物理-2021年高考高三5月全国大联考（新课标Ⅰ卷）含答案解析

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2021年高三5月大联考（全国Ⅰ卷）

物  理

本卷满分110分，考试时间90分钟。

注意事项：                                          

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

二、选择题：本题共8小题，每小题6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，有选错或不答的得0分。

14．下列说法正确的是

A．放射性元素的半衰期与温度有关

B．结合能越大的原子核一定越稳定

C．汤姆孙发现了电子，揭示了原子是有内部结构的

D．奥斯特发现了“磁生电”，法拉第发现了“电生磁”

15．如图所示，一物块静置于水平地面上A点。当用水平方向的力F拉物块时，物块由A运动到B点所用时间为t；当力F改为与水平方向成60°斜向上拉物块时，物块由A运动到B所用时间仍为t。则物块与地面之间的动摩擦因数为

A． B． C． D．

16．如图所示，方向相反的两个水平恒力F1、F2同时作用在静止于光滑水平面上的A、B两物体上，已知物体A质量MA大于物体B质量MB，经过相等时间撤去两力，经过一段时间后两物体相碰粘为一体并恰好停止，则下列说法正确的是

A．F1、F2的大小关系是F1>F2

B．F1、F2的大小关系是F1<F2

C．从F1、F2开始作用到两物体相碰并粘为一体静止，整个过程系统动量守恒

D．只有两物体相碰的过程系统动量守恒

17．如图1所示电路中，交流发电机的电动势随时间变化的e–t图像如图2所示，理想变压器的原副线圈匝数比为1:10，R1=2 Ω，R2最大阻值为5 Ω，两个电压表均为理想交流电压表，发电机线圈电阻不计，下列说法正确的是

A．t=0.01 s时穿过线圈的磁通量为0

B．电压表V1的示数为100 V

C．当滑动变阻器的滑片从中点向下滑动时两个电压表的示数均变大

D．当滑动变阻器的滑片从中点向下滑动时R2的功率变大

18．2021年2月10日19时52分，中国航天再次迎来一个历史性时刻。在经过长达七个月，累计202天，4.75亿公里的漫长飞行之后，中国首颗火星探测器“天问一号” 精准实施近火捕获制动，成功进入近火点高度约400千米，周期约10个地球日，倾角约10°的大椭圆环火轨道。根据天文资料已知火星的质量约为地球质量的，火星半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，地球表面的重力加速度约为9.8 m/s2，取。由上述数据我们可以得到

A．火星的第一宇宙速度约为3.5 km/s

B．火星表面的重力加速度约为4.9 m/s2

C．地球与火星间的距离约为4.75亿公里

D．火星密度约为地球密度的1.2倍

19．如图1所示，匝数为10、面积为0.04 m2的线圈与光滑平行斜导轨连接（且共面），导轨的倾角θ=30°，间距为0.5 m，导轨间存在磁感应强度大小B1=0.8 T、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场。一长为0.5 m、质量为0.8 kg的导体棒ab由静止释放，ab最终以5 m/s的速度沿导轨匀速运动。若把ab轻放在图示位置，在线圈处加上方向垂直线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度大小B2随时间t变化的关系图像如图2所示，导轨处磁场不变，则ab恰好保持静止状态。整个过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g取10 m/s2。则下列说法正确的是

A．导体棒ab沿导轨匀速运动时产生的感应电动势为2 V

B．导体棒ab的电阻为0.2 Ω

C．线圈处的磁场方向垂直线圈平面向上

D．图2中B0=14 T

20．一个光滑的定滑轮固定在竖直平面内，一根轻绳连接着质量分别为3m和m两个物块A和B，A物块套在竖直光滑杆上，B物块放在倾角为37°的固定斜面底端。现在用手托起A使A与滑轮等高，此时滑轮与A的间距为4L，现将A由静止释放，B始终不离开斜面，一切摩擦均不计，空气阻力不计，重力加速度为g，。则在A下落3L的过程中关于A、B的运动情况下列说法正确的是

A．A、B组成的系统机械能不守恒

B．A物块下落3L时，A、B的动能之比为25:3

C．B的重力势能增加1.8mgL

D．A的机械能减少1.5mgL

21．如图所示，地面上方某区域内存在着水平向右的匀强电场，一个质量为m的带正电小球，以竖直向上的初速度v0由O点竖直射入该区域，小球刚好能经过最高点P，已知连线OP与初速度方向的夹角为53°，重力加速度为g，已知，则下列说法正确的是

