河北省张家口市2021届高三上学期12月阶段测试物理试题 Word版含答案 13页

张家口市 2021 届高三上学期 12 月阶段测试物理 注意事项：1．本试卷分为Ⅰ卷(选择题)，Ⅱ卷(非选择题)。 2．本试卷共 100 分，考试时间 90 分钟。 3．请将各题答案填在答题卡上。 第Ⅰ卷(选择题 共 40 分) 一、选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．关于静电的利用和防止，下列说法错误的是 A．静电复印机利用了静电吸附的原理 B．静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相反的电荷，可以使油漆与金属表面结合的更牢固 C．油罐车尾有一条铁链拖在地上，是为了避免产生电火花引起爆炸 D．加油站的加油员工作时最好穿绝缘性能良好的化纤衣物，防止引燃汽油 2．关于电源，下列理解正确的是 A．电源电动势就是电源两极间电压 B．电源接入电路工作时，电源内部电流从正极流向负极 C．同样的电池，小电流、间断性放电比大电流、持续放电的容量大 D．一节干电池电动势为 1.5V，这表示将 1C 的电子由负极移送到正极过程中，非静电力做了 1.5J 的功 3．如图所示，固定的点电荷+Q 下方有一足够大的接地金属板，在点电荷+Q 的正下方金属板的上表面外侧、 内侧各取一点 A、B，可认为 A、B 两点到点电荷+Q 的距离均为 d，静电力常量为 k，关于此静电感应现象 判断正确的是 A．金属板的下表面一定带正电 B．A 点场强大小等于 2 kQ d C．金属板上感应电荷在 B 点场强大小等于 0 D．金属板上感应电荷在 B 点场强大小等于是 2 kQ d 4．金属铂的电阻对温度的高低非常敏感，可用于制作电阻温度计。现有甲、乙两个U I 图像，其中一个 为描述金属铂的图像，下列判断正确的是 A．图甲应为铂的U I 图像，且电压为 1U 时，电阻为 1 1 U I B．图甲应为铂的U I 图像，且电压为 1U 时，电阻为 1 2 1 U U I  C．图乙应为铂的U I 图像，且电压为 1U 时，电阻为 1 1 U I D．图乙应为铂的U I 图像，且电压为 1U 时，电阻为 1 1 2 U I I 5．如图所示，把一板间距为 d 的平行板电容器接在电压为 U 的电源上，闭合开关 K，此时板间场强为 1E 。 现在两板中央插入厚度为 2 d 的金属板，电路稳定后，板间场强为 2E ，断开开关 K，抽出金属板，此时板间 场强为 3E 。则 1 2 3: :E E E 为 A．1：1：1 B．1：2：2 C．1：2：1 D．1：1：2 6．先后让一个氕核  1 1H 和一个氘核 2 1H 从同一位置以相同的初动能通过同一对平行板形成的偏转电场， 进入时速度方向与板平行，则氕核与氘核离开时速度偏角的正切值之比 1 2tan : tan  为 A．1：1 B．2：1 C．1：2 D．1：4 7．把带电量为 53.2 0 C1q   的正点电荷由电场中的 A 点移到 B 点，电场力做功 59.6 10 JABW   ，由 B 点移到 C 点，电场力做功 41.6 10 JBCW    ，若规定 A 点电势为 0，则 A．B 点电势为-3V B．C 点电势为-2V C．A、C 间电势差 8VACU  D．把带电量为 53.2 0 C1q   的点电荷放在 C 点，该电荷的电势能为 56.4 10 J 8．如图所示电路，闭合开关 S，当滑动变阻器的滑动触头 P 由 a 滑向 b 的过程中，下列说法正确的是 A． 0R 的功率一直减小 B．电源内阻 r 的热功率一直变小 C．电压表示数先变大后变小，电流表示数先变小后变大 D．电压表示数先变大后变小，电流表示数一直变小 二、选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题有两个或两个以上的选项符合题意，全部选对 得 4 分，选对但不全对得 2 分，有选错的得 0 分。 9．如图所示，a、b 是两个带有同种电荷的小球，用绝缘细线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平地面 的高度相等，绳与竖直方向的夹角分别为 、 ，且 30a  、 60   ，若同时剪断两根细线，空气阻力 不计，两球带电量不变，则下列叙述正确的是 A．两球质量 : 3:1a bm m  B．剪断细线后，两球组成的系统机械能守恒 C．剪断细线后，两球组成的系统水平方向动量守恒 D．