2021“超级全能生”高三全国卷地区3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3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.玻尔在卢瑟福的原子核式结构基础上引入了能级量子化和轨道量子化的思想，提出了玻尔原子模型，在解释核外只有一个电子的氢原子光谱上取得了近乎完美的成功。如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是

A.氢原子的核外电子需要吸收一个能量大于1.89eV的光子，才可以从n=2的能级跃迁到n=3的能级

B.一群处于n=4能级的氢原子发生能级跃迁时，可辐射出4种能使逸出功为2.49eV的金属钠发生光电效应的光子

C.氢原子从n=4能级跃迁到基态辐射出的光频率约为1.92×1034Hz

D.用能量为12.75eV的单色光照射一群处于基态的氢原子，该氢原子可以发出3种能量的光子

15.如图，两条固定且足够长的绝缘直导线L1和L2相互垂直相交于点O，导线L1上方、L2左右两侧分别存在磁感应强度大小均为B0，方向分别垂直平面向外、向里的匀强磁场。L1中的电流水平向左，L2中的电流竖直向上，关于导线L2对称的M、N两点到导线L1的距离相等。已知N点处的磁感应强度大小为2B0，方向垂直平面向里；流经L1的电流在M点产生的磁感应强度大小为B0，方向垂直平面向里，下列说法正确的是

A.流经L1的电流在N点产生的磁感应强度大小为B0

B.流经L2的电流在N点产生的磁感应强度大小为B0

C.M点处的磁感应强度大小为B0

D.M点处的磁感应强度大小为B0

16.“北斗”成功组网，“天问”奔赴火星，“嫦娥五号”月球取样归来，刚刚过去的2020年，英雄的中国人民不仅战胜了肆虐的疫情和水患，还在航空航天等诸多领域取得了丰硕的成果。关于北斗导航系统里近地轨道卫星和赤道地面上随地球自转的物体的比较中，下列说法正确的是

A.赤道上的物体和近地卫星的角速度是相等的

B.近地卫星的线速度比赤道上物体的线速度大

C.近地卫星的周期比赤道上物体随地球自转的周期大

D.近地卫星的向心加速度比赤道上物体的向心加速度小

17.如图甲所示，外表面光滑的斜劈固定在水平面上，质量为m=kg的物块从斜劈顶端由静止下滑时的运动位移(x)和速度平方(v2)的关系图像如图乙所示。若在斜劈顶端固定细线的一端，细线另一端与物块连接，静止时细线与斜面平行，如图丙所示，解除斜劈固定后，当斜劈以a=2g(取g=10m/s2)的加速度向右运动时，细线的拉力大小为

A.10N     B.25N     C.20N     D.30N

18.水平地面上的真空封闭容器内存在水平方向的匀强电场，场强大小为E。质量为m的带电油滴以速度大小v0从A点喷射入电场，经调整入射方向，油滴沿竖直平面做直线运动到B点，轨迹如图所示。油滴自A点运动到最高点B后即沿BA方向折返，测量出AB两点间的高度差为h，重力加速度为g。下列分析正确的是

A.从A到B油滴的电势能减小了mv02－mgh

B.油滴一定带正电，且返回a点时，速度大小仍为v0

C.若测量出AB连线与水平方向的夹角θ，则可以计算出油滴的电荷量

D.若可测量出油滴从B返回A的时间，仍无法计算出油滴的电荷量

19.如图甲所示，光滑水平轨道与光滑半圆轨道相连接。小球从水平轨道上以某一速度进入半圆轨道，小球经过半圆轨道最高点B时的速度的平方v2与此时轨道与小球间弹力F的关系如图乙所示，重力加速度取g=10m/s2，下列说法正确的是

A.半圆轨道的半径为R=0.4m

B.小球的质量为m=1.0kg

C.若小球恰好通过最高点B，则落地点与A点相距x=1.5m

D.若小球恰好能通过最高点B，小球在A点的动量大小为p=5kg·m/s

20.如图所示，倾角为a的斜面体上放一物块，物块与沙桶通过细绳绕过光滑定滑轮相连接，滑轮左侧细绳与斜面平行，向沙桶中添加少量沙子或用细线将沙桶拉离竖直方向少许后，物块与斜面体始终保持静止。则以下说法正确的是

