，随着分子势能增大，分子间作用力可能先增大后减小
B. 相对湿度指的是同一温度时，水的饱和汽压与空气中水蒸气的压强之比，人们感觉天气枯燥时，主要原因在于相对湿度小
C. 一切自发过程总是沿分子热运动无序性增大的方向进行，表达热力学第二定律的微观意义
D. 一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，气体对外做功一定是吸热过程
E. 布朗运动不是液体分子运动，是悬浮微粒分子运动，温度越高，布朗运动越明显

10.一列简谐横波某时刻波形如下列图，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 一个周期后x=a处的质点运动到x=c处
B. x=a处的质点和x=b处的质点振动频率相同
C. 假设简谐横波向右传播，从图示时刻经过四分之一个周期，x=b处的质点所通过的路程大于振幅
D. 从图示时刻经过半个周期，回复力对x=b处的质点做功一定为零
E. 通过该简谐横波的图像可以得到某一质点在各时刻的位移及速度、加速度的方向

三、实验题

11.某物理兴趣小组利用阿特伍德机装置开展力学实验，如图〔a〕所示，两物块P和Q由不可伸长的轻绳连接，轻绳跨过光滑的轻质滑轮，物块P上面固定有宽度为d的遮光片，物块P〔含遮光片〕的质量为m，物块Q的质量为M〔M=1.5m〕，光电门固定在铁架台上，高度可以调节，用测量物块P经过光电门时的遮光时间。空气阻力忽略不计。 

〔1〕甲组同学用此装置测量当地的重力加速度g，实验过程如下： 

①用手托住物块Q，使两物块均处于静止状态，利用刻度尺测量出物块P上的遮光片到光电门的距离h；

②释放物块Q，两物块由静止开始运动，记录物块P的遮光片经过光电门时的挡光时间t，那么此时物块Q的速度为v=________；

③改变物块P的遮光片与光电门的距离h，重复以上步骤进行屡次实验，得到多组h和t并记录，描绘出 的图像如图〔b〕，计算得到图像的斜率为k，由此求出当地的重力加速度为g=________。

〔2〕乙组同学方案利用此装置进行其它力学实验，身边只有以上给定器材，以下实验中他们可以完成的有_________________〔用选项前字母表示〕：           

〔1〕探索黑箱内的电学元件时，如需判断有无电容器，选择开关S应接________，如要判断黑箱中有无电源，从更平安的角度出发，选择开关S应接________〔选填“1〞“2〞“3〞“4〞“5〞或“6〞〕；   

〔2〕Ig为表头的满偏电流，假设Rg=R1=R2  ， 那么选择开关S接1，2时，两直流电流档量程最大值之比________；   

〔3〕表头的满偏电流为200μA，内阻为400Ω。选择开关S接6时为直流电压5V档，选择开关S接2时为直流电流1mA档，那么R3+R4=________Ω。   

四、解答题

13.如下列图，空间水平放置一平行板电容器，板内有竖直向下的匀强电场，板长及板间距都为L，平行板下极板右端与直角三角形ACD的A点重合，AC水平，三角形区域内部有垂直纸面向内的强磁场。AC边长为0.58L， ∠A=37°。一带正电粒子以初速度v0从上板左边缘平行射入电场，从右侧射出，又经一段时间垂直AD边进人磁场，恰好不能从AC边射出。〔不计粒子重力及空气阻力，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8〕，求： 

〔1〕电场强度E的大小与磁感应强度B的大小的比值；   

〔2〕粒子在磁场中的运动时间。   

0。从A点正上方距A点一定高度处由静止释放，沿圆弧轨道到达B点时与小物块m发生完全弹性正碰，碰后瞬间m0对B点的压力大小为9.5N，此刻对长木板施加一水平向右的拉力F，F随t变化的关系如图乙所示，求： 

〔1〕碰撞后瞬间m的速度大小；   

〔2〕3.5秒内小物块m在长木板M上滑行的相对路程；   

〔3〕从计时开始到最终m、M相对静止时系统产生的内能。   

15.图甲中，竖直放置“ 〞形状的均匀导热气缸，一端横截面积为S，另一端横截面积为2S，AB=h，气缸内有一个可自由移动的活塞〔厚度不计〕，重力大小为p0S，横截面积为2S，初始时活塞水平静止于C位置，把缸内密闭气体与外界大气隔开，BC=4h。大气压强为p0  ， 环境温度为T0  ， 现把该装置缓慢倒置放置，稳定后。〔不计一切摩擦〕 

〔1〕求缸内封闭气体的体积；   

〔2〕假设环境温度降低至 T0时，求内部封闭气体的压强。   

16.如图为一半径为R的玻璃半圆柱体的截面，一束单色光射向该半圆柱体，入射点为B。〔单色光在空气中的速度为c〕 

〔1〕改变光线的人射方向，当人射角α=60°时，光线恰好能从OA中点垂直射出，求该玻璃半圆柱体的折射率；   

〔2〕再次改变入射光线的方向，当人射角α=30°，且光线竖直向下时，求这束光进人半圆柱体后，经多长时间从OA射出。   

答案解析局部

一、单项选择题

1.【解析】【解答】A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能减小，其核外电子的动能增大，A不符合题意；

