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物理-2021年高考高三5月全国大联考（新课标Ⅱ卷）含答案解析
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这是一份物理-2021年高考高三5月全国大联考（新课标Ⅱ卷）含答案解析，共9页。
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2021年高三5月大联考（全国Ⅱ卷）
物 理
本卷满分110分，考试时间90分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试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，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，有选错或不答的得0分。
14．1964年10月16日，中国第一颗原子弹在新疆罗布泊爆炸成功，图示为中国成功爆炸的第一颗原子弹模型。核裂变的产物是多种多样的，其中一种典型的核裂变反应方程为：，裂变为更稳定的和，则下列说法正确的是
A．的比结合能大于的比结合能
B．的结合能大于的结合能
C．A=136，Z=54
D．目前有的核电站可以利用释放出的核能
15．2020年，中国航天再一次开启“超级模式”，成功实施了以嫦娥五号首次地外天体采样返回、北斗三号卫星导航系统部署完成并面向全球提供服务、天问一号探测器奔向火星为代表的航天任务，一系列航天重大事件有力地推动了航天强国建设，引发全球关注。关于航天知识下列说法正确的是（已知火星半径约为地球半径的）
A．嫦娥五号从椭圆轨道的近月点进入正圆轨道时应减速
B．北斗导航系统的卫星发射速度大于11.2 km/s
C．火星绕太阳运行的周期小于地球绕太阳运行的周期
D．天问一号环绕火星做匀速圆周运动时轨道半径越小，线速度越小
16．2021年春节前，西安街头一位大姐用9米多的长杆推动拖把头擦玻璃的视频曾引起网民关注，该视频中截图为图1和图2，假设拖把头与玻璃间的动摩擦因数μ恒定，拖把头匀速上升过程中杆与竖直方向的夹角越来越小，示意图如图3所示，则在拖把头匀速上升过程中下列有关说法正确的是
A．拖把头受到四个力作用，杆对拖把头的作用力大小不变
B．拖把头对玻璃的压力越来越小，摩擦力越来越大
C．杆与竖直方向成任意角都可以推动拖把头上升
D．杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升
17．一质量为0.3 kg的质点由静止开始做加速直线运动，其加速度随时间变化的规律如图所示。关于该质点的运动，下列判断正确的是
A．t=2 s时速度大小为4 m/s
B．t=6 s时速度大小为24 m/s
C．0~6 s时间内合外力的冲量为4.8 N·s
D．2~6 s时间内平均速度大小为12 m/s
18．如图1是洛伦兹力演示仪的实物图，玻璃泡处磁场由励磁线圈中的电流提供，已知磁感应强度B与电流强度成正比。图2是无磁场时电子束情景，图3是有磁场时电子束情景。结合图景下列分析正确的是
A．图3中，磁场B方向垂直纸面向外，励磁线圈中电流为逆时针方向
B．图3中，电子枪加速电压增加1倍时，磁场中电子环绕半径增加1倍
C．图3中，励磁电流增加1倍时，电子环绕半径减小为原来的
D．励磁线圈中电流为顺时针方向，电子将逆时针环绕旋转
19．与下列图片相关的知识，说法正确的是
A．甲图，“钱毛管”（牛顿管）实验，说明自由落体运动中轻、重物体下落得同样快
B．乙图，小孩不断向右敲击小车，从而使小车不断地向右运动
C．丙图，电容左极板向左运动，极板间距增大时，静电计指针夹角增大
D．丁图，α粒子散射实验，证明了原子核是由质子和中子组成的
20．如图所示，在水平面一条直线上的O、A、B三点固定放置一个正点电荷和两个负点电荷，电荷量分别为，且，AB连线的中垂线上有C、D两点，AO=OB=OC=CD=L，关于这三个点电荷形成的电场下列说法正确的是
A．AO中点与OB中点的电场强度相同
B．C点的电场强度大小为0
C．从C点到D点的电势一直升高
D．将一个质子（重力不计）从O点上方靠近O点处由静止释放，质子将向上一直做加速运动
21．如图所示，水平粗糙地面上有两磁场区域，左右两磁场区域内的匀强磁场宽度均为L，磁感应强度大小分别为B和2B，左磁场区磁场方向竖直向下，右磁场区磁场方向竖直向上，两磁场间距为2L。一个质量为m、匝数为n、电阻为R、边长为L的正方形金属线框以速度v0水平向右进入左磁场区域，当金属线框刚要进入右磁场区域时速度为v1，金属线框离开右磁场区运动一段距离后停下。金属线框与水平面间的动摩擦因数为μ。关于金属线框的运动下列判断正确的是
A．金属线框进入左侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为
B．金属线框进入右侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为
C．金属线框通过左磁场区域过程中产生的焦耳热为
D．若金属线框进入左磁场区域所用时间为t，则金属线框刚要出左磁场时的速度应为
三、非选择题
（一）必考题：
22．（6分）某实验小组要利用如图1所示装置来探究功与速度变化的关系。让小钩码通过细绳带动小车从P点由静止开始运动到Q点，通过改变小钩码的数量，改变拉力做功的大小，通过光电门测定小车通过Q点时的速度v，探究功与小车速度的变化关系。实验中小车质量M远大于单个小钩码的质量m。
