2021届五省优创名校理综物理普通高等学校招生全国I卷第四次联考试卷含答案

这是一份2021届五省优创名校理综物理普通高等学校招生全国I卷第四次联考试卷含答案，共11页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题，填空题等内容，欢迎下载使用。
1.法拉第电磁感应定律是现代发电机、电动机、变压器技术的根底。如下列图，通有恒定电流的导线AB均竖直且足够长，图甲.丙中正方形闭合铜线圈均关于AB左右对称，图乙、丁中AB//ad且与正方形闭合铜线圈共面。以下四种情况中.线圈中能产生感应电流的是〔 〕
A. 甲图中线圈自由下落 B. 乙图中线圈自由下落
C. 丙图中线圈绕AB匀速转动 D. 丁图中线圈匀速向右移动
2.一个中子与原子核A发生核反响，生成一个氘核，核反响放出的能量为Q，那么氘核的比结合能和原子核A分别为〔 〕
A. B. C. D.
3.如下列图，一轻绳绕过光滑的轻质定滑轮，一端挂一水平托盘，另一端被托盘上的人拉住，滑轮两侧的轻绳均沿竖直方向。人的质量为60kg，托盘的质量为20kg，取g=10m/s2。假设托盘随人一起竖直向上做匀加速直线运动，那么当人的拉力与自身所受重力大小相等时，人与托盘的加速度大小为〔 〕
A. 5m/s2 B. 6m/s2 2 D. 8m/s2
4.如下列图，在轨道III上绕地球做匀速圆周运动的卫星返回时，先在A点变轨沿椭圆轨道II运行，然后在近地点B变轨沿近地圆轨道I运行。以下说法正确的选项是〔 〕
A. 卫星在轨道III上运行的向心加速度大于在轨道I上运行的向心加速度
B. 卫星在轨道III上运行的周期小于在轨道I上运行的周期
C. 卫星在轨道III上运行的周期大于在轨道II上运行的周期
D. 卫星在轨道III上的A点变轨时，要加速才能沿轨道II运动
5.在图示电路中，理想变压器原线圈的匝数为220，副线圈的匝数可调，L1、L2、L3和L4是四个相同的灯泡。当在a、b两端加上瞬时值表达式为 (V)的交变电压时，调节副线圈的匝数，使四个灯泡均正常发光。以下说法正确的选项是〔 〕
A. 变压器副线圈的匝数为440 B. 灯泡的额定电压为55V
C. 变压器原线圈两端电压为220V
二、多项选择题
6.近年来，我国的高速铁路网建设取得巨大成就，高铁技术正走出国门。在一次高铁技术测试中，机车由静止开始做直线运动，测试段内机车速度的二次方v2与对应位移x的关系图象如下列图。在该测试段内，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 机车的加速度越来越大 B. 机车的加速度越来越小
C. 机车的平均速度大于 D. 机车的平均速度小于
7.如下列图，两个质量分布均匀的球体P、Q静止在倾角为 的固定斜面与固定挡板之间.挡板与斜面垂直。P、Q的质量分别为m、2m，半径分别为r、2r，重力加速度大小为g，不计一切摩擦。以下说法正确的选项是〔 〕
A. P受到四个力的作用 B. 挡板对P的支持力为3mg
C. P所受弹力的合力大于mg D. Q受到P的支持力大于mg
8.如下列图，水平面(未画出)内固定一绝缘轨道ABCD，直轨道AB与半径为R的圆弧轨道相切于B点，圆弧轨道的圆心为O，直径CD//AB。整个装置处于方向平行AB、电场强度大小为E的匀强电场中。一质量为m、电荷量为q的带正电小球从A点由静止释放后沿直轨道AB下滑。记A、B两点间的距离为d。一切摩擦不计。以下说法正确的选项是〔 〕
A. 小球到达C点时的速度最大，且此时电场力的功率最大
B. 假设d=2R，那么小球通过C点时对轨道的压力大小为7qE
C. 假设d= R，那么小球恰好能通过D点
D. 无论如何调整d的值都不可能使小球从D点脱离轨道后恰好落到B处
9.一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如下列图，此时波恰好传到平衡位置在用x1=2.5m处的P点。平衡位置在x2=5.5m处的Q点在0~8s内运动的路程为0.2m，那么以下说法正确的选项是〔 〕
A. P点的起振方向沿y轴正方向 B. P点振动的周期为4s
C. 该波的传播速度大小为1m/s D. 质点Q的振动方程为
E. 假设一列频率为1Hz的简谐横波沿x轴负方向传播，与该波相遇时会产生稳定的干预现象
三、实验题
10.某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，同时测量弹簧的弹性势能，实验装置如图甲所示，两滑块A、B上各固定一相同窄片。局部实验步骤如下：
I.用螺旋测微器测量窄片的宽度d；
II.将气垫导轨调成水平；
II.将A、B用细线绑住，在A．B间放入一个被压缩的轻小弹簧；
IV.烧断细线，记录A、B上的窄片分别通过光电门C、D的挡光时间t1、t2。
〔1〕假设测量窄片的宽度d时，螺旋测微器的示数如图乙所示，那么d=________mm。
〔2〕实验中，还应测量的物理量是______
