2021届江苏省南通市海门区高三上学期期末调研测试物理试题（含解析）

2021届海门区高三上学期期末本试卷满分100分，考试时间75分钟一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共计44分．每小题只有一个选项符合题意。1．在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（） A．伽利略发现了行星运动的规律 B．胡克通过实验测出了引力常量 C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因 D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献2．下列说法中正确的有（） A．质量数越小的原子核，比结合能越大 B．粒子被加速后，其物质波的波长将变短 C．照相机镜头涂有增透膜，各种颜色的可见光能几乎全部透过镜头 D．某放射性元素的400个原子核中有200个发生衰变的时间为它的一个半衰期3．下列说法中正确的是（） A．将沸腾的高浓度明矾溶液倒入玻璃杯中冷却后形成的八面体结晶属于多晶体 B．表面张力是由液体表面层分子间的作用力产生的，其方向与液面垂直 C．在等压变化过程中，温度升高，单位面积上分子碰撞次数减少 D．核力将核子束缚在核内，说明核力一定是吸引力4．在“自由落体运动”的课堂上，老师演示了两个实验：①把一张纸片和一块橡皮同时释放下落；②把同一张纸片捏成一个很紧的纸团，和橡皮同时释放。关于这两个实验，下列说法中正确的是（） A．如果在真空环境中做实验①，纸片和橡皮会下落得一样快 B．实验①中纸片下落得慢，因为纸片比橡皮更轻 C．实验②中纸团和橡皮下落得一样快，是因为都没有受到空气阻力 D．如果在匀加速上升的电梯里做实验②，橡皮比纸团下落得更快5．如图所示，三条绳子的一端都系在细直杆顶端，另一端都固定在水平面上，将杆竖直紧压在地面上，若三条绳长度不同，下列说法中正确的有（） A．三条绳中的张力都相等 B．杆对地面的压力等于自身重力 C．绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力 D．绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零6．如图所示，两个质量均为m的小球A和B之间用轻弹簧连接，然后用细绳悬挂起来，则（） A．弹簧弹力2mg B．剪断细绳后瞬间，A的加速度为0 C．剪断细绳后的短时间内，A的加速度减小 D．剪断细绳后，小球A、B均做自由落体运动7．如图所示，长L的轻杆两端分别固定着可以视为质点的小球A、B，放置在光滑水平桌面上，杆中心O有一竖直方向的固定转动轴，小球A、B的质量分别为3m、m。当轻杆以角速度ω绕轴在水平桌面上转动时，转轴受杆拉力的大小为（） A．mω2L B．3mω2L C．4mω2L D．5mω2L8．如图所示，实线为两个点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线，虚直线cd为Q1、Q2连线的垂直平分线，O为垂足，c、d两点在垂直平分线上且关于Q1、Q2连线对称。一电子（不计重力）从a点沿虚曲线途经O点运动到b点。下列说法中正确的是（） A．Q1的电荷量小于Q2的电荷量 B．c、d两点的电势相同，场强相同 C．电子过O点时的加速度大于过a点时的加速度 D．电子在O点时的电势能大于在a点时的电势能9．图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示．发电机线圈内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，并联一交流电压表，则（）甲乙 A．电压表的示数为6V B．在t=1.0×10－2s的时刻，穿过线圈的磁通量为零 C．若线圈转速改为25r/s，则电动势的有效值为3V D．t=1.0×10－2s时，电压表的示数为010．氢原子第n能级的能量为En=，其中E1是基态能量，而n=1，2，…，若一氢原子发射能量为－E1的光子后处于比基态能量高出－E1的激发态，则氢原子辐射光子前后分别处于第几能级？（） A．4、3 B．4、2 C．5、2 D．5、311．图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图乙为质点Q的振动图像。下列说法中正确的是（）甲乙 A．在t=0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同 B．在t=0.10s时，质点Q向y轴正方向运动 C．从t=0.10s到t=0.25s．质点P通过的路程为30cm D．质点Q简谐运动的表达式为y=10sin(10πt)m二、非选择题：共5题，共56分．其中第13题～第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。12．（14分）某小组在“测定电阻丝的电阻率”实验中，操作如下：（1）选择如图甲的电路图，连接电路．如图乙是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据电路图补充完成下图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏________。（2）该小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520为了处理这些数据，小组同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U−I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx=________Ω。