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2021年高三1月大联考（全国Ⅲ卷）
物 理
本卷满分100分，考试时间90分钟。
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1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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14~18题只有一项
符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
14．电磁炉是我们生活中常见的厨具，它的工作原理是：当线圈中通入交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在铁锅内产生感应电流，利用电流的热效应来加热食物。加热过程中所利用的电磁学规律的发现者为 A．牛顿 B．库仑 C．法拉第 D．洛伦兹
15．2020年7月23日，长征五号遥四运载火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场点火升空，开启了我国探测火星的旅程。假设火星的密度为ρ，引力常量为G，则“天问一号”环绕火星表面附近沿圆形轨道运行的周期是
A． B． C． D．
16．放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。现已知某放射性元素任意时刻的质量l型匹配m与开始时刻的质量m0的比值随时间变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是
A．该元素的半衰期约为200天
B．温度能改变原子的衰变进程
C．若该元素发生β衰变，说明该元素原子核中有电子
D．若该元素衰变产生α射线，则该元素可用于钢板探伤
17．在平直公路上有甲、乙两车，当甲车超过乙车后两车位移x和时间t的比值与时间t之间的关系如图所示（图像只记录了3 s内的情况），下列说法中正确的是
A．甲车的加速度大小为1 m/s2
B．乙车做的是匀减速直线运动
C．甲车在这2 s内的位移为18 m
D．甲、乙两车再次相遇前的最大距离为9 m
立体巴士
18．如图所示，在一匀强磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体棒，它可在ab、cd上无摩擦地滑动。导体棒ef及线框中导线的电阻都可忽略不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则
A．ef将向右做匀加速直线运动
硅链B．ef将向右做匀减速直线运动，最后停止
C．ef将向右匀速直线运动
D．ef将向右做变加速直线运动
19．供电部门会将超高电压降为50 Hz、10 kV的交流电，通过地下电缆输送到各居民小区，小区变压器将电压降为220 V再输送到各户。如图所示是供电电路的模拟图，R1为地下电缆的电阻，R2为小区变压器输出线路电阻。下列说法正确的是
A．该小区家家户户所用的交流电，电流的方向每秒钟改变100次 B．小区变压器的原、副线圈匝数比等于500:11
C．凌晨2:00时小区变压器的输出电压略大于晚上8:00时的输出电压
D．当进入生活用电高峰期，整个供电电路的供电效率会有小幅上升
20．如图所示，竖直平面内固定一个半径为R的刚性光滑绝缘圆环。在圆环的最低点A固定一个电荷量为+q的小球，另一个质量为m的带电小环套在大圆环上恰能静止在B点，且小环与大圆环圆心O的连线OB与竖直线OA的夹角θ等于60°。已知静电力常量为k，重力加速度为g，下列说法正确的是
A．小环带负电
B．小环带正电
C．小环所带电荷量
D．若小环所带电荷量逐渐衰减导致其发生缓慢移动，则小环所受大环的弹力大小不会改变
21．光滑水平面AB与内壁光滑的半圆形轨道BCD在B点平滑连接，P、Q两小球之间夹有一轻质弹簧。在外力作用下，初始时弹簧处于压缩状态，当同时释放两小球后，在接下来的运动中，小球Q恰好能通过半圆形轨道最高点D，已知两小球与弹簧均不拴接，且P、Q两小球的质量分别为2m、m，半圆形轨道的半径为R，重力加速度为g。现将两小球仍放回初始位置，轻弹簧的压缩量也与初始状态相同，固定小球P，由静止释放小球Q，则 A．释放小球Q后，轻弹簧与小球Q组成的系统在水平方向上的动量守恒
B．初始状态下轻弹簧储存的弹性势能为
C．前后两次小球Q在AB上的落点位置与B点的距离之比为
D．前后两次小球Q在AB上的落点位置与B点的距离之比为2:7
二、非选择题
（一）必考题：
22．（5分）在“探究求合力的方法”实验中，某实验小组用到的实验器材有：细线、橡皮筋、刻度尺、量角器、相同的弹簧测力计若干个、硬纸板、记号笔等。
（1）实验中，以下说法正确的有____________。
A．实验中，只需记录细线的方向及弹簧测力计的示数
B．在一次实验中，应将橡皮筋的结点拉至相同位置处
C．细线的长度应适当长一些，使得细线与纸板平面平行，避免弹簧测力计与纸板摩擦
D．在画力的图示时，合力F与两分力F1、F2的标度可以不同
（2）某次实验中，F1、F2的方向及结点O的位置如图所示，现保持F1的方向及O点位置不变，将F2方向逆时针缓慢转动至水平，则F1的大小变化情况是____________（填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”）。
