浙江省五校（杭州二中、学军中学、杭州高级中学等）2021届高三上学期联考物理试题 Word版含答案

浙江省五校（杭州二中、学军中学、杭州高级中学等）2021届高三上学期联考物理试题 Word版含答案

浙江省 2020 学年第一学期五校联考试题高三年级 物理试题卷 考生须知： 1．本卷满分 100 分，考试时间 90 分钟； 2．答题前，在答题卷指定区域填写学校、班级、姓名、试场号、座位号及准考证号。 3．所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效； 4．考试结束后，只需上交答题卷。 一、选择题（本题共 13 个小题，每小题 3 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的） 1．下列有关物理量关系式，哪个不是比值法定义式（ ） A． /a v t   B． /( )B F IL C． /C Q U D． /I U R 2．用国际单位制的基本单位表示电压的单位，下列正确的是（ ） A．  2 2kg m / Cs B．  2 3kg m / As C．J/C D． N m/C 3．如图为“懒人神器”手机、pad 支架，支架可以任意弯成舒适角度，人们可以站、坐、躺各种姿势看手 机。关于手机的受力情况，下列说法正确的是（ ） A．手机受到的弹力一定竖直向上 B．手机受到的摩擦力一定竖直向上 C．手机受到支架的作用力一定竖直向上 D．因为支架扭曲，所以支架对手机的作用力方向不能确定 4．关于物理史实，下列说法正确的是（ ） A．无论是亚里士多德，还是伽利略和笛卡尔，都没有提出力的概念，是牛顿将物体间复杂多样的相互 作用抽象为“力” B．开普勒研究第谷的天文记录资料发现了行星运动三大定律，并测出了万有引力常量 C．库仑利用扭秤装置测出了带电小球之间的作用力，提出了库仑定律，并测出了静电力常量 K D．安培首先发现了通电导线周围存在着磁场，并且总结出“安培定则”来判断电流与磁场的方向关系 5．现代人比较注重锻炼身体，健身器材五花八门。最近又有一款健跑车如图甲所示，车子没有座垫，骑行 者骑行时宛如腾空踏步，既可以短途代步，又可以锻炼耍酷。车子的传动结构如图乙所示，则（ ） A．踏脚板和前轮转动的角速度相等 B．链条相连的牙盘和前轮的小齿轮角速度相等 C．踏脚板和前轮的小齿轮的线速度大小相等 D．若骑行者直线骑行时，车轮与地不打滑，前、后轮接触地的边缘部分线速度大小相等 6．一质点沿 x 轴做直线运动，其 v t 图像如图所示。质点在 0t  时位于 2mx  处，开始沿 x 轴正向运动。 当 8st  时，质点在 x 轴上的位置为（ ） A． 3mx  B． 5mx  C． 6mx  D． 9mx  7．A、B 两物块之间用轻弹簧相连接，静止于水平地面上，如图所示。已知物块 A、B 的质量分别为 m 和 M， 弹簧的劲度系数 k，若在物块 A 上作用一个竖直向上的力，使 A 由静止开始以加速度 a 做匀加速运动， 直到 B 物块离开地面。此过程中，物块 A 做匀加速直线运动的时间为（ ） A． 2mg ka B． 2Mg ka C． 2( )M m g ka  D． 2( )M m g ka  8．轮滑等极限运动深受青少年的喜欢，轮滑少年利用场地可以进行各种炫酷的动作表演。为了研究方便， 把半球形下沉式场地简化成半圆形轨道，两轮滑少年可以看作光滑小球 A 和 B，如图所示。两小球分别 从半圆形轨道边缘无初速滑下，则下列说法正确的是（ ） A．A、B 两小球在最低点速度大小相同 B．A、B 两小球在最低点受到轨道的支持力大小相同 C．A、B 两小球在最低点的加速度大小相同 D．若以水平地面为零势面，两小球分别滑到各自最低点时 A 小球的机械能小于 B 小球的机械能 9．风扇是夏日必备用品，如图为一电脑连接的迷你风扇的铭牌，由铭牌中我们可以得到的信息是（ ） A．该风扇的内阻为 10Ω B．该风扇的机械功率为 2.5W C．若该风扇正常工作，8 小时耗电 0.02kWh D．若该风扇被卡住，产生的热功率为 2.5W 10．长为 L 的导体棒 a 通如图所示电流，与传感器相连悬挂在天花板上，长直导体棒 b 固定在 a 的正下方， 且与 a 平行，当 b 不通电时，传感器显示拉力为 1F ，当 b 通电时，传感器显示拉力为 2F ，则下列说法 正确的是（ ） A．