2021届湖北省武汉市高三下学期理综物理高中毕业生学习质量检测试卷含答案

这是一份2021届湖北省武汉市高三下学期理综物理高中毕业生学习质量检测试卷含答案，共14页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1.硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。关于光电效应，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流
B. 只要吸收了光子能量，电子一定能从金属外表逸出
C. 逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D. 超过截止频率的入射光光强越强，所产生的光电子的最大初动能就越大
2.北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。为了兼顾高纬度地区的定位和导航需要，该系统已布置了10余颗倾斜地球同步轨道卫星〔IGSO〕，其轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，运行周期与地球自转周期相同。关于倾斜地球同步轨道卫星，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 该卫星不可能经过北京上空
B. 该卫星距地面的高度与同步轨道静止卫星相同
C. 与赤道平面夹角为 的倾斜地球同步轨道只有唯一一条
D. 该卫星运行的速度大于第一宇宙速度
3.如下列图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块 ，系统处于静止状态，现用竖直向下的力 作用在 上，使其向下做匀加速直线运动，在弹簧的弹性限度内，以下是力 和运动时间 之间关系的图象，正确的选项是〔 〕
A. B. C. D.
4.如图〔a〕所示，在倾角 的斜面上放置着一个金属圆环，圆环的上半局部处在垂直斜面向上的匀强磁场〔未画出〕中，磁感应强度的大小按如图〔b〕所示的规律变化。释放圆环后，在 和 时刻，圆环均能恰好静止在斜面上。假设圆环与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力， ，那么圆环和斜面间的动摩擦因数为〔 〕

A. B. C. D.
二、多项选择题
5.玩具车的遥控距离为 ，某同学手持摇控器和玩具车同时从同地由静止沿同方向做匀加速直线运动。假设该同学加速度的大小为 ，最大速度为 ；玩具车加速度的大小为 ，最大速度为 。在到达最大速度后，二者都能长时间保持最大速度匀速运动。以下说法正确的选项是〔 〕
A. 该同学对玩具车的控制时间为
B. 该同学对玩具车的控制时间为
C. 在控制时间内，该同学的位移大小为
D. 与静止不动相比，该同学因运动而增加了 的控制时间
6.如下列图，两个等量异种点电荷 、 固定在同一条水平线上，电荷量分别为 和 。 是水平放置的足够长的光滑绝缘细杆，细杆上套着一个中间穿孔的小球 ，其质量为 ，电荷量为 〔可视为试探电荷，不影响电场的分布〕。现将小球从点电荷 的正下方 点由静止释放，到达点电荷 的正下方 点时，速度为 ， 为 的中点。那么〔 〕
A. 小球从 至 先做加速运动，后做减速运动 B. 小球运动至 点时速度为
C. 小球最终可能返回至 点 D. 小球在整个运动过程中的最终速度为
7.如图〔a〕所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框 绕与磁感线垂直的转轴 匀速转动，线圈产生的交变电动势随时间变化的规律如图〔b〕所示，假设线框总电阻为 ，那么〔 〕

A. 边两端电压的有效值为
B. 当线框平面与中性面的夹角为 时，线框产生的电动势的大小为
C. 从 到 时间内，通过线框某一截面的电荷量为
D. 线框转动一周产生的焦耳热为
8.如下列图，水平面上固定着两根足够长的平行导槽，质量为 的 形管恰好能在两导槽之间自由滑动，一质量为 的小球沿水平方向，以初速度 从 形管的一端射入，从另一端射出。小球的半径略小于管道半径，不计一切摩擦，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 该过程中，小球与 形管组成的系统机械能守恒
B. 小球从 形管的另一端射出时，速度大小为
C. 小球运动到 形管圆弧局部的最左端时，速度大小为
D. 从小球射入至运动到 形管圆弧局部的最左端的过程中，平行导槽受到的冲量大小为
9.关于气体的性质及热力学定律，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B. 气体的温度越高，分子热运动就越剧烈，所有分子的速率都增大
C. 一定质量的理想气体，压强不变，温度升高时，分子间的平均距离一定增大
D. 气体的扩散现象说明涉及热现象的宏观过程具有方向性
E. 外界对气体做正功，气体的内能一定增加
10.如图〔a〕所示，位于 、 两点处的两波源相距 ，在 、 两点间连线上有一点 ， 。 时，两波源同时开始振动，振动图象均如图〔b〕所示，产生的两列横波沿 连线相向传播，波在 间的均匀介质中传播的速度为 。以下说法正确的选项是〔 〕

