2021届安徽省宣城市高三下学期理综物理4月第二次调研测试试卷含答案

 高三下学期理综物理4月第二次调研测试试卷

一、单项选择题

1.2021年12月17日，嫦娥五号成功返回地球，创造了我国到月球取土的伟大历史。如下列图，嫦娥五号取土后，在P处由圆形轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ，以便返回地球。以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行时均超重
B. 嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行时机械能相等
C. 嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行至P处时速率相等
D. 嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行至P处时加速度大小相等

2.在某一点电荷产生的电场中，一带负电小球在外力F作用下从A点开始做自由落体运动经过B点，A、B两点的场强方向如下列图，以下说法错误的选项是〔   〕 

A. A点场强是B点场强的3倍
B. A点的电势高于B点的电势
C. 小球从A点运动到B点的过程中，外力F先做正功后做负功
D. 小球从A点运动到B点的过程中，电势能先减小后增大

3.如下列图，用轻绳系住一质量为3m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球，各接触面均光滑，系统平衡时，绳与竖直墙壁之间的夹角为α，两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β，那么α、β应满足〔   〕 

A. 4tanα＝tan〔α+β〕           B. 3tanα＝tan〔α+β〕           C. tanα＝4cotβ           D. tanα＝3cotβ

4.如下列图，绷紧的水平传送带始终以恒定速率 运行。初速度大小为 的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。假设从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的 图像〔以地面为参考系〕如图乙所示。 ＞ ，那么〔   〕 

A. 时刻，小物块离A处的距离到达最大
B. 时刻，小物块相对传送带滑动的距离到达最大
C. 0~ 时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D. 0~ 时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用

5.如下列图，abcd为边长为L的正方形，在四分之一圆abd区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从b点沿ba方向射入磁场，结果粒子恰好能通过c点，不计粒子的重力，那么粒子的速度大小为 

A.                            B.                            C.                            D. 

二、多项选择题

6.如图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级，之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子。当用这些辐射出的光子去照射如图乙所示光电管阴极K时，光电管发生了光电效应，改变电源的正负极并调节滑动变阻器滑片，发现遏止电压最大值为8V，现有以下有几种说法正确的选项是〔   〕 

A. 辐射出来的10种光子中只有3种能使该光电管发生光电效应
B. 跃迁过程中辐射出的光子能量是连续的

 

2、电阻为r＝5.0Ω，线圈所处的空间是磁感应强度为B＝ T的匀强磁场，发电机正常供电时线圈的转速为n＝ r/min，如下列图是配电原理示意图，理想变压器原副线圈的匝数比为5：2，R1＝5.0Ω、R2＝5.2Ω，电压表、电流表均为理想电表，系统正常运作时电流表的示数为I＝10A，交流电压表的示数为700V，那么以下说法中正确的选项是〔   〕 

A. 线圈在磁场中产生电动势的有效值为720V          B. 变压器输出的总功率为2720W
C. 灯泡的工作电压为272V                                      D. 线圈匝数为100匝

8.如图，一顶角为直角的“∧〞形光滑细杆竖直放置。质量均为m的两金属环套在细杆上，高度相同，用一劲度系数为k的轻质弹簧相连，弹簧处于原长l0。两金属环同时由静止释放，运动过程中弹簧的伸长在弹性限度内。对其中一个金属环，以下说法正确的选项是〔弹簧的长度为l时弹性势能为 k〔l﹣l0〕2〕〔   〕 

A. 金属环的最大加速度为 g
B. 金属环的最大速度为g
C. 金属环与细杆之间最大压力为 mg
D. 金属环到达最大速度时重力的功率为mg2

9.以下说法正确的选项是〔   〕           

A. 当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
B. 水蒸气到达饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时水不再蒸发和凝结
C. 给自行车打气时，发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热
D. 电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
E. 如果两个系统分别与状态确定的第三个系统到达热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定到达热平衡

10.以下说法正确的选项是〔   〕           

A. 物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关
B. 简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹
C. 两列波在介质中叠加，一定产生干预现象
D. 介质对某单色光的临界角为C，那么该介质的折射率等于
E. 遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征

三、实验题

11.某同学用图甲所示装置探究系统动能的变化与其合外力做功关系的实验。小车放在木板上，细绳的一端与小车相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码。打点计时器固定在木板右端，所用交流电频率为50Hz，纸带穿过打点计时器连接在小车上。启动打点计时器，释放小车，小车在钩码的作用下拖着纸带运动，打点计时器打出的纸带如图乙所示〔图中相邻两点间有4个点未画〕。 

