物理-2021年高考高三5月全国大联考广东卷）含答案解析

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2021年高三5月大联考（广东卷）

物  理

本卷满分100分，考试时间75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。

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，一个D（氘）核和T（氚）核发生聚变反应会产生一个中子，下列说法正确的是

A．该核反应方程式为

B．该核反应能够吸收大量能量

C．该反应能够在常温下进行

D．反应前平均核子质量比反应后小

2．如图甲所示为河沙装车过程，可以简化为如图乙所示。已知传动带的速度为2 m/s，h1=3 m，h2=4.5 m，g=10 m/s2，小货车能够装6 t沙子，传送带足够长。则装满一车，传送带大约需要对沙子做的功为

A．1.02×105 J  B．9×104 J

C．2.82×105 J  D．2.7×105 J

3．在10 m跳台比赛中，运动员在跳台前水平2.5 m的位置入水，若运动员跳水的过程可视为平抛运动，重力加速度g=10 m/s2，下列说法正确的是

A．运动员起跳的速度为1 m/s

B．运动员起跳的速度为1.8 m/s

C．运动员起跳的速度为2.5 m/s

D．运动员起跳的速度为3 m/s

4．图甲所示为球形铁笼中进行的摩托车表演，已知同一辆摩托车在最高点A时的速度大小为8 m/s，在最低点B时的速度大小为16 m/s，铁笼的直径为8 m，取重力加速度g=10 m/s2，摩托车运动时可看作质点。则摩托车在A、B点对铁笼的压力之比为

A．1:21  B．1:4

C．13:27  D．3:37

5．如图所示，一个小朋友牵着气球，当水平风速变大时，下列说法正确的是

A．小朋友对绳的拉力可能不变

B．绳与水平方向的夹角θ将会变大

C．地面对小朋友的支持力不变

D．地面对小朋友的作用力不变

6．雷电是雷雨云层积累的强大电荷区出现的高压电场放电现象。若已知空气被一万伏特高压击穿的间距为1 cm，试估算在雷雨天气中，距离为2 000 m的两放电云层，放电前瞬间，两云层间的电场强度至少应为

A．1.0×106 V/m  B．2.0×106 V/m

C．1.0×109 V/m  D．2.0×109 V/m

7．如图所示，理想变压器副线圈中心抽头O与a、b间匝数都是120，接在O、b间的标有6 V，0.1 A的灯泡L正常发光，接在a、b间的交流散热风扇正常工作。已知变压器原线圈接220 V交变电流，风扇的内阻为0.8 Ω，交流电流表A（不考虑内阻）的示数为0.6 A，导线电阻不计。以下判断正确的是

A．风扇的额定电压是6 V

B．风扇输出的机械功率是3.6 W

C．变压器的输入功率是6.6 W

D．变压器原线圈的匝数是2 200

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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。

8．2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、落、巡”目标的第一步，环绕火星成功。环绕火星有一个非常重要的一步就是将由赤道轨道变为极地轨道，由高空轨道变成低空轨道，分别在赤道面轨道的远火点调整和在极地面轨道近火点调整，下列说法正确的是

A．“天问一号”由赤道轨道变为极地轨道1，只需要在远火点朝运动的正前方喷气

B．“天问一号”在极地轨道1和极地轨道3上运行时，在极地轨道1上经过近火点的速度大

C．“天问一号”由极地轨道2变为极地轨道3，需要在近火点朝运动的前方喷气

D．“天问一号”由极地轨道2变为极地轨道3，需要在近火点朝运动的后方喷气

9．图甲为门式起重机，它可以从列车上将静止的集装箱竖直向上提升到一定高度。若选竖直向上为正方向，测得集装箱竖直方向运动过程中的加速度a随位移x变化的规律如图乙所示。下列判断正确的是

A．在x=4 m时，集装箱的速度为2 m/s

B．在0~4 m内,集装箱运动的时间为 s

C．在4 m~6 m内，集装箱处于超重状态

D．集装箱上升的最大高度为6 m

10．如图所示，在宽度为L的倾斜光滑金属导轨上，有质量为m的金属杆MN，导轨下端有一个阻值为R的电阻，不考虑其他地方的电阻，虚线下方有垂直导轨向上的磁场，磁感应强度为B，MN棒在导轨上可能的运动情况正确的是

三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第11~14题为必考题，每道试题考生都必须作答。第15、16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共42分。

11．（6分）某同学在用如图甲所示装置做测定木块与木板间的动摩擦因数实验时，发现拖动木板的初始时刻弹簧测力计的示数并不稳定，且由于滑轮等的阻力，致使实验结果存在较大误差，于是设计了如图乙所示的实验。实验步骤如下：

