2021南京师大附中高三下学期5月模拟考试物理含答案

2020～2021学年高三年级模拟考试卷

物　　理

(满分：100分　考试时间：75分钟)

2021．05

一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．每小题只有一个选项符合题意．

1. 如图所示为核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其反应方程为U＋n―→Ba＋Kr＋3n.用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核(H)每次碰撞均为弹性正碰，而且认为碰撞前氘核是静止的，则下列说法正确的是(　　)

A. 铀核的比结合能比钡核的小

B. 该反应为热核反应

C. 中子与氘核碰后可原速反弹

D. 镉棒插入深一些可增大链式反应的速度

2. 光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角θ0射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面发生全反射，下列说法正确的是(　　)

A. 内芯折射率小于外套的折射率

B. a光光子的能量大于b光光子的能量

C. 在内芯介质中单色光a的传播速度比b大

D. 入射角由θ0逐渐增大时，b光全反射现象先消失

3. 一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，重力加速度g约为10 m/s2，则(　　)

A. 此单摆的固有周期为0.5 s

B. 此单摆的摆长约为2 m

C. 若摆长增大，单摆的固有频率增大

D. 若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动

4. 北京时间4月29日，长征五号B遥二运载火箭搭载中国空间站天和核心舱从海南文昌航天发射场升空并成功入轨．此次发射成功不仅标志着中国载人航天工程“三步走”成功迈出第三步，也宣告中国开启空间站任务的新时代．天和核心舱目前运行在距离地面约400 km～450 km、倾角约42°的近地轨道．下列说法正确的是(　　)

A. 天和核心舱每天只能经过赤道正上方两次

B. 仅凭文中数据和万有引力常量G，就可以大致估算出地球质量

C. 将天和核心舱的轨道近似看成圆，其加速度一定大于地球赤道上某建筑的加速度

D. 将天和核心舱的轨道近似看成椭圆，其在近地点时的机械能大于远地点时的机械能

5. 如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈A，右边门框中有一接收线圈B.工作过程中某段时间通电线圈A中存在顺时针方向均匀增大的电流(本题中电流方向均为从左向右观察)，则当A、B间有一铜片时(　　)

A. 接收线圈B中不产生感应电流

B. 接收线圈B中的感应电流方向为逆时针，且感应电流大小比无铜片时要小

C. 接收线圈B中的感应电流方向为逆时针，且感应电流大小比无铜片时要大

D. 接收线圈B中的感应电流方向为顺时针，且感应电流大小比无铜片时要大

6. 如图所示，三根粗细一样上端开口的玻璃管，中间都有一段汞柱封住一段空气柱，在相同的温度下，V1＝V2＞V3，h1<h2＝h3，现在升高相同的温度，则管中汞柱向上移动的距离(　　)

A. 甲管最少

B. 丙管最少

C. 甲管比乙管少

D. 乙管和丙管一样多

7. 质量相同的小球1、2用轻质细线连接，小球1用轻质细线系于O点，两细线长度相同，小球1、2绕竖直轴OO′做匀速圆周运动，空气阻力忽略不计，下列四个图中可能正确的是(　　)

8. 如图所示，竖直边界MN的右侧存在区域足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里．带有绝缘层的均质导线绕成半径为r的n匝圆形线圈，线圈质量为m、总电阻为R，首尾连接在一起．线圈上a点连接垂直于纸

面的光滑转轴，可在竖直平面内摆动．将线圈向右拉至左侧与MN相切的位置后由静止释放，线圈向左摆到最高点时，直径ab转过的角度为150°.不计摆动过程中线圈受到的空气阻力，重力加速度为g，则(　　)

A. 线圈摆动时，安培力的方向始终和b点的速度方向相反

B. 从释放到第一次摆至左侧最高点的过程中，安培力对线圈做的功为mgr

C. 从释放到最后静止，线圈中产生的电热大于mgr

D. 从释放到第一次摆至左侧最高点的过程中，通过线圈的电荷量为(π＋)

9. 如图所示，A、B为水平放置平行正对金属板，在板中央分别有一小孔M、N，D为理想二极管，R为滑动变阻器．闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电荷的带电小球从M、N的正上方的P点由静止释放，小球恰好能运动至小孔N处．下列说法正确的是(　　)