A. 两波源产生的横波的波长 B. 时， 点处的波源产生的第一个波峰到达 点
C. 点的振动是减弱的 D. 在 内， 点运动的路程为
E. 、 两点间〔除 、 两点外〕振幅为 的质点有5个
三、实验题
11.频闪摄影是研究物体运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如下列图是物体下落时的频闪照片示意图，频闪仪每隔 闪光一次，当地重力加速度大小为 ，照片中的数字是竖直放置的刻度尺的读数，单位是厘米。利用上述信息可以求出：物体下落至 点时速度大小为________ 〔结果保存3位有效数字〕，实验中物体由 点下落至 点，动能的增加量约为重力势能减少量的________%〔结果保存2位有效数字〕。
12.某小组用惠斯通电桥测量电阻 的阻值：
方案一：如图〔a〕所示，先闭合开关 ，然后调整电阻箱 的阻值，使开关 闭合时，电流表 的示数为零。定值电阻 、 的阻值，即可求得电阻 。
〔1〕实验中对电流表 的选择，以下说法正确的选项是_______
C.电流表的灵敏度高，无需准确读出电流的大小
D.电流表的灵敏度高，且能准确读出电流的大小
〔2〕假设实验中未接入电流表 ，而其它电路均已连接完好，调节电阻箱 ，当 ，那么 、 两点的电势的关系满足 ________ 〔选填“>〞、“<〞或“=〞〕。
方案二：在方案一的根底上，用一段粗细均匀的电阻丝替代 、 ，将电阻箱 换成定值电阻 ，如图〔b〕所示。
〔3〕闭合开关 ，调整触头 的位置，使按下触头 时，电流表 的示数为零。定值电阻 的阻值，用刻度尺测量出 、 ，那么电阻 ________。
〔4〕为消除因电阻丝的粗细不均匀而带来的误差，将图〔b〕中的定值电阻 换成电阻箱，并且按照(3)中操作时，电阻箱的读数记为 ；然后将电阻箱与 交换位置，保持触头 的位置不变，调节电阻箱，重新使电流表 的示数为零，此时电阻箱的读数记为 ，那么电阻 ________。
四、解答题
13.如下列图，翻开水龙头，流出涓涓细流。将乒乓球靠近竖直的水流时，水流会被吸引，顺着乒乓球外表流动。这个现象称为康达效应〔Canda Effect〕。某次实验，水流从 点开始顺着乒乓球外表流动，并在乒乓球的最低点 与之别离，最后落在水平地面上的 点〔未画出〕。水流出水龙头的初速度为 ， 点到 点的水平射程为 ， 点距地面的高度为 ，乒乓球的半径为 ， 为乒乓球的球心， 与竖直方向的夹角 ，不计一切阻力，假设水与球接触瞬间速率不变，重力加速度为 。
〔1〕假设质量为 的水受到乒乓球的“吸附力〞为 ，求 的最大值；
〔2〕求水龙头下端到 的高度差 。
14.如下列图，在 平面的第一、第四象限有方向垂直于纸面向里的匀强磁场；在第二象限有一匀强电场，电场强度的方向沿 轴负方向。原点 处有一粒子源，可在 平面内向 轴右侧各个方向连续发射大量速度大小在 之间，质量为 ，电荷量为 的同种粒子。在 轴正半轴垂直于 平面放置着一块足够长的薄板，薄板上有粒子轰击的区域的长度为 。电场强度的大小为 ，不考虑粒子间的相互作用，不计粒子的重力。
〔1〕求匀强磁场磁感应强度的大小 ；
〔2〕在薄板上 处开一个小孔，粒子源发射的局部粒子穿过小孔进入左侧电场区域，求粒子经过 轴负半轴的最远点的横坐标；
〔3〕假设仅向第四象限各个方向发射粒子： 时，粒子初速度为 ，随着时间推移，发射的粒子初速度逐渐减小，变为 时，就不再发射。不考虑粒子之间可能的碰撞，假设穿过薄板上 处的小孔进入电场的粒子排列成一条与 轴平行的线段，求 时刻从粒子源发射的粒子初速度大小 的表达式。
15.如下列图，在上端开口的绝热汽缸内有两个质量均为 的绝热活塞〔厚度不计〕 、 ， 、 之间为真空并压缩一劲度系数 的轻质弹簧， 、 与汽缸无摩擦，活塞 下方封闭有温度为 的理想气体。稳定时，活塞 、 将汽缸等分成三等分。活塞的横截面积均为 ， ，大气压强 ，重力加速度 取 。
〔1〕现通过加热丝对下局部气体进行缓慢加热，当活塞 刚好上升到气缸的顶部时，求封闭气体的温度；
〔2〕在保持第(1)问的温度不变的条件下，在活塞 上施加一竖直向下的力 ，稳定后活塞 回到加热前的位置，求稳定后力 的大小和活塞 、 间的距离。
16.角反射器是由三个互相垂直的反射平面所组成，入射光束被它反射后，总能沿原方向返回，自行车尾灯也用到了这一装置。如下列图，自行车尾灯左侧面切割成角反射器阵列，为简化起见，假设角反射器的一个平面平行于纸面，另两个平面均与尾灯右侧面夹 角，且只考虑纸面内的入射光线。

