北京市朝阳区2021届高三年级二模考试物理试题及答案

朝阳区2021届高三年级二模考试

物理试卷

2021.5

（考试时间90分钟  满分100分）

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。            

1．将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是

A．万有引力          B．库仑力

C．核力              D．分子力

2．关于气体压强的说法，下列选项正确的是

A．气体对容器的压强源于气体分子的热运动

B．气体对容器的压强源于气体分子受到重力作用

C．气体分子密集程度增大，气体压强一定增大

D．气体分子平均动能增大，气体压强一定增大

3．利用如图所示装置做光电效应实验，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出。若要使光电子的最大初动能增大，下列选项正确的是

1. 仅延长光照时间
2. 仅换用频率更大的光
3. 仅增大入射光的强度
4. 仅增大A、K极板间电压  

4．某质点做简谐运动的振动图像如图所示。关于该简谐振动，下列选项正确的是

A．振幅为10cm

B．周期为2s

C．t=1s时，质点的速度为负的最大值

D．t=3s时，质点的加速度为正的最大值

5．关于“用油膜法估测油酸分子大小”的实验，下列选项正确的是

A．将油膜看作单层分子薄膜，且不考虑油酸分子间的空隙

B．利用画有油膜轮廓的坐标方格计算油膜面积时，舍去所有不足一格的方格

C．测一滴油酸酒精溶液的体积时，只需将其滴入量筒即可

D．若油酸未完全散开，会使测出的分子直径偏小

6．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，一同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变窄。以下改动可能会实现这个效果的是

A．仅将滤光片向右移动靠近单缝           B．仅将单缝与双缝的位置互换

C．仅将红色滤光片换成绿色滤光片         D．仅将单缝向左移动少许

7．如图所示，用AC、CD两根轻绳将物块悬于水平轻杆BC的下方，其中B为光滑转轴，C为结点，轻杆BC始终保持水平，重物静止不动。已知物块质量为m，重力加速度为g。设AC、CD绳的拉力分别为FAC、FCD。下列选项正确的是

A．FAC > mg 

B．FCD > mg

C．若A点上移，则FAC变大

D．若A点下移，则FCD变大

8．在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是

A．电压表的示数变大

B．电流表的示数变大

C．电源的效率变大

D．滑动变阻器消耗功率变大

9．如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是

A．磁体做匀加速直线运动

B．磁体的机械能守恒

C．磁体动能的增加量小于重力势能的减少量

D．铝管对桌面的压力大于铝管和磁体的重力之和

10．国产大飞机C919是我国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的喷气式民用飞机，于2017年5月5日成功首飞。如图所示，飞机在起飞过程中的某时刻水平分速度为60m/s，竖直分速度为6m/s，已知在此后的1min内，飞机在水平方向做加速度为2m/s2的匀加速直线运动，竖直方向做加速度为0.2m/s2的匀加速直线运动。关于这1min内飞机的运动与受力情况，下列选项正确的是

A．飞机受到的合力竖直向上

B．飞机的运动轨迹为曲线

C．前20s内，飞机上升的高度为120m

D．前20s内，飞机水平方向的平均速度为80m/s

11．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位长度导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是

1. 导线中的电流大小为nLqv
2. 这段导线受到的安培力大小为nLqvB
3. 沿导线方向电场的电场强度大小为vB
4. 导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB

12．利用如图1所示的实验粗略测量人吹气产生的压强。两端开口的细玻璃管水平放置，内部截面积为S。管内塞有潮湿的小棉球，其质量为m，与B端的距离为x。实验者从玻璃管的A端均匀吹气，棉球从B端飞出，落地点为C。测得C点与B端的水平距离为l，棉球下落高度为h。多次改变x，测出对应的l，画出l2-x的图像如图2所示，图线的斜率为k。不计棉球与管壁的摩擦，不计空气阻力。下列选项正确的是