A. 若仅将A板上移，带电小球将无法运动至B板的小孔N处

B. 若仅将A板上移，带电小球仍将恰好运动至B板的小孔N处

C. 若仅将R的滑片上移，带电小球仍将恰好运动至B板的小孔N处

D. 若仅将R的滑片上移，带电小球将从B板的小孔N处穿出

10. 一半径为R的均匀带正电圆环水平放置，圆心为O点，质量为m的带

正电小球(可视为质点)从O点正上方距离为H的A点由静止下落，并穿过圆环．小球在从A点运动到与A点关于O点对称的A′点的过程中，其动能Ek、重力势能Ep重、机械能E、电势能Ep电，随位置变化的图象如图所示(规定O点重力势能为0，无限远处电势为0，竖直坐标轴h的坐标原点为O，以竖直向上为h正方向)，下列图象可能正确的是(　　)

二、非选择题：本题共5题，共60分．其中第12题～15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

11. (15分)某学习小组为研究平抛物体的运动规律，设想了三套实验装置及实验方案：

装置甲：上下两斜槽轨道的材料和形状相同，末端水平，电磁铁C和D可以同时断电释放钢球P和Q，两钢球形状、材料也相同，下方斜槽连接的水平板尽可能光滑；

装置乙：小锤敲击弹性金属片后小球A开始平抛，同时小球B开始下落；

装置丙：末端水平的斜槽上释放的小球从竖直硬板和水平木条MN间的缝隙穿过时，可以在垫有复写纸的白纸上留下点状印迹，水平木条MN高度可以上下调节．

(1) 为了验证平抛物体的水平分运动是匀速直线运动，下列关于实验原理和操作的说法正确的有________．

A. 选择装置甲，并通过观察小球是否碰撞来验证

B. 选择装置乙，并通过听小球是否同时发出落地声来验证

C. 选择装置甲，并应该多次调整上下轨道的高度差来验证

D. 选择装置乙，并应该多次调整两球与地面的初始高度差来验证

(2) 某同学采用装置丙进行实验．

①为描绘小球平抛运动的完整轨迹，并计算小球平抛的初速度，除了硬板、小球、斜槽、铅笔、图钉、白纸、复写纸、游标卡尺之外，下列器材中还需要的有________．

A. 秒表　　　　　　B. 刻度尺　　　　　　C. 天平

D. 弹簧秤　　　　　E. 带线的重锤

②该同学两次用游标卡尺测量同一小球的直径(如图所示)，正确结果应为________cm.

③该同学通过实验获得小球平抛运动的若干印迹点如图所示，下列因素可能导致这种情况的是________．

A. 小球与斜槽之间有摩擦

B. 安装斜槽时其末端没有调整水平

C. 每次释放小球的位置不完全相同

D. 只记录了竖直方向，没有记录平抛运动的起点

④如图所示，改进操作后，该同学在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹(图中未画出)，并在其上选取了A、B、C三点．已知坐标纸竖边为竖直方向，坐标纸每小格边长为5 cm，重力加速度g取10 m/s2，则可以计算出小球平抛运动的初速度为________m/s.(保留两位有效数字)

12. (8分)一只瓶盖拧紧不漏气的空矿泉水瓶置于室外，内部气体质量为m.夜间气温为T1，瓶子瘪了一部分，体积为V.中午太阳暴晒时，气温升至T2，矿泉水瓶恢复原状．矿泉水瓶瘪了一部分时，内外压强可视为相等，瓶体恢复原状后，体积为V0且不会再增大．瓶内气体可以视为理想气体，其内能与热力学温度的关系为U＝αmT，外界大气压强为p0.

(1) 求气温为T2时，瓶内的压强p；

(2) 求上述过程中瓶内气体吸收的热量Q.

(8分)一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图象(如图乙所示)，其中a光对应图线与横轴的交点坐标为－Ua＝－6 V．已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为e＝1.6×10－19C.

(1) 求a光照射金属时逸出光电子的最大初动能Eka；

(2) 求该金属逸出功W；

(3) 只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流I＝3.2 μA，若入射的光子有80%引发了光电效应．求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E.

(13分)如图所示，质量均为m＝2 kg、长度均为L＝0.12 m的长条状均匀薄木板A、B，置于足够长的水平地面上．水平地面上CD间有长度为d＝0.34 m的一段表面粗糙，与A、B间的动摩擦因数均为μ＝0.2.现给A向右v1＝2.6 m/s的初速度，已知A、B碰撞后速度相等，但不粘在一起，水平地面除CD间其余部分可以视为光滑，重力加速度g取10 m/s2.求：

(1) B刚要开始进入CD段时的速度v2；

(2) A刚好完全进入CD段时的速度v3；

(3) A的最终速度v4.

