安徽省芜湖市2021届高三下学期理综物理5月教育教学质量监控试卷

 高三下学期理综物理5月教育教学质量监控试卷

一、单选题

1.氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量范围为 ，现有大量的氢原子处于 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是（   ） 

A. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
B. 波长最长的光是由 能级跃迁到 能级产生的
C. 频率最小的光是由 能级跃迁到 能级产生的
D. 处于 能级的氢原子可以吸收任意频率的可见光，并发生电离

2.如图，在倾角为 的光滑斜面上有一物体A，通过不可伸长的轻绳与物体B相连，滑轮与A之间的绳子与斜面平行。如果物体B的质量是物体A的质量的2倍，即 。不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为 ，初始时用外力使A保持静止，去掉外力后，物体A和B的加速度的大小等于（   ） 

A.                                        B.                                        C.                                        D. 

3.2019年11月23日，在体操世界杯德国科特布斯站吊环决赛中，刘洋以15.133分的成绩获得冠军。如图甲所示是刘洋在比赛中的“十字支撑”动作，运动员先双手向下撑住吊环，此时两根等长的吊绳沿竖直方向，然后双臂缓慢张开，身体下移，如图乙所示，则在两手之间的距离增大的过程中，吊环的两根绳的拉力 （假设两个拉力大小相等）及它们的合力 的大小变化情况为（   ） 

A. 增大， 增大        B. 增大， 不变        C. 增大， 减小        D. 减小， 不变

4.截至2020年11月，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）已取得一系列重大科学成果，发现脉冲星数量超过240颗。脉冲星就是旋转的中子星，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若观测到某个中子星发射电磁脉冲信号的周期为 ，该中子星的半径为 ，已知万有引力常量为 ，中子星可视为匀质球体，由以上物理量可以求出（   ） 

A.该中子星的质量
B.该中子星的第一宇宙速度
C.该中子星赤道表面的重力加速度
D.该中子星赤道上的物体随中子星转动的向心加速度

5.无线蓝牙耳机摆脱了线材束缚，可以在一定距离内与手机等设备实现无线连接。为了研究在运动过程中无线连接的最远距离，甲和乙两位同学做了一个有趣的实验。乙佩戴无线蓝牙耳机，甲携带手机检测，乙站在甲正前方 处，二人同时沿同一直线向正前方运动，各自运动的 图像如图所示，结果手机检测到蓝牙耳机能被连接的时间为 。则最远连接距离为（   ） 

A.                                 B.                                 C.                                 D. 

二、多选题

6.如图，真空中有一边长为 的正方形， 、 、 、 为四个顶点。电荷量均为 的两个点电荷分别固定在 、 两点，静电力常量为 。在 点由静止释放一电子，不计重力。下列说法正确的是（   ） 

A. 点的电场强度大小为
B. 电子到达 点时速度为零
C. 电子从 运动到 的过程中，先做匀加速运动后做匀减速运动
D. 电子从 运动到 的过程中，电势能先减小后增大

7.某理想变压器原线圈 的匝数 匝，副线圈 的匝数 匝，原线圈接在 的交流电源上，副线圈中“ ， ”的灯泡 恰好正常发光，电阻 。则下列结论正确的是（   ） 

A.流过电阻 的电流为
B.灯泡 中电流方向每秒钟改变50次
C.电阻 的阻值为
D.穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为

8.如图所示，水平放置的挡板上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子 垂直于挡板从板上的小孔 射入磁场，另一带电粒子 垂直于磁场且与挡板成 角射入磁场， 、 初速度大小相等，两粒子恰好都打在板上同一点 （图中未标出），并立即被挡板吸收。不计粒子重力，下列说法正确的是（   ） 

A.a、b的电性一定相同
B.a、b的比荷之比为
C.若 在 点左侧，则a在磁场中运动时间比b长
D.若 在 点右侧，则a在磁场中运动路程比b短

9.下列说法正确的是（   ）           

A. 布朗运动是液体分子的无规则运动
B. 在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体
C. 相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等
D. 一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
E. 下雨时发现，雨水流过车窗时留有水迹，说明水对玻璃是浸润的