（1）平衡摩擦力时小车__________连接钩码，实验中___________测量小钩码的质量。（均选填“需要”或“不需要”）
（2）用游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示，读数为_________cm。
（3）平衡摩擦力后改变钩码数量进行多次实验，将数据记录在图3的表格中，利用电脑进行数据处理，探究W与v、v2、v3、、的关系，发现拉力做功与小车速度平方的关系如图4所示，由图像过原点的直线部分可知____________________，图像向上弯曲部分原因是______________________________________。
23．（9分）李明家里某品牌电饭锅的铭牌磨损了，只能看清“额定电压220 V”字样，图1是该电饭锅工作时的简化电路图，S键按下电饭锅处于加热状态，S键弹起为保温状态。研究小组想知道电饭锅工作时的功率情况，设计了图2所示的测量电路，假设该电饭锅电阻为定值电阻。
实验室能提供的器材有：电流表A（0~30 mA，内阻约10 Ω）；电压表V1（0~4.5 V，内阻约5 kΩ）；电压表V2（0~9 V，内阻约10 kΩ）；滑动变阻器R01（0~200 Ω）；滑动变阻器R02（0~10 Ω）；直流电源E1（1.5 V，内阻可不计）；直流电源E2（4.5 V，内阻可不计）；开关K及导线若干。
（1）为了使测量尽量准确，测量数据尽可能多，电源应选_______，电压表应选_______，滑动变阻器应选________。（均填器材代号）
（2）图3是分别按下、弹起S键时得到的相对应的实验数据绘制出的I–U关系图线。分析图线Ⅰ、Ⅱ得到，电阻R1约为________Ω，电阻R2约为________Ω。（结果保留一位小数）
（3）电饭锅正常工作时，加热功率约为________W，保温功率约为________W。（结果保留一位小数）
24．（12分）旱雪是很受欢迎的体育项目，是滑真雪的时空延展方式。图1为某景区的旱雪场景，旱雪滑道可以简化为图2所示的ABCD轨道，游客坐在滑雪圈上从顶部A由静止滑下，沿着滑道滑行到水平地面上D处停下。已知AB=L，BC=2L，AB滑道的倾角θ=53°，BC滑道的倾角α=37°，游客到达B处时的速度大小为，取sin37°=0.6，cos37°=0.8。滑雪圈与滑道间的动摩擦因数处处相同，B、C两处有小圆弧轨道连接，不计B、C处机械能损失，重力加速度大小为g=10 m/s2。求：
（1）滑雪圈和滑道间的动摩擦因数；
（2）C、D两处之间的距离。
25．（20分）如图所示，在竖直平面内有三个场区，Ⅰ区域是等边三角形，三角形内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；Ⅱ区域是等边三角形的外接圆与三角形所围成的区域，内部（不包括边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小也为B；Ⅲ区域与圆边界右侧相切，此区域足够大，内有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为E。圆形区域与水平地面相切，半径为R，a点与圆心O连线水平。电子经加速后以速度水平向右从a点进入区域Ⅰ，运动一段时间后落至地面。已知电子电荷量为–e、质量为m，，。求：
（1）电子从圆形边界离开时的位置；
（2）电子打到地面时与圆心O间的水平距离L；
（3）电子从a点运动至地面的过程中所用的时间。（结果可以用根号表示）
（二）选考题（15分）
33．[物理——选修3–3]（15分）
（1）（5分）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．在绕地球做匀速圆周运动的空间站内气体对舱壁的作用力为零
B．悬浮在水中的花粉颗粒越小，颗粒的布朗运动越明显
C．当两分子间的距离小于平衡位置的间距时，分子间距变大，分子势能变小
D．外界对气体做功时，其气体分子的平均动能一定增大
E．同一种物质，可以是晶体，也可以是非晶体
（2）（10分）如图所示，热气球旅行成为旅行爱好者的一种时尚，利用热气球可以拥有更广阔的视野，俯视奇妙的大千世界。某旅行爱好者在地面上将气球打开，打开后初始时，气球内外绝对温度均为T1，气球内外空气密度均为ρ1。热气球的气球容积为V0且不变，下方载物的质量为M。已知重力加速度大小为g，气球未充气时的体积和质量均不计。球外大气温度和密度视为恒定。
（i）逐渐升高球内温度，当绝对温度达到T2时，气球恰能悬浮在空中，求T2；
（ii）当球内的绝对温度上升至1.1T2时，求球内的空气质量与刚打开时球内的空气质量之比η。
34．[物理——选修3–4]（15分）
（1）（5分）图1是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0.3 s时的波形图，图2为某质点Q的振动图像，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．该波的波速为1 m/s
B．质点Q在t=0.3 s时振动方向沿y轴正方向
C．质点Q在t=0.2 s时的位移为5 cm
D．质点Q在1.2 s内运动的路程为1.2 m
E．质点Q的平衡位置可能在x=0.3 m处
