河北省唐山市2021届高三物理3月一模试题（Word版附解析）

唐山市 2021 年普通高中学业水平选择性考试第一次模拟演练 物理 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂 黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。写在本试卷上无效。 3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 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. 氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是（ ） A. 电子绕核旋转的轨道半径增大 B. 电子的动能会增大 C. 氢原子的电势能减小 D. 氢原子的能级减小 2. 如图所示，ABCD 为倾角为 30°的正方形斜面，其中 AB 与底边 DC 平行、BC 与 AD 平行。 斜面上一质量为 1kg 的物块，在斜面内施加平行于 AB 向左的拉力 F，物块恰好沿斜面对角线 BD 匀速下滑。下列叙述正确的（g=10m/s2） （ ） A. 物块受到摩擦力的方向平行于 AD 沿斜面向上 B. 水平向左的外力大小等于 5 3 N C. 滑动摩擦力的大小等于 5N D. 物块与斜面间的动摩擦因数为 6 3 3. 如图所示，水平地面固定半径为 5m 的四分之一圆弧 ABC， O 为圆心。在圆心 O 右侧同一 水平线上某点水平向左抛出一个小球，可视为质点，恰好垂直击中圆弧上的 D 点，D 点到水 平地面的高度为 2m，取 g=10m/s2，则小球的抛出速度是（ ） A. 3 5 2 B. 4 5 3 C. 8 15 3 D. 4 15 3 4. 如图所示，在平直公路上行驶的箱式货车内，用轻绳 AO、BO 在 O 点悬挂质量为 5kg 的重 物，轻绳 AO、BO 与车顶部夹角分别为 30°、60°。在汽车加速行驶过程中，为保持重物悬挂 在 O 点位置不动，重力加速度为 g，箱式货车的最大加速度（ ） A. 2 g B. 3 3 g C. 3 2 g D. 3g 5. 如图所示，水平向右的匀强电场，电场强度大小为 2 Qk R ， A、B、C、D 是电场中一条电 场线上相邻且间距均为 R 的四个点，在 D 点固定正点电荷 Q。现使一个带负电的粒子从 A 点 以某一速度向右运动，粒子经过的各点电势φ、粒子的速度 v、电势能 Ep 及机械能 E 变化正确 的（不计带负电粒子的重力及对电场的影响）（ ） A. B. C. D. 6. 假设在月球表面将物体以某速度竖直上抛，经过时间 t 物体落回地面，上升的最大高度为 h。 已知月球半径为 R、万有引力常量为 G，不计一切阻力。则月球的密度为（ ） A. 2 3 4 h Rt  B. 2 6 h GRt  C. 2 6h G Rt D. 2 8 3 h GRt  二、选择题：本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 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 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 7. 如图所示，理想变压器的初级线圈连接电压恒定的交流电源，初、次级线圈均接入阻值为 R 的负载电阻。当电键 S 断开时，与初级线圈连接的电压表 V1 的示数为 U1，与次级线圈连接 的电压表 V2 的示数为 U2，则以下判断中正确的是（ ） A. 电键断开时，初级线圈中的输入电流为 2 1 2 U U R B. 交流电源的电压为 2 2 1 2 1 U U U  C. 电键闭合时，电压表 V1 的示数减小 D. 电键闭合时，交流电源输出功率减小 8. A、B 两物体沿同一直线同向运动，0 时刻开始计时，A、B 两物体的 x tt  图像如下图所示， 已知在 t=10s 时 A、B 在同一位置，根据图像信息，下列正确的是（ ） A. B 做匀加速直线运动，加速度大小为 1m/s' B. t=6s 时，A 在前、B 在后，B 正在追赶 A C. A、B 在零时刻相距 30m D. 在 0~10s 内 A、B 之间的最大距离为 49m 9. 如图所示，质量为 0.4kg 的四分之一圆弧轨道静止在光滑水平面，右侧有固定在竖直平面 内的光滑半圆轨道，半径为 0.4m，下端与水平面相切。现在将质量为 0.2kg 可视为质点的小 球，从图中 A 点静止释放，小球离开圆弧轨道后恰好能通过半圆轨道的最高点，重力加速度 为 10m/s2，不计一切阻力。下列说法正确的（ ） A. 小球沿圆弧轨道下滑过程，系统动量守恒 B. 小球沿圆弧轨道下滑过程，系统机械能守恒 C. 小球通过半圆轨道 D 点时，对轨道的压力大小为 4N D. 小球与圆弧轨道分离时，圆弧轨道的位移为 0.5m 10. 