2021届河北省高三年级物理学科高考模拟试卷

这是一份2021届河北省高三年级物理学科高考模拟试卷，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2021届河北省高三年级物理学科高考模拟试卷一、单选题1. 用频率分别为和的光照射某种金属材料，两种情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏止电压之比为1∶3，已知普朗克常量为h，则该金属的逸出功为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】B【详解】设用频率分别为和的光照射时，逸出的光电子的最大初动能分别为和，则由爱因斯坦光电效应方程可得又因为以上各式联立可解得故选B。2. 地摊经济是2020年下半年的热门话题，摆地摊为很多下岗职工提供了再就业的机会。某人想摆一个卖烤热狗的小吃地摊。如图所示，两根水平的平行金属圆柱支撑热狗，生热狗和熟热狗均可视为质量均匀的圆柱体，熟热狗半径较大，质量不变。忽略摩擦。静止的生热狗烤成熟热狗后（　　）A. 机械能不变 B. 重力势能不变C. 对单根金属圆柱的压力增大 D. 对单根金属圆柱的压力减小【答案】D【详解】AB．生热狗和熟热狗均可视为质量均匀的圆柱体，熟热狗半径较大，静止的生热狗烤成熟热狗后重心升高，重力势能增大，机械能增大，选项AB错误；对热狗进行受力分析如图所示,根据平衡条件可得生热狗烤成熟热狗后减小，所以生热狗烤成熟热狗后对单根金属圆柱的压力减小，选项C错误，D正确；故选D。3. 图示为某发电厂向偏远山区输送电能的示意图，发电厂通过升压变压器和降压变压器向纯电阻用电器（未知）供电。已知输电线的总电阻为R，原、副线圈匝数比为1∶10，原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈两端的瞬时电压，测得发电厂回路中电流有效值为I。若均可视为理想变压器，发电机的内阻不计，则（　　）
 A. 降压变压器中电流的频率为 B. 输电线消耗的总功率为C. 用电器消耗的功率为 D. 用电器的电阻为【答案】D【详解】降压变压器中电流的周期频率A错误；原线圈两端的电压由得由得发电厂的输出功率输电线消耗的总功率B错误；用电器消耗的功率C错误；由得而，得用电器的电流，又得用电器的电阻D正确。故选D。4. 如图所示，质量均为m的带电小球均处于静止状态，小球a用绝缘细线悬挂在天花板下，用绝缘轻杆连接后直立在水平绝缘地面上，两球均在小球a的正下方，小球a带正电。若让小球a做微小摆动，发现球b也做微小摆动，c球可视为不动，重力加速度为g。则静止状态下，下列说法正确的是（　　）A. 总电荷量一定为负 B. 细线拉力可能为C. 互换后，细线拉力一定不变 D. 小球c与地面间动摩擦因数不零【答案】D【详解】A．当a球做微小摆动时，a与间相互作用力偏离竖直方向，如果b球带正电，则静电斥力会使b球向a初始运动方向相反的方向偏离，导致杆倾倒，当a球自最高点返回时，会使杆继续倾倒，无法返回，因此b一定带负电，c球带正电或负电均可，当c带正电时总电荷量可能为负，也可能为正或为零，选项A错误；BD．由于在a摆动时c可视为不动，说明c一定受到地面的静摩擦力和支持力，则细线拉力小于，小球c与地面间动摩擦因数不为零，选项B错误，D正确；C．将两球位置互换，当c带负电且时，由库仑定律和数学知识可知，a与间的静电引力增大，当时，静电引力不变，当或c球带正电荷时，静电引力会减小，故细线拉力可能增大、不变或减小，选项C错误。故选D。5. 天体在引力场中具有的能叫做引力势能，物理学中经常把无穷远处定为引力势能的零势能点，引力势能表达式是，其中G为引力常量，M为产生引力场物体（中心天体）的质量，m为研究对象的质量，r为两者质心之间的距离。