2020-2021学年江苏省南通市高三第一次模拟考试物理试题及答案解析 14页

第 4 题图 磁块 铝管 第 1 题图 A B O rA rB -q 南通市高三第一次 调研测试 物 理 一、单项选择题．本题共 5 小题，每小题 3 分，共计 15 分．每小题只有一个选项符合 题意． 1．如图所示，在 O 点放置点电荷－ q，电荷周围 A、B 两点到 O 点的距离分别为 rA、rB， rA＜rB．A、B 两点电场强度大小分别为 A BE E、 ，电势分别为 A B、 ，则 A． A BE E B． A BE E C． A B D． A B 2．如图所示的电路， R1 是定值电阻， R2 是滑动变阻器， L 是小灯泡， C 是电容器，电 源内阻为 r．开关 S 闭合后，在滑动变阻器触头向上移动过程中 A．小灯泡变亮 B．电容器所带电荷量增大 C．电压表示数变小 D．电源的总功率变大 3．小船横渡一条两岸平行的河流，水流速度与河岸平行 ,船相对于水的速度大小不变， 船头始终垂直指向河岸，小船的运动轨迹如图虚线所示．则小船在此过程中 A．做匀变速运动 B．越接近河岸，水流速度越大 C．所受合外力方向平行于河岸 D．渡河的时间随水流速度变化而改变 4．如图所示，圆筒形铝管竖直置于水平桌面上，一磁块从铝管的正上方由静止开 始下落，穿过铝管落到水平桌面上，下落过程中磁块不与管壁接触．忽略空 气阻力，则在下落过程中 第 3 题图 第 2 题图 P L R2 S R1 C V E r A．磁块做自由落体运动 B．磁块的机械能守恒 C．铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D．磁块动能的增加量大于重力势能的减少量 5．如图所示， 足够长的光滑直杆倾斜固定， 杆上套有质量为 m 的小滑块 A，用足够长、 不可伸长的轻绳将 A 与另一质量为 2m 的小物块 B 绕过光滑的定滑轮相连接， A 位 于 O 点， 此时滑轮左侧轻绳恰好水平． 现将 A 从 O 点由静止释放， B 在运动过程中不触碰滑轮和直杆，则 A．滑块 A 释放瞬间，绳对 A 的拉力为 2mg B．滑块 A 速度最大时，物块 B 的速度也最大 C．滑轮左侧的轻绳与直杆垂直时，滑块 A 速度最大 D．滑轮左侧的轻绳与直杆垂直时，滑块 A 机械能最大 二、多项选择题． 本题共 4小题，每小题 4分，共计 16分．每小题有多个选项符合题意． 全 部选对的得 4分，选对但不全的得 2分，错选或不答的得 0分． 6．如图所示 ,理想变压器原、副线圈的匝数比为 5∶1,原线圈接在频率为 50Hz 的正弦交 流电源上 ,电流表 A 为理想电表 ,副线圈两端接入一只 “220V 40W”的灯泡 ,此时灯泡正 常发光．则 A．电流表的示数为 0.18A B．电源的输出功率为 40W C．电源的输出电压为 1100V D．副线圈中交变电流的频率为 10 Hz 7．2016 年 8 月 16 日，我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星 “墨子号 ”成 功发射并进入预定圆轨道．已知 “墨子号 ”卫星运行轨道离地面的高度约为 500km， 地球半径约为 6400km，则该卫星在圆轨道上运行时 第 6 题图 ～ A 电源 第 5 题图 A B O A．速度大于第一宇宙速度 B．速度大于地球同步卫星的运行速度 C．加速度大于地球表面的重力加速度 D．加速度大于地球同步卫星的向心加速度 8．如图所示，有一垂直于纸面向里的有界匀强磁场， A、B 为边界上两点．一带电粒子 从 A 点以初速度 v0、与边界成角度 θ（θ＜90°）沿纸面射入磁场，经过一段时间后 从 B 点射出． 现撤去磁场， 加一垂直边界、 沿纸面向上的匀强电场， 其它条件不变， 粒子仍从 B 点射出．粒子重力忽略不计，则粒子 A．带负电 B．在磁场中和电场中的运动轨迹相同 C．从磁场中离开时速度方向与从电场中离开时速度方向相同 D．从磁场中离开时速度大小与从电场中离开时速度大小相同 9．2016 年 11 月，我国研制的隐身喷气式战机“歼 20”在航展上飞行表演，其中一架 飞机从水平平飞经一段圆弧转入竖直向上爬升，如图所示．假设飞机沿圆弧运动时 速度大小不变，发动机推力方向沿轨迹切线，飞机所受升力垂直于机身，空气阻力 大小不变．