如图，直角三角形 OAC 区域内有垂直于纸面向外、磁感应强度大小未知的匀强磁场， ∠A=30°、OC 边长为 L，在 C 点有放射源 S，可以向磁场内各个方向发射速率为 v0 的同种带 正电的粒子，粒子的比荷为 K。S 发射的粒子有 2 3 可以穿过 OA 边界，OA 含在边界以内，不 计重力、及粒子之间的相互影响。则（ ） A. 磁感应强度大小 0 2 v KL B. 磁感应强度大小 0v KL C. OA 上粒子出射区域长度为 L D. OA 上粒子出射区域长度为 2 L 三、非选择题：共 52 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 43 分。 11. 在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进， 在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。 (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是________。 A．必须用天平测出砂和砂桶的质量 B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C.应当先释放小车，再接通电源 D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带 (2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为 50Hz，相邻两计数 点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是________m/s2。（计 算结果保留三位有效数字） (3)由实验得到小车的加速度 a 与力传感器示数 F 的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩 擦力 Ff=________N。 12. 新能源汽车是汽车发展的主流方向，如图（a）为车载动力电池组中一块电池，其技术参 数是额定容量约 120 Ah，额定电压约 3.3V，内阻约 0.03Ω。现有一块该型号的旧电池，某研 究小组用如图（b）所示电路测量该电池的电动势和内阻，其中电流表量程为 100mA、内阻为 9Ω；定值电阻 Ro=1Ω。测得的数据如下表所示。 次数 1 2 3 4 5 R（Ω） 0.9 4.2 7.3 10.8 14.1 I0（mA） 100 50 34 25 20 (1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是______； (2)利用测得的数据在坐标纸上作出 R 和 1 I 的图像，其中 I 表示干路电流_________； (3)由图像可知，该电池的电动势 E=______V，内阻 r=______Ω。 13. 如图所示，固定斜面倾角为θ，小物块 A 和 B 的质量分别为 2m 和 m，与斜面之间的动摩 擦因数分别为μ1 和μ2。开始时小物块 B 恰好静止在距离斜面顶端 x0 处，此时小物块 B 所受摩 擦力为最大静摩擦力。小物块 A 从斜面顶端由静止释放，一段时间后与物块 B 发生弹性正碰， 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A 与 B 均可视为质点，求： （1）物块 A 与 B 发生碰撞后物块 B 的速度； （2）若物块 A 与 B 在斜面上只能发生一次碰撞，斜面长度应小于多少？ 14. 如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为 30°，导轨间 距 d=1m。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与 1、2 相连，其中 1 连接光电管，2 连接一个 电容 C=0.25F 的电容器。两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场，磁感应 强度 B=IT，磁场长度 DE=1m。现利用光电管把光信号转换为电信号，A 和 K 分别是光电管的 阳极和阴极，电源电压为 U。用发光功率为 P 的激光器发出频率为 的光全部照射在 K 上， 开关与 1 接通，回路中形成电流。已知阴极 K 材料的逸出功为 W0，普朗克常量为 h，电子电 荷量为 e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘 D 处，导体棒垂直导轨放置，各处电阻均不 计，重力加速度取 10m/s2。求： （1）光电子到达 A 时的最大动能 Ekm；（答案用字母表示） （2）假设每个入射的光子会产生 1 个光电子，所有的光电子都能到达 A，激光器发光功率 P=13.26w， =6.4×1014Hz、H=6.63×10-34J·S、e=1.6×10-19C，求导体棒的质量 m； （3）把开关快速搬到位置 2，导体棒向下运动起来，在运动过程中始终与导轨垂直，求导体 棒运动到 E 处时的速度大小。 （二）选考题：共 9 分。请考生从 2 道题中任选一题作答，并用 2B 铅笔将答题卡 上所选题目对应的题号右侧方框涂黑，按所涂题号进行评分；多涂、多答，按所 涂的首题进行评分；不涂，按本选考题的首题进行评分。 15. 2020 年抗击新冠病毒已成为常态。如图为某学校所用手持 3L 消毒喷雾壶结构图，某同学 装入 1.5L 水后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动手柄打气 20 次，每次打入气体体积相同，压强 均为 105Pa。从较高层教室窗口释放一软细塑料管并连接置于地面的喷壶嘴，接着打开喷水阀 门，壶内水沿塑料软管上升停止上升时管内水面与壶内水面的高度差为 10m。测出塑料软管 每米容纳水 Vo=20ml，不考虑环境温度的变化和壶内喷水管的体积，g=10m/s2。求加压 20 次 后壶内的气体压强为多少。 16. 某种光学元件由两种不同透明物质 I 和 II 制成，其横截面如图所示，O 为 AB 中点， ∠BAC=30°，半圆形透明物质 I 的半径为 R，一束光线在纸面内从半圆面上的 P 点沿 PO 方向 射入，折射至 AC 面时恰好发生全发射，再从 BC 边上的 Q 点垂直射出 BC 边，真空中光速为 c，光从 P 传到 Q 所用时间 t= 2 3 c R，求：（结果可用根式表示） （1）该透明物质 II 对该光的折射率 n2； （2）该透明物质 II 对该光的折射率 n1。 唐山市 2021 年普通高中学业水平选择性考试第一次模拟演练 物理（解析版） 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂 黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。写在本试卷上无效。 3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 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. 氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是（ ） A. 电子绕核旋转的轨道半径增大 B. 电子的动能会增大 C. 氢原子的电势能减小 D. 氢原子的能级减小 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转 的轨道半径增大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大。 故选 A。 2. 如图所示，ABCD 为倾角为 30°的正方形斜面，其中 AB 与底边 DC 平行、BC 与 AD 平行。 斜面上一质量为 1kg 的物块，在斜面内施加平行于 AB 向左的拉力 F，物块恰好沿斜面对角线 BD 匀速下滑。下列叙述正确的（g=10m/s2） （ ） A. 物块受到摩擦力的方向平行于 AD 沿斜面向上 B. 水平向左的外力大小等于 5 3 N C. 滑动摩擦力的大小等于 5N D. 物块与斜面间的动摩擦因数为 6 3 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．物块受到摩擦力的方向沿着 DB 斜向上，A 错误； B．水平向左的外力大小等于 sin30 tan 45 5NF mg    B 错误； C．滑动摩擦力的大小等于 2 2( sin30 ) 2 5 2Nf mg F F    C 错误； D．物块与斜面间的动摩擦因数为 5 2 6= cos30 3310 2 N f f F mg       D 正确。 故选 D。 3. 如图所示，水平地面固定半径为 5m 的四分之一圆弧 ABC， O 为圆心。在圆心 O 右侧同一 水平线上某点水平向左抛出一个小球，可视为质点，恰好垂直击中圆弧上的 D 点，D 点到水 平地面的高度为 2m，取 g=10m/s2，则小球的抛出速度是（ ） A. 3 5 2 B. 4 5 3 C. 8 15 3 D. 4 15 3 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】小球在竖直方向做自由落体运动，则竖直分速度  2 2 10 5 2 m / s 2 15m /y EDv gh s      垂直击中 D 点，速度反向延长线过圆心，如图所示 根据几何关系，则有 3sin 5 EDh R    解得 37   则在 D 点，分解速度可得 0 8 15 m/stan37 3 yvv   故选 C。 4. 如图所示，在平直公路上行驶的箱式货车内，用轻绳 AO、BO 在 O 点悬挂质量为 5kg 的重 物，轻绳 AO、BO 与车顶部夹角分别为 30°、60°。