2021届吉林省长春市高三理综物理四模试卷含答案

 高三理综物理四模试卷

一、单项选择题

1.在班级清扫卫生的劳动中，某同学用水平方向的力推桌子，桌子没动，以下说法中正确的选项是〔   〕           

A. 桌子受到的重力和地面对桌子的支持力是一对相互作用力
B. 桌子对地面的压力和地面对桌子的支持力是一对平衡力
C. 同学推桌子的力与桌子受到的摩擦力是一对平衡力
D. 同学推桌子的力与同学受到的摩擦力是一对相互作用力

2.如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34ev，那么对氢原子在能量跃迁过程中发射或吸收光子的特征,认识正确的选项是(   ) 

A. 用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应
B. 一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出4种不同频率的光
C. 用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
 

3.2021年北京时间4月10日21点整，全球六地〔比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿〕同步召开全球新闻发布会。“事件视界望远镜〞〔 Event Horizon Telescope〕发布了位于巨椭圆星系M87中心的黑洞照片。此次发布的黑洞图象揭示了女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞，引起了全球对黑洞的关注。假设宇宙中有一半径约45km的黑洞，其质量M和半径R的关系满足2GM＝c2R〔其中G为引力常量；c为光速，大小为3×108m/s〕，那么该黑洞外表重力加速度的数量级为〔   〕 

A. 108m/s2                          B. 1010m/s2                          C. 1012m/s2                          D. 1014m/s2

4.如下列图，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由M到N的恒定电流I，细线的拉力不为零，两细线竖直．现将匀强磁场磁感应强度B大小保持不变，方向缓慢地转过90°变为竖直向下，在这个过程中(   ) 

A. 细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大           B. 细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大
C. 细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小    D. 细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小

5.如下列图，两个内壁光滑的圆形管道竖直固定，左侧管道的半径大于右侧管道半径。两个小球A、B分别位于左、右管道上的最高点，A球的质量小于B球质量，两球的半径都略小于管道横截面的半径。由于微小的扰动，两个小球由静止开始自由滑下，当它们通过各自管道最低点时，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. A球的速率一定等于B球的速率                            B. A球的动能一定等于B球的动能
C. A球的向心加速度一定等于B球的向心加速度       D. A球对轨道的压力一定等于B球对轨道的压力

二、多项选择题

6.如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在z轴上，其中Qi位于原点O，a、b是它们连线延长线上的两点。现有一带负电的粒子q以一定的初速度沿z轴从a点开始经b点向远处运动〔粒子只受电场力作用〕，设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb  ， 其速度随坐标x变化的图象如图乙所示，那么以下判断正确的选项是〔   〕 

A. ab连线的中点电势最低                                       B. a点的电势比b点的电势高
C. x=3L处场强一定为零                                          D. Q2带负电且电荷量小于Q1

7.如下列图，两光滑金属导轨平行地固定在绝缘水平面上，两导轨间距为d，左端接阻值为R的电阻。两导轨处在一竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场中。一个直径也为d、质量为m的导体圆环放在两导轨上。圆环与两导轨始终接触良好，不计圆环和导轨的电阻。圆环在与导轨平行的水平恒力F作用下，由静止开始运动距离s后速度到达v。以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 圆环速度到达v时，电阻R两端的电压U＝Bdv
B. 圆环速度到达v时，圆环受到的安培力
C. 整个过程中通过R的电荷量
D. 整个过程中电路中产生的热量

8.在冰壶比赛中，球员手持毛刷擦刷冰面，可以改变冰壶滑行时受到的阻力。如图甲所示，蓝壶静止在固形区域内，运发动用等质量的红壶撞击蓝壶，两壶发生正碰，碰后两壶的加速度相等，假设碰撞前后两壶的v﹣t图象如图乙所示。关于冰壶的运动，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 红壶碰撞前后速度大小变化了1.1m/s                  2
C. 蓝壶运动了4s停下                                              

9.夏季，长春市的天气温差比较大，充足气的车胎经过正午阳光的暴晒容易爆胎。假设车胎内的气体可视为理想气体，爆胎前车胎内气体体积及质量均不变，爆胎过程时间极短。关于车胎内的气体，以下说法正确的选项是〔   〕           

A. 爆胎前随着气温的升高，车胎内气体压强增大
B. 爆胎前随着气温的升高，车胎内气体吸收热量，内能增大
C. 爆胎前随着气温的升高，车胎内气体分子在单位时间单位面积上碰撞车胎的次数不变
D. 爆胎过程中，车胎内气体对外做功，内能减小
E. 爆胎过程中，车胎内气体分子平均动能不变