B．当氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子能量为2.55eV，能使逸出功为 2.25eV的钾发生光电效应，B不符合题意；

C．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可知有 种，C符合题意；

D．要使处于基态的氢原子电离，入射光子的能量必须大于13.6 eV，D不符合题意。

故答案为：C。

 
【分析】氢原子从高能级到低能级跃迁时，电势能减小，核外电子的动能增大；根据光电效应方程判断出从n=4能级到n=2能级放出的光子能否使钾发生光电效应；一群氢原子从高能级到低能级跃迁，辐射出种不同频率的光子；要使基态的氢原子电离，入射光的能量必须大于13.6ev。

2.【解析】【解答】AB 整体受力如下列图

当外力 F 最小时，外力 F 与竖直方向成 60°角，可求出绳 OA 拉力大小为 TOA= mg

再隔离 B 小球，作用在 B 小球上的三个力构成等边三角形， 那么绳 AB 上的拉力为TOA=mg

所以TOA ：TAB = ：1

故答案为：D。

 
【分析】先以整体为研究对象画出受力分析图，再隔离B小球，分别求出轻绳OA和轻绳AB上的拉力。

3.【解析】【解答】AB．嫦娥五号探测器在轨道Ⅰ由 A 运动到 B 的过程中只有引力做功，所以机械能守恒，AB不符合题意；

C．嫦娥五号探测器在轨道 I、轨道Ⅱ上经过 A 点时受到的万有引力相等，根据牛顿第二定律可知加速度相等，C符合题意；

D．嫦娥五号探测器从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ时需刹车减速，机械能减小，D不符合题意。

故答案为：C。

 
【分析】在轨道 I由A运动到B的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒；根据加速度表达式可知距中心天体距离相等的位置，加速度大小相等，与所处轨道无关；探测器从轨道 I的A点进入轨道Ⅱ，要做近心运动，需在A点加速，发动机做负功，机械能减少。

4.【解析】【解答】A．由 知

由图可知 2 秒内物体的平均速度为 0，知物体回到了出发点，说明斜面是光滑的，由a = g sinθ 得θ = 30°，A 选项错误；

B．初速度大小为 5m/s，初动能为 12.5J，重力势能变化的最大值为初动能 12.5J，所以 B符合题意；

C．因斜面光滑只有重力做功，机械能守恒，C 选项错误；

D．物体在斜面上运动过程中合外力冲量等于2mv0  ， D 选项错误。

故答案为：B。

 
【分析】根据匀变速直线运动的时间位移公式求出 的表达式，从而结合图像得知物体的初速度，加速度以及斜面倾角，然后结合功能关系及动量定律判断。

5.【解析】【解答】根据几何知识可得，O点到两个电荷的距离都是 ，那么即O点场强为

A点场强为

解得

故答案为：B。

 
【分析】正空中两等量异种电荷叠加形成电场，根据电场的叠加求出A点的电场强度E。

二、多项选择题

6.【解析】【解答】AB．重力与电场力合力的大小为

方向是竖直向上的，所以A点相当于圆周运动中的等效最低点，B点相当于圆周运动中的等效最高点，假设恰好做完整的圆周运动，在B点，根据圆周运动规律可得

解得

从A到B，根据动能定理可得

解得

A不符合题意，B符合题意；

C．在A点绳子受到的拉力最大，B点绳子受到的拉力最小，所以小球由A运动到B的过程中，绳子拉力逐渐减小，C符合题意；

D．小球由A运动到B的过程中，根据能量守恒可知，小球电势能的增加量等于机械能的减少量，D不符合题意。

故答案为：BC。

 
【分析】对小球受力分析，根据合力提供向心力求出B点的速度，再结合动能定理求出A点的速度；根据A点、B点绳子的拉力判断出A到B点的绳子拉力的变化情况；根据能量守恒定律判断电势能和机械能的关系。

7.【解析】【解答】A．由右手定那么知 MN 中的电流方向向上，A 选项正确；

B．导体棒 MN 两端的电压变化量与电流变化量的比值等于导体棒 MN 的电阻，B 选项错误；

C．导体棒 MN 为电源，两侧的线框是并联电阻，两侧电阻之和是定值， ，当两侧电阻相等时，外电阻最大，根据当内电阻与外电阻相等时，输出功率最大可知， MN 运动到线框中间的过程中外电阻从0增大到1.5R，线框 abcd 中电流功率先增大，后减小，C选项正确；

D．导体棒 MN 为向右运动过程中总电阻是变化的，不能用 计算通过 MN 棒的电荷量，D 选项错误。

故答案为：AC。

 
【分析】根据右手定那么判断电流的方向；外电路电阻为左侧电阻和右侧电阻并联总电阻，根据MN运动可以找出外电路电阻变化，当外电阻等于R时功率最大；外电阻一直变化，所以无法求出MN的电荷量。