A.向沙桶中增添少量沙子后，斜面对物块的支持力变小

B.向沙桶中增添少量沙子后，斜面体对物块的摩擦力一定变大

C.用细线将沙桶拉离竖直方向少许后，地面对斜面体的支持力减小

D.用细线将沙桶拉离竖直方向少许后，地面对斜面体的摩擦力增大

21.如图所示，虚线下方区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。半径为L、圆心角为θ=60°的扇形闭合导线框Oab绕垂直于纸面的O轴(O轴位于磁场边界的虚线上)，闭合导线框电阻为3R，其中弧ab电阻为R，现将导线框以角速度ω顺时针匀速转动一周，下列说法正确的是

A.闭合导线框中的感应电流方向一直沿着逆时针方向

B.闭合导线框的Ob边刚要进入磁场时产生感应电流大小为BL2ω

C.闭合导线框的Oa边刚离开磁场时弧ab上的功率为

D.闭合导线框上产生的电流有效值为

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)物理实验兴趣小组的同学们设计了如图甲所示的实验装置，用来探究质量一定时加速度与力的关系，其中带滑轮的小车的质量为M，沙桶注入细沙后的质量用m表示，前端带有可调滑轮的长木板放置在水平桌面上，末端安装有打点计时器。开始实验前，会根据实验需要认真调整力传感器的固定位置和长木板前端滑轮的高低，使得绕过两滑轮的轻质细线与长木板板面平行，力传感器可以较精确地测出轻绳拉力的大小。

(1)实验时，下列操作有必要且操作方法正确的是          。

A.用天平测小车质量M和每次调节后沙和沙桶的质量m

B.将带滑轮的长木板右端垫高，纸带穿过打点计时器，不挂沙桶，仔细调节木板倾角以平衡摩擦力

C.小车尽量靠近打点计时器放置，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数并乘2后记作F

D.为减小误差，实验中需要调节滑轮的高度，使牵引小车的两条细线与长木板保持平行

(2)同学们仔细操作，在实验中得到一条如图乙所示的纸带(两计数点间还有四个点没有画出)，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，根据纸带数据可求出小车的加速度为     m/s2。(结果保留三位有效数字)

(3)按照正确操作流程，正确的测量、读数、计算和数据处理开展本实验，绘制出小车的加速度a与力传感器的示数F的关系图像，如图丙所示，与本实验相符合的图像是        。

23.(10分)甲、乙两同学查阅资料获得一热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示，甲、乙两同学想用该热敏电阻随温度的变化规律测量所在学校春季室外温度(温度

大约在14～22℃)，除了开关S、导线之外还有下列器材可供选用：

电压表V1(量程0～15V，内阻约为15kΩ)；     电压表V2(量程0～3V，内阻约为5kΩ)；

电流表A1(量程0～150µA，内阻约为100Ω)；   电流表A2(量程0～10mA，内阻为500Ω)；

滑动变阻器Rp(阻值范围0～20Ω，额定电流1A)；  电源E(电动势3.0V，内阻不计)。

(1)为了科学合理地测量该热敏电阻RT的阻值，得出甲、乙两同学所在学校在实验进行过程中的室外温度，甲、乙两同学设计了如图(b)所示的电路原理图。电压表应该选用       (填“V1”或“V2”)，电流表应该选用           (填“A1”或“A2”)。

(2)根据该热敏电阻RT的阻值随温度变化的特点，组装一个由该热敏电阻RT控制的报警系统，电路原理图如图(c)所示，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，报警系统开始报警。其中电阻箱(最大阻值为9999.9Ω)，直流电源(电动势为3V，内阻不计)，滑动变阻器(最大阻值为2.0kΩ)。电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于          (填“a”或“b”)端附近，再将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值应为            ；将开关拨向           (填“1”或“2”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警系统开始报警，保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。

24.(12分)如图所示，在磁感应强度大小B=2.0T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ=37°角的足够长导电滑轨，轨道间距L=0.2m，电阻不计。一根质量m=0.55kg，电阻R=1.5Ω的金属杆ab垂直轨道锁定在轨道上，与轨道、电源构成接触良好的闭合电路，电源电动势E=12V，内阻r=0.5Ω。调节滑动变阻器滑片，使得理想电流表的示数为I=2.5A时，金属杆被释放后恰好不沿轨道下滑。最大静摩擦力视为等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：

