江西省五市九校2021届高三上学期第一次联考物理试题 Word版含答案 13页

江西省五市九校协作体 2021 届高三第一次联考物理试卷 满分：100 分 一、选择题（每小题 4 分，共 40 分，其中第 1—6 题为单选，7—10 为多选，全对得 4 分，选对但不全得 2 分，错选或不选得 0 分） 1.在太空中有一种用牛顿第二定律来测物体质量的方法，其原理如图所示。在太空舱中将标准物体 1m 与待 测物体 2m 紧靠在一起，施加一水平推力 150NF  后，在观测时间 0.02st  内，标准物体 1m 和待测物体 2m 的速度变化是 0.6m sl 。若已知标准物体 1m 的质量为 1.0kg 则待测物体 2m 的质量为（ ） A.49kg B.4.0kg C.8.0kg D.3.0kg 2.如图，当轿车以 18km/h 的速度匀速驶入高速公路 ETC 收费通道时，ETC 天线完成对车载电子标签的识别 后发出“滴”的一声。此时轿车距自动栏杆 8m，司机发现栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，使轿车刚好 没有撞杆。已知刹车的加速度大小为 5m/s2，则司机的反应时间为（ ） A.1.1s B.0.9s C.0.7s D.1s 3.如图所示电路，电阻 1R 与电阻 2R 阻值相同，都为 R ，和 2R 并联的 D 为理想二极管（正向电阻可看作零， 反向电阻可看作无穷大），在 A、B 间加一正弦交流电， 60 2 sin100 ( )mu V 加在 2R 上的电压有效值为 （ ） A.30V B.60V C.30 2V D.15 10V 4.如图所示，在倾角为30 的光滑斜面上，一质量为 2m 的小车在沿斜面向下的力 F 作用下沿斜面下滑，在 小车下滑的过程中，小车支架上连接着小球（质量为 3m）的轻绳恰好水平。则外力 F 的大小为（ ）（已 知重力加速度为 g） A.5mg B.7.5mg C.4.5mg D.3.5mg 5.2020 年 7 月 31 日中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平同志在北京宣布北斗三号全球卫星导 航系统正式开通，北斗三号（国之重器）系统由 24 颗中圆地球轨道卫星、3 颗地球静止轨道卫星（运行在 地球同步轨道）和 3 颗倾斜同步轨道卫星（其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，周期与地球自转周期相 同）共 30 颗卫星组成。两种同步轨道卫星均绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A.倾斜同步轨道卫星可能定点在江西上空 B.倾斜同步轨道卫星的机械能可能大于地球静止轨道卫星的机械能 C.倾斜同步轨道卫星和地球静止轨道卫星内的仪器均处于平衡状态 D.倾斜同步轨道卫星的运行速率可能大于地球静止轨道卫星的运行速率 6.如图甲所示，水平面上固定一个粗糙的“U”形金属框架，金属杆 ab 横跨其上并与之接触良好，整个装 置处于竖直向上的磁场中，磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示，在金属杆 ab 保持静止的时间段 内（ ） A.回路中产生的感应电动势一定减少 B.金属杆 ab 中感应电流方向一定从 b 到 a C.金属杆 ab 所受摩擦力的方向一定水平向左 D.金属杆 ab 所受安培力一定变大 7.如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板 M 的左端，右端与小木块 m 连接，且 m、M 及 M 与地面间摩擦不 计。开始时，m 和 M 均静止，现同时对 m、M 施加等大反向的水平恒力 1F 和 2F ，设两物体开始运动以后 的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度。对于 m、M 和弹簧组成的系统（ ） A.系统机械能不守恒 B.由于 1F 、 2F 均能做正功，故系统的机械能一直增大 C.由于 1F 、 2F 大小不变，所以 m、M 各自一直做匀加速运动 D.当弹簧弹力大小与 1F 、 2F 片大小相等时，m、M 各自的动能最大 8.