在汽车加速行驶过程中，为保持重物悬挂 在 O 点位置不动，重力加速度为 g，箱式货车的最大加速度（ ） A. 2 g B. 3 3 g C. 3 2 g D. 3g 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】对小球受力分析可得 sin30 sin 60A BF F mg   cos60 cos30B AF F ma   联立解得 1 2 3 3 3( )2 3 3 2A Amg F F ma    整理得 3 2 3 3 3 Amg F ma  当 FA=0 时，a 取得最大值 3 3a g 故选 B。 5. 如图所示，水平向右的匀强电场，电场强度大小为 2 Qk R ， A、B、C、D 是电场中一条电 场线上相邻且间距均为 R 的四个点，在 D 点固定正点电荷 Q。现使一个带负电的粒子从 A 点 以某一速度向右运动，粒子经过的各点电势φ、粒子的速度 v、电势能 Ep 及机械能 E 变化正确 的（不计带负电粒子的重力及对电场的影响）（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．点电荷 Q 在 C 点的场强大小为 2 Qk R ，C 点的合场强为零，所以从 A 到 C 两点的 合场强水平向右，则从 A 到 C 电势降低，C 点到 D 点的合场强方向向左，从 C 点到 D 点电势 增大，故 A 错误； BCD．因为在 AC 之间，负电荷受力方向向左，所以从 A 点到 C 点，电场力对负电荷做负功， 速度减小，动能减小，电势能增大，从 C 点到 D，负电荷受力方向向右，电场力对负电荷做 正功，速度增加，动能增加，电势能减少，故机械能先减少后增大，故 C 正确，BD 错误。 故选 C。 6. 假设在月球表面将物体以某速度竖直上抛，经过时间 t 物体落回地面，上升的最大高度为 h。 已知月球半径为 R、万有引力常量为 G，不计一切阻力。则月球的密度为（ ） A. 2 3 4 h Rt  B. 2 6 h GRt  C. 2 6h G Rt D. 2 8 3 h GRt  【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由自由落体公式得 21 ( )2 2 th g 设月球质量为 M，月球表面质量为 m 的物体所受重力 2 Mmmg G R  设月球体积为 V 34 3V R 则月球的密度为 M V   联立以上各式得 2 6h G Rt   故选 C。 二、选择题：本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 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 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 7. 如图所示，理想变压器的初级线圈连接电压恒定的交流电源，初、次级线圈均接入阻值为 R 的负载电阻。当电键 S 断开时，与初级线圈连接的电压表 V1 的示数为 U1，与次级线圈连接 的电压表 V2 的示数为 U2，则以下判断中正确的是（ ） A. 电键断开时，初级线圈中的输入电流为 2 1 2 U U R B. 交流电源的电压为 2 2 1 2 1 U U U  C. 电键闭合时，电压表 V1 的示数减小 D. 电键闭合时，交流电源输出功率减小 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．设初级线圈中的电流为 I1，理想变压器原副线圈功率相等，可得 2 2 1 1 UU I R  化简可得， 2 2 1 1 UI U R  ，A 错误； B．原线圈中电阻 R 两端电压为 2 2 1 1 UU I R U    故交流电源的电压为 2 2 1 1 2 1UU UU U U    B 正确； C．电键闭合时，副线圈电阻减小，电流增大，原线圈电流随之增大，原线圈所接电阻 R 两端 电压增大，原线圈电压减小，即电压表 V1 的示数减小，C 正确； D．电键闭合时，交流电源输出功率 1P UI ，由于电流增大，功率增大，D 错误。 故选 BC。 8. A、B 两物体沿同一直线同向运动，0 时刻开始计时，A、B 两物体的 x tt  图像如下图所示， 已知在 t=10s 时 A、B 在同一位置，根据图像信息，下列正确的是（ ） A. B 做匀加速直线运动，加速度大小为 1m/s' B. t=6s 时，A 在前、B 在后，B 正在追赶 A C. A、B 在零时刻相距 30m D. 在 0~10s 内 A、B 之间的最大距离为 49m 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A．由匀变速直线运动的位移公式 2 0 1 2x v t at  可得 0 1 2 x v att   对比 B 物体的图线可知 2 21 14-10 m/s =1m/s2 10-6a  由相似三角形可知，图线与纵轴的交点坐标为 4m/s，即初速度 0 4m/sv  ，加速度 22m/sa  ， B 物体做匀加速直线运动，A 错误； C．