江苏省南通、连云港等七市2021届高三下学期3月模拟考试（一模）物理（Word版附答案）

2020～2021 学年高三年级模拟考试卷 物 理 (满分：100 分 考试时间：75 分钟) 2021．03 一、 单项选择题：本题共 11 小题，每小题 4 分，共 44 分．每小题只有一个选项符合题 意． 1. 彩超仪向人体发射某频率的超声波，经血管中血流反射，根据波的频率变化可测得血 流的速度．这是利用了波的( ) A. 折射 B. 干涉 C. 衍射 D. 多普勒效应 2. 放射性同位素 5 3Li(锂 5)是不稳定的，它会分解成一个α粒子和一个质子．已知 5 3Li、α 粒子、质子的质量分别为 m1、m2、m3，真空中光速为 c，则上述过程( ) A. 释放的能量为(m1－m2－m3)c2 B. 释放的能量为(m2＋m3－m1)c2 C. 吸收的能量为(m1－m2－m3)c2 D. 吸收的能量为(m1＋m2＋m3)c2 3. 在“探究气体等温变化的规律”实验中得到的图像如图所示，若纵坐标表示封闭气体 的压强，则横坐标表示封闭气体的( ) A. 热力学温度 T B. 摄氏温度 t C. 体积 V D. 体积的倒数1 V 4. 如图所示，两种不同的金属组成一个回路，接触头 1 置于热水杯中，接触头 2 置于冷 水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象．假设此过程电流做功为 W， 接触头 1 从热水中吸收的热量为 Q1，冷水从接触头 2 吸收的热量为 Q2，根据热力学第二 定律可得( ) A. Q1＝W B. Q1＞W C. Q1＜Q2 D. Q1＋Q2＝W 5. 一台空调外机用两个三脚架固定在外墙上，如图所示，空调外机的重心在支架水平横 梁 AO 和斜梁 BO 连接点 O 的上方，横梁对 O 点的拉力沿 OA 方向、大小为 F1，斜梁对 O 点 的支持力沿 BO 方向、大小为 F2.如果把斜梁加长一点，仍保持连接点 O 的位置不变，则( ) A. F1 增大 B. F1 减小 C. F2 不变 D. F2 增大 6. 1985 年华裔物理学家朱棣文成功利用激光冷冻原子，现代激光制冷技术可实现 10－9K 的低温．一个频率为ν的光子被一个相向运动的原子吸收，使得原子速度减为零，已知真空中 光速为 c，根据上述条件可确定原子吸收光子前的( ) A. 速度 B. 动能 C. 物质波的波长 D. 物质波的频率 7. 如图所示，我国“天问一号”火星探测器在地火转移轨道 1 上飞行七个月后，于今年 2 月进入近火点为 280 千米、 远火点为 5.9 万千米的火星停泊轨道 2，进行相关探测后将进入较低的轨道 3 开展科学探 测．则探测器( ) A. 在轨道 1 上的运行速度不超过第二宇宙速度 B. 在轨道 2 上近火点的速率比远火点小 C. 在轨道 2 上近火点的机械能比远火点大 D. 在轨道 2 上近火点减速可进入轨道 3 8. 某平面区域内一静电场的等势线分布如图中虚线所示，一正电荷仅在电场力作用下由 a 运动至 b，设 a、b 两点的电场强度分别为 Ea、Eb，电势分别为φa、φb，该电荷在 a、b 两点 的速度分别为 va、vb，电势能分别为 Epa、Epb，则( ) A. Ea＞Eb B. φa＞φb C. va＞vb D. Epa＞Epb 9. 如图所示为远距离输电的原理图，发电机输出电压不变，升压变压器、降压变压器均 为理想变压器、降压变压器的原、副线圈匝数之比为 n.若用户负载发生变化，电压表 V 的示 数变化ΔU，电流表 A 的示数变化ΔI，|ΔU ΔI |＝k.则两变压器间输电线的总电阻 R 等于( ) A. nk B. k n C. n2k D. k n2 10. 如图所示，光滑斜面底端有一固定挡板，轻弹簧一端与挡板相连．一滑块从斜面上某 处由静止释放，运动一段时间后压缩弹簧，已知弹簧始终在弹性限度内，则( ) A. 弹簧劲度系数越大，弹簧的最大弹性势能越大 B. 弹簧劲度系数越大，滑块的最大速度越大 C. 滑块释放点位置越高，滑块最大速度的位置越低 D. 滑块释放点位置越高，滑块的最大加速度越大 11. 如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有不带 电的电容器 C.金属棒 ab 在导轨上向右运动，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持 良好接触，不计导轨电阻．