2021晋中高三下学期5月统一模拟考试（三模）物理含答案

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试卷类型：A

2021年普通高等学校招生统一模拟考试

理科综合 物理部分

(本试卷考试时间150分钟，满分300分)

★祝考试顺利★

注意事项：

1.答题前，考生务必将自己的学校、姓名、班级、准考证号填写在答题卡上相应的位置。

2.全部答案在答题卡上完成，答在本试卷上无效。

3.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。回答非选择题时，将答案用0.5毫米及以上黑色笔迹签字笔写在答题卡上。

4.考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。

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，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。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.下列核反应方程与核反应类型对应正确的是

A.人工核转变

B.衰变

C.核聚变

D.核裂变

15.自动扶梯是商场里的高耗能设备之一，为了节省电能、减少机械磨损、延长使用寿命，某商场的自动扶梯设有“无人停梯”模式，即没有乘客时扶梯停止运行，进入待机状态。当有乘客登上扶梯时，扶梯由静止开始加速启动，达到设定速度后匀速运行。如图所示，一位顾客在一楼登上处于“无人停梯”模式的扶梯后就在扶梯上站立不动，随着扶梯到达二楼。关于此运动过程，下列说法正确的是

A.顾客始终受到重力、支持力和摩擦力     B.扶梯只在加速启动过程中对顾客做功

C.扶梯对顾客做的功等于顾客动能的增加量 D.扶梯对顾客做的功等于顾客机械能的增加量

16.新疆是我国最大的产棉区，在新疆超出70%棉田都是通过机械自动化采收。自动采棉机能够在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包，通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其放下。放下棉包的过程可以简化为如图所示模型，质量为M的棉包放在“V”型挡板上，两板间夹角为120°固定不变，“V”型挡板可绕P轴在竖直面内转动。在使BP板由水平位置缓慢转动到竖直位置的过程中，忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力，已知重力加速度为g，下列说法正确的是

A.当BP板转过30°时，棉包对BP板的作用力大小为Mg

B.当BP板转过30°时，棉包对AP板的作用力大小为Mg

C.棉包对AP板的压力逐渐增大

D.棉包对BP板的压力先增大后减小

17.如图所示，在光滑绝缘水平面内有一四边形ABCD，其中∠ABC=∠ADC=90°，∠ACB=∠ACD=30°，AB=AD，O点为AC与BD的交点。在B、D两点分别固定一电荷量为+q的小球(可视为点电荷)，取无穷远处电势为零，下列说法正确的是

A.O点的电势为零

B.A、C两点的电势关系为φA<φC

C.A、C两点的电场强度大小之比为：1

D.若将一个带负电的光滑小球从A点由静止释放，它将沿直线AC运动，并能经过C点

18.如图所示，固定在匀强磁场中的金属圆环的圆心为O点，占总长度四分之一的劣弧AB段单位长度的电阻值为r，其余部分的电阻可忽略不计，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长度等于金属圆环的半径，粗细、材料均与金属圆环的劣弧AB段相同的导体棒，一端始终保持在O点，且通过电阻可忽略的导线与B点相连，另一端与金属圆环保持良好接触。已知导体棒的长度为L，以角速度ω沿顺时针方向绕O点匀速转动，当导体棒与金属圆环的接触端运动到劣弧AB的中点时

A.流过导体棒的电流为      B.流过导体棒的电流为

C.导体棒两端的电压为BL2ω        D.导体棒两端的电压为

19.2020年11月28日，嫦娥五号探测器经过约112小时奔月飞行，沿地月转移轨道到达距月面约400公里的P点时，进行第一次“近月制动”后被月球捕获，进入环月椭圆轨道I飞行。次日，探测器在P点成功实施第二次“近月制动”后在过P点的圆形轨道II上绕月飞行，准备执行月面软着陆等动作任务。如图所示，不考虑探测器在实施近月制动过程中质量的变化，下列说法正确的是

A.沿轨道I运行的周期小于沿轨道II运行的周期

B.沿轨道I运行的机械能大于沿轨道II运行的机械能

C.沿轨道I运行至P点时的速度大于沿轨道II运行至P点时的速度

D.沿轨道I运行至P点时的加速度大于沿轨道II运行至P点时的加速度

20.如图甲所示，一轻弹簧竖直固定在水平地面上，一质量为m的小球从弹簧正，上方某处自由下落，从它开始下落到将弹簀压缩至最短的过程中(弹簧始终在弹性限度内)，其速度v与小球下落高度h的关系图像如图乙所示，其中OA段为直线，ABC段为曲线，B为曲线的最高点。小球与弹簀接触瞬间机械能的损失不计，取重力加速度为g，下列说法正确的是

