2021届安徽马鞍山市高三下学期物理第三次模拟考试试卷含答案

这是一份2021届安徽马鞍山市高三下学期物理第三次模拟考试试卷含答案，共13页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1.以下说法正确的选项是〔 〕
A. 核反响方程 中的X代表α粒子
B. 重核裂变和轻核聚变都是原子核比结合能变大的过程
C. 20个氡原子核经过一个半衰期后，还剩10个氡原子核
D. 在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
2.如下列图，轻杆通过铰链与重物〔可看作质点〕连接，静止靠在竖直墙壁上，墙壁光滑，水平地面粗糙。那么〔 〕
A. 地面对杆的支持力大于重物的重力
B. 杆对重物的弹力等于重物的重力
C. 假设使重物缓慢向下移动一小段距离，那么地面的摩擦力变大
D. 假设墙壁粗糙，地面光滑，重物仍可以在原位置静止靠在墙壁上
3.天问一号火星探测器经过190多天的飞行，跋涉4.5亿千米，终于抵达火星附近的椭圆停泊轨道，开启了近2个月的环绕火星的任务。天问一号在椭圆停泊轨道的运行周期为T，火星质量为地球质量的 ，地球自转周期为 ，地球同步卫星的轨道半径为r，那么此椭圆停泊轨道的半长轴为〔 〕
A. B. C. D.
4.如下列图，两个等量正点电荷分别固定在a、b两点，O为ab连线中点， c、d两点关于O对称。一负电荷从c点以向右的初速度v0开始运动，在负电荷从c运动至d的过程中，v为运动电荷的速度，E为运动电荷所在位置的电场强度，φ为运动电荷所在位置的电势，Ek为运动电荷的动能。取无穷远处的电势为零，以下列图象可能正确的选项是〔 〕
A. B. C. D.
5.用长为L的轻绳连接质量相同的两个小球A、B。用手提着A，从B离地面高为h处由静止释放〔h>L〕。所有碰撞均为弹性碰撞、碰撞时间不计，空气阻力不计。以下说法正确的选项是〔 〕
A. 球B与地面碰撞前，B球的机械能不守恒
B. 球B与地面碰撞后，在离地面 处与A球相遇
C. 球B第二次与地面碰撞时的动能与第一次与地面碰撞的动能之比
D. 球B第二次与地面碰撞时，A、B两球间的距离等于L
二、多项选择题
6.盘旋加速器的工作原理如下列图。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间接电压为U的交流电源。中心A处的粒子源产生的带电粒子，初速度可视为0，在两盒之间被电场加速。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场B中，粒子在磁场中做匀速圆周运动。忽略两盒缝之间的距离。粒子被第一次加速后，经过时间t，再次到达盒缝处，与A的距离为d。那么〔 〕

A. 电场变化的周期为t
B. 粒子被2次加速后，再次经过盒缝时，与A的距离为d
C. 粒子的最大动能与金属盒半径R有关，与加速电压U无关
D. 粒子在加速器中运动的时间与加速电压U、金属盒半径R均有关
7.从距地面高度3.2m处，将质量1kg的小球以3m/s的初速度水平向右抛出。小球运动过程中受到恒定的水平向左的风力，风力的大小为5N。重力加速度取10m/s2。那么〔 〕
A. 小球做匀变速曲线运动
2 ， 线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化规律为 〔T〕。线圈两端接一原副线圈匝数n1:n2:n3=3:1:2的理想变压器。断开开关S2、闭合开关S1时，电流表示数为1A；断开开关S1、闭合开关S2时，电流表示数也为1A。R1=1Ω，导线电阻不计。那么〔 〕
A. 线框产生的感应电动势 〔V〕 B. 矩形线圈abcd的电阻r=1Ω
C. 电阻R2=2Ω D. S1、S2均闭合时，电流表示数为 A
9.一定量的理想气体发生状态变化，其压强p随热力学温度T变化的图像如下列图，气体经历了A→B→C→D→A的循环过程，以下说法中正确的选项是〔 〕

