2021届河北省唐山市高三下学期3月物理第一次模拟考试试卷含答案

 高三下学期3月物理第一次模拟考试试卷

一、单项选择题

1.氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，以下判断正确的选项是〔   〕           

A. 电子绕核旋转的轨道半径增大
B. 电子的动能会增大
C. 氢原子的电势能减小
D. 氢原子的能级减小

2.如下列图，ABCD为倾角为30°的正方形斜面，其中AB与底边DC平行、BC与AD平行。斜面上一质量为1kg的物块，在斜面内施加平行于AB向左的拉力F，物块恰好沿斜面对角线BD匀速下滑。以下表达正确的〔g=10m/s2〕 〔   〕 

A. 物块受到摩擦力的方向平行于AD沿斜面向上      B. 水平向左的外力大小等于5 N
C. 滑动摩擦力的大小等于5N                                   D. 物块与斜面间的动摩擦因数为

3.如下列图，水平地面固定半径为5m的四分之一圆弧ABC， O为圆心。在圆心O右侧同一水平线上某点水平向左抛出一个小球，可视为质点，恰好垂直击中圆弧上的D点，D点到水平地面的高度为2m，取g=10m/s2  ， 那么小球的抛出速度是〔   〕 

A.                                    B.                                    C.                                    D. 

4.如下列图，在平直公路上行驶的箱式货车内，用轻绳AO、BO在O点悬挂质量为5kg的重物，轻绳AO、BO与车顶部夹角分别为30°、60°。在汽车加速行驶过程中，为保持重物悬挂在O点位置不动，重力加速度为g，箱式货车的最大加速度〔   〕 

A.                                      B.                                      C.                                      D. 

5.如下列图，水平向右的匀强电场，电场强度大小为 ， A、B、C、D是电场中一条电场线上相邻且间距均为R的四个点，在D点固定正点电荷Q。现使一个带负电的粒子从A点以某一速度向右运动，粒子经过的各点电势φ、粒子的速度v、电势能Ep及机械能E变化正确的〔不计带负电粒子的重力及对电场的影响〕〔   〕 

A. 
B. 
C. 
D. 

6.假设在月球外表将物体以某速度竖直上抛，经过时间t物体落回地面，上升的最大高度为h。月球半径为R、万有引力常量为G，不计一切阻力。那么月球的密度为〔   〕           

A.                                  B.                                  C.                                  D. 

二、多项选择题

7.如下列图，理想变压器的初级线圈连接电压恒定的交流电源，初、次级线圈均接入阻值为R的负载电阻。当电键S断开时，与初级线圈连接的电压表V1的示数为U1  ， 与次级线圈连接的电压表V2的示数为U2  ， 那么以下判断中正确的选项是〔   〕 

A. 电键断开时，初级线圈中的输入电流为       B. 交流电源的电压为
C. 电键闭合时，电压表V1的示数减小                     D. 电键闭合时，交流电源输出功率减小

8.A、B两物体沿同一直线同向运动，0时刻开始计时，A、B两物体的 图像如以下列图所示，在t=10s时A、B在同一位置，根据图像信息，以下正确的选项是〔   〕 

A. B做匀加速直线运动，加速度大小为1m/s'          B. t=6s时，A在前、B在后，B正在追赶A
C. A，B在零时刻相距30m                                      D. 在0~10s内A，B之间的最大距离为49m

9.如下列图，质量为0.4kg的四分之一圆弧轨道静止在光滑水平面，右侧有固定在竖直平面内的光滑半圆轨道，半径为0.4m，下端与水平面相切。现在将质量为0.2kg可视为质点的小球，从图中A点静止释放，小球离开圆弧轨道后恰好能通过半圆轨道的最高点，重力加速度为10m/s2  ， 不计一切阻力。以下说法正确的〔   〕 

A. 小球沿圆弧轨道下滑过程，系统动量守恒
B. 小球沿圆弧轨道下滑过程，系统机械能守恒
C. 小球通过半圆轨道D点时，对轨道的压力大小为4N
 

10.如图，直角三角形OAC区域内有垂直于纸面向外、磁感应强度大小未知的匀强磁场，∠A=30°、OC边长为L，在C点有放射源S，可以向磁场内各个方向发射速率为v0的同种带正电的粒子，粒子的比荷为K。S发射的粒子有 可以穿过OA边界，OA含在边界以内，不计重力、及粒子之间的相互影响。那么〔   〕 