对比 A 物体的图线可知，A 物体做匀速直线运动，速度为 v=10m/s，在 t=10s 时 A、B 的 位移分别为 100mAx vt  2 0 1 =140m2Bx v t at  此时到达同一位置，故在 0 时刻，A 在 B 前 40m 处，C 错误； B．t=6s 时，由 C 中位移公式可得，A、B 位移均为 60m，故 A 在前、B 在后，B 正在追赶 A， B 正确； D．当 A、B 速度相等时，相距最远， 0v at v  代入数据可得 3st  ，由 C 中位移公式可得，A、B 的位移分别为 30m、21m，故此时的距离 为 40m 30m 21m=49mx    D 正确。 故选 BD。 9. 如图所示，质量为 0.4kg 的四分之一圆弧轨道静止在光滑水平面，右侧有固定在竖直平面 内的光滑半圆轨道，半径为 0.4m，下端与水平面相切。现在将质量为 0.2kg 可视为质点的小 球，从图中 A 点静止释放，小球离开圆弧轨道后恰好能通过半圆轨道的最高点，重力加速度 为 10m/s2，不计一切阻力。下列说法正确的（ ） A. 小球沿圆弧轨道下滑过程，系统动量守恒 B. 小球沿圆弧轨道下滑过程，系统机械能守恒 C. 小球通过半圆轨道 D 点时，对轨道的压力大小为 4N D. 小球与圆弧轨道分离时，圆弧轨道的位移为 0.5m 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A．小球沿圆弧轨道下滑过程，系统竖直方向合力不为零，故系统动量不守恒，故 A 错误； B．小球沿圆弧轨道下滑过程，只有重力做功，系统机械能守恒，故 B 正确； C．小球离开圆弧轨道后恰好能通过半圆轨道的最高点，在半圆轨道的最高点 2vmg m R  从 D 点到最高点 2 21 1 2 2 Dmv mv mgR   在 D 点 2 3 6NDvN m mgR    根据牛顿第三定律可知，对轨道的压力大小为 6N，故 C 错误； D．小球与圆弧轨道分离，由水平方向动量守恒得 m Mmv Mv 由系统机械能守恒得 2 21 1 2 2M m MmgR mv Mv  其中 2 21 1 22 2 mmv mv mgR   且 m Mmx Mx ， m M Mx x R  解得 0.5mMx  故 D 正确。 故选 BD。 10. 如图，直角三角形 OAC 区域内有垂直于纸面向外、磁感应强度大小未知的匀强磁场， ∠A=30°、OC 边长为 L，在 C 点有放射源 S，可以向磁场内各个方向发射速率为 v0 的同种带 正电的粒子，粒子的比荷为 K。S 发射的粒子有 2 3 可以穿过 OA 边界，OA 含在边界以内，不 计重力、及粒子之间的相互影响。则（ ） A. 磁感应强度大小 0 2 v KL B. 磁感应强度大小 0v KL C. OA 上粒子出射区域长度为 L D. OA 上粒子出射区域长度为 2 L 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】S 发射的粒子有 2 3 可以穿过 OA 边界，根据左手定则可知，当入射角与 OC 夹角为 30° 的粒子刚好从 O 点射出，根据几何关系可知，粒子运动半径为 R L 根据洛伦兹力提供向心力，则有 2 0 0 vqv B m R  解得 0vB KL  则沿 CA 方向入射粒子运动最远，半径为 L，从 OA 上射出，故 OA 上粒子出射区域长度为 L。 故选 BC。 三、非选择题：共 52 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 43 分。 11. 在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进， 在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。 (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是________。 A．必须用天平测出砂和砂桶的质量 B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C.应当先释放小车，再接通电源 D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带 (2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为 50Hz，相邻两计数 点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是________m/s2。（计 算结果保留三位有效数字） (3)由实验得到小车的加速度 a 与力传感器示数 F 的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩 擦力 Ff=________N。 