（2）（10分）如图所示是一个透明玻璃砖的截面图，右侧边界是半径为R=10 cm的半圆弧，圆心为O2，O1、P是玻璃砖水平中轴线上两边的端点，O1P间距。一束单色光由空气从左侧O1点与左边界成30°射入玻璃砖，在玻璃砖内第一次到达玻璃砖边界的位置为M点，M点到左边界的距离为。求：
（i）该玻璃砖的折射率；
（ii）光束从入射至第一次离开玻璃砖所用的时间（光在真空中的传播速度，结果可以用根号表示）。
全解全析
14
15
16
17
18
19
20
21
C
A
D
C
C
AC
BC
AD
14．C 【解析】比结合能越大，原子核越难分离成单个核子，即原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，由于比稳定，则的比结合能小于的比结合能，A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒有：235+1=90+A+10，92=38+Z，解得：A=136，Z=54，C正确；组成原子核的核子数越多，它的结合能越大，由于的核子数为90，小于的核子数136，则的结合能小于的结合能，B错误；目前投入使用的核电站采用的都是可控核裂变释放的核能，是轻核聚变，故D错误。
15．A 【解析】嫦娥五号在椭圆轨道的近月点进入正圆轨道时速度应减小，故A正确。北斗导航系统的卫星发射速度在7.9 km/s至11.2 km/s之间，故B错误。火星绕太阳运行的半径大于地球绕太阳运行的半径，根据知半径越大，周期越大，故C错误。“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时由知轨道半径越小，线速度越大，故D错误。故选A。
16．D 【解析】如图所示，拖把头受重力、支持力、摩擦力和杆的压力四个力作用做匀速运动，合力始终为零。设杆与竖直方向夹角为θ，拖把头匀速上升时满足，得，当θ减小时F减小，杆的压力减小、摩擦力也减小，A、B错误。当，即时等式不再成立，无论推力多大都不能推动拖把头上升，所以杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升，C错误、D正确。故选D。
17．C 【解析】0~2 s时间内质点做初速度为零的匀加速直线运动，则2 s末的速度v2=a1t1=4×2 m/s=8 m/s，A错误；根据a–t图像中图线与t轴包围的“面积”表示速度变化，则6 s末的速度v6=×4×（2+6）m/s=16 m/s，B错误；根据动量定理，0~6 s时间内合外力的冲量I=mv6–0=4.8 N·s，C正确；由于2~6 s时间内质点做加速度逐渐减小的加速运动，其v–t图像如图，设阴影部分“面积”为s，则，而s大于梯形面积s′，，解得：，D错误。
18．C 【解析】励磁线圈中的电流，在线圈内部产生垂直线圈平面的匀强磁场，方向遵循安培定则且磁感应强度B的大小与电流强度成正比。加速后的电子速度垂直于磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。图3状态，由左手定则知此时磁场方向垂直纸面向里，由安培定则知：励磁线圈中电流为顺时针方向。电子加速后速度为，电子在磁场中做圆周运动的半径，所以加速电压增加1倍时，电子运动半径增加倍；励磁电流增加1倍时，磁感应强度增加1倍，电子运动半径将减小为原来的；同前论述，励磁线圈中电流为顺时针方向，此时电子将顺时针环绕旋转。故C选项正确。
19．AC 【解析】甲图，牛顿管是真空，下落物体只受重力而做自由落体运动，轻、重不同物体同时下落的实验现象说明自由落体运动中轻、重物体下落得同样快；乙图，小孩与小车在水平方向上动量守恒，小孩向右敲击小车的全过程，人与车不断地左右摆动；丙图，平行板电容器：，极板间距增大时，电容C变小；电容器带电：，电容C变小，又因电容器带电荷量不变，则两板间电压增大，静电计指针夹角增大；丁图，卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型，不能证明原子核是由质子和中子组成的。故选AC。
20．BC 【解析】根据对称性，AO中点与OB中点的电场强度应等大反向，不相同，故A选项错误。
图1 图2
如图1所示，在C点：，B选项正确。分析可知O至C电场强度方向竖直向上（如图2），C至D电场强度方向竖直向下，根据沿电场线方向电势降低，可知从O点到C点的电势一直降低，从C点到D点的电势一直升高，所以C选项正确。将一个质子（重力不计）从O点上方靠近O点处由静止释放，质子将向上先做加速运动后做减速运动，D选项错误。故选BC。
21．AD 【解析】金属线框进入左磁场过程中，有，故A正确，同理可得金属线框进入右侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为，故B错误。金属线框通过左磁场区域过程中产生的焦耳热与金属线框从开始运动至刚要进入右磁场区域过程中产生的焦耳热相同，由能量守恒可知得，故C错误。若金属线框进入左磁场区域用时为t，由动量定理可知，，得金属线框刚要出左磁场时的速度应为，故D正确。故选AD。
22．（6分）
（1）不需要（1分） 不需要（1分） （2）0.130（1分） （3）W与v2成正比（或W=kv2或W∝v2）（1分） 小车质量不再满足远大于所挂钩码的质量和（或不再满足M>>nm）（2分）