（i）在木板上表面固定一与木块下滑路径平行的刻度尺，左端固定一光电门，右端用垫块垫起，保持木板的倾斜角度不变，记录垫块的高度h和垫块左侧到木板左端的距离L，查出当地重力加速度为g；

（ii）将木块从木板上距光电门x处由静止释放，记录固定在木块上的挡光片通过光电门的挡光时间∆t。改变木块到光电门的距离x，重复测量，得到木块到光电门的距离x与挡光时间∆t的多组数据。

（iii）该同学根据实验数据画出x–图像，得出了图像的斜率为k。

回答以下问题：

（1）图甲中初始时刻弹簧测力计的示数不稳定的原因是____________________；

（2）图乙实验中还需测量的一个物理量是__________（写出该物理量的名称及表示符号）；

（3）图乙实验中木块与木板间动摩擦因数μ的表达式是μ＝____________________（用h、L、g、k和第（2）问中物理量的符号表示）。

12．（10分）用图甲所示电路测电池的电动势和内阻时，电动势和内阻的测量值均存在误差。为使测量结果更准确，某小组设计了图乙所示的电路。图乙中，R0为同种材料制成的、粗细均匀、自左至右刻有均匀电压刻度的电阻丝，滑片P与R0构成滑动变阻器，P上带有指针，可指示出R0左端与P之间的电压U。E1为电动势较高的电池，E0为电动势已知且恒定不变的电池，G为灵敏电流表，Ex为待测电源，R1、R2为两个电阻箱。

实验步骤如下，请填写实验步骤中的空白。

（1）用图甲所示电路测电池的电动势和内阻时，测量结果存在误差的原因是__________________________________________________；

（2）将实验器材按图乙连接好。移动滑片P，使其指针指在电压刻度与E0的电动势相等的位置，闭合开关S1、S2，调整R1的阻值，______________________________，则此时指针所指电压刻度实际值与电源E0的电动势相等；

（3）保持R1的阻值不变，断开__________，闭合S3、S4，调整R2，使其阻值为某一值R，移动滑片P，使灵敏电流表的示数为0，记录此时滑片P的指针对应的电压值U和相应的R值。改变R2的阻值，重复上述操作，得到几组U、R数据，作出-图像如图丙所示，则待测电池的电动势Ex=__________V，内阻r＝__________Ω。（保留2位有效数字）

13．（12分）滑板是一种深受人们喜爱的极限运动。如图所示为一滑板轨道，某运动员从A点水平飞出后恰好能够落在光滑圆弧轨道BCD的B点上，且速度方向与半径垂直，B点与圆心O的连线与水平夹角θ=53°，CD为四分之一圆，C点为最低点，半径R=2.25 m，A、O、D处于同一水平线上，该运动员质量M=60 kg，滑板质量m=4 kg，重力加速度g=10 m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，不计空气阻力，求：

（1）该运动员在B点的速度大小；

（2）该运动员在C点时对圆弧轨道的压力大小

14．（14分）如图所示，在真空中，放射源P向各个方向辐射出动能为Ek的电子。水平荧光屏M、N到P的距离均为d，M在上，N在下，屏上各处受电子撞击后均可发出亮光。在M、N之间加一竖直方向的匀强电场后，M、N上的亮光分别缩小为中心在P点正上方和正下方的圆形亮斑，且M上的亮圆面积大，N上的亮圆面积小。不断增大电场强度，M、N上的两个亮圆均缩小，当电场强度大小为E0时，屏N上的亮圆恰好消失，屏M 上仍有一亮圆。已知电子的质量为m，电荷量为–e，不计电子重力和电子间的相互作用，忽略屏和P对电场及电子运动的影响。

（1）判断匀强电场的方向并求出E0的大小；

（2）求电场强度大小为E0时，从P辐射出的电子到达M板的最长时间t1和最短时间t2；

（3）若仅将电场换成与屏平行的匀强磁场，要使P辐射出的电子不能打到M板，求磁感应强度的最小值B0。

（二）选考题：共12分。请考生从15、16两题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。

15．[选修3–3]（12分）

（1）（4分）一定量的理想气体从状态A开始，经状态B、C、D回到状态A，其压强–温度图像（P–T图像）如图所示，从B到C过程中，气体对外___________（选填“放热”或“吸热”），气体在B和D状态时的体积___________（选填“相等”或“不相等”）。

（2）（8分）如图所示为一水平固定的导热气缸，其质量为M，其中，气缸中放置了一个密闭性良好的刚性活塞，质量为m，活塞较长，且活塞的直径恰好与气缸直径大小相等。设气缸中封闭的气体体积为V，大气压强为p0，气缸横截面积为S。求：

