山东省新高考质量测评联盟2021届高三上学期12月联合调研检测物理试卷 Word版含解析

新高考质量测评12月联合调研监测高三物理2020．12注意事项：本试卷分选择题与非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.如图所示，物块A静止在固定斜面上，现对A施加一水平力F，在F从零开始逐渐增大至A刚好不上滑的过程中，斜面对A的力（　　）A.先变小后变大B.一直变大C.先变大后变小D.一直变小【答案】B【解析】【详解】对物块A进行受力分析可知，物块A受三个力作用：重力、水平力F和斜面对A的作用力。根据平衡条件可知，斜面对A的作用力所以在F从零开始逐渐增大至A刚好不上滑的过程中，斜面对A的力一直变大。故B正确，ACD错误。故选B。2.如图所示，均匀带电绝缘棒AB带电量为Q，一带正电微粒绕棒的中点O做半径为r的匀速圆周运动，轨迹平面与棒垂直。已知微粒带电量为q，质量为m，圆周运动周期为T，静电力常量为k，不计微粒重力，则（　　）-24- A.带电棒AB可能带正电B.微粒轨迹上各点的电场强度相同C.微粒受到的电场力大小为D.微粒所在轨迹处的场强大小【答案】D【解析】【详解】A．带正电的微粒绕棒做圆周运动，向心力由两者间的库仑力提供，故棒AB带负电。故A错误；B．微粒轨迹上各点的电场强度大小相同，但方向不同，故B错误；CD．均匀带电绝缘棒AB不能视为点电荷，微粒做圆周运动微粒受到的电场力大小为解得故D正确，C错误。故选D。3.质谱仪最初是由英国物理学家阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖的两种同位素氖20和氖22，从而证实了同位素的存在。如图所示，让氖20和氖22原子核从质谱仪小孔飘入电压为U的加速电场（初速度可看作零），然后从垂直进入匀强磁场发生偏转，最后打在底片上的不同地方。已知氖20和氖22原子核带电量相同，质量之比约为，从底片上获得在磁场中运动轨迹的直径分别为、，则，应为（　　）-24- A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】设粒子的电荷量为q，进入磁场的速度为v，由动能定理可得则进入磁场时的速度为在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得化简可得则有故选C。4.2022年北京冬奥会国家跳台滑雪中心是我国首座跳台滑雪场地，共设计两条赛道，分别由落差的大跳台赛道和落差的标准跳台赛道组成，如图所示，某运动员训练时从跳台P处沿水平方向飞出，在斜坡Q处着陆。已知P、Q间的距离为s，斜坡与水平方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为g，则运动员在空中从离斜坡最远到着陆所用的时间为（　　）-24- A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】运动员从P点到离斜面最远的时间为由题意有联立解得故选A。5.如图所示，竖直弹簧下端固定在水平面上，上端静止叠放两个质量相等的物体A、B（弹簧与B连接）。若突然撤去物体A，则从物体B开始运动到弹簧恢复原长过程中，下列图像能正确表示物体B运动速度v和位移x随时间t变化规律的是（　　）A.B.C.D.【答案】B-24- 【解析】【详解】CD．突然撤去物体A，则从物体B开始运动到弹簧恢复原长过程中，物体B先做加速运动，后做减速运动，弹簧的弹力等于重力量，速度最大。故CD错误；AB．位移图像中斜率表示速度，可知A项中位移图像表示速度一直增大，而B项中位移图像表示速度先增大，后减小，故B正确，A错误。故选B。6.粗糙水平桌面上放一单匝闭合矩形线框如甲所示，线框右半部分处在匀强磁场中，磁感应强度B竖直向下，磁场的左边界与线框交于M、N两点。已知线框面积，总电阻，M、N间距离，磁感应强度B按图乙所示变化时（向下为B正方向），线框始终静止不动，则（　　）A.在时，线框上M、N两点的电势差B.在时，线框受到的摩擦力C.在时，线框中感应电流的方向发生改变D.在时，线框所受的摩擦力方向发生改变【答案】D【解析】【详解】A．由图乙可知，磁通量减小，根据楞次定律线圈产生顺时针方向电流，线框的右边部分相等于电源，故N点相当于电源正极，M点相当于电源负极，则有，故A错误；B．由法拉第电磁感应定律可得在时，线框受到的安培力大小为-24- 则线框受到的摩擦力，故B错误；C．由选项B的分析可知其中k为图乙的图象斜率不变，线框面积S和电阻R不变，则电流不变，故C错误；D．