10.由两个波源发出甲、乙两列简谐横波在同一介质中传播。两列波的振幅都为5cm，波速均为10m/s。实线波形为甲波沿x轴正向传插，虚线波形为乙波沿x轴负方向传插，在某一时刻甲、乙两波分别到达A、B两点，如下列图，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 两列波的频率均为0.2Hz                                    B. 两列波的波长均为2m
C. 两列波相遇会发生干预现象                                D. 甲、乙两列波引起x＝3m处质点的振动相互减弱
E. 再经过0.05s，x＝3m处质点的位移y＝﹣10cm

三、实验题

11..在“测定金属的电阻率〞实验中，所用测量仪器均已校准。 

〔1〕.用游标卡尺测量金属丝的长度如图甲，示数L＝   1   cm；用螺旋测微器测量其直径如图乙，示数D＝   2   mm。   

〔2〕.用伏安法测出金属丝的电阻为R，那么金属电阻率的表达式ρ＝   1   〔用题中所给字母表示〕。   

2 ． 实验步骤如下： 

〔1〕将n〔依次取n＝1，2，3，4，5〕个钩码从物块B的下端摘下并挂在物块A下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门C、D的时间t1、t2 ． 由匀变速运动规律可得到物块A下落过程的加速度a＝________〔用“h、d、t1、t2〞表示〕   

〔2〕该小组同学测量的数据见下表。他们将表格中的数据转变为坐标点画在图乙的坐标系中，并作出a﹣n图象。从图象可以得出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的外力成________〔“正比〞或“反比“〕。 

〔3〕该小组同学利用a﹣n图象，进一步求得物块A〔或B〕的质量M为________kg〔保存2位有效数字〕。   

〔4〕假设实验过程中摩擦阻力的影响明显〔可看成定值〕，用上述方法得到的物块质量M的测量值________物块质量的直实值〔填“大于〞，“小于〞或“等于〞〕   

四、解答题

13.两平行的带电金属板水平放置，板间电场可视为匀强电场．带电量相等粒子a，b分别以相同初速度水平射入匀强电场，粒子a飞离电场时水平方向分位移与竖直方向分位移大小相等，粒子b飞离电场时水平方向速度与竖直方向速度大小相等．忽略粒子间相互作用力及重力影响，求粒子a、b质量之比．   

14.利用弹簧弹射和传送带可以将工件运送至高处。如下列图，传送带与水平方向成37度角，顺时针匀速运动的速度v＝4m/s。B、C分别是传送带与两轮的切点，相距L＝6.4m。倾角也是 的斜面固定于地面且与传送带上的B点良好对接。一原长小于斜面长的轻弹簧平行斜面放置，下端固定在斜面底端，上端放一质量m＝1kg的工件〔可视为质点〕。用力将弹簧压缩至A点后由静止释放，工件离开斜面顶端滑到B点时速度v0＝8m/s，A、B间的距离x＝1m，工件与斜面、传送带问的动摩擦因数相同，均为μ＝0.5，工件到达C点即为运送过程结束。g取10m/s2  ， sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求： 

〔1〕弹簧压缩至A点时的弹性势能；   

〔2〕工件沿传送带由B点上滑到C点所用的时间；   

〔3〕工件沿传送带由B点上滑到C点的过程中，工件和传送带间由于摩擦而产生的热量。   

15.某同学利用铝制易拉罐做了一个简易温度计．如下列图，将一根透明吸管插入空的易拉罐中，接口处用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱〔长度可以忽略〕，不计大气压强的变化，铝罐的容积是267cm32  ， 吸管的有效长度为30cm，当温度为27℃时，油柱在吸管的有效长度正中间． 

①在吸管上标刻温度值，试证明该刻度是均匀的；

②计算出这个温度计的测量范围．

16.如下列图，由折射率n＝ 的玻璃制成的玻璃砖上下外表平行，厚度为h。一束光线从玻璃砖上外表入射，入射角θ＝ 。 

①试证明从玻璃砖下外表出射的光线与入射光线平行。

②求从玻璃砖下外表出射的光线与入射光线间的侧移量d。

答案解析局部

一、单项选择题

1.【解析】【解答】A、桌子受到的重力与地面对桌子的支持力是一对平衡力，A不符合题意；

B、桌子对地面的压力与地面对桌子的支持力是一对作用力和反作用力，B不符合题意

C、同学推桌子的力与桌子受到的摩擦力都作用在桌子上，是一对平衡力，C符合题意

D、同学推桌子的力受力物体是桌子；同学受到的摩擦力的施力物体是地面，所以这两个力不是一对相互作用力，D不符合题意。

故答案为：C

 
【分析】平衡力和相互作用力的区别在于是否作用在同一物体上，两个等大反向的力作用在同一物体上，即位平衡力，作用在不同物体上即为相互作用力。

2.【解析】【解答】A、氢原子从高能级向基态跃迁时发出的光子的最小能量为10.2eV，照射金属锌板一定能产生光电效应现象，A不符合题意；

B、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，根据 可知，能放出3种不同频率的光，B不符合题意；

C、用能量为10.3eV的光子照射，小于12.09eV，不可使处于基态的氢原子跃迁到激发态，要正好等于12.09eV才能跃迁，C不符合题意；

D、氢原子从高能级向n=3的能级向基态跃迁时发出的光子的能量最小为E大=-1.51+13.6=12.09eV，因锌的逸出功是3.34ev，锌板外表所发出的光电子的最大初动能为EKm=12.09-3.34=8.75eV，D符合题意；

故答案为：D.

