高中物理高考 2021届高三第三次模拟考试卷 物理(二)学生版
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这是一份高中物理高考 2021届高三第三次模拟考试卷 物理(二)学生版,共7页。试卷主要包含了选择题的作答,非选择题的作答,从波源质点0起振开始计时等内容,欢迎下载使用。
新高考)此卷只装订不密封
班级 姓名 准考证号 考场号 座位号
2021届好高三第三次模拟考试卷
物 理 (二)
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.2020年11月24日4时30分,我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器。该探测器顺利到达月球表面并取回1.73 kg月壤。氦3大量存在于月壤中,是未来的清洁能源。两个氦3聚变的核反应方程是He+He→He+2X+12.86 MeV,已知氦3、氦4和X粒子的质量分别为m1、m2和m3。下列说法正确的是( )
A.核裂变比核聚变更为安全、清洁
B.X粒子为中子
C.由核反应过程质量守恒可知2m1=m2+2m3
D.两个轻核结合成质量较大的核,比结合能较聚变前增大
2.2020年10月4日世界杯预选赛女子十米跳台决赛在河北奥体中心举行。如图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图,运动员从最高点到入水前的运动过程记为I,运动员入水后到最低点的运动过程记为II,忽略空气阻力,则运动员( )
A.过程I的动量改变量等于零
B.过程II的动量改变量等于零
C.过程I的动量改变量等于重力的冲量
D.过程II的动量改变量等于重力的冲量
3.关于分子动理论和热力学定律,下列说法中正确的是( )
A.空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量等于向室外放出的热量
B.布朗运动是由于分子无规则运动直接形成的,而扩散现象是分子热运动的间接反映
C.阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物量的桥梁,已知水的摩尔质量和水分子的质量,可以求出该常数
D.热传递的自然过程是大量分子从无序程度大的状态向无序程度小的状态转化的过程
4.如图所示,长木板A与物体B叠放在水平地面上,物体与木板左端的固定立柱间放置轻质弹簧,在水平外力F作用下,木板和物体都静止不动,弹簧处于压缩状态。将外力F缓慢减小到零,物体和木板始终不动,在此过程中( )
A.木板A上下表面所受摩擦力的合力大小不变
B.木板A上下表面所受摩擦力的合力逐渐减小
C.物体B所受的摩擦力逐渐减小
D.物体B所受的摩擦力先增大后减小
5.从波源质点0起振开始计时。经时间t=1 s,x轴上距波源10 m处的质点开始振动,此时波形如图所示,则下列说法正确的是( )
A.该列波的周期为0.4 s
B.O点的简谐振动方程为y=2sin 5πt(cm)
C.在0~0.6 s时间内,x=2 m处质点通过的路程为4 cm
D.在t=0.6 s时,x=8 m处质点位移为零,且向y轴负方向振动
6.远距离输电原理图如图所示,原线圈输入电压及输电功率恒定,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,当S由2改接为1时,下列说法正确的是( )
A.电压表读数减小
B.电流表读数增大
C.输电线上损耗的功率增大
D.用户的功率增大
7.如图所示,金属框abcd置于水平绝缘平台上,ab和dc边平行,和bc边垂直,ab、dc足够长,整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上,用水平恒力F向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN与金属框保持良好接触,且与bc边保持平行,不计一切摩擦。则( )
A.金属框的速度逐渐增大,最终趋于恒定
B.金属框的加速度逐渐减小,最终为零
C.导体棒所受安培力逐渐增大,最终趋于恒定
D.导体棒到金属框be边的距离逐渐增大,最终趋于恒定
8.在星球P和星球Q的表面,以相同的初速度v0竖直上抛一小球,小球在空中运动时的速度-时间图像分别如图所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体,星球P的半径是星球Q半径的3倍,下列说法正确的是( )
A.星球P和星球Q的质量之比为3∶1