由图乙可知，在时，磁感应强度方向改变，由于电流不变，根据左手定则可知，此时线框所受安培力方向发生改变，因此摩擦力发生也发生改变，故D正确。故选D。7.含有理想变压器的电路如图甲所示，变压器原、副线圈匝数之比，电阻，电流表、电压表均为理想交流电表，开关S断开，现给变压器原线圈加如图乙所示的正弦交流电压u，则（　　）A.流过的电流的频率为5HzB.电压表示数为22VC.闭合开关S，电流表示数变大，电压表示数变小D.闭合开关S，电流表示数约为A【答案】D【解析】【详解】A．原线圈接入如图乙所示T=0.02s所以频率为变压器只改变交流电压、电流的大小，不能改变频率，故通过的电流的频率为50Hz，故A错误；-24- B．原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值是理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，所以副线圈电压是，所以电压表的示数为，故B错误；C．闭合开关后，形成并联电路，电阻减小，电压不变，电压表示数不变，副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒定律，所以原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，电流表的示数变大，故C错误；D．闭合开关后，流经副线圈的电流为因为故原线圈中的电流为即电流表的示数约为1.56A，D正确；故选D。8.用小磁针可以粗测通电直导线磁场的磁感应强度。如图所示，一长直导线垂直穿过水平固定硬纸板，以导线为轴在纸板上画半径为r的圆，拿一小磁针（带刻度）放在圆周上，沿圆周缓慢移动小磁针，直至小磁针与某一半径共线。给直导线通恒定电流，记录小磁针转过的角度，即可测出通电直导线的磁感应强度B。当时，通电直导线在小磁针处产生的磁感应强度B为（已知本地地磁场的水平分量，，）（　　）A.B.C.D.-24- 【答案】B【解析】【详解】根据安培定则可知，通电直导线在小磁针所在位置的磁感线是这个圆，所以磁感应强度方向沿圆的切线方向，根据平行四边形定则可知，通电直导线在小磁针处产生的磁感应强度为故B正确，ACD错误；故选B二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.如图所示，水平面上固定一倾角为的光滑斜面，跨过定滑轮的轻绳两端各系一物块a和b，a、b的质量分别为2m和m。用手托住a，使b静止在斜面上，此时a离地高度为h，拉b的轻绳平行斜面。不计滑轮质量和一切摩擦，重力加速度为g，现自由释放a，则（　　）A.a落地前，轻绳张力为2mgB.a落地前，轻绳张力为mgC.a落地时，a的速度为D.a下落过程的机械能减少了mgh【答案】BD【解析】【详解】AB．在a下落过程中，设绳的张力为，对a根据牛顿第二定律有对b根据牛顿第二定律有联立上式解得-24- ，故A错误，B正确；C．根据可得，a落地时的速度为故C错误；D．根据功能关系，a下落过程机械能的减少量等于绳子拉力做的负功的大小，即故D正确。故选BD。10.2020年12月1日23时11分，在经历了为期一周的地月转移、近月制动、环月飞行之旅后，嫦娥五号探测器在月球表面预定的区域软着陆。若嫦娥五号在环月飞行时绕月球做匀速圆周运动，已知距月球表面高度为h，运动周期为T，月球半径R，万有引力常量为G，忽略月球自转，则下列说法正确的是（　　）A.嫦娥五号绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为B.物体在月球表面重力加速度大小为C.月球的第一宇宙速度为D.月球的平均密度为【答案】CD【解析】【详解】A．嫦娥五号绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小A错误；B．根据牛顿第二定律-24- 而可得物体在月球表面重力加速度大小B错误；C．根据可得月球的第一宇宙速度C正确；D．由于可得月球的平均密度为D正确。故选CD。11.如图甲所示，PQ为一条竖直直线，空间存在以PQ为轴足够长的均匀发散形磁场，其磁场分布如图乙所示（俯视），现有一质量为m的金属环静置于磁场中，环面水平，圆心也在PQ上，金属环半径为r、电阻为R，圆环所处位置的磁感应强度大小为B。现将圆环由静止释放，以下说法正确的是（　　）-24- A.圆环将做自由落体运动B.圆环在下落过程中存在顺时针方向的电流（俯视）C.圆环下落过程中的最大电流为D.圆环下落过程中最大速度为【答案】BC【解析】【详解】A．