A．滑块A的质量m1以及滑块B的质量m2
B．烧断细线后滑块A、B运动到光电门C、D的时间tA、tB
C．烧断细线后滑块
A.B运动到光电门C、D的路程x1、x2
〔3〕验证动量守恒定律的表达式是________ ；烧断细线前弹簧的弹性势能Ep=________。(均用题中相关物理量的字母表示)
A(约为110Ω)。提供的实验器材有：
A．直流电源(电动势为1V，内阻不计)；
B．电阻箱(0~999.9Ω)；
C．滑动变阻器(0~5Ω.额定电流为3A)；
D．滑动变阻器(0~50Ω.额定电流为1A)。
〔1〕为了尽可能减小测量误差，滑动变阻器R应选用________(选填“C〞或“D〞)。
〔2〕根据图甲所示电路，在图乙中用笔画线代替导线，将实物间的连线补充完整。
〔3〕主要实验步骤如下：
0的阻值调为零，滑动变阻器R的滑片P移到右端；
II.闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表的示数为3mA；
0 ， 使电流表的示数为1mA，读出此时电阻箱的阻值R1；
IV.断开开关S，整理好仪器。
R1=208.8Ω，那么电流表内阻的测量值为________Ω，由于系统误差，电流表内阻的测量值________(选填“大于〞“等于〞或“小于〞)真实值。
四、解答题
12.如下列图，在边长为L的正三角形OAB区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场(图中未画出)和平行于AB边水平向左的匀强电场(图中未画出)。一带正电粒子以某一初速度从三角形区域内的O点射入三角形区域后恰好沿角平分线OC做匀速直线运动。假设撤去该区域内的磁场，该粒子仍以此初速度从O点沿角平分线OC射入三角形区域，那么粒子恰好从A点射出；假设撤去该区域内的电场，该粒子仍以此初速度从O点沿角平分线OC射入三角形区域，那么粒子将在该区域内做匀速圆周运动。粒子重力不计。求：
〔1〕粒子做匀速圆周运动的半径r；
〔2〕三角形区域内分别只有电场时和只有磁场时，粒子在该区域内运动的时间之比。
13.如图甲所示，在足够大的水平地面上有A、B两物块(均可视为质点)。t=0时刻，A、B的距离x0=6m，A在水平向右的推力F作用下，其速度—时间图象如图乙所示。t=0时刻，B的初速度大小v0=12m/s、方向水平向右，经过一段时间后两物块发生弹性正碰。B的质量为A的质量的3倍，A、B与地面间的动摩擦因数分别为μ1=0.1、 =0.4，取g=10m/s2。
〔1〕求A、B碰撞前B在地面上滑动的时间t1以及距离x1；
〔2〕求从t=0时刻起到A与B相遇的时间t2；
〔3〕假设在A、B碰撞前瞬间撤去力F，求A、B均静止时它们之间的距离x。
14.如下列图，左边圆柱形容器的横截面积为S，上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为m的活塞；右边圆柱形容器上端封闭高为H，横截面积为 。两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的。开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空。现将阀门翻开，活塞缓慢下降，直至系统到达新的平衡，此时气体的热力学温度增加到原来热力学温度的1.3倍。外界大气压强为p，求：
(i)系统到达新的平衡时活塞到容器底的距离r；
(ii)此过程中容器内的气体内能的增加量∆U。
15.由 圆柱体和正方体组成的透明物体的横截面如下列图，O表示 圆的圆心， 圆的半径OB和正方形BCDO的边长均为a。一光线从P点沿PO方向射入横截面。经过AD面恰好发生全反射，反射后从CD面上与D点距离为 的E点射出。光在真空中的传播速度为c。求：
(i)透明物体对该光的折射率；
(ii)该光从P点射入至传播到E点所用的时间。
五、填空题
16.将甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲，乙分子间的作用力与距离间的关系如下列图(r0为平衡距离)。当乙分子从r轴上x=6r0处以大小为v的初速度沿x轴负方向向甲分子运动时，乙分子所受甲分子的引力________(选填“先增大后减小〞“先减小后增大〞或“一直增大〞)，乙分 子的分子势能________ ( 选填“先增大后减小〞“先减小后增大〞或“一直减小")；假设乙分 子的质量为m，只考虑分子力的作用，那么该过程中乙分子的最大分子势能为________。
答案解析局部
一、单项选择题
1.【解析】【解答】AC．图甲、丙中，穿过铜线圈的磁通量始终为零，铜线圈中不会产生感应电流，A、C均错误；
B．图乙中，线圈自由下落，由于线圈离导线AB距离不变，所以穿过铜线圈的磁通量始终不变，铜线圈中不会产生感应电流，B不符合题意；
D．图丁中，线圈匀速向右移动，穿过铜线圈的磁通量不断减小，铜线圈中会产生感应电流，D符合题意。
故答案为：D。