A．实验中小棉球在玻璃管中做匀速运动

B．获取图2中各组数据时可以改变每次吹气的压强

C．由题中数据可求得小棉球到达B端的速度为

D．由于人吹气使小棉球两侧产生的压强差为

13．实验室有一个变压器，一侧线圈的标记为200匝，另一侧线圈匝数无标记，小明对它进行了实验探究。他用200匝的线圈作为原线圈，用匝数未知（记为N）的线圈作为副线圈，如图1所示，分别测量不同输入电压对应的输出电压，测量结果如表1所示；将原副线圈互换，如图2所示，重复上述操作，测量结果如表2所示。实验过程中电源、电压表均正常工作。

表1                                表2

分析表中数据，以下推理正确的是

A．若线圈的200匝标识是准确的，则匝数N多于400匝

B．按图1实验时变压器没有损耗，按图2实验时变压器有损耗

C．按图1实验时两侧线圈中电流频率相同，按图2实验时频率不同

D．若使用直流电源进行以上实验，能够较好的得到

14．在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。如图质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上，碰前瞬间速度为v0，方向与水平方向夹角α=30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ=0.5。不计空气阻力，碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变，并且在运动过程中始终没有旋转。下列选项正确的是

A．薄片第1次碰后离开水平面瞬间，速度方向与水平面间夹角仍为30°

B．薄片每次与水平面碰撞过程中，受到的冲量均相等

C．薄片在与水平面多次碰撞后，最终将静止在水平面上

D．薄片与水平面碰撞两次后，水平位移将不再增加

第二部分

本部分共6题，共58分。

15．（8分）

某同学借助图1所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连，接通打点计时器电源后，让小车1以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图2所示，已将各计数点之间的距离标在图上。

（1）图2中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算小车1碰撞前的速度大小应选     段，计算两车碰撞后的速度大小应选       段。

（2）若小车1的质量（含橡皮泥）为0.4kg，小车2的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是0.685kg·m/s，碰后两小车的总动量是        kg·m/s。（结果保留三位有效数字）

（3）关于实验的操作与反思，下述说法正确的是           。

A．实验中小车1必须从静止释放

B．若小车1前端没贴橡皮泥，不影响实验验证

C．上述实验装置不能验证弹性碰撞规律

16．（10分）

（1）某同学用多用电表测量某些电学量。经过正确操作，两次测量时的指针位置均指在如图1所示的位置。一次测量直流电压，所选量程为50V，则读数应为        V ；一次测量电阻，记录的读数为1600Ω，则所选倍率为         （选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”）。

（2）在上一问用多用电表测量完电阻后，需要继续测量一个阻值约为13Ω的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下有些操作步骤是必需的，请选择正确的操作并按正确顺序写出序号            。

①将红表笔和黑表笔接触

②把选择开关旋转到“×1”位置

③把选择开关旋转到“×10”位置

④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点

（3）常用的多用电表是由小量程的电流表（表头）改装而成的。有一块满偏电流为50µA、内阻为800Ω的小量程电流表，现要将它改装成0~1mA、0~10mA两个量程的电流档，某同学设计了如图2、图3所示的两个电路。在图2所示的电路中R1    R2（选填“>”或“<”）；从保护表头的角度，请你分析说明图2、图3哪种设计更合理：                           。

17．（9分）

2021年3月，在自由式滑雪世锦赛中，我国小将谷爱凌夺得两枚金牌。我们将她在滑雪坡面上向下滑行的一段过程，简化为小物块沿斜面下滑的过程，如图所示。已知物块质量为m，与斜面间的动摩擦因数为μ，斜面倾角为θ，重力加速度为g，不计空气阻力。

（1）在图中画出物块的受力示意图；

（2）求物块沿斜面下滑的加速度大小a；

（3）求物块沿斜面下滑的速度大小为v时，重力的瞬时功率P。

18．（9分）

如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨水平放置，间距为L，一端与阻值为R的电阻相连。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m的金属棒置于导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。t=0时金属棒以初速度v0沿导轨向右运动，不计空气阻力，不计导轨及金属棒的电阻。求：