（3）某次实验中，因为两分力F1、F2的大小过大，小明担心用一只弹簧测力计实验时会超过量程，于是突发奇想将两只弹簧测力计____________（填“串联”或“并联”），结果发现很好地解决了问题。
23．（10分）某实验小组利用如图1所示的实物电路，研究某一新型电子元件的性能。E为电动势约6 V的电源，R0为阻值较大的定值电阻。
（1）实物连接图中缺少滑动变阻器的连接线，为得到元件的I–U关系图像，请在图中以笔画线代替导线将电路补充完整。
（2）由实物连线可以判断：根据某次测量的元件的电流与电压值得到的电阻测量值，会比实际电阻值 （选填“偏大”“偏小”或“相同”）。dst指数
（3）若有三款滑动变阻器可以选择，适合于本实验的是 。
A．（0~10 Ω，0.5 A）的滑动变阻器
B．（0~20 Ω，0.5 A）的滑动变阻器
C．（0~100 Ω，0.1 A）的滑动变阻器
（4）调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数，在方格纸上作出该元件的I–U图线如图2所示。可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。
（5）电路中使用定值电阻R0的原因是_________。
A．防止通过元件的电流过大，烧坏待测元件
B．减少电压和电流的测量误差
C．增大滑动变阻器允许的调节范围
D．增大待测元件两端电压的可调节范围
24．（14分）为了检测一架大疆无人机的承受摔损能力，科研小组设计了一次模拟试验：已知一架无人机的质量m=2 kg，其动力系统提供的升力恒为F=32 N，飞行时所受的空气阻力大小恒为f=4 N。让该无人机从地面由静止开始竖直上升，3 s后关闭发动机。取重力加速度大小g=10 m/s2，假设无人机只在竖直方向运动。求：
（1）无人机3 s末速度大小v1；
（2）若无人机落地的速度大于16 m/s就会损毁，请你通过计算判断本次模拟试验无人机是否损毁？
25．（18分）半径为R、圆心为O的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，P、Q两平行正对极板间加一定的电压，在P极板中间A处有一质量为m、带电荷量为+q的带电粒子a，a粒子由静止出发在电场力的作用下通过Q板上正对A处的小孔B沿半径方向进入圆形磁场区域，如图所示。此后a粒子从C点离开磁场，已知，不计粒子重力。
（1）求PQ两极板间的电势差；
（2）有另外一个质量为2m、带电荷量为+3q的带电粒子b也从B点进入磁场，进入磁场时的速度方向与BO方向的夹角为60°，若a、b两个粒子同时到达C点，不计a、b两粒子的重力和两个粒子之间的作用力。求b电厂脱硫滤布粒子的初速度vb和两个粒子进入磁场的时间差。
（二）选考题（15分）
33．[物理——选修3-3]（15分）
（1）（5分）下列说法中正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每错选1个扣3分，最低得分为0分）。
A．0 ℃时物体中分子的热运动将停止，此时分子热运动的平均动能为零
B．分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但分子势能可能增大
C．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化
D．阿伏加德罗常数联系了宏观世界和微观世界，在数值上等于摩尔体积和单个分子体积的比值
E．硬塑料锋利的断面裂口放在火上烧烤，其尖端变圆滑的原因是表面张力的作用
（2）（10分）2020年11月10日，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10 909米。作为我国万米载人深潜的重大突破，“奋斗者”号凝聚了中国深潜人的巨大智慧。潜水器在下潜过程中需承受极大的深水压强，这对密封装置提出了极大挑战。
我们可以借助于气球来模拟潜水器的下潜实验。如图所示，将气球视为球形，入水前，其半径为R0，已知外界大气压为p0，忽略气球内外的压强差，水的密度为ρ，重力加速度为g，求：
（i）不计温度变化，若将气球浸没于水面下深度为h处（h远大于气球半径），求此时气球的半径R；
（ii）为了使第（i）问中气球的体积跟放入水中前一样，可通过加热的方法使水温升高，求加热后的水温T与外界温度T0之比。
34．[物理——选修3–4]（15分）
（1）（5分）如图1所示为t0时刻的波形图且质点a正沿y轴正方向运动，图2为质点a的振
动图像，下列关于该机械波的说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每错选1个扣3分，最低得分为0分）。
A．该波沿x轴正方向传播
B．从t0时刻起，质点a经过不到1 s就可回到平衡位置
C．从t0时刻起，质点b经过0.5 s刚好回到平衡位置
D．从t0时刻起，质点a经过2 s会运动到质点c的位置
E．从t0时刻起，a、b、c三质点中b最先回到平衡位置
（2）（10分）某玻璃棱镜的截面如图所示，AB为与界面CD平行的直径，圆弧的半径为R，圆心为O，CD与O点的距离为，一束由单光组成的光线沿纸面从B点射入棱镜，光线与AB的夹角，设光线射入棱镜后经过一次反射从圆心O气吸式玉米播种机射出（光线在棱镜中的光路最简单）。已知在真空中光速为c。求：
