2021届山西省太原市高三物理模拟能力测试(一)含答案

这是一份2021届山西省太原市高三物理模拟能力测试(一)含答案，共15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.在2021年武汉举行的第七届世界军人运动会中，21岁的邢雅萍成为本届军运会的“八冠王〞。如图是定点跳伞时邢雅萍运动的v-t图像，假设她只在竖直方向运动，从0时刻开始先做自由落体运动，t1时刻速度到达v1时翻开降落伞后做减速运动，在t2时刻以速度v2着地。邢雅萍〔连同装备〕的质量为m，那么邢雅萍〔连同装备〕〔 〕
A. 0~t2内机械能守恒 B. 0~t2内机械能减少了
C. t1时刻距地面的高度大于 D. t1~t2内受到的合力越来越小
2.4月1日，由于太阳光不能照射到太阳能电池板上，“玉兔二号〞月球车开始进入第十六个月夜休眠期。在之后的半个月内，月球车采用同位素 电池为其保暖供电， 是人工放射性元素，可用中子照 得到。 衰变时只放出 射线，其半衰期为88年。那么〔 〕
A. 用中子辐照Np237制造Pu238时将放出电子
B. Pu238经一次衰变会有两个质子转变为两个中子
C. Pu238经一次衰变形成的新核含有144个中子
D. 当到达下个月昼太阳能电池板工作时，Pu238停止衰变不再对外供电
3.2021年8月，“法国哪吒〞扎帕塔身背燃料包，脚踩由5个小型涡轮喷气发动机驱动的“飞板〞，仅用22分钟就飞越了英吉利海峡35公里的海面。扎帕塔〔及装备〕的总质量为120kg，设发动机启动后将气流以6000m/s的恒定速度从喷口向下喷出，那么当扎帕塔〔及装备〕悬浮在空中静止时，发动机每秒喷出气体的质量为〔不考虑喷气对总质量的影响，取g=10m/s2〕〔 〕
4.三根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正三角形，O为三角形的重心，通过三根直导线的电流分别用I1、I2、I3表示，方向如图。现在O点垂直纸面固定一根通有电流为I0的直导线，当 时，O点处导线受到的安培力大小为F。通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比，那么〔 〕
A. 当 时，O点处导线受到的安培力大小为4F
B. 当 时，O点处导线受到的安培力大小为
C. 当 时，O点处导线受到的安培力大小为
D. 当 时，O点处导线受到的安培力大小为2F
5.如图，竖直平面内的Rt△ABC，AB竖直、BC水平，BC=2AB，处于平行于△ABC平面的匀强电场中，电场强度方向水平。假设将一带电的小球以初动能Ek沿AB方向从A点射出，小球通过C点时速度恰好沿BC方向，那么〔 〕
A. 从A到C，小球的动能增加了4Ek
B. 从A到C，小球的电势能减少了3Ek
C. 将该小球以3Ek的动能从C点沿CB方向射出，小球能通过A点
D. 将该小球以4Ek的动能从C点沿CB方向射出，小球能通过A点
二、多项选择题
6.如图，从P点以水平速度v将小皮球抛向固定在地面上的塑料筐，小皮球恰好能够入筐。不考虑空气阻力，那么小皮球在空中飞行的过程中〔 〕
A. 在相等的时间内，皮球动量的改变量相同 B. 在相等的时间内，皮球动能的改变量相同
C. 下落相同的高度，皮球动量的改变量相同 D. 下落相同的高度，皮球动能的改变量相同