则飞机沿圆弧运动时 A．空气对飞机的作用力逐渐减小 B．飞机发动机推力大小保持不变 C．飞机克服重力做功的功率保持不变 D．飞机发动机推力做功的功率逐渐增大 三、简答题：本题分必做题（第 l0、11题)和选做题 (第12题)两部分，共计 30分．请将解 答填写在答题卡相应的位置． 必做题 10．（8 分）图甲是验证机械能守恒定律的装置， 气垫导轨上安装了 1、2 两个光电门， 滑块上固定一竖直遮光条， 滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连， 细线与导轨平行． θ BA 第 8 题图 v0 第 9 题图 （1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为 ▲ mm． （2）在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个 初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门 1 的时间大于通 过光电门 2 的时间．为使气垫导轨水平，可采取的措施是 ▲ ． A．调节 P 使轨道左端升高一些 B．调节 P 使轨道左端降低一些 C．遮光条的宽度应适当大一些 D．滑块的质量增大一些 （3）正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量 M，钩码质量 m，遮光条 的宽度用 d 表示，已知重力加速度为 g．现将滑块从图示位置由静止释放． ①若滑块经过光电门 2 时钩码未着地，测得两光电门中心间距 L，由数字计 时器读出遮光条通过光电门 1、2 的时间分别为 t1、t2，则验证机械能守恒定 律的表达式是 ▲ ． ②若滑块经过光电门 2 时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码 初始位置离地的高度 h，还需测量的一个物理量是 ▲ ． 11．（10 分）用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻，定值电阻 R1＝16Ω． （ 1）闭合开关 S 后，电压表 V1 无读数，电压表 V2 有读数，经检查发现电路中存在 断路故障，则该故障可能在 ▲ （选填 “ab”、“bc”或 “cd”）两点间． 第 11 题图 d （甲） E r R2 S R1 V1 2 V2 a b c （乙） U2/V U1/VO 1 2 3 4 5 6 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 第 10 题图 （甲） 2 1 cm （乙） 0 1 2 3 4 0 1 0 2 0 （ 2）排除故障后，闭合开关 S，调节滑动变阻器的阻值，记录多组电压表的示数 U1、U2，如下表所示．请根据表中数据在图乙中作出 U2－U1 图象． U2/V 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 U1/V 0.66 1.00 1.33 1.88 2.00 2.32 2.68 （ 3）由图象可知，电源电动势 E＝ ▲ V，内阻 r＝ ▲ Ω．（结果均保留两位 有效数字） （ 4）实验中，产生系统误差的主要原因是 ▲ ． 12．选做题 (请从 A、B和 C三小题中选定一小题．．．．． 作答， 并在答题卡上把所选题目对应字母 后的方框涂满涂黑． ) A．(选修模块 3-3)(12 分) （1）下列说法中正确的有 ▲ ． A．蔗糖受潮后粘在一起，没有确定的几何形状，所以它是非晶体 B．组成晶体的原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的 C．某些液晶中掺入少量多色性染料后，对不同颜色的光吸收强度与所加电场的 场强 有关 D．液体表面张力的方向总是垂直液面，指向液体内部 （2）在分子间作用力表现为引力的情况下，当分子间的距离增大时，分子间的引力 ▲ （选填“增大”、“减小”或“不变”），分子势能 ▲ （选填“增 大”、“减小”或“不变”）． （3）如图所示，在开口向上、竖直放置的薄壁圆柱形容器内用质量 m=2.0kg 的活塞密 封一部分气体，活塞在容器内能自由滑动且保持水平，容器的底面积 S=100cm 2, 开始时气体的温度 T1=280K，活塞到容器底的距离 h1=20.0cm．