2021届河北省邯郸市高三下学期物理一模考试试卷含答案

 高三下学期物理一模考试试卷

一、单项选择题

1.如下列图，长为 的轻杆，一端连有质量 的小球〔视为质点〕，绕另一端O点在竖直平面内做圆周运动，当小球通过最低点时，杆对小球的拉力大小为 ，取重力加速度大小 ，那么小球通过最低点时的速度大小为〔   〕 

A.                                 B.                                 C.                                 D. 

2.研究光电效应实验的电路如下列图，电源电动势为 ，内阻不计；用频率为 的光照射光电管阴极K，当滑动变阻器的滑片在最左侧时，微安表中的电流不为零；当滑动变阻器的滑片向右滑动使电压表的示数为 时，微安表中的电流恰好为零。普朗克常量 ，那么阴极K的逸出功为〔   〕 

A.                               B.                               C.                               D. 

3.一辆货车运载着完全相同的圆柱形光滑的空油桶，在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上一层只有一个质量为 的桶C，自由地摆放在桶A、B之间。假设桶A、桶B和汽车一起沿水平地面做匀速直线运动，如下列图。重力加速度大小为 ，那么桶A对桶C的支持力大小为〔   〕 

A.                                   B.                                   C.                                   D. 

4.如下列图，两圆弧中的电流大小相等，电流在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，那么关于图中 两点〔分别为各圆的圆心〕的磁感应强度的大小关系和a处磁感应强度的方向，以下说法止确的是〔   〕 

A. 垂直纸面向外                                  B. 垂直纸面向外
C. 垂直纸面向里                                  D. 垂直纸面向里

5.2021年12月17日，“嫦娥五号〞从月球上取土归来，完成了中国航天史上一次壮举。探测器在月球外表完成取土任务返回地球升空时，在火箭推力作用下离开月球外表竖直向上做加速直线运动。一质量为m的物体，水平放置在探测器内部的压力传感器上，当探测器上升到距月球外表高度为月球半径的 时，探测器的加速度大小为a，压力传感器的示数为F。引力常量为G，不计月球的自转，那么月球外表的重力加速度大小为〔   〕           

A.                          B.                          C.                          D. 

6.某星球外表 高度范围内，水平方向磁场的磁感应强度大小随高度由 均匀减小至 ，为使航天器能在星球外表平安降落，可以利用电磁阻力来减小航天器下落速度。假设在航天器上固定一边长为 的正方形闭合线圈，航天器竖直降落时线圈平面始终与磁场垂直，上下两边始终处于水平状态，为使航天器速度为 时产生的电磁阻力〔只对该闭合线圈产生的作用力〕为 ，那么线圈电阻的阻值R为〔   〕           

A.                      B.                      C.                      D. 

二、多项选择题

7.如下列图，一固定斜面的倾角为 ，一质量为 的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于 〔 为重力加速度大小〕，物块上升的最大高度为 ，那么此过程中〔   〕 

A. 物块的重力势能减少了
B. 物块的动能损失了
C. 物块的机械能损失了
D. 物块克服摩擦力做功

8.蹦床属于体操运动的一种，有“空中芭蕾〞之称。某次比赛过程中，一运发动做蹦床运动时，利用力传感器测得运发动所受蹦床弹力F随时间t的变化图像如下列图。假设运发动仅在竖直方向运动，不计空气阻力，取重力加速度大小 。依据图像给出的信息，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 运发动的质量为                                         B. 运发动的最大加速度为
C. 运发动离开蹦床后上升的最大高度为             D. 运发动离开蹦床后上升的最大高度为

9.如下列图，面积为 、匝数为20、总电阻为 的矩形线圈，在磁感应强度大小为 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，线圈转动的角速度为 。矩形线圈通过原、副线圈匝数比为 的理想变压器给阻值为 的电阻R供电，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 电阻R中电流方向每秒变化10次
B. 线圈中的感应电动势的有效值为
C. 变压器原线圈中的电流为
D. 线圈上的发热功率与电阻R上的发热功率相等

10.如下列图，在光滑绝缘水平面上的O点处固定一带电荷量为Q的点电荷，一电荷量为 的带正电小球仅在库仑引力的作用下绕Q做椭圆运动，O点为椭圆的一个焦点，两顶点 到O点的距离分别为a和 。现将小球所带电荷量改为 ，并使小球仅在库仑引力的作用下以 的半径绕O点做匀速圆周运动，假设小球带电荷量为 时在M点所受的库仑力与带电荷量为 时在N点所受的库仑力大小相等，那么以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 在点电荷Q形成的电场中，M点的电势高于N点的电势
B. 小球沿椭圆轨道运动时，在M点的电势能小于在N点的电势能
C. 
D. 小球在圆轨道上运动时的动能大于小球在椭圆轨道上运动经过N点时动能的4倍