三、实验题

10.如图甲所示为用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。实验中先通电，后让重物由静出纸带的一部分如图乙所示。 点为打点计时器打下的第一个点， 、 、 为相邻的计时点，测得 ， ； 到 点时的距离为 。已知重物的质量 ，交流电的频率为 ，当地重力加速度取 （以下分析结果请保留3位有效数字）

（1）当打点计时器打到 点时，重物的重力势能比开始下落时减少了________ J ；此时重物的速度为________ m/s 。   

（2）通过分析发现实验中存在各种阻力的影响，重物通过 段的阻力可视为恒定，则重物通过此段的阻力系数： ________ % （定义阻力系数 ）。   

11.某同学设计如图所示的电路，其中实验器材为：

干电池一节（电动势、内阻未知）

电流表A（量程 ，内阻小于 ）

电流表 （量程 ，内阻未知）

电流传感器（相当于理想电流表）

电阻箱 （ ）

滑动变阻器 （ ）

三个电学黑箱（每个黑箱内仅一只电学元件，可能是定值电阻、电容器、电感线圈；图中未画出）

开关 、 ；导线若干。

连接好电路，该同学依次完成了下列实验。

（1）探测黑箱元件：

先断开开关 、 ，将 调至适当位置，分别将三个黑箱接在 、 两接线柱间，再闭合 ，实验分别发现电流传感器的示数随时间按如图甲、乙、丙所示的规律变化，则甲、乙、丙对应的三个电学黑箱里分别是________、________、________。

（2）测电流表A的内阻：用导线将接线柱 与 直接短接，先后闭合开关 、 ，调节电阻箱 和滑动变阻器   ， 使电流表 的示数满偏，此时电流表A的示数为 、电阻箱 的示数为 ，则电流表A的内阻 ________ Ω 。   

（3）测量干电池的电动势和内阻：先断开开关 、 ，用导线将接线柱 与 直接短接，再闭合开关 ，多次调节电阻箱 重新实验，并记录多组电阻箱R1的阻值和电流表 的示数 。根据所测实验数据绘出的 图象，由此求出干电池的电动势 ________ 、内阻 ________ 。（保留2位小数）

四、解答题

12.如图所示，从A点以水平速度 抛出质量 的小物块P（可视为质点），当物块P运动至 点时，恰好沿切线方向进入半径 、圆心角 的固定光滑圆弧轨道 ，轨道最低点 与水平地面相切， 点右侧水平地面某处固定挡板上连接一水平轻质弹簧。物块P与水平地面间动摩擦因数 为某一定值， 取 ，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。求：  

（1）抛出点A距水平地面的高度 ；   

（2）若小物块P第一次压缩弹簧被弹回后恰好能回到 点，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能 。   

13.如图所示，宽度为 与宽度为 的两部分平行金属导轨连接良好并固定在水平面上，整个空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 ，长度分别为 和 的导体棒1和2按如图的方式置于导轨上，已知两导体棒的质量均为 、两导体棒单位长度的电阻均为 ，现给导体棒1以水平向右的初速度 。假设导轨的电阻忽略不计、导体棒与导轨之间的摩擦可忽略不计，两部分导轨足够长且导体棒1始终在宽轨道上运动。求：  

（1）当导体棒1开始运动瞬间，导体棒2的加速度大小；   

（2）导体棒1匀速运动时的速度大小；   

（3）两导体棒从开始运动到刚匀速运动的过程中，两导体棒发生的位移分别是 和 ，试写出此时两导体棒的位移 和 之间的关系式。   

14.根据《乘用车轮胎气压检测系统的性能要求和试验方法》规定要求，我国生产的所有车辆都必须安装直接式或间接式胎压监测系统（TPMS）系统。已知某汽车轮胎气压的正常范围值为 ，最大限压为 。汽车轮胎内气体可视为理想气体，正常状态下容积为 。