已知海王星绕太阳做椭圆运动，远日点和近日点的距离分别为和。另外已知地球绕太阳做圆周运动，其轨道半径为R。如果你还知道引力常量G和地球公转周期T，结合已知数据和你掌握的物理规律，下列各选项中的两个物理量均可以推算出的是（　　）A. 海王星质量和地球质量 B. 太阳质量和海王星质量C. 地球质量和海王星近日点速度大小 D. 太阳质量和海王星远日点速度大小【答案】D【详解】设海王星远日点和近日点速度分别为和，根据开普勒第二定律有设太阳质量为M，海王星质量为m，根据机械能守恒定律有设地球质量为，太阳的引力提供地球做圆周运动的向心力，有由以上三式可以推算出海王星远日点速度的大小、近日点速度的大小和太阳质量，选项D正确；ABC错误；故选D。6. 如图所示的电路中，电阻R=2Ω。断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻r为（　　）A. 1Ω B. 2Ω C. 3Ω D. 4Ω【答案】A【详解】开关s断开时有：，开s闭合时有：，其中，解得：，故A正确．二、多选题7. 在平直公路上甲、乙两车在相邻车道上行驶。甲、乙两车并排行驶瞬间，前方有事故发生，两车同时开始刹车，刹车过程中两车速度的二次方随刹车位移x的变化规律如图所示，则（　　）
 A. 乙车先停止运动 B. 甲、乙两车刹车过程中加速度大小之比为4∶1C. 从开始刹车起经，两车恰好相遇 D. 甲车停下时两车相距12.75 m【答案】BC【详解】AB．由得结合图像有解得，，则甲、乙两车运动过程中加速度大小之比为，由图像知甲车的初速度，乙车的初速度，则刹车过程，甲车运动时间，乙车运动时间，A错误，B正确；C．相遇时结合位移关系得解得或，C正确；D．甲车停下时，甲车的位移大小，乙车的位移大小两车相距D错误。故选BC。8. 一质量为m的汽车由静止开始沿平直公路运动，从时刻开始受到水平向前的牵引力F作用，F与作用时间t的关系如图所示。若汽车在时刻开始运动，运动过程中汽车受到的阻力恒定不变，则（　　）
 A. 汽车在~这段时间内，速度越来越大，加速度越来越小B. 汽车在时刻的速度大小为C. 时刻汽车牵引力的瞬时功率为D. 在~这段时间内，汽车克服阻力做的功为【答案】BC【详解】A．由题意可知，汽车运动过程中受到的阻力大小为，在~这段时间内，由牛顿第二定律可得因牵引力F逐渐增大，所以汽车的加速度逐渐增大，速度也逐渐增大，选项A错误；B．在~时间内，由动量定理可得解得时刻汽车的速度大小为，选项B正确；C．在~时间内，由牛顿第二定律可得解得汽车在这段时间内的加速度大小为故时刻汽车的速度大小为该时刻牵引力的功率为选项C正确；D．汽车在~时间内的位移大小为故这段时间内汽车克服阻力做的功为选项D错误；故选BC。9. 空间存在如图所示的相邻磁场，磁场I垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，磁场Ⅱ垂直纸面向外，宽度为。现有一质量为m、电荷量为的粒子以水平速度v垂直磁场Ⅰ边界从O点射入，当粒子从磁场Ⅱ右边界C点（图中未画出）处射出时，速度方向也恰好水平。已知粒子在磁场Ⅰ中的运动时间是在磁场Ⅱ中运动时间的2倍，且，不计粒子重力，，则下列说法正确的是（　　）A. 粒子在磁场I中的轨迹半径为 B. 磁场Ⅱ的磁感应强度大小为C. 磁场Ⅰ的宽度为 D. 射入点和射出点的竖直偏移量为【答案】BD【详解】A．根据可得选项A错误；B．根据题意可知，粒子在磁场Ⅰ、Ⅱ中偏转的圆心角θ相同，粒子在磁场I中运动的时间是在磁场Ⅱ中运动时间的2倍，根据故根据可得故选项B正确；C．粒子在磁场Ⅱ中的轨迹半径设磁场I的宽度为x，则有可得选项C错误；D．粒子的偏转角满足射入点和射出点的竖直偏移量为选项D正确。故选BD。10. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，两端接恒定交流电压U，原线圈接一电阻为（恒定不变）的灯泡L，副线圈接入可变电阻R、理想电压表V，则下列说法正确的是（　　）A. 