2021届山东省青岛市高三下学期物理3月统一质量检测试卷含答案

这是一份2021届山东省青岛市高三下学期物理3月统一质量检测试卷含答案，共14页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
 高三下学期物理3月统一质量检测试卷
一、单项选择题
1.青岛濒临黄海，是国内著名的滨海旅游城市，长达800多公里的海岸线，拥有众多优良海水浴场。在石老人海水浴场，某同学漂浮在海面上；水波以3m/s的速率向着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18s。以下说法正确的选项是〔   〕


C. 该水波的波长为6m                                        D. 该水波可以绕过石老人继续传播属于波的干预现象
2.大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时产生的a、b两种单色光照射某光电管的阴极时，测得遏止电压之比为2：1，根据该信息以下说法正确的选项是〔   〕
A. 在同种介质中，b光的传播速度是a光的两倍
B. 假设b光是跃迁到n=3能级产生的，那么a光可能是跃迁到n=4能级产生的
C. 用同样的装置做双缝干预实验，b光束的条纹间距是a光束的两倍
D. 当两种光从水中射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角
3.在同一平直公路上，a、b两辆汽车同向行驶，行驶过程的v-t图像如下列图。两车在t=6s时并排行驶，以下说法正确的选项是〔   〕

A. 在t=0时，b车在a车前15m                                 B. 在t=2s时，a车在b车后
C. 在t=4s时，两车并排行驶                                    D. 两车先后两次并排行驶的地点相距80m
4.征途漫漫，星河璀璨，2021年2月10日，“天问一号〞成功被火星捕获，进入环火星轨道。探测器被火星俘获后经过屡次变轨才能在火星表而着陆。假设探测器在半径为r的轨道1上绕火星做圆周运动，动能为Ek变轨到轨道2上做圆周运动后，动能增加了 ，那么轨道2的半径为〔   〕
A.                              B.                              C.                              D. 
5.在投掷游戏中，甲同学从A点将某个小玩具水平抛出，小玩具沿轨迹①落到了地面上的D点；乙同学从位于A点正下方地面上的B点斜向上将另一个同样的小玩具抛出，玩具沿轨迹②也恰好落到了D点，C点为轨迹最高点，A、C高度相同不计空气阻力，以下说法正确的选项是〔   〕

A. 两过程的水平速度相同
B. 两过程中玩具在空中的运动时间相等
C. 沿轨迹①落到D点时小玩具落地速度大
D. 两个过程中重力的冲量相等
6.合理利用自然界中的能源是一个重要的课题。在我国某海域，人们设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示，该浮桶由内、外两密封圆筒构成，浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上，内置N=100的线圈。线圈与阻值R=14 的灯泡相连，随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中；，其运动速度 〔m/s〕。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小B=0.2T。线圈周长L=1.5m，总电阻r=1 ，圆形线所在处截面如图乙所示。以下说法正确的选项是〔   〕


A. 线圈中感应电动势为                               B. 灯泡中流过电流的最大值为4A
C. 灯泡的电功率为240W                                        D. 1分钟内小灯泡消耗的电能为13440J
7.如图，在竖直平面内，有一直角三角形金属框架，底边水平。质量为 m的小球a和质量为m的小球b套在框架上，可以无摩擦地滑动。a、b之间不可伸长的细线连接。当系统处于平衡时，关于细线上的张力F及细线与金属框架形成的夹角 ，以下说法正确的选项是〔   〕

A. F=mg，                                               B. ，
C. ，                                      D. ，
8.如图，截面为正三角形的三棱镜放置在坐标纸上DE是在坐标纸上标记的线段，与三棱镜的ABC面垂直。从棱镜上方某位置观察，恰好在眼睛正下方看到DE的像 ，且 点是DC的中点。该三棱镜的折射率为〔   〕