（i）司机在某次启动汽车后发现，仪表盘上显示左前方轮胎压只有 ，如图所示。现用车载充气泵充气，每分钟充入压强为 的气体 ，若将其胎压恢复至 ，则需充气多长时间？（忽略充气过程轮胎体积和温度变化）

（ii）若室外温度为 ，此时车胎胎压为 ，现将车停至地下停车场（温度为 15℃ ），经较长时间停放后，该车胎气压变为多少？是否有爆胎危险？（忽略此过程胎内气体体积变化）

15.一列简谐横波沿 轴正向传播， 时刻恰好传播到 处，波形如图所示。 时，平衡位置为 的质点第一次到达波峰。 

（i）写出平衡位置为 的质点离开平衡位置的位移随时间变化的函数表达式；

（ii）自 时刻起经过多长时间平衡位置 的质点处于波谷？

五、填空题

16.光刻机是生产大规模集成电路（芯片）的核心设备，“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长提高分辨率的技术。如图所示，若浸没液体的折射率为1.40，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm；加上液体后，光在液体中的传播速度为      m/s，波长变为      nm。（光在真空中的传播速度 ，计算结果均保留三位有效数字） 

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】     C

【解析】【解答】 A.这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光 ;B.波长最长的光，能量最小，频率最小，是n=4能级跃迁到n=3能级产生的；处于n=2能级的氢原子吸收可见光不会发生电离。
故答案为：C。
【分析】根据波尔的氢原子能级理论和能级跃迁的相关知识，氢原子跃迁时释放的光子能量等于两个能级之差，可吸收大于电离能的光子而发生电离。

2.【答案】 C  

【解析】【解答】对整体受力分析有

解得

故答案为：C。

 
【分析】利用整体的牛顿第二定律可以求出加速度的大小。

3.【答案】 B  

【解析】【解答】设绳子与竖直方向的夹角为α  ， 则有

α逐渐增大，所以 增大，绳子的合力与运动员的重力平衡，所以合力不变。

故答案为：B。

 
【分析】运动员处于静止，利用运动员的平衡方程结合角度的变化可以判别绳子的拉力大小变化。

4.【答案】 D  

【解析】【解答】A．电磁脉冲信号的周期 即为中子星的自转周期，所以中子星的同步卫星的周期为 ，根据牛顿第二定律得

因为同步卫星的高度未知，所以中子星的质量无法求解。A不符合题意；

BC．该中子星的近地卫星速度即为第一宇宙速度，有

因为中子星质量未知，所以中子星的重力加速度或第一宇宙速度无法求解。BC不符合题意；

D．该中子星赤道上的物体随中子星转动的向心加速度

D符合题意。

故答案为：D。

 
【分析】利用引力提供向心力由于不知道同步卫星的高度不能求出中子星的质量；利用引力提供向心力由于不知道中子星的质量不能求出第一宇宙速度和重力加速度的大小；利用同步卫星的周期可以求出中子星的角速度大小，结合半径的大小可以求出中子星赤道上物体的向心加速度大小。

5.【答案】     B

【解析】【解答】由图像可知  ， t=3s时， 甲乙速度相同，距离最近，由于耳机与手机正常连通时间为4s，所以耳机与手机正常连通的时间是从1s至5s，当1s时，由图像可知，甲的速度为5m/s，在0-1s内，位移之差为2.5m因t=0乙站在甲正前方处，则t=1s时甲乙之间的距离为s=14m-2.5m=11.5m因此，最远连接距离为11.5m，故B正确，ACD错误。
故选B。
【分析】根据图像和连接时间，分析那一段时间蓝牙连接成功，再结合匀变速直线运动的相关规律分析求解。