8.【解析】【解答】A．根据

所以

选项 A 错误；

B．根据

那么

故答案为：项 B 正确；

C．加速度

故答案为：项 C 正确。

D．根据 ，

解得：

选项 D 正确。

故答案为：BCD。

 
【分析】分别对甲乙两物体与弹簧组成的系统应用功能关系进行分析，下滑过程中物体重力势能转化为弹性势能，由此可以求出相关数量关系；通过受力分析，可以求出乙的加速度以及弹簧的劲度系数。

9.【解析】【解答】A．分子间作用力为引力时，r > r0 ，随着分子势能增大，分子间距离 r 增大，分子间作用力可能先增大后减小，选项 A 正确；

B．相对湿度指的是同一温度时，空气中水蒸气的压强与水的饱和气压之比，选项 B 错误；

C．一切自发过程总是沿分子热运动无序性增大的方向进行，表达热力学第二定律的微观意义，选项 C 正确；

D．理想气体等压膨胀过程，体积增大，对外做功，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律∆U = W + Q 可知，气体一定吸热，选项 D 正确；

E．布朗运动是悬浮微粒运动，并非微粒分子运动，选项 E 错误。

故答案为：ACD。

 
【分析】通过分子力做功来判断分子势能的变化情况；根据绝对湿度与相对湿度的概念进行判断；根据热力学第二定律的围观意义判断；根据理想气体状态方程和热力学第一定律判断；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规那么运动。

10.【解析】【解答】A．波在传播过程中，质点只在平衡位置简谐振动，不随波迁移，A不符合题意；

B．简谐波各点的振动频率由波源决定，各点都是相同的，B符合题意；

C．假设波向右传播，x=b 处质点向平衡位置运动，此四分之一个周期平均速度较大，通过的路程大于振幅，C符合题意；

D．做简谐运动物体在任意半个周期的前后瞬间，其速度大小不变，所以回复力做功为零，D符合题意；

E．通过振动图像可以获取各质点在该时刻的位移及速度，加速度的方向，E不符合题意。

故答案为：BCD。

 
【分析】利用振动特点和波传播的知识分析。

三、实验题

11.【解析】【解答】(1)物块 P 通过光电门时的速度为

两物块通过轻绳连接，速度相等，所以此时物块Q的速度为

根据

得

所以

对两物块受力分析，由牛顿第二定律可得 Mg −T = Ma

T - mg = ma

又 M=1.5m，联立求得

所以

(2)A．两物块组成的系统外力不等于 0，动量不守恒，无法验证系统的动量守恒定律守恒，故 A 错误；

B．两物块组成的系统机械能守恒，系统减小的重力势能等于增加的动能，可得

而

所以

B符合题意；

C．物块 P 的质量无法改变，无法得到多组数据，故 C 错误；

D．物块 P 所受的拉力无法改变，无法得到多组做功数值，故 D 错误；

故答案为：B。

 
【分析】〔1〕根据求出平均速度，该速度可以近似等于通过光电门的瞬时速度；对M、m分别列牛顿第二定律即可求出当地重力加速度；
〔2〕系统动量守恒的条件是外力的合力为零；系统机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功；得到P质量与速度关系以及功与速度的关系需要找出多组数据。

12.【解析】【解答】(1)判断有无电容器应用欧姆档，选择开关S应接3或4；从更平安的角度出发判断电源时选择6，大量程电压表更合理；

(2)由于三个电阻大小相等，当电表满偏时接1，2的电流分别为3Ig和 ，即两直流电流档量程最大值之比为2：1；

(3)由欧姆定律可得

代入数据可得

 
【分析】〔1〕根据电容器的特点分析；判断有无电源时，应选择电压最高档；
〔2〕根据题意画出接1/2时的电路图并求出接1、2时的电流；
〔3〕由欧姆定律就可算出R3+R4。

四、解答题

13.【解析】【分析】〔1〕该粒子在磁场中做类平抛运动，根据类平抛运动求出电场强度E；粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，从而求出磁感应强度B;从而求出E/B;
〔2〕根据几何知识求出粒子在磁场中转过的圆心角，从而求出运动的时间。

14.【解析】【分析】〔1〕两物体发生弹性正碰，根据动量守恒和机械能守恒定律联立求出m的速度；
〔2〕在0-2s内，对m和M进行受力分析和运动分析，求出到达共同速度时的时间和相对位移；在2-3.5s内，得m和M分别进行受力分析的运动分析，求出相对位移，从而能求出3.5.秒内的相对位移；
〔3〕根据恒力做功求出0-3.5s内产生的热量，然后分析撤去外力之后产生的焦耳热，从而能算出总的热量。

15.【解析】【分析】〔1〕对活塞受力分析，根据共点力平衡求出被封闭气体的压强，利用玻意耳定律求得；
〔2〕假设活塞未至B，根据盖吕萨克定律求出体积，然后利用理想气体状态方程求的压强。

16.【解析】【分析】〔1〕根据几何知识求出入射角和折射角，从而求出折射率；
〔2〕根据折射率求出改变入射角后的折射角，几何知识结合 就可求出从O到A的时间。