三、实验题

11.在“探究加速度与力、质量的关系〞时，某班A小组同学按教材中的实验方案组装了一套实验装置如图甲所示，B小组同学自己设计了另一套实验装置如图乙所示。其中B小组同学将拉力传感器测出的拉力F直接认为等于小车所受的合力。 

〔1〕为了让细线的拉力等于小车所受的合力，A小组同学将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力．你认为B小组同学是否应将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力：________〔填“是〞、“否〞或“无影响〞〕。   

〔2〕为了让小盘和重物所受的重力等于细线的拉力，A小组同学让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M．你认为B小组同学是否必须让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量 ________〔填“是〞或“否〞〕。 

〔3〕B小组同学通过对另一条清晰纸带的分析，在 图像中描出了一些点，如图丙所示．那么小车运动的加速度大小 ________ 〔结果保存两位有效数字〕。   

12.某小组同学在做“测定电源的电动势和内阻〞的实验时，选用了一节新干电池〔电池上标注的电动势为 ，内阻小于 〕。除新干电池外，实验室还提供了以下实验器材： 

A．电阻箱 ；    B．电流表A〔量程为 ，内阻 〕；

C．定值电阻 ；    D．定值电阻 ；

E．定值电阻 ；    F．定值电阻 ；    G．开关一个，导线假设干。

〔1〕小华同学设计了如下列图的电路，假设将电流表A与串联的电阻当作电压表使用，为了减小实验误差同时方便读数与计算，与电流表A串联的电阻应选用________〔填“ 〞、“ 〞或“ 〞〕。   

〔2〕闭合开关，调节电阻箱，记录多组电阻箱接入电路的阻值R及对应电流表的示数Ⅰ。为了减小实验误差，可直接寻找Ⅰ与R的关系，为便于使用图像法处理数据，应作出 与________的关系图像。假设作出的图像中直线斜率 ，纵轴截距 ，那么电池的电动势 ________V、内阻 ________ 。〔结果均保存到小数点后两位〕   

四、解答题

13.如下列图，宽度 的匀强磁场区域和宽度 的匀强电场区域相互平行，匀强磁场的磁感应强度大小 、方向垂直于纸面向里，匀强电场的电场强度大小 、方向与区域边界平行。一与边界垂直的直线，与磁场和电场区域边界的交点分别为 。一质量 、电荷量 的带负电粒子，从M点以速率 沿与 成 角垂直射入磁场，经电场偏转后最终通过直线上的a点〔图中未标出〕，不计粒子受到的重力。求： 

〔1〕带电粒子离开磁场时到直线 的距离；   

〔2〕带电粒子在电场中运动的时间t及加速度大小a。   

14.距光滑水平平台的右端 处有一木块A〔视为质点〕，紧靠平台右端的水平地面 上放置一右侧带挡板〔厚度不计〕的水平木板B，木板的质量 ，长度 ，且木板的上外表与平台等高。木块A在水平向右、大小 的拉力作用下由静止开始运动，当木块A运动到平台右端时立即撤去拉力。木块A与木板B、木板B与水平地面间的动摩擦因数均为 取重力加速度大小 。 

〔1〕假设木块A的质量 ，求木块A与木板B右侧挡板碰撞前的速度大小 ；   

〔2〕假设木块A的质量 ，木块A与木板B的碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短，求木板B向右运动的最大距离 ；   

〔3〕假设木块A与木板B碰撞后粘在一起，为使碰撞后整体向右运动的距离最大，求木块A的质量m及木板运动的最大距离 。   

15.如下列图，一竖直放置的汽缸内上下两活塞〔质量均可忽略不计〕 之间封闭一定质量的理想气体，汽缸顶部竖直连接有横截面积为汽缸横截面积 的足够长圆筒，圆筒上端与大气相通，活塞A上方的汽缸和圆筒内均装有水银，活塞B固定。当汽缸内气柱长 时，水银柱的高度分别为 和 。两活塞与筒壁间的摩擦不计，外界大气压始终为 ，环境的热力学温度 。求： 

