湖南省永州市2021届高三物理上学期第一次模拟试卷（Word版附答案） 12页

永州市 2021 年高考第一次模拟考试试卷 物理 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡上。 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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，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、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.关于静电场下列说法正确的是 A.电场强度为零的点，电势一定为零 B.负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 C.在同一个等势面上的各点，场强的大小必然是相等的 D.电势降低的方向就是电场强度的方向 2.甲、乙两小车沿同一直线运动的位移一时间图像如图所示，己知甲车自 t＝0 时起做初速度 为零的匀变速直线运动，加速度大小为 2m/s2，则乙车的速度大小为 A.1m/s B.2m/s C.5m/s D.10m/s 3.如图所示，物体在平行于斜面向上的拉力作用下，分别沿倾角不同的斜面由底端匀速运动到 高度相同的顶端，物体与各斜面间的动摩擦因数相同，则 A.无论沿哪个斜面拉，克服重力做的功相同 B.无论沿哪个斜面拉，克服摩擦力做的功相同 C.无论沿哪个斜面拉，拉力做的功均相同 D.沿倾角较小的斜面拉，拉力做的功较小 4.如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个质量均为 m 的带电小球分别固定在直角三角形 ABC 的三个顶点上，∠ABC＝30°，AC 边长为 l。已知 A、B、C 三个顶点上的小球所带电荷量分 别为＋q、＋4q、－q，在释放顶点 C 处小球的瞬间，其加速度大小为 A. 2 2 3kq ml B. 2 2 kq ml C. 2 2 3 2 kq ml D. 2 2 3 3 kq ml 5.使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇 宙速度，星球的第二宇宙速度 v2 与第一宇宙速度 v1 的关系是 v2＝ 2 v1。已知某星球的半径 为地球半径 R 的 4 倍，质量为地球质量 M 的 2 倍，地球表面重力加速度为 g。不计其他星球 的影响，则该星球的第二宇宙速度为 A. 1 2 gR B. 1 2 gR C. gR D. 1 8 gR 6.如图所示，用 a、b 两束光分别照射同一光电管的阴极，得到两条不同的光电流与电压之间 的关系曲线，下列说法正确的是 A.a 光的强度小于 b 光的强度 B.a 光的强度等于 b 光的强度 C.a 光的频率等于 b 光的频率 D.a 光的频率大于 b 光的频率 7.如图所示，两平行光滑金属导轨 CD、EF 间距为 L，与电动势为 E0 的电源相连，质量为 m、 电阻为 R 的金属棒 ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电 阻不计，重力加速度为 g。为使 ab 静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其 方向分别为 A. 0 mgR E L ，水平向右 B. 0 cosmgR E L  ，垂直于回路平面向下 C. 0 tanmgR E L  ，竖直向下 D. 0 sinmgR E L  ，垂直于回路平面向上 8.如图所示，固定斜面倾角为θ，轻质弹簧的下端固定在斜面底端，弹簧的上端连接一个可视 为质点的、质量为 m 的物块，O 点是弹簧处于原长状态时上端的位置，物块静止时位于 A 点， 斜面上另外有 B、C、D 三点，AO＝OB＝BC＝CD＝l，其中 B 点下方斜面光滑，BD 段粗糙， 物块与斜面 BD 段间的动摩擦因数为µ＝tanθ，重力加速度为 g。物块静止在 A 点时弹簧的弹 性势能为 E，用外力将物块拉到 D 点由静止释放，物块沿斜面向下运动第一次经过 O 点时的 速度大小为 v，已知弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是 A.物块从 D 点向下运动到 A 点的过程中，最大加速度大小为 2gsinθ B.