2021年天津市河西区高考物理质量调查试卷（三）（三模）（含答案解析）

2021年天津市河西区高考物理质量调查试卷（三）（三模）

1. 利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法，其中不正确的是

A. 将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B. 将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变
C. 将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
D. 换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽

2. 高空走钢丝的表演中，若表演者走到钢丝中点时，使原来水平的钢丝下垂与水平面成角，此时钢丝的弹力应是表演者和平衡杆总重力的
   
    

A.  B.  C.  D.

3. 北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，系统包含若干地球静止轨道卫星和中圆地球轨道卫星。如图所示，A为地球静止轨道卫星，B为中圆地球轨道卫星，它们都绕地球做匀速圆周运动。若A、B的轨道半径之比为k，则在相同时间内，A、B与地心连线扫过的面积之比为

A.  B. k C.  D.

4. 抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用频段的无线波，而现行第四代移动通信技术G的频段范围是，则

A. 相比4G信号，5G信号更不容易绕过障碍物，所以需要搭建更密集的基站
B. 5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C. 空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
D. 5G信号是横波，4G信号是纵波

5. 法拉第笼是一个由金属制成的球形状笼子，与大地连通。当高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆，放电杆尖端靠近笼体时，出现放电火花。如图所示，体验者进入笼体后关闭笼门，操作员接通电源，用放电杆进行放电演示。则当放电杆尖端靠近笼体稳定且尚未放电时，下列说法正确的是

A. 法拉第笼上的感应电荷均匀分布在笼体外表面上
B. 法拉第笼内部任意两点间的电势差为零
C. 法拉第笼上的感应电荷在笼内产生的电场强度为零
D. 同一带电粒子在法拉第笼外的电势能大于在法拉第笼内部的电势能

6. 一定质量的理想气体从状态A开始，经、两个过程变化到状态C，其图像如图所示。已知气体在状态A时温度为，以下判断正确的是

A. 气体在过程中对外界做的功为
B. 气体在过程中可能吸热
C. 气体在状态B时温度为
D. 气体在过程中吸收热量

7. 如图为日常生活中常见的电子打火灶点火装置实物图和原理图。将直流电压通过转换器转换为正弦交变电压，再将其加在匝数比：：1的理想变压器的原线圈上，副线圈两端就可获得高压引发电火花点燃燃气，下列说法正确是
    

A. 原线圈两端所接交流电压表的读数为6V
B. 放电针之间电压最高可达12000V
C. 放电针之间交流电压频率50Hz
D. 放电针每隔点火一次

8. 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为、，则下列说法正确的是
    

A. 原子核可能发生衰变，也可能发生衰变
B. 径迹1可能是衰变后新核的径迹
C. 若衰变方程是，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117：2
D. 若衰变方程是，则：：45

9. 如图甲所示，在“探究功与速度变化的关系”的实验中，主要过程如下：
   A.设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…；
   B.分析纸带，求出橡皮筋做功使小车获得的速度、、、…；
   C.作出图象；
   D.分析图象．如果图象是一条直线，表明；如果不是直线，可考虑是
   否存在、、等关系．
   实验中得到的一条如图乙所示的纸带，求小车获得的速度应选______选填“AB”或“CD”段来计算．
   
   关于该实验，下列说法正确的有______
   A.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
   B.通过改变小车质量可以改变橡皮筋对小车做的功
   C.每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一致
   D.先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
   在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是______写出一条即可
10. 为测量一根金属丝电阻约的电阻率，选用的电学器材：电压表量程3V，内阻约、电流表量程，内阻约，滑动变阻器，学生电源稳压输出、开关、导线若干。
    
    如图甲所示，用螺旋测微器测量金属丝的直径时，为了防止金属丝发生明显形变，同时防止损坏螺旋测微器，转动旋钮C至测砧、测微螺杆与金属丝将要接触时，应调节旋钮______选填“A”、“B”或“D”发出“喀喀”声时停止；某次的测量结果如图乙所示，其读数为______mm。
    请在答题卡上用笔画线代替导线将图丙的电路补充完整。
    如图丁所示，实验数据已描在坐标纸上，作出图线并求出该金属丝的电阻值为______结果保留两位有效数字。
    有人认为用图象法求金属丝的电阻是为了减小系统误差，他的观点是否正确？请说明理由。______。
11. 如图所示，质量的物块可视为质点置于粗糙水平桌面的最左端。现对物块施加一个水平向右的恒力F，物块由静止出发水平向右运动，经飞离桌面。此后撤去力F，物块最终落至水平地面上的P点。已知物块落地点P与飞出点的水平距离，桌面高，物块与桌面间的动摩擦因数，不计空气阻力，重力加速度，求：
    物块离开桌面时的速度大小v；
    物块在水平桌面上运动的距离l；
    物块在桌面上运动时所受恒力F的大小。

