江苏省南通市南通中学2021届高三上学期第一次大联考试题（12月） 物理 10页

1 2021 届江苏南通市高三第一次大联考 物 理 （考试时间：90 分钟 满分：100 分） 注意事项： 1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、考位号填写在答题卡上。 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，再选涂其它答案标号。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，将答题卡交监考老师。 一、单项选择题．本题共 8 小题，每小题 3 分，共计 24 分．每小题只有一个选项符合题意． 1．小明同学在清洗玻璃试管时发现：将盛有半管水的试管倒扣在水槽中时水并不会流入盆 中，且管内水面下凹，如图所示．他又在水槽中滴入一滴蓝色的硫酸铜溶液，一段时间 后试管中的水也变蓝了．对于上述现象，下列说法中正确的是 A．试管中水面下凹是由于管中气体压强引起的 B．试管中水面下凹说明水对玻璃是不浸润的 C．试管中的水变蓝是由于硫酸铜分子间存在斥力 D．试管中的水变蓝是由于硫酸铜分子扩散引起的 2．2020 年 6 月 23 日，“北斗三号”全球卫星导航系统的最后一颗卫星成功发射．在“北斗 三号”的 30 颗组网卫星中，包含 3 颗地球同步卫星（离地高度约 3.6 万千米），24 颗地 球中圆轨道卫星（离地高度约 2 万千米）．则 A．同步卫星的发射速度一定大于 11.2 km/s B．同步卫星的向心加速度小于中圆轨道卫星的向心加速度 C．同步卫星的运行周期小于中圆轨道卫星的运行周期 D．质量相同的同步卫星和中圆轨道卫星相比，同步卫星的动能大 3．如图所示，一列简谐波沿 x 轴传播，实线为 t1=0 时的波形图，此时质点 P 向 y 轴负方向 运动，虚线为 t2=0.1s 时的波形图，已知周期 T＞0.1s．则 A．简谐波传播的速度为 15m/s B．简谐波沿 x 轴正方向传播 C．t=0.2s 时质点 P 再次回到初始位置 D．0～0.3s 内质点 P 通过的路程为 0.3m 4．中国是核电大国，到 2020 年 1 月，已经建成 19 座核电站，核电站是利用原子核发生裂 变反应时所产生的核能来进行发电的．关于原子核与核能，以下说法正确的是 A．组成原子核的核子之间只存在引力 B．核反应中由于核子数减少而导致质量亏损 C．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小 D．核电站利用中等质量的原子核分裂成质量较小的原子核来获取核能 第 1 题图 第 3 题图 42 x/m y/m 0.1 6 －0.1 P O 2 5．据《物原》记载：“史佚始作辘轳”．人们借助辘轳从井中汲水的示 意图如图．某人以恒定角速度转动辘轳汲水时，绳子不断重叠地绕 在一起，绳子的粗细不可忽略．则 A．水桶匀速上升 B．水桶减速上升 C．绳子拉水桶的力大于水桶拉绳子的力 D．绳子拉水桶的力大于水桶和水的总重力 6．在固定点电荷 Q 的电场中，一试探电荷 q 仅在静电力作用下 绕点电荷 Q 沿椭圆轨道运动，a、b、c、d 为椭圆轨道上四点， 如图所示．下列说法正确的是 A．b、d 两点电场强度相同 B．a 点电势一定比 c 点电势高 C．试探电荷由 a 运动到 c 的过程中电势能增大 D．试探电荷与固定点电荷带同种电荷 7．军事演习中，某伞兵从运输机上跳伞，一段时间后开始匀速下降，然后进入方向水平向 右、风速恒定的区域．图中虚线表示其在该区域中运动状态达到稳定后的轨迹，降落伞的 姿态和运动轨迹可能正确的是 8．如图所示，滑块以初速度 v0 从固定斜面顶端下滑，到达斜面底端时速度刚好为零．取斜 面底端所在水平面为零势能面．下列描述滑块的加速度大小 a、重力功率 P、动能 Ek、机 械能 E 随时间 t 变化的图象中，可能正确的是 二、多项选择题．本题共 4 小题，每小题 4 分，共计 16 分．每小题有多个选项符合题意．全 部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不答的得 0 分． 9．如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r，R1 为定值电阻（R1＞r），R2 为可变电阻，C 为电容器，闭合开关后改变 R2 的阻值，则 A．增大 R2 的阻值，电阻 R1 上的电压也增大 B．增大 R2 的阻值，电容器 C 上的电荷量增加 C．当 R2= 0 时，电源的输出功率最大 D．当 R2= 0 时，电源的效率最大 A B C D q Q a b c d 第 6 题图 v0 第 8 题图 辘轳 第 5 题图 O t a A O t E D O t EK CB O t P 第 9 题图 S C R2 E r R1 3 10．