全國(guó)卷“超級(jí)全能生”13

〔全國(guó)卷〕“超級(jí)全能生〞2021屆高三物理3月聯(lián)考試題〔甲卷〕〔含解析〕本卷須知：1.本試題卷共8頁(yè)，總分值300分，考試時(shí)間150分鐘。2.答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫在答題卡的相應(yīng)位置。3.全部答案在答題卡上完成，答在本試題卷上無(wú)效。4.答復(fù)選擇題時(shí)，選出每題答案后，用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。5.考試結(jié)束后，將本試題卷和答題卡一并交回。二、選擇題(此題共8小題，每題6分，共48分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，14～18題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，19～21題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)14.玻爾在盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)根底上引入了能級(jí)量子化和軌道量子化的思想，提出了玻爾原子模型，在解釋核外只有一個(gè)電子的氫原子光譜上取得了近乎完美的成功。如下列圖為氫原子的能級(jí)圖，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.氫原子的核外電子需要吸收一個(gè)能量大于1.89eV的光子，才可以從n=2的能級(jí)躍遷到n=3的能級(jí)×1034HzD.用能量為12.75eV的單色光照射一群處于基態(tài)的氫原子，該氫原子可以發(fā)出3種能量的光子15.如圖，兩條固定且足夠長(zhǎng)的絕緣直導(dǎo)線L1和L2相互垂直相交于點(diǎn)O，導(dǎo)線L1上方、L2左右兩側(cè)分別存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0，方向分別垂直平面向外、向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。L1中的電流水平向左，L2中的電流豎直向上，關(guān)于導(dǎo)線L2對(duì)稱的M、N兩點(diǎn)到導(dǎo)線L1的距離相等。N點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B0，方向垂直平面向里；流經(jīng)L1的電流在M點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向垂直平面向里，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是1的電流在N點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B02的電流在N點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0B0B016.“北斗〞成功組網(wǎng)，“天問(wèn)〞奔赴火星，“嫦娥五號(hào)〞月球取樣歸來(lái)，剛剛過(guò)去的2021年，英雄的中國(guó)人民不僅戰(zhàn)勝了肆虐的疫情和水患，還在航空航天等諸多領(lǐng)域取得了豐碩的成果。關(guān)于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)里近地軌道衛(wèi)星和赤道地面上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的比較中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是17.如圖甲所示，外外表光滑的斜劈固定在水平面上，質(zhì)量為m=kg的物塊從斜劈頂端由靜止下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)位移(x)和速度平方(v2)的關(guān)系圖像如圖乙所示。假設(shè)在斜劈頂端固定細(xì)線的一端，細(xì)線另一端與物塊連接，靜止時(shí)細(xì)線與斜面平行，如圖丙所示，解除斜劈固定后，當(dāng)斜劈以a=2g(取g=10m/s2)的加速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線的拉力大小為18.水平地面上的真空封閉容器內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E。質(zhì)量為m的帶電油滴以速度大小v0從A點(diǎn)噴射入電場(chǎng)，經(jīng)調(diào)整入射方向，油滴沿豎直平面做直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，軌跡如下列圖。油滴自A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B后即沿BA方向折返，測(cè)量出AB兩點(diǎn)間的高度差為h，重力加速度為g。以下分析正確的選項(xiàng)是mv02－mghB.油滴一定帶正電，且返回a點(diǎn)時(shí)，速度大小仍為v0θ，那么可以計(jì)算出油滴的電荷量D.假設(shè)可測(cè)量出油滴從B返回A的時(shí)間，仍無(wú)法計(jì)算出油滴的電荷量19.如圖甲所示，光滑水平軌道與光滑半圓軌道相連接。小球從水平軌道上以某一速度進(jìn)入半圓軌道，小球經(jīng)過(guò)半圓軌道最高點(diǎn)B時(shí)的速度的平方v2與此時(shí)軌道與小球間彈力F的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度取g=10m/s2，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是D.假設(shè)小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)B，小球在A點(diǎn)的動(dòng)量大小為p=5kg·m/s20.