【解析】（1）实验中钩码提供小车运动的动力，所以平衡摩擦力时小车不需要连接钩码。当小车质量远大于所挂钩码的质量和时，绳的拉力近似等于所挂钩码的总重力，实验中改变钩码数量，做功分别为W0、2W0、3W0、4W0、5W0、…，小车从P点运动到Q点的过程中、、、…，所以不需要测量小钩码的质量。（2）游标卡尺读数：1 mm+0.05 mm×6=1.30 mm=1.130 cm。（3）过原点的直线说明W与v2成正比，实验中真实的表达式应为，当钩码数量不断增加时不再满足M>>nm，所以图像斜率变大，向上弯曲。
23．（9分）
（1）E2（1分） V1（1分） R02（1分） （2）49.0~51.0 Ω（均得1分） 149.0~151.0 Ω（均得2分） （3）949.0~988.0（均得1分） 239.0~245.0（均得2分）
【解析】（1）直流电源选E2，利于滑动变阻器大范围调节，利于表盘大范围使用，多数据测量，减小误差。为此电压表应选V1与电源对应。分压电路，滑动变阻器选R02，调节范围宽，测量误差小。
（2）图线I是加热电阻R1的伏安线，则；图线II是保温状态下电阻R1+R2的伏安线，由，则有。
（3）电饭锅接入220 V电源，按下电键处于加热状态，有；电键弹起处于保温状态，有。
24．（12分）
（1）μ=0.5（6分） （2）x=1.8L（6分）
【解析】（1）设游客到达B处时的速度大小为v1，滑雪圈和滑道间的动摩擦因数为μ，游客和滑雪圈整体质量为m，根据牛顿第二定律有：
mgsinθ–μmgcosθ=ma1（2分）
游客和滑雪圈在AB滑道上做匀加速运动，则
（2分）
其中
解得：μ=0.5（2分）
（2）【解法一】C、D两处之间的距离设为x，游客和滑雪圈从B处运动到D处的过程中，根据动能定理有：
（4分）
解得：x=1.8L（2分）
【解法二】设游客到达C处时的速度大小为v2，游客和滑雪圈在BC段滑道上做匀加速运动，则
mgsinα–μmgcosα=ma2（2分）
由运动学公式有：（1分）
在CD段，游客和滑雪圈做匀减速运动，a3=μg（1分）
设C、D两处之间的距离为x，则
由运动学公式有：（1分）
解得x=1.8L（1分）
25．（20分）
（1）电子从b点水平向右离开圆形边界（6分） （2）（8分）
（3）（6分）
【解析】（1）电子在磁场中运动时：得（2分）
电子入射时与ab连线的夹角为30°，则第一次偏转时轨迹对应的圆心角为60°，且正好从ab连线的中点离开Ⅰ区域，电子由Ⅰ区域进入Ⅱ区域时，电子的速度与ab连线的夹角也为30°，电子运动的轨迹如图所示：
（2分）
由几何关系可知，电子正好从b点水平向右离开圆形边界。（2分）
（2）电子在电场中做类平抛运动
（1分）
（2分）
解得（1分）
电子在电场中做类平抛运动的水平位移（1分）
得（1分）
即电子打到地面时与圆心O间的水平距离（2分）
（3）电子在磁场中运动时（1分）
电子在磁场Ⅰ中运动的时间，得（1分）
电子从b点离开至刚要进入电场区域的过程：（1分）
得（1分）
由（2）中知电子在电场中运动的时间
所以电子从a点运动至地面的过程中所用的时间（1分）
得（1分）
33．（1）（5分）BCE（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））
（2）（10分）（i）（5分） （ii）（5分）
【解析】（1）虽然空间站处于完全失重状态，但气体对舱壁的作用力是由于大量气体分子对器壁持续的碰撞作用引起的，与是否失重无关，A错误；悬浮在水中的花粉颗粒越小，一方面水分子撞击颗粒越不平衡，另一方面质量越小，加速度就越大，颗粒的运动状态变化越明显，布朗运动也就越显著，B正确；当两分子间距离小于平衡位置的间距r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离变大，分子力做正功，则分子势能减小，选项C正确；外界对气体做功时，由于热交换的情况不明，无法确定内能、温度是否变化，其气体分子的平均动能是否增大无法确定，D错误；有的晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化，如天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）是非晶体，E正确。
（2）（i）气球悬浮在空中时，设球内空气的密度为ρ2，由受力平衡有：
（1分）
解得：
球内绝对温度为T2时，球内空气和球内逸出空气的体积（1分）
根据盖—吕萨克定律有：（1分）
解得：（2分）
（ii）当球内的绝对温度上升至1.1T2时，设球内空气和球内逸出空气的体积为V3，
根据盖—吕萨克定律有：（1分）
解得：（1分）
又因（1分）
解得：（2分）
34．（1）（5分）ABE（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））
（2）（10分）（i）（5分） （ii）（5分）
【解析】（1）根据两图像可知，所以，A正确。由图2图像可知质点Q在t=0.3 s时振动方向沿y轴正方向，在t=0.2 s时的位移应为–5 cm，所以B正确，C错误。质点一个周期内振动的路程为4个振幅，即s=40 cm，D错误。图1中在平衡位置且振动方向沿y轴正方向的点可能是x=0.3 m和x=1.5 m，所以E正确。
（2）（i）设光束第一次折射时的折射角为θ，
则有，可得（2分）
由折射定律可知（1分）
解得（2分）
（ii）光束在M点时入射角，由得临界角满足，所以光束在M点发生全反射（1分）
