2021届北京市海淀区高三物理二模试卷含答案

这是一份2021届北京市海淀区高三物理二模试卷含答案，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.关于花粉颗粒在液体中的布朗运动，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 液体温度越低，布朗运动越显著 B. 花粉颗粒越大，布朗运动越显著
C. 布朗运动是由液体分子的无规那么运动引起的 D. 布朗运动是由花粉颗粒内局部子无规那么运动引起的
2.α粒子散射实验说明了〔 〕
A. 原子具有核式结构 B. 原子内存在着带负电的电子
C. 原子核由质子和中子组成 D. 正电荷均匀分布在整个原子内
3.如下列图，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 验电器带正电，锌板带负电
B. 验电器带负电，锌板也带负电
C. 假设改用红光照射锌板，验电器的指针一定也会偏转
D. 假设改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转
4.图1所示为一列简谐横波在t=0时的波动图象，图2所示为该波中x=2m处质点P的振动图象，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 该波的波速为2m/s
B. 该波沿x轴负方向传播
C. t= 1.0s时，质点P的速度最小，加速度最大
D. 在t=0到t=2.0s的时间内，质点P的速度和加速度方向均未发生改变
5.如下列图，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，金属棒与两导轨始终保持垂直，并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在水平匀强磁场中，棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升的一段时间内，以下说法正确的选项是〔 〕
A. 通过电阻R的电流方向向左 B. 棒受到的安培力方向向上
C. 棒机械能的增加量等于恒力F做的功 D. 棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量
6.如下列图，把石块从高处抛出，初速度方向与水平方向夹角为〔 〕，石块最终落在水平地面上．假设空气阻力可忽略，仅改变以下一个因素，可以对石块在抛出到落地的过程中的“动能的变化量〞和 “动量的变化量〞都产生影响，这个因素是〔 〕
A. 抛出石块的速率v0 B. 抛出石块的高度h C. 抛出石块的角度 D. 抛出石块用力的大小
7.某同学按如图1所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图2所示。定值电阻R，且从图中可读出最大放电电流I0 ， 以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，以下物理量不能求出的是〔 〕
A. 电容器放出的总电荷量 B. 电阻R两端的最大电压 C. 电容器的电容 D. 电源的内电阻
8.“通过观测的结果，间接构建微观世界图景〞是现代物理学研究的重要手段，如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，GA间加有0.5V电压的反向电场使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。仅依据本实验结果构建的微观图景合理的是〔 〕
A. 汞原子的能量是连续变化的
B. 存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能
C. 相对于G极，在K极附近时电子更容易使汞原子跃迁
D. 电流上升，是因为单位时间内使汞原子发生跃迁的电子个数减少
二、非选择题
9.用多用电表测量一电阻的阻值。
〔1〕以下操作符合多用电表使用标准的是 ________。
B.先将被测电阻与工作电路断开，再进行测量
C.更换不同倍率的欧姆挡测量，无需再进行欧姆调零
D.测量结束后，应将选择开关置于“OFF〞挡
〔2〕中选择开关置于倍率为“×100〞的欧姆挡时，表盘指针位置如下列图，那么被测电阻的阻值为________Ω。
10.如图1所示，用“碰撞实验器〞可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平局部碰撞前后的动量关系。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，先让入射小球m1屡次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球m2静置于水平轨道的末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，屡次重复实验，找到两小球落地的平均位置M、N。