落地时 a 球速率大于 b 球速率 D．落地时 a 球速率大于 b 球速率 10．如图所示是多用电表最简结构图，表头 G 内阻 30gR   ，满偏电流 1mABI  ， 1R 、 2R 是定值电阻， 2 2994R   ，选择开关置于 1 时是量程为 5mA 的电流表，置于 2 时是欧姆表，置于 3 时是电压表。a、b 是表外的两个表笔，关于此多用电表说法正确的是 A． 1R 的阻值为 7.5Ω B．接 3 时电压表量程为 15V C．a 表笔应该是黑表笔 D．若表内电源电动势 E 减小，会使电阻测量值偏小 11．把点电荷 1q 和 2q 分别放在坐标原点 O 和 2mx  处，已知 1q 带正电，两电荷连线上各点电势 随 x 变 化关系如图所示，其中，在 2q 右侧范围内 3mx  处电势最高，则下列说法正确的是 A． 2q 带正电荷 B． 1q 、 2q 带电量之比为 9：1 C．图中电势为 0 的点，场强也一定为 0 D．把一正电荷由 3mx  处移到 4mx  处过程中该电荷的电势能会减少 12．如图所示电路，电源内阻为 r，两相同灯泡 1L 、 2L 电阻均为 R，D 为理想二极管(具有单向导电性)， 电表均为理想电表。闭合 S 后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上 滑动，电压表 1V 、 2V 示数变化量绝对值分别为 1U△ 、 2U△ ，电流表示数变化量为 I△ ，则 A．两灯泡逐渐变亮 B．油滴将向下运动 C． 2U R rI  △ △ D． 2 1U U△ △ 第Ⅱ卷(非选择题 共 60 分) 三、非选择题：本题共 4 小题，共 60 分。 13．(16 分)实验室提供下列器材： A．电源电动势 E，内阻 r B．电阻箱(0-999Ω) C．电流表(0-0.6A，0-3A，内阻较小) D．电压表(0-3V，0-15V，内阻较大) E．一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝(镍铬合金丝)ab，滑片 P 与电阻丝始终接触良好 F．螺旋测微器 G．开关，导线若干 请完成下列实验： 为测定电源电动势 E 和内阻 r，用电阻丝 ab 替代滑动变阻器，设计了如图 1 所示的实验。其中电阻箱 0 2R   。 实验时，闭合开关 S，调节滑片 P 到某一位置，测出 aP 的长度 x 和对应的电压 U、电流 I 的值，改变滑片 P 的位置，得到多组 x 及对应的 U、I 值，记录到表格中： (1)根据实验记录的数据，用描点法在坐标纸上分别作出U I 图象， U xI  图象(图 2 和图 3)，依据图象 可知： ①电源电动势 E=__________V．内阳 r=__________Ω。(结果保留两位有效数字) ②如图 4 所示，用螺旋测微器测得电阻丝的直径 d=__________mm。 ③电阻丝的横截而积 S=_______________mm2，则电阻丝的电阻率   ___________ m ，电流表内阻为 ____________Ω(计算结果均取两位有效数字)。 (2)利用上述器材，设计了一种测量电压表 0-3V 量程内阻的实验方案，电路如图 5 所示，实验时，使电阻 箱 0R 阻值为 0，闭合开关 S，调节滑片 P，使电压表读数为 2.00V，保持滑片 P 不动，调节电阻箱阻值，使 电压表读数为 1.00V，此时电阻箱面板如图 6 所示，则电压表的内阻的测量值 VR ____________Ω，此测 量值比 VR 的真实值____________(“偏大”或“偏小”)。 14．(8 分)某直线加速器可简化为如下模型：从电子源发出的初速度为 0 的电子分别经过两级加速之后打到 荧光屏上，两级加速电场极板接线柱 A、B、C、D 与电压为 U 的电源相连，两级加速装置的长度相等，电 子质量为 m，电荷量为 e， 不计电子重力。 求： (1)电子在两级加速电场中加速的时间之比 1 2 t t 。 (2)电子打到荧光屏上的速度 v。 15．(10 分)真空中，一电子绕固定点电荷+Q 做半径为 r 的匀速圆周运动，设电子等效环形电流为 1I ，如图 甲所示；带电量均为+Q 的点电荷相距 r，在它们连线的中垂线上取一点 A，A 点到两电荷的距离也为 r，电 子在 A 点获得一垂直纸面的初速度后可绕两电荷连线的中点 O 做匀速圆周运动，设电子等效环形电流为 2I ， 如图乙所示，求 1I 与 2I 的比值。 16．