〔1〕实验中需要平衡摩擦力，此项操作________〔填“要〞或“不要〞〕挂上钩码。   

〔2〕根据图乙计算纸带上B点对应的小车速度大小为________。   

〔3〕假设由图乙纸带算出B点对应的小车速度为vB  ， D点对应的小车速度为vD  ， 测出BD间距离为x，小车质量为M，钩码质量为m，重力加速度为g，请用上述字母写出该同学在本实验中要探究的表达式________。   

12..某同学要测量一较长金属丝的电阻率，他的实验步骤如下： 

⑴用螺旋测微器在金属丝不同部位测量截面直径D，以平均值 作为金属丝直径的测量值，其中一次测量螺旋测微器示数如图甲所示，由图可知这次测量的直径为   1   mm。

⑵把金属丝拉直，测出其长度为L。

⑶刮去金属丝两端绝缘漆并焊上导线，按图乙连接电路，闭合开关S1、S2  ， 调节电阻箱至检流计示数为零，记下电阻箱示数R1〔电源内阻均不计〕。

⑷将Rx与R在电路中位置互换，闭合开关S1、S2  ， 重新调节电阻箱至检流计示数为零，记下电阻箱示数R2  ， 那么金属丝的电阻Rx＝   2   。

⑸用 、L、R1、R2表示该金属丝的电阻率ρ＝   3   。

四、解答题

13.在粗糙水平面上固定一半径R＝2.0m的光滑四分之一圆弧槽。距圆弧槽最低点右侧x0＝2.0m处有一个质量M＝1.0kg、长度L＝10.0m的薄木板，薄木板与圆弧槽最低点平齐。圆弧槽最低点放置一可视为质点的质量m＝3.0kg的小物块Q，现让一质量也为m的小物块P〔可视为质点〕以v0＝14m/s的水平初速度从右端滑上薄木板。当小物块运动至薄木板左端时，薄木板左端恰好与圆弧槽相撞，同时小物块P与Q碰撞并粘连在一起。小物块P与薄木板间的动摩擦因数μ1＝0.40，重力加速度g＝10m/s2  ， 求： 

〔1〕从P开始运动到与Q发生碰撞所经历的时间t；   

〔2〕薄木板与水平面间的动摩擦因数μ2；   

〔3〕P、Q碰撞后运动的最大高度H。   

14.如下列图，PQMN和P'Q'M'N'为在同一平面内足够长的光滑金属导轨，处在磁感应强度B＝2.0T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，MN和M'N'段平行，间距d＝1.0m，导轨的PQ段与P'Q'段相互平行，间距为2d；两根质量均为m＝2kg、电阻均为R＝1.0Ω的金属杆a、b垂直于导轨放置，杆的长度略大于导轨间距，且保持良好接触。a、b用一根不可伸长的绝缘轻绳栓接，轻绳处于拉直状态，a的中点通过另一根绝缘轻绳通过光滑定滑轮与c连接，c的质量m＝2kg，a、b始终在原来轨道上运动，c不会着地，不计导轨电阻及电磁辐射，重力加速度g＝10m/s2。

〔1〕求c由静止释放瞬间a、b之间轻绳的拉力F；   

〔2〕c由静止释放，求c的最大速度vm及此时b的热功率P；   

〔3〕c由静止释放，c到达最大速度后，某时刻同时烧断连接a与b、a与c间的轻绳，求稳定后b的速度vb。   

15.如下列图，圆柱体汽缸倒置在水平地面上，汽缸内部封闭有一定质量空气，汽缸质量M=10kg，缸壁厚度忽略不计，活塞质量m=5kg，其横截面积S=50cm2  ， 活塞与缸壁的摩擦不计．在缸内气体的温度为27℃时，活塞刚好与地面相接触，但对地面无压力．现在对汽缸传热，使缸内气体温度上升，求当汽缸对地面刚好无压力时，缸内气体温度是多少摄氏度？〔大气压强p0=1.0×105Pa，g取10N/kg〕 

16..振源处于x轴原点处，分别向x轴正方向和负方向形成两列简谐横波，在x轴上有两点P和Q，P点在x轴的负半轴，坐标为﹣4m，Q点在x轴的正半轴，坐标为+6m，它们的振动图像分别是图甲和图乙。 