A.                                       B.                                       C.                                       D. 
二、多项选择题
9.装修中用到的某些含有Th〔钍〕的花岗岩会释放出放射性惰性气体Rn〔氡〕，核反响方程为： ，而氡会继续发生衰变，放出 、 、 射线，这些射线可能会诱发呼吸道方面的疾病，甚至会导致细胞发生癌变。以下说法正确的选项是〔   〕
A. 方程中x=3，y是电子
B. 方程中x=2，y是中子
C. 1000个氡经过一个半衰期后还剩下500个
D. 上述核反响方程中，中子总数减少了2个
10.在物理学开展过程中，最初把相等位移内速度变化相同的直线运动称为“匀变速直线运动〞，这种运动的“加速度〞定义式为“ 〞，其中 表示某段位移上 的速度变化量。以下关于这种定义下的“匀变速直线运动〞物体所受的合外力F、速度v、位移x、运动时间t等物理量间的的关系图线可能正确的选项是〔   〕
A.           B.           C.           D. 
11.如图，将一带正电的点电荷固定在与纸面平行、电场强度为E的匀强电场中。a、b、c、d、e是以点电荷为圆心、半径为r的四周上的五个点，其中a、c和b、d分别位于圆的两条相互垂直的直径上。一个带负电的试探电荷置于a点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。以下说法正确的选项是〔   〕


A. 点电荷的带电量为 ，其中k为静电力常量
B. b、d两点的电强度相同
C. 圆周上任意两点间的最大电势差为
D. a、b、c、d、e各点的电势低关系为
12.如图，距地面h高处水平放置间距为L的两条光滑平行金属导轨，导轨左端接有电动势为E的电源，质量为m的金属杆静置于导轨上，与导轨垂直且电接触良好，空间有竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场。现将开关S闭合，一段时间后金属杆从导轨右端水平飞出，测得其平射程为d，以下说法正确的选项是〔   〕


A. 金属杆离开导轨前做匀变速直线运动
B. 金属杆离开导轨前做非匀变速直线运动
C. 电源消耗的电能为
D. 从闭合开关到金属杆刚要落地时，金属杆受到的冲量为
三、实验题
13.某研究小组利用图甲所示装置测定重力加速度。实验器材由带有刻度尺的竖直杆、小球释放器、小球、光电门A和B及光电门计时器和网兜组成。实验时，按图装配好实验器材，小球、两个光电门和网兜在同一竖直线上利用刻度尺读出两个光电门的距离h，翻开计时器后释放小球，记录下计时器显示的小球从光电门A到光电门B所用时间t；；保持光电门A的位置不变，改变光电门B的位置，重复实验，屡次读出两个光门间的距离h和小球经过两个光电门所用时间t，在坐标纸上做出 图线如图乙所示。

〔1〕为了提高实验精度，以下说法正确的选项是___________。

B.小球的直径越小，实验精度越高

〔2〕乙图中，图线与纵轴交点坐标为b，假设图线斜率为k，那么当地的重力加速度值为________，小球释放点距光电门A的高度为________。〔用题目给出的量表示〕
14.某同学在实验室发现了一大捆铝导线，他想利用学过的知识计算出导线的长度，于是他设计了如下的实验方案：

〔1〕先用螺旋测微器测量该导线的直径如图甲所示，那么导线的直径d=________mm；
〔2〕然后在实验室中找到如下实验器材：学生电源灵敏电流计、电流表〔两个〕、滑动变阻器〔两个〕、电阻箱、定值电阻、开关、导线假设干。他利用现有器材进行了如下实验：
a．按照图乙所示的电路图连接好实验电路；
b．将滑动变阻器R3的滑片调至适当位置，滑动变阻器R1的沿片调至最左端，闭合开关S；
c．将滑动变阻器R1的滑片逐步向右滑动，并反复调节R2和R3使灵敏电流计G示数为零，此时电阻箱R2的数值为4.0 ，电流表A1的示数为0.15A，电流表A2的示数为0.30A。
根据上述实验过程，请答复：
①待测电阻Rx的阻值为________ ；
②电流表的内阻对测量结果________影响〔选填“有〞或“无〞〕；
〔3〕最后该同学在资料上查到了该铝导线的电阻率 =2.82×10-8 ·m，那么这捆导线的长度为________m。〔结果保存三位有效数字〕
〔4〕为提高本实验的精确度可采取的措施是________。〔请答出两条措施〕
四、解答题
15.如图，绝热气缸a与导热气缸b、c均固定于地面，由刚性杆连接着的两个绝热活塞均可在气缸内无摩擦滑动。开始时a、b两个气缸内装有体积相等、温度均为T0的理想气体，真空气缸c的容积与此时a、b两个气缸中的气体体积相等，通过阀门与气缸b相连。现将阀门翻开，稳定后，a中气体压强为原来的0.6倍，环境温度保持不变。