A. A→B过程中气体对外做功 B. B→C过程气体体积不变
C. C状态下的单位体积气体分子数一定比D状态下的大 D. D→A过程中气体放出热量
E. A状态下的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的大
10.学校实验室中有甲、乙两单摆，其振动图像为如下列图的正弦曲线，那么以下说法中正确的选项是〔 〕
A. 甲、乙两单摆的摆球质量之比是1:2 B. 甲、乙两单摆的摆长之比是1:4
C. t=1.5s 时，两摆球的速度方向相同 D. t=1.5s 时，两摆球的加速度方向相同
E. 3s~4s内，两摆球的势能均减少
三、实验题
11.在“研究平抛运动〞的实验时，假设采用实验装置甲描绘小球做平抛运动的轨迹。
〔1〕实验时需要以下哪个器材______；
〔2〕假设某同学在做实验中，忘记标注小球抛出点的位置，得到如下列图的实验数据，A为物体运动一段时间后的位置，如图乙所示以A点为原点建立坐标系，可知平抛物体的初速度为________m/s；小球抛出点的位置坐标为________。〔重力加速度g取10m/s2〕
12.用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内电阻，其中R为电阻箱。
〔1〕进行了如下的实验操作：
①按图示电路进行连接，闭合开关之前，调节电阻箱的阻值为________ 〔选填“最大〞或“最小〞〕
②闭合开关S1 ， 把S2与1连接，调节电阻箱的阻值，记录对应的电压表示数U和电流表示数I；
③以U为纵坐标，I为横坐标，作U–I图线，如图乙所示。那么待测电源的电动势E=________V，内阻r=________Ω。
〔2〕为了消除上述操作带来的系统误差，进行了如下的操作：闭合开关S1 ， 把开关S2与2连接，当电阻箱的阻值为R0时，电压表的示数为U0 ， 电流表的示数为I0。假设乙图中U–I图线斜率的绝对值用k表示，那么电源内阻的精确值r=________。〔用题目中物理量字母表示〕
四、解答题
13.质量为m=5kg的小物块静止于水平地面上的A点，用F=35N的水平拉力作用4s后撤去，物块继续滑动3s后停在B点。重力加速度g取10m/s2 ， 求：
〔1〕物块与地面间的动摩擦因数；
〔2〕A、B两点间距离。
14.如下列图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为L，左侧接一阻值为R的电阻，空间有竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m、长度为L的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，棒的电阻也为R。金属棒受到水平外力作用，由静止开始做匀加速直线运动，测得金属棒两端电压随时间变化关系满足U=kt〔k为常数〕。求：
〔1〕金属棒运动的加速度；
〔2〕金属棒由静止开始运动一段时间，水平外力大小变为开始的2倍，求此时导体棒的速度大小；
〔3〕水平外力作用一段时间后撤去，棒最终静止。假设棒在撤去外力前后运动的位移相等，求外力作用的时间。
15.如下列图，U型玻璃细管竖直放置，水平玻璃细管A与U型细管底部相连通，各局部细管内径相同．此时U型管B、C两侧水银面高度差为25cm，C管水银面距U型管底部距离为5cm，A管左端封有长度为45cm的理想气体，B管上端用活塞封有长30cm的理想气体，C管上端开口与大气相通，现将活塞缓慢向下压，使A管内气体长度缩短了5cm。外界大气压强为75cmHg，玻璃管导热良好，忽略环境温度的变化。求：
〔i〕此时A管内气体的压强；
〔ⅱ〕活塞向下移动的距离。
16.如下列图，一玻璃球体的半径为R， O为球心，AB为直径．有一点光源放置在B点，可以向玻璃球内各个方向发出单色光，局部光线经过折射后可以从某一球冠区域射出玻璃球。沿BA方向光线经时间 射出， c为真空中光速。不考虑光在球面内反射后的折射情形。求：
〔i〕玻璃的折射率；
〔ⅱ〕球冠的底的面积。
答案解析局部
一、单项选择题
1.【解析】【解答】A．根据公式
得
不是 粒子，A不符合题意；
B．重核聚变和轻核聚变都是释放能量，所以比结合能变大，B符合题意；
C．半衰期是针对大量粒子而言的，20个粒子不是大量的，C不符合题意；
D．由光电方程
可知，最大初动能与入射光的频率之间存在一次函数关系，而不是正比函数关系，D不符合题意；
故答案为：B。