〔1〕解除活塞B的固定，并用力缓慢推活塞B，假设汽缸内气体温度不变，当水银刚好完全进入圆筒时，汽缸内气柱的长度 ；   

〔2〕假设保持活塞B不动而给气体加热，当水银刚好完全进入圆筒时，汽缸内气体的热力学温度T。   

16.如下列图，边长为L的等边三棱镜 面镀有反光膜〔厚度不计〕。一单色光从 面上的D点与 面成 角射入三棱镜，经 镜面反射后，从 边上的E点射出。B点到D点的距离 点到E点的距离 ，光在真空中的传播速度为c。求： 

〔1〕三棱镜的折射率；   

〔2〕该单色光从 边射出时的折射角及其在三棱镜中的传播时间。   

答案解析局部

一、单项选择题

1.【解析】【解答】小球在最低点时有

解得

故答案为：D。

 
【分析】小球在做圆周运动，利用牛顿第二定律结合在最低点受到的拉力大小可以求出小球的速度大小。

2.【解析】【解答】频率为 的光子能量

当电压表的示数为 时，微安表中的电流恰好为零，说明光电子的最大初动能为 ，由光电效应方程可知，阴极K的逸出功为 。

故答案为：A。

 
【分析】利用光子的频率可以求出光子的能量，结合遏止电压的大小可以求出光电子的最大初动能，再利用光电效应方程可以求出逸出功的大小。

3.【解析】【解答】以桶C为研究对象，受力分析如下列图

汽车沿水平地面做匀速直线运动时，由平衡条件可得，x轴方向有

y轴方向有

联立解得

故答案为：B。

 
【分析】以桶C为研究对象；利用桶的平衡方程可以求出桶A对桶C支持力的大小。

4.【解析】【解答】圆弧中的电流在圆心处产生的磁场的磁感应强度大小与其半径成反比，可知其产生的磁感应强度大小 ，而直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，所以a点的磁感应强度大小

通过右手定那么可判断合磁感应强度方向垂直纸面向外；b处的磁感应强度大小

通过右手螺旋定那么可判断合磁感应强度方向垂直纸面向里，所以

故答案为：A。

 
【分析】利用安培定那么可以判别通电导线其周围的磁感应强度的方向，利用平行四边形定那么进行磁感应强度的叠加可以比较磁感应强度的大小。

5.【解析】【解答】当探测器上升到距月球外表高度为月球半径的 时，由牛顿第二定律有

在月球外表上有

解得

故答案为：D。

 
【分析】利用探测器上升过程的牛顿第二定律结合月球外表其引力形成重力可以求出重力加速度的大小。

6.【解析】【解答】由磁场分布规律可知，线圈上下两边所处位置的磁感应强度大小之差

线圈上下两边产生的总感应电动势大小

线圈上下两边产生的总安培力大小

其中

解得

故答案为：C。

 
【分析】利用磁感应强度与高度的关系可以求出磁感应强度的变化量；利用动生电动势的表达式可以求出电动势的大小，结合欧姆定律及安培力的表达式可以求出线圈电阻的大小。

二、多项选择题

7.【解析】【解答】A．重力做功 ，说明物块的重力势能增加了 ，A不符合题意；

B．由动能定理可知

说明物块的动能损失了 ，B符合题意，C不符合题意；

C．在上升过程中，动能减少了1.6mgH，面重力势能增加了mgH，故机械能减少了0.6mgH，C不符合题意；

D．由动能定理可得

解得

说明物块克服摩擦力做功 ，D符合题意。

故答案为：BD。

 
【分析】利用高度变化可以求出重力做功的大小及重力势能变化量的大小；利用合力做功可以求出动能变化量的大小；利用摩擦力做功可以求出机械能的减少量。

8.【解析】【解答】A．由图给信息可知，开始时运发动静止在蹦床上，所受弹力与重力大小相等，即

解得运发动的质量

A不符合题意；

B．在蹦床上时受到的最大弹力

最大加速度

B符合题意；

CD．运发动离开蹦床后在空中运动的时间

上升和下落的时间分别为 ，那么最大高度为

C符合题意、D不符合题意。

故答案为：BC。

 
【分析】利用重力和弹力相等可以求出运发动的质量；利用牛顿第二定律可以求出最大的加速度；利用位移公式可以求出运发动上升的最大高度。

9.【解析】【解答】A．由

可知，交变电流的频率

电阻R中电流方向每秒变化次数

A不符合题意；

B．由线圈中的感应电动势的最大值

线圈中的感应电动势的有效值

B符合题意；

C．由

可解得

C符合题意；

D．由于

所以电阻R上的发热功率是线圈上的发热功率的4倍，D不符合题意。

故答案为：BC。

 
【分析】利用角速度的大小可以求出频率的大小；利用频率的大小可以判别每秒内电流方向改变的次数；利用电动势的表达式可以求出电动势的大小，结合欧姆定律可以求出电流的大小；利用电流的比值可以求出热功率的比值。