圆环下落过程中切割磁感应线产生感应电流，受到向上的安培力作用，不是自由落体运动，故A错误；B．由右手定则可知圆环在下落过程中存在顺时针方向的电流（俯视），故B正确；C．当速度最大时圆环下落过程中的电流最大解得D．圆环下落过程中的最大速度为，则有解得故D错误。故选BC。12.物理与生活紧密相联，用物理知识研究生活中现象规律时，对于较大质量的密闭气体也应针对性考虑。如图所示，某辆车车厢密闭，车厢长度。在车厢内部的左右两端分别放置气压计A、B，当该车在水平方向运动时，气压计A的示数比气压计B的示数大52Pa-24- ，已知空气密度，以下说法正确的是（　　）A.该车可能向右加速运动B.该车可能向左加速运动C.该车加速度大小约为D.该车加速度大小约为【答案】AD【解析】【详解】AB．已知，所以气体加速度a的方向向右，故车可能向右加速，也可能向左减速，故A正确，B错误；CD．假设车与气体在左面的接触面积为，车长为L，根据气体的受力情况，由牛顿第二定律有得故C错误，D正确。故选AD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某学习小组利用如下装置探究小车受力不变的条件下加速度与质量的关系。实验步骤如下：-24- ①平衡摩擦力。将长木板固定打点计时器的一端垫高，直至轻推小车恰好做匀速直线运动。②保持长木板夹角不变。小车前端连接细绳绕过定滑轮，挂上砝码盘，在砝码盘里放上砝码，调整细绳至与长木板平行。③小车靠近打点计时器放置，先打开打点计时器的电源，再释放小车，获得一条纸带。④保持砝码盘及盘内砝码的质量不变，在小车里增加砝码，多次重复实验，得到多条纸带。⑤数据处理，得出结论。请回答下列问题：(1)为了探究加速度与质量的关系，下列哪些物理量是必须测量的（）A．小车及车内砝码的总质量MB．砝码盘及盘内砝码的总质量mC．纸带上相关点间的距离sD．长木板倾角(2)实验中某条纸带如下图，O点为打在纸带上的第一个点，中间部分点迹不清，A、B、C为连续的计数点，相邻计数点的时间间隔为T，测得起始点O到A、B、C三点的距离分别为、、，可以粗测出该条纸带运动的加速度________；(3)该小组分析了本实验的另一个注意事项：砝码盘及盘内砝码的总质量m应远小于小车及车内砝码的总质量M，这是为了让细绳对小车的拉力近似等于砝码盘及盘内砝码的总重力大小。经过分析，他们认为细绳对小车的实际拉力大小应当_________砝码盘及盘内砝码的总重力大小（填“略大于”“确实等于”或“略小于”）。【答案】(1).AC(2).(3).略小于【解析】【详解】（1）[1]在力不变的情况下，探究加速度和质量的关系，要知道加速度，就要测纸带上相关点间之间的距离，要想探究和质量的关系，就要测小车及车内砝码的总质量，AC正确；BD．因为拉力不变，砝码盘及盘内砝码的总质量不用测量，调整好仪器后，平衡摩擦力完成，斜面倾角不变，但是实验数据处理不要倾角，不需要测量，BD错误。故选AC。（2）[2]根据-24- 纸带运动的加速度（3）[3]在消除摩擦力对实验的影响后，那么小车的合力就是绳子的拉力，根据牛顿第二定律得，对M解得故拉力细绳对小车的实际拉力大小略小于砝码盘及盘内砝码的总重力大小。14.某同学设计实验测量一未知型号电池的电动势和内阻。(1)他先用多用表直流电压10V档直接接在该电池两极粗测电动势，读数如图甲，读出电源电动势为__________V；(2)为了更准确地测量该电池的电动势和内阻，他从实验室里仅找到了下列实验器材：A．电流表，量程A，内阻B．电流表，量程100mA，内阻C．滑动变阻器（0~5）D．定值电阻-24- E．定值电阻F．开关一个、导线若干(3)该同学设计了如乙图的实验电路：①定值电阻R应当选择__________；（填“”或“”）②闭合电键，调整滑动变阻器触头位置，把电流表、的读数记做，电流表的读数记做，记录多组实验数据如下：组别1234560③在坐标系中描点，并做出该电路的图像如丙图。④根据图丙，测得该电池的电动势__________V，内阻________。（结果均保留两位有效数字）【答案】(1).3.6(2).R1(3).3.8(4).之间-24- 【解析】【详解】(1)[1]直流电压10V档测量时，最小刻度为0.2V，根据读数可知电源电动势为3.6V。(3)[2]由于回路中最大电流不可能超过0.6A，而电动势为为3.6V，根据欧姆定律，可知定值电阻应选R1。[3][4]根据闭合电路欧姆定律整理可得利用图像斜率和截距可知代入数据整理的，15.汽车的“百公里加速时间”指的是速度从O加速到100km/h所用的时间，该指标是对汽车动力性能的最直观的体现，下图是利用超声波测速仪测量T某型号小汽车的百公里加速时间的示意图。