2021年江西省南昌市高考物理三模试卷（含答案解析）

2021年江西省南昌市高考物理三模试卷

1. 蹦床是一项具有挑战性的体育运动。如图所示，某时刻运动员从空中最高点O自由下落，接触蹦床A点后继续向下运动到最低点其中B点为人静止在蹦床上时的位置。忽略空气阻力作用，运动员从最高点下落到最低点的过程中，动量最大的位置是

A. O点 B. A点 C. B点 D. C点

2. 质量不同的小球1、2由同一位置先后以不同的初速度竖直向上抛出，运动过程中两小球受到的水平风力恒定且相等，运动轨迹如图所示，忽略竖直方向的空气阻力，则

A. 小球1质量大，初速度大 B. 小球1质量大，初速度小
C. 小球1质量小，初速度大 D. 小球1质量小，初速度小

3. 雨天路滑，汽车在紧急刹车时的刹车距离会明显增加。如图所示为驾驶员驾驶同一辆汽车分别在干燥和湿滑两种路面紧急刹车时的速度随时间变化的图像，驾驶员反应时间为则下列说法中正确的是

A. 图线1表示干燥路面，摩擦因数是湿滑路面的倍
B. 图线1表示干燥路面，摩擦因数是湿滑路面的倍
C. 图线2表示干燥路面，摩擦因数是湿滑路面的倍
D. 图线2表示干燥路面，摩擦因数是湿滑路面的倍

4. 如图，力传感器固定在天花板上，边长为L的正方形匀质导线框abcd用不可伸长的轻质绝缘细线悬挂于力传感器的测力端，导线框与磁感应强度方向垂直，线框的bcd部分处于匀强磁场中，b、d两点位于匀强磁场的平边界线上。若在导线框中通以大小为I、方向如图所示的恒定电流，导线框处于静止状态时，力传感器的示数为只改变电流方向，其它条件不变，力传感器的示数为。该匀强磁场的磁感应强度大小为

A.  B.  C.  D.

5. 假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400km，地球同步卫星距地面高度为36000km，宇宙飞船和地球同步卫星绕地球同向运动，每当二者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻二者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为

A. 4次 B. 6次 C. 7次 D. 8次

6. 如图所示，一个碗口水平、内壁光滑的半球形碗固定在水平桌面上，在球心O点固定一电荷量为Q的带正电金属球，两个质量相等的绝缘带电小球A和B分别紧贴着内壁在水平面内做匀速圆周运动。若小球A、B所带电荷量很少，两者间的作用力忽略不计，且金属球和带电小球均可视为质点，取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是

A. 小球A运动轨迹上各点的电场强度相同
B. 小球A运动轨迹上各点的电势相等
C. 小球A的电荷量大于小球B的电荷量
D. 小球A的角速度大于小球B的角速度

7. 如图所示，两质量相等的光滑小圆环A、B用细线相连，水平横杆穿过圆环A，竖直杆穿过圆环开始时，细线处于贴着竖直杆处于竖直方向。现在细线某点上施加一水平向右的拉力F，使两环缓慢移动，则在这一移动过程中

A. 水平向右的拉力F逐渐增大 B. 横杆对环A的弹力逐渐增大
C. 细线对环B的拉力逐渐增大 D. 细线对圆环A的拉力逐渐增大

8. 如图甲所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距，导轨一端与阻值的电阻相连，导轨电阻不计，导轨一侧存在沿x方向均匀增大的恒定磁场，其方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度B随位置x变化如图乙所示，一根质量、电阻的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直，棒在外力F作用下从处以初速度沿导轨向右变速运动，且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变．下列说法中正确的是
    

A. 金属棒向右做匀速直线运动
B. 金属棒在处的速度大小为
C. 金属棒从运动到过程中，外力F所做的功为
D. 金属棒从运动到过程中，流过金属棒的电量为5C

9. 一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中：
   
   甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的图象，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度．请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长______cm，弹簧的弹性系数______。该同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，当弹簧测力计的示数如图乙所示时，该弹簧的长度______cm。
   乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图丙所示。下列表述正确的是______。
   A.a的原长比b的长          的劲度系数比b的大
   C.a的劲度系数比b的小    测得的弹力与弹簧的长度成正比．
10. 在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表量程3V，内阻，电压表量程5V，内阻，滑动变阻器额定电流，最大阻值，待测定值电阻，电源电动势，内阻不计，开关和导线若干。
    回答下列问题：
    将虚线框中的电路原理图补充完整。
    