〔1〕.写出这列波波长的表达式。   

〔2〕.求出这列波传播的最大速度。   

答案解析局部

一、单项选择题

1.【解析】【解答】A．嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行时均处于失重状态，A不符合题意；

BC．嫦娥五号在轨道Ⅰ上经过P点时经加速后进入轨道Ⅱ运行，故嫦娥五号在轨道Ⅰ上P处的速率大于在轨道Ⅱ运行至P处时速率；加速后势能不变，动能增大，那么机械能增大，BC不符合题意；

D．根据 得

可知嫦娥五号在轨道Ⅰ和Ⅱ运行至P处时加速度大小相等，D符合题意。

故答案为：D。

 
【分析】利用加速度的方向可以判别嫦娥五号处于失重现象；利用变轨速度的变化可以比较机械能的大小；利用牛顿第二定律可以比较加速度的大小。

2.【解析】【解答】将两条电场线反向延长后相交于一点，该交点即为点电荷Q的位置，如下列图

设A、B两点到Q的距离分别为rA和rB  ， 由几何知识得到

A．根据公式 得

A正确，不符合题意；

B．因为B点距离正电荷Q远，所以

B正确，不符合题意；

CD．小球从A点运动到B点的过程中电场力方向与AB的夹角先是锐角后是钝角，故电场力先做正功后做负功，故电势能先减小后增大；负电小球在外力F作用下从A点开始做自由落体运动经过B点，故外力与电场力方向相反大小相等，故与电场力做功正好相反，先做负功，后做正功，C错误，符合题意；D正确，不符合题意；

故答案为：C。

 
【分析】利用两个电场线的交点可以判别场源电荷的位置，利用几何关系可以求出两点到场源电荷的距离，结合点电荷的场强公式可以求出电场强度的比值，利用距离的大小可以比较电势的上下；利用速度方向和电场力方向可以判别电场力做功和电势能的变化。

3.【解析】【解答】对小球进行受力分析如图1：受到三个力，水平方向墙面给的力FN  ， 竖直方向的重力mg，沿O1O2方向大球给的弹力F；由受力可以看出： ＝tan〔α+β〕

对大球和小球的整体进行受力分析如图2：受到三个力，水平方向墙面给的力FN  ， 竖直方向的重力4mg，沿绳子方向绳子给的拉力T；由受力可以看出： ＝tanα

将上面两个式子联立可得：4tanα＝tan〔α+β〕

A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

 
【分析】利用两个小球的平衡方程进行联立可以求出角度的大小关系。

4.【解析】【解答】A．0~t1时间内小物块向左做匀减速直线运动，t1时刻小物块向左速度减为零，此时离A处的距离到达最大，A不符合题意；

B．t2时刻前小物块相对传送带向左运动，之后小物块相对传送带静止， 时刻小物块相对传送带滑动的距离到达最大，B符合题意；

C．0~t2时间内小物块先减速，后反向加速，小物块受到大小不变，方向始终向右的摩擦力作用，C不符合题意；

D． 时刻小物块向右速度增加到与皮带相等， 时刻之后小物块与皮带保持相对静止随水平传送带一起匀速运动，摩擦力消失，D不符合题意。

故答案为：B。

 
【分析】v-t图像中，横坐标为时间，纵坐标为速度，图像与时间轴所围成的面积是位移，图像的斜率是加速度，结合选项分析即可。

5.【解析】【解答】粒子沿半径方向射入磁场，那么出射速度的反向延长线一定经过圆心，由于粒子能经过C点，因此粒子出磁场时一定沿ac方向，轨迹如图：

由几何关系可知，粒子做圆周运动的半径为

根据牛顿第二定律得：

解得： ，C符合题意．

故答案为：C．

 
【分析】利用几何关系可以求出粒子做圆周运动的轨迹半径大小，结合牛顿第二定律可以求出粒子速度的大小。

二、多项选择题

6.【解析】【解答】A．当入射光的光子能量大于逸出功时才能发生光电效应，逸出功的大小为5.06eV，可以发现氢原子从n＝5跃迁到n＝1，从n＝4跃迁到n＝1，从n＝3跃迁到n＝1，从n＝2跃迁到n＝1，放出的4种光子都可以使该光电管发生光电效应，A不符合题意；