A．小球所受电场力的大小为

B．小球通过P点时的动能为

C．经过时间，小球距直线OP距离最远

D．经过时间，小球动能最小

三、非选择题

（一）必考题：

22．（6分）某实验小组要利用如图1所示装置来探究功与速度变化的关系。让小钩码通过细绳带动小车从P点由静止开始运动到Q点，通过改变小钩码的数量，改变拉力做功的大小，通过光电门测定小车通过Q点时的速度v，探究功与小车速度的变化关系。实验中小车质量M远大于单个小钩码的质量m。

（1）平衡摩擦力时小车___________连接钩码，实验中___________测量小钩码的质量。（均选填“需要”或“不需要”）

（2）用游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示，读数为_________cm。

（3）平衡摩擦力后改变钩码数量进行多次实验，将数据记录在图3的表格中，利用电脑进行数据处理，探究W与v、v2、v3、、的关系，发现拉力做功与小车速度平方的关系如图4所示，由图像过原点的直线部分可知____________________，图像向上弯曲部分原因是______________________________________。

23．（9分）某学习小组设计了如图1所示电路测定金属的电阻率ρ和电源的内阻r。除了若干导线及开关S，提供的实验器材还有：

A．电池组（电动势为E）

B．电阻率待测的金属丝AB

C．电压表V

D．定值电阻R0（阻值为5 Ω）

E．毫米刻度尺

在尽可能减小测量误差的情况下，请回答下列问题：

（1）用螺旋测微器测量金属丝直径d时示数如图2所示，则其读数为________ mm。

（2）根据图1电路，用笔画线代替导线，将图3中的实验器材连接成实验电路。

（3）闭合开关S，多次改变夹子的位置，可获得多组电压表的示数U和金属丝接入电路中有效长度L的数据，若以L为横轴，以为纵轴，通过描点作出–L图线如图4所示。若不考虑电压表对电路的影响，可求得金属丝的电阻率ρ=______________，该电池组的内阻r=______________（选用E、R0、d、a、b字母表示）；

（4）所测得金属丝的电阻率与真实值相比将___________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。

24．（14分）如图所示模型，水平地面上b点左侧粗糙，动摩擦因数为μ=0.5，b点右侧光滑，且ab=L=2.4 m，cd段是半径为R=0.4 m、圆心角为60°的光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平地面平滑连接。质量为m1=1 kg的小物块A以v0=7 m/s的初速度从a点水平向右运动，质量为m2=2 kg的小物块B静止在b点右侧，两物块均可看作质点。物块A与物块B发生正碰后，A物块以1 m/s的速度向左运动，物块B向右运动滑上圆弧轨道。重力加速度g=10 m/s2。求：

（1）两物块碰撞过程中损失的机械能；

（2）物块B运动至d点时轨道对物块的支持力大小。

25．（18分）如图所示，在竖直平面内有三个场区，Ⅰ区域是等边三角形，三角形内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；Ⅱ区域是等边三角形的外接圆与三角形所围成的区域，内部（不包括边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小也为B；Ⅲ区域与圆边界右侧相切，此区域足够大，内有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为E。圆形区域与水平地面相切，半径为R，a点与圆心O连线水平。电子经加速后以速度v0水平向右从a点进入区域Ⅰ，穿过一次边界线ab后从b点水平飞出圆形区域，运动一段时间后打到地面。已知电子电荷量为–e、质量为m，。求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）电子打到地面时与圆心O间的水平距离L；

（3）电子从a点运动至地面的过程中所用的时间。（结果可以用根号表示）

（二）选考题（15分）

33．[物理——选修3–3]（15分）

（1）（5分）如图所示，一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环过程，其中C→D为等温过程，下列说法正确的是________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．A→B过程气体温度升高，气体向外界放热

B．B→C过程气体对外界做功，气体温度升高

C．C→D过程气体内能不变，气体从外界吸热

D．D→A过程气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加

E．A→B→C→D→A整个过程中气体对外界做的功小于外界对气体做的功

（2）（10分）如图1所示装置可以用来研究气体状态变化问题。某次实验中，导热性能良好的玻璃注射器内密封了一部分气体，注射器上绑定一物块，当系统稳定时注射器内空气柱的长度为L，气体压强为p，实验室温度为T。现将此装置放在温度为1.1T的温室中，温室的大气压与实验室大气压相同，重力加速度为g，注射器横截面积为S，求：