① 图2是小球m2的屡次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为________cm。
② 以下器材选取或实验操作符合实验要求的是________。
A．可选用半径不同的两小球
B．选用两球的质量应满足m1>m2
C．小球m1每次必须从斜轨同一位置释放
D．需用秒表测定小球在空中飞行的时间
③ 在某次实验中，测量出两小球的质量分别为m1、m2 ， 三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，假设满足关系式________，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。〔用测量的物理量表示〕
④ 验证动量守恒的实验也可以在如图3所示的水平气垫导轨上完成。实验时让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞并粘连在一起。实验测得滑块A的总质量为m1、滑块B的总质量为m2 ， 两滑块遮光片的宽度相同，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
a．在实验误差允许范围内，假设满足关系式________，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。〔用测量的物理量表示〕
b. 关于实验，也可以根据牛顿运动定律及加速的的定义，从理论上推导得出碰撞前后两滑块的动量变化量大小相等、方向相反。请写出推导过程________〔推导过程中对我用的物理量做必要的说明〕。
11.电磁轨道炮的加速原理如下列图。金属炮弹静止置于两固定的平行导电导轨之间，并与轨道良好接触。开始时炮弹在导轨的一端，通过电流后炮弹会被安培力加速，最后从导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离L＝0.10 m，导轨长s＝5.0 m，炮弹质量m＝0.030 kg。导轨上电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内匀加速运动，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里。假设炮弹出口速度为v＝2.0×103 m/s，忽略摩擦力与重力的影响。求：
〔1〕炮弹在两导轨间的加速度大小a；
〔2〕炮弹作为导体受到磁场施加的安培力大小F；
〔3〕通过导轨的电流I。
12.动能定理和动量定理不仅适用于质点在恒力作用下的运动，也适用于质点在变力作用下的运动，这时两个定理表达式中的力均指平均力，但两个定理中的平均力的含义不同，在动量定理中的平均力F1是指合力对时间的平均值，动能定理中的平均力F2是合力指对位移的平均值．
〔1〕质量为1.0kg的物块，受变力作用下由静止开始沿直线运动，在2.0s的时间内运动了2.5m的位移，速度到达了2.0m/s．分别应用动量定理和动能定理求出平均力F1和F2的值．
〔2〕如图1所示，质量为m的物块，在外力作用下沿直线运动，速度由v0变化到v时，经历的时间为t，发生的位移为x．分析说明物体的平均速度 与v0、v满足什么条件时，F1和F2是相等的．
〔3〕质量为m的物块，在如图2所示的合力作用下，以某一初速度沿x轴运动，当由位置x=0运动至x=A处时，速度恰好为0，此过程中经历的时间为 ，求此过程中物块所受合力对时间t的平均值．
13.利用电场可以控制电子的运动，这一技术在现代设备中有广泛的应用，电子的质量为 ，电荷量为 ，不计重力及电子之间的相互作用力，不考虑相对论效应．
〔1〕在宽度一定的空间中存在竖直向下的匀强电场，一束电子以相同的初速度 沿水平方向射入电场，如图1所示，图中虚线为某一电子的轨迹，射入点 处电势为 ，射出点 处电势为 ．
①求该电子在由 运动到 的过程中，电场力做的功 ；
②请判断该电子束穿过图1所示电场后，运动方向是否仍然彼此平行？假设平行，请求出速度方向偏转角 的余弦值 〔速度方向偏转角是指末速度方向与初速度方向之间的夹角〕；假设不平行，请说明是会聚还是发散．
〔2〕某电子枪除了加速电子外，同时还有使电子束会聚或发散作用，其原理可简化为图2所示．一球形界面外部空间中各处电势均为 ，内部各处电势均为 ，球心位于 轴上 点．一束靠近 轴且关于 轴对称的电子以相同的速度 平行于 轴射入该界面，由于电子只受到在界面处法线方向的作用力，其运动方向将发生改变，改变前后能量守恒．
①请定性画出这束电子射入球形界面后运动方向的示意图〔画出电子束边缘处两条即可〕；
②某电子入射方向与法线的夹角为 ，求它射入球形界面后的运动方向与法线的夹角 的正弦值 ．
答案解析局部
一、选择题
1.【解析】【解答】A.液体温度越低，布朗运动越不显著，A不符合题意；
B. 花粉颗粒越大，外表积越大，同一时刻撞击颗粒的液体分子数越多，所受的颗粒所受的冲力越平衡，那么布朗运动越不明显,B不符合题意；
CD. 布朗运动的是指悬浮在液体中的颗粒所做的无规那么运动的运动，布朗运动是由于液体分子的无规那么运动对固体微粒的碰撞不平衡导致的，它间接反映了液体分子的无规那么运动,C符合题意D不符合题意
故答案为：C

