2021届东北三省四市教研联合体高三下学期4月高考模拟（二） 理科综合 PDF版
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二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
14．【试题情境】本题属于基础性题目，以氢原子和氦离子的能级图为素材，创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为玻尔理论、光电效应。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力、推理论证能力，根据玻尔理论及光电效应方程结合能级图进行推理论证。
【学科素养】本题考查的学科素养是物理观念中的能量观念。
【题 眼】本题的题眼是“金属钨的逸出功为4.54 eV”。
【试题解析】一群氦离子从n＝4能级向低能级跃迁时可以辐射出6种频率的光子，A选项错误；其中只有从n＝4能级向n＝3能级跃迁时所辐射出的光子能量小于4.54 eV，不能使金属钨发生光电效应，故共有5种频率的光能使金属钨发生光电效应，故B选项错误；因为要使处于基态的氢原子发生电离，所需要的光子能量只要达到13.6 eV就可以，根据辐射光子能量等于氦离子能级跃迁前后两能级的能量差可得，有三种频率的光子都能使处于基态的氢原子电离，故C选项正确。氦离子和氢原子的两个能级的能量差不同，所以辐射光子的能量不同，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能不同，故D选项错误。
【答 案】C
15．【试题情境】本题属于应用性题目，以磁电式电流表的构造为素材创设生活实践类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为安培力、电磁感应现象的应用。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力和推理论证能力，要求学生能够正确认识磁电式电流表的内部构造及其作用。
【学科素养】本题考查的学科素养是科学探究，要求学生根据磁电式电流表内部构造去探究其作用。
【题 眼】本题的题眼是“电表内部由线圈、磁铁、极靴、圆柱形软铁、螺旋弹簧等构成”。
【试题解析】极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，并不是匀强磁场，故A选项错误；当线圈中电流方向改变时，磁场方向不变，所以线圈受到的安培力方向发生改变，故B选项错误；用金属铝做线圈框架，主要的原因有：1、铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的准确性更高。2、铝材料较轻、电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来。故C选项错误；运输过程中由于振动会使指针不停摆动，可能会使指针损坏。将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合回路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故D选项正确。
【答 案】D
16．【试题情境】本题属于基础性题目，以“天问一号”火星探测器为素材创设生活实践类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为开普勒第三定律、万有引力定律。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力、模型建构能力、推理论证能力，要求学生通过审题获取相关信息，建构万有引力定律的基本应用解题模型。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念、科学思维，要求学生理解并能利用万有引力定律推理分析航天问题。
【题 眼】本题的题眼是“‘天问一号’在椭圆轨道1绕火星运行，在近火点P变轨后进入轨道2做匀速圆周运动”。
【试题解析】因为“天问一号”从轨道1变轨进入轨道2的过程需要在P点减速，其机械能减少，故选项A、D错误；根据开普勒第三定律，椭圆轨道1的半长轴大于轨道2的半径，所以“天问一号”在轨道1运行的周期比在轨道2运行的周期长，故B选项错误；无论“天问一号”沿轨道1还是沿轨道2运行经过P点时，所受到的万有引力大小相等，且此时加速度与向心加速度相等，则向心加速度大小相等，故C选项正确。