〔1〕为使垂直于尾灯右侧面入射的光线在左侧面发生两次全反射后沿原方向返回，尾灯材料的折射率要满足什么条件？
〔2〕假设尾灯材料的折射率 ，光线从右侧面以 角入射，且能在左侧面发生两次全反射，求 满足的条件。

答案解析局部
一、单项选择题
1.【解析】【解答】AB．当入射光的频率大于金属的截止频率时就会有光电子从金属中逸出，发生光电效应现象，并且不需要时间的积累，瞬间就可以发生。所以AB不符合题意；
CD．根据爱因斯坦的光电效应方程
对于同一种金属，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的光强无关。所以C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】光电效应能否发生的条件主要看光的频率而不是光照的时间；吸收光子的能量只有大于逸出功才能从金属外表逸出；最大初动能由光的频率所决定。
2.【解析】【解答】A．根据题目描述，倾斜地球同步轨道卫星的轨道是与赤道平面呈一定夹角的圆形，圆心为地心，所以有可能在运动过程中经过北京上空，所以A不符合题意；
B．由题意可知，倾斜地球同步轨道卫星的周期与地球同步卫星的周期相同，根据
可知，该卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径相同，即该卫星距地面的高度与同步轨道静止卫星相同，所以B符合题意；
C．由题意可知，圆心在地心，与赤道平面成 的圆形轨道有无数个，所以C不符合题意；
D．根据公式
可知，卫星轨道半径越大，运行速度越小，而第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以该卫星的运行速度比第一宇宙速度小，D不符合题意。
故答案为：B。

【分析】倾斜轨道卫星有可能经过北京上空；利用周期结合引力形成向心力可以判别高度的大小；与赤道形成特定角度的同步卫星轨道有无数个；利用半径的大小可以判别线速度的大小。
3.【解析】【解答】在作用力F之前，物块放在弹簧上处于静止状态，即
作用力F之后，物块向下做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
x即为物块向下运动的位移，那么
联立可得
即F随时间变化图象为D，所以D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。

【分析】利用平衡结合牛顿第二定律可以判别力与时间的关系式。
4.【解析】【解答】根据楞次定律可知， 时间内感应电流的方向沿顺时针方向，由左手定那么可知圆环上部受安培力沿斜面向下，设圆环半径为r ， 电阻为R ， 在 时
有 ，
此时圆环恰好静止由平衡得
同理在 时
圆环上局部受到的安培力沿斜面向上 ，
圆环此时恰好静止，由平衡得
联立以上各式得
故ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。