若 1 2F F ，则 aI 、 bI 的方向相同，b 在 a 处的磁感应强度 2 b FB I L  B．若 1 2F F ，则 aI 、 bI 的方向相同，b 在 a 处的磁感应强度 2 1 b F FB I L  C．若 a bI I ，则 b 受到 a 的安培力小于 2F D．虽然 aI 、 bI 的大小、方向关系未知，b 受到 a 的安培力的大小一定等于 1 2F F 11．有这样一个弹球游戏，如图所示，在从桌子边缘O 点将小球水平弹出，落到地面上小孔 A 中。一同学 将甲球以水平速度 1v 弹出，球直接落在 A 点。另一同学将乙球以水平速度 2v 弹出，落在水平地面上的 B 点反弹后恰好也落在 A 点。两球质量均为 m。若乙球落在 B 点时的速度与地面的夹角为 60°，且与 地面发生弹性碰撞，不计碰撞时间和空气阻力，下列说法正确的是（ ） A．由O 点到 A 点，甲、乙两球运动时间之比是 1∶1 B．甲球落地时速度与水平地面的夹角为 45 C．设地面处势能为 0，甲、乙两球在运动过程中的机械能之比为 3∶1 D．若乙球要在地面上弹两次后落在 A 点，则乙球的初速度应变为 2 / 2v 12．如图所示，一质量为 m 的物体，在竖直向上的恒力 F（大小未知）的作用下由静止开始向上运动，经 过一段时间上升的高度为 h，此时撤去 F，又经过两倍的时间刚好回到出发点。不计空气阻力，则（ ） A．撤去 F 前后加速度之比为 1∶3 B．从出发点开始，物体上升的最大高度为 h C．恒力 F 的大小为 4mg/5 D．回到出发点时物体的动能为 9mgh/5 13．如图所示，在第一象限内，存在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，方向垂直于 xOy 平面向外。在 x 轴 上的 A 点放置一放射源，可以不断地沿 xOy 平面内的不同方向以大小不等的速度放射出质量量为 m、 电荷量 q 的同种粒子，这些粒子都打到 y 轴上的 D 点。已知 3OA L ，OD L 。则（ ） A．粒子运动的最大速度为 qBL m ，方向与 x 轴正向成 60 B．粒子在磁场中运动的最短时间为 3 nm qB C．要使粒子有最长运动时间，须沿 x 轴正向射入磁场 D．若粒子与 x 轴正向成 30 射入磁场，则轨道半径为 2 3 3 L 二、选择题（本题共 3 小题，每小题 2 分，共 6 分，每小题给出四个备选项中至少有一个是正确的，全部 选对得 2 分，选对但不全得 1 分，有选错得 0 分） 14．下列电场中，带电粒子只在电场力作用下，既可做直线运动，又可以做匀速圆周运动的是（ ） A．点电荷电场 B．等量同种电荷电场 C．等量异种电荷电场 D．匀强电场 15．继 2004 年开始在四川西昌发射“嫦娥系列”卫星开展探月工程后，2020 年 7 月 23 日 12 时 41 分，我 国首次火星探测任务“天问一号”在海南文昌航天发射场由长征 5 号运载火箭发射升空，直接送入地 火转移轨道，开启了我国探测行星之旅。“天问一号”将飞行约 7 个月抵达火星，并通过 2 至 3 个月的 环绕飞行后着陆火星表面，开展火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场 等科学探测。下列说法正确的是（ ） A．“天问一号”选择在海南文昌发射，是为了在同等发射条件下，提高同型火箭的运载能力 B．在地火转移轨道飞行时，“天问一号”是一颗人造行星，与地球、火星共同绕太阳公转 C．若“嫦娥一号”绕月与“天问一号”绕火星都可看做是圆周运动，则它们的运行周期的平方和轨道 半径的 3 次方的比值相等 D．“天问一号”绕火星运动，必须在火星赤道平面，并且周期与火星自转周期相同 16．用两根等长的轻质绝缘细线，把两个带异种电荷的小球 a、b 悬挂起来，如图甲所示。小球 a、b 质量 分别为 1m 、 2m ，带电量大小分别为 1q 、 2q 。如果在该区间加一水平向右的匀强电场，且绳始终拉紧。 最后达到的平衡状态如图乙所示，则关于两球质量大小及带电量多少，下列组合符合要求的有（ ） A． 1 2m m ， 1 2q q B． 1 2m m ， 1 24q q C． 1 2m m ， 1 23q q D． 1 22m m ， 1 22 5q q 甲 乙 三、实验题：（两小题，共 14 分） 17．