氢原子能级图如图所示，氢原子从 n≥3 的各个能级直接跃迁至 n=2 能级时，辐射光的 谱线称为巴尔末线系．关于巴尔末线系，下列说法正确的有 A．波长最长的谱线对应光子的能量为 1.89 eV B．大量处于 n=4 能级的氢原子向基态跃迁过程，可辐 射出 6 种处于巴尔末线系的光子 C．氢原子从 n=3 能级跃迁至 n=2 能级时，辐射出的光 子不能使逸出功为 2.25eV 的金属发生光电效应 D．若氢原子从 n=4 能级跃迁至 n=2 能级时辐射出的光 子能使某金属发生光电效应，则光电子的最大初动 能为 2.55 eV 11．水平放置的单色线光源 S 发出的光有一部分直 接入射到竖直光屏上，一部分通过水平放置的平 面镜反射后射到屏上，这两列光相遇时会发生干 涉，形成水平的明暗相间的条纹．则 A．将光屏向右平移，相邻条纹间距减小 B．将光屏向右平移，相邻条纹间距增大 C．将线光源 S 向下平移，相邻条纹间距减小 D．将线光源 S 向下平移，相邻条纹间距增大 12．实验小组用图甲所示装置研究电子在平行金属板间的运动．将放射源 P 靠近速度选择器， 速度选择器中磁感应强度为 B，电场强度为 E，P 能沿水平方向发出不同速率的电子，某 速率的电子能沿直线通过速度选择器，再沿平行金属板 A、B 的中轴线 O1O2 射入板间．已 知水平金属板长为 L、间距为 d，两板间加有图乙所示的交变电压，电子的电荷量为 e， 质量为 m（电子重力及相互间作用力忽略不计）．以下说法中正确的有 A．沿直线穿过速度选择器的电子的速率为 E B B．只增大速度选择器中的电场强度 E，沿中轴线射入的电子穿过 A、B 板的时间变长 C．若 t= 4 T 时刻进入 A、B 板间的电子恰能水平飞出，则飞出方向可能沿 O1O2 D．若 t=0 时刻进入金属板间 A、B 的电子恰能水平飞出，则 BLT nE  （n=1,2,3……） 三、实验题：本题共 2 小题，共计 14 分．请将解答写在答题卡相应的位置． 第 11 题图 平面镜 光屏 S 第 10 题图 -13.6eV -3.4eV -1.51eV -0.85eV 0 1 ∞ 2 3 4 n En 图（乙） UAB O t 2 T T U0 -U0 图（甲） 第 12 题图 P E B A B O2O1 4 13．(6 分) 图示是探究“加速度与力的关系”的实验装置．两辆相同的小车，放在同一块长 木板上，小车前端各系一根细绳，绳的另一端跨过定滑轮挂上托盘，盘里可放砝码．两 小车后端各系一条细线，细线后端用夹子夹住， 打开夹子，托盘和砝码牵引小车运动，合上夹子， 两小车同时停止运动． （1）下列实验要求中错误．．的是 ▲ ． A．细绳需要与木板平行 B．需要平衡小车与木板间的摩擦力 C．托盘和砝码的总质量需远小于小车的质量 D．两个托盘及所放砝码的总质量必须相等 （2）正确操作后，用刻度尺测出两小车通过的位移分别为 x1、x2，则它们的加速度之比 等于 ▲ ．用天平测出两个托盘（含砝码）的质量分别为 m1、m2，若关系式 ▲ （用所测物理量的符号表示）成立，则说明加速度大小与力成正比． 14．(8 分)太阳能电池在有光照射时，可以将光能转化为电能，在没有光照射且未储存电能 时可视为一个电阻．实验小组用伏安法探究某太阳能电池视为电阻 RS 时的 I－U 特性． （1）实验小组先用欧姆表“×100”挡粗测该太阳能电池的电阻 RS，发现指针从左端开 始只偏转很小角度，为使测量结果更准确，他们需改用 ▲ （选填“×1k”或 “×10”）挡位，并重新进行 ▲ ． （2）实验小组设计好电路后，正确操作，得到了多组电压表和电流表的示数 U、I，如 下表所示： U/V 0.0 1.2 1.6 2.0 2.4 2.6 2.8 3.0 I/mA 0.0 0.0 0.1 0.4 0.9 1.8 3.3 5.1 ①他们设计的电路图可能是图甲中的 ▲ (选填“A”或“B”)图． ②请根据表中数据在图乙中作出太阳能电池 RS 的 I－U 图线． ③由所作图线可知，随所加电压的增大，太阳能电池的电阻 RS ▲ ，能反映 该太阳能电池真实 I－U 特性的曲线应该在所作图线的 ▲ （选填“上方”或 “下方”）． 四、计算题：本题共 4 小题，共计 46 分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算 步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位． I/mA U/VO 1.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 第 14 题图乙第 14 题图甲 RS SE r A R mA V RS SE r B R mA V 第 13 题图 托盘 1 托盘 2 小车 1 小车 2 5 15．