12. 如图所示，有一倾斜的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面的夹角，导轨间距为，在导轨的中间矩形区域内存在垂直斜面向上的匀强磁场。一质量、有效电阻的导体棒从距磁场上边缘d处静止释放，当它进入磁场时刚好匀速运动，整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持与导轨垂直，已知，接在两导轨间的电阻，不计导轨的电阻，取求：
    导体棒刚进入磁场时的速度v。
    导体棒通过磁场过程中，电阻R上产生的热量。
    导体棒通过磁场过程中，通过电阻R的电荷量q。

如图所示，虚线框内为某两级串列加速器原理图，abc为长方体加速管，加速管底面宽度为d，加速管的中部b处有很高的正电势，a、c两端均有电极接地电势为零，加速管出口c右侧距离为d处放置一宽度为d的荧光屏．现让大量速度很小可认为初速度为零的负一价离子电荷量为从a端进入，当离子到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为三价正离子电荷量为，而不改变其速度大小．这些三价正离子从c端飞出后进入与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，其中沿加速管中轴线进入的离子恰能打在荧光屏中心位置，离子质量为m，不计离子重力及离子间相互作用力．求：
求离子在磁场中运动的速度v的大小； 
求a、b两处的电势差U；
实际工作时，磁感应强度可能会与设计值B有一定偏差，若进入加速器的离子总数为N，则磁感应强度为时有多少离子能打在荧光屏上？







答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】解：A、由双缝干涉条纹间距公式可得，与屏和双缝间的距离无关，故A错误；
B、由双缝干涉条纹间距公式可得，与单缝和双缝间的距离无关，故B错误；
C、由双缝干涉条纹间距公式可得，将滤光片由蓝色的换成红色后，入射光变为红光，因为红光的波长比蓝光大，故条纹间距变大，故C正确；
D、由双缝干涉条纹间距公式可得，换一个两缝之间距离较大的双缝后，d变大，故条纹间距变小，故D错误；
故选：C。
根据双缝干涉条纹的间距公式判断干涉图样中两相邻亮条纹的间距如何变化即可。
本题考查双缝干涉条纹的间距公式，写出双缝干涉条纹的间距公式去一一进行判断即可。
 

2.【答案】C
 

【解析】

【分析】
以人为研究对象，分析受力情况，作出力图，根据平衡条件求解原来水平的钢丝下垂与水平面成角时演员在最低点绳中的张力F。
本题要注意明确两侧绳子的拉力大小相等，关于竖直方向具有对称性，同时正确应用平衡条件进行分析求解即可。
【解答】
解：以人为研究对象，分析受力情况，作出力图，根据平衡条件：
两绳子合力与重力等大反向，则有：

解得：
故钢丝上的弹力应是表演者和平衡杆重力的；故C正确，ABD错误。
故选：C。  

3.【答案】A
 

【解析】解：由，得，卫星在时间t内通过的路程，在时间t内卫星与地心连线扫过的面积，在相同时间内，A、B与地心连线扫过的面积之比，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据开普勒第二定律知，对于绕地球运行的同一卫星而言，A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积相等．
本题考查万有引力定律和开勒普定律的应用，知道万有引力提供向心力是解题的前提。
 

4.【答案】A
 

【解析】解：A、5G信号的频率较高，则波长较短，因此5G信号相比于4G信号不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故A正确；
B、任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故B错误；
C、5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；
D、电磁波可以发生偏振现象，电磁波都是横波，故D错误。
故选：A。
5G信号的频率较高，则波长较短，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象。任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同。5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，电磁波均为横波。
本题考查电磁波的发射传播和接收、传播速度、干涉现象、衍射现象、电磁波是横波。要掌握这些知识点，要加强记忆。
 

5.【答案】B
 

【解析】解：A、感应电荷在笼体外的分布是不均匀的，靠近放电杆与远离放电杆处的电荷多，中间位置处的电荷少，故A错误；
B、达到静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，所以法拉第笼内部任意两点间的电势差为零，故B正确；
C、达到静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，即感应电荷的附加电场与引起电磁感应的电荷的电场的合场强为0，所以感应电荷在笼内产生的电场强度不能为零。故C错误；
D、不知道带电粒子的电性，所以不能判断同一个带电粒子在法拉第笼外的电势能与在法拉第笼内部的电势能的大小关系，故D错误。
故选：B。
如果将导体放在电场强度为E外的外电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，会逆电场方向运动。这样，导体的负电荷分布在一边，正电荷分布在另一边，这就是静电感应现象。由于导体内电荷的重新分布，这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场，电场强度为E内。根据场强叠加原理，导体内的电场强度等于E外和E内的叠加，等大反向的电场叠加而互相抵消，使得导体内部总电场强度为零。当导体内部总电场强度为零时，导体内的自由电子不再移动。物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡。处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。由此可推知，处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。
静电屏蔽：为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，这就叫做静电屏蔽。空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地的屏蔽为内屏蔽。在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础。
 