【答案】 (1). D (2). 2.40 (3). 1.0 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]AB．对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不 需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，故 AB 错误； C．使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，故 C 错误； D．探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故 D 正确。 故选 D。 (2)[2] 打点计时器使用的交流电源的频率为 50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，可 知相邻两计数点之间的时间间隔为 15 0.1sT f    根据 2x aT  可得 2 2 2 10 2.40m/s4 BD OBx xa T    (3)[3]根据牛顿第二定律可知 2 fF F ma  解得 Ff=1.0N。 12. 新能源汽车是汽车发展的主流方向，如图（a）为车载动力电池组中一块电池，其技术参 数是额定容量约 120 Ah，额定电压约 3.3V，内阻约 0.03Ω。现有一块该型号的旧电池，某研 究小组用如图（b）所示电路测量该电池的电动势和内阻，其中电流表量程为 100mA、内阻为 9Ω；定值电阻 Ro=1Ω。测得的数据如下表所示。 次数 1 2 3 4 5 R（Ω） 0.9 4.2 7.3 10.8 14.1 I0（mA） 100 50 34 25 20 (1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是______； (2)利用测得的数据在坐标纸上作出 R 和 1 I 的图像，其中 I 表示干路电流_________； (3)由图像可知，该电池的电动势 E=______V，内阻 r=______Ω。 【答案】 (1). 扩大电流表的量程 (2). 图见解析 (3). 3.2~3.4 (4). 1.1±0.2 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是扩大电流表的量程； (2)[2]电流表扩大量程后 0 0 0 0.1 90.1A A=1A1 I rI I R     即量程扩大 10 倍，则 5 次试验对应的干路电流 I 分别为 1A、0.5A、0.34A、0.25A、0.20A， 则对应的 1 I 分别为 1、2、3、4、5，则画出 1R I  图像如图 (3)[3][4]由闭合电路的欧姆定律 ( )E I R r  即 1R E rI    由图像可知 14 4 V 3.3V5 2E k    - 1.3Ωr b  13. 如图所示，固定斜面倾角为θ，小物块 A 和 B 的质量分别为 2m 和 m，与斜面之间的动摩 擦因数分别为μ1 和μ2。开始时小物块 B 恰好静止在距离斜面顶端 x0 处，此时小物块 B 所受摩 擦力为最大静摩擦力。小物块 A 从斜面顶端由静止释放，一段时间后与物块 B 发生弹性正碰， 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A 与 B 均可视为质点，求： （1）物块 A 与 B 发生碰撞后物块 B 的速度； （2）若物块 A 与 B 在斜面上只能发生一次碰撞，斜面长度应小于多少？ 【答案】（1） 1 04 2 (sin cos ) 3 g x   ；（2） 019 3 x 【解析】 【分析】 【详解】（1）A 加速下滑，由动能定理得 2 1 0 0 1(2 sin 2 cos ) 22mg mg x mv     对于 AB 碰撞过程，由动量守恒定律得 0 1 22 2mv mv mv  由机械能守恒定律得 2 2 2 0 1 2 1 1 12 22 2 2mv mv mv    联立方程，解得 1 0 1 2 (sin cos ) 3 g xv    ， 1 0 2 4 2 (sin cos ) 3 g xv    （2）若 A、B 发生第一次碰撞后到恰好要发生第二次，运动时间为 t，A 的位移为 2 1 1 2Ax v t at  1(sin cos )a g     B 的位移为 2Bx v t 且有 B Ax x 解得 0 1 22 (sin cos ) xt g     则斜面的长度 0 0 2 19 3 xL x v t   14. 如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为 30°，导轨间 距 d=1m。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与 1、2 相连，其中 1 连接光电管，2 连接一个 电容 C=0.25F 的电容器。