在 t0 时刻闭合开关 S，则金属棒两端电压 Uab、速度 v、电容器所 带电荷量 q、回路中电流强度 i 随时间 t 变化的关系图像可能正确的是( ) 二、 非选择题：本题共 5 题，共 56 分．其中第 13 题～第 16 题解答时请写出必要的文 字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必 须明确写出数值和单位． 12. (15 分)用如图所示的装置探究加速度与质量的关系，把右端带有滑轮的长木板放在实 验桌上，小车的左端连接穿过打点计时器的纸带，右端连接细线，细线绕过定滑轮挂有托盘 和砝码，通过垫块调节木板左端高度平衡摩擦力． (1) 下列实验操作中正确的有________． A. 先释放小车后接通电源 B. 调整定滑轮使细线与长木板平行 C. 平衡摩擦力时必须移去纸带 D. 平衡摩擦力时必须移去托盘和砝码 (2) 某次实验打出的一条纸带如图乙所示，测得计数点 1、2、3、4 与 0 计数点间的距离 分别为 x1＝3.60 cm、x2＝9.61 cm、x3＝18.01 cm、x4＝28.81 cm.已知打点计时器打点周期为 0.02 s．相邻计数点间有四个打点未画出，则小车的加速度 a＝________m/s2.(结果保留三位有效数 字) (3) 实验中保持托盘和砝码的总质量不变，改变小车和车内沙子的总质量 M，进行实验打 出纸带，算出相应的加速度 a，数据如下表所示．请在图丙中根据描出的点作出 a 1 M 图像；由 图 像 可 得 出 的 结 论 是 ________________________________________________________________________． 托盘和砝码总质量为 20 g a/(m·s－2) 2.40 1.99 1.43 1.25 1.11 0.77 0.62 0.48 0.24 M/kg 0.06 0.08 0.12 0.14 0.16 0.24 0.30 0.40 0.80 1 M/kg－1 16.67 12.50 8.33 7.14 6.25 4.17 3.33 2.50 1.25 (4) 某小组在实验中作出 1 aM 图像如图丁所示，图像斜率的物理意义是________________； 若图像纵截距为 b，斜率为 k，则托盘和砝码的总质量 m＝________．(用字母 b、k 表示) 13. (6 分)如图所示，激光笔发出一束激光射向水面 O 点，经折射后在水槽底部形成一光 斑 P.已知入射角α＝53°，水的折射率 n＝4 3 ，真空中光速 c＝3.0×108m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6. (1) 求激光在水中传播的速度大小 v； (2) 打开出水口放水，求水放出过程中光斑 P 移动的距离 x 与水面下降距离 h 的关系． 14.(8 分)某研究性学习小组用如图所示的装置，测量地面附近地磁场的磁感应强度．固定 金属横杆 O、O′两点间距离为 L，两根长度均为 L 的轻质软导线，其一端分别接在 O、O′点， 另一端分别接在长度也为 L 的导体棒 ab 两端．现将导体棒 ab 拉至图示位置，使棒与 OO′在同 一水平面内由静止释放，导体棒 ab 转过四分之一圆弧至最低点时速度大小为 v，由接入电路 的电流传感器测得此过程通过导体棒截面的电荷量为 q.已知地磁场与水平面夹角为θ，且与金 属横杆垂直，导体棒 ab 的质量为 m、电阻为 R，重力加速度为 g，不计回路其他部分电阻， 忽略空气阻力．求： (1) 导体棒 ab 由静止转至最低点过程中安培力做的功 W； (2) 该处地磁场的磁感应强度大小 B. 15. (12 分)如图甲所示，一轻质短弹簧被夹在质量均为 m＝0.10 kg 的两小木块 A、B 之间， 弹簧长度被锁定，将此装置放在水平支撑面上．若解除锁定，木块 B 能上升的最大高度 h＝2.5 m，取 g＝10 m/s2，忽略空气阻力． (1) 求弹簧解锁前的弹性势能 Ep； (2) 若撤去 A 的支撑面同时解除锁定，此时 B 的加速度大小为 a1＝8.0 m/s2，求此时 A 的 加速度大小 a2； (3) 图乙为同一竖直平面内两四分之一光滑圆弧 MP 和 QN 与光滑水平面 PQ 组成的轨道， M、N 与圆心 O1、O2 等高，圆弧 MP 和 QN 半径均为 R＝1.8 m．若将图甲中装置由轨道 M 端 静止释放，第一次滑至水平面时，解除锁定，求木块 A 到达 N 点后还能上升的最大高度 H. 16. (15 分)如图所示，在 xOy 平面的第二象限有一匀强电场，电场强度大小 E 可调，方向 平行于 y 轴.