 
【分析】利用能级跃迁的能量可以判别是否发生光电效应；利用排列组合可以判别不同频率光的种数；利用能级跃迁的能量差可以判别吸收光子的能量能否跃迁；利用光电效应方程结合跃迁的能量可以求出光电子的最大初动能。

3.【解析】【解答】黑洞实际为一天体，天体外表的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，

对黑洞外表的某一质量为m物体有： ，

又有 ，

联立解得 ，

代入数据得重力加速度的数量级为1012m/s2  ， C符合题意。

故答案为：C

 
【分析】当卫星的轨道半径为中心天体的半径时，此时的速度为第一宇宙速度，此时加速度为黑洞外表的加速度，结合万有引力定律和向心力公式求解即可。

4.【解析】【解答】开始时，金属棒的重力和安培力大小相等．当磁场方向由垂直纸面向里缓慢地转过90°变为竖直向下，知安培力的大小FA=BIL不变，方向由竖直向上向里变为垂直纸面向里．根据共点力平衡知，细线向纸面内偏转，因为金属棒受重力、拉力和安培力平衡，重力和安培力的合力于拉力大小等值方向，重力和安培力的大小不变，之间的夹角由180°变为90°，知两个力的合力一直增大，所以拉力一直增大，故A符合题意，BCD不符合题意．

故答案为：A

 
【分析】利用安培力的方向结合重力的合力可以判别拉力的大小变化。

5.【解析】【解答】AB项：对于任意一球，根据机械能守恒得： ，解得 ，所以A球的速率大于B球的速率，AB不符合题意。

C项：在最低点做圆周运动，向心加速度为： ，C符合题意；

D项：球受的压力为F：F﹣mg＝ma，即F＝5mg，因质量不等，那么F不等，那么对轨道的压力不等，D不符合题意。

故答案为：C

 
【分析】对处在最低点的物体进行受力分析，结合此时物体的速度，利用向心力公式求解物体的向心加速度。

二、多项选择题

6.【解析】【解答】A.带电粒子在电场中只受电场力作用，电势能和动能之和不变，由图可知，在a、b连线的中点3L处，动能最大，电势能最小，因为粒子带负电荷，所以a、b连线的中点3L处电势最高，故A不符合题意；

B.根据A选项分析可知，a点动能比b点小，电势能比b点大，所以a点的电势比b点低，故B不符合题意；

C.在3L点前做加速运动，3L点后做减速运动，可见3L点的加速度为0，那么x=3L处场强为零，故C符合题意；

D.由于在x=3L点前做加速运动，所以Q2带负电，3L点的加速度为0，那么有 ，故Q2带正电且电荷量小于Q1  ， 故D符合题意。

故答案为：CD

 
【分析】利用动能最大电势能最小及粒子的电性可以判别电势最低的位置；利用电势能大小结合电性可以比较电势的大小；利用图线斜率可以判别场强的大小；利用平衡条件可以判别电荷量的大小。

7.【解析】【解答】A、圆环运动过程切割磁感线的有效长度为d，圆环速度为v时，感应电动势：E＝Bdv，电阻R两端电压：U＝E＝Bdv，A符合题意；

B、由欧姆定律可知，电路电流： ，圆环受到的安培力： ，B不符合题意；

C、通过R的电荷量： ，C符合题意；

D、对整个过程，由能量守恒定律得： ，电路产生的热量： ，D符合题意。

故答案为：ACD

 
【分析】利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小；通过的电荷量利用法拉第电磁感应定律和电流的定义式求解即可。