光束在玻璃砖内至第一次离开玻璃砖的点恰为P点（1分）
由O1至P的路程为（1分）
光束在玻璃砖内的传播速度（1分）
所以光束从入射至第一次离开玻璃砖所用的时间得（1分）
绝密★启用前
2021年高三5月大联考（全国Ⅱ卷）
物 理
本卷满分110分，考试时间90分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试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，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，有选错或不答的得0分。
14．1964年10月16日，中国第一颗原子弹在新疆罗布泊爆炸成功，图示为中国成功爆炸的第一颗原子弹模型。核裂变的产物是多种多样的，其中一种典型的核裂变反应方程为：，裂变为更稳定的和，则下列说法正确的是
A．的比结合能大于的比结合能
B．的结合能大于的结合能
C．A=136，Z=54
D．目前有的核电站可以利用释放出的核能
15．2020年，中国航天再一次开启“超级模式”，成功实施了以嫦娥五号首次地外天体采样返回、北斗三号卫星导航系统部署完成并面向全球提供服务、天问一号探测器奔向火星为代表的航天任务，一系列航天重大事件有力地推动了航天强国建设，引发全球关注。关于航天知识下列说法正确的是（已知火星半径约为地球半径的）
A．嫦娥五号从椭圆轨道的近月点进入正圆轨道时应减速
B．北斗导航系统的卫星发射速度大于11.2 km/s
C．火星绕太阳运行的周期小于地球绕太阳运行的周期
D．天问一号环绕火星做匀速圆周运动时轨道半径越小，线速度越小
16．2021年春节前，西安街头一位大姐用9米多的长杆推动拖把头擦玻璃的视频曾引起网民关注，该视频中截图为图1和图2，假设拖把头与玻璃间的动摩擦因数μ恒定，拖把头匀速上升过程中杆与竖直方向的夹角越来越小，示意图如图3所示，则在拖把头匀速上升过程中下列有关说法正确的是
A．拖把头受到四个力作用，杆对拖把头的作用力大小不变
B．拖把头对玻璃的压力越来越小，摩擦力越来越大
C．杆与竖直方向成任意角都可以推动拖把头上升
D．杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升
17．一质量为0.3 kg的质点由静止开始做加速直线运动，其加速度随时间变化的规律如图所示。关于该质点的运动，下列判断正确的是
A．t=2 s时速度大小为4 m/s
B．t=6 s时速度大小为24 m/s
C．0~6 s时间内合外力的冲量为4.8 N·s
D．2~6 s时间内平均速度大小为12 m/s
18．如图1是洛伦兹力演示仪的实物图，玻璃泡处磁场由励磁线圈中的电流提供，已知磁感应强度B与电流强度成正比。图2是无磁场时电子束情景，图3是有磁场时电子束情景。结合图景下列分析正确的是
A．图3中，磁场B方向垂直纸面向外，励磁线圈中电流为逆时针方向
B．图3中，电子枪加速电压增加1倍时，磁场中电子环绕半径增加1倍
C．图3中，励磁电流增加1倍时，电子环绕半径减小为原来的
D．励磁线圈中电流为顺时针方向，电子将逆时针环绕旋转
19．与下列图片相关的知识，说法正确的是
A．甲图，“钱毛管”（牛顿管）实验，说明自由落体运动中轻、重物体下落得同样快
B．乙图，小孩不断向右敲击小车，从而使小车不断地向右运动
C．丙图，电容左极板向左运动，极板间距增大时，静电计指针夹角增大
D．丁图，α粒子散射实验，证明了原子核是由质子和中子组成的
20．如图所示，在水平面一条直线上的O、A、B三点固定放置一个正点电荷和两个负点电荷，电荷量分别为，且，AB连线的中垂线上有C、D两点，AO=OB=OC=CD=L，关于这三个点电荷形成的电场下列说法正确的是
A．AO中点与OB中点的电场强度相同
B．C点的电场强度大小为0
C．从C点到D点的电势一直升高
D．将一个质子（重力不计）从O点上方靠近O点处由静止释放，质子将向上一直做加速运动
21．如图所示，水平粗糙地面上有两磁场区域，左右两磁场区域内的匀强磁场宽度均为L，磁感应强度大小分别为B和2B，左磁场区磁场方向竖直向下，右磁场区磁场方向竖直向上，两磁场间距为2L。一个质量为m、匝数为n、电阻为R、边长为L的正方形金属线框以速度v0水平向右进入左磁场区域，当金属线框刚要进入右磁场区域时速度为v1，金属线框离开右磁场区运动一段距离后停下。金属线框与水平面间的动摩擦因数为μ。关于金属线框的运动下列判断正确的是
A．金属线框进入左侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为
B．金属线框进入右侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为
C．金属线框通过左磁场区域过程中产生的焦耳热为
D．若金属线框进入左磁场区域所用时间为t，则金属线框刚要出左磁场时的速度应为
三、非选择题
（一）必考题：
22．（6分）某实验小组要利用如图1所示装置来探究功与速度变化的关系。让小钩码通过细绳带动小车从P点由静止开始运动到Q点，通过改变小钩码的数量，改变拉力做功的大小，通过光电门测定小车通过Q点时的速度v，探究功与小车速度的变化关系。实验中小车质量M远大于单个小钩码的质量m。
（1）平衡摩擦力时小车__________连接钩码，实验中___________测量小钩码的质量。（均选填“需要”或“不需要”）