A.弹簧劲度系数的大小为

B.小球在达到最大速度之前一直处于失重状态

C.从小球开始下落到动能达到最大值的过程中，弹簧弹性势能的增加量为mgh2

D.从小球开始下落到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧弹性势能的增加量为mgh3

21.如图，半径为R的四分之一圆弧与水平地面平滑连接，圆弧内表面光滑。质量为4m的物块P(可看成质点)放在水平轨道光滑与粗糙的连接处，P左侧光滑，P右侧粗糙。质量为m的小物块Q(可看成质点)自圆弧顶端静止释放，已知P、Q与粗糙水平面间的动摩擦因数均为µ=0.5，P、Q碰撞时间极短，为弹性碰撞，与圆弧连接的水平面有很长一段是光滑的，P停止之前Q不会与其发生再一次碰撞，重力加速度为g。则

A.第一次碰撞后Q的速度大小为

B.从第一次碰撞后到第二次碰撞前P的位移大小为

C.第二次碰撞前Q的速度大小为

D.最终P停止时所通过的位移大小为

三、非选择题：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：共129分。

22.(6分)在“描绘小灯泡U－I曲线”的实验中，某同学连接了如图甲所示的实验电路，电流表和电压表均可视为理想电表。

(1)闭合电路后发现，将滑动变阻器的滑片从左端缓慢滑到右端的过程中，电流表示数始终为零，电压表示数由零逐渐增大，已知两节干电池、电表、导线、开关均完好，则发生的电路故障可能是           。(填正确选项)

A.小灯泡灯丝断裂     B.接线柱a处的导线没接好     C.接线柱c处的导线没接好

(2)该同学在排除了电路故障后顺利进行了实验，并得到小灯泡的U－I曲线如图乙中的图线A。由该曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻          (填“增大”“不变”或“减小”)。

(3)接下来，该同学要用图甲中的器材测量电源的电动势和内阻，实验电路如图丙所示，其中R0是阻值为2Ω的保护电阻。他不断改变滑动变阻器接入电路的阻值，测得多组数据如下表，并在图乙的坐标系中作出了对应的U－I图像，如图线B所示。由图线B可求得电源电动势为          V，电源的内阻为          Ω。(结果均保留两位小数)

23.(9分)某同学用如图甲所示的实验装置测量重力加速度g的大小。实验步骤如下：

①调节斜槽轨道末端水平，并与斜面体ABC的顶端A点衔接，然后将斜槽和斜面体固定；

②将光电门传感器固定在斜槽轨道末端，并调节其高度，使小球在斜槽轨道末端静止时球心与光电门上的小孔重合；

③先在斜面上铺一层白纸，再在白纸上铺复写纸，并将它们固定好；

④把小球从斜槽轨道上的某一位置由静止释放，使其脱离斜槽轨道后落到复写纸上，记录小球经过光电门的遮光时间△t1，并测量小球落在斜面上的位置与A点的距离s1；

⑤不断改变小球从斜槽轨道上释放的位置，重复步骤④，得到多组△t和s值，并以为纵坐标，以s为横坐标，建立直角坐标系，描点作图后得如图丁所示的正比例函数图像，图像的斜率为k。

(1)实验过程中，该同学用图乙所示的游标卡尺测量小球的直径d，应该用游标卡尺的    (填“A”“B”或“C”)进行测量，示数如图丙所示，该小球的直径d为        mm。

(2)为完成该实验，还需测量的物理量有        。

A.小球的释放点到桌面的高度h1     B.斜面的高度h2

C.斜面的长度L                    D.小球的质量m

(3)请用k、d及第(2)问中所选物理量的符号表示重力加速度g的大小：g=          。

24.(12分)某科技小组将一款自动防撞系统安装在汽车上进行测试。当汽车与障碍物之间达到“报警距离”时，汽车能够立即采取制动措施，并将先后经过警报区域和紧急制动区域。某次性能测试中，质量m=50kg的汽车测试假人“驾驶”汽车以v0=10m/s的速度沿直线行驶，当距离前方静止障碍物s=13.5m时，系统立即自动控制汽车做加速度大小为a1=2m/s2的匀减速直线运动，并发出警报，减速t1=1s后汽车行至某处自动触发紧急制动，汽车做加速度大小为a2的匀减速直线运动，最终停在障碍物前s'=0.5m处。g=10m/s2，求：