二、多选题

6.【答案】 B,D  

【解析】【解答】A．单个点电荷在b点的场强为

点的电场强度大小为

A不符合题意；

B．根据等量同种电荷的等势线的分布， 、 两点电势相等，所以从 到 电场力做功为零，动能不变，即电子到达 点时速度为零。B符合题意；

C．根据等量同种电荷的电场线的分布，电子先加速后减速，因为电场大小在发生变化，所以电子运动的加速度在改变。C不符合题意；

D．电子从 运动到 的过程中，电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大。D符合题意；

故答案为：BD。

 
【分析】利用点电荷的场强公式可以求出b点的电场强度的大小；利用点电荷等势面的分布结合电场力做功可以判别电子到达d点的速度等于0；利用电场线的分布可以判别电场力和加速度的变化；利用电场力做功可以判别电势能的变化。

7.【答案】 B,C  

【解析】【解答】A．灯泡正常发光，则副线圈中的电流为

根据变压器规律得

A不符合题意；

B．交流电的周期为

每个周期电流方向变化2次，所以灯泡 中电流方向每秒钟改变50次。B符合题意；

C．副线圈电压为

原线圈电压为

电阻 的阻值为

C符合题意；

D．穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为

D不符合题意。

故答案为：BC。

 
【分析】利用灯泡恰好发光结合电功率的表达式可以求出输出电流的大小，结合匝数之比可以求出输入电流的大小；利用交流电的周期结合电流工作时间可以判别电流方向改变的次数；利用欧姆定律可以求出副线圈电压的大小，结合匝数比值和原线圈的欧姆定律可以求出电阻的大小；利用输入电压的大小结合匝数的大小可以求出磁通量变化率的最大值。

8.【答案】 A,B  

【解析】【解答】A．两粒子打到同一个点，表明偏转方向一致，所以带同种电荷。A符合题意；

B．设P点与O点的距离为L  ， 则有

所以有

B符合题意；

C．若 在 点左侧，则粒子在磁场中运动的时间为 ，

角在锐角范围内，有

C不符合题意；

D．若 在 点右侧，则粒子在磁场中运动的弧长为 ，

角在锐角范围内，有

D不符合题意。

故答案为：AB。

 
【分析】利用粒子的偏转方向结合左手定则可以判别粒子的电性；利用牛顿第二定律结合轨道半径的大小可以求出比荷的比值；利用轨迹所对圆心角结合运动的周期可以比较运动的时间；利用轨迹所对圆心角结合半径可以比较弧长的大小。

9.【答案】 B,D,E  

【解析】【解答】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的反映，A不符合题意；

B．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体，B符合题意；

C．相互间达到热平衡状态的两个物体温度一定相等，内能不一定相等，C不符合题意；

D．一定量的理想气体在等压膨胀过程中，根据理想状态的状态方程

可知，气体的温度一定升高，一定质量的理想气体内能由温度决定，则内能一定增加，D符合题意；

E．雨水流过车窗的玻璃时留有痕迹，说明水对玻璃是浸润的，否则不会留下痕迹，E符合题意。

故答案为：BDE。

 
【分析】布朗运动是悬浮在液体表面其花粉颗粒的无规则运动；在合适条件下其晶体和非晶体可以发生相互转化；相互间达到热平衡的两个物体其温度一定相等；当一定质量的理想气体发生等压膨胀时温度升高，所以其内能一定增加；由于水对玻璃是浸润的所以会留下水迹。

三、实验题

10.【答案】 （1）4.04；2.80
（2）3.06  

【解析】【解答】（1）重力势能的减少量为

根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度有

带入数据解得重物速度

（2）根据动能定理有

带入数据解得阻力 由

带入数据得出

则阻力系数为3.06

【分析】（1）利用高度的变化可以求出重力势能的减少量；利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（2）利用动能定理可以求出阻力的大小，结合重力的大小可以求出阻力系数的大小。

11.【答案】 （1）电容器；定值电阻；电感线圈
（2）0.75
（3）1.37；0.45  

【解析】【解答】(1)甲图，电流减小到０，最后可看作断路，可判断为电容；

乙图，闭合开关后，电流稳定无变化，为电阻；

丙图，电流变化但不发生突变，最后趋于稳定，为电感；

(2)此时电流表与 并联，电流表满偏时

因 ，则

由欧姆定律可知

(3)由闭合电路的欧姆定律

可得

如图，斜率

则感应电动势

与纵坐标交点为-1.2，则有

则

【分析】（1）利用电流随时间的变化规律可以判别甲为电容器，其乙为电阻，丙为电感线圈；
（2）利用并联回路的特点可以求出经过电阻R1的电流大小，结合欧姆定律可以求出电流表的内阻大小；
（3）利用闭合回路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小。