6.【答案】D
 

【解析】解：A、气体在A到B的过程中，压强不变，体积增大，对外做功，则，故A错误；
B、气体从B到C的过程中，体积不变，气体不做功，由于压强减小，根据可知，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可得放热，故B错误；
C、从A到B，气体做等压变化，初态，
末态：，，根据盖-吕萨克定律可得：，解得，温度为，故C错误
D、从A到C，根据理想气体状态方程可得：，解得，故从A到C，温度不变，内能不变，由于从A到C，气体的体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可得，气体吸热，故D正确；
故选：D。
根据图象可知：等压变化，根据求得气体做功，由盖-吕萨克定律即可求出B状态温度；等容变化，由查理定律判断出温度的变化，结合热力学第一定律求得吸放热，比较AC两状态的温度，从而判断气体内能的变化，比较AC两状态的体积可判断W的正负，再根据可根据热力学第一定律即可解决问题．
解决气体问题的关键是挖掘出隐含条件，正确判断出气体变化过程，合理选取气体实验定律解决问题；对于内能变化．牢记温度是理想气体内能的量度，与体积无关．
 

7.【答案】BC
 

【解析】解：A、根据正弦交变电压知，电压的最大值，则有效值，即电压表的示数为，故A错误；
B、原线圈两端的最大电压为6V，根据知，放电针之间的电压最大值为12000V，故B正确；
C、通过变压器交流电的频率不变，，则交流电压的频率，故C正确；
D、副线圈两端通过获得高压引发电火花点燃燃气，周期，一个周期内会出现两次高压，可知每隔点火一次，故D错误。
故选：BC。
根据正弦式交变电压得出电压的最大值，结合最大值和有效值的关系求出有效值，即电压表的读数；根据原线圈两端的最大电压，结合原副线圈的电压之比等于匝数之比求出副线圈的最大电压；通过变压器，交流电的频率不变，根据瞬时值表达式得出角速度的大小，从而求出交流电的频率；根据交流电的频率求出交流电的周期，抓住一个周期内两次达到高压，得出放电针每隔多长时间点火一次。
本题考查了变压器在实际生活中的运用，知道原副线圈的电压之比等于匝数之比，知道通过变压器，交流电的频率不变。
 

8.【答案】BD
 

【解析】解：A、原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切，所以为电性相同的粒子，故A错误；
B、核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变生成的两核动量P大小相等，方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：

解得：
由于P、B相同，则粒子电荷量q越大，轨道半径越小，由于新核的电荷量大，所以新核的半径小于粒子的轨道半径，所以1为新核的运动轨迹，故B正确；
C、由动能与动量的关系可知，动能之比等于质量的反比，即为，故C错误；
D、由B项分析知，，故D正确。
故选：BD。
带电粒子在磁场运动时，根据左手定则可以判断其运动方向或电性；根据动量守恒定律求的两粒子速度关系，进而根据磁场中运动的粒子半径公式求得半径的关系。
考查动量守恒与带电粒子在磁场的运动，掌握带电粒子的运动方向和半径公式是解决本题的关键。
 

9.【答案】CD ACD 没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小
 

【解析】解：由图知：在AB之间，由于相邻计数间的距离不断增大，而打点计时器每隔打一个点，所以小车做加速运动．
在CD之间相邻计数间距相等，说明小车做匀速运动．小车离开橡皮筋后做匀速运动，应选用CD段纸带来计算小车的速度求小车获得的速度应选CD段来计算；
、该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加．故A正确，B错误；
C.为保证每根橡皮条对小车做功一样多每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一致，故C正确；
D、在中学阶段，用打点计时器测量时间时，为有效利用纸带，总是先接通电源后释放纸带，故D正确；
故选：ACD
在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小
故答案为：没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小
打点计时器每隔打一个点，根据相邻计数点间距离的变化，分析小车的运动情况．小车离开橡皮筋后做匀速运动，由CD段纸带，求出速度．
在探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系的实验中应注意：n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难；该实验需要平衡摩擦力以保证动能的增量是只有橡皮筋做功而来；小车最大速度即为后来匀速运动的速度．
明确了该实验的实验原理以及实验目的，即可了解具体操作的含义，以及如何进行数据处理；数据处理时注意数学知识的应用，本题是考查实验操作及数据处理的方法等问题，好题．
 