的输出功率等于可变电阻R的功率B. 若可变电阻接入电路的阻值变大，电压表示数变大C. 可变电阻消耗功率最大时，通过灯泡L的电流为D. 当可变电阻接入电路的电阻为时，可变电阻消耗功率最大【答案】BD【详解】A．输出功率等于灯泡功率和可变电阻功率之和，A错误；B．若可变电阻接入电路的阻值变大，假设副线圈电压不变，则副线圈中电流变小，由变压器规律知，原线圈中电流变小，灯泡两端电压变小，由知原线圈输入电压变大，副线圈输出电压变大，电压表示数变大，B正确；C．设原线圈中电流为，则可变电阻的功率当时，有，这时原线圈输入电压由变压器规律知，得副线圈两端电压，根据得C错误，D正确。故选BD三、填空题11. 质量均为m的物块、用跨过定滑轮的不可伸长的轻绳连接，在物块B的正下方地面上固定有与计算机相连的位移传感器D，如图（a）所示；在物块B上加一个质量为的槽码C后由静止释放物块，结果在计算机上得到如图（b）所示的图像，x表示B到传感器的距离，t表示运动时间，是图线上一点，c是图线的纵截距，过P点图线的切线与纵轴交点的纵坐标为d（图中未画出）。当地重力加速度为g。(1)物块B经时间a时的速度大小为_________；(2)根据题给条件和计算机显示的数据，若________≈________，则可认为在误差允许的范围内组成的系统机械能守恒。【答案】    (1).     (2).     (3). 【详解】(1)分析可知，图像中某时刻质点的速度在数值上等于对应时刻图线切线的斜率，即(2)经时间a，系统重力势能减小量为动能的增加量当时，可认为在误差允许范围内组成的系统机械能守恒。四、实验题12. 小尚同学准备测量某电源的电动势E和内阻r，实验室有以下器材：a．待测电源（E约为1.5 V，内阻r约为）；b．量程为3 V的电压表（具有一定的内阻）；c．满偏电流的电流计G（）；d．定值电阻，；e.滑动变阻器R（阻值变化范围0~）；f.开关S一个；g.导线若干。(1)小尚同学利用以上器材，设计了如图甲所示的电路，若A是电压表，则B是_______，C和D是__________；（填器材对应的符号）(2)小尚同学器材选择、连接电路和操作均正确，调节滑动变阻器，得到多组电表读数，作出如图乙所示的图像，由图像可知该电源的电动势_________V，内阻_______；（保留三位有效数字）(3)从实验原埋上看，电源电动势的测量值__________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值，内阻的测量值__________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。【答案】    (1). R    (2). 电流计G和    (3). 1.50    (4).     (5). 等于    (6). 等于【详解】(1)若A是电压表，则B是滑动变阻器R；C和D是改装的电流表，干路电流最大值约为根据欧姆定律知得定值电阻应选所以C和D是电流计G和定值电阻；(2)改装后电流表内阻根据图甲及(1)分析知由图乙可知电动势(2)斜率得(3)由及电路图可知，电压表测得的U，结合电流表两端电压可求得路端电压，为通过电源的真实电流，已知，则电源电动势和内阻的测量值均等于真实值。五、计算题13. 质量均为m的滑块用劲度系数为k的轻弹簧相连后静止放在光滑水平面上，滑块B紧靠竖直墙壁，如图所示。用水平恒力F向左推动滑块A，当滑块A向左运动的速度最大时撤去力F。(1)求在之后运动过程中，滑块A的最大速度；(2)B离开墙壁之后，求系统的最大弹性势能。【答案】(1)；(2)【详解】(1)撤去F之后的运动过程，当滑块A向右运动至弹簧为自然长度时，滑块A的速度最大，此时F做的功全部转化为滑块A的动能。