（i）再次稳定时空气柱的长度L1；

（ii）在温室中将整个装置倒置如图2所示，稳定时空气柱的长度变为2L，求柱塞、压力表和物块的总质量m。

34．[物理——选修3–4]（15分）

（1）（5分）如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，质点M、N分别在波谷和平衡位置，质点P的横坐标为10 m。已知t=0.6 s时N到达波峰，则波传播的最小速度为________m/s，波速最小时t=0起P到达平衡位置所用的最短时间为________s。若波速为55 m/s，则在0~ s时间内M的路程为__________m。（结果保留2位有效数字）

（2）（10分）如图所示直角三角形△ABC为某均匀透明材料的横截面，∠B=53°。一束单色光沿纸面从AC面的P点斜射入玻璃体后，在AB的中点D恰好发生全反射，之后垂直BC面射出（单色光路径未画出）。已知AB=L，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，光在真空中的传播速度为c。求：

（i）该材料对该单色光的折射率n；

（ii）该单色光在该材料中运动的时间t。

课标Ⅰ卷全解全析

14．C 【解析】放射性元素的半衰期与温度无关，A错误。比结合能越大的原子核一定越稳定，结合能越大的原子核不一定越稳定，B错误。奥斯特发现了“电生磁”，法拉第发现了“磁生电”，D错误。故选C。

15．B 【解析】物块由A运动到B的时间相等，说明两种情况下加速度相同。第一种情况有:，第二种情况有:，联立两式解得：，故B选项正确。

16．C 【解析】由于粘合体静止，对两物体相碰过程，根据动量守恒定律得MAvA+MBvB=（MA+MB）v，其中v=0，得MAvA=–MBvB，根据动量定理得F1t=MAvA，同理F2t=MBvB，所以F1、F2等大反向，故AB错误。由于F1、F2等大反向，系统合外力为零，故整个过程系统动量守恒，故D错误C正确。

17．B 【解析】t=0.01 s时e=0，此时穿过线圈的磁通量最大，A错误。发电机电动势的有效值为10 V，根据得电压表V1的示数为100 V，不随时间而变化，B正确。当滑动变阻器的滑片从中点向下滑动时R2接入电路的电阻值变大，电压表V1的示数不变，电压表V2的示数变大；当滑片从中点向下滑动时R2接入电路的电阻值大于R1且继续增大，则R2的功率一直变小，C、D错误。故选B。

18．A 【解析】星球表面有，则，故B错误；星球的第一宇宙速度为，火星的第一宇宙速度为，故A正确；4.75亿公里只是天问一号飞行轨迹的长度，故C错误；星球密度为，火星密度，故D错误。

19．AC 【解析】ab向下匀速运动时，产生的感应电动势E=B1Lv=2 V，A正确。ab沿导轨匀速运动时受力平衡，有，解得：R总=0.2 Ω，即ab与线圈的总电阻为0.2 Ω，B错误；ab恰好保持静止状态，说明ab受到的安培力方向沿导轨向上，根据左手定则判断知：ab中的电流方向沿ab方向，线圈中的感应电流方向沿逆时针方向，根据楞次定律判断知：线圈处的磁场方向垂直线圈平面向上，C正确；ab静止受力平衡，则mgsinθ=B1I2L，，，其中t2=0.28 s，解得：B0=1.4 T，D错误。

20．BD 【解析】对A、B组成的系统只有重力做功，所以系统机械能守恒，A错误。A物块下落3L时将A的速度分解，如图所示，，，故B正确。B的重力势能增加量为，故C错误。根据系统机械能守恒可知，得，A的机械能减少量，故D正确。

21．BD 【解析】设OP=L，从O到P水平方向做匀加速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，到达P点时竖直方向的速度为零，则有：水平方向：，竖直方向：，且、，解得：、，则小球受电场力，小球在P点动能，故A错误，B正确；小球速度平行于OP时与OP距离最远，此时、、，解得：，故C选项错误；小球所受的合外力方向水平向右偏下37°，当小球速度与合力方向垂直时，此过程合力做负功最大，小球动能最小，此时、、，解得，故D选项正确。

22．（6分）（1）不需要（1分）  不需要（1分）  （2）0.130（1分）  （3）W与v2成正比（或W=kv2或W∝v2）（1分）  小车质量不再满足远大于所挂钩码的质量和（或不再满足M>>nm）（2分）

【解析】（1）实验中钩码提供小车运动的动力，所以平衡摩擦力时小车不需要连接钩码。当小车质量远大于所挂钩码的质量和时，绳的拉力近似等于所挂钩码的总重力，实验中改变钩码数量，做功分别为W0、2W0、3W0、4W0、5W0、…，小车从P运动到Q的过程中、、、…，所以不需要测量小钩码的质量。（2）游标卡尺读数：1 mm+0.05 mm×6=1.30 mm=0.130 cm。（3）过原点的直线说明W与v2成正比，实验中真实的表达式应为，当钩码数量不断增加时不再满足M>>nm，所以图像斜率变大，向上弯曲。