B.星球P和星球Q的密度之比为1∶1
C.星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为∶1
D.星球P和星球Q的近地卫星周期之比为1∶
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.一定质量的理想气体,从初始状态a经状态b、c、d再回到a,它的压强p与热力学温度T的变化关系如图所示,其中ba和cd的延长线过坐标原点,状态a、d的温度相等。下列判断正确的是( )
A.气体在状态a的体积小于在状态c的体积
B.从状态d到a,气体与外界无热交换
C.从状态b到c,气体吸收的热量大于它对外界做的功
D.从状态a到b,气体吸收的热量不等于它增加的内能
10.如图所示,光滑水平面OB与足够长的粗糙斜面BC交于B点。轻弹簧左端固定于竖直墙面,用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点,然后由静止释放滑块,滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面,上升到最大高度,并静止在斜面上。换用相同材料、质量为m2的滑块(m2>m1)压缩弹簧至同一点D后,重复上述过程。不计滑块经过B点时的机械能损失。从静止释放滑块到滑块沿斜面上升到最大高度过程,下列说法正确的是( )
A.两滑块到达B点的速度大小相等
B.两滑块在斜面上运动的加速度相同
C.两滑块的重力势能增加量相同
D.两滑块与斜面因摩擦产生的热量相同
11.如图,直角坐标系xOy平面内,O(0,0)、P(a,0)两点各放置一点电荷,Q(0,a)点电场强度沿x轴正方向,下列判断正确的是( )
A.P点电荷带正电
B.P点电荷量大于O点电荷量
C.在x轴负半轴上某点电场强度为零
D.从P点沿x轴正方向电势越来越低
12.2021年2月10日,“天问一号”火星探测器由地火转移阶段进入火星俘获阶段后,将环绕火星飞行三个月,反复对首选着陆区进行预先探测。“天问一号”环绕器携带磁强计等探测仪器。目前有一种磁强计,用于测定磁场的磁感应强度,原理如图所示。电路有一段金属导体,它的横截面是宽a、高b的长方形,放在沿y轴正方向的匀强磁场中,导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流。已知金属导体单位长度中的自由电子数为n,电子电荷量为e,金属导电过程中,自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触,用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U。则关于磁感应强度的大小和电极M、N的正负说法正确的是( )
A.M为正、N为负
B.M为负、N为正
C.磁感应强度的大小为
D.磁感应强度的大小为
三、非选择题:本题共6小题,共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,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。
13.(6分)其研究性学习小组设计实验测量“某品牌的运动鞋鞋底与室内篮球馆木地板之间动摩擦因数的大小”,简要步骤如下:
(1)找来学校球馆的一块长木板固定在水平桌面上,在木板左端固定一光滑小滑轮,右端固定电磁打点计时器;
(2)用塑料袋装一些沙子,塞入鞋中,并测出鞋和沙子的总质量M。接着把鞋子放在长木板上,把一轻质细线的一端固定在鞋子上,使鞋子能够沿细线方向做直线运动,再将细线绕过小滑轮,细线另一端拴一小桶,鞋子连接纸带穿过打点计时器,纸带保持水平。
(3)释放小桶,使鞋子能由静止开始加速运动,打出的纸带如图所示,0、1、2、3、4、5、6为计数点,相邻计数点之间有四个计时点没有画出,用刻度尺测量出两点之间的距离如图所示分别为s1=1.81 cm、s2=2.10 cm、s3=2.40 cm、s4=2.70 cm、s5=3.01 cm、s6=3.30 cm,打点计时器所接交流电频率f=50 Hz,可算出运动的加速度a=_________ m/s2(保留两位有效数字);用天平测出小桶的质量为m,则鞋底与木板之间的动摩擦因数表达式μ=_________;(用M、m、g、a表示)
(3)在测量过程中,下列说法正确的是______。
A.细线要与长木板保持平行
B.应将长木板垫高以平衡摩擦力
C.应该先接通计时器的电源后再使鞋子开始运动
D.实验需要m远小于M才行
