2021届河北省张家口市高三下学期物理一模考试试卷含答案

这是一份2021届河北省张家口市高三下学期物理一模考试试卷含答案，共11页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1.一个质点在外力的作用下由静止开始沿直线运动，它的加速度与时间图像如下列图， 时，该质点的速度大小为〔 〕
A. B. C. D.
2.氢原子能级如下列图，用光子能量为 的光照射大量处于 能级的氢原子，氢原子向低能级跃迁时辐射出的光照射到逸出功为 的金属板时，射出光电子最大初动能为〔 〕
A. B. C. D.
3.如下列图，一长度为R的轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角 的光滑斜面上O点，小球在斜面上绕O点做半径为R的圆周运动，A、B分别是圆周运动轨迹的最低点和最高点，假设小球通过B点时轻绳拉力大小等于 ，重力加速度为g，那么小球通过A点时，轻绳拉力大小为〔 〕
A. B. C. D.
4.在如下列图的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比 ，原线圈通过电流表和定值电阻 连接 的交变电源，定值电阻 电流表、电压表均为理想电表，那么〔 〕
A. 电流表示数为
B. 电压表示数为
C. 电阻 的功率为
D. 电阻 的功率为
5.如下列图，在倾角 的光滑固定斜面上，物块A、B质量均为m，物块A与轻弹簧相连，物块B用平行于斜面的细线与斜面顶端相连，A、B静止且两者之间的弹力大小为 ，重力加速度为g， ，某时刻把细线剪断，以下说法正确的选项是〔 〕

A. 细线剪断前，细线的拉力大小为
B. 细线剪断前，弹簧弹力大小为
C. 细线剪断瞬间，A，B之间的弹力大小为
D. 细线剪断瞬间，A，B之间的弹力大小为
6.如下列图， 坐标系中，A点的坐标为 ，B点的坐标为 ，匀强电场的方向平行于坐标系平面，其中坐标原点O处的电势为 ，A点电势为 ，B点电势为 ，那么电场强度的大小为〔 〕
A. B. C. D.
二、多项选择题
7.2021年12月25日，国产C919大型客机飞抵呼伦贝尔海拉尔东山国际机场，开展高寒试验试飞专项任务。此客机质量为m，起飞前，在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速，经过时间t速度到达v，此过程飞机发动机输出功率恒为P，所受阻力恒为f，那么在这段时间内〔 〕

