2021届河北省保定市高三物理二模试卷含答案

 高三物理二模试卷

一、单项选择题

1.科学家探究自然界的物理规律，为人类的科学事业做出了巨大奉献．以下描述符合物理学史实的是〔   〕           

A. 贝可勒尔首先发现了X射线
B. 库仑首先引入了场的概念和电场线、磁感线的概念
C. 普朗克首先把能量子引入了物理学，正确破除了“能量连续变化〞的传统观念
D. 牛顿给出万有引力公式 的同时，首先给出了引力常量的数值

2.如下列图，固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为l且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电阻不计．现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度ω转过60°的过程中〔金属棒始终与导轨接触良好，电阻不计〕〔   〕 

A. 通过定值电阻的电流方向由b到a                         B. 金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大
C. 通过定值电阻的最大电流为                       D. 通过定值电阻的电荷量为

3.如下列图，光滑直角三角形支架ABC竖直固定在水平地面上，B、C两点均在地面上，AB与BC间的夹角为θ，分别套在AB、AC上的小球a和b用轻绳连接，系统处于静止状态，轻绳与CA间的夹角为α．a、b的质量之比为〔   〕 

A.                                    B.                                    C.                                    D. 

4.2021年1月3日，我国成功发射的“嫦娥四号〞探测器在月球反面着陆，开启了人类探测月球的新篇章．假设月球的质量是地球的 、半径是地球的 ，“嫦娥四号〞绕月球做匀速圆周运动的半径为月球半径的q倍，地球的第一宇宙速度为v1  ， 那么以下说法正确的选项是〔   〕           

A.   “嫦娥四号〞的发射速度小于v1                      B. 月球外表和地球外表的重力加速度大小之比为
C. 月球的第一宇宙速度为                             D. “嫦娥四号〞绕月球运行的速度大小为

二、多项选择题

5.甲、乙两车在乎直公路上行驶，其位移一时间图象如下列图，那么以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 0～4s内，乙车做匀速直线运动                           B. 2s末，甲、乙两车相遇
C. 2s末，甲车的速度小于乙车的速度                      D. 0～4s内，甲、乙两车的平均速度相同

6.质量为m的运发动从下蹲状态向上起跳，经时间t身体伸直并刚好离开水平地面，该过程中，地面对他的冲量大小为I，重力加速度大小为g.以下说法正确的选项是〔   〕           

A. 运发动在加速上升过程中处于超重状态               B. 运发动离开地面时的速度大小为
C. 该过程中，地面对运发动做的功为              D. 该过程中，人的动量变化大小为I-mgt

7.如图甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1：n2＝11：2，保险丝R1的电阻为2Ω．假设原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，要求通过保险丝的电流〔有效值〕不超过5A，加在电容器两极板的电压不超过50V，那么滑动变阻器接入电路的阻值可以为〔   〕 

A. 5Ω                                      B. 10Ω                                      C. 12Ω                                      D. 20Ω

8.如下列图，在直角坐标系xOy中x＞0空间内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场〔其他区域无磁场〕，在y轴上有到原点O的距离均为L的C、D两点．带电粒子P〔不计重力〕从C点以速率v沿x轴正向射入磁场，并恰好从O点射出磁场；与粒子P相同的粒子Q从C点以速率4v沿纸面射入磁场，并恰好从D点射出磁场，那么〔   〕 

A. 粒子P带正电                                                       B. 粒子P在磁场中运动的时间为
C. 粒子Q在磁场中运动的时间可能为             D. 粒子Q在磁场中运动的路程可能为

9.以下说法正确的选项是〔   〕           

A. 液体中的布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动
B. 晶体均有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
C. 反映宏观自然过程的方向性的定律是热力学第二定律的一种表述
D. 一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
E. 在绝热条件下压缩气体，气体的内能可能增加，也可能减少

三、实验题

10.图甲的光电门传感器由发射器和接收器组成，当光路被物体挡住的时候，它就开始计时，当光路再次恢复的时候，它就停止计时，这样就可以测出挡光片挡光的时间．某同学利用光电门传感器设计了一个验证小球下落过程中机械能守恒的实验，实验装置如图乙所示，图中A、B为固定在同一竖直线上的两个光电门传感器，实验时让直径为d的小球从某一高度处〔O点〕由静止释放，让小球依次从A、B两个光电门传感器的发射器和接收器之间通过，测得挡光时间分别为t1、t2 ．  

〔1〕实验中，还需要测量的一个物理量是________.   

〔2〕小球通过光电门A时的速度大小为________〔用对应物理量的符号表示〕.   