（6 分）如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景．已知篮球内部容积为 7.5L， 环境温度为 27℃，大气压强为 1.0atm，打气前球内气压等于外界大气压强，手持式打气 筒每打一次气能将 0.5L、1.0 atm 的空气打入球内，当球内气压达到 1.6 atm 时停止打气 （1atm=1.0×105 Pa）． （1）已知温度为 0℃、压强为 1atm 标准状态下气体的摩尔体积为 V0=22.4L/mol，求打气 前该篮球内空气的分子数 n（取阿伏伽德罗常数 NA=6.0×1023mol-1，计算结果保留两 位有效数字）； （2）要使篮球内气压达到 1.6 atm，求需打气的次数 N（设打气过程中气体温度不变）． 16．（10 分）如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角θ=30º，导轨间距 L=0.5m， 导轨下端接定值电阻 R=2Ω，导轨电阻忽略不计．在导轨上距底端 d=2m 处垂直导轨放置 一根导体棒 MN，其质量 m=0.2kg，电阻 r=0.5Ω，导体棒始终与导轨接触良好．某时刻起 在空间加一垂直导轨平面向上的变化磁场，磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系为 B=0.5t （T），导体棒在沿导轨向上的拉力 F 作用下处于静止状态，g 取 10m/s2．求： （1）流过电阻 R 的电流 I； （2）t=2s 时导体棒所受拉力 F 的大小； （3）从 t=4s 时磁场保持不变，同时撤去拉力 F，导体棒沿导轨下滑至底端时速度恰好达 到最大，此过程回路产生的热量 Q． 17．(14 分) 如图所示，倾角θ=30º的固定斜面与水平地面在 B 点平滑连接．质量 M=9.0kg 的 第 15 题图 第 16 题图 B θ d N R M L 6 滑块静止在水平地面上，滑块与地面之间的动摩擦因数μ=0.25．现将质量 m=1.0kg 的光 滑小球从斜面上 A 点由静止释放，A 点距水平地面的高度为 H=5.0m．已知小球与滑块间 的碰撞是弹性碰撞，g 取 10m/s2． （1）求小球由 A 下滑至 B 过程所受支持力的冲量大小 IN； （2）小球与滑块第一次碰撞后返回斜面的最大高度为 3.2m，求第一次碰后滑块的速度大 小 vM1； （3）求小球与滑块发生第 n 次碰撞后，滑块滑行的距离 sn． 18．（16 分）一台质谱仪的工作原理如图所示．甲、乙两种比荷不同的带电粒子从容器 A 下 方的狭缝 S1 飘入电势差为 U0 的加速电场，其初速度几乎为 0，然后经过狭缝 S3 沿着与磁 场垂直的方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，最后打到照相底片上．已知带电粒子 从狭缝 S3 进入磁场时与垂直磁场边界方向存在一个很小的散射角θ，所有粒子均打在底片 的 MN 区域内．甲粒子能打在底片上的最远点为 M，乙粒子能打在底片上的最近点为 N， 点 M、N 到狭缝 S3 的距离分别为 xM、xN．忽略带电粒子的重力及相互间作用力． （1）求甲粒子的比荷 q m 甲 甲 ； （2）求乙粒子在磁场中运动的最长时间 t； （3）若考虑加速电压有波动，在（U0-△U）到（U0+△U）之间变化，要使甲、乙两种 粒子在底片上没有重叠，求△U 应满足的条件． H A B θ m M 第 17 题图 第 18 题图 A B NM S1 S2 S3 θ θ xN xM U0 7 物理参考答案及评分标准 双评比例百分之 25 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共计 24 分．每小题只有一个选项符合题意． 1．D 2．B 3．B 4．C 5．D 6．C 7．A 8．D 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分．每小题有多个选项符合题意．全部 选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得O分． 9．BC 10．AC 11．BD 12．ACD 三、实验题：本题共2小题，共计14分．请将解答填写在答题卡相应的位置． 13．（6 分） （1）D（2 分） （2）x1:x2 （2 分） （3） 1 1 2 2 x m x m  （2 分）（其他正确表达式也给分） 14．