物块最后停在 B 点 C.物块在 D 点时的弹性势能为 1 2 mv2＋mglsinθ D.物块运动的全过程中因摩擦产生的热量为 1 2 mv2＋mglsinθ－E 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题有多个选项符合题目要求。 全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不选的得 0 分。 9.质量为 m 的物体静止在光滑水平面上，在水平力 F 作用下，经时间 t 物体的动量为 p，动能 为 Ek。若水平力变为 2F，经过时间 2t，则 A.物体的动量变为 2p B.物体的动量变为 4p C.物体的动能变为 4Ek D.物体的动能变为 16Ek 10.如图所示，矩形导线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。电阻不计的线框通过电刷、 导线与变压器原线圈构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以大小为ω的角速 度逆时针转动，已知线框匀速转动时产生的感应电动势最大值为 Em，原、副线圈的匝数比为 1：4，副线圈通过电阻 R 接两个相同的灯泡。下列说法正确的是 A.从图示中线框与磁感线平行的位置开始计时，线框中感应 电动势表达式为 e＝ 2 Emsinωt B.副线圈上电压的有效值为 2 2 Em C.开关 K 闭合后，电阻 R 两端电压升高 D.保持开关 K 闭合，若线框转动角速度增大，灯泡的亮度不变 11.现在大型室外活动通常用无人飞机进行航拍。如图所示，一质量 m＝2.0kg 的无人飞机在操 作员的操控下由静止开始竖直向上匀加速运动 2s，然后无人飞机又匀速向上运动 3s，接着匀 减速向上运动 4s 速度恰好为零，之后悬停进行航拍。已知无人飞机上升过程中的最大速度为 vm＝4m/s，受到的空气阻力恒为 f＝1N，重力加速度大小 g＝10m/s2，则 A.无人飞机上升的第一个阶段，受到向上的作用力大小是 25N B.无人飞机上升的第二个阶段，受到向上的作用力大小是 20N C.无人飞机上升的第三个阶段，受到向上的作用力大小是 18N D.无人飞机上升的总高度为 24m 12.如图甲所示，半径为 r 带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用 导线分别与两块水平放置的平行金属板 A、B 连接，两板间距为 d 且足够大。有一变化的磁场 垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示。在平行金属板 A、B 正中间有一电 荷量为 q 的带电液滴，液滴在 0～ 1 4 T 时间内处于静止状态，重力加速度为 g。下列说法正确 的是 A.液滴带负电 B.液滴的质量为 2 04B q r gdT  C.t＝ 3 4 T 时液滴的运动方向改变 D.t＝T 时液滴与初始位置相距 1 2 gT2 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。包括必做题和选做题两部分。第 13 题～第 17 题为 必做题，每个试题考生都必须作答。第 18 题～第 19 题为选做题，考生根据要求作答。 (一)必做题(共 52 分) 13.(6 分)某兴趣小组在学习了自由落体以后设计了一个测量重力加速度的装置，装置如图甲所 示。(注意实验时，将第一个光电门固定在靠近钢球开始下落的位置) 实验步骤如下： A.按照图示安装实验器材 B.释放小球，记录小球从第一个光电门下落到第二个光电门之间的高度 h 和所用时间 t，并填 入设计好的表格中 C.保持第一个光电门位置不变，改变第二个光电门的位置，多次重复实验步骤 B D.根据实验数据作出 h t －t 图像，并由此图像求解重力加速度 根据以上信息思考下面的问题： (1)根据实验数据得到的 h t －t 图像如图乙所示，写出图线的斜率 k 与重力加速度 g 之间的关系 为 g＝ 。 (2)根据实验中的数据以 h t 为纵轴，t 为横轴建立坐标系，发现 h t －t 图线不过原点，如图丙所 示，图线与纵轴的截距的物理意义是 A.小球通过第一个光电门时的速度 B.小球通过第二个光电门时的速度 (3)从理论上利用图丙计算的重力加速度 g 与利用图乙计算的重力加速度 g (填“有” 或“无”)区别。 14.(8 分)某实验探究小组利用下列实验器材测量电池的电动势和内阻。 A.