【分析】利用核反响质量数和电荷数守恒可以判别X粒子的本质；轻核聚变和重核裂变都是释放能量的过程所以其比结合能变大；半衰期对少量原子核没有统计意义；利用光电效应方程可以判别最大初动能与入射光的频率不是正比函数关系。
2.【解析】【解答】A．对重物和杆的整体分析，地面对杆的支持力等于重物的重力，A不符合题意；
B．对重物受力分析可知，杆对重物的弹力等于重物的重力与墙壁对重物的弹力的合力，B不符合题意；
C．地面对杆的摩擦力f等于墙面对物体的弹力N，而
假设使重物缓慢向下移动一小段距离，那么θ变大，那么地面的摩擦力f变大，C符合题意；
D．假设墙壁粗糙，地面光滑，地面对杆将无摩擦力，那么墙壁也会对物块产生压力，那么墙壁对物块无摩擦力，那么重物不可以在原位置静止靠在墙壁上，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】利用整体的平衡方程可以判别地面对杆的支持力等于重物的重力；利用重物的平衡可以判别杆对重物的弹力等于墙壁对重物的弹力及重物的重力的合力；利用重物缓慢向下运动时角度的变化结合重物的平衡方程可以判别地面对杆的摩擦力变化；假设地面光滑那么其杆不能静止所以重物不能静止靠在墙壁上。
3.【解析】【解答】对同步卫星满足
解得
那么火星的同步卫星和地球的同步卫星的周期平方比为
那么
根据开普勒第三定律对火星的卫星
解得
故答案为：A。

【分析】利用引力提供向心力可以求出周期的表达式；结合地球和火星的质量可以求出火星的同步卫星与地球同步卫星周期与轨道半径三次方的比值，结合开普勒第三定律可以求出椭圆轨道半长轴的大小。
4.【解析】【解答】A．根据等量正点电荷电场线及等势面的分布可知，一负电荷从c点以向右的初速度v0开始运动，在负电荷从c运动至d的过程中，场强先减小后增大，电荷的加速度先减小后增大，根据 可知，v-x图像不是线性关系，所以A不符合题意；
B．在负电荷从c运动至d的过程中，电场强度大小，先减小到0，后增大，方向相反，所以B不符合题意；
C．在负电荷从c运动至d的过程中，根据沿着电场线方向电势逐渐降低，所以电势先增大，后减小，那么C不符合题意；
D．在负电荷从c运动至d的过程中，电场力先做负功，后做正功，那么动能先减小后增大
根据动能定理有
那么Ek-x的图像的斜率表示场强的大小，所以电场强度先减小后增大，那么D符合题意；
故答案为：D。

【分析】利用等量正点电荷周围电场线和等势面的分布可以判别其负电荷加速度的变化进而判别其速度和位移的关系；利用电场线的分布可以判别电场强度的大小变化；利用等势面的分布可以判别电势的变化；利用动能定理结合场强的变化可以判别动能和位移的关系。
5.【解析】【解答】A．球B与地面碰撞前，两球之间的绳子的张力为零，此时B球只有重力做功，机械能守恒，A不符合题意；
B．设B球落地的速度为v，那么球B与地面碰撞后，向上以初速度v做做匀减速运动,而A以速度为v向下做匀加速运动，那么在离地面小于 处与A球相遇，B不符合题意；
C．球B第一次与地面碰撞时的动能为Ek1=mgh；
B落地时的速度
两球相遇时的时间
此时B距离地面的高度
A的速度
B的速度
两球发生弹性碰撞，根据
可得碰后B的速度变为
A的速度为
那么B再次落地时的动能为
那么球B第二次与地面碰撞时的动能与第一次与地面碰撞的动能之比 ，C符合题意；
D．球B第二次与地面碰撞时，B下落的高度为H，但是由于此时B的初速度为
所以落地的时间小于 ，而两个球的相对速度大小为
因此此时两个球之间的距离为
那么两球之前的距离小于L，D不符合题意。
故答案为：C。