A. 飞机做匀加速运动，加速度大小 B. 飞机位移大小为
C. 飞机受到的合外力所做的功为 D. 飞机受到的阻力所做的功为
8.如下列图软铁环上绕有M、N两个线圈，M线圈通过滑动变阻器及开关与电源相连，N线圈连接电流表，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 开关闭合瞬间，通过电流表G的电流由a到b
B. 开关闭合稳定后，通过电流表G的电流由b到a
C. 开关闭合稳定后，将滑动变阻器滑片向右滑动，通过电流表G的电流由a到b
D. 开关闭合稳定后再断开瞬间，通过电流表G的电流由a到b
9.2021年7月23日“天问一号〞火星探测器成功发射，开启了火星探测之旅，迈出了我国行星探测第一步.“天问一号〞将完成“绕、落、巡〞系列步骤.假设在着陆前，“天问一号〞距火星外表高度为h，绕火星做周期为T的匀速圆周运动，火星半径为R，引力常量为G，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 火星的平均密度为
B. “天问一号〞圆周运动的角速度大小为
C. 火星外表重力加速度为
D. “天问一号〞圆周运动的线速度大小为
10.如下列图，等腰直角三角形 区域中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m，电荷量为q的正粒子沿 方向射入磁场，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 粒子射入速率越大，在磁场中运动时间越长
B. 粒子射入速率越大，在磁场中运动的加速度越大
C. 粒子在磁场中运动的最长时间为
D. 假设粒子射人速率不同，那么射出磁场时速度的方向一定不同
三、实验题
11.某实验小组以图中装置中验证“动能定理〞.他们用不可伸长的细线将滑块〔含挡光片〕通过一个定滑轮和挂有重物的动滑轮与力的传感器相连，在水平气垫导轨的A、B两点各安装一个光电门，A、B两点间距为x，释放重物，挡光片通过A、B时的遮光时间分别为 、 ，力的传感器连接计算机记录细绳的拉力大小为F，滑块及挡光片的总质量为M，挡光片宽度为d，重物的质量为m.
〔1〕实验操作过程中________〔选填“需要〞或“不需要〞〕满足 ；
〔2〕实验过程中测得的滑块通过A、B两点时动能变化为________；假设关系式________成立，那么动能定理成立.〔用题中的物理量字母表示〕
12.电流表G的量程为 ，内阻 ，把它改装成如下列图的一个多量程多用电表，当开关S接到1或2位置时为电流挡，其中小量程为 ，大量程为 .当开关S接到4时为电压挡，电压表量程为 .
〔1〕开关S接位置________〔填“1〞或“2〞〕时，电流表的量程为 ，图中电阻 ________ ， ________ ， ________ 。
〔2〕图中的电源E的电动势为 ，当把开关S接到位置3时，短接A、B进行欧姆调零后，此欧姆挡内阻为________ ，现用该挡测一电阻阻值，指针偏转到 ，那么该电阻的阻值为________ 。
四、解答题
13.如下列图，光滑水平面上质量为 的滑块A和质量为 的滑块B用轻弹簧连接，弹簧处于压缩状态且弹性势能为 ，滑块A与左侧竖直墙壁接触但不粘连，整个系统处于静止状态.现将滑块B由静止自由释放，弹簧恰好恢复原长时，滑块B与静止在水平面上质量为 的滑块C发生碰撞且粘合在一起，求：
〔1〕滑块B、C碰后瞬间的速度大小；
〔2〕弹簧第二次恢复原长时，滑块A与滑块 的速度大小.
14.如下列图，间距 的平行且足够长的导轨由倾斜、水平两局部组成，倾斜局部倾角 ，在倾斜导轨顶端连接一阻值 的定值电阻，质量 的金属杆 垂直导轨放置且始终接触良好，并在整个区域加一垂直于倾斜轨道所在斜面向下、磁感应强度 的匀强磁场.现让金属杆 从距水平面高度 处由静止释放，金属杆在倾斜导轨上先加速再匀速运动，然后进入水平导轨局部，再经过位移 速度减为零.金属棒与导轨间的动摩擦因数 ，导轨与金属杆的电阻不计，金属棒在导轨两局部衔接点机械能损失忽略不计，重力加速度 .求：
〔1〕金属杆匀速运动时的速度大小；
〔2〕金属杆在倾斜导轨运动阶段，通过电阻R的电量和电阻R产生的焦耳热；
〔3〕金属杆水平导轨上运动时所受摩擦力的冲量大小.
15.如下列图，一根粗细均匀、长 的细玻璃管 开口朝下竖直放置，玻璃管中有段长 的水银柱，上端封闭了一段长 的空气柱，外界大气温度为27℃，外界大气压强恒为 .现将玻璃管缓慢旋转至开口竖直向上，假设空气柱可以看作理想气体，求：
〔1〕开口竖直向上时，封闭空气柱的长度；
〔2〕再对B端缓慢加热，封闭气柱温度为多少开时，水银柱上端恰好上升到管口处.
16.如下列图，一半径为R的透明球体置于真空中， 是一条通过透明球体球心的直线，一单色细光束 平行于 射向球体，B为入射点，且夹角 ， 为出射光线， 与 夹角 ，光在真空中的传播速度为c，求：
〔1〕透明球体材料对该单色细光束的折射率；
〔2〕该单色细光束从B点传播到C点的时间.
答案解析局部
一、单项选择题
1.【解析】【解答】图像面积代表速度变化量，由静止开始沿直线运动， 时，该质点的速度大小
故答案为：D。

【分析】图像面积代表速度的变化量，结合初速度的大小可以求出质点末速度的大小。
2.【解析】【解答】用光子能量为 的光照射大量处于 能级的氢原子，跃迁到
4能级，氢原子向低能级跃迁时辐射出的光最大能量
照射到逸出功为 的金属板时，射出光电子最大初动能为
故答案为：B。