（8 分）为了更好地探究质量一定时加速度与力的关系，小亮同学设计了如图所示的实验装置，在砂桶 与绳连接处 A 装有力传感器。其中 M 为带滑轮的小车的质量，m 为砂和砂桶的质量。 （1）操作不实验时，以下操作步骤正确的有（ ） A．用天平测出砂和砂桶的质量 B．为减小实验误差，改变砂和砂桶质量时，必须要满足砂和砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M C．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 D．为保证纸带上打点的清晰度和点的数量，小车释放时要靠近打点计时器，先释放小车，再接通 电源，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 （2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两相邻计数点间还有 4 个点没有画出），纸带上数据记 录明显错误的数据是___________。若已知打点计时器采用的是频率为 50Hz 的交流电，根据纸带 上呈现的数据规律可求出错误数据正确的值为___________，根据纸带求出小车的加速度为 ___________ 2m/s （结果保留两位有效数字）。 （3）以力传感器的示数 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，画出的 a-F 图象是一条直线，图线与横坐标 的夹角为 ，求得图线的斜率为 k，则小车的质量为（ ） A． tan B． 1 tan C．k D． 1 k 18．（6 分）LED 被公认为 21 世纪“绿色照明”，具有“高节能”“寿命长”“多变幻”“利环保”“高新尖” 等特点，LED 通用照明成为最具市场潜力的行业热点。LED 绿色照明技术已经真正走进了我们的生活。 某实验小组要精确测定额定电压为 3V 的 LED 灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时的电阻大约 为 450Ω。实验室提供的器材有： A．电流表 1A （量程为 15mA，内阻 1r 约为 3Ω读数记为 1I ） B．电流表 2A （量程为 5mA，内阻 2 10r   ，读数记为 2I ） C．电压表 V（量程为 15V，内阻 v 15kΩR  ，读数记为 U） D．定值电阻 1 790R   E．定值电阻 2 1790R   F．滑动变阻器 3(0 ~ 20 )R  G．滑动变阻器 4 (0 ~ 2000 )R  H．蓄电池 E（电动势为 10V，内阻很小），开关 S 一个 （1）如图所示是某同学设计的实验电路图，请你帮他选择合适的器材，电表 1 应选_________，电表 2 应选_________，定值电阻应选_________，滑动变阻器应选_________。（这四空均填写器材前的 字母代号） （2）测量小灯泡电阻的表达式为 xR  __________（用字母表示）。实验时，不断改变滑动变阻器的阻 值，当电表 2 的示数达到__________________时，其对应的结果为小灯泡正常工作时的电阻。 四、计算题（本题共 4 小题，共 41 分，解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写 出最后答案的不能得分） 19．（9 分）质量为 2kgm  的物体在平行于斜面向上的拉力 F 的作用下从斜面底端由静止开始沿斜面向上 运动，一段时间后撤去拉力 F，其向上运动的 v t 图象如图所示，斜面与水平地面的夹角 37  ，且 固定不动，（sin37 0.6  ， cos37 0.8  ， 210m/sg  ）。求： （1）物体与斜面间的动摩擦因数  （2）拉力 F 的大小； （3）撤去 F 后物体在斜面上运动的路程和时间。 （本题计算结果可用根式表示） 16- 20．（12 分）图甲是某游乐场的一种“双环过山车”设施的一部分，其运行原理可以简化成图乙的“小球轨 道”模型。