8.【解析】【解答】A、红壶碰撞前后的速度分别为1.2m/s、0.3m/s，所以红壶碰撞前后速度大小变化了0.9m/s，A不符合题意；

B、碰撞后蓝壶的加速度大小等于红壶的加速度大小，为 ．B符合题意；

C、设碰后蓝壶的速度为v，碰前红壶的速度v0＝1.2m/s，碰后速度为 ，根据动量守恒定律可得： ，解得：v＝0.9m/s，故蓝壶运动时间为 ，C不符合题意；

D、碰撞后两壶相距的最远距离等于碰后两图象与时间轴所围面积之差，为 ，D符合题意。

故答案为：BD

 
【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。

9.【解析】【解答】A、爆胎前气体体积不变，温度升高时，压强增大，A符合题意；

B、气体温度升高，内能增大，体积不变，没有做功根据热力学第一定律△U＝Q+W可知气体要吸收热量，B符合题意；

C、气体单位体积内分子数不变，但是温度升高，分子平均速率增大，所以气体分子在单位时间内单位面积上与车胎碰撞的次数增多，C不符合题意；

DE、爆胎过程时间极短，气体来不及与外界热交换，其体积膨胀对外做功，根据热力学第一定律△U＝Q+W可知，气体内能减小，温度降低，气体分子平均动能减小，D符合题意，E不符合题意。

故答案为：ABD

 
【分析】改变物体的内能有两种方式，一种是做功，外界对物体做功物体的内能增加，物体对外界做功物体的内能减小，第二种是热传递，热量向外界传递，物体的内能减小，热量由外界传向物体，物体的内能增加。

10.【解析】【解答】AB、由图示波形图可知，波长：λ甲＝λ乙＝2m，波的频率： ，A不符合题意，B符合题意；

C、两列波的频率相等，传播方向相反、两列波的振动方向相同，两列波相遇可以发生稳定的干预，C符合题意；

D、由图示波形图可知，甲、乙两列波引起x＝3m处质点的振动方向相同，该质点振动相互加强，D不符合题意；

E、波的周期： ，由图示波形图可知，t＝0时刻x＝0.3m处的质点沿y轴负方向振动，经过0.05s＝ T，质点到达负的最大位移处，每列波引起质点的振幅为5cm，x＝0.3m处的质点是振动加强点，那么再经过0.05s，x＝3m处的质点位移：y＝﹣2A＝﹣10cm，故E符合题意；

故答案为：BCE

 
【分析】两列波相互干预后，相交处的质点的振幅等于两列波振幅之和，如果某一位置是两列波的波峰，那么振幅最大，如果是波谷相遇，那么该点处振幅最小。

三、实验题

11.【解析】【解答】(1)由图示游标卡尺可知，其示数：L＝100mm+10×0.05mm＝100.50mm＝10.050cm；

由图示螺旋测微器可知，其示数：D＝0mm+39.8×0.01mm＝0.398mm；(2)由电阻定律可得： ，电阻率： 。

 
【分析】〔1〕利用游标卡尺和螺旋测微器的结构可以读出对应的读数；
〔2〕利用电阻定律可以求出电阻率的表达式。

12.【解析】【解答】(1)物块A通过光电门C、D时的速度： ，从C到D过程，由匀变速直线运动的速度位移公式得： ，加速度： ；(2)以A、B两物体和10个小钩码组成的系统为研究对象，

由牛顿第二定律得：2nmg＝〔10m+2M〕a，由图示图象可知，物体的加速度与其所受的外力成正比。(3)由牛顿第二定律得： ，由图示a﹣n图象可知，图象的斜率：

，解得：M＝0.44kg；(4)假设有阻力f，由牛顿第二定律得：2nmg﹣f＝〔10m+2M〕a，加速度： ，图象的斜率不受阻力f的影响，所以对物块质量M的测量值不变。

 
【分析】〔1〕当运动位移很短时，物体的平均速度等于物体运动的瞬时速度，位移越短，平均速度越接近瞬时速度；结合物体的速度变化量以及对应的时间，利用加速度的定义式求解物体的加速度；
〔2〕结合牛顿第二定律的表达式和图形的横纵坐标求解出斜率的表达式，结合图形的倾斜程度求解即可；
〔3〕对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程分析即可。

四、解答题

13.【解析】【分析】粒子在水平方向沿匀速直线运动，在竖直方向上受电场力的方向而做加速运动，根据水平位移和竖直的大小，利用牛顿第二定律和匀变速直线运动公式求解即可。

14.【解析】【分析】〔1〕弹簧和物体组成的系统能量守恒，列方程求解弹簧的弹性势能；
〔2〕分析物体与传送带之间的动摩擦因数，对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体的加速度，结合运动学公式求解运动时间即可；
〔3〕利用运动学公式求解物体与传送带的相对位移，摩擦力产生的热量用摩擦力的大小乘以两物体相对运动的距离即可。

15.【解析】【分析】气体做等压变化，结合气体初状态和末状态的体积和温度，利用盖—吕萨克定律列方程求解末状态的温度即可。

16.【解析】【分析】〔1〕结合入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射光线的方向再进行判断即可；
〔2〕通过折射，大致画出光的传播路径，利用几何关系求解偏移量。