14.(8分)某实验小组研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:两只相同的小灯泡(额定电压3.8 V,额定电流0.32 A),电压表V(量程3 V,内阻3 kΩ),电流表A(量程0.6 A,内阻约0.5 Ω),定值电阻R0(阻值1000 Ω),滑动变阻器R(阻值0~5.0 Ω),电源(电动势E=4.5 V,内阻不计)。
(1)选择一只小灯泡进行实验研究,要求能够实现在0~3.8 V的范围内测量小灯泡的电压,在下面的选线框中画出实验原理电路图。
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图。由实验曲线可知,小灯泡的电阻率随着电流的增加而___________(填增大、不变或减小)。
(3)将本实验中的两只小灯泡与电动势E=4.0 V,内阻r=4.0 Ω的另一电源串联成闭合回路电路,则电源两端的路端电压U和干路电流I的关系式为___________,小灯泡的实际功率为___________W。(结果保留两位小数)
15.(8分)一辆质量m=2000 kg的汽车以v0=30 m/s的速度在平直的高速公路上匀速直线行驶,当驾驶员发现前方有事故时,立即进行刹车,已知司机的反应时间为0.7 s。若汽车刹车后的刹车制动力F与刹车后的时间t成线性变化关系,如图所示,且在t=10 s时刻汽车刚好完全停止运动,汽车运动可视为直线运动。求:
(1)司机的反应时间内汽车行驶的距离;刹车后的最大制动力Fm;
(2)当t1=5 s时,汽车的速度。
16.(8分)玻璃直角三棱镜的截面如图所示,∠B=30°,一束光线从AB边上的M点以平行于BC的方向射入棱镜,经BC边反射后的反射光线与AB边平行。已知AB=L,BM=L,真空中的光速为c。求:
(1)棱镜的折射率n;
(2)该束光线从M点射入到第一次从AC边射出经历的时间。
17.(14分)如图所示,质量M=l kg、半径R=l m的圆弧体以放在水平面上,圆弧面的最低端B点刚好与水平面相切,B点左侧水平面粗糙右侧光滑,质量m=0.5 kg的物块b放在水平面上的A点。现使物块b以大小为v0=4 m/s的初速度向右滑去,并刚好能滑到圆弧面上的最高点C,A、B间的距离L=l m,物块b与B点左侧水平面间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10 m/s2,sin 53°=0.8。
(1)求圆弧面所对的圆心角θ;
(2)若A、B间水平面光滑,将圆弧体固定,物块仍以v0的初速度向右滑去,则物块从C点抛出后,经多长时间落地?(结果可用根式表示)
18.(16分)质谱仪是以离子源、质量分析器和离子检测器为核心的电子仪器。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子,按质荷比的大小分离的装置。质谱仪的部分原理图可简化为如图甲所示,离子源(在狭缝上方,图中未画出)产生的带电离子经狭缝之间的电场加速后,匀速并垂直射入偏转磁场区域,加速电场的电压随时间变化如图乙所示。离子进入匀强磁场区域后,在洛伦兹力的作用下打到照相底片上并被接收,形成一细条纹。若从离子源产生的离子初速度为零、电荷量为+q(q>0)、质量为m,加速电压为U0时,离子恰好打在P点,PN为放置照相底片的离子检测区域,M为PO的中点。已知PM=OM=L,MN=L(不计离子的重力以及离子在电场内加速时电压的变化与加速时间)。求:
(1)加速电压为U0时,离子经加速电场加速后的速度v1;
(2)偏转磁场的磁感应强度大小B;
(3)若要求所有的离子都能打在照相底片上,则离子进入偏转电场的时间范围;
(4)若偏转磁场区域为圆形,且与PQ相切于O点,如图丙所示,其他条件不变,当加速电压为U0时,要保证离子进入偏转磁场后不能打到PQ边界上(PQ足够长),求磁场区域的半径R应满足的条件。
(新高考)2021届好高三第三次模拟考试卷
物 理 答 案
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.【答案】D
【解析】核聚变需要在超高温、高压的条件下才能发生反应,一旦条件不满足就会停止反应,且没有放射性污染,比核裂变更为安全、清洁,A错误;据电荷数守恒及质量数守恒可确定X粒子为质子,B错误;核反应过程有质量亏损,故2m1>m2+2m3,C错误;两个轻核结合成质量较大的核,比结合能较聚变前增大,D正确。
2.【答案】C
【解析】过程I中动量改变量等于重力的冲量,即为mgt,不为零,故A错误,C正确;运动员进入水前的速度不为零,末速度为零,过程II的动量改变量不等于零,故B错误;过程II的动量改变量等于合外力的冲量,此过程中受重力和水的阻,则不等于重力的冲量,故D错误。