10.【解析】【解答】A．由点电荷Q带负电，故N点的电势高于M点的电势，A不符合题意；

B．因为小球带正电，所以小球在M点的电势能小于在N点的电势能，B符合题意；

C.由库仑定律 可知， 是 的4倍，C不符合题意；

D．小球做圆周运动时有

小球做椭圆运动时有

可得

D符合题意。

故答案为：BD。

 
【分析】利用电场线的分布可以比较电势的上下；利用小球电性结合电势的大小可以比较电势能的大小；利用库仑力提供向心力可以比较动能的大小；利用库仑定律可以比较点电荷电荷量的大小。

三、实验题

11.【解析】【解答】(1)为使细线上的拉力等于小车所受的合力，两个小组都要平衡摩擦力；

(2)A小组中要使小盘和重物受到的重力等于小车所受的合力，必须满足小盘和重物的总质量远小于小车的质量，而B小组中细线上的拉力是用拉力传感器直接测出的，不需要满足小盘和重物的总质量远小于小车的质量；

(3)将题图丙中的点连成直线，如下列图，由匀变速直线运动规律可知

变形后得

所以由 图像的斜率可求得

 
【分析】〔1〕为了使拉力等于小车受到的合力两个实验都需要平衡摩擦力；
〔2〕B小组有力传感器不需要满足质量要求；
〔3〕利用图像斜率结合匀变速的位移公式可以求出加速度的大小。

12.【解析】【解答】(1)假设将电流表改装成 电压表，串联电阻

假设将电流表改装成 电压表，串联电

显然 电压表可以满足要求而且更接近测量电压，假设将电流表与 电阻串联，那么不利于计算；

(2)根据闭合电路欧姆定律可知

为了便于使用图像法处理数据，可寻找直线关系，分析可得

可作出 图像由 和

解得

 
【分析】〔1〕利用串联电路的电流特点结合欧姆定律可以求出串联的电阻大小；
〔2〕利用闭合电路的欧姆定律可以判别横轴的物理含义；利用图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小。

四、解答题

13.【解析】【分析】〔1〕带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律可以求出轨道半径的大小，结合几何关系可以求出MQ之间的距离大小；
〔2〕带电粒子在电场中做类平抛运动，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合水平方向的位移公式可以求出运动的时间。

14.【解析】【分析】〔1〕木块在外力作用下做匀加速直线运动，利用动能定理可以求出A到平台右端的速度大小，当A滑上木板时；由于B受到地面的摩擦力大于A对B的摩擦力所以其B保持静止；利用动能定理可以求出木块A与B碰撞前的速度大小；
〔2〕A与B发生弹性碰撞，利用动量守恒定律及能量守恒定律可以求出两者碰后速度的大小，碰后A做匀加速直线运动，B做匀减速直线运动，利用牛顿第二定律可以求出两者加速度的大小；结合速度公式可以求出共速的时间；利用位移公式结合共速时间可以求出两者位移的大小；当到达共速后，利用牛顿第二定律可以求出整体加速度的大小，结合位移公式可以求出一起向右运动的位移大小；
〔3〕利用动能定理可以求出A碰前的动能，结合AB碰撞过程的动量守恒定律及碰后的动能定理可以求出运动位移的表达式，结合几何关系可以求出最大距离时A的质量及木板运动的距离大小。

15.【解析】【分析】〔1〕缸内气体发生等温变化，利用液面高度差可以求出气体的压强，结合理想气体的状态方程可以求出汽缸内气体的长度；
〔2〕当给气体加热时，利用理想气体的状态方程可以求出气体的温度。

16.【解析】【分析】〔1〕画出光线在界面折射的光路图，利用几何关系可以求出入射角的大小和折射角的大小，结合几何关系可以求出折射率的大小；
〔2〕利用折射定律结合光在AC边入射角的大小可以求出折射角的大小；利用传播的路程和传播的速度可以求出光在介质中传播的时间。