    根据下表中的实验数据、分别为电压表、的示数，在图给出的坐标纸上绘制图像。

由图像得到待测定值电阻的阻值______ 结果保留三位有效数字。
完成上述实验后，若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻阻值约为的阻值，在不额外增加器材的前提下，要求实验精度尽可能高，请在图的虚线框内画出你改进的电路图。

11. 如图所示，表面光滑的绝缘平板水平放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于竖直面向里。平板上有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，初始时刻带电粒子静止在绝缘平板上，与绝缘平板左侧边缘的距离为在机械外力作用下，绝缘平板以速度v竖直向上做匀速直线运动，一段时间后带电粒子从绝缘平板的左侧飞出。不计带电粒子的重力。
    指出带电粒子的电性，并说明理由；
    求带电粒子对绝缘平板的最大压力。
    
    
    
    
    
    
     
12. 如图所示，水平面上有A、B两个小物块均视为质点，质量均为m，两者之间有一被压缩的轻质弹簧未与连接。距离物块A为L处有一半径为L的固定光滑竖直半圆形轨道，半圆形轨道与水平面相切于C点，物块B的左边静置着一个三面均光滑的斜面体底部与水平面平滑连接。某一时刻将压缩的弹簧释放，物块A、B瞬间分离，A向右运动，恰好能过半圆形轨道的最高点物块A过D点后立即撤去，B向左平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为小于斜面体的高度。已知A与右侧水平面的动摩擦因数，B左侧水平面光滑，重力加速度为g，求：
    物块A通过C点时对半圆形轨道的压力大小；
    斜面体的质量：
    物块B与斜面体相互作用的过程中，物块B对斜面体做的功。

13. 由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为______选填“引力”或“斥力”。分子势能和分子间距离r的关系图象如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子的是图中______选填“A”“B”或“C”的位置。
14. 中医拔火罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，治疗某些疾病，如图所示。使用火罐时，先加热罐中气体，然后将罐的开口迅速按到皮肤上，自然降温后，火罐紧紧吸附在皮肤上。已知火罐压在皮肤上之前的气体温度为，自然降温后的气体达到室内温度，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的，罐内气体认为是理想气体。求：
    ①加热前后，罐内气体的质量之比；
    ②自然降温后，罐内气体的压强。
    
    
    
    
    
    
     
15. 如图中坐标原点处的质点0为一简谐波的波源，当时，质点O从平衡位置开始振动，波沿x轴向两侧方向传播。图中P质点的平衡位置在之间，Q质点的平衡位置在之间。时刻波形第一次如图所示，此时质点P、Q到平衡位置距离相等，则

A. 该简谐波的传播速度的大小为
B. 波源O的初始振动的方向是沿y轴正方向
C. 从开始，质点P比Q先回到平衡位置
D. 当时，P、Q两质点的速度方向相同
E. 当时，P、Q两质点的加速度方向相同

截面为等腰直角三角形的三棱镜如图所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面的光线，求：
①光从棱镜内出射的临界角；
②光从面出射的区域与光从面出射的区域总面积之比。







答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】解：运动员从O点到B点的过程都是向下加速运动，到达B点时速度最大，
由，可知，运动员的动量在B点时动量最大，故C正确，ABD错误。
故选：C。
对运动员进行受力分析，运动员到达B点时速度最大，根据动量定义式分析即可。
本题以蹦床这种技术含量很高的体育运动为背景考查动量定理在实际生活中的应用，关键要对每个过程的受力情况分析清楚。
 

2.【答案】A
 

【解析】解：小球在竖直方向做竖直上抛运动，上升的最大高度：，由于小球1上升的高度大，所以小球1的初速度大；
在竖直方向向上的过程与向下的过程是对称的，下落的时间与上升的时间相等，即下落的时间：
小球1上升的时间长，所以小球1在空中运动的时间长；由图可知小球2水平方向运动的位移大，
根据：可知小球2水平方向的加速度大；由于水平方向小球受到的力相等，所以小球2的质量小，小球1的质量大，
综上所述，故A正确，BCD错误。
故选：A。
抓住竖直方向上都做竖直上抛运动，由运动学速度与位移公式，来判定初速度大小，再结合位移与时间公式列式分析水平方向加速度大小，从而判定质量大小关系。
该图中的运动分解成：竖直方向的匀变速直线运动，水平方向的匀加速直线运动，再运用运动学公式及牛顿第二定律进行处理即可。
 