（2）用游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示，读数为_________cm。
（3）平衡摩擦力后改变钩码数量进行多次实验，将数据记录在图3的表格中，利用电脑进行数据处理，探究W与v、v2、v3、、的关系，发现拉力做功与小车速度平方的关系如图4所示，由图像过原点的直线部分可知____________________，图像向上弯曲部分原因是______________________________________。
23．（9分）李明家里某品牌电饭锅的铭牌磨损了，只能看清“额定电压220 V”字样，图1是该电饭锅工作时的简化电路图，S键按下电饭锅处于加热状态，S键弹起为保温状态。研究小组想知道电饭锅工作时的功率情况，设计了图2所示的测量电路，假设该电饭锅电阻为定值电阻。
实验室能提供的器材有：电流表A（0~30 mA，内阻约10 Ω）；电压表V1（0~4.5 V，内阻约5 kΩ）；电压表V2（0~9 V，内阻约10 kΩ）；滑动变阻器R01（0~200 Ω）；滑动变阻器R02（0~10 Ω）；直流电源E1（1.5 V，内阻可不计）；直流电源E2（4.5 V，内阻可不计）；开关K及导线若干。
（1）为了使测量尽量准确，测量数据尽可能多，电源应选_______，电压表应选_______，滑动变阻器应选________。（均填器材代号）
（2）图3是分别按下、弹起S键时得到的相对应的实验数据绘制出的I–U关系图线。分析图线Ⅰ、Ⅱ得到，电阻R1约为________Ω，电阻R2约为________Ω。（结果保留一位小数）
（3）电饭锅正常工作时，加热功率约为________W，保温功率约为________W。（结果保留一位小数）
24．（12分）旱雪是很受欢迎的体育项目，是滑真雪的时空延展方式。图1为某景区的旱雪场景，旱雪滑道可以简化为图2所示的ABCD轨道，游客坐在滑雪圈上从顶部A由静止滑下，沿着滑道滑行到水平地面上D处停下。已知AB=L，BC=2L，AB滑道的倾角θ=53°，BC滑道的倾角α=37°，游客到达B处时的速度大小为，取sin37°=0.6，cos37°=0.8。滑雪圈与滑道间的动摩擦因数处处相同，B、C两处有小圆弧轨道连接，不计B、C处机械能损失，重力加速度大小为g=10 m/s2。求：
（1）滑雪圈和滑道间的动摩擦因数；
（2）C、D两处之间的距离。
25．（20分）如图所示，在竖直平面内有三个场区，Ⅰ区域是等边三角形，三角形内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；Ⅱ区域是等边三角形的外接圆与三角形所围成的区域，内部（不包括边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小也为B；Ⅲ区域与圆边界右侧相切，此区域足够大，内有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为E。圆形区域与水平地面相切，半径为R，a点与圆心O连线水平。电子经加速后以速度水平向右从a点进入区域Ⅰ，运动一段时间后落至地面。已知电子电荷量为–e、质量为m，，。求：
（1）电子从圆形边界离开时的位置；
（2）电子打到地面时与圆心O间的水平距离L；
（3）电子从a点运动至地面的过程中所用的时间。（结果可以用根号表示）
（二）选考题（15分）
33．[物理——选修3–3]（15分）
（1）（5分）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．在绕地球做匀速圆周运动的空间站内气体对舱壁的作用力为零
B．悬浮在水中的花粉颗粒越小，颗粒的布朗运动越明显
C．当两分子间的距离小于平衡位置的间距时，分子间距变大，分子势能变小
D．外界对气体做功时，其气体分子的平均动能一定增大
E．同一种物质，可以是晶体，也可以是非晶体
（2）（10分）如图所示，热气球旅行成为旅行爱好者的一种时尚，利用热气球可以拥有更广阔的视野，俯视奇妙的大千世界。某旅行爱好者在地面上将气球打开，打开后初始时，气球内外绝对温度均为T1，气球内外空气密度均为ρ1。热气球的气球容积为V0且不变，下方载物的质量为M。已知重力加速度大小为g，气球未充气时的体积和质量均不计。球外大气温度和密度视为恒定。
（i）逐渐升高球内温度，当绝对温度达到T2时，气球恰能悬浮在空中，求T2；
（ii）当球内的绝对温度上升至1.1T2时，求球内的空气质量与刚打开时球内的空气质量之比η。
34．[物理——选修3–4]（15分）
（1）（5分）图1是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0.3 s时的波形图，图2为某质点Q的振动图像，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．该波的波速为1 m/s
B．质点Q在t=0.3 s时振动方向沿y轴正方向
C．质点Q在t=0.2 s时的位移为5 cm
D．质点Q在1.2 s内运动的路程为1.2 m
E．质点Q的平衡位置可能在x=0.3 m处
（2）（10分）如图所示是一个透明玻璃砖的截面图，右侧边界是半径为R=10 cm的半圆弧，圆心为O2，O1、P是玻璃砖水平中轴线上两边的端点，O1P间距。一束单色光由空气从左侧O1点与左边界成30°射入玻璃砖，在玻璃砖内第一次到达玻璃砖边界的位置为M点，M点到左边界的距离为。求：
