绝密★考试结束前2021学年第一学期期中杭州地区(含周边)重点中学高三年级物理学科试题考生须知：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班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字；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。选择题部分一、选择题I(本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)1.2021年9月22日是诺贝尔物理学奖得主、我国著名物理学家杨振宁先生(如图)的百岁诞辰。杨振宁曾与米尔斯一起提出了“杨-米尔斯理论”，从该理论出发，可以将四种基本相互作用中的电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用统一到一起，为理论物理学的发展作出了重大贡献。自然界中的四种基本相互作用除了上述提到的三种外，还有一种为A.万有引力B.聚变作用C.裂变作用D.量子作用2.2021年8月1日，在东京奥运会羽毛球女子单打决赛中，桐庐姑娘陈雨菲以总比分2：1战胜对手获得金牌。如图所示，在陈雨菲某次击球时，用球拍将球以原速率反向击出，则下列说法正确的是A.击球过程中，球的动量未发生变化 B.研究球离开球拍后的运动轨迹时，不能将球视为质点C.球离开球拍后在空中受到重力和空气作用力这两个力D.击球时，球拍对球的弹力是由于羽毛球的形变而产生的3.如图所示，两竖直放置的平行长直导线l1和l2中通以大小相等且方向向上的电流，其中a、b、c三点位于两导线所在平面内，a、b两点关于l1对称，b、c两点关于l2对称，b点位于l1和l2的正中间。则A.a、c两点的磁感应强度大小相等B.a、c两点的磁感应强度方向相同C.a、b两点的磁感应强度大小相等D.b点的磁感应强度大于a点4.利用二极管的单向导电性可以将正弦式交变电压的波形截去一半，这种方法称为半波整流。某研究小组的同学通过半波整流得到如图所示的直流脉动电压图像，其周期、最大值、有效值分别为T、Um和U0。若有另一直流脉动电压的最大值也为Um，但周期为2T，则该直流脉动电压的有效值为A.2U0B.U0C.U0D.5.电流密度j可以用来精细地描述导体中各点电流的大小，其单位为A·m－2≥(A、m分别为安培和米的符号)。理论分析表明，电流密度j与电场强度E之间存在如下关系：E=ρj。下列关于ρ的分析，可能正确的是A.ρ是没有单位的物理量B.ρ是电阻率，单位为Ω·mC.ρ是密度，单位为kg/m3D.ρ是电荷密度，单位为C/m3 6.如图所示，实线与虚线分别表示振动方向一致、频率相同的两列简谐横波的波峰和波谷。此刻，M是波峰与波峰的相遇点，O是波谷与波谷的相遇点，N、P均为波峰与波谷的相遇点。设这两列波的振幅分别为A1和A2，则下列说法正确的是A.若A1＝A2，则N、P两处的质点始终静止不动B.若A1＝A2，则OM中点处的质点始终静止不动C.若A1≠A2，则O处质点的振幅为|A1-A2|D.若A1≠A2，则N处质点的振幅为|A1+A2|7.德布罗意提出实物粒子具有波动性，与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，其波长与粒子的动量存在某种关系。从静止开始先后经同一加速电场加速后的氘核和α粒子的德布罗意波波长之比为A.1：1B.1：2C.：1D.2：18.如图甲所示，某儿童玩具由卡通人物、轻质弹簧和发光小球三部分组成，这三部分自上而下紧密连接在一起。将卡通人物固定在空中某处，用手托住小球竖直向上移动使弹簧处于压缩状态，如图乙所示。现由静止释放小球，已知释放瞬间小球的加速度大小为g(g为重力加速度)，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内，则小球A.向下运动过程中机械能保持不变B.向下运动过程中机械能逐渐减少C.释放瞬间，弹簧弹力为小球重力的倍D.运动到最低处时，弹簧弹力为小球重力的倍9.下列四幅图依次为雷电击中避雷针(图甲)、全息影像(图乙)、调谐电路(图丙)、电子显微镜(图丁)。关于这四幅图所涉及的物理知识，下列说法正确的是 A.图甲中避雷针的工作原理主要是静电屏蔽B.图乙中全息影像的拍摄利用了光的干涉C.图丙中的调谐电路主要是用来发射电磁波的D.图丁中电子显微镜的分辨率与电子动量大小无关10.2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。此后，神舟十二号载人飞船与火箭成功分离，进入近地点高度200km，远地点高度348km，周期1小时30分钟的预定轨道，发射任务取得圆满成功。