在气体从外界吸收 Q=40J 热量的过程中，活塞缓慢上升的距离△ h=1.0cm．已知大气压强 p0=1.0× 105 Pa，重力加速度 g=10m/s2 ．求： ①活塞停止上升时容器内气体的温度 T2； ②密闭气体内能的增加量△ U． B．(选修模块 3-4)(12 分) （1）下列说法中正确的有 ▲ ． A．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变 宽 B．地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在远离地 球 C．拍摄玻璃橱窗内的物体时，在镜头前可以加装一个偏振片以减弱反射光的强 度 D．真空中的光速在不同的惯性系中不相同 （2）一列简谐横波沿 x 轴传播， 周期为 T，t=0 时刻的波形如图 所示 ,此时位于 x=3.0m 处的质点正在沿 +y 方向运动． a、b 两质点平衡位置的坐标分别为 xa=2.0 m, xb=5.0 m,当 a质点 处在波峰时， b 质点在 ▲ 位置； 2 Tt 时， b 质点正 在沿 ▲ 方向运动． （3）如图所示，一段圆柱形光导纤维长 L=20cm，圆形截面内芯直径 d=4.0cm，内芯的 折射率 n1=1.73，外套的折射率 n2=1.41．光从光导纤维的左端中心以入射角 θ1=60o a 第 12B（ 2）题图 4 5 7 6 2 3 1 2 -2 0 x/m y/ c m b 第 12A（3）题图 射入，经多次全反射后，从右端面射出．不考虑光在右端面的反射．求： ①光线从空气进入光导纤维的折射角 θ2； ②光在光导纤维中发生全反射的次数 N． C．(选修模块 3-5)(12 分) （1）下列说法中正确的有 ▲ ． A．普朗克在研究黑体热辐射时提出了能量子假说 B．α衰变的实质是原子核内部的一个中子转变成质子 C．在核反应堆中，为使快中子减速，在铀棒周围要放置镉棒 D．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固 （2）加拿大萨德伯里中微子观测站揭示了中微子失踪的原因，即观测到的中微子数目 比理论值少是因为部分中微子在运动过程中转化为一个 μ子和一个 τ子．该研究 过程中牛顿运动定律 ▲ （选填“依然适用”或“不能适用” ）．若发现 μ子和 中微子的运动方向相反， 则 τ子的运动方向与中微子的运动方向 ▲ （选填“相 同”、“相反”或“无法确定” ）． （3）一铜板暴露在波长为 λ的紫外线中，观测到有电子从铜板表面逸出．在铜板所在 空间加一方向垂直于板面、大小为 E 的匀强电场时，电子能运动到距板面的最大 距离为 d．已知真空中的光速为 c，普朗克常量为 h，电子电荷量为 e，求： ①入射光光子的能量； ②铜板的极限频率． 四、计算题：本题共 4 小题，共计 59 分．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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数 值和单位． 13．（12 分）如图所示， 把一根长 L=20.0m 的均匀电线与 R=4.8Ω的电阻连成闭合回路，两位同学在赤道处沿 东西方向站立，匀速摇动这根电线，摇动部分的电 d 第 12B( 3) 题图 θ1 L R 第 13 题图 B ω L2 L1 线可简化为长 L1=6.0m、宽 L2=1.0m 矩形的三条边， 长边的线速度大小 v=2.0m/s．已 知 此处 地磁 场的 磁感 应强 度 B=5.0×10-5 T，方向 水平 向北 ， 电 线的 电阻 率 ρ=2.0×10-8 Ω?m，横截面积 S=2.0mm2 ，求： （1）这根电线的总电阻 R0； （2）匀速摇动电线产生电动势的最大值 Em； （3）电路消耗的总功率 P． 14．（15 分）如图所示，某工厂生产车间的流水线安装的是“ U”形传送带， AB、CD 段 为直线， BC段为同心半圆，其中的虚线为半径为 R 的半圆弧．