(1)汽车在紧急制动过程中加速度的大小a2；

(2)在整个减速过程中，测试假人所受重力的冲量大小I。

25.(20分)如图所示，M、N为等离子体发电机的两个极板，分别通过导线与平行板电容器的两个极板P、Q相连。M与N、P与Q的间距均为d，M、N中间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一束等离子体(高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)以速度v沿垂直于磁场的方向喷入磁场。P、Q间加一垂直于纸面向里的匀强磁场，一电荷量为q、质量为m的正离子以速度v0沿平行于极板方向从A点射入电容器。不计离子的重力和电容器的边缘效应。

(1)已知离子在P、Q间恰好做匀速直线运动，求P、Q间匀强磁场的磁感应强度B2的大小；

(2)若撤去P、Q间的磁场，离子从A点以原来的速度入射后恰好从下极板的右侧边缘射出电场，射出电场时速度方向与水平方向成30°角，求A点离下极板的距离h；

(3)以极板Q右侧边缘O点为原点建立如图所示的直角坐标系xOy，在第一、四象限内存在磁感应强度大小均相等的匀强磁场，其中第四象限内0<x<L区域的磁场方向垂直于纸面向里，其他区域内的磁场方向垂直于纸面向外。若在第(2)问的情形中，离子能够途经点B(L，0)到达点C(L，－L)，求第一、四象限内匀强磁场的磁感应强度B3的大小以及离子从O点运动到C点所用的总时间t。

(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)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，状态A与状态C的温度相同，虚线为原点与B点的连线。在此过程中，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.从状态A变化到状态B的过程中，气体的内能一直增大

B.从状态A变化到状态B的过程中，外界一直对气体做功

C.从状态A变化到状态B的过程中，气体一直从外界吸热

D.从状态B变化到状态C的过程中，气体分子热运动的平均动能一直减小

E.从状态A变化到状态C的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外做的功

(2)(10分)如图所示，汽缸A与容器B由一细管经阀门K相连，它们均由导热材料制作而成。开始时阀门K处于关闭状态，A中通过导热活塞封闭着一定质量的压强为1.2p0的理想气体，p0为外界大气压，活塞右侧紧挨卡口，B中为真空。如图，A中气体的长度与B的长度均为L，A、B的横截面积之比SA：SB=2：1。此时环境温度为27℃，活塞与汽缸壁之间没有摩擦且不漏气，细管的容积忽略不计。

(i)若在题给情况下打开阀门K，使气体由A流入B中，直至活塞停止移动，求汽缸与外界热平衡后，A中气体的压强与活塞移动的距离；

(ii)气体由A流入B中，直至稳定后，升高A、B周边的环境温度，温度升高△t后，活塞刚好接触右侧卡口，求△t的值。

34.[物理——选修3－4](15分)

(1)(5分)我们常用以下实验装置观察水波的干涉现象。在水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，固连在振动片上的两根完全相同的细杆周期性的击打水面，并且两细杆击打的深度和频率完全相同，可看作两个波源。这两列波相遇后，在它们的重叠区域会形成如图甲所示的稳定干涉图样。如图乙所示，振动片以周期T做简谐运动时，两细杆同步周期性地击打水面上的A、B两点，两波源发出的水波在水面上形成稳定的干涉图样。若以线段AB为直径在水面上画一个半圆，半径OC与AB垂直。除C点外，圆周上还有其他振幅最大的点，其中在C点左侧距C点最近的为D点。已知半圆的直径为d，∠DBA=37°，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则           。(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.水波的波长为

B.水波的波长为

C.水波的传播速度为

D.若减小振动片振动的周期，C点可能为振幅最小的点

E.若让两细杆以原频率分别同步触动线段AD和BD的中点，则D点为振幅最小的点

(2)(10分)直角三角形ABC为直角棱镜的截面，∠A=60°，AC边的长度为16cm，D点为BC边的中点。一束单色光以大小为60°的入射角沿图甲所示方向射入棱镜后恰好垂直于AB边射出，真空中光速取c=3.0×108m/s。

(i)求棱镜对该单色光的折射率n；

(ii)若该单色光沿图乙所示方向射入棱镜，求出射点与A点的距离以及光束在棱镜内的传播时间。