福建省莆田市2021届高三物理5月月考（B卷）试题（Word版附答案）

（新高考）2020-2021 学年下学期高三 5 月月考卷 物 理 （B） 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形 码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：每小题选出答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂 黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草 稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 一、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中，第 1～5 只有一项是符 合题目要求，第 6～8 题有多项符合题目要求，全部选对得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 1．下列说法正确的是( ) A．氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，电子的轨道半径增大 B．23892U→23490Th＋42He 是核裂变方程，当铀块体积大于临界体积时，才能发生链式反应 C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比 D．α射线是高速运动的氦原子核，能够穿透几厘米厚的铅板 2．甲、乙两车沿同一直线运动，其中甲车以 6 m/s 的速度做匀速直线运动，乙车做初速度为零 的匀变速直线运动，它们的位移 x 随时间 t 的变化如图所示。已知 t＝3 s 时，甲、乙图线的斜率相等。 下列判断正确的是( ) A．最初的一段时间内，甲、乙的运动方向相反 B．t＝3 s 时，乙车的速度大小为 9 m/s C．两车相遇时 t1＝10 s D．乙车经过原点（即参照点）时的速度大小为 2 5 m/s 3．2020 年 12 月 19 日，嫦娥五号采集的质量为 1731 克月壤正式交接，实现了我国首次地外天 体样品储存、分析和研究工作。随着科技的进步，世界各航天强国将相继登月，采样回地球。假设 月、地间距离不变，若干年后( ) A．月球绕地球周期变大 B．月球绕地球角速度变小 C．月球绕地球线速度变小 D．月球受到地球的引力变小 4．如图甲为用金属材料制成的霍尔元件，其长、宽、髙分别为 a、b、d；如图乙是检测电流大 小是否发生变化的装置，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流强度成正比。现 给元件通一恒定工作电流 I，下列说法正确的是( ) A．N 端应与电压表的正极相连 B．要提高检测灵敏度可适当减小高度 d C．如果仅将检测电流反向，电压表的正负接线柱连线位置无需改动 D．当霍尔元件尺寸一定时，电压表示数变大，说明检测电流变小 5．空间有一匀强电场，在电场中建立如图所示的直角坐标系 O－xyz，M、N、P 为电场中的三 个点，M 点的坐标为(0，a，0)，N 点的坐标为(a，0，0)，P 点的坐标为(a，1 4a，1 4a)。已知电场方向 平行于直线 MN，M 点电势为 0，N 点电势为 2 V，则 P 点的电势为( ) A． 7 4 V B．3 2 V C．1 2 V D．1 4 V 6．在炎热酷暑的时候，大量的电器高负荷工作，一些没有更新升级输电设备的老旧社区，由于 输电线老化，线损提高，入户电压降低，远达不到电器正常工作的需要，因此出现了一种“稳压源” 的家用升压设备，其原理就是根据入户电压与电器工作电压，智能调节变压器原副线圈匝数比的机 器。某用户工作情况如图所示，忽略变压器电阻，则下列说法正确的是( ) A．现入户电压 U1＝150 V，若要稳压源输出电压 U2＝225 V，则需调节 n1∶n2＝2∶3 B．空调制冷启动时，热水器实际功率降低 C．空调制冷停止时，导线电阻耗能升高 D．在用电器正常工作时，若入户电压 U1 减小，则需要更大的入户电流，从而输电线路损耗更大 7．如图所示，一弹性轻绳(绳的弹力与其伸长量成正比)穿过固定的光滑圆环 B，左端固定在 A 点，右端连接一个质量为 m 的小球，A、B、C 在一条水平线上，弹性绳自然长度为 AB。小球穿过 竖直固定的杆，从 C 点由静止释放，到 D 点时速度为零，C、D 两点间距离为 h。已知小球在 C 点 此 卷 只 装 订 不 密 封 班 级 姓 名 准 考 证 号 考 场 号 座 位 号 时弹性绳的拉力为 1 2mg，g 为重力加速度，小球和杆之间的动摩擦因数为 0.5，弹性绳始终处在弹性 限度内，下列说法正确的是( ) A．