（8 分） （1）×1k（1 分） 欧姆调零（或电阻调零）（1 分） （2）①A（2 分） ②如图（2 分） ③先几乎不变，后迅速减小（1 分） 上方（1 分） 四、计算题：本题共 4 小题，共计 46 分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演 算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位． 15．（6 分）解： （1）设球内空气在标准状况下的体积为 V′，由盖―吕萨克定律有 1 2 V V T T  其中 T1=300K，T2=273K （1 分） 又 A 0 Vn NV  （1 分） 解得 n=1.8×1023（个） （1 分） （2）由玻意耳定律，有 0 ( )p V N V pV   （2 分） 解得 N=9（次） （1 分） 16．（10 分）解： （1）由法拉第电磁感应定律，有 I/mA U/VO 1.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 8 1 BE Ldt t     ，其中 0.5T/sB t   （1 分） 又 1 EI R r   （1 分） 解得 I1=0.2A （1 分） （2）当 t=2s 时：B1=1.0T （1 分） 导体棒受力平衡 1 1sinF mg B I L  （1 分） 解得 F=1.1N （1 分） （3）当 t=4s 时 B2=2.0T，此后磁感应强度不变，设导体棒最大速度为 vm，有 2 2 mE B Lv 2 2 EI R r   又 2 2sinmg B I L  （1 分） 可解得 vm=2.5m/s （1 分） 由功能关系，有 2 m 1sin 2mgd mv Q   （1 分） 解得 Q=1.375J （1 分） 17．（14 分）解： （1）小球光滑，沿斜面匀加速下滑，有 mgsinθ=ma 可得 a=5m/s2 （1 分） 由 21 sin 2 H at 得 t =2s （1 分） 所以 I=FN·t=mgcosθ·t=10 3 N s （2 分） （2）小球到达 B 点时 v1= at=10m/s （1 分） 设小球与滑块第一次碰后反弹速度大小为 vm1，滑块速度大小为 vM1 有 2 m1 1 2mgh mv （1 分） 得 vM1=8m/s （1 分） 又 1 M1 m1-mv Mv mv （1 分） 解得 M1 1 1 2m/s5v v  （1 分） 9 （3）第一次碰后，小球沿斜面往返的时间 m1 m1 2 3.2svt a   滑块沿水平地面滑行的时间 M1 M1 0.8svt g  小球第二次与滑块碰撞时滑块已静止 （1 分） 第二次碰前小球速度 v2=vm1=8m/s，由 2 M2 m2-mv Mv mv 2 2 2 2 m2 M2 1 1 1 2 2 2mv mv Mv  可得 2 M2 2 1 1 1( )5 5v v v  （1 分） 同理可知小球第三次与滑块碰撞时滑块也已静止，由 3 M3 m3-mv Mv mv 2 2 2 3 m3 M3 1 1 1 2 2 2mv mv Mv  可得 3 M3 3 1 1 1( )5 5v v v  所以小球第 n 次与滑块碰撞后，滑块速度 n Mn 1 1( )5v v （1 分） 由 2 n Mn 10 2Mgx Mv   （1 分） 得 n 2n 20 m5x  （或 n n 20 m25x  ） （1 分） 18．（16 分）解： （1）甲粒子打在底片上的最远点 M，对应甲粒子在磁场中偏转了半个圆周，即 r 甲= 2 Mx （1 分） U0q 甲= 1 2 m 甲 v 甲 2 （1 分） B q 甲 v 甲= 2m v r 甲 甲 甲 （1 分） 10 解得 0 2 2 M 8q U m x B 甲 甲 （2 分） （2）乙粒子打在底片上的最近点 N，对应乙粒子以散射角θ进入磁场，即 2r 乙 cosθ= xN （1 分） 又 U0q 乙= 1 2 m 乙 v 乙 2 （1 分） B q 乙 v 乙= 2m v r 乙 乙 乙 （1 分） 乙粒子在磁场中偏转角为（π+2θ）时，运动的时间最长，即 r 乙（π+2θ）=v 乙 t （1 分） 解得 t= 2 N 2 0 ( 2 ) 8 cos x B U     （1 分） （3）要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠，即甲粒子打在底片上距离狭缝 S3 的最小距离 比乙粒子打在底片上距离狭缝 S3 的最大距离大，故 2r 甲 cosθ≥2r 乙 （1 分） （U0-△U）q 甲= 1 2 m 甲 v 甲 22 （1 分） （U0+△U）q 乙= 1 2 m 乙 v 乙 22 （1 分） r 甲= m v Bq 甲 甲2 甲 ，r 乙= m v Bq 乙 乙2 乙 （1 分） 解得 △U≤ 2 4 2 02 4 2 cos cos M N M N x x Ux x     （2 分）