7.如图，A、B两点分别固定有等量的点电荷，其中A处的为正电荷，B处的电性未知。MN为AB连线的中垂线，O为垂足。由绝缘材料制成的闭合光滑轨道abed关于O点对称，其上穿有带正电小环。现在P点给小环一沿轨道切线方向的初速度，小环恰能沿轨道做速率不变的运动，那么〔不考虑重力〕〔 〕
A. 小环在a、c两点受到的电场力相同
B. 小环在b、d两点的电势能相同
C. 假设在d点断开轨道，小环离开轨道后电场力一直做正功
D. 假设将小环从d沿da连线移到a，电场力先做负功后做正功
8.如图，光滑平行导轨MN和PQ固定在同一水平面内，两导轨间距为L，MP间接有阻值为 的定值电阻。两导轨间有一边长为 的正方形区域abcd，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，ad平行MN。一粗细均匀、质量为m的金属杆与导轨接触良好并静止于ab处，金属杆接入两导轨间的电阻为R。现用一恒力F平行MN向右拉杆，杆出磁场前已开始做匀速运动，不计导轨及其他电阻，忽略空气阻力，那么〔 〕
A. 金属杆匀速运动时的速率为
B. 出磁场时，dc间金属杆两端的电势差
C. 从b到c的过程中，金属杆产生的电热为
D. 从b到c的过程中，通过定值电阻的电荷量为
9.如图，一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环，ABCD位于矩形的四个顶点上。以下说法正确的选项是〔 〕
A. 状态C的温度为 B. 从A→B，分子的平均动能减少
C. 从C→D，气体密度增大 D. 从D→A，气体压强增大、内能减小
E. 经历A→B→C→D→A一个循环，气体吸收的热量大于释放的热量
10.一列简谐波以1m/s的速度沿x轴正方向传播。t=0时，该波传到坐标原点O，O点处质点的振动方程为y=10sin10πt〔cm〕。P、Q是x轴上的两点，其坐标xP=5cm、xQ=10cm，如下列图。以下说法正确的选项是〔 〕
A. 该横波的波长为0.2m
C. t=0.1s时，P处质点第一次到达波峰 D. Q处质点开始振动时，P处质点向-y方向振动且速度最大
三、实验题
11.为测量弹簧压缩时具有的弹性势能和滑块B的质量，某同学用如图的装置进行实验。气垫导轨上有A、B两个滑块，A上固定一遮光片，左侧与被压缩且锁定的弹簧接触，右侧带有橡皮泥。A的质量为m1 ， 遮光片的宽度为d；翻开电源，调节气垫导轨使滑块A和B能静止在导轨上。解锁弹簧，滑块A被弹出后向右运动，通过光电门1后与B相碰，碰后粘在一起通过光电门2。两光电门显示的遮光时间分别为△t1和△t2 ， 由此可知碰撞前滑块A的速度为________，锁定时弹簧只有的弹性势能为Ep=________，B的质量m2=________。〔用和测得物理量的符号表示〕
12.在有机玻璃板的中心固定一段镀锌铁丝，盖在盛有适量自来水的不锈钢桶上，铁丝下端浸在水中但不与桶的底面和侧面接触。以镀锌铁丝为负极，钢桶为正极，制成一个自来水电源。为测量该电源的电动势和内电阻，某同学设计了图a的电路进行实验。使用器材主要有两个相同的微安表G1、G2〔量程为200μA〕，两个相同的电阻箱R1、R2〔规格均为9999.9Ω〕。实验过程如下，完成步骤中的填空：
〔1〕调节电阻箱R1的阻值为________〔选填“8888.8〞或“0000.0〞〕Ω，调节R2的阻值为2545.0Ω，闭合开关S；
