2021“超级全能生”高三全国卷地区5月联考试题（甲卷）物理含解析

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“超级全能生”2021高考全国卷地区5月联考甲卷

理科综合 物理部分

注意事项：

1.本试题卷共8页，满分300分，考试时间150分钟。

2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡的相应位置。

3.全部答案在答题卡上完成，答在本试题卷上无效。

4.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。

5.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。

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，14～18题只有一个选项符合题目要求，19～21题有多个选项符合题目要求。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.对墙击球是学习乒乓球技术的辅助练习之一，一位中学生站在距竖直墙4m处击打乒乓球，球上升至最高点时恰好击中墙面，击中点距地面的高度约为3m，乒乓球反弹后恰好落至球拍，击球点离地高1m，设乒乓球与墙面间的作用时间为0.05s，乒乓球质量为2.5g，忽略空气的阻力，则墙面对乒乓球的平均作用力大小约为

A.0.4N     B.0.6N     C.0.8N     D.1.0N

15.在太阳系中，八大行星按照离太阳的距离从近到远，它们依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星自转方向多数也和公转方向一致。只有金星和天王星两个例外。若把八大行星的运动轨道都理想化为圆，根据上述信息，可以得出的是

A.八大行星受到太阳的引力大小从大到小依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星

B.八大行星绕太阳做匀速圆周运动的加速度大小从大到小依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星

C.八大行星绕太阳做匀速圆周运动的周期从大到小依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星

D.八大行星表面的重力加速度大小(不考虑自转影响)从大到小依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星

16.如图，与水平面成37°角的倾斜匀质圆盘绕垂直于盘面的中心固定轴转动，一根不可伸长的细绳穿过圆盘中心，圆盘上方部分细绳与圆盘表面平行且与圆盘间无作用力，一端悬挂质量为m=2kg的物块A，另一端与随圆盘一起转动的物块B相连，已知物块B的质量为M=5kg。物块B与盘心的距离l=1m，与盘面之间的动摩擦因数µ=0.8，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑细绳与圆盘之间的摩擦力，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。当物块A始终保持静止时，圆盘转动的角速度可能为

A.1.0 rad/s     B. rad/s     C.2.0 rad/s     D. rad/s

17.在如图所示的电路中，直流电源的电动势E=12V，内阻r=2Ω，电阻R=10Ω，平行板电容器电容C=1000µF，两极板之间距离d=0.1mm，电流表内阻不计，闭合开关S电路稳定后，下列说法正确的是

A.电流表读数大于1A                B.电容器带电荷量为10C

C.电容器对直流电的阻碍作用很小     D.电容器两极板之间电场强度为1×105 V/m

18.光滑水平面中，平行四边形ABCD区域之外有垂直纸面向里(磁场未画出)的有界匀强磁场，磁感应强度为B，现有一质量为m，电荷量为q(q>0)的粒子从A点沿垂直于AD边以某一速度射入平行四边形区域中，并从BC边上的E点垂直进入磁场，结果粒子恰好可通过平行四边形的某一顶点，已知AB=l、BC=l，∠B=60°，AE⊥BC，关于此粒子的运动过程，下列说法正确的是

A.粒子在磁场中转过的圆心角不可能为    B.粒子在磁场中运动的时间不可能为

C.粒子不可能再次通过A点                  D.粒子的速度可能为

19.下列核反应方程正确的是

A.查德威克发现中子的核反应方程是

B.卢瑟福发现质子的核反应方程是

C.核电站中链式反应的核反应方程是

D.氘核和氚核聚变的热核反应方程是

20.相距为L=0.5m的水平光滑导电轨道右端连接一定值电阻R=5Ω，且处于竖直向上的磁感应强度为B=1T的匀强磁场中。质量为m=0.1kg的导体棒以平行于轨道的速度v0=4m/s进入水平轨道，恰好运动到PQ处速度减小到零。导轨电阻不计，导体棒在导轨之间的电阻为r=5Ω。则

A.导体棒在磁场区域运动时产生的感应电动势最大值为1.5V

B.导体棒速度v=2m/s时的加速度的大小为0.5m/s2

C.导体棒在磁场区域运动过程中安培力的冲量为0.2N·s

D.导体棒在磁场区域运动过程中电阻R产生的焦耳热为0.4J

21.质量为m=10kg的铁球在外力F作用下沿竖直方向做直线运动，运动过程中铁球的机械能、动能和重力势能随铁球运动的距离s变化的图线如图所示，重力加速度g取10m/s2，关于铁球的受力及运动，下列说法正确的是

A.若a、b分别表示重力势能和动能，则铁球在上升且机械能守恒

B.若a、b分别表示动能和重力势能，则铁球的初速度为4m/s，上升的最大高度为2s0

C.若a、b分别表示机械能和动能，则s0=0.8m、F=30N

D.若a、b分别表示机械能和重力势能，则铁球的初速度为4m/s、F=100N

三、非选择题(包括必考题和选考题两部分，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(本题共11题，共129分)

22.(5分)某实验小组测量电阻R(电阻大约为10Ω)的阻值，在实验室找到以下器材可供使用：

定值电阻R0=20Ω

电流表A1(量程为0～120mA，内阻RA1约为0.1Ω)

