北京市丰台区2021届高三年级二模考试物理试题及答案

丰台区2021届高三年级二模考试

物理试卷

    2021. 04

（本试卷满分为100分，考试时间90分钟）

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. 如图所示的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是

A．α粒子与原子中的电子发生碰撞

B．正电荷在原子中均匀分布

C．原子中带正电的部分和绝大部分质量集中在一个很小的核上

D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中

2. 用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V，油膜面积为S，油酸的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，下列说法正确的是

A. 一个油酸分子的质量为   B. 一个油酸分子的体积为         

C. 油酸的密度为            D. 油酸分子的直径为             

3. 关于天然放射现象，下列说法正确的是

A. 天然放射现象表明原子内部有一定结构

B. 升高温度可以改变原子核衰变的半衰期

C.  β射线是原子核外的电子形成的电子流

D. 三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离作用最小

4. 如图所示，在一根张紧的水平绳上挂a、b、c、d四个摆，其中摆长关系为，让d先摆动起来后，其它各摆随后也跟着摆动起来。下列说法正确的是

A．稳定后四个摆的周期大小

B．稳定后四个摆的振幅一样大

C．稳定后a摆的振幅最大

D．d摆摆动过程中振幅保持不变

5. 玻璃杯中装入半杯热水后拧紧瓶盖，经过一段时间后发现瓶盖很难拧开。原因是

A. 瓶内气体压强变小

B. 瓶内气体分子热运动的平均动能增加

C. 瓶内气体速率大的分子所占比例增大

D. 瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数增加

6.  如图甲所示，“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，沿以太阳为焦点的椭圆轨道b运动到达火星，被火星引力俘获后环绕火星飞行，轨道b与地球公转轨道a、火星公转轨道c相切。如图乙所示，“天问一号”目前已由椭圆轨道I进入圆轨道II，进行预选着陆区探测。下列说法正确的是

A. “天问一号”的发射速度v满足7.9km/s< v <11.2km/s

B. “天问一号”的发射速度v满足11.2km/s≤v <16.7km/s

C. “天问一号”在轨道II上的速度大于火星的第一宇宙速度

D. “天问一号”在椭圆轨道I上经过M点的速度小于在圆轨道II上经过M点的速度

7. 用如图所示的电路研究光电效应现象：实验中移动滑动变阻器滑片可以改变K与A之间电压的大小，闭合电键，电流表有示数。下列说法正确的是

A. 向右移动滑片，电流表示数一定会一直增大

B. 仅增大入射光频率，电流表示数一定增大

C. 仅增大入射光强度，电流表示数一定增大

D. 将电源正负极对调，电流表示数一定为零

8. 如图所示，四个完全相同的小灯泡并联。闭合开关S1，灯泡L1发光；陆续闭合S2、S3、S4，其它灯泡也相继发光。关于灯泡L1的亮度变化分析，下列说法正确的是

A.电源电动势不变，L1两端电压不变，L1亮度不变

B.电路总电阻变小，L1两端电压变小，L1亮度变暗

C.电路总电阻变大，导致L1两端电压变大，L1亮度变亮

D.干路电流不变，其它灯分流导致流过L1电流变小，L1亮度变暗

9. 在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是

A. 人有触电感觉是在电键闭合瞬间

B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流

C. 断开电键时流过人的电流方向从B→A

D. 断开电键时线圈中的电流突然增大

10. 如图所示，让质子（）、氘核（）和α粒子（）的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转。忽略重力及粒子间的相互作用力，下列说法正确的是

A. 它们将从同一位置沿同一方向离开偏转电场

B. 它们将从同一位置沿不同方向离开偏转电场

C. 它们将从不同位置沿同一方向离开偏转电场

D. 它们将从不同位置沿不同方向离开偏转电场

11. 空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P为正电荷。P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示，相邻等势面间电势差相等，a、b、c、d为电场中的4个点。下列说法正确的是

A.  P、Q两点处的电荷带同种电荷

B.  a点电场强度大于b点电场强度

C.  a点电势高于b点电势

D. 在c点由静止释放一个带电粒子，不计重力，粒子将沿等势面cd运动

12. 如图所示，匀强磁场限定在一个圆形区域内，磁感应强度大小为B，一个质量为m，电荷量为q，初速度大小为v的带电粒子沿磁场区域的直径方向从P 点射入磁场，从Q 点沿半径方向射出磁场，粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了θ角，忽略重力及粒子间的相互作用力，下列说法错误的是  