小球从 C 点运动到 D 点的过程中克服摩擦力做功为 1 2mgh B．若在 D 点给小球一个向上的速度 v，小球恰好回到 C 点，则 v＝ gh C．若仅把小球质量变为 2m，则小球到达 D 点时的速度大小为 gh D．若仅把小球质量变为 2m，则小球向下运动到速度为零时的位置与 C 点的距离为 2h 8．如图所示，在水平线 PQ 和虚线 MO 之间存在竖直向下的匀强电场，PQ 和 MO 所成夹角θ ＝30°，匀强电场的场强为 E；MO 右侧某个区域存在匀强磁场，磁场的磁感应强度的大小为 B，方 向垂直纸面向里，O 点在磁场区域的边界上并且存在粒子源，粒子源可发出初速度大小不同的粒子， 初速度的最大值为 E B ，粒子源发出的所有粒子在纸面内垂直于 MO 从 O 点射入磁场，所有粒子通过 直线 MO 时，速度方向均平行于 PQ 向左，已知所有粒子的质量均为 m、带电量绝对值均为 q，不计 粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是( ) A．粒子可能带负电 B．所有粒子从 O 点到达边界 MO 的时间相等 C．速度最大的粒子从 O 点运动至水平线 PQ 所需的时间为 2(3 3 π) 3 m qB + D．匀强磁场区域的最小面积为 2 2 2 4 π 3 m E q B 二、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第 9 题～第 12 题为必考题，每个试题考生都必须 作答。第 13 题～第 14 题为选考题，考生根据要求做答) (一)必考题(共 47 分) 9．(7 分) 利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。 实验器材：两个半径相同的球 1 和球 2，细线若干，坐标纸，刻度尺。 实验步骤： (1)测量小球 1、2 的质量分别为 m1、m2，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同 一水平面，如图甲； (2)将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每 一小格是边长为 d 的正方形。将小球 1 拉至某一位置 A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速 连拍； (3)分析连拍照片得出，球 1 从 A 点由静止释放，在最低点与球 2 发生水平方向的正碰，球 1 反 弹后到达最高位置为 B，球 2 向左摆动的最高位置为 C，如图乙。已知重力加速度为 g，碰前球 1 的 动量大小为_____。若满足关系式______，则验证碰撞中动量守恒； (4)与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是：______。 (5)球 1 在最低点与静止的球 2 水平正碰后，球 1 向右反弹摆动，球 2 向左摆动。若为弹性碰撞， 则可判断球 1 的质量______球 2 的质量（填写“大于”、“等于”或“小于”）。 10．(10 分)兴趣小组同学通过实验研究某电子元件的伏安特性曲线，使用的器材如下：电源、 滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线。 (1)该同学将此电子元件连接成如图甲所示的实验电路。开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于 ___________（填“左”或“右”）端。用此实验电路测得不同型号的该电子元件的多组电流和电压值， 并由此分别绘出其 I－U 图像如图乙所示，根据图像可求得型号②元件在电压为 0.8 V 时的电阻值为 ___________Ω。 (2)若导线 6 断路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，示数会发生明显变化的电表是 ___________。 (3)拆去导线 2，将滑动变阻器调至适当阻值保持不变，接型号①元件时读得电流表的示数为 140 mA，改接型号②元件时电流表的示数为 160 mA。若该电子元件被短路，则通过电源的电流为 ___________mA。（结果保留 3 位有效数字） 11．(13 分)目前无人机得到了广泛的应用，如图所示为送餐无人机，它是一种能够垂直起降的 小型遥控飞行器，无人机（包括外卖）的质量 m＝2 kg。