〔1〕求稳定后气缸a中气体的温度；
〔2〕请用热力学第一定律解释上述过程气缸a中气体温度变化的原因。
16.第24届冬季奥林匹克运动会，将于2022年2月4日在北京和张家口联合举行，北京也将成为奥运史上首个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会的城市，跳台滑雪是冬奥会中最具欣赏性的工程之一、如图，跳台滑雪赛道由跳台A、助滑道AB、着陆坡BC和停止区CD等局部组成。比赛中，质量m=60kg的某运发动从跳台A处由静止下滑，运动到B处后水平飞出，在空中飞行了t1=4.5s落在着陆坡上的P点。发动从刚接触P点到开始沿着陆坡向下滑行，经历的时间t2=0.8s。着陆坡的倾角 ，重力加速度g=10m/s2 ， 不计运发动在滑道上受到的摩擦阻力及空气阻力，求：

〔1〕助滑道AB的落差h；
〔2〕运发动在着陆坡上着陆过程中，着陆坡对运发动的平均冲击力大小。
17.在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图，是离子注入工作原理示意图，离子经电场加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入处在水平面上的晶圆〔硅片〕。速度选择器、磁分析器和偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小均为B。方向均垂直纸向外；速度选择器和偏转系统中匀强电场的电场强度大小均为E，方向分别为竖直向上和直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆弧，其两端中心位置M和N处各有一小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是一棱长为L的正方体，晶圆放置在偏转系统底面处。当偏转系统不加电场和磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的O点，O点也是偏转系统底面的中心。以O点为原点建立xOy坐标系，x轴垂纸面向外。整个系统于真空中，不计离子重力，经过偏转系统直接打在晶圆上的离子偏转的角度都很小。当 很小时，满足： ， 。

〔1〕求离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出的离子的比荷；
〔2〕当偏转系统仅加电场时，求离子注入到晶圆上的位置坐标〔x1 ， y1〕；
〔3〕当偏转系统仅加磁场时，设离子注入到晶圆上的位置坐标为〔x2 ， y2〕，请利用题设条件证明：y2=x1；
〔4〕当偏转系统同时加上电场和磁场时，求离子注入到品圆上的位置坐标〔x3 ， y3〕，并简要说明理由。
18.如图，质量为m的物块a与质量为2m的物块b静置于光滑水平面上，物块b与劲度系数为k的水平轻质弹簧连接，物块a恰与弹簧左端接触。现给物块a水平向右的初速度v0 ， 物块a与弹簧发生相互作用，最终与弹簧别离。全过程无机械能损失且弹簧始终处于弹性限度内。弹簧振子做简谐运动的周期 。

〔1〕假设物块b固定不动，求物块a速度减为0过程经历的时间；
〔2〕假设物块b可以自由滑动，求两物块相互作用过程中物块a的最小速度；
〔3〕假设物块b可以自由滑动，在两物块相互作用过程中，求当物块a的速度大小为 时弹簧的弹性势能；
〔4〕在〔2〕问中，如果在物块b的右侧固定一挡板〔位置未知，图中也未画出〕，物块a与弹簧别离前物块b与挡板发生弹性碰撞，碰撞后的瞬间立即撤去挡板，物块b与挡板的碰拉时间极短，求此后过程中弹簧最大弹性势能可能的取值范围。