A. 粒子带正电                       B. 粒子在磁场中运动的轨迹长度为

C. 粒子在磁场中运动的时间为     D.圆形磁场区域的半径为

13.一物理学习小组在竖直电梯里研究超重失重现象：力传感器上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的钩码。当电梯在1楼和3楼之间运行时，数据采集系统采集到拉力F随时间t的变化如图所示。忽略由于轻微抖动引起的示数变化，下列说法正确的是

A. a到b过程中电梯向上运动，b到c过程中电梯向下运动

B. a到c过程中钩码的机械能先增加后减小

C. 图形abc的面积等于图形def的面积

D. a到b过程中钩码处于超重状态，b到c过程中钩码处于失重状态

14. 在惯性参考系中，力对质点所做功仅取决于质点的初始位置和末位置，而与质点通过的路径无关，这种力称为保守力，重力、弹簧弹力、静电力、万有引力等均为保守力。保守力做功的特点决定了质点在惯性系中的每一个位置都有一种由该位置确定的能量，称为势能；势能随位置变化的曲线称为势能曲线。如图所示为两个势能曲线，下列说法正确的是

A. 图甲中势能为零的位置，质点所受保守力为零

B. 图甲中质点所受保守力的方向沿x轴的正方向

C. 图乙中质点从x1运动到x2的过程中保守力做正功

D. 图乙中质点在x1位置，所受保守力大于质点在x2位置所受保守力

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. 利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：

（1）除图中所示器材外，还需要的器材有________；

A．干电池          B．低压交流电源

C．直流电压表      D．多用电表

（2）下列说法正确的是________；

A. 变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈

B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用

C. 理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同

D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零

（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当         （选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。

16. 在“验证动量守恒定律”的实验中，先让质量为m1的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，O点是轨道末端在白纸上的竖直投影点。

（1）实验中，通过测量______间接地测定小球碰撞前后的速度；

A．小球开始释放的高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的水平距离

（2）以下提供的器材中，本实验必须使用的是______；

A．刻度尺    B．天平    C．秒表   

（3）关于该实验的注意事项，下列说法正确的是______；

A．斜槽轨道必须光滑

B．斜槽轨道末端的切线必须水平

C．上述实验过程中白纸可以移动

D．两小球A、B半径相同

（4）为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1>m2，若满足关系式           则可以认为两小球碰撞前后总动量守恒；

（5）某同学记录小球三个落点的平均位置时发现M和N偏离了OP方向，如图甲所示。该同学认为只要满足关系式                            ，则说明两小球碰撞前后总机械能守恒；

（6）实验时，若斜槽轨道光滑、两小球发生弹性碰撞，且 m1<m2<3m1，小球落点用图乙中的C、D、E表示，满足关                               ，可以两小球认为碰撞前后总动量守恒。

17. 用如图所示装置用来演示小球在竖直面内的圆周运动，倾斜轨道下端与半径为R的竖直圆轨道相切于最低点A。质量为m的小球从轨道上某点无初速滚下，该点距离圆轨道最低点A的竖直高度为h。小球经过最低点A时的速度大小为v，经过最高点B时恰好对轨道无压力。已知重力加速度g，求：

（1）小球经过最高点B时速度的大小；

（2）小球经过最低点A时对轨道压力的大小；

（3）小球从开始运动到圆轨道最高点过程中损失的机械能。

18. 如图所示， 用一条长l=0.2 m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量m=1.0×10-2kg，所带电荷量q =＋2.0×10-8C。现加一水平方向的匀强电场，电场区域足够大，平衡时绝缘绳与竖直方向夹角θ=37°，已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

（1）求匀强电场电场强度的大小；

（2）若将轻绳向右拉至水平后由静止释放，求小球到达最低点时的速度大小；

（3）若在图中所示位置剪断轻绳，判断小球此后的运动情况，并求0.1s后小球的速度大小。

19. 如图所示是磁流体发电的示意图。平行金属板P、Q 两板相距为d，之间有一个很强的匀强磁场B，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带电量为q的正、负带电离子）沿垂直于B的方向射入磁场， P、Q两板间便产生电压。开关闭合前、后，等离子体在管道进、出口两端压强差的作用下, 均以恒定速率v沿图示方向运动。忽略重力及离子间的相互作用力。