B．原子跃迁过程中辐射出的光子能量只有特定的数值，是量子化的，是分立的，而不是连续的，B不符合题意。

C．由爱因斯坦光电效应方程

遏止电压公式

联立可得

当入射光的频率最大时，即入射光的光子能量最大时，遏止电压最大，入射光的光子能量最大为

所以该光电管阴极K的逸出功为

C符合题意；

D．大量的氢原子能够辐射出10种不同频率的光子可以得到这群氢原子处于n＝5能级，从n＝2能级跃迁到n＝5能级，需要吸收的光子能量为

D符合题意；

故答案为：CD。

 
【分析】利用能级跃迁的能量差结合逸出功的大小可以判别能够发生光电效应的光频率数量；原子跃迁过程辐射出的光子是量子化不连续的；利用最大的能量差结合遏止电压的大小可以求出逸出功的大小；利用能级跃迁的能量差可以求出吸收光子的能量大小。

7.【解析】【解答】AD．根据题意电流表的示数为10A，根据 ，解得原线圈的电流为I1＝4A，那么电压表的读数为700V，根据闭合电路欧姆定律可知：U＝E﹣Ir

解得：E＝720V，线圈在磁场中产生的感应电动势的有效值为：E＝

解得线圈的匝数为：N＝100匝，AD符合题意；

BC．原线圈的电压为：U1＝E﹣I1〔R1+r〕＝720V﹣4×〔5.0+5.0〕V＝680V

根据 ，求出副线圈上的电压为：U2＝272V，所以副线圈上的功率为：P＝I2U2＝2720W

此时灯泡上的电压为：U'＝272V﹣10×5.2V＝220V

B符合题意，C不符合题意；

故答案为：ABD。

 
【分析】电流表的的读数，结合匝数之比可以求出原线圈的电流大小，结合电压表的读数和原线圈的欧姆定律可以求出电动势的大小，利用电动势的大小结合表达式可以求出线圈匝数的大小；利用原线圈的欧姆定律可以求出输入电压的大小，结合匝数比值可以求出副线圈的输出电压，再利用输出电流的大小可以求出副线圈上的功率，利用欧姆定律可以求出灯泡的工作电压。

8.【解析】【解答】A．对金属环受力分析如图1：

                              图1

开始释放瞬间，金属环受到重力和弹力，沿杆方向，根据牛顿第二定律：mgsin45°＝ma

解得：a＝ g

A符合题意；

B．当金属环的加速度为0时，速度最大，受力分析如图2：

金属环受到重力、杆的弹力和弹簧的弹力，沿杆方向加速度为0，即合力为0：mgsin45°＝Fcos45°

F＝k△x

解得形变量△x＝

根据几何知识，两个小球下降的高度为h＝

对系统只有重力，弹力做功，对两个金属环和弹簧根据机械能守恒，2mg×△x＝ k△x2+

解得：v＝g

B不符合题意；

C．金属环下降h'到达最低时，速度减小为0，形变量为2h'，弹性势能最大，根据机械能守恒定律：2mgh'＝ 〔2h'〕2

h'＝

当金属环下降到最低点时，金属环和细杆的弹力最大，垂直于杆方向上：N＝mgcos45°+Fsin45°

F＝k×2h'

解得：F＝ mg

C符合题意。

D．金属环到达最大速度时重力的功率为P＝mgvcos45°＝mg×g ×

D不符合题意；

故答案为：AC。

 
【分析】金属环刚开始时其加速度最大，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小；当金属环受力为0其速度最大，利用平衡方程可以求出形变量及两个小球下落的高度，结合机械能守恒定律可以求出金属环的最大速度；金属环速度等于0时弹性势能最大，其细杆对金属环的支持力最大，利用平衡方程可以求出支持力的大小；利用重力及竖直方向的速度可以求出重力瞬时功率的大小。

9.【解析】【解答】A．当r＞r0  ， 分子力表现为引力，分子距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，A符合题意；

B．水蒸气到达饱和时，水蒸气的压强不再变化，但水还会蒸发，只是蒸发和凝结到达动态平衡，B不符合题意；

C．在给自行车轮胎打气时，外界不断对打气筒内的气体做功，使打气筒内的气体的温度升高，同时打气筒的温度会升高，不是打气筒从外界吸热，C不符合题意；

D．根据热力学第二定律可知，电冰箱通电后，压缩机要做功，把冰箱内部低温物体的热量传到冰箱外部的高温物体，D符合题意；

E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统到达热平衡，说明三个系统的温度一定相等，那么这两个系统彼此之间也必定到达热平衡，E符合题意。