①如果活塞光滑，则封闭气体的压强为多少？

②如果活塞与气缸间的动摩擦因数为μ，初始时温度为T0，压强为p0，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，则保证活塞位置不变，则封闭气体的温度变化范围是多少？

16．[选修3–4]

（1）（4分）一列沿x轴传播的简谐横波，如图所示，实线是在t=0时刻的波形图，虚线是在t=0.15 s时刻的波形图。已知该波的波速是20 m/s，则该波的周期是________s，该波是沿x轴___________（选填“正”或“负”）方向传播。

（2）（8分）如图甲所示，当某一游泳池中没有水时，直立站在O点的某位小朋友刚好可以看到游泳池中的C点，已知AO长为2 m、AB高为2 m，小朋友眼睛距离O点的高度为h=1.5 m。

①求BC长度为多少？（结果用分式表示）

②当向该游泳池加入1.5 m深的某种液体时，直立站在O点的该小朋友刚好可以看到D点，如图乙所示。已知BD长为2 m，BE长为1.5 m，则该液体的折射率为多少？（结果用根式表示）

2021年高三5月大联考（广东卷）

物理·全解全析

1．A【解析】该核聚变要求在高温高压的条件下进行，一个D（氘）核和T（氚）核发生聚变反应会产生一个中子，并且释放能量，反应后平均核子质量变小，所以BCD错误，A正确。

2．C【解析】对沙子，由动能定理可知，，，，所以C正确。

3．B【解析】若将运动员的运动过程简化为平抛运动处理，由，可知s，由可知，v大约为1.8 m/s，所以B正确。

4．D【解析】摩托车在铁笼中做圆周运动，则在A点有，在B点有，可得FA:FB=3:37，由牛顿第三定律可知，摩托车在AB点对铁笼的压力之比同样为3:37，所以D正确。

5．C【解析】风速变大，气球受到的水平向右的力变大，重力和空气浮力不变，所以绳子的拉力一定要变大，且θ角变小，所以AB错误，对气球和人整体受力分析可知，竖直方向上的力不变，所以地面对小朋友的支持力不变，而绳子拉力变大，地面对小朋友的摩擦力变大，则地面对小朋友的作用力变大，所以C正确，D错误。

6．A【解析】本题要求把现实生活的情境转化为物理模型，两云层间发生放电，其电场强度应不小于空气被击穿时的电场，则，所以选A。

7．C【解析】由题意，灯泡正常发光，表明Ob间电压为6 V，而O为中点，故a、b间电压为12 V。由于风扇正常工作，故其额定电压是12 V，A错误；流过风扇的电流I=0.6 A–0.1 A=0.5 A，风扇的输入功率P0=IU=6 W，热功率P热=I2R=0.25×0.8 W=0.2 W，风扇输出的机械功率P=P0–P热=5.8 W，B错误；根据能量守恒可知，变压器的输入功率为P总=P0+PL=6.6 W，C正确；根据得n1=4 400，D错误。

8．BC【解析】由赤道轨道变为极地轨道1，沿原轨道方向速度减小，垂直原轨道方向速度增大，除需要在远火点朝运动的前方喷气外，还需要向垂直于原运动的方向喷气，所以A错误；由极地轨道1变为极地轨道2，由极地轨道2变为极地轨道3，都需要在近火点减速，所以在近火点朝运动的前方喷气，故BC正确，D错误。

9．BC【解析】由题意，集装箱离开列车时的速度为0，之后在0~4 m内竖直向上做匀加速直线运动，由 ，得x=4 m时，集装箱的速度v= m/s，A错误；由v=at得，t= s，B正确；在4 m~6 m内，集装箱向上做加速度逐渐减小的加速运动，加速度向上，集装箱处于超重状态，C正确，当x=6 m时加速度减小为0，但是向上的速度达到最大，故还会继续向上运动，D错误。

10．BCD【解析】MN棒到达磁场前做匀加速直线运动，所以A错误，由于到磁场的距离不确定，当达到磁场的速度时，FA>mgsinθ，MN棒接着做加速度减小的减速运动，所以B正确；当达到磁场的速度时，FA<mgsinθ，MN棒接着做加速度减小的加速运动，所以C正确；当达到磁场的速度时，FA=mgsinθ，MN棒接着做匀速直线运动，所以D正确。答案：BCD。