〔3〕如果能满足关系式________〔用对应物理量的符号表示〕，即能证明小球下落过程中机械能守恒.   

11.某物理兴趣小组要描绘一个标有“3V 0.8W〞的小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差．可供选用的器材除导线、开关外，还有： 

a.电池组〔电动势为4.5V，内阻约为1Ω〕

b.电流表〔量程为0～300mA，内阻约为1Ω〕

c.电压表〔量程为3V，内阻约为3kΩ〕

d.滑动变阻器〔最大阻值为20Ω，额定电流为1A〕

〔1〕实验电路应选用图中的________〔填选项字母〕. 

〔2〕请按照(1)中正确选择的实验电路，补充完成图甲中的实物连线. 

〔3〕以电压表的示数U为横轴，以电流表的示数I为纵轴，根据实验得到的多组数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线，如图乙所示．由图乙可知，随着电压的增大，小灯泡的电阻________〔选填“增大〞或“减小〞〕，发生这一变化的原因是________.   

〔4〕从图乙可知，当灯泡两端电流为0.26A时，小灯泡的功率等于________W〔结果保存两位有效数字〕.   

四、解答题

12.如下列图，足够长的木板与水平地面间的夹角θ可以调节，当木板与水平地面间的夹角为37°时，一小物块〔可视为质点〕恰好能沿着木板匀速下滑．假设让该物块以大小v0＝10m/s的初速度从木板的底端沿木板上滑，随着θ的改变，物块沿木板滑行的距离x将发生变化.取g＝10m/s2  ， sin37°＝0.6，cos37°＝0.8. 

〔1〕求物块与木板间的动摩擦因数μ；   

〔2〕当θ满足什么条件时，物块沿木板向上滑行的距离最小，并求出该最小距离.   

13.如下列图，竖直平面内有一固定绝缘轨道ABCDP，由半径r＝0.5m的圆弧轨道CDP和与之相切于C点的水平轨道ABC组成，圆弧轨道的直径DP与竖直半径OC间的夹角θ＝37°，A、B两点间的距离d＝0.2m。质量m1＝0.05kg的不带电绝缘滑块静止在A点，质量m2＝0.1kg、电荷量q＝1×10﹣5C的带正电小球静止在B点，小球的右侧空间存在水平向右的匀强电场。现用大小F＝4.5N、方向水平向右的恒力推滑块，滑块到达B点前瞬间撤去该恒力，滑块与小球发生弹性正碰，碰后小球沿轨道运动，到达P点时恰好和轨道无挤压且所受合力指向圆心。小球和滑块均视为质点，碰撞过程中小球的电荷量不变，不计一切摩擦。取g＝10m/s2  ， sin37°＝0.6，cos37°＝0.8. 

〔1〕求撤去该恒力瞬间滑块的速度大小v以及匀强电场的电场强度大小E；   

〔2〕求小球到达P点时的速度大小vP和B、C两点间的距离x；   

〔3〕假设小球从P点飞出后落到水平轨道上的Q点〔图中未画出〕后不再反弹，求Q、C两点间的距离L。   

14.如下列图，横截面积为S的导热汽缸竖直放置，其底部放有质量为m的空心小球，缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，现在活塞上缓慢加上细沙，当沙的质量也为m时，小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的 ．现缓慢降低外界温度，使小球对缸底恰好无压力．外界大气压为p0、开始时外界热力学温度为T0  ， 重力加速度大小为g，求： 

①小球对汽缸底部的压力恰好为其所受重力的 时，气体的压强p；

②小球对汽缸底部恰好无压力时，气体的热力学温度T.

15.一个柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如下列图．玻璃的折射率 ．一细束单色光在O点左侧与O相距 处垂直于AB从玻璃砖下方入射，不考虑光线射出玻璃砖时从原路返回的情形.求： 

①光线发生全反射的临界角C；

②光线从玻璃砖的射出点到B点的距离s.

五、填空题

16.一列简谐横波沿x轴正方向传播，当t＝0时波恰好传播到x轴上的质点B，此时在它左边的质点A恰好位于负最大位移处，如下列图，当t＝1s时，质点B第二次出现在正的最大位移处.该简谐波的波速等于________m/s，质点B的振动方程为y＝________cm.

答案解析局部

一、单项选择题

1.【解析】【解答】A、伦琴最早发现了伦琴射线，也叫X射线；A不符合题意.

B、法拉第首先引入了场的概念和电场线、磁感线的概念；B不符合题意.