【分析】布朗运动是小颗粒的无规那么运动，是由于物体颗粒比较小导致撞击不均匀，反映的是液体的无规那么运动。
2.【解析】【解答】A. 粒子散射实验，说明了原子具有核式结构， A符合题意；
BD.汤姆孙在研究阴极射线时提出的原子枣糕模型里面提到了原子内存在着带负电的电子和正电荷均匀分布在整个原子内， B、D不符合题意；
C.卢瑟福用 粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，并且预言原子核内还有另一种粒子〔即中子〕，后来被其学生查德威克用 粒子轰击铍核时发现，由此人们认识到原子核由质子和中子组成， C不符合题意。
故答案为：A

【分析】任何原子的结构都差不多，都是由很小的原子核和核外电子组成，原子核对α粒子的散射程度很大，电子局部对粒子几乎没有影响。
3.【解析】【解答】AB.锌板在紫外线的照射下发生光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本身带的正电荷就会多于负电荷，所以锌板带正电；验电器通过导线和锌板连在一起，所以验电器自然也就带上了正电荷， A、B不符合题意；
CD.光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属板的极限频率，照射光的频率越高，金属板越容易发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，所以改用红光照射锌板时，不一定发生光电效应，验电器的指针不一定会偏转；假设改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转， D符合题意，C不符合题意。
故答案为：D

【分析】光电效应中，当外界的光子能量比较大时，电子获得的能量就大，溢出电子的动能利用公式Ekm=hν﹣W求解即可。其中W是材料的逸出功，v是光子的频率。
4.【解析】【解答】A.由图1读出波长 ，由图2读出 ，因此该波的波速 ， A不符合题意；
B.由图2可以看出，质点P在 时向上振动，根据“同侧法〞知，波沿 轴正方向传播， B不符合题意；
C.由图2可知， 时，质点 位于波峰位置，速度最小，加速度最大， C符合题意；
D.从 到 是半个周期，质点 从平衡位置向上振动到波峰位置，然后再回到平衡位置，它的速度方向先向上再向下，加速度方向是由回复力方向决定的，该过程中回复力的方向一直向下，所以加速度方向一直向下， D不符合题意。
故答案为：C

【分析】通过图1读出波的波长，通过图2读出波的周期，进而求出波速，再结合选项逐一分析即可。
5.【解析】【解答】A.由右手定那么可以判断出通过金属棒的电流方向向左，那么通过电阻R的电流方向向右， A不符合题意；
B.由左手定那么可以判断出金属棒受到的安培力方向向下， B不符合题意；
C.根据平衡条件可知重力等于恒力 减去安培力，根据功能关系知恒力 做的功等于棒机械能的增加量与电路中产生的热量之和， C不符合题意；
D.金属棒在竖直向上的恒力 作用下匀速上升，安培力做负功，即克服安培力做功，根据功能关系知金属棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量， D符合题意。
故答案为：D

【分析】结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
6.【解析】【解答】根据动能定理： ；由动量定理： ，那么如果抛出石块的速率v0变化，那么对物体动能的变化无影响；因时间t要变化，那么对物体的动量变化产生影响，A不符合题意；假设抛出石块的高度h变化，那么对物体动能的变化有影响；因时间t要变化，那么对物体的动量变化产生影响， B符合题意；假设抛出石块的角度变化，那么那么对物体动能的变化无影响；因时间t要变化，那么对物体的动量变化产生影响， C不符合题意；假设抛出石块用力的大小变化，那么抛出石块的速率v0变化，对物体动能的变化无影响；因时间t要变化，那么对物体的动量变化产生影响， D不符合题意；
故答案为：B.

【分析】两个物体做斜抛运动，把两个物体的运动分解到水平和竖直方向，水平方向匀速运动,竖直方向竖直上抛运动，通过竖直方向运动求出运动时间，再通过水平的位移求解水平速度。
7.【解析】【解答】A.根据 可知 图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量，即 ，故A可求；
B.电阻 两端的最大电压即为电容器刚开始放电的时候，那么最大电压 ，故B可求；
C.根据 可知电容器的电容为 ，故C可求；
D.电源的内电阻在右面的充电电路中，根据题意只知道电源的电动势等于电容器充满电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电压，即 ，但内电阻没法求出，故D不可求。
故答案为：D

