河北省正定中学2021届高三上学期第四次月考物理试题+Word版含答案

河北正定中学高三第四次月考试卷

物    理

（考试时间：75分钟　分值：100分）

注意事项：

1.答题时，务必将自己的姓名、班级、准考证号填写在答题卡规定的位置上。

2.答选择题时，用2B铅笔将答题卡上对应的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。

3.答非选择题时，必须使用0.5毫米黑色黑色签字笔把答案写在答题卡规定的位置上。答案如需改正，请先划掉原来的答案，再写上新答案，不准使用涂改液、胶带纸、修正带。

4.考试结束后，只将答题卡交回。

Ⅰ卷

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1.氢原子的能级图如图所示。如果大量氢原子处于n＝3能级的激发态，则下列说法正确的是（　　）

A．这群氢原子只可能辐射1种频率的光子

B．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，辐射光子的波长最长

C．这群氢原子辐射光子的最小能量为1.89eV

D．处于n＝3能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离

2.甲、乙两辆汽车在平直的公路上一前一后同向两条道上匀加速行驶。计时起点乙车速度为0，甲车速度为10m/s，t＝2s时两车并排行驶且速度均为20m/s，两车速度﹣时间图象如图所示，下列判断正确的是（　　）

A．t＝1s时，甲车一定在乙车前边

B．t＝3s时两车还可能并排

C．0～2.5s内乙车的平均速度大于甲车的平均速度

D．计时开始时乙车在甲车前方10m处

3.如图所示，甲、乙两个三角形物体在一个垂直于甲和乙接触面的力F的作用下，均静止在固定的斜面上。以下关于甲、乙两个物体受力情况的判断正确的是（　　）

A．物体甲一定受到四个力的作用

B．物体甲可能只受到三个力的作用

C．物体乙一定受到四个力的作用

D．物体乙可能只受到三个力的作用

4.质量分别为M和m的A、B两物块放在水平转盘上，用细线系于圆盘转轴上的同一点，细线均刚好拉直，细线与转轴夹角θ＞α，随着圆盘转动的角速度缓慢增大（　　）

A．A对圆盘的压力先减为零

B．B对圆盘的压力先减为零

C．A、B同时对圆盘的压力减为零

D．由于A、B质量大小关系不确定，无法判断哪个物块对圆盘的压力先减为零

5.如图所示，某商场安装了一台倾角30°的自动扶梯。该扶梯在380V额定电压的电动机带动下以0.5m/s的恒定速率斜向上运动，电动机的最大输出功率为6.4kW，不载人时测得电动机中的电流为5A。若载人时扶梯速率和不载人时相同，设人的平均质量为60kg。（g取10m/s2）则该扶梯可同时乘载的人数最多为（　　）

A．35人

B．30人

C．25人

D．20人

6.已知电流为I的通电直导线，在距离直导线r处产生的磁场的磁感应强度为B＝。图甲中一半径为R的圆形区域上沿竖直直径放置一通电直导线，图乙为平行放置的三根通电直导线，两侧直导线与中间直导线的距离均为a，图丙和图丁均为在边长为a的正方形的四个顶点分别放置的、垂直纸面的通电直导线，导线间距离及导线中电流的大小和方向已在图中标出。下列说法正确的是（　　）

A．图甲中圆形区域的磁通量不为零 

B．图乙中通有电流I0的直导线所受安培力不为零 

C．图丙中O点的磁感应强度大小为

D．图丁中O点的磁感应强度为

7.如图所示，竖直平面内有一半径为R的固定圆轨道与水平轨道相切于最低点B．一质量为m的小物块P（可视为质点）从A处由静止滑下，经过最低点B后沿水平轨道运动到C处停下，B、C两点间的距离为R，物块P与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为μ。若将物块P从A处正上方高度为2R处由静止释放后，从A处进入轨道，最终停在水平轨道上D点（图中未标出），B、D两点间的距离为L。下列关系正确的是（　　）