（保留两位有效数字）（3）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量3次，求出其平均值，其中一次测量结果如图所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻度线对齐，图中读数为________cm。（4）游标卡尺如图所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝夹在外测量爪之间，再旋动________（填“A”“B”或“C”），以防止读数时游标尺移动．选不同的位置测量3次，求出其平均值，得到电阻丝直径为0.400mm。（5）若以上操作没有明显错误，可以估算出金属丝电阻率约为________。 A．1×10－2Ω·m B．1×10－3Ω·m C．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m（6）误差分析：任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是________（有多个正确选项）。 A．用游标卡尺测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D．用U—I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差甲乙丙丁戊13．（6分）小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请画出光路图，标出入射角i和折射角r，并写出折射率n的计算式．14．（9分）如图所示，质量为m的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。（1）若该气体摩尔质量为M，气体在A状态时的体积为V0，在B状态时压强为A状态时的，求气体在B状态时单位体积内的分子数；（已知阿伏加德罗常数NA)（2）若A→B过程中吸收的热量为Q1，C→D过程中放出的热量为Q2，求卡诺热机的效率。（热机效率为气体对外做的净功与从高温热源吸收热量的比值）15．（12分）如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m=2kg的光滑圆环，长度L=1m轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M=1.98kg的木块，现有质量为m0=0.02kg的子弹以大小为v0=200m/s的水平速度射入木块并立刻留在木块中，取g=10m/s2。（1）求子弹射人木块后的瞬间，速度大小v和绳子拉力T；（2）求子弹与木块一起上升的最大高度H；（3）若子弹与木块一起上升到最大高度时，绳子突然断开，求再过1s（子弹与木块没有落地），圆环与木块间的距离。16．（15分）如图甲所示，一对平行金属板C、D，O、O1为两板上正对的小孔，紧贴D板右侧存在上下范围足够大、宽度为L的有界匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，MN、GH是磁场的左、右边界。现有质量为m、电荷量为+q的粒子从O孔进入C、D板间，粒子初速度和重力均不计。（1）C、D板间加恒定电压U，C板为正极，板相距为d，求板间匀强电场的场强大小E和粒子从O运动到O1的时间t；（2）C、D板间加如图乙所示的电压，U0、T为已知量。t=0时刻带电粒子从O孔进入，为保证粒子到达O1孔具有最大速度，求粒子到达O1孔的最大速度vm和板间d应满足的条件；（3）磁场的磁感应强度B随时间t'的变化关系如图丙所示，B0为已知量，周期T0=，t'=0时刻，粒子从O1孔沿OO1延长线O1O2方向射入磁场，始终不能穿出右边界GH，求粒子进入磁场时的速度v应满足的条件。甲乙丙2021届海门区高三上学期期末1234567891011DBCADCACCBA1．D解析：开普勒最早发现了行星运动的三大规律，A错误；卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量，B错误；伽利略最早通过理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因，C错误；笛卡尔在伽利略理想斜面实验研究基础上进行了更加深入的研究，为牛顿第一定律的提出做出了贡献，他认为：如果运动的物体，且不受任何力的作用，那么物体速度大小不变，运动方向也不变，将沿着原来的方向匀速运动下去，D正确．2．B解析：中等质量的原子核，比结合能最大，原子核最稳定，故A错误；粒子被加速后，动量p增加，依据物质波的波长公式λ=，知其物质波的波长将变短，故B正确；照相机镜头涂有增透膜，但并不是各种颜色的可见光全部透过镜头，主要使绿光能透过镜头，故C错误；放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间，是统计规律，故D错误．3．C解析：将沸腾的高浓度明矾溶液倒入玻璃杯中冷却后形成的八面体结晶属于单晶体，A错误；表面张力是由液体表面层分子间的作用力产生的，表面张力的方向与液面相切，故B错误；根据气体压强的微观意义，气体压强与每秒钟单位面积上气体分子碰撞的平均次数和分子平均动能有关，压强不变，温度升高，气体体积增大，容器内每秒钟单位面积上气体分子碰撞的平均次数将减少，故C正确；核力是短程力，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力将核子束缚在核内，核力在一定距离内表现为斥力，在一定距离范围内表现为引力，故D错误．4．