已知地球半径约为6400km，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，根据以上数据，可求得地球质量的数量级为A.1022kgB.1024kgC.1026kgD.1028kg11.如图所示，半径为R的半球形陶罐固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。甲、乙两个小物块(均可视为质点)分别置于转台的A、B两处，OA、OB与OO'间的夹角分别为α=30°和β=60°。转台静止时，甲、乙均不会下滑。已知甲的质量是乙的两倍，重力加速度大小为g。当转台从静止开始缓慢加速转动，直到其中一物块刚要滑动的过程中，下列说法正确的是 A.甲的线速度大小始终为乙的倍B.甲所受向心力的大小始终为乙的2倍C.陶罐对甲、乙所做的功相等D.当转台角速度为时，甲、乙均有向内侧运动12.如图所示，正方体ABCD-EFGH所处空间中存在匀强电场(图中未画出)。在A、F两点分别放入正、负两等量异种点电荷甲和乙后，B点的场强变为零。下列说法正确的是A.原匀强电场的场强方向从A指向FB.放入点电荷前，B点电势高于H点C.放入点电荷前后，C点场强方向不变D.放入点电荷后，再将甲从A点沿直线移至D点的过程，甲的电势能保持不变13.电阻不可忽略的导电圆盘的边缘用电阻不计的导电材料包裹，圆盘可绕固定点O在水平面内转动，其轴心O和边缘处电刷A均不会在转动时产生阻力，空气阻力也忽略不计。用导线将电动势为E的电源、导电圆盘、电阻和开关连接成闭合回路，如图甲所示在圆盘所在区域内充满竖直向下的匀强磁场，如图乙所示只在A、O之间的一块圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场，两图中磁场的磁感应强度大小均为B，且磁场区域固定。将图甲和图乙中的开关S1和S2闭合，经足够长时间后，两图中的圆盘转速均达到稳定。则 A.从上往下看，圆盘沿顺时针方向转动B.刚闭合开关时，图甲中的圆盘比图乙中的圆盘加速得快C.将两图中的开关断开，图乙中的圆盘仍然匀速转动D.将两图中的开关断开，图甲中的圆盘比图乙中的圆盘减速得快二、选择题II(本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的；全部选对的得2分，选对但选不全的得1分，有选错的得0分)14.2020年12月17日凌晨1时59分，嫦娥五号返回舱携带月壤样品成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3”(He)的化学元素，是核反应的重要原料之一、科学家初步估计月球上至少有100万吨“氦3”，如果相关技术研发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3”与氘核的核反应方程为：，下列说法正确的是A.X是质子B.H的结合能大于He的结合能C.该核反应的发生对温度无任何要求D.He与X的质量之和小于He与H的质量之和15.如图所示，矩形ABCD为一玻璃砖的截面，AB=L、AD=2L。该截面内一条单色光线a从A点射向BC中点E，刚好在BC发生全反射并直接射向D点。该单色光的另一条与AE平行的光线b从AB上的P点(未画出)折射进入玻璃砖，光线经BC反射后直接射向CD的中点F。已知真空中光速为c，则下列说法正确的是 A.玻璃砖的折射率为B.光线b第一次打在BC面上时发生全反射C.光线b第一次打在CD面上时发生全反射D.光线b第一次从P点传播到F点用时为16.图甲是用力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量的装置图，图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F-t图像，其中F的最大值Fmax=1.02N。已知摆球质量m==100g，重力加速度取9.8m/s2，π2取9.8，不计摆线质量及空气阻力。下列说法正确的是A.单摆周期为0.8sB.单摆摆长为0.64mC.F的最小值Fmin=0.96ND.若仅将摆球质量变为200g，单摆周期不变非选择题部分三、非选择题(本题共6小题，共55分)17.(6分)(1)利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验，下列说法正确的是(多选)。A.探究“速度随时间变化规律”的实验中，不需要平衡摩擦力 B.探究“功和速度变化关系”的实验中。不需要平衡摩擦力C.探究“加速度和力、质量的关系”实验中，需要平衡摩擦力D.利用该实验装置，只要平衡摩擦力，就可以用来做“探究机械能守恒定律”实验(2)在探究“加速度和力、质量的关系”实验中，打出了一条纸带，如图所示，已知打点计时器的频率为50Hz，每两个计数点间有四个点未画出，则小车的加速度为m/s2。