答案解析局部
一、单项选择题
1.【解析】【解答】A．该同学只会在平衡位置附近振动，不会随波迁移。A不符合题意；
B．该水波的周期为
B不符合题意；
C．根据波长公式得
C符合题意；
D．该水波可以绕过石老人继续传播属于波的衍射现象。D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】该同学只会在平衡位置上下振动不会随波移动；利用传播的时间结合波长数可以求出周期的大小；利用周期和波速可以求出波长的大小；水波绕过石头继续传播属于波的衍射现象。
2.【解析】【解答】A．遏止电压是光电流为零时的最小反向电压，根据动能定理可知
在同种介质中，b光的传播速度是a光的 倍，A不符合题意；
B．遏止电压大，频率高，能量大，a光的能量大于b光的能量，假设b光是跃迁到n=3能级产生的，那么a光跃迁到比n=3能级低才能产生，B不符合题意；
C．根据
b光的传播速度是a光的 倍，那么b光的波长是a光的 倍，有
b光束的条纹间距是a光束的 倍，C不符合题意；
D．遏止电压大，频率高，那么a光的频率大，折射率大，根据
a光的临界角小，D符合题意。
故答案为：D。

【分析】利用遏止电压只能求出光电子的动能之比，不能求出光的频率比值所以不能求出船速速度及波长的比值；利用频率的大小可以判别其氢原子的能级跃迁；利用频率的大小可以比较临界角的大小。
3.【解析】【解答】AB．因v-t图像的“面积〞等于位移，两车在t=6s时并排行驶，因2s~6s内两车的位移相等，可知两车在t=2s时也并排行驶，而在0~2s内b车的位移大于a车的位移，可知在t=0时，b车在a车之后，AB不符合题意；
C．两车在t=2s时也并排行驶，在2s~4s内b车的位移大于a车，可知在t=4s时b车在a车前面，C不符合题意；
D．由图像可知，两车先后两次并排行驶的地点相距
D符合题意。
故答案为：D。

【分析】利用相遇的时刻结合图像面积可以求出两辆车的位移进而判别两辆车的具体位置；利用图像面积的大小可以求出两次相遇其位置之间的距离。
4.【解析】【解答】根据牛顿第二定律得
解得
由此可知，轨道半径与动能成反比，那么有
故答案为：A。

【分析】利用引力提供向心力结合动能的表达式可以求出轨道半径和动能的大小关系；利用动能的大小可以求出轨道半径的大小。
5.【解析】【解答】AB．轨迹②小玩具能到达C点，从C到D在竖直方向做自由落体运动，而轨迹①在竖直方向直接做自由落体运动，根据竖直方向的运动情况可知轨迹②小玩具运动的时间为轨迹①的两倍，设轨迹①运动的时间为t1 ， 轨迹②运动时间为t2 ， 那么有t2=2t1
且两次在水平方向运动的位移相等，而时间之比为1：2，故水平初速度之比为2：1，A、B不符合题意；
C．由于两次击中D点时水平速度不相等，轨迹①的水平速度大，竖直速度相等，那么轨迹①落地合速度大，即沿轨迹①落到D点时小玩具落地速度大，C符合题意；
D．两个过程中重力相等，由于时间不相等，那么两个过程中重力的冲量不相等，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】利用竖直方向位移公式可以求出运动时间的比值，结合水平方向的位移公式可以求出水平方向速度的比值；利用速度的合成可以比较落地速度的大小；利用重力和作用时间可以比较重力冲量的大小。
6.【解析】【解答】A．线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势最大值为Emax=NBLvmax
代入数据可得
线圈中感应电动势为
A不符合题意；
B．根据闭合电路欧姆定律可得最大电流为
B不符合题意；
C．电流的有效值为
灯泡的电功率为
C不符合题意；
D．1分钟内小灯泡消耗的电能为
D符合题意。
故答案为：D。