15. (16分)回旋加速器的工作原理如图1所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间距很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B0的匀强磁场与盒面垂直．在下极板的中心O处粒子源产生的粒子(初速度可视为零)，质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，加速电压U随时间的变化关系如图2所示．加速过程中不考虑相对论效应和变化电场对磁场分布的影响．

(1) 若带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心始终认为在金属盒的圆心O点，粒子被加速后离开加速器时的动能Ek是多大？

(2) 带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心并不是金属盒的圆心O，而且在不断地变动，设第一次加速后做圆周运动的圆心为O1，第二次加速后做圆周运动的圆心为O2，第三次加速后做圆周运动的圆心为O3，求OO3的距离x3；

(3) 回旋加速器使用时，实际的磁感应强度B会和B0有偏差，可能导致粒子不能每次经过电场都被加速．若有大量粒子在到的时间范围内，第一次进入电场被加速(不考虑粒子间的相互作用)，要使每个粒子都实现至少连续n次加速(不考虑金属盒半径的限制)，求B的取值范围．

2020～2021学年高三年级模拟考试卷(名校卷)

物理参考答案及评分标准

1. A　2. C　3. D　4. C　5. B　6. B　7. D　8. D　9. A　10. C

11. (1) AC(3分)　(2) ①BE(3分)　② 0.935或0.940(3分)　③C(3分)　④ 1.5(3分)

12. (8分)解：(1) ＝　解得p＝

(2) 由热力学第一定律：ΔU＝W＋Q

其中ΔU＝αm(T2－T1)

W＝－p0(V0－V)

解得Q＝αm(T2－T1)＋p0(V0－V)

13. (8分)解：(1) 由图乙可得a光照射金属时的遏止电压Ua＝6 V

逸出光电子的最大初动能为Ek＝eUa＝6 eV

(2) 由图乙可知a光的遏止电压最大，则可知a光光子能量最大，则a光光子是由第4能级跃迁到基态所辐射的光子，则a光的光子能量为εa＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV

根据光电效应方程有Ek＝εa－W，解得W＝6.75 eV

(3) n＝＝2×1013(个)

E＝hν＝[(－3.4 eV)－(－13.6 eV)]＝10.2 eV×2.5×1013＝2.55×1014 eV或4.08×10－5J

14. (13分)解：(1) 碰撞过程动量守恒：mv1＝2mv2

解得v2＝1.3 m/s

(2) 从B刚要开始进入CD到A刚好完全进入CD的过程，A、B未分离．

研究A、B整体的动能定理：－×2L＝×2m(v－v)

解得v3＝1.1 m/s

(3) 从A刚好完全进入CD到B刚要开始离开CD的过程，A、B未分离．

设B刚要开始离开CD时的速度为u，

研究A、B整体的动能定理：－μ2mg(d－2L)＝×2m(u2－v)

解得u＝0.9 m/s

当B开始离开CD后，B减速的加速度变小，小于A的加速度，A、B分离．

假设A能够整体滑出CD，研究A的动能定理：－μmgL－L＝m(v－u2)

解得v4＝0.3 m/s

因此假设成立，A能够整体滑出CD，v4＝0.3 m/s

15. (16分)解：(1) 圆周运动的最大半径约为R，则qvB0＝m

离子离开加速器时获得的动能Ek＝mv2＝

(2) 设第一、二、三次圆周运动的半径为r1、r2和r3

qU0＝mv

r1＝＝

2qU0＝mv

r2＝＝＝r1

3qU0＝mv

r3＝＝＝r1

x1＝r1

x2＝2r1－r2＝(2－)r1

x3＝r3－2r2＋2r1＝(－2＋2)r1

解得x3＝(－2＋2)

(3) 当磁感应强度为B0时，圆周运动的周期为T＝

设磁感应强度偏小时为B1，圆周运动的周期为T1，t0＝T入射的粒子最可能无法维持加速．

(n－1)(－)＝－，T1＝T

解得B1＝B0

设磁感应强度偏大时为B2，圆周运动的周期为T2，t0＝T入射的粒子最可能无法维持加速．

(n－1)(－)＝－0，T2＝T

解得B2＝B0

因此B0≤B≤B0，n＝2、3、4…