3.【答案】C
【解析】空调机在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量,因为电能也部分转化为热能,A错误;扩散现象是由于分子无规则运动直接形成的,而布朗运动是分子热运动的间接反映,B错误;阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物量的桥梁,已知水的摩尔质量和水分子的质量,可以求出阿伏伽德罗常数,C正确;根据热力学第二定律可知,热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的状态向无序程度大的状态转化的过程,D错误。
4.【答案】A
【解析】木板A水平方向共受三个力,分别是弹簧水平向左的弹力和上下两个面的静摩擦力,因A静止不动,受合外力为0,弹簧的弹力不变,所以两个摩擦力的合力也不变,与弹力大小相等,方向相反,A正确,B错误;对物体B,因开始时所受摩擦力的方向不确定,则摩擦力方向有可能与F同向,此时弹力不变,F减小,则摩擦力增大;也可能与F反向,此时弹力不变,F减小,则摩擦力先减小然后再反向增大,C错误,D正确。
5.【答案】C
【解析】由波形图可知周期为0.8 s,A错误;由ω==2.5π rad/s,得O点的简谐振动方程为y=2sin 2.5πt(cm),B错误;波速v==10 m/s,由图可知,t=0.2s时,x轴上2m处的质点开始振动故在0~0.6时间内x轴上2m处质点振动的时间为0.4s,故通过的路程,C正确;根据T=0.8s,由图可知,在t=0.6s时,x轴上8m处质点还未发生振动,D错误。
6.【答案】D
【解析】原线圈输入电压及输电功率恒定,当S由2改接为1时,根据U2=U1,升压变压器副线圈匝数n2 增大,则U2增大,由于U1I1=U2I2,则升压变压器副线圈电流I2减小,所以电流表读数减小,B错误;线路损失的电压ΔU=I2R线减小,则降压变压器原线圈的电压U3=U2-ΔU增大,则降压变压器副线圈的电压U4=U3增大,所以电压表的读数增大,A错误;输电线上损耗的功率ΔP=I22R线,由于升压变压器副线圈电流I2 减小,所以输电线上损耗的功率减小,C错误;用户的功率P4=P1-ΔP,输电线上损耗的功率减小,所以用户的功率增大,D正确。
7.【答案】C
【解析】初始时刻,金属框的加速度最大,随着金属框速度的增加,感应电动势逐渐增加,回路电流之间增加,MN所受安培力逐渐增加,根据牛顿第二定律,对金属框F-BIL=Ma1,对导体棒BIL=ma2,因此金属框加速度逐渐减小,导体棒加速度逐渐增加,最终两者加速度相同,速度差恒定。故选C。
8.【答案】B
【解析】根据v-t图像的斜率表示加速度,可知两星球表面重力加速度之比gP∶gQ=3∶1,根据M=得到MP∶MQ=27∶1,故A错误;由ρ=可以得到ρP∶ρQ=1∶1,故B正确;根据v=,得两星球的第一宇宙速度之比vP∶vQ=3∶1,故C错误;根据T=2π可得TP∶TQ=1∶1,故D错误。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.【答案】AC
【解析】对于p-T图像,因为ab、cd延长线经过原点,因此ab、cd分别体积恒定。因为ad过程是等温降压,因此体积变大,即,从而得到 ,故A正确;从d到a,气体温度不变,则内能不变。体积变小,则外界对气体做功,所以气体需要放出热量,故有热交换,故B错误;从b到c,温度升高,体积变大,因此气体吸收的热量抵消对外界做功后仍使其内能增加,故C正确;从a到b,气体等体积升温升压,气体内能的变化等于它吸收的热量,故D错误。
10.【答案】BCD
【解析】弹簧释放的过程,弹簧的弹性势能转化为滑块的动能。两次弹簧都压缩到同一点D后释放,则两次弹簧的弹性势能相同,水平面又光滑,所以两滑块运动到B点的动能相同,但是两滑块质量不同,则速度不同,故A错;由牛顿第二定律可得,滑块在斜面上运动的加速度a=gsin θ+μgcos θ,由于材料相同,所以动摩擦因数相同,由上式可知加速度与质量无关,故两滑块在斜面上运动的加速度相同,故B正确;设滑块上升的最大高度为h,由能量守恒定律得,解得,由上式可知,两滑块的重力势能增加量是相同的,故C正确;因摩擦产生的热量为,由上面解析可知,μ、mgh相同,故产生的热量相同,故D正确。
11.【答案】BC