【分析】利用电动势的表达式可以求出电动势的峰值，结合角速度可以求出电动势瞬时值的表达式；利用峰值的大小结合欧姆定律可以求出最大的电流；利用电流的有效值可以求出电功率的大小；利用电功率和时间可以求出消耗的电能。
7.【解析】【解答】分别对两小球受力分析有 ，
解得 ，
故答案为：C。

【分析】利用两个小球其平衡方程可以求出绳子的拉力及绳子与金属框架形成的角度。
8.【解析】【解答】由题意可知，图中F点的位置为眼睛的位置，那么光路图如下列图

三角形ABC是等边三角形，所以
又 点是DC的中点，所以可知 ，
那么该三棱镜的折射率为
故答案为：B。

【分析】画出从D射出经过AC面折射的光线，利用几何关系可以求出入射角和折射角的大小；利用折射定律可以求出折射率的大小。
二、多项选择题
9.【解析】【解答】AB．根据核反响的质量数和电荷数守恒可知，因He质量数为4，电荷数为2，可判断方程中x=3，y是电子，该反响为衰变方程，不可能出现中子，A符合题意，B不符合题意；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适应，C不符合题意；
D．上述核反响为
反响前中子数为232-90=142，反响后中子数为〔220-86〕+3〔4-2〕=140，即中子总数减少了2个，D符合题意。
故答案为：AD。

【分析】利用质量数和电荷数守恒可以求出y的本质及x的大小；半衰期对少量原子核没有统计意义；利用反响后原子核的质量数和电荷数可以求出中子数量的变化。
10.【解析】【解答】A．根据题意可知图像的斜率不变，A符合题意；
BC．图像的斜率为
如果是减速，那么斜率逐渐减小，如果是加速，那么斜率逐渐增大。B不符合题意，C符合题意；
D．根据牛顿第二定律得
故力与速度成正比。D不符合题意。
故答案为：AC。

【分析】由于新的匀变速其a不变那么速度的变化量和位移成正比；那么假设物体做匀加速直线运动，其相同位移中所花时间越来越小那么其速度时间图像的斜率不断变大；做匀减速直线运动相同位移所花时间越来越大那么其速度时间图像斜率越来越小；利用牛顿第二定律结合速度位移图像的斜率不变可以判别其外力的大小变化。
11.【解析】【解答】A．设带负电的试探电荷点荷量为q，置于a点时仅在电场力的作用下恰好保持静止状态那么有
解得
A符合题意；
B．带负电的试探电荷置于a点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态，那么匀强电场的场强方向竖直向下，b、d两点的点电荷产生的场强大小相等方向相反，如下列图

根据电场的叠加，那么b、d两点的电强度大小相同，方向不同，B不符合题意；
CD．a、b、c、d、e各点在点电荷的电场中是在一个等势面上，电势相等，在匀强电场中，沿电场线方向电势降低，那么有
而圆周上电势最大的两点是a、c、两点，那么电势差为
C不符合题意D符合题意。
故答案为：AD。

【分析】利用负电荷的平衡方程可以求出点电荷电荷量的大小；利用场强的叠加可以判别bd两点电场强度的大小及方向；利用沿电场线方向的距离可以求出最大的电势差；利用匀强电场电势的分布可以比较各点电势的大小。
12.【解析】【解答】AB．电键闭合后，导体棒受向右的安培力而做加速运动，随速度的增加，导体切割磁感线产生的感应电动势逐渐变大，因为此电动势与原电源电动势反向，可知电路中电流减小，金属棒受安培力减小，那么金属杆离开导轨前做非匀变速直线运动，A不符合题意，B符合题意；
C．金属棒做平抛运动的速度
由动量定理