故答案为：ADE。

 
【分析】分子力表现为引力时，其分子间的距离大于平衡距离，随分子距离的增大其分子势能不断增大；当水蒸气到达饱和时其水还会蒸发只是处于动态平衡状态；在给自行车轮胎打气时，打气筒的温度升高是由于外界不断对打气筒内的气体做功导致气体温度升高；电冰箱通电后能把热量从低温物体传给高温物体。

10.【解析】【解答】A．物体做受迫振动时，其振动频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，A符合题意；

B．简谐运动的图像描述的是质点的位移随时间变化的规律，不是振动质点的轨迹，B不符合题意；

C．两列波在介质中叠加，只有频率相同，相位差恒定才能产生干预现象，C不符合题意；

D．根据公式

可知介质对某单色光的临界角为C，那么该介质的折射率等于 ，D符合题意；

E．任何物体都能发射红外线，且发射红外线的强度与温度有关，遥感技术中就是利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，E符合题意。

故答案为：ADE。

 
【分析】物体做受迫振动时其振动的频率等于驱动的频率，与固有频率的大小无关；简谐运动的图线描述的是质点位移随时间的变化规律不是振动质点的轨迹；两列波要发生干预现象其波的频率一定要相等；利用临界角的大小可以求出介质折射率的大小。

三、实验题

11.【解析】【解答】〔1〕小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力作用，为了在实验中能够把细线对小车的拉力视为小车的合外力，那么应该用重力的沿木板向下的分力来平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，不挂钩码，但要连接纸带。

〔2〕由题意知，相邻两点的时间间隔

 由一段时间的平均速度等于中间由刻的瞬时速度求打下B点的瞬时速度

〔3〕假设系统符合动能的变化等于合外力做的功，那么有

【分析】〔1〕小车在平衡摩擦力的过程不需要挂上钩码；
〔2〕利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
〔3〕利用重力做功及系统动能的变化量可以导出对应的表达式。

12.【解析】【解答】〔1〕由图甲所示螺旋测微器可知，金属丝直径为

〔2〕根据图示电路图与实验步骤，由欧姆定律得

解得

〔3〕由电阻定律得

解得

 
【分析】〔1〕利用螺旋测微器的结构可以读出对应的读数；
〔2〕利用欧姆定律可以求出待测电阻的表达式；
〔3〕利用电阻定律结合欧姆定律可以求出电阻率的大小。

四、解答题

13.【解析】【分析】〔1〕小物块在木板上做匀减速直线运动；利用匀减速运动的位移公式可以求出P开始运动到与Q相碰所花的时间；
〔2〕薄木板向左做匀加速直线运动，利用牛顿第二定律结合匀加速的位移公式可以求出木板与地面间的动摩擦因数大小；
〔3〕物块做匀减速的运动时间，利用速度公式可以求出碰前速度的大小，结合碰撞过程的动量守恒定律可以求出碰后速度的大小；结合动能定理可以求出碰后运动的最大高度。

14.【解析】【分析】〔1〕假设无磁场时，a、b、c做匀加速直线运动，利用牛顿第二定律可以求就出加速度的大小，结合b的牛顿第二定律可以求出拉力的大小；
〔2〕当c到达最大速度时，利用动生电动势可以求出a和b产生的电动势大小；结合欧姆定律可以求出a和b受到的安培力大小，利用平衡方程可以求出最大速度及电流的大小，利用电功率的表达式可以求出b产生的热功率；
〔3〕当把绳子断开时，其b产生的电动势大于a的电动势，利用a和b的动量定理及稳定时电动势等于0可以求出b稳定时的速度大小。

15.【解析】【分析】由于活塞对地面没有压力，利用活塞的平衡方程可以求出气体的压强，结合汽缸对地面无压力，利用气缸的平衡方程可以求出气体末状态的压强，利用气体的等容变化可以求出气体末状态的温度。

16.【解析】【分析】〔1〕从图可以得出周期的大小，利用P可以求出P的对称点的位置，利用P’和Q点之间的距离和波长的关系可以求出波长的大小；
〔2〕波长的表达式，利用波长和周期的大小可以求出波速的最大值。