工人将质量均为 m 的工件无初速放至匀速运行的传送带 A 端，在 D 端附近看到相邻工件间的距离均 为 L，每隔时间 t 在 D端接收到一个工件．求： （1）传送带运行的速度 v； （2）在 BC 段每一个工件受到的摩擦力大小 f； （3）每个工件放至传送带后与传送带摩擦产生的热量 Q． 15．（16 分）如图所示，倾角为 θ=30o 的光滑斜面上有固定挡板 AB，斜面上 B、C 两点 间高度差为 h．斜面上叠放着质量均为 m 的薄木板和小物块，木板长为 L，下端位 于挡板 AB处，整体处于静止状态．木板和物块两者间的动摩擦因数 3 2 ，最 大静摩擦力等于滑动摩擦力．重力加速度为 g． （1）若木板和物块一起以某初速度沿斜面向上运动，木板上端恰能运动到 C 点， 求初速度大小 v0； （2）若对木板施加沿斜面向上的拉力， 为使木板上滑且与物块间没有相对滑动， 求 拉力应满足的条件； （3）若给木板施加大小为 F=2mg、方向沿斜面向上的拉力， 此后运动过程中小物块 始终未脱离木板，要使木板上端恰能运动到 C 点，求拉力 F 作用的时间 t1． 第 14 题图 A B C D 第 15 题图 h C ? A B 16．（16 分）如图所示，竖直放置的平行金属板 A、B 间电压为 U0，在 B 板右侧 CDMN 矩形区域存在竖直向下的匀强电场， DM 边长为 L，CD 边长为 3 4 L ，紧靠电场右边 界存在垂直纸面水平向里的有界匀强磁场， 磁场左右边界为同心圆， 圆心 O在 CDMN 矩形区域的几何中心，磁场左边界刚好过 M、N 两点．质量为 m、电荷量为 +q 的 带电粒子，从 A 板由静止开始经 A、B 极板间电场加速后，从边界 CD 中点水平向 右进入矩形区域的匀强电场， 飞出电场后进入匀强磁场． 当矩形区域中的场强取某 一值时，粒子从 M 点进入磁场，经磁场偏转后从 N 点返回电场区域，且粒子在磁 场中运动轨迹恰与磁场右边界相切， 粒子的重力忽略不计， sin37°=0.6，cos37°=0.8． （1）求粒子离开 B 板时的速度 v1； （2）求磁场右边界圆周的半径 R； （3）将磁感应强度大小和矩形区域的场强大小改变为适当值时，粒子从 MN 间飞 入磁场，经磁场偏转返回电场前，在磁场中运动的时间有最大值，求此最长 时间 tm． 第 16 题图 C D M N A E B U0 O 物理参考答案及评分标准 一、单项选择题：本题共 5 小题，每小题 3 分，共计 15 分．每小题只有一个选项符合 题意． 1．A 2．B 3．C 4．C 5．D 二、多项选择题： 本题共 4小题，每小题 4分，共计 16分．每小题有多个选项符合题意． 全 部选对的得 4分，选对但不全的得 2分，错选或不答的得 O分． 6．BC 7．BD 8．ACD 9．AD 三、简答题：本题共 3小题，共计 30分．请将解答填写在答题卡相应的位置． 10.（8 分）（1）13.50（2 分） （2）A（2 分） （3）① 2 2 2 2 1 1 1 1( ) ( ) 2 mgL m M d t t （2 分） ②遮光条通过光电门 2 的时间（ 2 分） 11.（10 分）（1）cd（2 分） （2）如图所示（ 2 分） （3）5.8~6.2（ 2 分） 7.8~8.2（2 分） （4）电压表 V1 分流（ 2 分） 12．A（1）BC （3 分） （2）减小（ 2 分） 增大（ 2 分） （3）①活塞上升过程中，由盖 ?吕萨克定律有 1 1 2 2 =V T V T （1 分） 则 2 1 2 1 1 1 1 = 294KV h hT T T V h （1 分） ②活塞上升的过程，外界对系统做的功 0= ( + )W mg p S h （1 分） 由热力学第一定律有 =U Q W （1 分） 第 11 题答图 U2/V U1/V O 1 2 3 4 5 6 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 解得 =29.8JU （1 分） B （1）BC（3分） （2）平衡（ 2分） +y（2分） （3）①由折射定律有 1 1 2 sin sin n （1分） 代入数据得 θ2=30° （1分） ②由几何关系有 o o tan60 2 1 tan60 dL N d （1分） 代入数据得 3.4N （1分） 取 3N 次 （1分） C （1）AD（3分） （2）不能适用（ 2分） 相同（ 2分） （3）①入射光光子的能量 0 = hcE （2分） ②由功能关系可知光电子的最大初动能 kmE eEd （1分） 设铜板的极限频率为 0 ，则 0 0= kmE h E （1分） 解得 0 c eEd h （1分） 四、计算题：本题共 4 小题，共计 59 分．