电流表A2(量程为0～10mA，内阻RA2=100Ω)

电阻箱R1(最大阻值为999.9Q)

滑动变阻器R2(总电阻大约为5Ω)

电源(电动势E=3V，内阻r=0.15Ω)

开关、导线若干

(1)利用电阻箱R1将电流表A2改装成量程为0～3V的电压表，需要串联的电阻为R1=    

       Ω；

(2)请根据实验室提供的器材并利用第(1)问中改装的电压表在方框中设计实验电路图，要求尽可能使电表读数范围较大，且系统误差尽可能小，并在图中标出各元件的符号；

(3)某次实验过程中电流表A1、A2的读数分别为I1、I2，电阻箱接入电路中的电阻为R1，则待测电阻R=            (均用题目中的字母来表示)。

23.(10分)某同学利用如图1所示的装置“验证动量定理”，具体实验步骤如下：

A.按照图1所示安装好实验装置，连接小车的细绳与长木板平行，挂上砂桶(含少量砂子)；

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等；

C.取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的总质量m，并记下；

D.保持长木板的倾角不变，不挂砂桶，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲和乙时显示的时间；

E.重新挂上细绳和砂桶，改变砂桶中砂子的质量，重复B、C、D步骤。

(1)若砂桶和砂子的总质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，则步骤D中小车加速下滑时所受合力大小为             。(忽略空气阻力)

(2)如图2所示，用游标卡尺测得小车上遮光片的宽度为             mm。

(3)若遮光片的宽度为d，光电门甲、乙之间的距离为l，通过光电门甲和乙时显示的时间分别为t1、t2，则：

①小车通过光电门甲时的速度为V甲=          ；

②小车下滑时合外力冲量的大小I＝          ；(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)

③验证动量定理的表达式为               。

24.(12分)如图，长度l=8m的水平传送带以v1=4m/s的速度顺时针匀速转动，右端与倾角为37°的固定斜面底端在M点处平滑连接，斜面足够长，质量为m=1kg的物块以v2=6m/s的初速度滑上传送带左端，已知物块与传送带之间的动摩擦因数μ1=0.2，与斜面之间的动摩擦因数μ2=0.25，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

(1)物块第一次沿斜面上滑的最大距离s；

(2)物块从开始运动至第三次通过M点时的速度v。

25.(20分)如图建立坐标系，α射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成，放置在第II象限，细管C离两板等距，细管C开口在y轴上。放射源P在A极板左端，可以沿特定方向发射某一速度的α粒子。若极板长为L，间距为d，当A、B板加上某一电压时，α粒子刚好能以速度v0从细管C水平射出，进入位于第I象限的静电分析器恰好做匀速圆周运动，t=0时刻α粒子垂直x轴进入第IV象限的交变电场中，交变电场随时间变化关系如图乙，规定沿x轴正方向为电场正值的方向。静电分析器中电场的电场线为沿半径方向指向圆心O，运动轨迹处的场强大小为E0。已知α粒子电荷量为2e(e为元电荷)，质量为m，重力不计。求：

(1)α粒子从放射源发射至运动到C的过程中动能的变化和发射时速度的大小v；

(2)α粒子在静电分析器中运动的轨迹半径r和运动的时间t0；

(3)当t=nT时，α粒子的坐标。(n=1，2，3，…)

(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)图甲是分子力随分子之间距离变化的关系图像，图乙是分子势能随分子之间距离变化的关系图像，下列说法正确的是           (填正确答案标号。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.分子间同时存在引力和斥力，随分子距离的增大，分子间的引力和斥力都会减小

B.在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们间的分子力先增大后减小

C.在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子势能先增大后减小

D.分子在平衡位置附近振动时，分子动能与分子势能之和保持不变

E.在两个分子从无限接近到逐渐远离的过程中，分子力先做正功后做负功

(2)(10分)若一个汽车轮胎充气后容积为V，内部气体压强为p，温度为T。

(i)若外界温度降低导致轮胎内气体温度降低了，容积减小了，求此时轮胎内气体的压强；

(ii)若轮胎漏气，在等温状态下轮胎内气体的压强减小为原来的0.9。求漏气后，轮胎内剩余气体的质量与原来轮胎内气体质量的比值。

34.[物理－选修3－4](15分)

(1)(5分)某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。

(i)图中①所示的装置名称为           ，它在实验中的作用是                       ；

(ii)调整好装置进行实验，若将滤光片由紫色换为红色，则干涉条纹间距将           (填“增大”“减小”或“不变”)；

(iii)某次实验中，若测得双缝之间的距离为0.2mm，双缝到光屏之间的距离为700mm，相邻两明纹之间的距离为2.31mm，则这种光的波长为         nm。(结果保留两位有效数字)

(2)(10分)空间中x=5m处有垂直于x轴的虚线，其左右两侧分别为两种不同的均匀介质，一列沿x轴正方向传播的机械波在t=0时的波形如图所示，P、Q两点在平衡位置的坐标分别为x1=0.5m、x2=6.5m，从t=0时刻起经过3s，质点Q第二次通过平衡位置。求：

(i)这列波在虚线左侧介质中传播的速度；

(ii)从t=0时刻起经过5s，质点P、Q通过的路程之比。