电源消耗的电能为
C符合题意；
D．金属棒落地的速度
根据动量定理，从闭合开关到金属杆刚要落地时，金属杆受到的冲量为 D符合题意。
故答案为：BCD。

【分析】电键闭合后，导体棒在安培力的作用下切割磁感线产生感应电流，所以会导致电流变小其受到的安培力变小，根据牛顿第二定律可以判别其加速度不断变小；利用平抛运动的的位移公式可以求出导体棒离开导轨是速度的大小；结合动量定理可以求出电源消耗的电能大小；利用金属棒落地速度的大小可以求出全程金属棒受到的冲量大小。
三、实验题
13.【解析】【解答】(1)A．两光电门间的距离适当大一些，可以减小距离及时间测量的误差，还可以减小小球大小对实验误差的影响。A符合题意；
B．小球的直径小而质量大，精度才高。B不符合题意；
C．选用材质密度较大的小球，可以减小空气阻力的影响。C符合题意。
故答案为：AC。
(2)根据匀变速直线运动的公式得
变形为
对照图像，有 ，
重力加速度为
小球释放点距光电门A的高度为

【分析】〔1〕小球的直径小但是其质量要大精度才高；增大两个光电门之间的距离可以减小距离和时间的测量误差；
〔2〕利用匀变速的位移公式结合图像斜率和截距可以求出重力加速度和小球经过A点速度的大小；利用速度位移公式可以求出小球距离光电门A的高度。
14.【解析】【解答】(1)导线的直径d=1mm+0.01mm×41.0=1.410mm
(2)①电流计G的示数为0，可知R2和Rx两端的电压相等，即
解得  
②由以上分析可知，电流表的内阻对测量结果无影响；
(3)根据
可得
带入数据解得l=111m
(4)为提高本实验的精确度可采取的措施是：提高电流计G的灵敏度；调整R2、R3的阻值，屡次测量Rx取平均值；在导线上不同位置屡次测量直径取平均值。

【分析】〔1〕利用螺旋测微器结构可以读出对应的读数；
〔2〕当电流计示数等于0时其R2和Rx两端电压相等，结合欧姆定律可以求出电阻的大小；由于利用桥式电路那么其电流表内阻对测量值没有影响；
〔3〕利用电阻定律结合欧姆定律可以求出导线的长度；
〔4〕提高实验精确度可以从读数及电流计的灵敏度入手。
四、解答题
15.【解析】【分析】〔1〕翻开阀门后，其a和b气体发生了等温变化，利用b的等温变化及a的状态方程结合初末状态的压强相等可以求出a末状态的温度大小；
〔2〕由于a处于绝热过程，其气体对外界做功，结合热力学第一定律可以判别气体的内能减小那么温度下降。
16.【解析】【分析】〔1〕运发动从B点离开后做平抛运动，利用平抛运动的速度公式可以求出平抛运动的初速度，结合从A到B过程的机械能守恒可以求出下落的高度；
〔2〕运发动在着陆坡上受到了斜面的冲击力，利用动量定理可以求出平均冲击力的大小。
17.【解析】【分析】〔1〕粒子通过速度选择器时其电场力等于洛伦兹力，可以求出离子速度的大小；粒子在分析器中做匀速圆周运动；利用牛顿第二定律可以求出离子比荷的大小；
〔2〕当偏转系统只加电场时，粒子在电场做做类平抛运动；利用类平抛的位移公式可以求出粒子到晶圆上的坐标；
〔3〕当偏转系统只加磁场时，离子做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出离子在晶圆上的坐标；
〔4〕当同时甲电场和磁场时其运动为分运动之和，所以利用分运动的位移可以求出合运动的坐标。
18.【解析】【分析】〔1〕当b不动时，物块a做简谐运动，其从速度最大到0经历的振动时间等于周期的四分之一；
〔2〕当物块a与b别离时其a的速度最小，利用动量守恒定律及能量守恒定律可以求出物块a最小的速度大小；
〔3〕由于系统不受外力，利用ab其动量守恒定律及能量守恒定律可以求出弹性势能的大小；
〔4〕利用物块b与挡板碰撞前后与a为系统的动量守恒定律及能量守恒定律可以求出弹簧弹性势能的最大值。