〔2〕保持R2的值不变，调节R1 ， 当R1=6000.0Ω时，G1的示数为123.0μA，G2的示数为82.0μA，那么微安表的内阻为________Ω；
〔3〕保持R2的值不变，屡次调节R1的值，记录两个微安表的示数如下表所示：
在图b中将所缺数据点补充完整，作出I2-I1图线；
〔4〕根据图线可求得电源的内阻r=________Ω，电动势E=________V。〔结果保存两位有效数字〕
四、解答题
13.如图，在水橇跳台表演中，运发动在摩托艇水平长绳牵引下以16m/s的速度沿水面匀速滑行，其水橇〔滑板〕与水面的夹角为θ。到达跳台底端时，运发动立即放弃牵引绳，以不变的速率滑上跳台，到达跳台顶端后斜向上飞出。跳台可看成倾角为θ的斜面，斜面长8.0m、顶端高出水面2.0m。运发动与水橇的总质量为90kg，水橇与跳台间的动摩擦因数为 、与水间的摩擦不计。取g=10m/s2 ， 不考虑空气阻力，求：
〔1〕沿水面匀速滑行时，牵引绳对运发动拉力的大小；
〔2〕到达跳台顶端时，运发动速度的大小。
14.如图，xOy坐标系中存在垂直平面向里的匀强磁场，其中，x≤0的空间磁感应强度大小为B；x>0的空间磁感应强度大小为2B。一个电荷量为+q、质量为m的粒子a，t=0时从O点以一定的速度沿x轴正方向射出，之后能通过坐标为〔 ， 〕的P点，不计粒子重力。
〔1〕求粒子速度的大小；
〔2〕在a射出 后，与a相同的粒子b也从O点以相同的速率沿y轴正方向射出。欲使在运动过程中两粒子相遇，求 。〔不考虑粒子间的静电力〕
15.如图，一端封闭的薄玻璃管开口向下，截面积S=1cm2 ， 重量不计，内部充满空气，现用竖直向下的力将玻璃管缓慢地压人水中，当玻璃管长度的一半进入水中时，管外、内水面的高度差为△h=20cm。水的密度ρ=1.0×103kg/m3 ， 大气压强p0相当于高1020cm的水柱产生的压强，取g=10m/s2 ， 求：〔不考虑温度变化〕
(i)玻璃管的长度l0；
(ii)继续缓慢向下压玻璃管使其浸没在水中，当压力F2=0.32N时，玻璃管底面到水面的距离h。
16.如图，两等腰三棱镜ABC和CDA腰长相等，顶角分别为∠A1=60°和∠A2=30°。将AC边贴合在一起，组成∠C=90°的四棱镜。一束单色光平行于BC边从AB上的O点射入棱镜，经AC界面后进入校镜CDA。棱镜ABC的折射率 ，棱镜CDA的折射率n2= ，不考虑光在各界面上反射后的传播，求：(sin15°= ，sin75°= )
(i)光线在棱镜ABC内与AC界面所夹的锐角θ；
(ii)判断光能否从CD面射出。
答案解析局部
一、单项选择题
1.【解析】【解答】A．0~t1时间内，邢雅萍做自由落体，机械能守恒，t1~ t2由于降落伞的作用，受到空气阻力的作用，空气阻力做负功，故0~t2内机械能不守恒，A不符合题意；
B．机械能损失发生在t1~ t2的时间段内，设t1时刻物体距离地面高度为h，那么有
解得
阻力做负功，故机械能的减小量为
B不符合题意；
C． 图象与时间轴围成面积表示位移大小，如图
假设物体做匀减速直线运动，那么有 时间里平均速度
由图可知运发动 时间里位移小于红线表示的匀减速运动的位移，故 两段时间里，邢雅萍的平均速度小于 ，故t1时刻距地面的高度小于 ；C不符合题意；
D． 图象的斜率表示加速度，由图像可知，在 时间内运发动做加速度不断减小的减速运动，D符合题意。
故答案为：D。