待测电池(电动势约 1.5V，内阻 r 较小) B.灵敏电流表 G(量程 0～100mA，内阻 rg＝18Ω) C.电阻箱 R(0～10.00Ω) D.各种型号的定值电阻 E.开关及导线若干 (1)为了满足实验要求，该实验小组首先把现有的灵敏电流表改装成 0～0.6A 的电流表，改装 时应并联一个阻值 Ω的定值电阻。 (2)该实验小组利用改装后的电流表和上述器材用图甲所示电路来测电源的电动势和内阻。 ①实验时，在闭合开关前，电阻箱的阻值应调至 (填“最大值”或“最小值”)。 ②图乙是实验小组由实验数据绘出的 1 I －R(其中 I 为改装后电流表的示数)图像，根据图像及 条件可求得电源的电动势 E＝ V，内阻 r＝ Ω。(结果均保留两位有效数字) 15.(10 分)如图所示，一内壁光滑的圆弧形轨道 ACB 固定在水平地面上，轨道的圆心为 O，半 径 R＝0.5m，C 为最低点，其中 OB 水平，∠AOC＝37°，质量 m＝2kg 的小球从轨道左侧距 地面高 h＝0.55m 的某处水平抛出，恰好从轨道 A 点沿切线方向进入圆弧形轨道，取 g＝10m/s2， sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求： (1)小球抛出点到 A 点的水平距离： (2)小球运动到 B 点时小球对轨道的作用力大小。 16.(12 分)如图所示，一质量 m1＝2.0kg 的长木板(足够长)静止在光滑水平地面上，左端放一质 量 m2＝2.0kg 的滑块，离长木板右端 d＝0.1m 处有一竖直固定的挡板，在滑块正上方的 O 点 用长 L＝0.9m 的轻质细绳悬挂质量 m3＝1.0kg 的小球。现将小球向左上方拉至细绳与竖直方向 成θ＝60°角的位置由静止释放，小球摆到最低点与滑块发生弹性碰撞。已知滑块与长木板间的 动摩擦因数µ＝0.18，重力加速度 g 取 10m/s2。求： (1)小球与滑块碰撞后，滑块的速度大小； (2)长木板与挡板碰撞前瞬间滑块的速度大小。 此处缺字 方向都垂直平面向外，在 x 轴上 x＝3d 至 4d 间有一个收集板(图中未标注)。现有一可在 y 轴 正半轴上移动的粒子源，能释放不计初速度，质量为 m，带电量为－q 的粒子(重力忽略不计， 不考虑粒子之间的相互影响)。 (1)若粒子从 A(0，y0)处释放，求粒子在磁场区域 1 内做圆周运动的轨道半径 r1； (2)若某粒子恰好不从磁场区域 2 的下边界射出，求粒子在 y 轴上释放的位置 y1； (3)若粒子源在 y 轴正半轴上 2d 至 10d 范围内均匀释放粒子，求能打在收集板上的粒子对应 y 轴上的范围。 (二)选做题：共 8 分，请考生从给出的选修 3－3 及选修 3－4 中任选题作答，并用 2B 铅笔在 答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题 卡上选答区域指定位置答题。如果多做，则按第 18 题计分。 18.[选修 3－3](8 分) 如图甲所示，一左端封闭、右端开口的细长玻璃管水平放置，玻璃管的左端封有长为 L1 ＝20.0cm 的空气柱，中间有一段长为 L2＝25.0cm 的水银柱。现将玻璃管沿逆时针方向缓慢转 为竖直放置且开口向上，如图乙所示。已知大气压强 p0＝75cmHg，环境的温度 T0＝300K。求： (1)封闭空气柱的长度 L3； (2)现对封闭空气柱缓缓加热，使其恢复原长，此时空气柱的温度。 19.[选修 3－4](8 分) 如图所示，某三棱镜的横截面为等腰直角三角形 ABC，BC 长度为 d，O 为 BC 中点。在 ABC 所在平面内，光线 PO 垂直 BC 边入射，恰好在 AB 边界发生全反射。 (1)求该三棱镜的折射率； (2)保持光线 PO 入射点 O 不变，入射方向逐渐向 CO 方向偏转，求 AB 边有光线射出的区域宽 度。 永州市 2021 年高考第一次模拟考试 物理参考答案及评分标准 一、选择题(单选题每小题 3 分，共 24 分。多选题每小题 4 分，共 16 分。) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 B C A A C C D D BD BC AD BD 二、非选择题 13．（1）2k（2 分） （2）A （2 分） （3）无（2 分） 14．（1）3.6 （2 分） （2） ①最大值（2 分） ②1.5（2 分） 0.75（2 分） 15．