若无人机在地面上由静止开始以最大升力 竖直向上起飞，经时间 t＝4 s 时离地面的高度 h＝48 m，已知无人机动力系统所能提供的最大升力为 36 N，假设无人机（包括外卖）运动过程中所受空气阻力的大小恒定，g 取 10 m/s2。 (1)求无人机（包括外卖）运动过程中所受空气阻力的大小； (2)当无人机悬停在距离地面高度 h＝45 m 处时，无人机由于信号故障突然失去全部升力，由静 止开始竖直坠落，若无人机到达地面时速度刚好减为 0，刚开始下落后经多长时间需要立刻恢复最 大升力？ 12．(19 分)如图所示，某生产线圈的厂家通过水平绝缘传送带输送相同的闭合铜线圈，为了检 测出未闭合的不合格的线圈，让传送带通过一固定的匀强磁场区域，线圈进入磁场前等距离排列， 穿过磁场后根据线圈间的距离的变化，就可以检测出不合格的线圈。已知磁场方向垂直于传送带平 面向上，磁场的磁感应强度大小为 B，磁场的左、右边界 MN、PQ 与传送带运动方向垂直，MN 与 PQ 的距离为 3d。有两个边长均为 L（Lm，且 M 增大时，由二次函数单调 性可知 y 变小，则 G Mm r2 变小，故 D 正确。 4．【答案】B 【解析】检测电流产生的磁场，根据右手螺旋定则判断从下向上穿过霍尔元件，又因为 是电子，故元件正面是负极，背面是正极，N 端应接负接线柱，A 错误；电流的微观表达式 I nesv ，v 为自由电荷的速度，设产生的磁场为 B，在元件中满足 Uq qBvb  可得，速度 Uv Bb  ，即有 UI nebd Bb  ，所以 IBU ned  ，故电压与工作电流有关，电压与磁感应强度有 关，与检测电流有关，因为检测电流会影响磁场，B 与 I 成正比，由 IBU ned  可知，U 与 d 有关，与 b 无关，D 错误，B 正确；磁场方向会发生改变，根据左手定则，电子受力方向会发 生改变，故需要改变，即反接，C 错误。 5．【答案】A 【解析】电场强度 2NM NM UE d a   ，电场线与等势面垂直，可得 2cos45 8NH NQd d a   ， P 点与 Q 点 H 点在同一等势面上，则有 1 V4NP NH NHU U Ed   ， N H NHU   ，解得 7 V4H  所以 A 正确；BCD 错误。 6．【答案】ABD 【解析】变压器有U1 U2 ＝n1 n2 ，则 n1∶n2＝2∶3，选项 A 正确；空调启动时电流增大，导线电 阻分压增加，导线电阻耗能升高，热水器电压降低，功率降低，选项 B 正确、C 错误；输出 功率不变，输入电流大幅增加，输电线路损耗更大（危险），用户电压降低，选项 D 正确。 7．【答案】BC 【解析】设小球向下运动到某一点 E 时，如图所示，弹性绳伸长量为 BE＝x，BC＝x0， 弹性绳劲度系数为 k，∠BEC＝θ，则弹力为 kx，弹力沿水平方向的分力为 kxsin θ＝kx0＝1 2mg， 故在整个运动过程中，小球受到的摩擦力恒为μ·1 2mg＝1 4mg，从 C 点运动到 D 点的过程中克服 摩擦力做功为 1 4mgh，A 错误；若在 D 点给小球一个向上的速度 v，小球恰好回到 C 点，则小 球从 C 点到 D 点，再从 D 点返回 C 点的过程中，根据功能关系可知，克服摩擦力做的功等于 在 D 点给小球的动能，即 1 4mgh×2＝1 2mv2，解得 v＝ gh，B 正确；从 C 点到 D 点的过程，小 球质量为 m 时，有 mgh－W 弹－1 4mgh＝0，小球质量为 2m 时，有 2mgh－W 弹－1 4mgh＝2×1 2mv12， v1＝ gh，C 正确；由于弹性绳的弹力在竖直方向的分力越来越大，则小球向下运动到速度为 零时的位置与 C 点的距离应小于 2h，D 错误。 8．【答案】BC 【解析】磁场方向垂直于平面向里，粒子要从直线 MO 进入电场，故粒子只能带正电，A 错误；粒子的运动轨迹如右图所示，根据粒子的运动轨迹可知粒子从 O 点到达边界 MO 粒子 做圆周运动转过的角度一样，根据周期公式 2πmT Bq  可知，粒子从 O 点到达边界 MO 的时间 相等，B 正确；根据粒子的运动轨迹可知，设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为 R， 周期为T，粒子在匀强磁场中运动时间为t1。