A. 磁感应强度大小                                          B. 磁感应强度大小
C. OA上粒子出射区域长度为L                                D. OA上粒子出射区域长度为

三、实验题

11.在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。 

〔1〕关于该实验的操作，以下说法正确的选项是________。           

C.应领先释放小车，再接通电源
D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带

〔2〕实验得到如图乙所示的纸带，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是________m/s2。〔计算结果保存三位有效数字〕   

〔3〕由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示。那么小车与轨道的滑动摩擦力Ff=________N。   

12.新能源汽车是汽车开展的主流方向，如图〔a〕为车载动力电池组中一块电池，其技术参数是额定容量约120 Ah，额定电压约3.3V，内阻约0.03Ω。现有一块该型号的旧电池，某研究小组用如图〔b〕所示电路测量该电池的电动势和内阻，其中电流表量程为100mA、内阻为9Ω；定值电阻Ro=1Ω。测得的数据如下表所示。 

〔1〕实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是________；   

〔2〕利用测得的数据在坐标纸上作出R和 的图像，其中I表示干路电流；   

〔3〕由图像可知，该电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω。   

四、解答题

13.如下列图，固定斜面倾角为θ，小物块A和B的质量分别为2m和m，与斜面之间的动摩擦因数分别为μ1和μ2。开始时小物块B恰好静止在距离斜面顶端x0处，此时小物块B所受摩擦力为最大静摩擦力。小物块A从斜面顶端由静止释放，一段时间后与物块B发生弹性正碰，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A与B均可视为质点，求： 

〔1〕物块A与B发生碰撞后物块B的速度；   

〔2〕假设物块A与B在斜面上只能发生一次碰撞，斜面长度应小于多少？   

14.如下列图为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为30°，导轨间距d=1m。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连，其中1连接光电管，2连接一个电容C=0.25F的电容器。两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场，磁感应强度B=IT，磁场长度DE=1m。现利用光电管把光信号转换为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极，电源电压为U。用发光功率为P的激光器发出频率为 的光全部照射在K上，开关与1接通，回路中形成电流。阴极K材料的逸出功为W0  ， 普朗克常量为h，电子电荷量为e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘D处，导体棒垂直导轨放置，各处电阻均不计，重力加速度取10m/s2。求： 

〔1〕光电子到达A时的最大动能Ekm；〔答案用字母表示〕   

〔2〕假设每个入射的光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，激光器发光功率P=13.26w， =6.4×1014Hz、H=6.63×10-34J·S、e=1.6×10-19C，求导体棒的质量m；   

〔3〕把开关快速搬到位置2，导体棒向下运动起来，在运动过程中始终与导轨垂直，求导体棒运动到E处时的速度大小。   

15.2021年抗击新冠病毒已成为常态。如图为某学校所用手持3L消毒喷雾壶结构图，某同学装入1.5L水后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动手柄打气20次，每次打入气体体积相同，压强均为105Pa。从较高层教室窗口释放一软细塑料管并连接置于地面的喷壶嘴，接着翻开喷水阀门，壶内水沿塑料软管上升停止上升时管内水面与壶内水面的高度差为10m。测出塑料软管每米容纳水 Vo=20ml，不考虑环境温度的变化和壶内喷水管的体积，g=10m/s2。求加压20次后壶内的气体压强为多少。 

16.某种光学元件由两种不同透明物质I和II制成，其横截面如下列图，O为AB中点，∠BAC=30°，半圆形透明物质I的半径为R，一束光线在纸面内从半圆面上的P点沿PO方向射入，折射至AC面时恰好发生全发射，再从BC边上的Q点垂直射出BC边，真空中光速为c，光从P传到Q所用时间t= R，求：〔结果可用根式表示〕 

〔1〕该透明物质II对该光的折射率n2；   

〔2〕该透明物质II对该光的折射率n1。   

答案解析局部

一、单项选择题

1.【解析】【解答】氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转的轨道半径增大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大。

故答案为：A。

 
【分析】氢原子吸收光子后其电子向外跃迁，其轨道半径变大，其电子动能变小电势能变大，能级增大。

2.【解析】【解答】A．物块受到摩擦力的方向沿着DB斜向上，A不符合题意；

B．水平向左的外力大小等于

B不符合题意；

C．滑动摩擦力的大小等于

C不符合题意；

D．物块与斜面间的动摩擦因数为

D符合题意。

故答案为：D。

 
【分析】物块受到的摩擦力沿速度的反向；利用物块的平衡可以求出水平向左外力的大小；利用力的合成可以求出滑动摩擦力的大小；利用动摩擦力的表达式可以求出动摩擦因素的大小。