【分析】由于两个小球在与地面碰撞前都只受重力，所以机械能守恒；利用动能定理可以求出B落地时速度的大小；结合两个小球的距离可以求出相遇的时间，利用速度公式可以求出两个小球相遇的速度大小，结合动量守恒定律及能量守恒定律可以求出两个小球碰后速度的大小；利用动能定理可以求出B小球再次落回地面的动能大小；利用B小球下落的高度可以求出落地的时间，结合两个小球相对速度的大小可以求出两个小球之间的距离大小。
二、多项选择题
6.【解析】【解答】A．根据加速原理，当粒子在磁场中运动周期与交变电压周期同步时才能处于加速状态，故电场变化的周期在磁场中运动周期相同，而时间t是磁场中运动的半个周期，磁场中运动周期T=2t，所以电场变化周期为2t，A不符合题意；
B．粒子第二次加速后，速度变大，由
得
可得v变大，那么R变大，那么再次经过盒缝时，与A点的距离大于d，那么B不符合题意；
C．由
那么
由此可知，粒子的最大动能只与粒子本身的荷质比，加速半径，和磁场大小有关，与电源电压U无关，C符合题意；
D．粒子在盘旋加速器运动的总时间与粒子在电场中加速，在磁场中偏转次数有关，而电压越高，次数越少，总时间越少，金属盒半径越大，次数越多，时间越长，D符合题意；
故答案为：CD。

【分析】利用加速原理其粒子在磁场中运动的周期与交变电源的周期相等才可以进行加速；所以利用带电粒子运动的周期可以求出电场变化的周期；利用牛顿第二定律可以判别粒子经过盒缝时与A点的距离大小；利用牛顿第二定律结合动能的表达式可以判别最大动能的影响因素；利用动能定理可以判别粒子运动的总时间与加速电压及金属盒的半径大小有关。
7.【解析】【解答】A．小球水平方向受到恒定的风力与竖直方向的重力，那么合外力不变，加速度恒定，并且合外力与初速度有一定的夹角，所以小球做匀变速曲线运动，那么A符合题意；
B．小球在竖直方向上做自由落体运动，设落地的时间为t，那么有
解得
取向右为正方向，小球水平方向的加速度为
小球在水平方向做匀减速直线运动，那么落地时小球的水平距离为
所以B不符合题意；C．小球落地时的动能为 ，由动能定理可得
解得
D.根据ABC分析，当小球t时刻的动能可表示为 〔其中 〕
代入数据化简可得 〔其中 〕
那么 时，小球动能最小，D不符合题意。
D选项另解，当小球合速度与合力方向垂直时动能最小，由几何关系可得 ， ，
代入数据联立解得
所以D不符合题意；
故答案为：AC。

【分析】利用合力方向和合速度方向可以判别小球做曲线运动，由于受到恒力做功所以小球做匀变速曲线运动；利用竖直方向的位移公式可以求出运动的时间，结合水平方向的匀减速直线运动可以求出水平距离的大小；利用动能定理可以求出小球落地动能的大小；当小球和速度方向与合力方向垂直时其动能最小，利用速度的分解结合竖直方向的速度公式可以求出运动的时间。
8.【解析】【解答】A．根据法拉第电磁感应定律，有
依题意，有
联立，可得 〔V〕
A不符合题意；B．断开开关S2、闭合开关S1时，有
根据闭合电路欧姆定律，有
解得
B符合题意；
C．断开开关S1、闭合开关S2时，有
根据欧姆定律，有
C不符合题意；
D．S1、S2均闭合时，电压和电流之比分别为
根据电路有
联立，可得
D符合题意。
故答案为：BD。

【分析】利用法拉第电磁感应定律结合磁感应强度和时间的关系可以求出电动势瞬时值的表达式；利用匝数之比可以求出副线圈电流的大小，结合欧姆定律可以求出副线圈输出电压的大小，结合匝数之比可以求出原线圈输入电压的大小，再利用原线圈的欧姆定律可以求出线圈内阻的大小；利用匝数之比可以求出n3线圈中的电流和电压大小，结合欧姆定律可以求出电阻的大小；当两个开关闭合时；利用原线圈总功率等于各线圈功率之和，结合电压之比和原线圈的闭合电路的欧姆定律可以求出电流表读数。
9.【解析】【解答】A．A→B过程压强不变，温度升高，体积变大，那么气体对外做功，A符合题意；
B．B→C过程压强减小，温度升高，那么气体体积变大，B不符合题意；
C．因CD两态的压强相等，C态温度较高，那么C态体积较大，那么C状态下的单位体积气体分子数一定比D状态下的小，C不符合题意；
D．D→A过程中温度不变，内能不变，压强变大，那么体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，D符合题意；
E．因A态压强大于C态压强，A态温度低于C态，分子平均速率小于C态，A态体积小于C态体积，分子数密度大于C态，那么A状态下的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态下的大，E符合题意。
故答案为：ADE。