C、普朗克为了解释黑体辐射，把能量子的概念引入，认为能量是不连续的；C符合题意.

D、牛顿推出万有引力公式 后，卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量G的数值；D不符合题意.

故答案为：C

 
【分析】该题目考查的是物理学中，著名物理学家的成就，平时注意积累、记忆即可。

2.【解析】【解答】金属棒以O点为轴沿顺时针方向转动，由右手定那么可知，通过定值电阻的电流方向由a到b，A不符合题意；当金属棒转过60°时有效的切割长度最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大．感应电动势最大值为：Em＝B•2l ＝B•2l• ＝2Bl2ω，通过定值电阻的最大电流为： ，BC不符合题意．通过定值电阻的电荷量为：q＝ △t，平均感应电流为： ，平均感应电动势为： ， ，解得：q＝ ，D符合题意；

故答案为：D

 
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。

3.【解析】【解答】对a、b两球分别受力分析，建立沿支架和垂直于支架的坐标系，如下列图：

对a由平衡条件： ， ，可得 ；

对b由平衡条件： ， ，可得 ；

同一根绳的张力处处相同，联立可得 ，有 ；

故答案为：A

 
【分析】分别对两个物体进行受力分析，在重力和支持力的作用下，两个物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可。

4.【解析】【解答】A．卫星发射后要克服地球的引力减速，故发射速度越大卫星飞的越远，第一宇宙速度是刚好能让卫星升空的最小速度，故“嫦娥四号〞的发射速度一定大于第一宇宙速度；

A不符合题意.

B．根据星球外表的万有引力等于重力，可得 ，故有 ；B不符合题意.

C．贴着星球外表转的卫星的线速度即为第一宇宙速度，而星球外表的万有引力提供向心力， ，可得 ，那么有 ， ；C不符合题意.

D．“嫦娥四号〞绕月球转动由万有引力提供向心力， ，可 ；D符合题意.

故答案为：D

 
【分析】当卫星的轨道半径为中心天体的半径时，此时的速度为第一宇宙速度，结合万有引力定律和向心力公式求解此时的速度。

二、多项选择题

5.【解析】【解答】A．根据位移—时间图象的纵坐标表示位置，斜率表示速度，故乙的图象为倾斜直线表示做正方向的匀速直线运动；A符合题意.

B．由图象可知2s末两车的位置相同，即两车相遇；B符合题意.

C．由位移—时间图象的斜率表示瞬时速度，可得2s末 ，甲在0~2s的平均速度 ，而甲的速度逐渐增大，故有2s末甲的速度大于乙的速度；C不符合题意.

D．由平均速度的定义 ，可得0～4s内甲、乙两车的平均速度的大小均为5m/s，但甲沿负方向，乙沿正方向，故平均速度不相同；D不符合题意.

故答案为：AB

 
【分析】s-t图像中，横坐标为时间，纵坐标为位移，图像的斜率是速度，通过这些性质结合选项分析即可。

6.【解析】【解答】运发动在加速上升过程中加速度向上，处于超重状态，A符合题意；取向上为正，根据动量定理可得I﹣mgt＝mv，解得v＝ ﹣gt，B不符合题意；该过程中，地面对运发动做的功为0，C不符合题意；根据动量定理可得：该过程中，人的动量变化大小为△P＝I﹣mgt，D符合题意．

故答案为：AD

 
【分析】物体具有向上的加速度，为超重状态；物体具有向下的加速度，为失重状态。

7.【解析】【解答】根据图象可知变压器原线圈接入的交流电的有效值为 ，根据理想变压器的电压比等于匝数比 ，可得变压器的输出电压 ，保险丝的最大电流为5A，由欧姆定律可得 ，解得滑动变阻器的最小电阻为 ，且电容器两极板的电压不超过50V为电压的最大值，有 ，解得 ；故符合阻值范围为 的有10Ω和12Ω；

故答案为：BC

 
【分析】通过交流电压的表达式读出电压的最大值和角速度，计算出电压的有效值和频率，利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可，再利用欧姆定律电阻的阻值。

8.【解析】【解答】A．粒子P从C点沿x轴正向进入磁场，受洛伦兹力而向上偏转过O点，由左手定那么知带正电；A符合题意.

B．据题意可知P粒子在磁场中做半个圆周运动，那么半径为 ，运动时间为 ；B符合题意.