（1）图中P、Q板哪一个是电源的正极；

（2）在推导磁流体发电机的电动势时，有多种方法。例如：将发电机内部的等离子体看做长度为d，以速度v切割磁感线的“导体棒”，可得E=Bdv。请你从另外两个角度证明上述结论；

（3）开关闭合，电路稳定后，电源的内阻为r，外电路电阻为R，求两板间某运动的带电离子沿电流方向受到的阻力f。

20. 在物理学的研究过程中，对变速运动的研究是从最简单的变速直线运动开始的。最简单的变速直线运动，速度应该是均匀变化的。速度随时间均匀变化的直线运动叫做匀变速直线运动，加速度为一定值。若某种变速运动的速度v是随位移x均匀变化的，请解答以下问题：

（1）类比匀变速直线运动中加速度a的定义，给出速度随位移均匀变化的运动中加速度的定义，使也为定值；写出的单位；并在图甲中画出初速度为v0，末速度为v1的v—x图像；

（2）如图乙所示，质量为m的金属棒放在宽度为L的光滑导轨上，整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，回路的电阻可等效为R，且在金属棒运动过程中保持不变。给导体棒一个初速度v0，证明金属棒运动的速度v随位移x均匀变化；

（3）请从两个角度分析（2）中导体棒的加速度的变化情况。

参考答案

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。

第二部分

本部分共6题，共58分。

15.（6分）

（1） BD       （2） BC              （3） 大于

16．（12分）

（1） C        （2） AB          （3） BD

（4）       （5）

（6）

17.（9分）解：

（1）因为小球在B点恰好对轨道无压力，根据牛顿第二定律：

（2分）

（1分）

（2）小球在最低点A处，根据牛顿第二定律：

（1分）

由牛顿第三定律，球对轨道压力 （1分）

（1分）

（3）对小球从开始释放到最高点B的过程，由能量守恒定律

（2分）

（1分）

18.（9分）解：(1)小球静止，受力平衡：（2分）

得： N/C（1分）

(2)小球由静止释放至最低点过程中，由动能定理：

（2分）

得：

m/s（1分）

(3)剪断轻绳后，小球做匀加速直线运动。      （1分）

根据牛顿第二定律可得：

（1分）

（1分）

19.（12分）

（1）Q板为电源正极。（2分）

（2）方法1   外电路断开时，路端电压等于电动势

U=E（1分）

当离子所受洛伦兹力与电场力平衡时，离子将不再偏转，电源有稳定电动势

qvB=（1分）

联立解得：

E=Bdv（1分）

方法2、由电动势的定义（1分）

W非=qvBd（1分）

联立解得：

E=Bdv（1分）

方法3、电路接通时，克服安培力做功的功率等于电流做功的功率

BIdv=IE（2分）

解得：

E=Bdv（1分）

（3）电路稳定后，电路中的电流

I=（1分）

两极板间的电压为路端电压：

U=IR（1分）

根据I=nesv可知，稳定后离子运动时沿电流方向的分速度v不变。

粒子沿电流方向受力平衡，有：

（1分）

联立解得：

（1分）

20.（10分）

（1）类比匀加速直线运动中加速度a的定义，可知：

     （1分）

根据单位制可得的单位为s-1（1分）

 v—x图像如图所示（1分）

（2）在导体棒速度从v0变为v的过程中取一极小时间∆t，设在这一段时间内，导体棒的速度从vi变为vit，因为时间极短，可认为这一段时间内安培力为一定值，根据动量定理可得：

-BIL∆t= mvit-mvi      ①（1分）

­       ②（1分）

将②带入①并累加可得：

     ③（1分）

因此导体棒的运动速度v随位移x均匀变化（1分）

（3）方法一：根据牛顿第二定律，

所以，所以随着速度的逐渐减小，加速度a也逐渐减小。

方法二：根据加速度的定义，为一定值，因此相同的∆v，∆x相同，变小，∆t变大，所以加速度a也逐渐减小

（判断出加速度a减小给1分，法一法二各1分）