【分析】利用阻力做功可以判别机械能不守恒；利用动能定理可以求出机械能的减少量；利用面积的大小可以判别对应的高度；利用斜率的大小可以判别合力的大小。
2.【解析】【解答】A．用中子辐照Np237时的核反响方程为
根据核反响方程可知，有电子放出，A符合题意；
BC．Pu238经一次 衰变，衰变方程为
Pu238经一次 衰变会把2个质子和2个中子作为一个整体抛射出来，衰变后形成的新核中有中子数为 〔个〕
BC不符合题意；
D．放射性元素有半衰期是由放射性元素本身决定的，与外界环境无关，D不符合题意。
故答案为：A。

【分析】利用核反响质量数和电荷数守恒可以判别用中子辐照时有电子的产生；利用质量数和电荷数守恒可以判别衰变的产物；半衰期的大小与外界条件无关。
3.【解析】【解答】设扎帕塔〔及装备〕对气体的平均作用力为 ，根据牛顿第三定律可知，气体对扎帕塔〔及装备〕的作用力的大小也等于 ，对扎帕塔〔及装备〕，那么
设时间 内喷出的气体的质量 ，那么对气体由动量定理得
解得
代入数据解得
发动机每秒喷出气体的质量为0.2kg，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。

【分析】利用动量定理可以求出每秒喷出气体的质量。
4.【解析】【解答】根据安培定那么画出 在O点的磁感应强度 的示意图如下列图
当 时，三根导线在O点产生的磁感应强度大小相等，设为 ，根据磁场叠加原理可知，此时O点的磁感应强度为
此时O点处对应的导线的安培力
AB．由于通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比，当 时，那么有 ，
根据磁场叠加原理可知，此时O点的磁感应强度为
此时O点处对应的导线的安培力
AB不符合题意；
C．当 时，有 ，
如下列图
根据磁场叠加原理可知
此时O点处对应的导线的安培力
C符合题意；
D．当 时，有 ，
如下列图
根据磁场叠加原理可知
此时O点处对应的导线的安培力
D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】利用安培定那么可以判别磁感应强度的方向，结合磁感应强度的叠加及安培力的表达式可以求出安培力的大小。
5.【解析】【解答】A．设小球的速度为 ，那么有
小球通过C点时速度恰好沿BC方向，那么说明小球在竖直方向上的速度减为0，小球在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动，运动的位移为竖直方向上位移的2倍，那么平均速度为竖直方向上平均速度的2倍，又这段时间竖直方向的平均速度为
故水平方向的平均速度为
又
解得
那么
从A到C，小球的动能增加了
A不符合题意；
B．由动能定理可知重力与电场力做功之和为动能的增加量即 ，重力做负功，故电场力做功大于 ，那么小球的电势能减小量大于 ，B不符合题意；
D．由上分析可知：动能为 ，那么速度大小为2v，即小球以2v对速度从C点沿CB方向射出。而由AB分析可知，小球以初速度v沿AB方向从A点射出时，小球将以速度大小为2v，方向沿BC方向通过C点，那么小球以2v的速度从C点沿CB方向射出后运动过程恰好可视为其逆过程，所以假设将小球以2v的速度从C点沿CB方向射出，小球能通过A点；D符合题意；
C．由D分析可知，假设将小球以2v的速度从C点沿CB方向射出，小球能通过A点；那么假设将小球小于2v的速度从C点沿CB方向射出，小球将经过A点右侧。所以，假设将该小球以 的动能从C点沿CB方向射出，小球将经过A点右侧，不能经过A点，C不符合题意。
故答案为：D。

【分析】利用平均速度公式可以求出速度的大小；结合动能的表达式可以求出动能的变化；利用能量守恒定律可以判别电势能的变化；利用运动的可逆可以判别小球通过A点需要的动能大小。
二、多项选择题
6.【解析】【解答】A．因物体在空中只受重力，所以在相等的时间间隔内，皮球受到的冲量均为mgt，故皮球受到的冲量相同，根据动量定理可得，皮球动量的改变量相同，A符合题意；
B．在相等的时间间隔内，皮球下落的高度不同，故重力做的功不相等，即合外力做功不等，故皮球动能的改变量不同，B不符合题意；
C．下落相同的高度，时间并不相等，故皮球受到的重力的冲量不相等，故皮球动量的增量不相同，C不符合题意；
D．下落相同的高度，重力做功均为mgh，故重力做功相等，小球动能的增量相同，D符合题意。
故答案为：AD。

【分析】利用相同时间及重力不变可以判别重力冲量相同那么动量改变量相同；由于相同时间位移不同所以动能变化量不同；利用相同位移重力做功相同那么动能改变量相等，作用时间不同那么动量改变量不同。
7.【解析】【解答】由带电小环恰能沿轨道做速率不变的运动可知，在运动过程中电场力对小环不做功，即轨道上各处的电势相同，轨道与电场中的某一等势线重合，根据常见电场的电场分布图和等势面分布图可知，A、B两点处固定的是等量同种电荷。
A．由等量同种电荷中垂线上的电场分布特点可知，a、c两点电场强度大小相等，方向相反，故小环在a、c两点受到的电场力方向不同，A不符合题意；
B．b、d两点在同一等势面上，B、d两点的电势能相同，B符合题意；
C．假设在d点断开轨道，此时速度方向与电场力方向垂直，此后，电场力方向与速度方向成锐角，电场力一直做正功，C符合题意；
D．由等量同种电荷的电势分布可知，da连线上从d点到a点，电势先升高后降低，故带正电的小环电势能先增大后减小，故电场力先做负功，后做正功，D符合题意。
故答案为：BCD。

【分析】利用电场力不做功可以判别等势面及场源电荷的电性；利用等势面可以判别电势能相等；利用电场线的分布可以判别电场力的大小和方向；利用电场力和速度方向可以判别电场力做的功；利用电势的变化可以判别电势能和电场力做功的情况。
8.【解析】【解答】A．设流过金属杆中的电流为 ，由平衡条件得
解得
根据欧姆定律有
所以金属杆匀速运动的速度为
A不符合题意；
B．由法拉第电磁感应定律得，杆切割磁感线产生的感应电动势大小为
所以金属杆在出磁场时，dc间金属杆两端的电势差为
B符合题意；
C．设整个过程电路中产生的总电热为 ，根据能量守恒定律得
代入 可得
所以金属杆上产生的热量为
C不符合题意；
D．根据电荷量的计算公式可得全电路的电荷量为
D符合题意。
故答案为：BD。