【分析】电容器先充电再放电，结合电容器的电容求解电容器存储的电荷量，结合图像求解电容器的电容即可。
8.【解析】【解答】A.从图可知，电流、电压是起伏变化的，即汞原子吸收电子能量是跃迁的，不是连续的， A不符合题意；
B. 间电压 每升高4.9V时，电流表的示数 就会显著下降，这说明4.9eV的能量可能对应汞原子低能级之间的一次跃迁，当电子的动能较大时，存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能， B符合题意；
C.汞原子发生跃迁吸收的能量来自于与电子碰撞时电子的动能，电子的动能越大，越容易使汞原子获得足够的能量发生跃迁； 间加的电压使电子加速，因此相对于 极，在 极附近时电子动能较小，不容易使汞原子发生跃迁， C不符合题意；
D.电流上升，是因为电子通过 电场加速，与汞原子碰撞后，剩余动能较多，以至于在 间运动时，有足够的能量克服其间的反向电场力做功，到达 处的电子数较多， D不符合题意。
故答案为：B

【分析】当电子由低能级跃迁到高能级时，电子需要吸收能量，当电子由高能级跃迁到低能级时，电子需要释放能量，结合公式求解产生或吸收光子的频率。
二、非选择题
9.【解析】【解答】〔1〕A.为了测量的准确性测量前需进行机械调零，A不符合题意；
B.在测量被测电阻时，应将其与工作电路断开，再进行测量，否那么会受到工作电路中其它元器件的影响，致使测量结果不准，B符合题意；
C.由于不同的档位内阻不同，所以换挡后，必须重新红黑表笔短接进行欧姆调零，C不符合题意；
D.测量结束后，应将选择开关置于“OFF〞挡或者交流电压最高档，D符合题意；〔2〕表盘最上面一行表示欧姆表的表盘，从表盘上可以读出示数为32，再乘以倍率100，即可得到被测电阻的阻值为3200Ω。
【分析】多用电表使用前应先进行机械调零，每次更换倍率都要进行欧姆调零，两根笔短接，电阻应该为零，不为零时进行欧姆调零；读数时利用表盘的示数乘以倍率即可。
10.【解析】【解答】①用尽量小的圆将多个落点圈起来，然后找到圆心的位置，即为平均落点的位置，由图2可以读出平均落点所对应的读数为55.50 cm；②A.为保证碰撞在同一条水平线上，所以两个小球的半径要相等， A不符合题意；
B.为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应比被碰小球质量大， B符合题意；
C.小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，所以入射球必须从同一高度释放， C符合题意；
D.小球在空中做平抛运动的时间是相等的，所以不需要测量时间，故答案为：项D不符合题意。③要验证动量守恒定律定律，即验证 ，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间 相等，上式两边同时乘以 得 ，可得 ，可知实验需要验证 ；④由于右侧光电门碰后无示数，所以两滑块碰撞后速度方向向左；滑块上遮光片宽度较小，因此可认为滑块挡光的平均速度近似等于其瞬时速度；设挡光片的宽度为 ，以向右为正方向，根据动量守恒定律有 ，即 ，只要验证该式是否成立，即可验证两滑块碰撞前后的总动量是否守恒；根据牛顿第二定律有 ，
根据牛顿第三定律有：
于是：
根据加速度定义：
于是有：
那么有：

【分析】〔1〕利用刻度尺测量物体的长度，读数需要估读到分度数后一位；
〔2〕保证 m1>m2 ， 是为了保证两球碰撞后都向右运动；
〔3〕〔4〕两个小球碰撞时遵循动量守恒定律，即m1v1=m1v1′+m2v2′，利用运动学公式表示出速度v，再化简即可。
11.【解析】【分析】〔1〕炮弹做匀加速运动，结合运动学公式求解加速度；
〔2〕结合炮弹的加速度，利用牛顿第二定律求解安培力；
〔3〕结合安培力公式求解导轨中的电流即可。
12.【解析】【分析】〔1〕结合物体的末速度，利用动量定理求解作用力；
〔2〕结合物体的初末速度，对物体应用动量定理和动能定理列方程求解即可；
〔3〕对物体进行受力分析，对物体从0点运动到A点的过程应用动能定理求解物体的末速度，结合动量定理求解平均作用力。
13.【解析】【分析】电场力做功与路径无关，只与始末位置无关，利用公式W=qU求解即可，其中q是电荷量，U是AM两点间的电势差；结合动能定理求解粒子的末速度即可。左侧光电门
右侧光电门
碰前
T1
T2
碰后
T3、T3
无