如下列圖，傾角為a的斜面體上放一物塊，物塊與沙桶通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)光滑定滑輪相連接，滑輪左側(cè)細(xì)繩與斜面平行，向沙桶中添加少量沙子或用細(xì)線將沙桶拉離豎直方向少許后，物塊與斜面體始終保持靜止。那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.向沙桶中增添少量沙子后，斜面對(duì)物塊的支持力變小B.向沙桶中增添少量沙子后，斜面體對(duì)物塊的摩擦力一定變大C.用細(xì)線將沙桶拉離豎直方向少許后，地面對(duì)斜面體的支持力減小D.用細(xì)線將沙桶拉離豎直方向少許后，地面對(duì)斜面體的摩擦力增大21.如下列圖，虛線下方區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。半徑為L(zhǎng)、圓心角為θ=60°的扇形閉合導(dǎo)線框Oab繞垂直于紙面的O軸(O軸位于磁場(chǎng)邊界的虛線上)，閉合導(dǎo)線框電阻為3R，其中弧ab電阻為R，現(xiàn)將導(dǎo)線框以角速度ω順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是BL2ω三、非選擇題(包括必考題和選考題兩局部，共174分。第22～32題為必考題，每個(gè)試題考生都必須作答。第33～38題為選考題，考生根據(jù)要求作答)(一)必考題(此題共11題，共129分)22.(5分)物理實(shí)驗(yàn)興趣小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用來(lái)探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，其中帶滑輪的小車的質(zhì)量為M，沙桶注入細(xì)沙后的質(zhì)量用m表示，前端帶有可調(diào)滑輪的長(zhǎng)木板放置在水平桌面上，末端安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。開始實(shí)驗(yàn)前，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要認(rèn)真調(diào)整力傳感器的固定位置和長(zhǎng)木板前端滑輪的上下，使得繞過(guò)兩滑輪的輕質(zhì)細(xì)線與長(zhǎng)木板板面平行，力傳感器可以較精確地測(cè)出輕繩拉力的大小。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下操作有必要且操作方法正確的選項(xiàng)是。B.將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不掛沙桶，仔細(xì)調(diào)節(jié)木板傾角以平衡摩擦力C.小車盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放置，先釋放小車，再接通電源，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)并乘2后記作FD.為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中需要調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨膬蓷l細(xì)線與長(zhǎng)木板保持平行(2)同學(xué)們仔細(xì)操作，在實(shí)驗(yàn)中得到一條如圖乙所示的紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可求出小車的加速度為m/s2。(結(jié)果保存三位有效數(shù)字)(3)按照正確操作流程，正確的測(cè)量、讀數(shù)、計(jì)算和數(shù)據(jù)處理開展本實(shí)驗(yàn)，繪制出小車的加速度a與力傳感器的示數(shù)F的關(guān)系圖像，如圖丙所示，與本實(shí)驗(yàn)相符合的圖像是。23.(10分)甲、乙兩同學(xué)查閱資料獲得一熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖(a)所示，甲、乙兩同學(xué)想用該熱敏電阻隨溫度的變化規(guī)律測(cè)量所在學(xué)校春季室外溫度(溫度大約在14～22℃)，除了開關(guān)S、導(dǎo)線之外還有以下器材可供選用：電壓表V1(量程0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ)；電壓表V2(量程0～3V，內(nèi)阻約為5kΩ)；電流表A1(量程0～150μA，內(nèi)阻約為100Ω)；電流表A2(量程0～10mA，內(nèi)阻為500Ω)；滑動(dòng)變阻器Rp(阻值范圍0～20Ω，額定電流1A)；電源E(電動(dòng)勢(shì)3.0V，內(nèi)阻不計(jì))。(1)為了科學(xué)合理地測(cè)量該熱敏電阻RT的阻值，得出甲、乙兩同學(xué)所在學(xué)校在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中的室外溫度，甲、乙兩同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖(b)所示的電路原理圖。電壓表應(yīng)該選用(填“V1〞或“V2〞)，電流表應(yīng)該選用(填“A1〞或“A2〞)。(2)根據(jù)該熱敏電阻RT的阻值隨溫度變化的特點(diǎn)，組裝一個(gè)由該熱敏電阻RT控制的報(bào)警系統(tǒng)，電路原理圖如圖(c)所示，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度到達(dá)或超過(guò)60℃ΩΩ)。電路接通前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于(填“a〞或“b〞)端附近，再將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值應(yīng)為；將開關(guān)撥向(填“1〞或“2〞)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至報(bào)警系統(tǒng)開始報(bào)警，保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。