（10 分） 解：（1）由 h－R（1－cos 37°）＝1 2gt2 ① 1 分 vy＝gt ② 1 分 v0＝ vy tan 37° ③ 1 分 x＝v0t ④ 1 分 联立①~④式解得 x＝1.2 m 1 分 （2）从抛出到 B 点，有 mg（h－R）＝1 2mvB2－1 2mv02， ⑤ 2 分 F＝mvB2 R ⑥ 1 分 由⑤⑥式解得 F＝68 N 1 分 小球对轨道的作用力 F′＝F＝68 N 1 分 16．（12 分） 解：（1）小球从开始到最低点的过程中，有 2 3 3 0 1(1 cos ) 2m gL m v  ① 1 分 小球与小滑块碰撞过程，有 3 0 3 3 2 2m v m v m v  ② 2 分 2 2 2 3 0 3 3 2 2 1 1 1=2 2 2m v m v m v ③ 2 分 由①~③式解得 v2=2 m/s ④ 1 分 （2）设长木板与挡板 P 碰撞前，物块与滑板具有共同速度 v，此过程长木板运动的位 移为 x 。有 2 2 1 2( )m v m m v  ⑤ 1 分 2 2 1 1 02m gx m v   ⑥ 1 分 由④~⑥式解得 x≈0.28 m>d=0.1m 1 分 假设不成立，滑板与挡板 P 碰撞前瞬间未达到共速。 设长木板与挡板碰撞前瞬间滑块的速度大小为 v2′，长木板的速度大小为 v1，有 1 2 2 1 1 02m gd m v   ⑦ 1 分 2 2 2 2 1 1m v m v m v  ⑧ 1 分 由④⑦⑧式解得 v2′＝1.4m/s 1 分 17．（16 分） 解：（1）在电场中 2 0 1 2qEy mv ① 1 分 m qdBE 2 2  ② 在磁场中 2 1 mvqvB r  ③ 1 分 由①~③式解得 1 0r dy 2 分 （2）粒子在两磁场区运动的轨迹如图。设粒子在磁场 1、2 区域运动的轨道半径分别为 r1′、 r2′，∠OO1C＝θ， 有 )sin1(2  rd ④ 1 分 1 sin r d  ，r1′＝2r2′ ⑤ 1 分 2 11 2 1 mvqEy  ⑥ 1 分 1 2 1 1 r vmBqv  ⑦ 1 分 由④~⑦式解得 y1＝9d 1 分 （3）①在 9y d 处释放的粒子恰好不从磁场区域 2 的下边界射出时，粒子再次回到 x 轴 时的坐标为：  1 1 22 cosx r r r      2 2 1 1 cos r d r   所以粒子回到 x 轴时的坐标： (6 2 2)x d  ，能打到收集板上 1 分 ②刚好能打到收集板 3d 位置的粒子    drr 3cosr2x 211   解得： d3 66r1  或 1 6- 6 3r d 1 分 对应 y 轴位置 d2d3 6-6y 2       （舍去），或 d 2 3 66y        1 分 ③打在 x 轴上 2d—3d 位置的粒子，在 x 轴上的跨幅大于 2d，第一次打到 x 轴上，回到电 场，受电场力的作用，再回到磁场直接跨过收集板不能打到收集板上。 ④打在 x 轴上 2d 位置的粒子  1 1 22 cos 2x r r r d      解得： 1r d 或 1 5 3 dr  对应 y d （舍去）或 25 9y d 1 分 ⑤在 y 轴 2d 处释放的粒子， 1r 2d ， 粒子再次回到 x 轴时的坐标为：  2 2 1x d  回到电场，受电场力的作用，再回到磁场能打到收集板上。 1 分 综上所述，粒子源在 y 轴上 2 10d d 范围内均匀发射粒子，能打在收集板上的粒子对应 y 轴位置的范围为 252d 9y d  ，以及 2 6 6 3 d y 9d        。 2 分 选做题 18．（8 分） 解：（1）设玻璃管横截面积为 S， 状态 1：p1=p0，V1=L1S 1 分 状态 2：p2= p0+ρ gL2，V2= L3S 1 分 有 p1V1=p2V2 1 分 解得 L3=15 cm 1 分 （2）加热过程发生等压变化 状态 3：p3= p2，V3= V1 1 分 有 T V T V 3 0 2  1 分 解得 T=400 K 2 分 19．（8 分） 解：（1）光线 PO 恰好在 AB 边界发生全反射，临界角 C＝45° 1 分 有 sinC＝1 n 1 分 解得 n＝ 2 2 分 （2）光线 PO 入射方向逐渐转向 CO 方向时，光线从棱镜的出射点对应由 E 点逐渐向 B 点移动。当光线几乎沿 CO 方向入射时，光线折射后沿 OD 方向。 由 n＝ sin90° sin∠DOE 1 分 解得 ∠DOE＝45° 1 分 又 OE＝OB＝d 2 光线出射区域的宽度 DE＝OEsin∠DOE 解得区域宽度 DE＝ 2 4 d 2 分