3.【答案】D
 

【解析】解：根据图像的斜率表示加速度，斜率绝对值越大，加速度越大，可知，图线1的斜率绝对值小于图线2的斜率绝对值，因干燥路面的动摩擦因数大，汽车的加速度大，则图线1表示湿滑路面，图线2表示干燥路面。
根据图像的斜率表示加速度，得汽车在干燥路面与湿滑路面上刹车时，加速度大小之比：：：，根据牛顿第二定律得，得，则干燥路面与湿滑路面动摩擦因数之比为：：，故ABC，D正确。
故选：D。
根据图像的斜率表示加速度，分析加速度关系，再根据牛顿第二定律求摩擦因数。
解决本题的关键要知道图像的斜率表示加速度，根据图线的斜率大小比较加速度大小，由牛顿第二定律分析动摩擦因数的大小。
 

4.【答案】C
 

【解析】解：线框在磁场中受到安培力的等效长度为，当电流方向为图示方向时，由左手定则可知导线框受到的安培力竖直向上，大小为；
因此对导线框受力平衡，则有：，
当导线框中的电流反向，则安培力方向竖直向下，此时有
联立可得：，故C正确、ABD错误。
故选：C。
求出线框在磁场中受到安培力的等效长度，由左手定则可知导线框受到的安培力竖的方向，对导线框根据平衡条件列方程进行解答。
本题主要是考查安培力作用下的导体棒的平衡问题，解答此类问题要明确导体棒的受力情况，根据安培力的计算公式结合平衡条件列方程解答。
 

5.【答案】C
 

【解析】

【分析】
地球同步卫星与宇宙飞船均绕地球做圆周运动，则它们的半径的三次方之比与公转周期的二次方之比相等．当它们从相距最近到相距最远，转动的角度相差、1、2、…。
从相距最近再次相距最近，它们转动的角度相差360度；当从相距最近到再次相距最远时，它们转动的角度相差180度。
【解答】
解：据开普勒第三定律                 
  
 可知载人宇宙飞船的运行周期与地球同步卫星的运行周期之比为，又已知地球同步卫星的运行周期为一天即24h，因而载人宇宙飞船的运行周期
由匀速圆周运动的角速度，所以宇宙飞船的角速度为，同步卫星的角速度为
当两者与太阳的连线是一条直线且位于地球异侧时，相距最远，
此时追击距离为即一个半圆，追击时间为。
此后，追击距离变为即一个圆周，同理，追击时间为。
可以得到24h内共用时完成追击7次，即七次距离最近，因而发射了七次信号。
故选C。  

6.【答案】BD
 

【解析】

【分析】
A、B两个小球都做匀速圆周运动，小球受到重力和库仑力，由合外力提供向心力，据此分析库仑力的大小，从而分析电量关系，电场强度是矢量，有大小也有方向，以Q为球心的同一球面是等势面。由向心力公式分析角速度关系。
解答本题时要注意电场强度是矢量，只有大小和方向都相同，才能说电场强度相同，要知道匀速圆周运动由合外力提供向心力。
【解答】
A、小球A、B运动轨迹上的各点到Q点的距离相等，场强大小相等，但是方向不同，所以场强不同，故A错误；
B、以Q为球心的同一球面是等势面，则小球A、B运动轨迹上的各点电势相等，故B正确；
C、小球受到重力、支持力与库仑力，合力提供向心力，设小球与Q的连线与竖直方向的夹角为，则有：
，若越大，则库仑力越小，而A、B小球到Q的距离相等，所以小球A的电荷量小于小球B的电荷量，故C错误；
D、对于任意一球，设其轨道上某点与O点连线与竖直方向的夹角为，碗的半径为R，根据牛顿第二定律得，得，R一定，越大，则角速度越大，所以小球A的角速度大于小球B的角速度，故D正确。
故选：BD。  

7.【答案】AC
 

【解析】解：由于A受到重力、支持力和细线拉力作用平衡，所以拉A的细线竖直。任意位置时细线状态如图所示：
AC、对B分析，竖直方向根据平衡条件可得：，解得细线的拉力，向右拉动细线，逐渐增大，则细线对B的拉力增大；
水平方向根据平衡条件可得：，解得：，增大，则增大；
以整体为研究对象，水平方向根据平衡条件可得：，增大，故AC正确。
BD、以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件可得横杆对环A的弹力，不变；
以A为研究对象，竖直方向根据平衡条件可得细线对A的拉力：，不变，故BD错误。
故选：AC。
对B分析，竖直方向根据平衡条件分析细线的拉力变化情况，水平方向根据平衡条件分析支持力的变化；以整体为研究对象，水平方向根据平衡条件分析拉力F的变化；
以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件分析横杆对环A的弹力；以A为研究对象，竖直方向根据平衡条件可得细线对A的拉力变化情况。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。
 