A．L＜（）R

B．L＞（）R

C．L＝（）R

D．L＞（）R

二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8.嫦娥五号已于11月24日在海南文昌航天发射场升空，前往月球执行采样返回任务。按照计划，嫦娥五号将在吕姆克山附近地区着陆，获取大约2公斤重的月球样本，并带着月壤返回地球，科学家们希望通过月球土壤样品，揭开月球更多的神秘面纱。“嫦娥五号”要面对月球轨道的交会对接、月面采样、月面起飞和高速返回等四个主要技术难题，要进行多次变轨飞行。如图所示是“嫦娥五号”绕月球飞行的三条轨道，1轨道是贴近月球表面的圆形轨道，2和3轨道是变轨后的椭圆轨道。A点是2轨道的近月点，B点是2轨道的远月点，“嫦娥五号”在1轨道的运行速率为1.8km/s。则下列说法正确的是（　　）

A．“嫦娥五号”在2轨道经过A点时的速率一定大于1.8km/s

B．“嫦娥五号”在2轨道经过B点时的速率可能大于1.8km/s

C．“嫦娥五号”在3轨道所具有的机械能大于在2轨道所具有的机械能

D．“嫦娥五号”在3轨道所具有的最大速率小于在2轨道所具有的最大速率

            第8题图                                 第9题图

9.如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示。线圈匝数为20，线圈总电阻为1Ω，与线圈连接的定值电阻R的阻值也等于1Ω，电流表A可看做理想电流表。则（　　）

A．线圈转动的角速度为2π rad/s

B．感应电动势最大值为4π V

C．t＝s时，通过电阻R的电流为π A

D．一个周期内电阻R上产生的热量为2π2 J

10.如图所示，空间中存在范围足够大的匀强电场，电场强度的方向与xOy平面平行。一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力）从O点沿x轴正方向以v0的初速度射入，已知粒子经过P点时的速度大小为v0，速度偏转角为α，O、P两点间距离为d。则下列说法正确的是（　　）

A．设O处初速度与OP连线夹角为β，则有tanβ＝tanα 

B．电场强度方向与y轴正方向的夹角为

C．粒子从O到P运动的时间为

D．电场强度大小为E＝

Ⅱ卷

三、非选择题：共57分。第11～14题为必考题，每个试题考生都必须作答；第15～16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共45分。

11．（7分）某同学利用图甲所示装置验证动量守恒定律。主要实验步骤如下：

Ⅰ．沿实验桌左右移动垫块，直至接通交流电源后，轻推小车A，与小车相连的纸带上打出一系列分布均匀的点迹（相邻两点间的间距相等），断开电源；

Ⅱ．将小车B（未画出，与小车A完全相同）静置于长木板上的P处，并将适量砝码放在小车B中；

Ⅲ．接通电源，沿木板方向向下轻推一下小车A，使小车获得一初速度，两车碰撞后粘在一起，打点计时器打出一系列的点迹，如图乙所示；

Ⅳ．用天平测得小车A的质量为195g，小车B与砝码的总质量为240g。

（1）在步骤I中，要求纸带上打出的点迹分布均匀的原因是　       　；

（2）已知打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，则碰撞前瞬间系统的总动量p1＝　 　kg•m/s，碰撞后瞬间系统的总动量p2＝　 　kg•m/s（结果均保留三位有效数字）；若在实验误差允许的范围内，满足　          　，则系统动量守恒得到验证。

12．（8分）感冒发热是冬春季节常见的疾病，用电子体温计测量体温既方便又安全。电子体温计的工作原理是利用热敏电阻阻值随温度的变化将温度转化为电学量。某同学想利用一热敏电阻和一数字电压表制作一个电子体温计。