【答 案】C
17．【试题情境】本题属于综合性题目，以静电场中电势随空间距离的变化图像为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为匀强电场中电场强度和电势、电势差的关系。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力和推理论证能力。要求学生根据电势的情况来推理电场强度的大小和方向。
【学科素养】本题考查的学科素养主要是物理观念，要求学生具有清晰的物质观即电场是一种物质，同时还考查了科学思维，要求学生使用正确的思维方法推理电势和场强的关系。
【题 眼】本题的题眼是“用仪器沿Ox、Oy两个方向探测该静电场中各点电势，得到各点电势φ与横、纵坐标的函数关系如图所示”。
【试题解析】在沿y轴方向，电势为40V时，此时距离O点的距离为10cm，而沿x轴方向，电势为40V时，此时距离O点的距离为cm，此两点为等势点，电场强度的方向垂直于两者连线且指向第三象限，由 计算可得电场强度大小为500V/m，方向与x轴负方向成53°，指向第三象限，故A、B、C选项均错误，D选项正确。
【答 案】D
18．【试题情境】本题属于应用性题目也属于创新性题目，以熟悉的追击问题为素材创设生活实践类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为匀变速直线运动的速度—时间图像。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力、模型建构能力、推理论证能力，要求学生通过运动学图像和题中所给信息建构运动模型，并进行相应的推理论证。
【学科素养】本题考查的学科素养是物理观念中的运动观念，能根据图像信息还原运动过程，同时也考查科学思维。
【题 眼】本题的题眼是“结果观测到耳机与手机正常连通的时间为2s”。
【试题解析】由图像可知，t=2s时，小郭和小王速度相等，距离最近，最小距离，由于正常连通时间为2s,所以连通时间是从t=1s至t=3s，当t=1s时，由图像可知小王的速度为6m/s，由运动学规律得，此时小郭和小王之间的距离为，即实际传输距离为11m，故A选项正确。
【答 案】D
19．【试题情境】本题属于基础性题目，以带电粒子在有界磁场中运动为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为带电粒子在磁场中的运动。
【关键能力】本题考查的关键能力是推理论证能力，要求学生具备运用数学知识解决物理问题能力，能根据题目条件画出带电粒子在有界磁场中的运动轨迹，根据几何关系确定相应问题。
【学科素养】本题考查的学科素养是物理观念中的运动观念和相互作用观念，即带电粒子只在洛伦兹力的作用下在有界磁场中做匀速圆周运动，同时也考查科学思维。
【题 眼】本题的题眼是“已知粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r＝2R， A、C为圆形区域水平直径的两个端点”。
【试题解析】粒子在磁场中做圆周运动，根据牛顿第二定律：，且r＝2R，所以，A选项错误；要使带电粒子在圆形磁场中的运动时间最长，则粒子圆周运动的轨迹应以磁场圆直径为弦，则粒子的运动轨迹如图甲。由几何关系知，此轨迹在磁场中的偏转角为60°，所以最长时间为，故B选项正确；当入射速度的方向合适时，是可以确定从C点射出的粒子圆周运动的圆心的，如图乙所示，作PC的中垂线，以P或C点为圆心以2R为半径画圆弧交PC中垂线于O，O点即为能通过C点轨迹的圆心，故C选项错误；若粒子能从A点水平射出磁场，则在A点作速度方向的垂线，再作AP两点的中垂线，交点即为圆心，此时圆周运动的半径r≠2R，如图丙所示，故D选项正确。
甲 乙 丙
【答 案】BD
20．【试题情境】本题属于应用性和综合性题目，以滑雪运动为素材创设生活实践类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为抛体运动。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力、模型建构能力、推理论证能力，要求学生依据运动过程应用动能定理和运动学规律求解相应问题。
【学科素养】本题考查的学科素养是物理观念中的运动观念和能量观念；还考查了学科素养中的科学思维与科学探究，即通过模型建构根据动能定理和运动学规律来分析和解决问题。
【题 眼】本题的题眼是“并恰能无碰撞地落在倾角β＝60°的斜面乙顶端”。