3.【解析】【解答】小球在竖直方向做自由落体运动，那么竖直分速度

垂直击中D点，速度反向延长线过圆心，如下列图

根据几何关系，那么有

解得

那么在D点，分解速度可得

故答案为：C。

 
【分析】利用小球竖直方向的速度位移公式可以求出竖直方向的分速度大小，结合速度的方向可以求出水平方向的速度大小。

4.【解析】【解答】对小球受力分析可得

联立解得

整理得

当FA=0时，a取得最大值

故答案为：B。

 
【分析】小球在竖直方向保持平衡，其水平方向受到合力，利用牛顿第二定律结合当绳子A拉力等于0时可以求出最大的加速度。

5.【解析】【解答】A．点电荷Q在C点的场强大小为 ，C点的合场强为零，所以从A到C两点的合场强水平向右，那么从A到C电势降低，C点到D点的合场强方向向左，从C点到D点电势增大，A不符合题意；

BCD．因为在AC之间，负电荷受力方向向左，所以从A点到C点，电场力对负电荷做负功，速度减小，动能减小，电势能增大，从C点到D，负电荷受力方向向右，电场力对负电荷做正功，速度增加，动能增加，电势能减少，故机械能先减少后增大，C符合题意，BD不符合题意。

故答案为：C。

 
【分析】利用点电荷的场强公式可以判别场强等于0的位置，利用合场强的方向可以判别电势的变化；利用电场力的方向可以判别电场力做功及电势能和动能的变化；利用电势能的变化可以判别机械能的大小变化。

6.【解析】【解答】由自由落体公式得

设月球质量为M，月球外表质量为m的物体所受重力

设月球体积为V

那么月球的密度为

联立以上各式得

故答案为：C。

 
【分析】利用自由落体运动可以求出月球外表重力加速度的大小；结合引力形成重力及密度公式可以求出月球密度的大小。

二、多项选择题

7.【解析】【解答】A．设初级线圈中的电流为I1  ， 理想变压器原副线圈功率相等，可得

化简可得， ，A不符合题意；

B．原线圈中电阻R两端电压为

故交流电源的电压为

B符合题意；

C．电键闭合时，副线圈电阻减小，电流增大，原线圈电流随之增大，原线圈所接电阻R两端电压增大，原线圈电压减小，即电压表V1的示数减小，C符合题意；

D．电键闭合时，交流电源输出功率 ，由于电流增大，功率增大，D不符合题意。

故答案为：BC。

 
【分析】利用副线圈的输出电压及电阻可以求出输出功率的大小，结合输入功率等于输出功率可以求出输入功率的大小，再结合原线圈的输入电压可以求出输入电流的大小；利用原线圈的负载电压和输入电压可以求出交流电电压的大小；当开关闭合时其副线圈电流变大导致原线圈电流变大那么其原线圈的输入电压变小；电键闭合由于电流增大所以其交流电的输出功率变大。

8.【解析】【解答】A．由匀变速直线运动的位移公式

可得

比照B物体的图线可知

由相似三角形可知，图线与纵轴的交点坐标为4m/s，即初速度 ，加速度 ，B物体做匀加速直线运动，A不符合题意；

C．比照A物体的图线可知，A物体做匀速直线运动，速度为v=10m/s，在t=10s时A、B的位移分别为

此时到达同一位置，故在0时刻，A在B前40m处，C不符合题意；

B．t=6s时，由C中位移公式可得，A、B位移均为60m，A在前、B在后，B正在追赶A，B符合题意；

D．当A、B速度相等时，相距最远，

代入数据可得 ，由C中位移公式可得，A、B的位移分别为30m、21m，故此时的距离为

D符合题意。

故答案为：BD。

 
【分析】利用匀变速直线运动的位移公式可以求出B物体的加速度大小，结合图像截距可以求出B的初速度大小；利用位移公式可以判别AB两个物体的位置；利用速度相等可以求出运动的时间，结合位移公式可以求出两者的距离大小。

