2021“超级全能生”高三全国卷地区4月联考试题（丙卷）物理含解析

www.ks5u.com秘密★启用前

“超级全能生”2021高考全国卷地区4月联考丙卷

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、多项选择题(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.关于近代物理知识，下列说法正确的是

A.光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比

B.氢原子由能量为E，的激发态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为hν=En

C.质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量

D.γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强

15.前些时日，云南红河的一位物理老师在课堂上表演徒手劈砖而走红网络，视频中老师在砖平放在桌子边缘的情况下能够“手到砖断”，主要技巧之一在于手落在砖上的时间要尽量地短，目的是使

A.手落在砖上的动能较大            B.手落在砖，上的动量较大

C.和砖接触时的动量变化量较大      D.和砖接触时的动量变化率较大

16.如图，人在水平岸上的A处通过跨过定滑轮的缆绳拉船，当缆绳OB段与水平面的夹角为θ时，缆绳OA段与OB段垂直，船的速度为v，则此时人拉绳在水平地面上行走的速度为

A.vcosθ     B.     C.     D.vsin0cosθ

17.为了避免遭受雷击，在高大的建筑物上安装尖端导体——避雷针，云层中的大量电荷可以通过避雷针直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。如图是某次避雷针放电时，其带电云层和避雷针之间三条等势线的分布示意图(图中虚线表示)，图中实线上A点和B点为空气分子被电离后的某个电荷运动轨迹上的两点，该电荷的重力不计，则

A.避雷针周围的电场方向指向避雷针尖端

B.越靠近避雷针尖端附近电势变化越快

C.同一电荷在A点的加速度大于在B点的加速度

D.由于不知道电荷电性，无法比较该电荷在A点和B点的电势能大小

18.如图，一粗糙水平桌面与一斜面连接，质量为m的木块(可视为质点)从桌面左端始终受到一个水平向右的恒力F作用，由静止开始向右运动，木块到达桌面右端时瞬间撤去F，木块从桌面右端飞出做平抛运动，最后落到斜面上。木块与桌面间的动摩擦因数是个定值，设木块落到斜面上的位置与水平桌面右端的距离为x，重力加速度g，则下列图像能正确描述F与x关系的是

19.2017年9月，通过跟踪美国宇航局费米伽马射线太空望远镜绘制的神秘高能源，荷兰的低频阵列(LOFAR)射电望远镜发现了PSRJ0952－0607脉冲星，目前发现这颗脉冲星的质量约为太阳质量的1.4倍，周围有一颗伴星，伴星的物质正源源不断地被PSRJ0952－0607剥离吞噬，目前重量已经下降到不足木星的0.05。若PSRJ0952－0607和伴星可以看作是一个“双星”系统，它们都绕着同一圆心做匀速圆周运动，在伴星被剥离吞噬的过程中，它们之间的距离保持不变，则此过程中

A.PSRJ0952－0607与伴星之间的万有引力大小不断增大    B.伴星的轨道半径不断减小

C.伴星运行的线速度不断增大                         D.伴星运行的角速度保持不变

20.如图所示，ABCA为一半圆形的有界匀强磁场边界，O为圆心，F、G点分别为半径OA和OC的中点，D、E点位于圆弧边界上，且DF//EG//BO。现有三个相同的带电粒子(不计重力)以相同的速度分别从B、D、E三点沿平行BO方向射入磁场，其中由B点射入磁场的粒子1恰好从C点射出，由D、E点射入的粒子2、3从磁场某处射出，则下列说法正确的是

A.粒子2从O点射出磁场                         B.粒子3从C点射出磁场

C.粒子1.2、3在磁场中的运动时间之比为3：2：3    D.粒子2、3经过磁场的偏转角相同

21.光滑半圆槽的边缘，上固定有一轻质定滑轮，轻质定滑轮轴与一直杆AB一端连接，直杆可绕B在竖直面上转动，轻绳一端连接一小球P，另一端跨过轻质定滑轮后套着一铁环Q，然后固定在直杆的A端，如图所示。开始时直杆通过外力水平放置并使整个系统处于平衡状态，不计任何摩擦阻力，小球可视为质点，则

A.若轻绳PB段与BQ段均与竖直方向成30°角，小球P和铁环Q的质量之比为1：1

B.若小球P的质量足够大，系统平衡时小球P可能位于半圆弧槽的最低点

C.若通过外力把直杆AB顺时针缓慢转动一小段距离，小球P的位置可能不动

D.若通过外力把直杆AB逆时针缓慢转动一小段距离，小球P的位置一定下移

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.(6分)某实验小组采用如图甲所示装置探究做功与动能变化的关系，并测量斜面的动摩擦因数μ。主要步骤如下：

(1)把平板竖直放置，并画上一条水平线AB，测出水平线与水平地面的高度h，将斜面一端抬高，顶端至少要高于水平线，斜面的底端垂直斜面放置光电门，可以测量形状为正方体、质量为m的小滑块经过光电门时的挡光时间为t，要间接测量出滑块通过光电门的动能，还需要测量的物理量为                        (填写该物理量名称和符号)，小滑块通过光电门的动能表达式为Ek=           ；

(2)将小滑块放置在斜面，上水平线对应位置，并测量出该位置与光电门位置的水平距离L，小滑块由静止释放后沿斜面下滑通过光电门，斜面的动摩擦因数µ和当地重力加速度g视为不变，则小滑块从同一高度h滑下合外力做功的表达式为W=           ；

(3)以斜面底端为支点，保持该位置不动，改变斜面顶端位置，重复步骤(2)，该实验小组利用实验数据描绘得到了如图乙所示的图像(－图像)，用该图像来反映合外力做功与动能变化的关系，则还可以算出斜面的动摩擦因数µ=             (用所测量的物理量和图中相关的物理量表示)。