A解析：如果在真空环境中做实验①，纸片和橡皮均做自由落体运动，根据h=gt2可得t=，故两者会下落得一样快，A正确；实验①中纸片下落得慢是因为纸片所受到的空气阻力与其重力相比的比值比橡皮的大，而不是因为纸片比橡皮更轻，故B错误；实验②中纸团和橡皮下落得一样快，不是因为都没有受到空气阻力，而是两者所受空气阻力与自身重力相比可以忽略，可以近似看成是做自由落体运动，故C错误；如果在匀加速上升的电梯里做实验②，橡皮和纸团仍然是近似做加速度向下的匀加速运动，加速度相同，根据h=at2可得t=，两者会下落得一样快，故D错误．5．D解析：以绳子和杆的节点为研究对象，由受力平衡，三条绳中的张力（等于绳对杆的拉力）在水平面上的分力的合力为零，由于三条绳子长度不同，可知三条绳子对杆的拉力与竖直方向的夹角不相同，又因为三条绳子之间的夹角不确定，故不能确定三条绳子中的张力大小是否相等，故A错误，D正确；以杆为研究对象，杆受到重力，绳子拉力和地面竖直向上的支持力，根据平衡条件可知，地面对杆的支持力等于重力与绳子对杆拉力在竖直向下方向的分力之和，故地面对杆竖直向上的支持力大于杆的重力，根据牛顿第三定律，杆对地面的压力等于地面对杆的支持力，即杆对地面的压力大于杆的重力，故B错误；绳子拉力的合力方向竖直向下与杆的重力的方向一致，两者不可能是一对平衡力，故C错误．6．C解析：小球静止，处于平衡状态，对小球B，由平衡条件可知弹簧的弹力F=mg，故A错误；剪断细绳瞬间，细绳的弹力变为0，弹簧的弹力不变，仍为mg，对小球A，由牛顿第二定律得mg+mg=maA，解得aA=2g，故B错误；剪断细绳瞬间，弹簧弹力不变，仍为mg，小球B所受合力为零，加速度为零，剪断细绳后很短时间内，小球A的加速度大于B的加速度，相等时间内小球A的位移大于B的位移，弹簧的弹力减小，小球A所受的合力减小，加速度减小，故C正确；剪断细绳后瞬间A的加速度为2g,B的加速度为0，剪断细绳后A、B都向下做加速运动，但不是自由落体运动，故D错误．7．A解析：以小球A为研究对象，根据向心力公式有TA=3m·ω2·L=mω2L，以小球B为研究对象，根据向心力公式有TB=m·ω2·L=mω2L，当轻杆以角速度ω绕轴在水平桌面上转动时，转轴受杆拉力的大小F=TA－TB=mω2L－mω2L=mω2L，故A正确，B、C、D错误．8．C解析：Q1周围的电场线比Q2周围的电场线密，说明Q1的电荷量大于Q2的电荷量，故A错误；根据电场线的分布情况可知Q1和Q2为异种电荷，根据曲线运动的合力方向指向凹处可知Q1为正电荷，Q2为负电荷，电场线的方向由Q1沿电场线方向指向Q2，根据对称性可知c、d两点的电势相等，场强大小相等，方向不同，故B错误；O点附近的电场线比a点附近的电场线密，说明电场强度大，电子受到的电场力大，由牛顿第二定律可知，加速度也大，故电子过O点时的加速度大于过a点时的加速度，故C正确；电子从a点运动到O点的过程中电场力方向与速度方向的夹角小于90°，电场力做正功，电势能逐渐减小，即电子在O点时的电势能小于在a点时的电势能，故D错误．

9．C解析：由图像可知电动势的最大值为Em=6V，那么有效电压为E==V=6V，电压表测量的是灯泡的电压，电压为U=R=×9V=5.4V，故A错误；在t=1.0×10－2s时刻，由图像可知此时的电动势为零，线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，故B错误；由图乙可知线圈转动的转速为n==r/s=50r/s，若线圈转速改为25r/s，根据Em=NBSω=NBS·2πn可知则电动势最大值减半，故有效值也减半，为3V，故C正确；电压表测量的是电压有效值，任意时刻电压表的示数都为5.4V，故D错误．10．B解析：根据第n能级的能量为En=(n=1，2，3，……)，第p能级比基态能量高－E1，则Ep=E1，所以p=2，根据玻尔理论有ΔE=Em－En(m>n)，当氢原子由第k能级跃迁到第2能级时，辐射的能量为ΔE=E1－E1=－E1，解得k=4，故B正确，A、C、D错误11．A解析：由图乙可知在t=0.10s时，质点Q向y轴负方向振动，根据微平移法可知波向x轴的负方向传播，故B错误；由图乙可知振幅A=10cm，周期为T=0.20s，则可得ω==10πrad/s，所以质点Q的振动方程为y=10sin(10πt)cm，单位不对，故D错误；根据波的传播方向及振动图像知，在t=0.10s时，质点P正在向上振动，当t=0.25s时，即在t=0.10s开始经过T，质点P在平衡位置以下向上振动，加速度指向平衡位置，即沿y轴正方向，故A正确；由于P点在t=0.10s时不是在波峰或波谷，或平衡位置，经过0.15s，即经过T，质点经历的路程不等于3A，即不等于30cm，故C错误．12．（1）连线图见解析（2）U—I图线见解析4.4（4.2~4.8都可以）（3）24.15（4）A（5）C（6）CD解析：（1）由题所给的电路图可知，滑动变阻器应用分压式接法，电流表用外接法，实物图连线如图所示．（2）根据坐标系内描出的点作出图像如图所示．由图像可知，第6组数据偏离图线太远，该组数据是错误的，应该舍去．由图像可知，电阻Rx==Ω=4.4Ω（3）毫米刻度尺精确到1mm，则读数为24.15mm.（4）游标卡尺在测量电阻丝直径时，先将电阻丝夹在外测量爪之间，再旋动“A”紧固螺丝，以防止读数时游标尺移动．（5）由电阻定律R=ρ得：ρ==，故C正确（6）读数引起的误差是由人为因素引起的属于偶然误差，故A错误；电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不是偶然误差，故B错误；若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，C正确；用U—I图像处理数据能起到“平均”的作用，可以减小偶然误差，故D正确．13．光路图如