【分析】利用磁通量是否变化可以判别感应电流产生的条件是否满足。
2.【解析】【解答】写出核反响方程式
根据质量数和电荷数守恒可以求出 ； ，说明原子核A是 ，两个核子反响结合成氘核放出的能量为Q，比结合能指的是平均一个核子释放的能量，即为 ；B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B。

【分析】利用核反响方程质量数和电荷数守恒可以判别原子核的属性；结合释放的能量可以求出比结合能的大小。
3.【解析】【解答】设人的质量为M，那么轻绳的拉力大小T=Mg
设托盘的质量为m，对人和托盘，根据牛顿第二定律有2T一(M+m)g=(M+m)a
解得a=5m/s2
故答案为：A。

【分析】利用牛顿第二定律可以求出结合拉力的大小可以求出加速度的大小。
4.【解析】【解答】A．由公式
得卫星在圆轨道上运行的向心加速度大小
当轨道半径r减小时，a增大，故卫星在轨道Ⅲ上运行的向心加速度小于在轨道Ⅰ上运行的向心加速度，A不符合题意；
BC．根据开普勒第三定律可知，卫星在轨道Ⅲ上运行的周期大于在轨道Ⅰ、Ⅱ上运行的周期，B不符合题意，C符合题意；
D．卫星在轨道III上的A点变轨时，要减速做向心运动才能沿轨道Ⅱ运动，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】利用引力提供向心力结合半径的大小可以比较向心加速度和周期的大小；利用向心运动可以判别速度的变化。
5.【解析】【解答】A．四个灯泡均正常发光，说明变压器原、副线圈中的电流相同，根据
可得变压器副线圈的匝数
A不符合题意；
BC．a、b两端电压的有效值 V=220V
设每个灯泡的额定电压为U0 ， 原线圈两端电压为U1 ， 那么有U=2U0+U1
结合
可得U0=55V，U1=110VB符合题意，C不符合题意；
D．原线圈两端电压的最大值 V
根据法拉第电磁感应定律有 ，解得穿过原线圈的磁通量变化率的最大值为 V
D不符合题意。
故答案为：B。

【分析】利用电流之比可以求出匝数的大小；利用电压的有效值结合欧姆定律可以求出灯泡的额定功率；利用有效值可以求出峰值的大小进而求出磁通量变化率的最大值。
二、多项选择题
6.【解析】【解答】AB．如下列图，
在该测试段内，随着机车位移的增大，在相等位移 上，速度的二次方的差值逐渐减小，由 可知，机车的加速度逐渐减小，A不符合题意，B符合题意；
CD．由于机车做加速度减小的变加速直线运动，故在该测试段内机车的平均速度大于 ，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：BC。

【分析】利用速度位移公式可以判别加速度的变化；利用速度时间图像的面积可以判别平均速度的大小。
7.【解析】【解答】A．P受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和Q的压力，A符合题意；
B．两球整体受力平衡，故挡板对P的支持力大小N1=3mgsin = mg
B不符合题意；
C．P所受三个弹力的合力与重力mg平衡，那么P所受弹力的合力大小为mg，C不符合题意；
D．Q受力如下列图，有F=2mg
故N2>Fsin =mg
D符合题意。
故答案为：AD。