CD．Q粒子与P粒子相同，而速度为4v，由 可知 ，而CD距离为2L，故Q粒子不可能沿x轴正向进入磁场，设与y轴的夹角为θ，分别有两种情况从C点进过D出，轨迹如图：

有几何关系可知 ，两种轨迹的圆心角为60°和300°，那么粒子Q的运动时间为 或 ；而圆周的弧长为 或 ；C不符合题意，D符合题意.

故答案为：ABD

 
【分析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，利用几何关系求解轨道半径，再结合选项分析求解即可。

9.【解析】【解答】A．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒(如花粉)的运动，不是分子的运动；A不符合题意.

B．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点；B符合题意.

C．热力学第二定律的一种表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响．另一种表述是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．第二定律说明热的传导具有方向性．C符合题意.

D．根据理想气体的状态方程 可知，一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，气体的温度升高；又因为一定质量的理想气体的内能大小只与温度有关，与气体的体积无关，那么内能一定增加；D符合题意.

E．在绝热条件下压缩气体时，外界对气体做功，但没有热交换，故气体的内能增加；故E错误.

故答案为：BCD

 
【分析】固体分为晶体和非晶体，晶体具有熔点，非晶体没有熔点，晶体分为单晶体和多晶体，都具有熔点，但是单晶体各向异性，多晶体各向同性，非晶体没有熔点，各向同性。

三、实验题

10.【解析】【解答】〔1〕由于是验证机械能守恒定律，即验证减小的势能等于增加的动能，所以除了测量小球通过两光的速度外，还要测量两光电门之间的高度差．〔2〕用小于通过光电门的平均速度代替瞬时速度，所以小球通过光电门的瞬时速度vA＝ 〔3〕小球从A光电门到B光电门，假设机械能守恒，那么减小的重力势能mgh等于增加的动能 ，消去质量将速度代入有：
【分析】当运动位移很短时，物体的平均速度等于物体运动的瞬时速度，位移越短，平均速度越接近瞬时速度；重物下落时应遵循机械能守恒定律，即动能的增加量等于重力势能的减小量，利用运动学公式表示出速度v，再化简即可。

11.【解析】【解答】(1)本实验要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，故滑动变阻器应采用分压接法；由于灯泡内阻 ， ，因此应采用电流表外接法，选择B电路；(2)实验电路选择电流表的外接法+滑动变阻器的分压式，实物连线如下列图：

;
(3) I-U图象中每个点的割线斜率表示电阻的倒数，那么可知随着电压的升高电阻增大；原因是灯丝电阻随温度的升高电阻率增大；(4)由图乙读得灯泡的电流I=0.26A， ，那么灯泡的实际功率为 .

 
【分析】〔1〕电流表内阻比较大，对电压影响比较大，故采用电流表外接法；为了能得到比较多的数据，采用分压法；
〔2〕对于电压表来说，与谁并联就测的是谁两端的电压；电流表串联在电路中；
〔3〕电阻的大小是本身的一种属性，电阻和电阻率一般来说会随着温度的升高而升高；
〔4〕结合功率公式P=UI求解即可。

四、解答题

12.【解析】【分析】〔1〕对物体进行受力分析，在重力、支持力、摩擦力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可；
〔2〕对物体进行受力分析，在沿斜面方向和垂直于斜面两个方向上分解，在沿斜面方向利用牛顿第二定律求解物体的加速度，结合运动学公式求解位移。

13.【解析】【分析】〔1〕对物体进行受力分析，对物体从A点运动到B点的过程应用动能定理求解物体的末速度，结合电场力做功公式求解电场强度；
〔2〕两个物体组成系统动量守恒和能量守恒，利用动量守恒定律和能量守恒列方程分析求解即可；
〔3〕小球做匀减速运动，结合小球的加速度利用运动学公式求解位移。

14.【解析】【分析】〔1〕当气体产生的压强与外界气压和液体压强平衡时，就会到达平衡状态，列方程求解即可；
〔2〕气体做等压变化，结合气体初状态和末状态的体积和温度，利用盖—吕萨克定律列方程求解末状态的温度即可。

15.【解析】【分析】〔1〕结合介质的折射率，利用全反射临界角公式求解即可；
〔2〕通过折射，大致画出光的传播路径，利用折射定律和全反射定律确定出射位置，进而求解距离。

五、填空题

16.【解析】【解答】(1)由波的图象可读出波长 ，而B质点在t=0开始向上振动，在t=1s第二次出现在波峰，即 ，故有 ，由 .
(2)质点B的起振向上，振幅A=5cm，而 ，故质点B的振动方程为 .
【分析】通过图像读出波的波长，结合质点P的位置移动求解波速，进而求出波的周期，进而求解振动方程。