23.(9分)某同学欲测定图甲所示的某品牌手机电池的电动势和内阻(内阻r约为0.5Ω)，除了若干导线和开关外，可供选择的器材如下：

A.电压表V1(量程0～15V，内阻为15kΩ)     B.电压表V2(量程0～3V，内阻为3kΩ)

C.定值电阻R1(阻值为2Ω)                  D.定值电阻R2(阻值为1kΩ)

E.电阻箱R3(阻值范围为0～9999.9Ω)         F.滑动变阻器R4(阻值范围为0～10Ω)

在尽可能减小测量误差的情况下，请回答下列问题：

(1)电压表应选用           (填器材前的字母)；

(2)用笔画线代替导线，将图乙中的实验器材连接成实验测量电路；

(3)在正确选用器材和实验操作的情况下，获得多组电阻箱阻值R和电压表的示数U，并根据数据作出图像，如图丙所示，图线在横、纵轴的截距分别为－a、b。若不考虑电压表内阻对电路的影响，该手机电池的电动势为            ，内阻为           ；(用选取电压表的内阻RV、R1、R2、a和b表示)电动势的测量值与真实值相比           (填“偏大”“相同”或“偏小”)。

24.(12分)如图，一竖直光滑杆AB、四分之一光滑圆弧杆BC和水平粗糙直杆CD连接成一个轨道，CD直杆右端有一竖直挡板E，光滑杆上套有一轻弹簧，弹簧的原长与竖直杆AB长度相等，一端固定在水平地面上，另一端的上面叠放一个套在杆上的物块(物块与弹簧不拴接)，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧再释放，物块上升到光滑圆弧杆的C处时恰好对轨道没有作用力。已知：物块的质量m=0.1kg，四分之一圆弧BC的半径R=0.4m，物块与水平粗糙直杆CD的动摩擦因数µ=，重力加速度g=10m/s2，弹性势能的公式EP=kx2(x为弹簧的形变量，k为该弹簧的劲度系数k=140N/m)，求：

(1)物块刚要释放时轻弹簀的形变量x1的大小；

(2)若物块只与挡板碰撞一次且碰撞没有能量损失，水平直杆CD长度的可能值。

25.(20分)如图，两光滑平行金属导轨AC、A'C'固定于地面上方h=0.8m高处的水平面上，导轨间距L=1m，导轨电阻不计，其右端与阻值为R=1Ω的电阻、断开的开关S连接。处于竖直平面内半径为0.8m的、光滑绝缘的一圆弧轨道与金属导轨相切于A、A'处。AC、A'C'之间存在磁感应强度大小为1T、方向竖直向下的匀强磁场。两根相同的导体棒aa'、bb'，长度均为1m，质量均为0.5kg，电阻均为1Ω，bb'棒静止于图示的水平导轨上，将aa'棒从圆弧轨道顶端由静止释放，aa'棒到达AA'处与水平导轨良好接触且滑行一小段距离(可忽略不计)，之后aa'棒水平向左飞出，落到地面时水平射程x=0.8m；在aa'棒飞离水平导轨瞬间立即闭合开关S，此后经过时间t，bb'棒在cc'处恰好停下。已知重力加速度大小为g，bb'棒始终与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力。求：

(1)aa'棒与水平导轨接触前瞬间及飞离水平导轨瞬间的速度大小；

(2)aa'棒与水平导轨接触过程中通过aa'棒某一横截面的电荷量以及aa'棒飞离AA'处瞬间bb'棒的速度大小；

(3)从闭合开关的瞬间到bb'棒停下的过程中，bb'棒中产生的焦耳热以及bb'棒运动的位移大小。

(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)关于固体、液体、气体，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.在物理性质上具有各向同性的物质一定是非晶体B.多晶体在熔化过程中分子平均动能保持不变

C.液体内部分子间的距离大于表面层分子间的距离

D.分子力表现为引力时，增大分子间距，分子势能增大

E.一定质量的理想气体对外做功，内能可能增大

(2)(10分)图甲为桶装水自动抽水器，图乙为简化图。抽水器工作时将外界空气经单向进气口压入密闭水桶内，增大桶内气体的压强，使桶内的水流出。开始时桶内空气体积为V0，与大气相通，很细的出水管管口与桶内水面间的高度差为h，桶的横截面积为S。若抽水器工作时每秒钟压入桶内的空气量为，求抽水器工作多长时间可以缓慢流出的水。已知水的密度为ρ，外界大气压强为p0，重力加速度大小为g，抽水过程中气体温度保持不变。

34.[物理——选修3－4](15分)

(1)将一单摆向左拉高一小角度，当摆球从静止释放运动到最低点时，摆线碰到一根钉子，此时摆线的张力        (填“变大”“变小”或“不变”)，摆球继续向右摆动，如图甲，设向右为正方向，其振动图像如图乙，重力加速度g=π2，该单摆摆线的长度为         m；钉子的位置P距离悬点O的距离为          m(可用分式表示)。

(2)(10分)如图，△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角∠A=30°，在BC面右侧放置一平行于BC面的竖直足够大光屏。现有一竖直宽度等于BC边长的单色平行光束水平射向AB面，结果经三棱镜折射后有一半光通过BC面在光屏上形成一宽度等于BC长的光带，不考虑光线在三棱镜里的反射，求：

(i)三棱镜对该单色光的折射率n；

(ii)要使光束从AC面有光线射出，需要调节光東进入该三棱镜的入射角i'，求sini'应满足的条件。