【分析】利用能级的能量差可以求出光子辐射的能量，结合光电效应方程可以求出光电子的最大初动能。
3.【解析】【解答】在B点，根据牛顿第二定律得
从B点到A点，根据动能定理得
在A点，根据牛顿第二定律得
解得
故答案为：B。

【分析】利用A和B点其小球的牛顿第二定律结合AB过程的动能定理可以求出轻绳拉力的大小。
4.【解析】【解答】AB．由
可知，输入电压的有效值为20V ，那么有
(其中U1、U2为原副线圈上的电压值，I1、I2为原副线圈上的电流值)，根据公式
且
联立可得
即电压表示数为8V，电流表的示数为0.4A，故 AB 错误；
CD． R1的功率为
R2的功率为
C符合题意D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】利用电压瞬时值的表达式可以求出电压的有效值；利用原线圈的欧姆定律结合匝数之比可以求出输出电压和输入电流的大小；结合热功率的表达式可以求出电阻的功率大小。
5.【解析】【解答】A．细线剪断前，对B分析，有
解得
A不符合题意；
B．细线剪断前，对整体分析有
解得
B不符合题意；
CD．细线剪断瞬间，弹簧弹力不变，整体分析有
对B分析，有
解得
C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。

【分析】细绳断开前，利用B的平衡可以求出绳子拉力的大小；利用整体的平衡可以求出弹力的大小；利用整体的牛顿第二定律及B的牛顿第二定律可以求出AB之间弹力的大小。
6.【解析】【解答】由题意知B点的电势为−9V，所以在x负半轴找一点B′(−15cm,0)，B′点的电势为9V，根据A点的坐标为(0,20cm)，A点电势为16V，可知y轴上每上升1cm电势升高0.8V，根据B′点的坐标为(−15cm,0)，B′点电势为9V，可知x轴上每前进1cm电势降低0.6V，所以点P(0,3cm)的电势为2.4V，点D(−4cm,0)的电势为2.4V，故P、D为等势点，过O点作PD的垂线，交PD于E点， PD=5cm，设OE为x，由三角形相似得
得
所以电场强度为
A符合题意BCD不符合题意。
故答案为：A。

【分析】利用电势的分布可以求出等势面的位置，利用等势面的位置可以判别电场强度的方向，利用电势差和电场线方向的距离可以求出电场强度的大小。
二、多项选择题
7.【解析】【解答】A．对飞机受力分析有
随着速度增大，合力减小，加速度减小，所以飞机做变加速运动。A不符合题意；
BCD．根据动能定理得
解得
飞机受到的阻力所做的功为
故答案为：BD。

【分析】当飞机在额定功率下运动，随着速度的增大，结合牛顿第二定律可以判别其加速度不断减小；利用动能定理可以求出飞机位移的大小；利用动能定理可以求出阻力做功的大小；合力做功为牵引力做功及阻力做功之和。
8.【解析】【解答】A．开关闭合瞬间，在线圈N中产生向下的磁场，根据楞次定律，通过电流表G的电流由b到a，A不符合题意；
B．开关闭合稳定后，线圈中的磁场不变，磁通量不变，电流表没有电流。B不符合题意；
C．开关闭合稳定后，将滑动变阻器滑片向右滑动，线圈M中电流减小，产生的磁场减弱，根据楞次定律，通过电流表G的电流由a到b。C符合题意；
D．开关闭合稳定后再断开瞬间，线圈中的磁场减弱，根据楞次定律，通过电流表G的电流由a到b。D符合题意。
故答案为：CD。

【分析】利用原线圈其电流的变化可以判别其磁通量的变化，再结合楞次定律可以判别副线圈其电流的方向。
9.【解析】【解答】A．“天问一号〞距火星外表高度为h，绕火星做周期为T的匀速圆周运动 ,
解得火星的平均密度为 ，A不符合题意；
B．“天问一号〞圆周运动的角速度大小为
B符合题意；
C．根据 ，
解得：
C不符合题意；
D．“天问一号〞圆周运动的线速度大小为
D符合题意；
故答案为：BD。