8.【答案】BC
 

【解析】解：A、根据图象得函数关系式：
金属棒向右运动切割磁感线产生感应电动势
感应电流，安培力，解得：；
根据匀速直线运动的速度位移公式可得金属棒不可能做匀速直线运动，故A错误；
B、根据题意金属棒所受的安培力大小不变，处与处安培力大小相等，有：，解得，，故B正确；
C、金属棒在处的安培力大小为：
对金属棒金属棒从运动到过程中，根据动能定理有：，代入数据解得，故C正确；
D、根据感应电量公式，到过程中，图象包围的面积，所以，故D错误．
故选：
根据安培力的表达式导出速度v与x的关系式，结合匀变速直线运动的速度位移公式判断金属棒的运动是否为匀变速运动；根据安培力与速度的关系式，由和处的安培力相等即可求出处的速度；根据动能定理外力做功；根据感应电量经验公式求解电荷量．
考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力的大小公式、做功表达式、动能定理等的规律的应用与理解，运动过程中金属棒所受的安培力不变，是本题解题的突破口，注意图象的面积和L的乘积表示磁通量的变化量．
 

9.【答案】；25；20；
 

【解析】

【分析】
考查了胡克定律，注意图象的认识，要理解在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，横截距表示弹簧的原长。
【解答】
当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为，在图象中斜率代表弹簧的劲度系数，则
在乙图中弹簧测力计的示数，根据可知
，故此时弹簧的长度
在丙图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b的原长大于a的原长，故A错误；
斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B正确，C错误；
D.弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误。
故选B。  

10.【答案】
 

【解析】解：由于各电压表的电阻值比较大，为让待测电阻分得较大电压，所以选择分压接法，如图1：

图1
根据表格，画出图线，如图2：

图2
根据实验电路图，结合欧姆定律有：，变形得：，
结合图线斜率求得：，则，解得
因待测电阻阻值约为的阻值较小，若仍与电压表串联，则所分得的电压过小，不利于测量，故待测电阻与其中一个电压表并联，由于电源电动势只有6V，为让待测电阻分得较大电压，故待测电阻R，应与电压表并联，再与电压表串联，故改进后的电路图3

图3
故答案为：如图1；如图2；；如图3
题目没有电流表，只有两个电压表，电压表电阻值比较大，为了待测电阻分得较大电压，选择分压接法；
对Rx进行欧姆定律求解，将等式变形成函数形式，进而根据直线斜率求解Rx；
改装电路主要依据是使两个电压表读数达到满偏的方便读数，也为了实验数据准确。
本题考查分压法和限流法的选择原则和两个电压表测电阻的接法。电路图的接法问题，要遵循安全和准确的原则。
 

11.【答案】解：带电粒子带正电。因为它从平板左侧飞出，所以它受到的洛伦兹力方向水平向左，由左手定则可判断它带正电。
设带电粒子向左运动的加速度为a，则

设它向左运动即将脱离平板时的速度大小为，则

此时，带电粒子对平板的压力最大，设为，则由竖直方向二力平衡得

解得

答：带电粒子带正电。因为它从平板左侧飞出，所以它受到的洛伦兹力方向水平向左，由左手定则可判断它带正电。
带电粒子对绝缘平板的最大压力为。
 

【解析】根据左手定则，依题意可判断粒子带正电；
粒子做匀速直线运动，根据受力平衡可求得最大压力。
本题结合洛伦兹力考查受力平衡的问题，关键在于掌握左手定则判断洛伦兹力方向，当速度最大时，洛伦兹力最大，即压力最大。
 

12.【答案】解：到达D点时有，
从C到D根据动能定理有，
在C点根据牛顿第二定律有，
解得
根据牛顿第三定律可知物块A通过C点时对半圆形轨道的压力大小；
弹簧释放瞬间，根据动量守恒有，
对A物体，从释放到运动到C的过程中，根据动能定理有，
B滑上斜面体的最高点时，对B和斜面体，根据动量定理有，
根据机械能守恒有，
解得；
物体B从滑上斜面到与斜面分离的过程中，根据动量守恒有，
根据机械能守恒有，
解得，，
根据功能关系可知，物块B与斜面体相互作用的过程中，物块B对斜面体做的功为。
答：物块A通过C点时对半圆形轨道的压力大小为6mg；
斜面体的质量为；
物块B与斜面体相互作用的过程中，物块B对斜面体做的功为。
 