设力F作用的距离为x时，滑块A向左速度最大，此时滑块A加速度为零，由牛顿第二定律得由功能关系得解得。(2)滑块A向右速度为时，滑块B开始脱离墙壁，之后系统机械能守恒，动量守恒。当速度相等为v时，系统的弹性势能最大，有解得。14. 如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为L的区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，区域I内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。用粗细均匀的电阻丝制成边长为L的单匝金属线框，线框总电阻为R，质量为，线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域Ⅲ内水平面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑，线框以初速度进入匀强磁场，最终线框中心对称线恰好停在处。已知重力加速度为g。(1)求线框刚好完全进入区域I时的速度大小；(2)求区域Ⅲ与线框间的动摩擦因数；(3)换用一直径为L，电阻也为R的圆形线框，线框在外力F作用下以速度v匀速穿过区域I，求整个过程F对线框的冲量大小。【答案】(1)；(2)；(3)【详解】(1)设线框刚好完全进入区域I时的速度大小为，进入过程线框内的平均电流为，进入时间为，根据动量定理有根据法拉第电磁感应定律有回路电流解得(2)线框出磁场的过程，边受向左的安培力，仍然在安培力的作用下做减速运动，同理可得线框完全出磁场时速度为设线框和区域Ⅲ水平面间的动摩擦因数为μ，线框进入区域Ⅲ后边受到的恒定摩擦力为边和边受到的摩擦力逐渐增大，平均摩擦力大小为根据动能定理有解得(3)对圆形线框一半进入磁场过程有受到的安培力大小为由几何知识可知F作用的时间为由积分知识可知在0~时间内力F的冲量大小为由对称性可知，圆形线框另一半进入磁场过程中力F对其冲量大小也为I，出磁场过程与进磁场过程冲量大小相等，则整个过程力F对线框的冲量大小为15. 如图所示，竖直放置的粗细均匀的U形试管，横截面积S=5cm2，左侧管长l=25cm且封闭了一定质量的理想气体，右管足够长且管口开口，初始时左右两管水银面高度相等，高度h=10cm，已知周围环境温度T0=300K，大气压强p0=75cmHg。(1)现对左侧密闭气体缓慢加热，直至两管水银面形成10cm的高度差，求密闭气体的温度T1；(2)在保持第(1)问密闭气体温度为T1不变的情况下，从右侧管口缓慢加入水银，使得左侧管内气体恢复最初的体积，求加入的水银的体积V。（结果均保留三位有效数字）【答案】(1)453K；(2)192cm3【详解】(1)设加热后左侧的气体压强为p1，体积为V1，由题目已知有由理想气体状态方程有其中解得(2)保持理想气体温度不变，加入水银，可视为等温过程，设加入水银后理想气体的压强为p2，此时左右两管的水银面高度差为，有解得加入的水银的体积16. 如图所示，AOB为半径为R的扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射角为60°，折射光线平行于BO边，C点到BO面的距离为，AD⊥BO，∠DAO＝30°，光在空气中传播速度为c，求：(1) 玻璃砖的折射率；(2) 光在玻璃砖中传播的时间．【答案】(1)      (2) (1)光路如图所示，由几何知识可知，在AO面上光线的折射角为30°．    所以玻璃砖的折射率    (2)由于折射光线CE平行于BO，光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为即  所以α满足sinα＝    解得α＝30°由几何关系可知又光在玻璃中的速度故所求时间