【分析】利用引力提供向心力结合密度公式可以求出火星的平均密度；利用周期的大小可以求出卫星圆周运动的角速度；利用引力形成重力可以求出火星外表重力加速度的大小；利用角速度和轨道半径可以求出线速度的大小。
10.【解析】【解答】A．粒子射入磁场时不同的速率对应不同的半径，粒子将从不同的位置离开磁场，当粒子从AC边离开时，速度增加，但在磁场中时间始终不变，根据对称性特征，轨迹均为 圆周，当从BC边离开时，随速度增加，轨迹半径增大，轨迹所对圆心角变小，那么运动时间越来越短，A不符合题意；
B．粒子射入速率越大，在磁场中运动的加速度
a越大，B符合题意；
C．由A分析可知，粒子从AC边离开磁场时在磁场中运动的时间最长为
C符合题意；
D．粒子以不同速率从AC边离开磁场时，根据对称性特征，轨迹均为 圆周，沿平行于BC方向离开磁场，D不符合题意。
故答案为：BC。

【分析】粒子射入的速率大小与轨迹所对圆心角大小无关所以对运动的时间没有影响；利用牛顿第二定律可以判别粒子加速度的大小受速度的大小影响；利用粒子的运动轨迹所对圆心角可以求出运动的最长时间；利用运动的轨迹对称性可以判别当速度不同时粒子可以离开磁场的速度方向相同。
三、实验题
11.【解析】【解答】(1)因为有力的传感器测量拉力，故不需要满足 。
(2)挡光片通过A、B时的遮光时间分别为 、 ，挡光片宽度为d，滑块通过A、B两点时动能变化为
假设关系式
成立，那么动能定理成立.

【分析】〔1〕由于有力传感器所以不需要满足质量要求；
〔2〕利用平均速度公式结合质量可以求出动能的变化，当动能的变化量等于合力做功时可以验证动能定理。
12.【解析】【解答】(1)根据电流表改装的规律，并联电阻越小，量程越大，所以开关S接位置2时，为小量程。接2时，有
接1时，有
解得 ， 接4时，有
解得
(2)表笔短接，电流表满偏，那么有 根据闭合电路的欧姆定律得

【分析】〔1〕利用并联电阻的大小可以判别电流表量程的大小；利用电流表的量程结合并联电路的特点可以求出并联电阻的大小；利用电压表的量程结合欧姆定律可以求出串联电阻的大小；
〔2〕利用电动势及满偏电流可以求出电表的内阻；利用闭合电路的欧姆定律可以求出待测电阻的大小。
四、解答题
13.【解析】【分析】〔1〕弹簧恰好恢复原长，其弹性势能转化为B的动能，结合BC碰撞后其速度相等，利用动量守恒定律可以求出BC碰后速度的大小；
〔2〕当弹簧第二次恢复原长时，其A与BC属于弹性碰撞，利用动量守恒定律及能量守恒定律可以求出弹簧恢复时两者其速度的大小。
14.【解析】【分析】〔1〕金属棒匀速运动时，其合力等于0，利用金属棒的平衡方程可以求出匀速运动的速度大小；
〔2〕金属棒在倾斜轨道运动的过程，利用磁通量变化量结合电阻的大小可以求出电荷量的大小；利用能量守恒定律可以求出电阻产生的焦耳热大小；
〔3〕金属棒在水平导轨上，由于摩擦力的冲量导致其冲量减小，利用动量定理可以求出摩擦力冲量的大小。
15.【解析】【分析】〔1〕玻璃管旋转过程中其气体温度不变，利用气体等温变化的方程可以求出封闭空气的长度；
〔2〕当对B端加热时，其气体缓慢上升，利用气体的等压变化可以求出气体末状态的温度。
16.【解析】【分析】〔1〕光线经过两次偏振后的角度，利用几何关系可以求出折射角的大小，利用折射定律可以求出折射率的大小；
〔2〕折射率的大小可以求出光线经介质传播的速度大小，结合传播的路程可以求出传播的时间。