AB 段和两竖直圆轨道 1、2 均光滑，圆轨道 1、2 的半径分别为 1 2mR  ， 2 1.6mR  ，B、 C 为两圆轨道的最低点且略微错开可以使小球通过，BC 段的动摩擦因数可调节，CD、DE、EF 段平直 轨道动摩擦因素均为 0.1  ， BC CD 6mL L  ， DE 1mL  ，DE 段与水平面的夹角 53   ，EF 段 平直轨道足够长。一个质量为 1kgm  的小球（视为质点），从右侧轨道的 A 点由静止开始沿斜面下滑， 恰能通过第一个竖直圆轨道 1（已知sin53 0.8  ，重力加速度 210m/sg  ）试求： 图甲 图乙 （1）A 点距 BC 水平轨道的高度 h； （2）要使小球恰好通过 1 轨道后，进入轨道 2 而不脱离第二个圆轨道，求 BC 段动摩擦因素 BC 可设计 的范围； （3）小球恰好通过 2 轨道后，沿轨道 CDE 运动到 E 处时，在光滑“挡板”作用下转变为水平方向直线 运动，求小车在 EF 段停止的位置到 E 点的距离。（不考虑 D、E 点的能量损失） 21．（10 分）如下图 1 所示，平行光滑金属轨道 ABC 和 A B C   置于水平地面上，两轨道之间的距离 0.8md  ， CC 之间连接一定值电阻 0.3R   。倾角 30   的倾斜轨道与水平轨道顺滑连接， BB M M  为宽 1 0.25mx  的矩形区域，区域内存在磁感应强度 1 1.0TB  、方向竖直向上的匀强磁场。质量 0.2kgm  ， 电阻 0.1r   的导体棒在倾斜轨道上与 BB距离 1.6mL  处静止释放，当经过 MM时，右侧宽度为 2 0.2mx  的矩形区域 NN C C  内开始加上如图 2 所示的磁场 2B ，已知 MN M N 1.0m   ，重力加 速度 210m/sg  。求： （1）导体棒刚进入匀强磁场时，棒两端的电压 U； （2）导体棒离开匀强磁场 B|时的速度大小 v； （3）整个运动过程中，导体棒上产生的焦耳热 Q。 22．（10 分）如图甲所示，直角坐标系 xOy 位于竖直平面内且 x 轴沿水平方向，其第二象限内有一对平行金 属板 A、B，两板相距为 d，两板之间有方向平行于板面并垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大 小为 1B 。第一象限某一矩形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 2B 。第四象限存 在一未知电场。第三象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 3B ，在竖直方向存在交变 电场。将一个倾角为 的光滑绝缘斜面放置在此空间中。已知大量带电量均为 q 的带电粒子从平行金 属板左侧沿 x 轴正方向以相同的速度 0v 飞入平行金属板 A、B 之间。稳定后，某一质量为 m 的带电粒 子能沿平行金属板中心线射出，经过第一象限的磁场偏转后进入第四象限未知电场做匀减速直线运动， 恰好沿斜面进入第三象限，此时粒子速度为 0，且此后一直在第三象限内运动。取带电粒子刚进入斜面 时为 0t  时刻，电场变化如图乙所示，电场方向竖直向上为正，场强大小为 0E 。已知 3B 的大小数值 上等于 2 q m ，且题中 d、 1B 、 2B 、q、m、 0v 、 0E 为已知量，不计带电粒子的重力及粒子间的相互 作用，则 （1）求稳定后两金属板之间的电势差 ABU ； （2）求带电粒子在第一象限磁场中做圆周运动的半径 2r ； （3）求第一象限内磁场的最小面积与斜面倾角 的函数关系式； （4）若带电粒子在第 19s 内恰好没有离开斜面，19s 后电场变为垂直斜面向上的匀强电场，电场大小变 为 0 3 cos4 E  ，并在斜面末端安装一垂直斜面的荧光屏 CE。已知小球在电场变化后的 1 s4 内打在 荧光屏上，且与 C 点的距离为 0 2 cos 32 qE m   ，求 19s 末带电粒子与斜面底端 C 点的距离 L（计算结果 用角度关系表示） 物理试题卷参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D B C A D B C C 题号 9 10 11 12 13 14 15 16 答案 C D C D D AB AB BCD 实验题 17．（8 分） （1）C（2 分） （2）3.5（1 分） 3.57（1 分） 20.72m/s （2 分） （3）D（2 分） 18．