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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数 值和单位． 13．（12 分）解：（ 1）由电阻定律有 0 LR S （3 分） 代入数据得 0R =0.20Ω （1 分） （2）电动势的最大值 1mE BL v （3 分） 代入数据得 46.0 1 V0mE （1 分） （3）电动势的有效值 2 mEE （1 分） 总功率 2 0 EP R R （2 分） 代入数据得 83.6 10 WP （1 分） 14．（15 分）解：（ 1）在 D 点附近，工人每隔 t 时间接受一个工件，则 Lv t （3 分） （2）在 BC段工件做匀速圆周运动，静摩擦力提供向心力，则 2vf m R （3 分） 代入解得 2 2 mLf Rt （2 分） （3）设工件与传送带间的动摩擦因数为 μ，工件相对滑动的时间为 t0，加速度为 a， 则 mg ma， 0v at （2 分） 加速过程中工件相对传送带运动的距离 2 0 0 1 2 s vt at （1 分） 产生的热量 Q mg s （2 分） 解得 2 22 mLQ t （2 分） 15．（16 分）解：（ 1）研究木板和小物块整体，由动能定理有 2 0 12 ( sin ) 0 2 2 mg h L mv （3 分） 解得 0 (2 )v g h L （1 分） （2）设物块沿斜面向上运动的最大加速度为 a，最大拉力为 Fm，则 cos sinmg mg ma （1 分） 对整体有 2 sin 2mF mg ma （2 分） 解得 3 2 m mgF （1 分） 要使整体能沿斜面上升应满足 2 sinF mg mg （2 分） 所以 3 2 mg F mg （3）物块相对木板滑动过程中， 设物块的加速度为 a1，有拉力作用时木板的加速度 为 a2，撤去拉力后木板的加速度大小为 a3，则 对物块 1cos sinmg mg ma 对木板 2sin cosF mg mg ma 3sin cosmg mg ma 解得 1 1 4 a g ， 2 3 4 a g ， 3 5 4 a g 在 t1 时刻小物块的速度为 v1，木板的速度 v2，则 1 1 1v a t ， 2 2 1v a t （2 分） 设撤去拉力后，经过时间 t2 二者速度相同，则 3 2 3 2 1 1 2v v a t v a t （1 分） 此后二者一起匀减速上滑，设加速度大小为 a4，则 42 sin 2mg ma 全过程中木板的位移 2 2 2 3 2 1 2 1 2 3 2 4 1 1 2 2 2 vx a t a t t a t a （1 分） 由几何关系有 sin h x L （1 分） 联列解得 1 3(2 ) 2 h Lt g （1 分） 16．（16 分）解：（ 1）粒子从 A 到 B 的加速过程中，由动能定理有 2 0 1 1 0 2 qU mv （3 分） O N r 解得 0 1 2qUv m （1 分） （2）如图所示，粒子刚好沿着磁场右边界到达 N 点 图中 an 2 3 4 3 8t L L 37 （2 分） 带点粒子在磁场中做圆周运动的半径 2 23( ) ( ) tan 8 15 322 LL Lr （2 分） 则 sin37 5 4 rR r L （2 分） （3）粒子从同一点离开电场时，在磁场中运动轨迹与右边界相 切时弧长最长，运动时间也最长；粒子从不同点离开电场， 在磁场中运动轨迹与右边界相切时弧长最长，且当矩形区 域场强为零时，粒子进入磁场时速度最小，粒子在磁场中 运动的时间最长，则 o o 1 254 2 360m rt v （4 分） 解得 0 127 2 384m L mt qU （2 分） 第 16 题(3)答图 O ? M O2 ? θ N