（i）该玻璃砖的折射率；
（ii）光束从入射至第一次离开玻璃砖所用的时间（光在真空中的传播速度，结果可以用根号表示）。
全解全析
14
15
16
17
18
19
20
21
C
A
D
C
C
AC
BC
AD
14．C 【解析】比结合能越大，原子核越难分离成单个核子，即原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，由于比稳定，则的比结合能小于的比结合能，A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒有：235+1=90+A+10，92=38+Z，解得：A=136，Z=54，C正确；组成原子核的核子数越多，它的结合能越大，由于的核子数为90，小于的核子数136，则的结合能小于的结合能，B错误；目前投入使用的核电站采用的都是可控核裂变释放的核能，是轻核聚变，故D错误。
15．A 【解析】嫦娥五号在椭圆轨道的近月点进入正圆轨道时速度应减小，故A正确。北斗导航系统的卫星发射速度在7.9 km/s至11.2 km/s之间，故B错误。火星绕太阳运行的半径大于地球绕太阳运行的半径，根据知半径越大，周期越大，故C错误。“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时由知轨道半径越小，线速度越大，故D错误。故选A。
16．D 【解析】如图所示，拖把头受重力、支持力、摩擦力和杆的压力四个力作用做匀速运动，合力始终为零。设杆与竖直方向夹角为θ，拖把头匀速上升时满足，得，当θ减小时F减小，杆的压力减小、摩擦力也减小，A、B错误。当，即时等式不再成立，无论推力多大都不能推动拖把头上升，所以杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升，C错误、D正确。故选D。
17．C 【解析】0~2 s时间内质点做初速度为零的匀加速直线运动，则2 s末的速度v2=a1t1=4×2 m/s=8 m/s，A错误；根据a–t图像中图线与t轴包围的“面积”表示速度变化，则6 s末的速度v6=×4×（2+6）m/s=16 m/s，B错误；根据动量定理，0~6 s时间内合外力的冲量I=mv6–0=4.8 N·s，C正确；由于2~6 s时间内质点做加速度逐渐减小的加速运动，其v–t图像如图，设阴影部分“面积”为s，则，而s大于梯形面积s′，，解得：，D错误。
18．C 【解析】励磁线圈中的电流，在线圈内部产生垂直线圈平面的匀强磁场，方向遵循安培定则且磁感应强度B的大小与电流强度成正比。加速后的电子速度垂直于磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。图3状态，由左手定则知此时磁场方向垂直纸面向里，由安培定则知：励磁线圈中电流为顺时针方向。电子加速后速度为，电子在磁场中做圆周运动的半径，所以加速电压增加1倍时，电子运动半径增加倍；励磁电流增加1倍时，磁感应强度增加1倍，电子运动半径将减小为原来的；同前论述，励磁线圈中电流为顺时针方向，此时电子将顺时针环绕旋转。故C选项正确。
19．AC 【解析】甲图，牛顿管是真空，下落物体只受重力而做自由落体运动，轻、重不同物体同时下落的实验现象说明自由落体运动中轻、重物体下落得同样快；乙图，小孩与小车在水平方向上动量守恒，小孩向右敲击小车的全过程，人与车不断地左右摆动；丙图，平行板电容器：，极板间距增大时，电容C变小；电容器带电：，电容C变小，又因电容器带电荷量不变，则两板间电压增大，静电计指针夹角增大；丁图，卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型，不能证明原子核是由质子和中子组成的。故选AC。
20．BC 【解析】根据对称性，AO中点与OB中点的电场强度应等大反向，不相同，故A选项错误。
图1 图2
如图1所示，在C点：，B选项正确。分析可知O至C电场强度方向竖直向上（如图2），C至D电场强度方向竖直向下，根据沿电场线方向电势降低，可知从O点到C点的电势一直降低，从C点到D点的电势一直升高，所以C选项正确。将一个质子（重力不计）从O点上方靠近O点处由静止释放，质子将向上先做加速运动后做减速运动，D选项错误。故选BC。
21．AD 【解析】金属线框进入左磁场过程中，有，故A正确，同理可得金属线框进入右侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为，故B错误。金属线框通过左磁场区域过程中产生的焦耳热与金属线框从开始运动至刚要进入右磁场区域过程中产生的焦耳热相同，由能量守恒可知得，故C错误。若金属线框进入左磁场区域用时为t，由动量定理可知，，得金属线框刚要出左磁场时的速度应为，故D正确。故选AD。
22．（6分）
（1）不需要（1分） 不需要（1分） （2）0.130（1分） （3）W与v2成正比（或W=kv2或W∝v2）（1分） 小车质量不再满足远大于所挂钩码的质量和（或不再满足M>>nm）（2分）
【解析】（1）实验中钩码提供小车运动的动力，所以平衡摩擦力时小车不需要连接钩码。当小车质量远大于所挂钩码的质量和时，绳的拉力近似等于所挂钩码的总重力，实验中改变钩码数量，做功分别为W0、2W0、3W0、4W0、5W0、…，小车从P点运动到Q点的过程中、、、…，所以不需要测量小钩码的质量。（2）游标卡尺读数：1 mm+0.05 mm×6=1.30 mm=1.130 cm。（3）过原点的直线说明W与v2成正比，实验中真实的表达式应为，当钩码数量不断增加时不再满足M>>nm，所以图像斜率变大，向上弯曲。