【解析】物体到D时，重力提供向心力，以此秋杰出A到达D点的速度大小，C到D根据动能定理求解A物体在C的速度，根据牛顿第二定律求解物块A通过C点时对半圆形轨道的压力大小；
对A物体从释放到运动到C根据动能定理求解释放瞬间获得的速度，对 AB组成的系统根据动量以及能量守恒求解释放瞬间B的速度，当B到底斜面的最高点时，两者的速度相同，对B和斜面体根据动量守恒以及能量守恒列方程求解斜面体的质量；
对物块B与斜面体相互作用的过程中，根据根据动量守恒以及能量守恒列方程求解B离开斜面时斜面的速度大小，再根据功能关系求解物块B对斜面体做的功。
解决该题的关键是明确知道物体A在D点时是由重力提供向心力，知道B和斜面作用的过程中动量以及能量守恒，当B到达斜面的最高点时两者的速度相同。
 

13.【答案】引力；C
 

【解析】解：在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力；
当时，，分子力，分子势能最小，故B点为分子间作用力为零的情况，即B点表示平衡位置，故表现为引力的位置只能为C点。
故答案为：引力；C。
明确分子间作用力与分子间距离的关系，并能用分子间作用力解析表面张力的性质；同时牢记分子力做功与分子势能间的关系，明确分子势能随分子间距离变化的图象。
本题考查分子势能、液体的表面张力的性质，关键是明确分子力的性质，知道分子力做功与分子势能间的关系，从而掌握分子势能的变化图象的意义。
 

14.【答案】解：①加热前气体温度，加热后气体的温度
设罐的容积为，加热后气体的体积为V，加热过程气体压强不变，由盖-吕萨克定律得：
代入数据解得：，
解热前后罐内气体的质量之比：
②设降温后气体压强为p，以罐内气体为研究对象，
由理想气体状态方程得：
解得：
答：①加热前后，罐内气体的质量之比是5：3；
②自然降温后，罐内气体的压强是。
 

【解析】①加热前后气体压强不变，应用盖-吕萨克定律求出加热后气体体积，然后求出加热前后罐内气体的质量之比。
②以罐内气体为研究对象，应用理想气体状态方程可以求出降温后罐内气体的压强。
本题主要是考查了理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，利用理想气体的状态方程列方程求解。
 

15.【答案】ACE
 

【解析】解：根据题意知经过2s波向前传播一个波长，即该波的周期，波长为，所以该简谐波的传播速度的大小，计算可知波速，故A正确；
B.因为所有质点的起振方向均相同，结合图像可知处的质点正在起振，且此时该质点振动方向沿y轴负方向，所以波源O的初始振动的方向是沿y轴负方向，故B错误；
从开始，即图示时刻以后经历四分之一周期，质点P在平衡位置上方向平衡位置运动，而质点Q在平衡位置上方向上运动，所以质点P比Q先回到平衡位置，时两质点运动方向相反，加速度方向相同，故CE正确，D错误。
故选：ACE。
经过一个周期波向前传播一个波长，可知波的周期，由题图读出波长，根据，计算波速；根据所有质点的起振方向均相同判断波源O的初始振动方向；计算时质点的位置及运动状态，可比较质点P与Q谁先回到平衡位置，运动方向关系，加速度方向关系。
本题属于波的图象的识图和对质点振动的判断问题。考查知识点全面，重点突出，充分考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
 

16.【答案】解：①光从核镜内出射的临界角为C，则，解得
②光在三棱镜出射的光路图如图所示，图中，，因光出射的临界角为，因此可以判断分别在EB和FC范围内有光出射，由于三棱镜厚度相同，因此光分别从两个面出射的总面积之比为，根据相似三角形等几何知识可得
答：①光从棱镜内出射的临界角为；
②光从面出射的区域与光从面出射的区域总面积之比为。
 

【解析】①根据，列式求解；
②根据光射出范围和几何关系列式求解。
本题考查光的折射定律和全反射定律，根据题意画出光束正好发生全反射时光路图是解题关键。