【分析】利用平衡条件结合欧姆定律可以求出速度的大小；利用欧姆定律可以求出电势差的大小；利用能量守恒定律可以求出产生的焦耳热大小；利用磁通量变化量可以求出电荷量大小。
9.【解析】【解答】A． 过程为等压过程，那么有
即有
解得
过程也为等压过程，那么有
即
解得
A符合题意；
B．从A→B从A→B，温度升高，分子平均动能增大，B不符合题意；
C． 过程为等压变化过程，由图可知，气体体积减小，气体质量不变，那么气体密度增大，C符合题意；
D．从D→A，由图可知，气体压强增大，温度升高，气体内能增大，D不符合题意；
E．经历A→B→C→D→A一个循环,气体内能不变；在p-V图象中，图象与坐标轴围成面积表示功，所以 ，即整个过程，气体对外界做功，所以气体吸收的热量大于释放的热量，E符合题意。
故答案为：ACE。

【分析】利用理想气体的状态方程可以判别温度、体积和压强的变化；结合热力学第一定律可以判别热传递、做功和内能的变化情况。
10.【解析】【解答】B．O点处质点振动方程为 可知，波的振幅 ，起振方向为y轴正向，波动周期
P点振动周期与O点振动周期相同，为0.2s，B不符合题意；
A．波长
A符合题意；
C．振动从O点传到P点所需时间为
故P处质点振动时间
由于P处质点起振方向沿y轴向上，故经 到达波峰，C符合题意；
D．由题意知，P、Q之间的距离为
结合起振方向可知，Q处质点开始振动时，P处质点位移波峰，此时速度为零，D不符合题意；
E．当O处质点通过的路程为1m时，有
故经历的时间为
因为
所以振动形式从O点传到Q点所需时间为 ，所以Q处质点振动时间为 ，Q处质点通过的路程 ，E符合题意。
故答案为：ACE。

【分析】利用方程的角速度可以求出周期的大小；利用周期和波速可以求出波长的大小；利用质点的位置可以判别速度的大小和方向；利用振动的时间可以求出质点运动的路程。
三、实验题
11.【解析】【解答】由滑块A通过光电门1的运动时间可知，碰撞前滑块A的速度 解锁弹簧后，弹簧的弹性势能转化为A碰撞前的动能，故弹性势能 由碰撞后，AB整体通过光电门2的时间，可求得碰撞后AB整体的速度为
A、B碰撞过程中动量守恒，那么有
联立解得

【分析】利用平均速度公式可以求出速度的大小；利用能量守恒可以求出弹性势能的大小；利用平均速度公式结合动量守恒可以求出B的质量大小。
12.【解析】【解答】(1)为了保护电路，调节电阻箱的阻值为8888.8Ω。(2)此时流过 的电流为
由并联电路可知，电流之比等于电阻的反比，那么
解得 (3)描点作图，如下列图
；(4) 和 的总电阻为
由图像可得电源的内阻
那么
电源电动势
取 以及 ，代入可得

【分析】〔1〕利用欧姆定律可以判别电阻箱的阻值大小；
〔2〕利用并联电路特点可以求出内阻的大小；
〔3〕利用表格数据进行描点连线；
〔4〕利用图像斜率和截距可以求出内阻和电动势的大小。
四、解答题
13.【解析】【分析】〔1〕利用几何关系结合平衡条件可以求出拉力的大小；
〔2〕利用牛顿第二定律结合速度位移公式可以求出速度的大小。
14.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合几何关系可以求出粒子速度的大小；
〔2〕利用牛顿第二定律结合周期的表达式可以求出运动的时间。
15.【解析】【分析】〔1〕利用压强大小和气体的等温变化可以求出玻璃管的长度；
〔2〕利用气体的等温变化可以求出玻璃管底部到水面的距离。
16.【解析】【分析】〔1〕利用折射定律结合几何关系可以求出锐角的大小；
〔2〕利用折射定律结合几何关系可以求出角度的大小进而判别光线是否从CD面射出。度数
度数