（1）t=0时金属棒产生的感应电动势大小E；

（2）t=0时金属棒所受安培力的大小F；

（3）t=0之后的整个运动过程中电阻R产生的热量Q。

19．（10分）

北京时间2020年12月2日4时53分，探月工程“嫦娥五号”的着陆器和上升器组合体完成了月壤采样及封装。封装结束后上升器的总质量为m，它将从着陆器上发射，离开月面。已知月球质量为M，表面重力加速度为g，引力常量为G，忽略月球的自转。

（1）求月球的半径R；

（2）月球表面没有大气层。上升器从着陆器上发射时，通过推进剂燃烧产生高温高压气体，从尾部向下喷出而获得动力，如图所示。已知喷口横截面积为S，喷出气体的密度为ρ，若发射之初上升器加速度大小为a，方向竖直向上，不考虑上升器由于喷气带来的质量变化，求喷出气体的速度大小v；

（3）不计其它作用力时，上升器绕月飞行可认为是上升器与月球在彼此的万有引力作用下，绕二者连线上的某一点O做匀速圆周运动。若认为在O点有一静止的“等效月球”，替代月球对上升器的作用，上升器绕“等效月球”做匀速圆周运动，周期不变。求“等效月球”的质量。

20.（12分）

静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。

（1）如图1所示，真空中一个静止的均匀带电球体，所带电荷量为＋Q，半径为R，静电力常量为k。距球心r处电场强度的大小分布满足如下关系：

a．将电荷量为q的试探电荷放在距离带电球球心2R处，求其受到的静电力大小F；

b．在图2坐标系中画出E- r图像，并借助该图像求出带电球的球心与球面间的电势差U。

（2）如图3所示，在纸面内以O为圆心、半径为a的圆形区域内，分布着垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B的大小随时间均匀增加，变化率为k。该变化磁场激发感生电场，距圆心r处的电场强度大小分布满足如下关系：

电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。一种电子感应加速器的简化模型如图4所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，在以O为圆心，半径小于r0的圆形区域内，磁感应强度B1=k1t，在大于等于r0的环形区域内，磁感应强度B2=k2t，其中k1、k2均为正的定值。电子能在环形区域内沿半径等于r0的圆形轨道运动，并不断被加速。

a．分别说明B1、B2的作用；

b．推导k1与k2应满足的数量关系。

参考答案

第一部分共14小题，每小题3分，共42分。

第二部分，共6题，共58分。

15．（8分）

（1） BC     DE                                                  （4分）

（2） 0.684                                                        （2分）

（3） C                                                           （2分）

16．（10分）

（1） 24.0      ×100                                               （4分）

（2）②①④                                                        （2分）

（3） <        图3更合理，因为图2电路在通电状态中，更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致通过表头的电流超过其满偏电流而损坏             （4分）

17．（9分）

解：（1）                           （3分）

（2）由牛顿第二定律

得                         （3分）

（3）由功率的表达式有

                        （3分）

18．（9分）

解：（1） 由法拉第电磁感应定律得                          （3分）

（2） 由闭合电路欧姆定律    

及               F=BIL         

得                                       （3分）

（3） 由功能关系                                     （3分）

19．（10分）

解：（1）质量为的物体放在月球表面，由牛顿第二定律得

得                                 （3分）                         

（2）设喷出气体对上升器的力为F，上升器对喷出气体的力为

取向上为正，对于上升器        F-mg=ma  

设在时间内喷射出气体质量为

由牛顿第三定律有           

综上得                               （3分）

（3）设上升器的角速度为，上升器距O点为r1，月球距O点为r2，上升器与月球间距离为r，由牛顿第二定律得

   ，  

且       

解得                                 （4分）

20．（12分）

解：

（1）a.  由所给表达式可得                             (2分)

b.   E- r关系如图所示

根据图像所围面积可求出球心到球面的电势差为             (4分)

（2）a.  B1的作用是产生感生电场，使电子加速，

B2的作用是为电子做圆周运动提供向心力                  (2分)

b. 电子在轨道运动的瞬时速度为v，电子的质量为m，电荷量为e，

由牛顿第二定律得

经极短时间

综上得

                                   (4分)

全卷评分说明：用其他方法解答正确，给相应分数。