【试题解析】将速度v1沿水平和竖直方向分解，，，运动员恰能无碰撞地落在斜面乙顶端，说明运动员此时的速度方向恰好沿着斜面乙向下，设为,将沿水平和竖直方向分解,，，解得，，故A选项正确；设斜面乙的高度为，对运动员从斜面甲运动到斜面乙的过程分析，由动能定理得：，解得：，故B选项正确；当运动员竖直方向的速度减为零时，距离地面达到最大高度，故C选项错误；设运动员在空中运动的时间为t，由竖直方向运动规律得：，水平方向运动规律得：，故D选项错误。
【答 案】AB
21．【试题情境】本题属于综合性题目，以常见的圆盘转动、图像为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为圆周运动、牛顿第二定律、临界态。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力、模型建构能力、推理论证能力，要求学生通过图像获取必要信息，准确理解图像的物理意义并应用相关规律解决问题的能力。
【学科素养】本题考查的学科素养是物理观念中的相互作用观念和运动观念，还考查了学科素养中的科学思维，即构建运动模型，应用动力学观点分析解决问题。
【题 眼】本题的题眼是“当圆盘以不同角速度ω绕轴OO′ 匀速转动时，绳中弹力FT与的变化关系如图所示”。
【试题解析】角速度较小时，物块各自受到的静摩擦力充当向心力，绳中无拉力。根据牛顿第二定律：，因为RA＜RB，所以物块B与圆盘间的静摩擦力先达到最大值，随着角速度增大，轻绳出现拉力，拉力和最大静摩擦力的合力充当向心力。对物块B分析：，则，则根据图像中斜率和截距的数据解得：，，故A和B选项正确；当ω= 1 rad/s时，由上述方程得绳子中拉力大小，再对A分析，由牛顿第二定律得：，解得：，故C选项错误；当A恰好要相对圆盘发生滑动时，其摩擦力为最大值且方向沿半径向外，对A分析：，此时对B分析：，联立解得：rad/s，故D选项正确。
【答 案】ABD
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题～第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题～第38题为选考题，考生根据要求做答。
（一）必考题
22．（6分）
【试题情境】本题属于应用性题目，以新教材课后习题中探究弹簧弹力与伸长量关系为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为胡克定律，实验数据处理。
【关键能力】本题考查的关键能力是实验探究能力，重点考查学生对实验操作、数据处理的能力。
【学科素养】本题考查的学科素养是科学探究，考查学生由基础证据得出结论的水平及对胡克定律的理解。
【题 眼】本题的题眼是“在图乙给出的坐标纸上做出弹力F跟弹簧伸长量x关系的F-x图像”。
【试题解析】（1）根据测量得到的数据，利用描点法先在坐标图中画出数据点，然后用直尺过尽可能多的点画出倾斜直线，但最后一个数据点明显偏离直线，应舍弃，如图所示。
（考生描绘的数据点应与坐标轴上选取的标度匹配，图像与数据不符不给分，坐标轴上没有数字标度不给分，利用最后一组数据点绘制图像不给分）
（2）根据图像求斜率，得到26 N/m。
【答 案】（1）如图所示（3分）（2）26 N/m（3分）
23．（9分）
【试题情境】本题属于综合性题目和创新性题目，以教材中测电源电动势和内阻为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为闭合电路欧姆定律、电表的改装、结合图像处理实验数据。
【关键能力】本题考查的关键能力是实验探究能力和创新能力。要求学生深刻理解实验原理、熟悉电表的改装的操作、掌握数据处理的方法等。
【学科素养】本题考查的学科素养是科学探究，尤其是关于提出证据和解释要素的水平的考查以及对测电源电动势和内阻实验原理、操作、数据处理的掌握情况的考查。
【题 眼】本题的题眼是“该同学将电压表扩大量程，需测定电压表的内阻”。
【试题解析】（1）由电路图可知，乙电路中电流表与电压表串联，因电压表内阻较大，故使电路中电流太小，电流表无法准确测量；（答案意思表达清楚、合理即可给分）
（2）③由题意可知，当电压表的示数为2.0 V时，电阻箱两端电压与电压表示数之比为2:1，则电阻箱阻值与电压表内阻之比为2：1，所以电压表内阻为25225Ω；④加在电压表与电阻箱两端的电压之和是加在电压表两端电压的3倍，故改装后的量程为18V。