9.【解析】【解答】A．小球沿圆弧轨道下滑过程，系统竖直方向合力不为零，故系统动量不守恒，A不符合题意；

B．小球沿圆弧轨道下滑过程，只有重力做功，系统机械能守恒，B符合题意；

C．小球离开圆弧轨道后恰好能通过半圆轨道的最高点，在半圆轨道的最高点

从D点到最高点

在D点

根据牛顿第三定律可知，对轨道的压力大小为6N，C不符合题意；

D．小球与圆弧轨道别离，由水平方向动量守恒得

由系统机械能守恒得

其中

且 ，

解得

D符合题意。

故答案为：BD。

 
【分析】小球沿圆弧轨道下滑时其竖直方向合力不等于0所以系统动量不守恒；由于系统只有重力做功所以系统其机械能守恒；利用小球恰好经过半圆轨道的最高点结合牛顿第二定律可以求出经过最高点的速度大小；结合从D到最高点的动能定理可以求出小球经过D点的速度大小，再结合牛顿第二定律可以求出小球在D点对轨道的压力大小；小球与圆弧轨道别离时，利用水平方向的动量守恒定律及系统机械能守恒定律可以求出圆弧轨道运动的位移。

10.【解析】【解答】S发射的粒子有 可以穿过OA边界，根据左手定那么可知，当入射角与OC夹角为30°的粒子刚好从O点射出，根据几何关系可知，粒子运动半径为

根据洛伦兹力提供向心力，那么有

解得

那么沿CA方向入射粒子运动最远，半径为L，从OA上射出，故OA上粒子出射区域长度为L。

故答案为：BC。

 
【分析】利用粒子恰好从O点射出的运动轨迹可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小；利用沿CA方向射入的粒子轨迹，结合几何关系可以求出OA上粒子出射区域的长度。

三、实验题

11.【解析】【解答】(1)AB．对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，AB不符合题意；

C．使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，C不符合题意；

D．探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，D符合题意。

故答案为：D。(2)打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，可知相邻两计数点之间的时间间隔为

根据 可得 (3)根据牛顿第二定律可知

解得Ff=1.0N。

 
【分析】〔1〕探究加速度与合外力的关系，改变配重的质量屡次进行实验；
〔2〕结合纸带上点的距离，利用逐差法求解物体的加速度；
〔3〕对物体进行受力分析，在水平方向受到拉力和摩擦力，结合物体的加速度，利用牛顿第二定律求解摩擦力大小。

12.【解析】【解答】(1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是扩大电流表的量程；

(2)电流表扩大量程后

即量程扩大10倍，那么5次试验对应的干路电流I分别为1A、0.5A、0.34A、0.25A、0.20A，那么对应的 分别为1、2、3、4、5，那么画出 图像如图

(3)由闭合电路的欧姆定律

即

由图像可知

 
【分析】〔1〕电流表和定值电阻并联是为了扩大电流表的量程；
〔2〕利用改装后的电流表量程可以得出电流的读数，利用表格数据进行描点连线；
〔3〕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〕A在重力和摩擦力的作用下运动，利用动能定理可以求出A与B碰撞前速度的大小；AB碰撞过程，利用动量守恒定律和能量守恒定律可以求出两者碰后速度的大小；
〔2〕AB第二碰撞时，两者运动的位移相等，利用牛顿第二定律可以求出A的加速度大小，结合两者位移公式可以求出碰撞运动的时间，结合位移公式可以求出斜面的长度。

14.【解析】【分析】〔1〕入射光的频率，利用光电效应的方程可以求出光电子到达A的最大动能大小；
〔2〕激光发光功率，结合发光时间及光电子的能量可以求出电流强度的大小，在利用导体棒的平衡方程可以求出导体棒质量的大小；
〔3〕当开关拨向2时，利用牛顿第二定律结合电容器的定义式可以求出导体棒加速度的大小，结合速度位移公式可以求出导体棒运动到E的速度大小。

15.【解析】【分析】气体最初的压强，打气过程中其气体发生等温变化，利用等温变化可以求出封闭气体的压强，当翻开喷水阀门时，气体再次发生等温变化，利用等温变化的状态方程可以求出气体的压强。

16.【解析】【分析】〔1〕画出光线经过P点后在界面折射的光路图；利用全反射定律及临界角的大小可以求出折射率的大小；
〔2〕光在介质中传播的时间，利用几何关系可以求出传播的路程，结合传播时间可以求出光在介质I中传播的速度，利用折射定律可以求出折射率的大小。