山东省青岛市2021届高三下学期物理3月统一质量检测试卷

试卷更新日期：2021-03-31 类型：高考模拟

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一、单选题

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。下列说法正确的是（）

A、该同学很快就会漂流到沙滩上 B、该水波的周期为1.8s 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涉现象

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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，根据该信息下列说法正确的是（）

A、在同种介质中，b光的传播速度是a光的两倍 B、若b光是跃迁到n=3能级产生的，则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涉实验，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

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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图像如图所示。已知两车在t=6s时并排行驶，下列说法正确的是（）

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

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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多次变轨才能在火星表而着陆。若探测器在半径为r的轨道1上绕火星做圆周运动，动能为E_k变轨到轨道2上做圆周运动后，动能增加了 $Δ E$ ，则轨道2的半径为（）

A、 $\frac{E_{k}}{E_{k} + Δ E} r$ B、 $\frac{Δ E}{E_{k} + Δ E} r$ C、 $\frac{E_{k} + Δ E}{Δ E} r$ D、 $\frac{E_{k}}{Δ E} r$

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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，下列说法正确的是（）

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

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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 $Ω$ 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 $v = 2 \sqrt{2} \sin π t$ （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 $Ω$ ，圆形线所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是（）

A、线圈中感应电动势为 $60 \sqrt{2} V$ 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

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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 $\sqrt{3}$ 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 $θ$ ，下列说法正确的是（）

A、F=mg， $θ = 30 °$ B、 $F = \frac{\sqrt{3} m g}{2}$ ， $θ = 45 °$ C、 $F = \frac{\sqrt{6} m g}{2}$ ， $θ = 45 °$ D、 $F = \sqrt{3} m g$ ， $θ = 60 °$

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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 $D^{'} E^{'}$ ，且 $D^{'}$ 点是DC的中点。该三棱镜的折射率为（）

A、 $\sqrt{2}$ B、 $\sqrt{3}$ C、 $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ D、 $\frac{4 \sqrt{3}}{3}$

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二、多选题

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），核反应方程为： $_{90}^{232} Th \to_{86}^{220} Rn+xHe+2y$ ，而氡会继续发生衰变，放出 $α$ 、 $β$ 、 $γ$ 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。下列说法正确的是（）

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、上述核反应方程中，中子总数减少了2个

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10. 在物理学发展过程中，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“ $A = \frac{Δ v}{Δ x}$ ”，其中 $Δ v$ 表示某段位移上 $Δ x$ 的速度变化量。下列关于这种定义下的“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是（）

A、 B、 C、 D、

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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。下列说法正确的是（）

A、点电荷的带电量为 $\frac{r^{2} E}{k}$ ，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 $\sqrt{2} E r$ D、a、b、c、d、e各点的电势低关系为 $φ_{a} > φ_{b} = φ_{d} > φ_{e} > φ_{c}$

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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，下列说法正确的是（）

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 $\frac{m d E}{B L} \sqrt{\frac{g}{2 h}}$ D、从闭合开关到金属杆刚要落地时，金属杆受到的冲量为 $m \sqrt{2 g h + \frac{g d^{2}}{2 h}}$

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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，打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，多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 $\frac{h}{t} - t$ 图线如图乙所示。

(1)、为了提高实验精度，下列说法正确的是___________。

A、两光电门间的距离适当大一些 B、小球的直径越小，实验精度越高 C、应该选用材质密度较大的小球

(2)、乙图中，图线与纵轴交点坐标为b，若图线斜率为k，则当地的重力加速度值为，小球释放点距光电门A的高度为。（用题目给出的已知量表示）

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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，则导线的直径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、导线若干。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 $Ω$ ，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，请回答：

①待测电阻R_x的阻值为 $Ω$ ；

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 $ρ$ =2.82×10^-8 $Ω$ ·m，则这捆导线的长度为m。（结果保留三位有效数字）

(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）

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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。现将阀门打开，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。

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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观赏性的项目之一、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等部分组成。比赛中，质量m=60kg的某运动员从跳台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。动员从刚接触P点到开始沿着陆坡向下滑行，经历的时间t₂=0.8s。已知着陆坡的倾角 $α = 37 °$ ，重力加速度g=10m/s² ，不计运动员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)、运动员在着陆坡上着陆过程中，着陆坡对运动员的平均冲击力大小。

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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。已知当 $α$ 很小时，满足： $\sin α \approx α$ ， $\cos α \approx 1 - \frac{1}{2} α^{2}$ 。

(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。

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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，最终与弹簧分离。全过程无机械能损失且弹簧始终处于弹性限度内。已知弹簧振子做简谐运动的周期 $T = 2 π \sqrt{\frac{m}{k}}$ 。

(1)、若物块b固定不动，求物块a速度减为0过程经历的时间；

(2)、若物块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)、若物块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 $\frac{v_{0}}{4}$ 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与弹簧分离前物块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。

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