两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场，磁感应 强度 B=IT，磁场长度 DE=1m。现利用光电管把光信号转换为电信号，A 和 K 分别是光电管的 阳极和阴极，电源电压为 U。用发光功率为 P 的激光器发出频率为 的光全部照射在 K 上， 开关与 1 接通，回路中形成电流。已知阴极 K 材料的逸出功为 W0，普朗克常量为 h，电子电 荷量为 e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘 D 处，导体棒垂直导轨放置，各处电阻均不 计，重力加速度取 10m/s2。求： （1）光电子到达 A 时的最大动能 Ekm；（答案用字母表示） （2）假设每个入射的光子会产生 1 个光电子，所有的光电子都能到达 A，激光器发光功率 P=13.26w， =6.4×1014Hz、H=6.63×10-34J·S、e=1.6×10-19C，求导体棒的质量 m； （3）把开关快速搬到位置 2，导体棒向下运动起来，在运动过程中始终与导轨垂直，求导体 棒运动到 E 处时的速度大小。 【答案】(1) km 0E eU h W   ；(2)1kg ；(3) 2 2m/s 【解析】 【分析】 【详解】（1）根据光电效应方程可知 0 k0h W E   逸出的电子在电场中加速向 A 运动，根据动能定理 km k0eU E E  联立解得 km 0E eU h W   (2)每秒钟到达 K 极的光子数量为 n，则 nh P  每秒钟逸出电子个数为 n 个，则回路的电流强度 qI net   得 PeI hv  ，由平衡条件知，初始时刻 sinmg BId  解得 1kgsin PeBdm hvg   (3)开关拨向 2 后，导体棒开始在磁场中运动，当速度为 v 时，由牛顿运动定律得 sinmg BId ma   由满足 qI t   q CU q C U   U Bd v     va t 联立代入数据可解得 2 2 2 sin 4m/smga m CB d   所以从 D 到 E 处做匀加速运动 2Ev aL = 2 2m/s （二）选考题：共 9 分。请考生从 2 道题中任选一题作答，并用 2B 铅笔将答题卡 上所选题目对应的题号右侧方框涂黑，按所涂题号进行评分；多涂、多答，按所 涂的首题进行评分；不涂，按本选考题的首题进行评分。 15. 2020 年抗击新冠病毒已成为常态。如图为某学校所用手持 3L 消毒喷雾壶结构图，某同学 装入 1.5L 水后旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动手柄打气 20 次，每次打入气体体积相同，压强 均为 105Pa。从较高层教室窗口释放一软细塑料管并连接置于地面的喷壶嘴，接着打开喷水阀 门，壶内水沿塑料软管上升停止上升时管内水面与壶内水面的高度差为 10m。测出塑料软管 每米容纳水 Vo=20ml，不考虑环境温度的变化和壶内喷水管的体积，g=10m/s2。求加压 20 次 后壶内的气体压强为多少。 【答案】2.3×105Pa 【解析】 【分析】 【详解】加压 20 次，对壶内封闭在水上方的空气和打入的空气做等温变化 初态： 1 1atmp  1 01.5 20V L V  末态：压强设为 2p ， 2 1.5V L 由玻意耳定律得 1 1 2 2pV p V 打开喷水阀门，塑料软管内水停止上升时，壶内水面上方气压 3 1p p gh  水 3 01.5 10V L V  由玻意耳定律得 2 2 3 3p V p V 解得 2p  2.3×105Pa 16. 某种光学元件由两种不同透明物质 I 和 II 制成，其横截面如图所示，O 为 AB 中点， ∠BAC=30°，半圆形透明物质 I 的半径为 R，一束光线在纸面内从半圆面上的 P 点沿 PO 方向 射入，折射至 AC 面时恰好发生全发射，再从 BC 边上的 Q 点垂直射出 BC 边，真空中光速为 c，光从 P 传到 Q 所用时间 t= 2 3 c R，求：（结果可用根式表示） （1）该透明物质 II 对该光的折射率 n2； （2）该透明物质 II 对该光的折射率 n1。 【答案】（1） 2 2 3 3n  ；（2） 1 3n  【解析】 【分析】 【详解】（1）由题意可知，光线射向 AC 面恰好发生全反射，反射光线垂直于 BC 面从棱镜射 出，光路图如图所示 设光线在透明物质Ⅱ中发生全反射的临界角为 C，在 M 点刚好发生全反射。由几何关系可知 60C   ，则有 2 1sinC n  解得 2 2 3 3n  （2）物质Ⅰ中光速 1 1 cv n  物质Ⅰ中用时 1 1 Rt v  物质Ⅱ中光速 2 2 cv n  由几何关系知 OM OA R  4 3 333 3MC AC AM R R R     所以 cos30 2 RMQ MC   物质Ⅱ中用时 2 2 2 3 2 OM MQ Rt v v   又因为光从 P 传到 Q 所用时间 1 2 2 3t t t Rc    联立解得 1 3n 