23．（9分）（1）0.200（1分）  （2）如图（2分）  （3）（2分）  aR0E–R0（2分）（4）偏大（2分）

【解析】（1）螺旋测微器测量金属丝的直径d时的读数为0.01 mm×20.0=0.200 mm。

（2）连线如图。

（3）根据闭合电路欧姆定律有：（R+R0+r）=E，根据电阻定律有：R=ρ，而金属丝的横截面积S=π（）2，可得：=·L+（R0+r），结合图像有：=，（R0+r）=a，解得：ρ=，r=aR0E–R0。

（4）设金属丝电阻率的真实值为ρ0，电池组内阻的真实值为r0，电压表的内阻为RV，考虑电压表对电路的影响，则（+）（R+r0）+U=E，可得：=（1+）L+（R0+r0+），对比得：=（1+），ρ>ρ0。

24．（1）  （2）FN=35 N

【解析】（1）物块A从a运动至b点过程中

得（1分）

（1分）

得（1分）

两物块碰撞过程由动量守恒知（1分）

得（1分）

（2分）

得（1分）

（2）物块B从b点运动至d点过程由动能定理知

（2分）

得（1分）

在d点（2分）

得FN=35 N（1分）

25．（1）  （2）  （3）

【解析】（1）电子在磁场中运动时：得（2分）

电子入射时与ab连线的夹角为30°，则第一次偏转时轨迹对应的圆心角为60°，且正好从ab连线的中点离开Ⅰ区域，电子由Ⅰ区域进入Ⅱ区域时，电子的速度与ab连线的夹角也为30°，然后从b点向右水平离开圆形边界，电子的运动轨迹如图所示：（1分）

则由几何关系知，（1分）  解得（1分）

（2）电子在电场中做类平抛运动

（1分）

（2分）

解得（1分）

电子在电场中做类平抛运动的水平位移

（2分）

即电子打到地面时与圆心O间的水平距离（2分）

（3）电子在磁场中运动时，周期（1分）

电子在磁场Ⅰ中运动的时间得（1分）

电子从b点离开至刚要进入电场区域的过程：得（1分）

由（2）中已知电子在电场中运动的时间

所以电子从a点运动至地面过程所用时间（1分）

得（1分）

33．（1）BCD  （2）（i）（或）  （ii）（或）

【解析】（1）A→B过程是等容变化，压强增大则温度升高，内能增大，气体不做功，所以气体应从外界吸热，A选项错误。B→C过程体积增大，气体对外界做功，B→C过程是等压变化，体积增大，则温度升高，B选项正确。C→D过程是等温变化，气体内能不变，体积增大，气体对外界做功，所以气体应从外界吸热，C选项正确。D→A过程是等压变化，体积减小则温度降低，气体分子在单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增加，D选项正确。A→B→C→D→A整个过程气体温度不变，则内能不变，但由图像可知，B→C→D过程气体对外界做的功大于D→A过程外界对气体做的功，E选项错误。

（2）（i）在温度由T升高到1.1T过程中气体发生的是等压变化

（2分）

得（或）（1分）

（ii）在温室中装置倒置前后气体发生的是等温变化

（2分）

得（1分）

又由（2分）

得（或）（2分）

34．（1）（5分）15（1分）  0.13（2分）  0.42（2分）

【解析】由图像知：波长λ=12 m，振幅A=2 cm。根据“振动方向和横波传播方向的关系”知：t=0时刻P、N沿y轴负方向运动，则T+nT=0.6 s，波速v==20（n+）m/s，当n=0时vmin=15 m/s。当波以最小的波速传播时，P到达平衡位置所用的最短时间为= s= s。在0~ s时间内波传播的距离为x1=vt1=55× m=63 m，该距离与波长的比值k==5，在0~ s时间内M的路程为k· 4A=42 cm=0.42 m。

（2）【解析】（i）单色光在该材料中的光路如图，设该材料对该单色光的临界角为θ，由几何关系知：θ=∠B=53°（1分）

则sinθ=（2分）

解得：n=1.25（1分）

（ii）由几何关系知：∠A=∠α=37°（1分）

PA==L（1分）

由几何知识可知，PA=PD=L（1分）

（1分）

单色光在该材料中运动的速度为（1分）

单色光在该材料中运动的时间为（1分）