（1）该同学用多用电表欧姆“×10”挡，粗测了热敏电阻的阻值，测量结果如图甲所示，则该热敏电阻该次测量的电阻阻值为　   　Ω。

（2）该同学在用伏安法测热敏电阻在不同温度下的电阻时，得到如图乙所示的电阻阻值Rt与温度t的关系图象，由图象可知热敏电阻在34℃下的电阻为　  　Ω。

（3）该同学利用这个热敏电阻和一数字电压表制作的电子温度计电路如图丙所示，其中电源电动势E＝1.5V，内阻不计，电压反馈电阻R1＝32Ω，R0为保护电阻，Rt为热敏电阻，R2为比例匹配定值电阻，则温度越高，数字电压表显示的电压越　  　（选填“大”或“小”）；为了让温度从35℃到42℃变化时数字电压表的示数能从0.35V到0.42V变化，则比例匹配电阻阻值R2＝　  　Ω。

13．（12分）如图1为自动人行道，常在码头、机场、展览馆和体育馆等人流集中的地方。将自动人行道抽象出图2的模型，设其逆时针匀速转动的速度为v0＝1m/s，两个完全相同的小物块A、B（可视为质点）同时以v＝2m/s的初速度相向运动。已知两物块运动的过程中恰好不会发生碰撞，加速度大小均为2m/s2，重力加速度g取10m/s2。求：

（1）物块与传送带间的动摩擦因数；

（2）小物块A、B开始相向运动时的距离。

14.（18分）如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝30°角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上。质量为m＝0.2kg的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的阻值为r。现从静止释放杆ab，测得最大速度为vm，改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图乙所示。已知MN、PQ两平行金属轨道间距离为L＝1m，重力加速度g取10m/s2，轨道足够长且电阻不计。求：

（1）金属杆ab运动过程中所受安培力的最大值；

（2）磁感应强度B的大小和r的阻值；

（3）当变阻箱R取4Ω，且金属杆ab在下滑l＝9.0m前速度已达最大，ab杆下滑9.0m的过程中，电阻R上产生的焦耳热。

（二）选考题：共12分。在所给的选修3-3、选修3-4两个模块2道题中选一题作答。如果多答，则按所答的第一题计分。

15.【选修3-3】（12分）

（1）（4分）一汽车修理师傅在维修一小汽车后轮时，用千斤顶使图中轮胎离开地面。维修时师傅将轮胎的气门芯迅速拔掉，胎内气体瞬间放出，此时若用手触摸充气嘴，会有凉爽的感觉，这种感觉在夏天会更明显。将胎内气体视为理想气体，对于这一过程，下列说法正确的是           （填正确答案标号，本小题只有一项符合题目要求。）

A．胎内气体瞬间放出是因为分子之间有很大的斥力

B．胎内气体分子间的引力变小，斥力变大

C．胎内气体的内能减少，温度降低

D．胎内气体迅速向外扩散实际上是布朗运动

（2）（8分）如图所示，一质量为m＝3kg、横截面积为S＝10cm2的活塞静止于气缸内，气缸下部封闭着一定质量的理想气体，活塞离气缸底部的距离为L1＝10cm，离气缸顶部的距离为L2＝10cm，活塞被四个力传感器顶住（传感器的体积可忽略不计），此时每个传感器的示数均为F1＝5N，气缸底部有一电热丝可以对封闭气体加热（电热丝未画出且体积可忽略不计），气缸和活塞都是用绝热材料做成的。已知大气压强为p0＝105Pa，重力加速度为g＝10m/s2。开始时封闭气体的温度为T0＝300K，后来用电热丝对封闭气体缓慢加热，直到活塞被气缸顶部的四个力传感器挡住此时每个传感器的示数均为F2＝2.5N，若此过程中电热丝产生的热量为Q＝1000J。求：

①末态封闭气体的温度；

②此过程中气体增加的内能。

16.【选修3-4】（12分）

（1）（4分）如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射），其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是            （填正确答案标号，本小题只有一项符合题目要求。）