(1)金属杆恰好不下滑时滑动变阻器接入电路的阻值Rp；

(2)金属杆与轨道间的动摩擦因数µ；

(3)调节滑动变阻器滑片，当电流表的读数为I1=2.0A时释放金属杆，释放瞬间金属杆的加速度大小。

25.(20分)如图所示，足够长的粗糙水平台和长度L=6.5m、速度v=4.0m/s、向左匀速转动的传送带等高，且与传送带PQ连接。在t=0时刻，质量为mA的物块A与质量为mB的木板B一起以共同速度v0=3.5m/s在平台上开始向右运动(物块A在木板B的最左端)。且在t=0时刻，质量为mC的物块C以vC=5m/s的速度从传送带最右端Q向左运动(物块C在传送带

上的运动过程中可将其视为质点)。物块C与木板B恰好在传送带最左端P发生弹性碰撞(碰撞时间极短)。运动过程中物块A始终未离开木板B。已知物块C与传送带间的动摩擦因数和木板B与水平台间的动摩擦因数均为µ=0.10，物块A与木板B间的动摩

擦因数为µ1=0.3，mB=2mC=8mA，重力加速度取g=10m/s2，求：

(1)物块C在传送带上的运动时间；

(2)长木板B的最小长度L(结果保留两位小数)；

(3)最终物块C是否从Q端滑落传送带，请说明理由并计算出物块C在Q端时的速度大小。

(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)(5分)某兴趣小组在做“用油膜法估算分子大小的实验”，首先将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是                          (写出一种即可，合理均可得分)，实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，用注射器或者滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积VN时的滴数N，则每一滴酒精溶液的体积为V0=             用所给的物理量符号表示)；为得到油酸分子的直径，还需测量单分子油膜面积S，油膜面积的测量中误差可能有             (写出一种即可，合理均可得分)。

(2)(10分)如图所示，一粗细均匀的U形细玻璃管竖直放置并盛有水银，左端封闭一定质量、长度为L=5.0cm的空气，右端足够长且上端开口与大气相通。玻璃管底部有一处于关闭状态的绝热开关K，此时右侧管中的水银面比左侧管中的水银面高h1=16.0cm，现将开关K打开，从玻璃管中缓慢放出部分水银，当左侧水银面比右侧水银面高h2=10.0cm时，将开关K关闭，此时玻璃管内左边空气柱的温度为27℃，并对左侧玻璃管内的空气加热至两边水银柱等高。已知大气压强p0=75.0cmHg。取T=t+273℃，计算结果保留一位小数，求：

(i)放出部分水银后左边封闭空气柱的长度；

(ii)两边水银柱的高度相等时，左边空气柱的温度为多少摄氏度？

34.[物理－选修3－4](15分)

(1)(5分)一简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，O点为波源。t=0时刻振动刚刚传到平衡位置x=6m的质点处，波形如图所示。若在t=0.9s时刻，x=6m处的质点第3次到达波峰。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.该简谐横波的波长λ=4m，波速为5m/s

B.t=0.1s时刻平衡位置x=2m处的质点L有沿负方向最大加速度

C.在t=0.2s时刻，平衡位置x=4m处的质点N有沿正方向最大速度

D.t=0时刻平衡位置x=3m处的质点M有沿正方向的最大加速度

E.质点M与质点N都振动起来后，它们的运动方向总是相反

(2)(10分)如图所示，一光束由两种单色光束组成，从空气中与竖直方向夹角θ=60°射向水平放置的平行玻璃砖的上表面。玻璃砖下表面有反射涂层，光束经涂层反射后，从玻璃砖上表面射出，分为a、b两束。已知该玻璃砖对光柬a的折射率为，测出玻璃砖的厚度约为h=cm，a、b两束光在玻璃砖上表面的出射点之间的距离约为L=2(－1)cm。求：

(i)光射入玻璃砖后光束a的折射角；

(ii)该玻璃砖对光束b的折射率n(数值用根式表示)。