四、解答题

12.【答案】 （1）解：物体经过 点时有 可得

小球运动至 点的竖直分位移

A点距地面的高度

（2）解：以地面为零势面，设物块在水平地面向右的位移为 ，从 点下滑到第一次返回 点过程中有

可得

从 点下滑到弹簧压缩最短过程中有

【解析】【分析】（1）物体做平抛运动到达B点，利用速度的分解可以求出物体到达B点时竖直方向的速度大小，结合竖直方向的速度位移公式可以求出物体下落的高度，结合几何关系可以求出A距离地面的高度；
（2）物体从B回到B点的过程，利用过程的动能定理可以求出摩擦力做功的大小，再结合从B到压缩弹簧最短过程的动能定理可以求出弹性势能的大小。

13.【答案】 （1）解：导体棒1刚开始运动时电源电动势为 由题意整个电路的总电阻为

由闭合电路欧姆定律知电路中的总电流大小为

联立可得导体棒2所受的安培力大小为

由牛顿第二定律可知加速度大小为

（2）解：由动量定理，对导体棒1有

（或 ）

即    

同理对导体棒2有

（或 ）   

两导体棒均匀速运动时，两导体棒无电流，电动势相等，有    

联立以上各式可解得

（3）解：由

由法拉第电磁感应定律得

又

整理得

联立以上各式可得

即

【解析】【分析】（1）导体棒1开始运动时，利用动生电动势的表达式可以求出电动势的大小，结合欧姆定律可以求出回路中电流的大小，再利用牛顿第二定律可以求出导体棒2的加速度大小；
（2）当两个导体棒都做匀速运动时，其电动势相等则可以得出匀速运动时速度的大小关系，结合两个导体棒的动量定理可以求出导体棒匀速运动的速度大小；
（3）导体棒切割到匀速运动的过程，利用法拉第电磁感应定律结合动量定理及电荷量的表达式可以求出两个导体棒位移的大小关系。

14.【答案】 解：（i）以充气后胎内气体为研究对象，设充气 分钟，由玻意耳定律得：

其中 ， ， ，

解得

（ii）以充气后车胎内所有气体为研究对象，则 ，

设充分热交换后轮胎内气体压强为 ，温度

初态和末态体积相同，由查理定律得

解得

该胎压没超过限压 ，所以没有爆胎危险。

【解析】【分析】（1）充气过程，以充气后胎内气体为对象，利用等温变化的状态方程可以求出充气的时间；
（2）充完气体后，胎内气体发生等容变化，利用状态方程可以求出升温后气体的压强大小。

15.【答案】 解：（i）由 得该简谐波的周期

平衡位置为 的质点的位移随时间变化的函数表达式

（ii）由波形图可知，该简谐波的波长

波速

波自平衡位置为 传播到 所需的时间

的质点自平衡位置到波谷的时间为

所求时间

代入数据解得

【解析】【分析】（1）已知波峰到达x=6cm处质点距离可以求出质点到达波峰的时间，结合振动时间和周期的关系可以求出周期的大小；利用周期和振幅的大小可以求出质点位移和时间的变化表达式；
（2）已知波的波长和周期，利用两者的比值可以求出波速的大小；利用波速的大小可以求出质点从平衡位置的x=9cm处的传播时间，再结合质点到达波谷的时间可以求出质点到达波谷的时刻。

五、填空题

16.【答案】 2.14×108；138  

【解析】【解答】根据折射率公式得

根据折射率公式得

 
【分析】已知折射率的大小，结合折射率的公式可以求出光在液体中传播的速度大小，利用折射率公式可以求出光在液体中的波长大小。