A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小 

B．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小

C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等

D．若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则a光照亮的水面区域大

（2）（8分）甲、乙为一列沿x轴方向传播的简谐横波上的两个质点，两质点平衡位置的间距为x＝3m，图中的实线和虚线分别为质点乙和质点甲的振动图象。

①请写出质点甲、乙的位移随时间变化的关系式；

②如果波由质点甲向质点乙传播，求该波的传播速度。

高三物理参考答案

1.C  2.D  3.A   4.C   5.B   6.D  7. A   8.AC   9.BC   10.BD

11.【答案】（1）平衡摩擦力（2分）；（2）0.930（2分）；0.927（2分）；p1＝p2（1分）。

12.【答案】（1）130（2分）；（2）125（2分）；（3）大（1分）；720（3分）。

13.【答案】（1）0.2；（2）2.5m。

【解答】（1）物块在传送带上相对滑动时，有

μmg＝ma…………2分

解得：μ＝0.2…………1分

（2）小物块B向左减速至传送带共速的过程中所需要的时间为

…………1分

小物块A向右减速至0再反向加速至与传送带共速的过程所需的时间为

…………1分

两小物块恰好不发生碰撞，应该在小物块A与传送带共速时恰好到达同一点，在tA＝1.5s内小物块B向左运动的位移

…………2分

解得xB＝1.75m…………1分

小物块A向右运动的位移为

…………2分

故相向运动的位移为

s＝xA+xB＝1.75m+0.75m＝2.5m…………2分

14.【答案】（1）1N；（2）1T，2Ω；（3）3.6J。

【解答】（1）ab杆下滑过程中，根据牛顿第二定律得：

 F合＝mgsinθ﹣BIL＝ma…………2分

又 I＝…………1分

E＝BLv…………1分

当加速度a＝0时，v最大，FA最大，且安培力最大值为

FAm＝mgsinθ…………分

解得：FAm＝1N…………分

（2）当a＝0时，vm＝…………2分

由图象数据得 2＝，4＝…………2分

解得 r＝2Ω，B＝1T…………2分

（3）当R＝4Ω时，vm＝6m/s…………1分

由能量守恒得：mglsinθ＝mvm2+Q总…………2分

由能量分配关系得电阻R上产生的焦耳热为

QR＝Q总…………2分

解得：QR＝3.6J…………1分

15.【选修3-3】

（1）【解答】C

（2）【答案】①763.6K；②987J。

【解答】①对活塞，由平衡条件得：

初状态：p0S+mg＝p1S+4F1…………1分

末状态：p0S+mg+4F2＝p2S…………1分

气体初状态体积V1＝L1S，温度T1＝T0＝300K

气体末状态体积V2＝（L1+L2）S，设末状态温度为T2，由理想气体状态方程得：

…………1分

代入数据解得：T2＝763.6K…………1分

②设活塞离开传感器时气体压强为p，对活塞，由平衡条件得：

p0S+mg＝pS…………1分

活塞上升过程气体压强不变，直到活塞与上面的传感器接触，该过程气体对外做功W，则

W＝﹣pSL2…………1分

由热力学第一定律得：△U＝W+Q…………1分

代入数据解得：△U＝987J…………1分

16.【选修3-4】

（1）C

（2）【答案】①质点甲：y＝2sin（5πt+）cm，质点乙：y＝2sin5πt  cm

②m/s（n＝0，1，2，…）

【解答】①由图象可得，两质点的振幅均为：A＝2cm  周期为：T＝0.4s

则＝5πrad/s…………1分

由此可知质点乙的振动方程为：y＝2sin5πt cm…………1分

质点甲与质点乙的相位差为：…………1分

则质点甲的振动方程为：y＝2sin（5πt+）cm…………1分

②如果波由质点甲向质点乙传播，则

＝3m（n＝0，1，2，…）…………1分

则波长为

（n＝0，1，2，…）…………1分

波速为

…………1分

解得：m/s（n＝0，1，2，…）…………1分