（6 分，一空一分） （1）A B D F （2） 2 2 1 1 2 ( ) x I r RR I I   3.75mA 19．（9 分） （1） 2 2 8m/sa  2cos sinmg mg ma    0.25  （2） 2 1 4m/sa  1( cos sin )F mg mg ma     24NF  （3） 1 2 64mL X X   3sin cosmg mg ma    2 3 4m/sa  2 2 3 /2x a t 2 2 6st   20．（12 分） （1）5m； （2） 17 5 30 6BC  或者 1 6BC  （3）距离 E 点 评分标准： （1）（3 分）小球恰好能过竖直圆轨道，则在最高点满足 2 1 1 vmg m R  2 1 1) 1( 2 2mg h R mv  联立解得 5mh  （2）（6 分）小球恰好能过第 2 个竖直圆轨道最高点 2 2 2 vmg m R  2 2 1 2 2 1) 1 1(2 2 2 2BC BCmg R R mgL mv m    或者 2 2 2 1( 2 2) BC BCmg h R mgL mv   1 6BC  小球恰好在第 2 个竖直圆轨学科网道圆心等高处速度为零   2 1 2 1 1mg 2 mg 2BC BCR R L mv    或者  2mg h mg 0BC BCR L   ， 17 30BC  0BCmgh mgL  ， 5 6BC  BC 段动摩擦因素 BC 的范围： 1 6BC  或者 17 5 30 6BC  （3）（3 分）   2 2 1 2 1mg 2 sin mg mgcos mg 0 2DE CD DER L L L x mv          或   1mg h sin mg mg mgcos mg 0DE BC BC CD DEL L L L x           1 25.4mx  距离 E 点 25.4m 21．（1） 2 0 1 2mgh mv 0 4m/sv  0E BLv 3.2VE  RU ER r   2.4VU  （2） 0I mv mv 安 2m/sv  （3）（5 分） 2 2 1 0 1 1 1.2J2 2Q mv mv   / 0.5s 0.4st L v   / 0.8VE t    2 2 / 0 64JQ E Rt  ．  1 2 / 4 0.46JrQ Q Q   22．（10 分） （1）稳定时，受力平衡： 0 1qv B qE 且：U Ed 又∵由左手定则可知，一开始负电荷在 A 板聚集 ∴ 0 1ABU v B d  （2）设带电粒子在 2B 磁场中圆周运动半径为 2r 2 0 2 vqvB m r  1 则 0 2 2 mvr qB  （3）（2 分）由几何关系易得：矩形磁场的长为 22r ，宽为 2 2 sin 2r r  则磁场最小面积为 2 2 0 2 2 2 2 2 2 22 sin 1 sin2 2 m vS r r r q B               （4）（4 分） 3 2 1sq mT B   分析易得带电粒子在斜面上运动时奇数秒做匀加速直线运动， 加速度大小为 0 sinqEa m  ，偶数秒做匀速圆周运动。 又∵小球在第 19s 内恰好没有离开斜面 ∴易得 19s 末时带电粒子与斜面之间的弹力为 0 设此时的速度大小为 v 则 3 0 cosqv B qE   且 010 sin10 qEv a m    ∴ 1tan 20   由配速法得：将 3 1 4 4v v v    其中 3 0 3 3 cos4 4q v B q E   ∴19s 以后粒子将做沿着斜面的匀速直线运动和匀速圆周运动 ∵圆周运动半径为 0 3 2 3 1 cos4 16 mv qEr qB m      ∴ 0 32 cos 1 32 2 qE rm    ∴圆周运动对应的圆心角为 60 ， 到 C 点运动时间为 1 s6t  ∴19s 末时带电粒子与斜面底端 C 的距离 0 0 3 2 3 3 cos 3 cos 4 2 16 32 qEL r m qEv t m         其中 1arctan 20   或写 1tan 20   （ 0 cos 16 qE m   可用 05 sin 4 qE m  表示， 0 2 3 cos 32 qE m   可用 05 3 sin 8 qE m   表示）