【分析】利用法拉第电磁感应定律结合圆环的平衡方程可以求出动摩擦因素的大小。
二、多项选择题
5.【解析】【解答】AB．由题意可得，该同学加速到最大速度所用时间与玩具车加速到最大速度所用时间相同，为
在此期间该同学和玩具车运动的位移分别为 ，
那么两者相距
遥控距离为25m，那么
解得
该同学对玩具车的控制时间为
所以B符合题意，A不符合题意；
C．在控制时间内，该同学的位移为
所以C符合题意；
D．如果该同学静止不动，玩具车向前加速运动，那么
解得
即此时该同学对玩具车的控制时间为5s，那么
所以与静止不动相比，该同学因运动而增加了 的控制时间，所以D符合题意。
故答案为：BCD。

【分析】利用匀变速的位移公式及匀速的位移公式结合距离可以求出遥控的时间；利用位移公式可以求出同学的位移大小；利用位移公式可以求出同学增加的控制时间。
6.【解析】【解答】A．根据等量异种点电荷的电场线分布，可知，两点电荷连线的中垂面是等势面，电势为0，正点电荷附近电势大于0，负点电荷附近电势小于0，根据对称关系可得
其中 ，
所以小球从C到D运动过程中，只有电场力做功，且由于电势降低，所以电势能减小，电场力做正功，小球在做加速运动，所以A不符合题意；
B．小球由C到D ， 由动能定理得
那么由C到O ， 由动能定理可得
所以B符合题意；
C．由分析可知
无穷远处电势也是0，小球由O到D加速运动，再由D到无穷远处，电势升高，电势能增加，电场力做负功，小球做减速运动，所有不可能返回O点，所以C不符合题意；
D．小球从O到无穷远处，电场力做功为0，由能量守恒可知，动能变化量也是0，即无穷远处的速度为
所以D符合题意。
故答案为：BD。

【分析】利用电场线的分布可以判别电场力做功进而判别速度的变化；利用动能定理可以求出速度的大小；利用电场力方向可以判别小球静止的位置；利用能量守恒定律可以求出最终的速度大小。
7.【解析】【解答】A．根据电动势随时间的变化曲线可得，交流电的电动势的瞬时值为
那么交流电的电动势的有效值为
边两端电压的有效值为
所以A符合题意；
B．当线框平面与中性面的夹角为 时，即
那么此时的电动势为
所以B符合题意；
C．由图象可得交流电的周期为
从 到 时间内，即半个周期内，通过线框某一截面的电荷量为
由电动势的瞬时值表达式可知
那么
所以C不符合题意；
D．此交流电的电流有效值为
根据焦耳定律可得，线框转动一周产生的焦耳热为
所以D不符合题意。
故答案为：AB。

【分析】利用电动势的有效值结合欧姆定律可以求出cd两端的电压；利用角度大小可以求出运动时间进而求出电动势的大小；利用磁通量变化量和欧姆定律可以求出电荷量的大小；利用焦耳定律可以求出产生的热量大小。
8.【解析】【解答】A．小球和U形管组成的系统整体在运动过程中没有外力做功，所以系统整体机械能守恒，所以A符合题意；
B．小球从U形管一端进入从另一端出来的过程中，对小球和U形管组成的系统，水平方向不受外力，规定向左为正方向，由动量守恒定律可得
再有机械能守恒定律可得
解得
所以B符合题意；
C．从小球射入至运动到 形管圆弧局部的最左端的过程时，小球和U形管速度水平方向速度相同，对此过程满足动量守恒定律，得
由能量守恒得
解得
所以C不符合题意；
D．小球此时还有个分速度是沿着圆形管的切线方向，设为 ，由速度的合成与分解可知
对小球由动量定理得
由于力的作用是相互的，所以平行导槽受到的冲量为
所以D符合题意。
故答案为：ABD。