24.(12分)如下列圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2.0T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與水平面成θ=37°ΩΩ。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使得理想電流表的示數(shù)為I=2.5A時(shí)，金屬桿被釋放后恰好不沿軌道下滑。最大靜摩擦力視為等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：(1)金屬桿恰好不下滑時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值Rp；(2)金屬桿與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，當(dāng)電流表的讀數(shù)為I1=2.0A時(shí)釋放金屬桿，釋放瞬間金屬桿的加速度大小。25.(20分)如下列圖，足夠長(zhǎng)的粗糙水平臺(tái)和長(zhǎng)度L=6.5m、速度v=4.0m/s、向左勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶等高，且與傳送帶PQ連接。在t=0時(shí)刻，質(zhì)量為mA的物塊A與質(zhì)量為mB的木板B一起以共同速度v0=3.5m/s在平臺(tái)上開始向右運(yùn)動(dòng)(物塊A在木板B的最左端)。且在t=0時(shí)刻，質(zhì)量為mC的物塊C以vC=5m/s的速度從傳送帶最右端Q向左運(yùn)動(dòng)(物塊C在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可將其視為質(zhì)點(diǎn))。物塊C與木板B恰好在傳送帶最左端P發(fā)生彈性碰撞(碰撞時(shí)間極短)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊A始終未離開木板B。物塊C與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)和木板B與水平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.10，物塊A與木板B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.3，mB=2mC=8mA，重力加速度取g=10m/s2，求：(1)物塊C在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；(2)長(zhǎng)木板B的最小長(zhǎng)度L(結(jié)果保存兩位小數(shù))；(3)最終物塊C是否從Q端滑落傳送帶，請(qǐng)說(shuō)明理由并計(jì)算出物塊C在Q端時(shí)的速度大小。(二)選考題(共45分。請(qǐng)考生從2道物理題、2道化學(xué)題、2道生物題中每科任選一題作答。如果多做，那么每科按所做的第一題計(jì)分)33.[物理－選修3－3](15分)(1)(5分)某興趣小組在做“用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)〞，首先將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是(寫出一種即可，合理均可得分)，實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，用注射器或者滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積VN時(shí)的滴數(shù)N，那么每一滴酒精溶液的體積為V0=用所給的物理量符號(hào)表示)；為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量單分子油膜面積S，油膜面積的測(cè)量中誤差可能有(寫出一種即可，合理均可得分)。(2)(10分)如下列圖，一粗細(xì)均勻的U形細(xì)玻璃管豎直放置并盛有水銀，左端封閉一定質(zhì)量、長(zhǎng)度為L(zhǎng)=5.0cm的空氣，右端足夠長(zhǎng)且上端開口與大氣相通。玻璃管底部有一處于關(guān)閉狀態(tài)的絕熱開關(guān)K，此時(shí)右側(cè)管中的水銀面比左側(cè)管中的水銀面高h(yuǎn)1=16.0cm，現(xiàn)將開關(guān)K翻開，從玻璃管中緩慢放出局部水銀，當(dāng)左側(cè)水銀面比右側(cè)水銀面高h(yuǎn)2=10.0cm時(shí)，將開關(guān)K關(guān)閉，此時(shí)玻璃管內(nèi)左邊空氣柱的溫度為27℃，并對(duì)左側(cè)玻璃管內(nèi)的空氣加熱至兩邊水銀柱等高。大氣壓強(qiáng)p0=75.0cmHg。取T=t+273℃，計(jì)算結(jié)果保存一位小數(shù)，求：(i)放出局部水銀后左邊封閉空氣柱的長(zhǎng)度；(ii)兩邊水銀柱的高度相等時(shí)，左邊空氣柱的溫度為多少攝氏度？34.[物理－選修3－4](15分)(1)(5分)一簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，O點(diǎn)為波源。t=0時(shí)刻振動(dòng)剛剛傳到平衡位置x=6m的質(zhì)點(diǎn)處，波形如下列圖。假設(shè)在t=0.9s時(shí)刻，x=6m處的質(zhì)點(diǎn)第3次到達(dá)波峰。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)λ=4m，波速為5m/sB.t=0.1s時(shí)刻平衡位置x=2m處的質(zhì)點(diǎn)L有沿負(fù)方向最大加速度C.在t=0.2s時(shí)刻，平衡位置x=4m處的質(zhì)點(diǎn)N有沿正方向最大速度D.t=0時(shí)刻平衡位置x=3m處的質(zhì)點(diǎn)M有沿正方向的最大