10.【答案】不正确；图象法效果与多次测量取平均值一致，只能减小偶然误差，不能减小系统误差
 

【解析】解：测微螺杆与金属丝将要接触时，要通过D进行微调；
图乙所示，主尺读数为，分度尺读数为，故螺旋测微器读数为；
没有特别要求，且电压表量程大于电源电动势，故滑动变阻器采用限流式接法；
待测电阻阻值较小，故电流表采用外接法；故电路连接如图所示：；
去掉离正比例直线最远的点，根据最小二乘法得到曲线如图所示：；
故由图可得：斜率；
根据图象法求电阻和多次测量求平均值的效果一样，减小偶然误差；
系统误差是由实验设计决定的，故在不改变实验设计的情况下，系统误差不会减小；
故答案为：；；；不正确；多次测量取平均值只能减小偶然误差，不能减小系统误差。
根据螺旋测微器结构明确进行微调的部位；然后分别读出主尺和分度尺的读数，即可相加得到螺旋测微器的测量读数；
根据实验要求判断滑动变阻器接法，由待测电阻阻值确定电流表接法，从而得到电路图；
去掉错误的点，然后根据最小二乘法求得曲线，即可求得斜率，即电阻；
根据系统误差和偶然误差的分类及减小误差的方法判断。
伏安法测电阻实验中，若最大电流大于电流表量程则采用分压式接法，一般采用限流式接法；被测电阻较大，电流表采用内接法；被测电阻较小，电流表采用外接法。
 

11.【答案】解：物块从桌面飞出后做平抛运动，由平抛运动规律可知
水平方向有
竖直方向有
解得
物块在水平桌面上做初速度为零的匀加速直线运动，则有
 
解得
物块在桌面上滑动过程，由动能定理得
 
解得
答：物块离开桌面时的速度大小v为；
物块在水平桌面上运动的距离l为；
物块在桌面上运动时所受恒力F的大小为。
 

【解析】物块离开桌面后做平抛运动，根据分位移公式求物块离开桌面时的速度大小v；
物块在水平桌面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据位移等于平均速度与时间的乘积求物块运动的距离l；
物块在桌面上运动时，根据动能定理求物块所受恒力F的大小。
解答本题时，要理清物块的运动过程，把握每个过程的规律以及各个过程之间的联系。要熟练运用运动的分解法研究平抛运动。涉及力在空间的效果时要优先考虑动能定理。
 

12.【答案】解：导体棒从静止下滑距离d的过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得：
，
代入数据解得：；
导体棒通过磁场过程中，由能量守恒定律得：
，
代入数据解得：
则电阻R上产生的热量为：；
导体棒进入磁场后，感应电动势为：，
感应电流为：，
导体棒受到的安培力为：，
由平衡条件得：，
代入数据解得：，
由法拉第电磁感应定律得：，
平均感应电流为：，
电荷量为：，
代入数据解得：；
答：导体棒刚进入磁场时的速度v为。
导体棒通过磁场过程中，电阻R上产生的热量为。
导体棒通过磁场过程中，通过电阻R的电荷量q为。
 

【解析】根据机械能守恒定律求解导体棒进入磁场上边缘的速度；
根据安培力的计算公式求解安培力的大小，再求出重力沿斜面向下的分力大小，判断导体棒的运动情况，根据功能关系可得电阻R上产生的焦耳；
根据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律结合电荷量的计算公式求解通过导体棒的电量。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
 

13.【答案】解：由题意可知，三价正离子在磁场中做匀速围周运动半径：，
离子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：；
离子在加速管中加速，由动能定理得：，解得：；
碰感应强度为B时，粒子做圆周运动的轨道半径：，所有离子全部打在劳光屏上，
磁感应强度为时，粒子轨道半径：，
打在劳光屏外的离子数为：，
打在劳光屏上的离子数为：；
答：离子在磁场中运动的速度v的大小为； 
、b两处的电势差U为；
磁感应强度为时能打在荧光屏上的离子数为
 

【解析】离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据题意求出离子做圆周运动的轨道半径，然后应用牛顿第二定律求出离子的速度．
离子在加速管中加速，由动能定理可以求出a、b两处的电势差．
离子在磁场中做匀速圆周运动，求出离子的轨道半径，根据离子轨道半径求出打在荧光屏上的离子数．
本题考查了离子在电场与磁场中的运动，离子在加速管中做加速运动，在磁场中做匀速圆周运动，分析清楚离子运动过程是解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、动能定理可以解题．