由洛伦兹力提供向心力得 qvB＝mv2 r ，解得 mvR Bq  ， 粒子在磁场中运动时间 1 2π 3 mt Bq  ，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 2π 2πR mT v Bq   ， 粒子在磁场中做匀速圆周运动对于的圆心角为 2 π3   ，联立解得 1 2π 3 mt Bq  ，设粒子自 N 点 水平飞出磁场，出磁场后应做匀速运动至 OM，设匀速运动的距离为 s，匀速运动的时间为 t2 由几何关系知 tan Rs  ，则匀速运动的时间为 2 st v  ，过 MO 后粒子做类平抛运动，设运动 的为 t3，则 2 3 1( )sinsin 2 RR at  ，其中 Eqa m  ，又由题意知 Ev B  ，则速度最大的粒子 自 O 点进入磁场至重回水平线 POQ 所用的时间为 t＝t1＋t2＋t3 联立解得 2(3 3 π) 3 mt Bq  ，C 正确；由题意知速度大小不同的粒子均要水平通过 OM，则其飞出磁场的位置均在 ON 的连线 上，故磁场范围的最小面积 △ S 是速度最大的粒子在磁场中的轨迹与 ON 所围成的面积，如下 图所示，菁优网扇形 OO′N 的面积 21 π3S R ， △ OO′N 的面积 2 cos30 sin30S R    ，则有 ΔS＝S－S′，解得 2 2 2 2 π 3( )3 4 m ES q B    ，D 错误。 二、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第 9 题～第 12 题为必考题，每个试题考生都 必须作答。第 13 题～第 14 题为选考题，考生根据要求做答) (一)必考题(共 47 分) 9．(7 分) 【答案】(3) 13 2m gd 1 22m m (4)双摆线能保证小球运动更稳定，使得小球运 动轨迹在同一竖直平面内 (5)小于 【 解 析 】 (3) 对 小 球 1 ， 根 据 动 能 定 理 得 11 2 1 1 29 mm g d v ， 碰 前 动 量 为 11 1 13 2p v dm m g  ，碰后小球 1、2 的速度分别为 1 2v gd   ， 2 2 2v gd ，如果动 量守恒，则满足 1 1 1 1 2 2m v m v m v ，即 1 22m m 。 (4)双摆线能保证小球运动更稳定，使得小球运动轨迹在同一竖直平面内，避免小球做圆 锥摆运动。 (5)根据弹性碰撞的特征有 1 1 1 1 2 2 ,m v m v m v  ， 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 2m v m v m v  ，解得 1 2 1 1 1 2 m mv vm m    ，球 1 反弹，则说明球 1 的质量小于球 2 的质量。 10．(10 分) 【答案】(1)左 5 (2)电压表 (3)222 【解析】(1)滑动变阻器为分压式接法，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于左端，使 该元件上电压为零。根据图像可求得型号②元件在电压为 U2＝0.8 V 时电流为 I2＝0.16 A，故 电阻值为 2 2 5UR I    。 (2)若导线 6 断路，电压表与该元件串联，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流很小， 电流表示数几乎不变，电压表测的是滑动变阻器左半端分出的电压，故示数会发生明显变化。 (3)设电路其余部分电阻为 r，电动势为 E，拆去导线 2，滑动变阻器变为限流式接法，接 型号①元件时读得电流表的示数 I1＝140 mA，由乙图可知，电压为 U1＝1.06 V，由闭合电路 欧姆定律可得 1 1E U I r  ，改接型号②元件时电流表的示数 I2＝160mA，电压为 U2＝0.8V， 由闭合电路欧姆定律可得 2 2E U I r  ，联立解得 2.88VE  ， 13r   ，若该电子元件被 短路，则通过电源的电流为 0.222A=222mAEI r    。 11．(13 分) 【解析】(1)无人机提供最大升力时，令其向上的加速度为 a1，根据位移公式 2 1 1 2h a t 解得 2 1 6m / sa  令无人机动力系统所能提供的最大升力为 F，根据牛顿第二定律 1F mg f ma   计算出空气阻力 4Nf  。 (2)令失去动力时的加速度为 2a ，则 2 2 8m / smg fa m   令刚开始下落经 1t 时间需要恢复动力，恢复动力时的速度为 1 2 1v a t 下落的高度为 2 1 1 22 vh a  恢复动力后，令加速度为 3a ，则 2 3 10m / sF f mga m    从恢复到下落到地面的位移 2 1 2 32 vh a  利用 1 2h h H  解得： 1 20m / sv  ， 1 2.5st  。 12．(19 分) 【解析】(1)甲右侧边刚进入磁场时产生的电动势 E＝BLv0 产生的电流 0BEI R R Lv  右侧边所受安培力 2 2 0B L vF BIL R   根据牛顿第二定律得 F mg ma  解得加速度大小为 2 2 0B L va gmR   方向水平向左。 (2)甲进入磁场过程与从磁场穿出过程运动情况相同，在甲刚从磁场中完全穿出又匀加速 运动到与传送带的速度相等的过程中，根据动能定理 2 2 0 1 1( ) 2 2mg d L mv mv    解得最小速度 2 0 2 ( )v v g d L   若认为进入磁场过程中，甲线圈能达到匀速，解得 2 2 mgRv B L  。 (3)甲从开始穿出磁场到恰好又与传送带的速度相等的过程中，设经历的时间为 t，其中线 圈穿出磁场过程经历的时间为 t1，根据动量定理得 A 0mgt I   其中安培力的冲量大小 2 2 2 3 A 1 B L B LI v tR R    且 1v t L  解得 2 3B Lt mgR 乙是不闭合线圈，故穿入、穿出磁场过程其运动不受影响，则最终甲和乙之间的距离的 改变量 2 3 0 0 22 2 2B L vx v t d dmgR     。 (4)解法一： 甲在穿入和穿出磁场的过程受到皮带的摩擦力作用的时间内，皮带的位移为： 2 3 0 0 22 B L vx v t mgR  根据功能关系，甲和传送带因磁场的影响会额外至少产生的热量 2 3 02B L vQ mgx R   解法二： 摩擦生热 2 3 2 3 0 0 1 2 22 2B L v B L vQ mg x mg d mgdmgR R        （ ） 甲线圈在穿入和穿出磁场的过程受到的摩擦力对甲做功与甲克服安培力做功值相等因此 全过程中焦耳热 2 -2 2Q W mgd 安 故，甲和传送带因磁场的影响会额外至少产生的热量 2 3 0 1 2 2B L vQ Q Q R    。 (二)选考题(共 15 分。请考生从给出的 2 道物理题中任选一题作答，如果多做，则按所做 的第一题计分) 13．[选修 3－3](15 分) (1)(5 分) 【答案】ACD 【解析】温度越高，水的蒸发越厉害，平衡时水蒸气中分子数较多，故水的饱和蒸汽压 越大，A 正确；把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水的表面张力的缘故，B 错 误；晶体在熔化过程中吸收热量，但温度不变，C 正确；气体从外界吸收热量的同时对外界做 功，由热力学第一定律可知，其内能可能增加、可能减小、也可能不变，D 正确；不可以从单 一热源吸收热量，使之完全转换为功，而不引起其他变化，E 错误。 (2)(10 分) 【解析】当光滑轻活塞上不施加外力时，AC 管中气体压强 1 0 ( ) 40cmHgAp p g h h     体积 1A AV Sh 其中 S 为管的内横截面积。 BD 管中气体压强 1 0 50cmHgBp p gh   体积 1B BV Sh 用外力缓慢将活塞向左相对于水平管推动 L，固定住活塞，再将该装置以水平管 CDE 为 轴缓慢转动90 后，AC 管和 BD 管中气体压强相等，即 2 2A Bp p 两气柱的长度满足 50cmA Bh h   两部分气体体积分别为 ' 2A AV Sh ， ' 2B BV Sh AC 管中气体在此过程中发生等温变化，由波意耳定律可得 1 1 2 2A A A Ap V p V 类似地，对于 BD 管中气体 1 1 2 2B B B Bp V p V 联立，可解得 2 2 =64cmHgA Bp p ， ' 18.75cmAh  ， ' 31.25cmBh  14．[选修 3－4](15 分) (1)(5 分) 【答案】BDE 【解析】小灯泡发出的光有多种不同的频率，由干涉的条件可知，两个完全相同的小灯 泡发出的光相遇时，不一定可以发生干涉，A 错误；在太阳光的照射下，油膜上下表面反射光 在上表面发生叠加，呈现彩色条纹，是光的干涉现象，B 正确；荷叶上的露珠显得特别“明亮” 是由于水珠将光全反射形成的，C 错误；在杨氏双缝实验中，根据公式Δx＝l dλ，如果仅把红光 改成绿光，则波长变短，导致屏上的条纹间距将减小，D 正确；眼睛紧贴两支夹紧的铅笔形成 的狭缝，让狭缝与日光灯管平行，观察到彩色条纹，这属于光的衍射现象，E 正确。 (2)(10 分) 【解析】(i)若波沿 x 轴正方向传播，设波速为 v，在Δt＝0.2s 内传播距离为Δx1，周期为 T， 波长为λ＝2.0m，则有 Δx1＝(nλ＋1.5）m＝(2n＋1.5）m（n＝0，1，2，3，……） 又Δx1＝vΔt， v T  解得 4 30 15T n   （n＝0，1，2，3，……） 当 n＝0 时，周期最大，设为 Tm，则 m 4 15T  s。 (ii)若波速 v＝17.5 m/s，设Δt＝0.2s 内传播距离为Δx2，则有Δx2＝vΔt＝3.5m＝λ＋3 4λ 所以波沿 x 轴正方向传播。