从地面上以初速 0v 度竖直向上抛出一质量为 m 的球，若运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比关系， 球运动的速率随时间变化规律如图所示， 1t 时刻到达最高点，再落回地面，落地时速率为 1v ，且落地前球 已经做匀速运动，则下列说法正确的是（ ） A.小球加速度在上升过程中逐渐减少，在下降过程中逐渐减少 B.小球上升过程中的平均速度小于 0 2 v C.小球抛出瞬间的加速度最大，到达最高点的加速度最小 D.小球抛出瞬间的加速度大小为 0 1 1 v gv      9.在利用光电管装置研究光电效应的实验中，使用某一频率的光照射光电管阴极时，有光电流产生。下列说 法正确的是（ ） A.光电效应揭示了光的粒子性 B.在光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光频率成正比 C.保持入射光的频率不变，不断减小入射光的强度，遏止电压始终不变 D.保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，光电子的最大初动能一定变大 10.如图所示，质量相同的 A、B 两物体放在光滑绝缘的水平面上。所在空间有水平向左的匀强电场。场强 大小为 E，其中 A 带正电，电荷量大小为 q，B 始终不带电。一根轻弹簧一端固定在墙面上，另一端与 B 物体连接，在电场力作用下，物体 A 紧靠着物体 B，一起压缩弹簧，处于静止状态。现在 A 物体上施加一 水平向右的恒定外力 F。弹簧始终处于弹性限度范围内，下列判断正确的是（ ） A.若两物体能分离，则分离瞬间 A、B 两物体加速度大小相等 B.若 F qE ，则弹簧还耒恢复到原长时 A、B 两物体分离 C.若 F qE ，则弹簧还未恢复到原长时 A、B 两物体分离 D.若 F qE ，则弹簧恢复到原长时 A、B 两物体分离 二、实验题（每空 3 分，共 18 分） 11.（9 分）某同学用如图甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计 A 挂于固定点 P， 下端用细线挂一重物 M，弹簧测力计 B 的一端用细线系于 O 点，手持另一端向左拉，使结点 O 静止在某位 置。分别读出弹簧测力计 A 和 B 的示数，井在贴于竖直木板的白纸上记录 O 点的位置和拉线的方向。 （1）下列的实验要求中不必要是__________ A.细线 AO 与 BO 之间的夹角应尽可能大于90 B.改变拉力的大小与方向，进行多次实验，每次都要使 O 点静止在同一位置 C.细线应尽可能长一些 D.应测量重物 M 所受的重力 （2）图乙的示数为______________N。 （3）图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法正确的是_____________。 A.图中的 'F 是力 1F 和 2F 合力的理论值 B.图中的 F 是力 1F 和 2F 合力的理论值 C.F 是力 1F 和 2F 合力的实际测量值 D.本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目的 12.（9 分）在测定金属丝的电阻率的实验中，为了安全、准确、方便地测出电阻丝的电阻 xR ，设计了如图 所示实验电路图来完成实验，可用的实验仪器如下： A.开关、导线若干 B.待测金属丝（ xR 约5 ） C.电压表 V（量程 0~1V ，内阻 v 1kR   ） D.电流表 A（量程 0~0.6A，内阻 A 1R   ） E.定值电阻 1R （阻值 1 0.5kR   ） F.定值电阻 2R （阻值 2 1.9kR   ） G.滑动变阻器 3R （ 0 ~10 ） H.滑动变阻器 4R （ 0 ~1000 ） L.电源（电动势为 3V，内阻很小） （1）实验中定值电阻应选用____。滑动变阻器应选用_____。（选填实验仪器前面字母） （2）用图中电路测量该金属丝的电阻，若某次测量中，电压表的读数为 U，电流表的读数为 I，该金属丝 电阻的表达式为 xR  _______（用测出或已知的物理量的符号表示）。 三、解答题（9+9+14-32 分） 13.（9 分）质量为 2m 的劈 A 和质量为 3m 的 B 紧挨着放置，两劈的表面均为半径为 R 的 1 4 圆周，放在光 滑水平面上，A 和 B 的倾斜面都是光滑曲面，如图所示。