【解析】如果O、P点电荷带电性一致,Q点电场强度必有y轴分量,若O、P点电荷分别带负电、正电,则Q点电场强度必有指向x轴负方向分量,故点O处点电荷带正电,P处点电荷带负电,故A错误;由题意Q点电场强度沿x轴正方向可得,即,解得,故B正确;设O点沿x轴负方向存在一点M距离O点x,电场强度为0,则有,解得,由于电势沿电场线方向降低,P点电荷带负电且电荷量较大,则P点右侧电场线沿x轴负方向,则沿x轴正方向电势越来越高,故C正确,D错误。
12.【答案】BC
【解析】由左手定则可知,金属中的自由电子受洛伦兹力方向指向极板M,则电子偏向极板,即M为负、N为正,A错误,B正确;当达到平衡时,,解得,C正确,D错误。
三、非选择题:本题共6小题,共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,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。
13.(6分)
【答案】(3)0.30 (4)AC
【解析】(3)根据逐差法m/s2,由,解得。
(4)在测量中,拉力要与长木板平行,即细线要与长木板保持平行,A正确;此实验目的就是为了测量摩擦因数,所以不应该平衡摩擦力。如果先使鞋子开始运动再接通电源,有可能纸带已经被拉走,打不上点。所以应该先接通计时器的电源后再使鞋子开始运动,C正确;此实验利用牛顿第二定律分析,不要求m远小于M,D错误。
14.(8分)
【答案】(1)见解析图 (2)增大 (3)U=E-Ir 0.36(0.32~0.40)
【解析】(1)如图所示,由于要求小灯泡的电压的在0~3.8 V的范围内测量,故滑动变阻器选择分压接法,由于电压表的量程不够,可与定值电阻R0串联,扩大量程为V,灯的内阻Ω,有内外接判定值V,R>RL,即电流表外接,如图所示。
(2)结合上图和U-I可知,I越大,对应得点与原点连线的斜率越大,电阻越大,电阻率越大;
(3)由闭合电路欧姆定律可知,路端电压U=E-Ir,两个灯泡完全相同并且串联,所以灯泡电压,在U-I中作出上式的图像,如图所示,图线交点坐标约为(0.23A,1.57V),则P=UI=0.36 W。
15.(8分)
【解析】(1)在反应时间内,汽车做匀速运动,有
得m
由动量定理得
得N
(2)根据动量定理可得
解得:m/s。
16.(8分)
【解析】(1)根据题意,作出光路图,如图所示,根据几何关系可知,光线在M点的入射角为,折射角为
根据折射定律有
解得。
(2)光在棱镜中传播的速度为
由几何知识可得、
光线从M点射入到第一次从边射出所经历的时间
解得。
17.(14分)
【解析】(1)设小物块在B点时的速度大小为v1,根据动能定理得
-μmgL=mv12-mv02
设小物块在C点时的速度大小为v2,圆弧面所对的圆心角为θ,物块从B点滑到圆弧面上最高点C点的过程,小物块与大滑块组成的系统水平方向动量守恒,根据动量守恒则有
mv1=(M+m)v2
根据系统机械能守恒有:mv12=(M+m)v22+mg(R-Rcos θ)
联立解得:θ=53°。
(2)若圆弧体固定,且B点左侧水平面光滑,物块以v0的速度冲上圆弧面,物块在C点速度为v3,根据机械能守恒有:
mv02=mv32+mg(R-Rcos θ)
解得:v3=2 m/s
物块从C抛出后,在竖直方向的分速度vy=v3sin 53°=m/s
这时离体面的高度h=R-Rcos 53°=0.4 m
根据运动学公式可得:-h=vyt-gt2
解得:t=s。
18.(16分)
【解析】(1)加速电压为U0时,对离子经加速电场加速过程应用动能定理有
解得。
(2)由题意可知,加速电压为U0时,离子在偏转磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为
在偏转磁场中,离子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有
解得。
(3)当离子恰好打在N点时,离子在偏转磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径
在偏转磁场中,离子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有
离子经加速电场加速过程应用动能定理有
解得
故离子进入偏转电场的时间范围为
(4)离子不能打到PQ边界,则磁场区域的半径应小于等于离子在偏转磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径,又当加速电压为U0时,离子在磁场中的轨迹半径为L,根据以上分析可知,磁场区域的半径应满足R≤L。
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