【分析】利用平衡条件可以判别P受到的力的个数；利用整体的平衡方程可以判别挡板的支持力和P的合力等于0；利用Q的平衡方程可以判别P对Q的支持力的大小。
8.【解析】【解答】A．小球到达C点时，其所受电场力的方向与速度方向垂直，电场力的功率为零，A不符合题意；
B．当d=2R时，根据动能定理有
小球通过C点时有
解得N=7qE
根据牛顿第三定律可知，此时小球对轨道的压力大小为7qE，B符合题意；
C．假设小球恰好能通过D点，那么有
又由动能定理有
解得
C不符合题意；D．当小球恰好能通过D点时，小球从D点离开的速度最小。小球离开D点后做类平抛运动，有
解得
由于x>R
故小球从D点脱离轨道后不可能落到B处，D符合题意。
故答案为：BD。

【分析】利用速度方向与电场力垂直可以判别功率等于0；利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出压力的大小；利用牛顿第二定律结合动能定理可以求出距离的大小；利用平抛运动的位移公式可以判别水平距离的大小。
9.【解析】【解答】A．根据横波的传播方向与振动方向的关系可知，t=0时刻P点的振动方向沿y轴正方向，A符合题意；
B．由题图可以看出，该波的波长λ=2m、振幅A=0.1m，那么
说明在0~8s内Q点振动的时间为 ，该波的传播速度大小
结合
B符合题意，C不符合题意；
D．波从P点传到Q点所用的时间 =8s－ =6s
Q点的振动方向沿y轴正方向，故质点Q的振动方程为 (m)(t>6s)
即 (m)(t>6s)
D符合题意；
E．产生稳定干预现象的必要条件是顿率相等，故这两列波相遇时不会产生稳定的干预现象，故E不符合题意。
故答案为：ABD。

【分析】利用传播方向可以判别P点的起振方向；利用路程结合振幅结合距离和传播的时间可以求出传播速度和周期的大小；利用振幅和传播的时间可以求出振动方程；由于两波频率不相等不会出现干预。
三、实验题
10.【解析】【解答】(1)螺旋测微器主尺的示数为4.5mm，可动刻度的示数为0.01mm×30.0=0.300mm，D=4.5mm+0.300mm=4.800mm(2)验证动量守恒定律，需要测量滑块A、B的质量m1和m2
故答案为：A(3)根据动量守恒定律
其中 、
可得 根据能量守恒定律可得，烧断细线前弹簧的弹性势能

【分析】〔1〕利用螺旋测微器可以读出对应的读数；
〔2〕利用动量守恒结合平均速度公式可以判别需要测量的物理量；
〔3〕利用动量守恒结合平均速度公式可以导出对应的表达式；利用能量守恒定律可以求出弹性势能的表达式。
11.【解析】【解答】(1)本实验为了减小实验误差，应满足滑动变阻器的最大阻值远小于电流表的内阻，即应选用C(2)根据实验电路图连接实物图如下列图
；(3)由实验原理可知 由于闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表的示数为3mA，调节电阻箱R0 ， 使电流表的示数为1mA，读出此时电阻箱的阻值R1；电阻箱阻值变大，并联等效电阻变大，故并联局局部担电压增大，由于电阻箱两端电压变大，故电阻箱阻值偏大，故电流表内阻测量偏大。

【分析】〔1〕利用滑动变阻器要远小于电流表内阻所以选择小量程；
〔2〕利用电路图进行实物图连接；
〔3〕利用分压原理可以求出内阻的大小；由于分压作用所以导致测量值偏大。
四、解答题
12.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合位移公式可以求出半径的大小；
〔2〕利用粒子在电场的运动时间结合圆心角和粒子在磁场的运动时间可以求出时间之比。
13.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合速度公式和位移公式可以求出B运动的时间和位移；
〔2〕利用位移之差等于间距结合位移公式可以求出相遇的时间；
〔3〕利用动量守恒定律结合机械能守恒定律和动能定理可以求出AB静止时之间的距离。
14.【解析】【分析】〔1〕利用理想气体的等压变化可以求出距离的大小；
〔2〕利用热力学第一定律结合外界做功的大小可以求出内能的增加量。
15.【解析】【分析】〔1〕利用几何关系结合全反射的临界角可以求出折射率的大小；
〔2〕利用路程和传播的速度可以求出传播的时间。
五、填空题
16.【解析】【解答】当乙分子向甲分子靠近时，乙分子所受甲分子的引力增大；甲分子对乙分子先做正功后做负功，故乙分子的分子势能先减小后增大；在只考虑分子力的作用的情况下，由能量守恒定律可得，当乙分子停止运动时，其分子势能最大，最大分子势能为 。
【分析】利用分子距离可以判别分子力和分子势能的变化；利用动能转化为分子势能可以求出最大的分子势能。