一质量为 3m 的物块（可视为质点）位于劈 A 的 最高点从静止滑下，然后又滑上劈 B，重力加速度为 g。求： （1）物块第一次离开劈 A 时，劈 A 后退的距离； （2）物块在劈 B 上能够达到相对水平面的最大高度。 14.（9 分）如图所示，光滑平行金属导轨固定在倾角为 的斜面上，导轨电阻忽略不计。虚线 ab 、 cd 间 距为 l 且均与导轨垂直，在 ab 、 cd 之间的区域存在垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。将质量均为 m 的两根导体棒 PQ 、MN 先后从导轨上同一位置由静止释放，释放位置与虚线 ab 的距离为 2 l ，当导体棒 PQ 进入磁场瞬间释放导体棒 MN。已知导体棒 PQ 进入磁场瞬间恰开始做匀速运动，两导体棒始终与导轨垂直 且接触良好，重力加速度为 g，求从 PQ 棒进入到 MN 棒离开整个过程回路中产生的焦耳热 Q。 15.（14 分）在 xOy 平面的 x 轴上方区域范围内存在着范围足够大的匀强磁场（如图甲所示）。在空间坐标 （ 0x  ， 1 2y a ）处有一粒子源，在某一时刻向平面内各个方向均匀发射 N 个（N 足够大）质量为 m、 电荷量为—q,速度为 0v 的带电粒子：（不计粒子重力及粒子间的相互作用，题中 N、a、m、 q 、 0v 均为已 知量） （1）若放射源所发出的粒子恰好有 1 3 不能到达 x 轴，求磁感应强度为多大； （2）求解第（1）问中，x 轴上能接收到粒子的区域长度 L； （3）若磁场仅限制在一个半径为 a 的圆形区域内（如图乙所示），圆心在坐标 1( , )2a a 处。保持磁感应强度 不变，在 x 轴的正半轴 2a x a  区间上铺设挡板，粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上并被挡板吸 收，求：这部分粒子在先后到达板上的时间内对挡板的平均作用力。 四、选考题（共 10 分，请考生从第 16 题、17 题中任选一题作答。如有多做，则按所做的第一题计分） 16.（10 分）如图所示在绝热气缸内，有一绝热活塞封闭一定质量的气体，开始时缸内气体温度为 47℃，封 闭气柱长为 8cm，活塞横截而积 260cmS  。现通过气缸底部电阻丝给气体加热一段时间，此过程中气体 吸热 22J，稳定后气体温度变为 127℃。已知大气压强等于 310 Pa ，活塞与气缸间无摩擦，不计活塞重力， 求： ①加热后活塞到气缸底部的距离； ②此过程中气体内能改变了多少。 17.（10 分）如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知 60A  ， 90C   。一束极细的光于 AC 上 的 D 点垂直 AC 面入射，其中 2AD DC ，且 AD a ，核镜的折射率为 2n  ，求： ①光从棱镜第一次射入空气时的折射角； ②光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间（设光在真空中的传播速度为 c）。 江西省五市九校协作体物理试卷参考答案 一、选择题（每小题 4 分，共 40 分，全对得 4 分，选不全得 2 分，错选或不选得 0 分） 1.B 2.A 3.D 4.B 5.B 6.A 7.AD 8.ABD 9.AC 10.ACD 二、实验题（每空 3 分，共 18 分） 11.（1）AB（2）3.80 （3.78~382N 均给分）（3）ACD 12.（1）F G （2） 2.9 A U RI  或  2v A v R R U RR I   三、解答题（9+9+14=32 分） 13.（9 分）（1） 3 5 R （2） 5 R 【解】（1）物块第一次在劈 A 上滑行的过程中，设物块前进的水平距离为 x，劈 A 后退的距离为 Ax 对于劈 A 和物块组成的系统，根据水平方向动量守恒，有 3 2 Amx mx ……1 分 并且 Ax x R  ……1 分 解得 3 5Ax R ……1 分 （2）设物块第一次离开劈 A 时，物块的速度大小为 v，劈 A 的速度大小为 AV 。 根据系统动量守恒，有 3 - 2 0Amv mv  ……1 分 根据系统机械能守恒，有 2 21 13 3 22 2 AmgR mv mv  ……1 分 解得 4 5 gRv  ……1 分 设物块在劈 B 上达到的最大高度为 h，此时两者的速度大小均为 v共 。 