11．【答案】（1）最大静摩擦力不等于滑动摩擦力（合理即可）（2分）  （2）挡光片的宽度d（2分）  （3）（2分）

【解析】（1）因为木块与木板间的最大静摩擦力大于滑动摩擦力，导致木块刚要滑动时，弹簧的弹力大于滑动摩擦力，木块相对滑动后弹簧振动，读数不稳定；

（2）木块在下滑过程中，有，得x=＝k，而要通过图线的斜率求得μ，需要测出挡光片的宽度d；

（3）由（2）分析知， k＝，因sinθ=，cosθ=，解得μ＝。

12．【答案】（每空2分）（1）电压表的分流作用  （2）使灵敏电流表的示数为0  （3）S2  1.6  8.0

【解析】（1）若用甲图所示电路测量，通过电压表的电流会导致系统误差。

（2）采用图乙所示电路时，第一步是进行电阻丝上电压刻度的校准。移动P至指针指在与标准电池电动势E0相等的电压刻度上，闭合S1、S2，调整R1的阻值，使灵敏电流表的示数为0，就保证了指示值就是R0左端与指针之间电阻上电压的实际值。为确保电阻丝R0上的电压读数是准确的，在后续测量中，必须确保S1闭合，E1、R1不变，开关S2断开（标准电源已完成使命）。

（3）第二步是测电动势和内阻。断开S2，闭合S3、S4时，每次改变R2的值要重新调整P的位置，使G中电流为0，才能保证电阻丝上自左至右的电压刻度值是待测电源的路端电压。根据闭合电路欧姆定律有，Ex=U+，整理得=，–图像应是一条截距为，斜率为的直线。结合图丙可得，Ex= V=1.6 V，r=kEx=×1.6 Ω=8.0 Ω。

13．【答案】（1）  （2）

【解析】（1）由几何关系可知竖直位移y=Rsinθ得y=1.8 m（1分）

由，（2分）

 （1分）

  （1分）

（2）几何关系可知BC的竖直高度h=R–Rsinθ   h=0.45 m（1分）

由动能定理可得： （2分）

对运动员和滑板进行受力分析：（2分）

由牛顿第三定律得：（1分）

 （1分）

14．【答案】（1）电场方向竖直向下  E0=  （2）  

（3）B0=

【解析】（1）只有当电场方向竖直向下时，从P辐射出的电子，才能受到向上的电场力，向上偏转。当场强增大到E0时，电子都向上偏转打到M上，竖直向下运动的电子恰好未打到N上，故所加电场的方向应竖直向下。（2分）

由动能定理得

（1分）

解得E0=（1分）

（2）从P辐射出的电子竖直向下运动至N时速度减为0，之后反向到达M，此电子运动时间最长；竖直向上运动至M的电子运动时间最短。设从P辐射出的电子的初速度为v0，由动能的表达式得

Ek=mv02（1分）

设电子在电场中运动的加速度大小为a，位移以向上为正方向，由运动学公式得

d=–v0t1+at12（1分）

d=v0t2+at22（1分）

由牛顿第二定律得a=（1分）

联立解得t1=（2＋）d（1分）

t2=（2－）d（1分）

（3）若从P辐射出的电子沿平行于屏的方向出射时不能打到屏上（速度方向垂直于磁场方向），则其他电子均不能打到屏上，如图所示。则有

d=2R（1分）

由牛顿第二定律得ev0B0=m（2分）

联立，解得B0=（1分）

15．（1）【答案】（每空2分）放热  相等

【解析】在p–T图像中，由B到C，温度不变，压强增大，气体对外放热；B、D在过原点的直线上，即,故气体在B和D状态时的体积相等。

（2）【答案】①p内=p0  ②

【解析】①对活塞受力分析：p0S=p内S即p内=p0（1分）

②由于活塞与气缸上表面之间没有压力，所以活塞与气缸上表面之间没有摩擦力

当活塞受到气缸下表面向左的摩擦力达到最大值时：p0S=p1S+μmg（1分）

（1分）

解得（1分）

当活塞受到气缸下表面向右的摩擦力达到最大值时：p0S+μmg=p2S（1分）

（1分）

解得（1分）

所以（1分）

16．（1）【答案】（每空2分）0.4  正

【解析】由题图可知，则；从t=0时刻起经过0.15 s（个周期），x=3 m处质点移动到正向最大位移处，可知该波是沿x轴正方向传播。

（2）【答案】①  ②

【解析】①由几何关系：，所以（2分）

②如图所示，连接AC，找到与水面的交点为F，连接FD，过F点作水面的垂线HG，交池底于G。（1分）

由几何关系可知，，，，，（1分）

解得， （1分）

，，（1分）

水的折射率（1分）

解得（1分）