(12 分)如图所示电路，电源电动势 20VE  ，内阻 4r   ， 1 2R   ，直流电动机内阻 0 1R   ，现 进行以下操作： (1)把 1S 拨到 1，闭合 2S ，调节滑动变阻器 2R 使电源的输出功率最大，求此时 2R 的阻值和电源的最大输出 功率 P。 (2)断开 2S ，把 1S 拨到 2，再闭合 2S ，调节 2R 使电源的输出功率仍为(1)向中的 P，这时电动机输出的机 械功率为 3.75W，求此时 2R 的值。 17．(14 分)两个完全相同的金属小球 A 、 B ，质量均为 0.1kgm  ，其中 A 不带电， B 的电荷量为 62 10 Cq    ，一轻质柔软绝缘细线一端固定在 O 点，一端拴在小球 A 上，O 到小球 A 球心的距离 1mL  。 现把小球 A 从图示位置由静止释放，此时细线拉直并与水平方向夹角 30a  ，当小球 A 运动到最低点时 恰好与放在 O 点正下方绝缘支架上的 B 球发生弹性正碰，碰后 B 球以某一速度水平飞出，进入水平面 MN 下方竖直向下的匀强电场中，设 B 球在绝缘支架上飞出点为 d，并从 e 点进入电场，到达 f 点时速度方向恰 好水平，d、e、f 三点在同一条直线上，且 3de ef 。忽略碰撞前后 A、B 两球间静电力作用， 210m / sg  ， 求： (1)A 球撞 B 球前瞬问的速度 VA。 (2)碰后瞬问 B 球的速度 Vg。 (3)匀强电场的场强 E。 12020-2021 学年第一学期阶段测试卷 理高三物理参考答案 1．D 2．C【解析】电池的容量与放电状态有关，小电流、间断性放电比大电流、持续放电容量大。故 C 正确。 1.5V 电动势表示将 1C 正电荷由负极移送到正极过程中，非静电力做功 1.5J。故 D 错。 3．D【解析】大地为远端，所以金属板下表面无电荷，A 错；金属板达到静电平衡时，导体内合场强为 0， 所以感应电荷在 B 点的场强与+Q 在 B 点场强 2 KQ d 等大反向，即 C 错 D 对。根据镜像原理，感应电荷在 A 点场强大小为 2 kQ d ，与点电荷的场强叠加后，合场强为 2 kQ d ，B 错。 4．C【解析】金属铂的电阻率随温度升高而增大，即随电压和电流的增大而增大。由欧姆定律 UR I  可知， 选项 C 对。 5．B【解析】闭合 K，不插入金属板时板间场强 1 UE d  ；插入金属板后，相当于两个板间距为 4 d 的电容 器串联，每个电容器上电压为 2 U ， 22 4 U UE d d   （相当于电压不变，板间距减半），可得 2 12E E ；由 4 sC kd   ，可知电容加倍，变为 2C ；带电量也加倍，变为 2Q ，断开 K 后， 2Q 不变，抽出金属板，电 容变为 C，板间电压 2 2QU UC    ，则 3 1 2 2UE Ed   。综上，选 B。 6．A【解析】 2 0 0 tan yv Uql v dmv    ，两粒子初动能相同，即 2 0mv 相同，其它量也相同。故偏角的正切值相 同。 7 ． A 【 解 析 】 由 AB ABW U q 可 得 3VAB A BU     ， 得 3VB   ， A 对 ； BC BCW U q 得 5VBCU    B C  ， 2VC  ，B 错； AC AU  ， 2VC   ，C 错；由 56.4 10 JPE cq     。 D 错。 8．C【解析】当滑动变阻器的滑动触头 P 由 a 滑向 b 的过程中，滑动变阻器的阻值先变大后变小，电路总 电阻先变大后变小，电流 I 先变小后变大，由 2P I R 可得， 0R 的功率、内阻 r 的功率都先变小后变大； 内电压先变小后变大，外电压先变大后变小。综上，选 C。 9．AC【解析】设 a、b 球间库仑斥力为 F，对 a、b 球受力分析，可得 tan30 tan60a bF m g m g   ，有 3:1a bm m  ，A 对；剪断细线后，两球组成的系统有库仑力做功，机械能不守恒，B 错；剪断细线后， 两球组成的系统水平方向合外力为 0，水平方向动量守恒，C 对；落地时，竖直速度相同，水平方向速率 1:3a bv v  ，故落地时 b 的速率大于 a 的速率，D 错。 10．AB【解析】接 1 时，有  g g 1gI R I I R  ，得 1 7.5R   ，A 对；接 3 时， 2 15Vg gU I R IR   ， B 对；a 对应表内电源负极，为红表笔，C 错；由 g EI R  内 ， x EI R R  内 。可得： 1 1 x g I R I E   。当 E 减 小时 I 减小，读数偏大，D 错。 11．