23．（9分）
（1）E2（1分） V1（1分） R02（1分） （2）49.0~51.0 Ω（均得1分） 149.0~151.0 Ω（均得2分） （3）949.0~988.0（均得1分） 239.0~245.0（均得2分）
【解析】（1）直流电源选E2，利于滑动变阻器大范围调节，利于表盘大范围使用，多数据测量，减小误差。为此电压表应选V1与电源对应。分压电路，滑动变阻器选R02，调节范围宽，测量误差小。
（2）图线I是加热电阻R1的伏安线，则；图线II是保温状态下电阻R1+R2的伏安线，由，则有。
（3）电饭锅接入220 V电源，按下电键处于加热状态，有；电键弹起处于保温状态，有。
24．（12分）
（1）μ=0.5（6分） （2）x=1.8L（6分）
【解析】（1）设游客到达B处时的速度大小为v1，滑雪圈和滑道间的动摩擦因数为μ，游客和滑雪圈整体质量为m，根据牛顿第二定律有：
mgsinθ–μmgcosθ=ma1（2分）
游客和滑雪圈在AB滑道上做匀加速运动，则
（2分）
其中
解得：μ=0.5（2分）
（2）【解法一】C、D两处之间的距离设为x，游客和滑雪圈从B处运动到D处的过程中，根据动能定理有：
（4分）
解得：x=1.8L（2分）
【解法二】设游客到达C处时的速度大小为v2，游客和滑雪圈在BC段滑道上做匀加速运动，则
mgsinα–μmgcosα=ma2（2分）
由运动学公式有：（1分）
在CD段，游客和滑雪圈做匀减速运动，a3=μg（1分）
设C、D两处之间的距离为x，则
由运动学公式有：（1分）
解得x=1.8L（1分）
25．（20分）
（1）电子从b点水平向右离开圆形边界（6分） （2）（8分）
（3）（6分）
【解析】（1）电子在磁场中运动时：得（2分）
电子入射时与ab连线的夹角为30°，则第一次偏转时轨迹对应的圆心角为60°，且正好从ab连线的中点离开Ⅰ区域，电子由Ⅰ区域进入Ⅱ区域时，电子的速度与ab连线的夹角也为30°，电子运动的轨迹如图所示：
（2分）
由几何关系可知，电子正好从b点水平向右离开圆形边界。（2分）
（2）电子在电场中做类平抛运动
（1分）
（2分）
解得（1分）
电子在电场中做类平抛运动的水平位移（1分）
得（1分）
即电子打到地面时与圆心O间的水平距离（2分）
（3）电子在磁场中运动时（1分）
电子在磁场Ⅰ中运动的时间，得（1分）
电子从b点离开至刚要进入电场区域的过程：（1分）
得（1分）
由（2）中知电子在电场中运动的时间
所以电子从a点运动至地面的过程中所用的时间（1分）
得（1分）
33．（1）（5分）BCE（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））
（2）（10分）（i）（5分） （ii）（5分）
【解析】（1）虽然空间站处于完全失重状态，但气体对舱壁的作用力是由于大量气体分子对器壁持续的碰撞作用引起的，与是否失重无关，A错误；悬浮在水中的花粉颗粒越小，一方面水分子撞击颗粒越不平衡，另一方面质量越小，加速度就越大，颗粒的运动状态变化越明显，布朗运动也就越显著，B正确；当两分子间距离小于平衡位置的间距r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离变大，分子力做正功，则分子势能减小，选项C正确；外界对气体做功时，由于热交换的情况不明，无法确定内能、温度是否变化，其气体分子的平均动能是否增大无法确定，D错误；有的晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化，如天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）是非晶体，E正确。
（2）（i）气球悬浮在空中时，设球内空气的密度为ρ2，由受力平衡有：
（1分）
解得：
球内绝对温度为T2时，球内空气和球内逸出空气的体积（1分）
根据盖—吕萨克定律有：（1分）
解得：（2分）
（ii）当球内的绝对温度上升至1.1T2时，设球内空气和球内逸出空气的体积为V3，
根据盖—吕萨克定律有：（1分）
解得：（1分）
又因（1分）
解得：（2分）
34．（1）（5分）ABE（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））
（2）（10分）（i）（5分） （ii）（5分）
【解析】（1）根据两图像可知，所以，A正确。由图2图像可知质点Q在t=0.3 s时振动方向沿y轴正方向，在t=0.2 s时的位移应为–5 cm，所以B正确，C错误。质点一个周期内振动的路程为4个振幅，即s=40 cm，D错误。图1中在平衡位置且振动方向沿y轴正方向的点可能是x=0.3 m和x=1.5 m，所以E正确。
（2）（i）设光束第一次折射时的折射角为θ，
则有，可得（2分）
由折射定律可知（1分）
解得（2分）
（ii）光束在M点时入射角，由得临界角满足，所以光束在M点发生全反射（1分）
光束在玻璃砖内至第一次离开玻璃砖的点恰为P点（1分）
由O1至P的路程为（1分）
光束在玻璃砖内的传播速度（1分）
所以光束从入射至第一次离开玻璃砖所用的时间得（1分）
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