【分析】利用系统没有外力做功可以判别机械能守恒；利用动量守恒结合机械能守恒可以求出小球的速度大小；利用动量的定律可以求出平行导轨受到的冲量大小。
9.【解析】【解答】A．气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的作用，所以其本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，所以A符合题意；
B．物体的温度越高，分子的平均动能就越大。分子的平均动能大，并不是每个分子动能都增大，也有个别分子的动能减小，所以B不符合题意；
C．根据理想气体状态方程
可知，一定质量的理想气体，压强不变时，温度升高时，体积增加，故分子间的平均距离一定增大，所以C符合题意；
D．气体的扩散现象说明涉及热现象的宏观过程具有方向性，所以D符合题意；
E．外界对气体做功
由于不知道气体是吸热还是放热，根据热力学第一定律
无法确定气体的内能增加还是减小，故E不符合题意。
故答案为：ACD。

【分析】气体的温度决定平均动能的大小，不是代表每个分子动能的大小；外界对气体做正功由于不知道热传递情况不能判别内能的变化。
10.【解析】【解答】A．由图可知波的周期为
那么两横波的波长为
所以A符合题意；B．由题可知
那么波由M传到P ， 所用时间为
t为0.025s时，波源M已经向右发出 个周期的波，由图象可知，P点已经振动 ，那么 点处的波源产生的第一个波峰到达 点，所以B符合题意；
C．由题意可知
两列波到达P点的波程差为
是波长的整数倍，可知P点为加强点，所以C不符合题意；
D．波源M的波需要一个周期传到PM发出的波已经传到 处
时间为
可知，P点振动了 ，路程为
所以D不符合题意；
E．振幅为 的质点即为加强点，那么
n取0， ， ，对应的位置有5个：MN的中点，距离M和N分别6m处，距离M和N分别3m处，所以E符合题意。
故答案为：ABE。

【分析】利用波速和周期可以求出波长的大小；利用振动时间结合周期可以判别质点的位置；利用波程差可以判别振动是加强的；利用振动时间结合振幅可以求出质点运动的路程；利用波程差和波长的关系可以判别振动加强的点个数。
三、实验题
11.【解析】【解答】根据公式可得 同理可得
物体有B到C过程中，动能增加量为
重力势能的减少量为
动能的增加量约为重力势能减少量的

【分析】利用平均速度公式可以求出B点的速度；结合动能变化量和重力势能变化量可以求出百分比。
12.【解析】【解答】(1)AB．电流表G零刻度线在中央时，可以判断电流的流向，判断B和D两点电势的上下，所以要求电流表G的零刻度在表盘中央，所以B符合题意，A不符合题意；
CD．根据电流表中表针摆的方向便可判断B和D两点电势的上下，进而进行调节，无需准确读出电流的大小，所以C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。(2)当没有接电流表G时， 与 串联， 与 串联，然后再并联，那么
变形可得
所以，当 时
即 (3)闭合开关S后，调节让电流表G示数为零，说明
那么 ，
同时 与 电流相同，均匀电阻丝电流相同，设电阻丝单位长度的电阻为 ，那么 ，
整理得
得 (4)将 和 的电阻记为 和 ，那么 ，
联立得

【分析】〔1〕利用电流计是判别电势的上下无需读出电流的大小；电流表的零刻度在表盘中间；
〔2〕利用电阻的大小结合欧姆定律和电势差大小可以判别电势的大小；
〔3〕利用长度和电阻成正比可以求出待测电阻的大小；
〔4〕利用桥式电路的电阻成比例关系可以求出电阻的大小。
四、解答题
13.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合结合平抛运动的位移公式可以求出的最大值；
〔2〕利用动能定理可以求出对应的高度差。
14.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合半径大小可以求出磁感应强度的大小；
〔2〕利用牛顿第二定律结合速度的分解可以求出粒子进入电场的速度大小；结合类平抛的位移公式可以求出横坐标的大小；
〔3〕利用周期公式结合圆心角和速度的方向可以求出初速度的表达式。
15.【解析】【分析】〔1〕利用等压变化的状态方程可以求出气体的温度；
〔2〕利用平衡方程可以求出气体的压强；结合等容变化可以求出F的大小和AB之间的距离。
16.【解析】【分析】〔1〕利用折射率结合入射角和反射角大小可以求出折射率的大小范围；
〔2〕利用折射率结合全反射的条件可以求出角度正弦值的满足条件。