（3）根据闭合电路欧姆定律以及改装原理可知，，则可知，则由图像可知，电源的电动势；内阻。
【答 案】（1）乙电路中电流表与电压表串联，因电压表内阻较大，故使电路中电流太小，电流表无法准确测量（答案意思表达清楚、合理即可给分）（2分）；（2）25225.0Ω（1分），18V（2分）；
（3）（2分），（2分）
24．（14分）
【试题情境】本题属于综合性题目，以板块碰撞为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为动量守恒、功能关系。
【关键能力】本题考查的关键能力是模型建构能力、推理论证能力，要求学生根据题设条件建构解决问题的物理模型，善于将复杂多过程问题拆分为几个过程，灵活运用物理规律解决问题。
【学科素养】本题考查的学科素养是物理观念和科学思维，要求学生有清晰的相互作用观、能量观，能正确建构碰撞模型，应用动量守恒定律、功能关系进行科学推理、解决问题。
【题 眼】本题的题眼是“B与C发生碰撞后粘在一起，当板A与板C两端对齐时恰好相对板C静止”。
【试题解析】（1）以板A、B和C为整体进行分析，设A相对C静止时系统的速度大小为，全过程动量守恒，则有： （2分）
解得： （2分）
（2）B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的速度为v1
则有： （2分）
解得： （1分）
根据能量守恒定律，设摩擦生热为，有
（2分）
解得： （1分）
设板的长度为，A在B、C上滑动时摩擦生热可表示为：
（2分）
解得： （2分）
注：若考生将（2）问中的答案写在（1）问答题区域内，同样得分，将分值计算在（2）问得分中；本题用其他方法得到正确结果，可酌情按步骤给分。
【答 案】（1） （4分）；（2） （10分）
25．（18分）
【试题情境】本题属于综合性题目，以电磁感应中双棒切割现象为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为牛顿第二定律、动能定理、功能关系，动量定理，电磁感应定律，闭合电路欧姆定律。
【关键能力】本题考查的关键能力是模型建构能力、推理论证能力，要求学生根据题设条件建构物理模型，并综合运用牛顿第二定律、动能定理、功能关系，动量定理，电磁感应定律，闭合电路欧姆定律等推理论证问题。
【学科素养】本题考查的核心素养主要是物理观念中的相互作用观念、运动观念、能量观念；还考查了学生的科学思维，要建立电磁感应现象中的双棒模型，在科学思维和科学推理的基础上做出判断。
【题 眼】本题的题眼是“两金属棒MN和PQ材料、横截面积相同，分别垂直两导轨放置，棒MN质量为m、电阻为R、长为L，棒PQ长度为3L”。
【试题解析】（1）由于两棒的材料、横截面积均相同，棒PQ长度为棒MN的3倍，故棒PQ的质量为3m、电阻为3R，当MN棒做匀速直线运动时，速度达到最大值 ，
由受力平衡得： （2分）
由法拉第电磁感应定律得： （1分）
由闭合电路欧姆定律得： （1分）
其所受安培力大小为： （1分）
解得： （1分）
（2）当回路中电流为时，由牛顿第二定律可得：
对MN棒： （1分）
对PQ棒： （1分）
联立方程解得：，所以MN棒和PQ棒速度大小总相等，
当系统稳定时，设两棒速度大小为
则稳定时回路中的总电动势为： （1分）
由闭合电路欧姆定律得：
稳定时对PQ分析： （1分）
解得： （1分）
（3）由（2）问可知，两棒速度大小总相等，则它们的位移大小也总相等，设从释放到最终稳定它们各自的位移大小为x,
由功能关系得： （2分）
对PQ从释放到稳定过程分析，由动量定理得：
（1分）
（或对MN从释放到稳定过程分析，由动量定理得：）
又因为： （1分）
由法拉第电磁感应定律得： （1分）
（1分）
以上联立解得： （1分）
注：本题用其他方法得到正确结果，可酌情按步骤给分。
【答 案】（1） （6分）；（2） （5 分）；（3）（7分）
（二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。
33.【物理—选修3－3】（15分）
（1)（5分）
【试题情境】本题属于基础性题目，以教材中内容为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为分子力、分子势能、分子速率分布图像及液体的表面张力。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力。
【学科素养】本题考查的科学素养是科学探究。