(3)如图所示，在做双缝干涉实验时，小庆同学发现目镜中干涉条纹与分划板的刻度线始终有一定的角度，下列操作可以调整分划板刻度线与干涉条纹平行的是(单选)。A.旋转单缝B.拨动拨杆C.将光源更靠近单缝D.旋转毛玻璃处的测量头18.(8分)某实验小组欲测量一个电阻Rx和一个电池组的电动势E和内阻r，根据电池组的标识，电动势约为6V。现有如下实验器材：电流表A(量程0-100mA，阻值约为5Ω)、电压表V1和V2(量程均为0-6V，阻值约为20kΩ)、滑动变阻器R1(阻值0-5Ω)、滑动变阻器R2(阻值0-300Ω)、开关一个、导线若干。(1)某成员用多用电表测量待测电阻的阻值，如图甲所示，测得待测电阻的阻值Rx=Ω。(2)实验小组共同设计了如图乙所示的实验电路，滑动变阻器应选用(填“R1”或“R2”)。 (3)测量并记录多组电压表V1、V2和电流表数据：U1、U2、I。根据测量数据作出的U1-I图像如图丙所示，由图像可知，电源电动势E=V，电源内阻r=(结果均保留两位有效数字)。(4)用U1、U2、I表示待测电阻的阻值，Rx=，考虑电表内阻对测量结果的影响，实验中待测电阻Rx的测量值与真实值相比(填“偏大”或“偏小”)。19.(9分)在t=0时刻将质量m=0.5kg的小球从距地面一定高度处以初速度v0竖直向上抛出，在第3s末落地。已知小球在空中运动的v-t图像如图所示，小球所受空气阻力的大小恒定，重力加速度g=10m/s2，求：(1)小球所受空气阻力的大小；(2)v0的大小；(3)小球从抛出到返回至抛出点的过程中所受空气阻力的冲量大小。20.(12分)如图所示，水平地面上固定一倾斜放置的弹射器，地面上方有一条水平轨道BCE和一个竖直光滑圆轨道相切于C点(圆轨道在C点前后略有错开，图中未画出)，水平轨道BC段光滑，CE段粗糙且长度L=4.8m，水平轨道最右端E处固定一弹性挡板。现有一小物块从弹射器A点弹出，弹出时的速度与水平方向的夹角 θ=37°，物块恰好沿水平方向从B点进入水平轨道BCE，并恰能经过圆轨道最高点D。已知物块从A点运动到B点的时间t=0.6s，重力加速度g=10m/s2，物块与挡板碰撞前后的速度等大反向，空气阻力不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8。(1)求物块经过B点时的速度大小vB；(2)求圆轨道半径R；(3)设物块与轨道CE间的动摩擦因数为µ，物块最终停下的位置与C点的距离为x，要使物块至少与挡板碰撞一次且运动过程中始终不脱离圆轨道，求x与µ的关系。21.(10分)某发光元件D的伏安特性曲线如图甲所示，元件在达到正向导通电压U0=2.5V后才能够发光。为了简化问题，可认为发光后元件两端电压保持为UD=2.5V不变(UD附近伏安特性曲线的斜率极陡)，电压小于UD或加反向电压时，元件均处于截止状态。将该元件通过水平直导线MN垂直接入水平平行导轨中，如图乙所示，该导轨间距L=0.5m，MN右侧0.5m处有一根质量m=0.5kg的导体棒PQ放置在导轨上，与导轨始终垂直且接触良好，紧接PQ右侧的导轨间交替分布着竖直方向、磁感应强度B=1.0T，宽度d=0.55m的匀强磁场(编号分别为1、2、3……)，除发光元件外，其余电阻不计，导轨足够长。已知导体棒PQ与水平导轨间的动摩擦因数µ=0.2，重力加速度g=10m/s2，空气阻力不计。开始时在PQ左侧空间里施加一竖直向上均匀增加的匀强磁场，元件恰好能导通发光。(1)判断流过元件D的电流方向，并求出PQ左侧磁场的磁感应强度随时间的变化率； (2)撤去PQ左侧磁场的同时给PQ施加一个水平向右、大小F=6N的恒力，求元件D①再次发光时PQ所在的磁场区域编号n的值；②最终的闪烁周期T(连续明暗一次的时间)。(提示：当PQ进入某一编号的磁场所产生的感应电动势大于UD且能使元件导通时，PQ会在安培力作用下瞬间减速，电动势立即变为UD，减速时间忽略不计)22.(10分)为了研究带电粒子在磁场中的运动情况，设计了如图甲所示的封闭装置。该装置由一个边长为L的立方体和一个直径、高均为L的半圆柱叠加而成，半圆柱的正方形平面与正方体的上表面重合，装置内部是空心的。以正方体上表面中心O为坐标原点，垂直正方体的三个侧面分别建立x、y、z坐标轴。装置内部存在磁场，磁感应强度沿x、y、z方向的分量Bx、By、Bz随时间变化的规律如图乙所示，B0已知。O处有一正离子源，该离子源以同一速率不断沿x轴正方向发射电量为+q、质量为m的离子。已知t=0时刻发射的离子恰好沿z轴负方向撞击装置内壁，T=，不考虑离子间的碰撞、相互作用及离子重力，也不考虑因磁场突变所产生的电场对离子运动的影响，离子撞击到装置内壁后立即被吸收。(1)求离子发射时的速率v；(2)求t=时刻发射的离子 ①在t=T时刻的位置，用坐标(x，y，z)表示；②在磁场中做匀速直线运动的时间。