根据系统动量守恒，有 3 6mv mv 共 ……1 分 根据系统机械能守恒，有 2 21 13 3 62 2mgh mv mv  共 ……1 分 解得 5 Rh  ……1 分 14.（9 分） 1 2 2 sinQ Q Q mgl    【解】导体棒 PQ 进入磁场时恰好匀速运动，在导体棒 PQ 进入磁场时导体棒 MN 开始释放，因对 MN 2 2 l v t ……2 分 则对 PQ 而言 x vt l  ……2 分 故当导体棒 PQ 匀速离开磁场区域瞬问，导体桦 MN 恰进入磁场并开始匀速运动，导体棒 PQ 经过磁场区 域的过程中，回路产生的焦耳热 1 sinQ mgl  ……2 分 导体棒 MN 经过磁场区域的过程中，回路产生的焦耳热 2 sinQ mgl  ……2 分 整个过程中回路产生的焦耳热 1 2 2 sinQ Q Q mgl    ……1 分 15.（14 分）（1） 0mv aq ；⑵ 15 3 2 2a a ；⑶ 2 0 2( 3) Nmv a  [解]（1）由几关系可知左右两个相切圆为临界条件，由于有 1 3 不能到达要 x 轴，所以 1 2 2 3O PO   由几 何关系知，磁场中做圆周运动半径为 R a ……1 分 洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得 2 0 0 mvqv B R  ……1 分 解得 0mvR aqB   ……1 分 则磁感应强度 0mvB aq  ……1 分 （2）粒子打 x 轴上的范围如图所示， x 轴右侧长度为 2 2 1 1 15(2 ) 2 2L a a a      ……2 分 x 轴左侧，F 与 x 轴相切，由几何关系知 2 2 2 1 3 2 2L a a a      ……2 分 联立可得 1 2 15 3 2 2L L L a a    ……1 分 （3）粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上，根据几何关系则有 1 12sin 2 a a    解得 6   ……1 分 粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上运动量的变化量 0 0 6 2 12 NmvP Nmv     ……1 分 粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上运动的最短时间 1 0 0 2 56 2 6 a at v v           ……1 分 粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上运动的最长时间 2 0 0 0 1 22 2 aa a at v v v      ……1 分 这部分粒子在先后到达板上的时间内对挡板的平均作用力 2 0 2 1 2( 3) NmvPF t t a    ……1 分 四、选考题（共 10 分，请考生从第 16 题、17 题中任选一题作答。如有多做，则按所做的第一题计分） 16.（10 分）①10cm ②10J 【解】①取封闭的气体为研究对象，开始时气体的体积为 1L S 温度为： 1 273 47 320KT    ……1 分 末状态的体积为 2L S ，温度为： 2 =273 127=400KT  ……1 分 气体做等压变化，则 1 1 2 2 L S L S T T  ……2 分 解得： 2 10cmL  ……1 分 ②在该过程中，气体对外做功  0 2 1W P S L L  ……2 分 由热力学第一定律 U Q W   ……2 分 解得 10JU  ……1 分 17.（10 分）（1） 45r   （2） 4 6 3 at c  【解】（1）设玻璃对空气的临界角为 C，则 1 1sin C 45 2 C n    ……2 分 如图所示， 1 60i  ， 1 45i   ，发生全反射， 2 2 1 30 30i i C    ，由折射定律有： 2 sin 2sin r i  ……2 分 所以 45r   ……1 分 （2）棱镜中光速 2 c cv n   ……2 分 所求时间： 3 4 62cos30 3 aa at v c    ……3 分