BD【解析】φ－x 图像的斜率表示场强， 3x  m 处电势最高，斜率为 0，即 E 0 ，因为 1q 带正电，E 0 的点在 2q 外侧， 2q 必带负电，A 错； 1q 、 2q 到 3x  m 的距离比为 3：1，由 2 kqE r  可得： 1 2: 9:1q q  ， B 对；电势为 0 的点斜率不为 0，场强不为 0，C 错； 3x  m 到 4x  m 场强向右，移动正电荷时电场力做 正功，电势能减少，D 对。 12．ACD【解析】滑片向上滑动，其阻值减小，总电阻减小，回路中电流变大，两灯变亮，A 对；把 1L 电 阻 R 看作电源内阻一部分， 2U 就是 R r 两端电压的增加量，也是电容器两板间电压减少量，故 2U R rl    ，C 对； 1U rI   ，所以 2 1U U   ，D 对；电容器板间电压降低，应放电，但二极管的单 向导电性使电荷不能放出，Q 不变，由 QC U  ， UE d  可知 E 不变，油滴静止不动，B 错。 13．（16 分）每空 2 分 （1）①3．0 2．0 ②0．564(0．562----0．565 均可) ③0．25 61.0 10 0．80 （2）3047 偏大 【解析】（1）由U E Ir - 可得 U-I 图像的纵轴截距为 E，斜率的绝对值为 0r R ；即 2.0r   。 由  AU I R R  ， xR S  可得 A U x RI S   。所以 U I —x 图像纵轴截距为 0.80AR   ，斜率 4k S   ， 则 61.0 10 mkS     。 (2)半偏法测电压表内阻，电阻箱读数为表内阻，读数 3047Ω。电压表串联电阻箱后分得电压大于 2．00V， 即电阻箱两端电压大于 1．00V，电阻箱阻值大于电压表内阻，所以测量值比真实值偏大。 14．【解析】（1）电子做匀加速直线运动，由于两级加速装置长度相等，由 UE L  可知，其电场速度 E 相等，由 eE ma ， 可知加速度 a 相等， 2 2 1 2L at  2 1 2 12 2L a t t  解得： 1 2 1 2 1 t t   （2）由动能定理得： 212 2eU mv 得： 2 eUv m  15．（10 分）解： 图甲：点电荷对电子的引力为： 1 2 kQeF r  由牛顿第二定律： 2 1 2 1 4 mrF T  电子等效环形电流： 1 1 eI T  得： 1 2 e kQeI r mr 图乙：两点电荷对电子的引力： 2 2 22 cos30 3kQe kQeF r r    做圆周运动半径 3cos30 2r r r    由牛顿第二定律： 2 2 2 2 4 mrF T   电子等效环形电流： 2 2 eI T  得： 2 2 e kQeI r mr 所以 1 2 2 2 I I  16．（12 分）解： (1) 1S 拨到 1 时， 1R 和 2R 串联，当电源内外阻相等时，电源输出功率最大。 即 2 1 2R r R    电源输出功率 2 25W4 EP r   （2） 1S 拨到 2 时， 2R 与电动机串联，设电路电流为 I，电动机两端电压为 U， 对电源： 2EI I r P  得： 2.5AI  对电动机： 2 0UI I R P  机 得 4VU  此时 2R 阻值为 2 2.4E U IrR I     17．（14 分）解：（1）A 球由静止释放后做自由落体运动，下落 h 高度后细线刚好拉直： 2 sinh L  由机械能守恒定律有： 21 2mgh mv 得 2 5m / sv  ， 细线拉直后，沿线方向速度减为 0，垂直细线方向速度为： 1 cos 15m / sv v   此后 A 球做圆周运动，由机械能守恒：   2 2 1 1 1sin m m2 2 Amg L L v v   得 5m / sAv  (2)A 与 B 发生弹性碰撞，设 A 球碰后速度为 Av 由动量守恒定律和能量守恒定律可得 A A Bmv mv mv  2 2 21 1 1 2 2 2A A Bmv mv mv  解得： 5m / sBv  (3)A 与 B 碰后电荷量平分，B 球带电量为 2 q ；B 球飞出后做平抛运动，进入电场后的运动为类平抛运动的 逆运动，设运动时 间分别为 1t 和 2t ，下落高度分别为 1y 和 2y ， 由 3de ef 可知： 1 2: 3:1t t  ； 1 2: 3:1y y  . 由平抛规律有： 2 1 1 1 2y gt 2 2 2 1 2y at 解得 3ga  ，由牛顿第二定律： 1 2 qE mg a m   ，解得 64 10 V / mE  