A为运动的小汽车，固定不动的超声波测速仪B向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到汽车就立即返回来，超声波测速仪收到反射波就立即停止计时。在一次测试中，小汽车A与测速仪B相距，某时刻B发出超声波，同时A由静止开始做匀加速直线运动，当B接收到反射回来的超声波信号时，A、B相距，已知声速。求：(1)小汽车A的加速度大小；(2)小汽车A的百公里加速时间（保留2位有效数字）。【答案】(1)；(2)-24- 【解析】【详解】(1)设汽车的加速度为a，小汽车A运动的时间为t，超声波来回的时间为t，则单程的时间为，前汽车运动位移为，后汽车运动位移为①②③超声波追上汽车时，超声波的位移为④解得⑤(2)根据速度公式得⑥解得⑦16.如图所示，光滑水平面上有一足够长的木板，木板左端紧邻一固定且与之等高的光滑四分之一竖直圆弧轨道，圆弧半径，现有一物块从圆弧轨道最高点A由静止释放，滑上木板后经过时间与木板相对静止。已知物块与木板质量相等，且在木板上滑动时受力恒定。（g取）(1)求物块与木板相对静止时的速度大小；(2)若物块从距圆弧轨道最低端的B处由静止释放，求物块滑上木板后，经过时间相对木板滑动的距离。【答案】(1)；(2)【解析】-24- 【详解】(1)设物块和木板质量均m，根据物块在圆弧轨道滑动时机械能守恒，物块滑到轨道低端时速度满足代入数据由物块与木板水平面上动量守恒得有(2)当物块从h高处滑下时到达轨道低端的速度为法一：根据(1)物块在t时间速度的变化量故经过时间物块的速度为木板的速度法二：根据(1)物块水平面做匀减速直线运动的加速度大小所以物块在速度又根据物块与木板水平面上动量守恒得即还没有达到相对静止由平均速度公式，物块与木板的对地位移差代入数据得-24- 17.如图所示，在平面直角坐标系xoy的第一、四象限内设置一个半径为R与y轴相切的圆形磁场区域，圆心坐标为（20cm，0），圆内有方向垂直于xoy平面向里的匀强磁场；第二象限内设置一组加速偏转极板，偏转电极下极板右端刚好跟坐标原点O重合，，，一个质量为，电荷量的带电微粒，从静止开始经电压加速后，沿着平行于两金属板中央位置射入偏转电场中，板长，两板间距，经偏转后进入匀强磁场，最后从Q点（未画出）平行于y轴离开磁场。求：(1)微粒射出电场位置坐标；(2)圆形磁场的磁感应强度B的大小；(3)微粒在磁场中运动的时间。【答案】(1)（0,0）；(2)；(3)【解析】【详解】(1)微粒在加速电场中，由动能定理有①解得微粒在偏转电场中做类平抛运动②③-24- ④解得微粒射出电场的位置坐标为（0，0）⑤(2)微粒刚好从下极板右端进入磁场，射出电场的速度反向延长线过位移中点，如图所示设与水平方向偏转角为⑥与水平方向偏转角⑦微粒射出偏转电场时的速度⑧解得由几何关系得，粒子在磁场中作匀速圆周运动的轨道半径为⑨由洛伦兹力提供向心力可知⑩解得⑪(3)微粒在磁场中运动的圆心角-24- ⑫微粒在磁场中运动的时间⑬解得⑭18.如图所示，空间存在两个相邻且互不影响的有界匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，磁场边界1、2、3均水平，两磁场的磁感应强度大小相等方向相反，宽度为，现有一边长也为L的正方形闭合导线框从距1边界处由静止释放，已知线框ab边进入磁场Ⅰ时恰好做匀速直线运动，进入Ⅱ区域后经一段时间也做匀速直线运动，整个线框在穿过磁场区域的过程中ab边始终水平。（g取）求：(1)线框在ab边刚进入磁场Ⅱ时的加速度；(2)线框ab边在磁场Ⅰ、Ⅱ中运动的总时间；(3)试画出线框从进入磁场区域到完全出磁场的图像。（仅定性分析阶段变化并简要判断最终出磁场时速度大小即可，不要求具体计算证明）【答案】(1)；(2)；(3)见解析【解析】【详解】(1)线框由静止开始做自由落体，到达磁场Ⅰ边界时速度满足代入数据线框ab边进入磁场Ⅰ边界切割磁感线产生感应电流，设磁感应强度大小为B，线框电阻为R，由感应电动势-24- 感应电流ab边所受安培力又根据线框整体做匀速直线运动则即当ab边经过2边界进入磁场区域Ⅱ后，速度为V，线框ab边和cd边同时切割磁感线，产生同方向感应电流感应电流即根据竖直方向牛顿第二定律即方向竖直向上(2)根据(1)问分析，线框b边在磁场Ⅱ中匀速运动时的速度-24- 设线框ab边在磁场Ⅰ运动的时间为，从进入磁场Ⅱ到匀速时间为，在磁场Ⅱ匀速的时间为，从进入磁场Ⅱ到匀速经过的位移为X在时间段内，规定向下为正方向，由动量定理时间段内流过线框横截面的电荷量由得得线框在时间内以速度做匀速直线运动总时间代入数据得(3)-24- -24-