第三象限有一垂直 xOy 平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 B.电子源 S 在 xOy 平面内向各个方向发射速度大小不同的电子，已知电子质量为 m，电荷量为 e.x 轴上的 P 点与 S 点的连线垂直于 x 轴，S 点与 P 点的距离为 d，不考虑电子间相互作用． (1) 求从 S 发出的电子能直接到达 P 点的最小速度 v1； (2) 若通过 P 点的电子在电场和磁场中沿闭合轨迹做周期性运动，求场强的大小 E0； (3) 某电子与 SP 成 60°角从 S 射出并经过 P 点，调整场强的大小 E，使电子最终能垂直 打在 y 轴上，求 P 点到 O 点的距离 L 与场强大小 E 的关系． 2020～2021 学年高三年级模拟考试卷(南通、连云港等七市) 物理参考答案及评分标准 1. D 2. A 4. D 4. B 5. B 6. C 7. D 8. C 9. C 10. D 11. A 12. (15 分) (1) BD(3 分，漏选得 1 分) (2) 2.40(2.39～2.41 均算对)(3 分) (3) 如图所示(3 分) 在满足托盘和砝码的总质量远小于小车和沙子的总质量时，加速度 a 与质量 M 成反比(2 分) (4) 托盘和砝码的总重力的倒数(2 分) b k(2 分) 13. (6 分)解：(1) 由于 v＝c n(2 分) 代入数据解得 v＝2.25×108m/s(1 分) (2) 设折射角为β，由折射定律有 n＝sin α sin β(1 分) 由几何关系有 x＝h(tan α－tan β)(1 分) 代入数据解得 x＝ 7 12h(1 分) 14. (8 分)解：(1) 导体棒由静止转至最低点的过程，由动能定理有 mgL＋W＝1 2mv2(2 分) 解得 W＝1 2mv2－mgL(1 分) (2) 上述过程电路中产生的平均感应电动势 E ＝ΔΦ Δt (1 分) 其中ΔΦ＝BL2(sin θ＋cos θ)(1 分) 通过的电荷量 q＝ E R ·Δt(2 分) 解得 B＝ qR L2（sin θ＋cos θ）(2 分) 15. (12 分)解：(1) 由机械能守恒定律有 Ep＝mgh(2 分) 代入数据解得 Ep＝2.5 J(1 分) (2) 对 B 有 F－mg＝ma1(1 分) 对 A 有 F＋mg＝ma2(1 分) 代入数据解得 a2＝28.0 m/s2(2 分) (3) 设木块 AB 滑至水平面时的速度为 v0，则 2mgR＝1 2 ×2mv2 0(1 分) 设解除锁定后，两木块 A、B 离开水平面 PQ 前的速度分别为 vA、vB，则 由动量守恒定律有 2mv0＝mvA＋mvB(1 分) 由机械能守恒定律有 2mgR＋Ep＝1 2mv2 A＋1 2mv2 B(1 分) 同理有 mg(R＋H)＝1 2mv2 A(1 分) 代入数据解得 H＝4.25 m(1 分) 16. (15 分)解：(1) 从 S 发出电子做圆周运动能直接到达 P 点的最小半径 r1＝1 2d(1 分) 由向心力公式有 ev1B＝mv2 1 r1 (1 分) 解得 v1＝Bed 2m (2 分) (2) 设电子初速度为 v，初速度方向与 SP 的夹角为θ，从 Q 点由电场进入磁场，如图所示， 设该轨迹圆半径为 r，则 2r sin θ＝d(1 分) 由向心力公式有 evB＝mv2 r (1 分) 设电子每次在电场中运动的时间为 2t，则 y 方向有 v cosθ＝eE0 m t(1 分) x 方向有 vtsin θ＝rcos θ(1 分) 解得 E0＝eB2d 2m (1 分) (3) 电子做圆周运动半径 r2＝ d 2sin 60° 设电子初速度为 v2，电子在电场中一次类平抛运动的时间为 t′，由向心力公式有 ev2B＝mv2 2 r2 (1 分) 在电场中沿 y 方向有 v2cos 60°＝eE m t′(1 分) 由几何关系有 L＝n(v2sin 60°·2t′－2r2cos 60°)＋v2sin 60°·t′ (n＝0，1，2，3…)(1 分) 解得 L＝（2n＋1） 3eB2d2 12mE － 3 3 nd(n＝0，1，2，3…)(1 分) 在电子多次经过磁场的情况下，由几何关系可知 v2sin 60°·t′≥r2＋r2cos 60°(1 分) 解得 E 应满足的条件 E≤eB2d 6m (1 分)