【分析】气体从A到B的过程，其压强不变，温度升高体积变大那么气体对外做功；B到C过程由于压强变小温度变大所以体积变大；由于C状态的体积大于D状态的体积所以单位体积的分子数比较小；从D到A的过程，其温度不变内能不变，压强变大那么体积变小，外界对气体做功，但由于内能不变所以气体放出热量。
10.【解析】【解答】A．单摆的周期与振幅与摆球的质量无关，所以A不符合题意；
B．由图像可知甲、乙两单摆的周期之比为1:2，根据单摆的周期公式
可知，周期与摆长的二次方根成正比，所以甲、乙两单摆的摆长之比是1:4，那么B符合题意；
C． 由图像可知，t=1.5s 时，两摆球的速度方向相反，所以C不符合题意；
D．由加速度公式
t=1.5s 时，两摆球位移方向相同，所以它们的加速度方向相同，那么D符合题意；
E．3s~4s内，两摆球的向平衡位置运动，摆球的势能均减少，E符合题意；
故答案为：BDE。

【分析】单摆周期与振幅与摆球的质量无关；利用单摆的周期之比结合周期的的公式可以求出摆长的比值；利用图像斜率可以判别速度的方向；利用位移的方向可以判别摆球加速度的方向；利用摆球的运动方向可以判别其势能的大小变化。
三、实验题
11.【解析】【解答】(1)实验时需要重锤线检查白板是否竖直，及确定y坐标，B符合题意。

故答案为：B。
(2)由于A、C、E水平位移相同，可知时间间隔T相同，竖直方向由匀变速直线运动推论可得
解得T=0.1s，水平方向满足
解得
C点的竖直分速度为
从抛出运动到C点的时间为
平抛水平位移为
竖直位移为
比照C点坐标可知，小球抛出点的位置坐标为(-40,-5)。
【分析】〔1〕实验需要重锤线确定白板是否竖直；
〔2〕利用竖直方向的邻差公式可以求出时间间隔的大小，结合水平方向的位移公式可以求出初速度的大小；利用平均速度公式可以求出C点竖直方向的速度大小，结合速度公式可以求出运动的时间，再利用平抛运动的位移公式可以求出小球抛出点的位置。

12.【解析】【解答】(1)闭合开关之前，为了保护电路，调节电阻箱的阻值为最大值。根据闭合电路欧姆定律，有

由图像可知
带入公式，联立可得
(2)依题意，有
根据闭合电路欧姆定律，有
图线的斜率为
联立，可得r=
【分析】〔1〕开关闭合之前为了保护电路其电阻箱的阻值要处于最大值；利用闭合电路的欧姆定律结合坐标可以求出电动势和内阻的大小；
〔2〕利用图像斜率可以求出内阻的大小。

四、解答题
13.【解析】【分析】〔1〕有拉力作用于物块时，利用牛顿第二定律可以求出加速阶段加速度的表达式，撤去外力后利用牛顿第二定律可以求出减速段加速度的表达式，结合两个阶段的速度公式可以求出动摩擦因数的大小；
〔2〕从〔1〕可以得出加速度的大小；结合两个阶段的位移公式可以求出AB之间距离的大小。


14.【解析】【分析】〔1〕金属棒切割磁感线，利用动生电动势的表达式可以求出电动势的大小，结合欧姆定律及匀加速直线运动的速度公式可以求出加速度的表达式；
〔2〕金属棒做匀加速直线运动，利用牛顿第二定律结合水平外力的大小可以求出导体棒速度的大小；
〔3〕撤去外力前，导体棒做匀加速直线运动，撤去外力后，利用动量定理结合导体棒速度的大小可以求出外力作用的时间。


15.【解析】【分析】〔1〕A管中气体发生等温变化，利用液面高度差可以求出气体的压强，结合理想气体的状态方程可以求出A管内气体压强的大小；
〔2〕液面高度的变化，利用液面高度差可以求出气体B的压强，结合理想气体的状态方程可以求出活塞向下移动的距离大小。
16.【解析】【分析】〔1〕光线传播的时间，结合传播的路程可以求出光传播的速度，利用传播的速度可以求出折射率的大小；
〔2〕玻璃的折射率的大小，利用全发射定律可以求出临界角的大小，利用几何关系可以求出球冠地面的面积大小。