【题 眼】本题的题眼是“甲图坐标原点固定一个分子A，当另一个分子B从无穷远向A靠近到两者分子势能最小值的位置过程中”“它的尖端就会变钝”。
【试题解析】（1）两分子距离较远时，分子力很小，在两者靠近的过程中，分子力增大，在分子势能最小的位置分子力为零，所以在二者靠近的过程中分子力先增大，后减小；气体的分子运动统计规律：“中间多，两头少”。温度越高，气体分子平均速率变大，平均动能增大，即分子中速率较大的分子数占总分子数比例较大，所以图像②的温度较高；融化后液体的表面张力使尖端绷紧。
【答 案】先增大，后减小（2分）； ②（1分）；融化后由于液体的表面张力使尖端绷紧。（只要提到表面张力就给分）（2分）
（2）（10分）
【试题情境】本题属于应用性题目，以常见的“玻璃管、气缸、理想气体”为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为气体实验定律、力的平衡。
【关键能力】本题考查的关键能力是推理论证能力。
【学科素养】本题考查的学科素养是科学思维，建构等温变化、等压和等容变化模型，根据三个理想气体实验定律进行科学推理，得出正确结论。
【题 眼】本题的题眼是“B室的体积是A室体积的三倍，A室容器上连接有一管内气体体积不计的足够长U形管”。
【试题解析】（ⅰ）开始时，设A室内气体压强为，则，A室的体积为,
阀门K打开后，A室内气体等温变化，稳定后压强为，则，体积设为，
由玻意耳定律： （1分）
解得： （1分）
B室内气体等温变化，，，
由玻意耳定律： （1分）
解得： （1分）
则：
解得： （1分）
（ⅱ）假设打开阀门后，气体从 =300K升到 时，活塞C恰好到达容器最左端，即A室内气体体积变为，压强始终为 ，即为等压变化过程
则根据盖—吕萨克定律，有 （1分）
解得： （1分）
因为=750K > 600K，所以温度从 继续升高到=750K的过程中，
A室内气体为等容变化过程，设其最终压强为 ，
根据查理定律: （1分）
解得 （2分）
注：最终结果只用表示的，不给结果分；本题用其他方法得到正确结果，可酌情按步骤给分。
【答 案】①（5分）； ② （5分）
34.【物理—选修3－4】（15分）
（1）（5分）
【试题情境】本题属于基础性题目，以波的图像为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为波的图像，波的叠加。
【关键能力】本题考查的关键能力是理解能力。
【学科素养】本题考查的学科素养是物理观念中的运动观念，要求学生掌握波动概念和波的叠加原理。
【题 眼】本题的题眼是“t＝0时刻两列波的前端刚好分别传播到x＝－2 m的质点 和x＝1 m的质点。
已知甲波的频率为2.5 Hz”。
【试题解析】(1)由图可知，，因为，且两者在同一介质中传播，速度一样，所以，所以=1.25Hz；波长长，频率小，衍射现象越明显，所以乙更容易发生衍射现象；因为两列波的速度相同，因此两列波同时传到 x＝－0.5 m处，根据传播方向和振动方向的关系，两列波在该点的振动方向都沿y轴正方向。
【答 案】1.25(2分) ；乙(2分) ；沿y轴正方向(1分)（若方向写成向上也给分）。
（2）（10分）
【试题情境】本题属于基础性题目，以光在玻璃球体中的全反射为素材创设学习探索类问题情境。
【必备知识】本题考查的知识点为光的折射定律。
【关键能力】本题考查的关键能力是模型建构能力和推理论证能力，要求学生能建构模型，结合折射定律和全反射画出光路图，运用数学知识进行推理论证。
【学科素养】本题考查的学科素养是科学思维，要求学生能根据光路图，运用数形结合及三角函数的知识计算折射率，从而解决相关问题。
【题 眼】本题的题眼是“B点发出的光线BN在N点恰能发生全反射，已知N点到直径AB的距离为
”。
【试题解析】（i）如图所示，过N点作AB垂线，垂足为C，
则NC =
在ΔNOC中，由勾股定理得
CO = ,故BC = （1分）
在ΔNBC中，由勾股定理得NB = （1分）
由题意知临界角 ，
故 （1分）
由全反射： （1分）
得折射率： （1分）
（ii）设，则，
则：； （1分）
得：；
代入得：θ=300 （1分）
光在玻璃中传播速度：
光由B传到M的时间： （1分）
光由M传到Q的时间： （1分）
解得： （1分）
注：本题用其他方法得到正确结果，可酌情按步骤给分。
【答 案】①（5 分）； ② （5 分）
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