2021年陕西省榆林市高考物理三模试卷（含答案解析）

2021年陕西省榆林市高考物理三模试卷

1. 水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂的可自由旋转的小磁针，下方有一水平放置的铜圆盘。圆盘的轴线与小磁针悬线在同一直线上，初始时小磁针与圆盘均处于静止状态。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是

A. 小磁针不动
B. 小磁针逆时针方向转动
C. 小磁针顺时针方向转动
D. 由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流

2. 滑冰是很多人非常喜欢的一项运动。在一次训练中，某质量为40kg的女运动员以大小为的速度向静止的男运动员运动，靠近男运动员的瞬间被男运动员抱起，且保持姿势不变。若男运动级的质量为60kg，则抱起后瞬间两运动员的速度大小为
   
    

A.  B.  C.  D.

3. 我国初、高中学生及大学生近视眼率超过。现在医学上治疗近视眼时，用激光“焊接”视网膜，所用激光的波长，已知普朗克常量，光在真空中的传播速度。则该激光中每个光子的能量为

A.  B.  C.  D.

4. 如图所示，P、Q两金属板间的电势差为100V，板间存在匀强电场，方向水平向右，板间的距离为10cm，在两板间距Q板6cm的A点有一电荷量为的正点电荷，已知Q板接地，下列说法正确的是
    

A. P板的电势为
B. 板间的电场强度大小为
C. 点电荷的电势能为
D. 若点电荷从A点运动到Q板，静电力做的功为

5. 2021年2月24日，“天问一号”探测器进入火星停泊轨道，计划于今年5月开展火星着陆、巡视等任务。如图所示，“天问一号”在着陆火星前将先从高空圆轨道Ⅰ变轨至低空圆轨道Ⅱ。已知火星半径为R，火星的质量为M，轨道Ⅰ距火星表面高度为，轨道Ⅱ距火星表面高度为，引力常量为G，下列说法正确的是

A. “天问一号”在轨道Ⅰ的线速度大小为
B. “天问一号”在轨道Ⅱ的运动周期为
C. “天问一号”在轨道Ⅰ、Ⅱ的向心加速度大小的比值为
D. “天问一号”在轨道Ⅰ加速才能变轨至轨道Ⅱ

6. 甲、乙两物体沿同一直线运动，时刻，两物体经过同一位置，它们的速度-时间图像如图所示，则在该运动过程中

A. 时刻，乙在甲的前面
B. 时刻，甲、乙经过同一位置
C. 时间内，甲的速度和加速度均一直减小
D. 时间内，甲的速度一直减小而加速度一直增大

7. 如图所示，一足够长、不可伸长的轻绳跨过光滑的轻质定滑轮.绳两端各系一可视为质点的小球a、b。a球的质量为1kg，静置于水平地面上；b球的质量为4kg，用手托住使其静止于距地面的高度为3m处，此时轻绳竖直且刚好拉紧。现释放小球b，取重力加速度大小，不计空气阻力，下列说法正确的是
    

A. b球落地瞬间，a球的速度大小为
B. b球落地瞬间，b球的速度大小为
C. a所能达到距地面的最大高度为6m
D. a所能达到距地面的最大高度为

8. 在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为。电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，在变压器原线圈两端输入如图乙所示的电压，电压表的示数为25V，下列说法正确的是
    

A. 该变压器原线圈两端电压的有效值为55V
B. 该变压器原、副线圈的匝数之比为22：5
C. 电流表的示数为
D. 若增大电阻R的阻值，变压器原线圈的输入功率减小

9. 某同学利用如图甲所示的装置测量滑块与木板间的动摩擦因数.先用游标卡尺分度测量滑块上遮光条的宽度d，然后把木板固定在水平桌面上，光电门固定在木板旁边，使带有遮光条的滑块由木板左端以一定的速度向右滑出，记录遮光条经过光电门的挡光时间t和滑块在木板上的停止位置到光电门的距离x，多次改变滑块滑出时的初速度大小，测出滑块经过光电门时对应的挡光时间t和滑块停止位置到光电门的距离x。重力加速度大小为g。
   
   测量遮光条宽度时，游标卡尺的示数如图乙所示，则挡光条的宽度______ mm；
   多次实验后，根据实验数据，以为纵坐标，x为横坐标，作出图像如图丙所示，测得其斜率为k，则滑块与木板间的动摩擦因数可表示为______ 用k、d和g等物理量的符号表示。
10. 某同学要将一满偏电流为5mA的毫安表G改装为量程为100mA的电流表。他先测量出毫安表G的内阻，然后对表进行改装，最后再利用一标准毫安表，对改装后的电流表进行校正。具体实验步骤如下：
    ①按电路原理图甲连接线路；
    ②将的阻值调到最大，闭合开关后调节的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度；
    ③闭合，保持不变，调节的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度的一半的位置，记下的阻值。
    
    若按正确操作步骤读出的阻值为，则毫安表G内阻的测量值______ ，与毫安表内阻的真实值相比，______ 选填“大于”“等于”或“小于”；
    若忽略实验的误差，将上述毫安表G改装成量程为100mA的电流表，则需要______ 选填“串”或“并”联一个阻值______ 保留两位有效数字的电阻；
    根据图乙所示电路对改装后的电表进行校正。改装表的指针位置如图丙所示，若改装的电流表准确，则标准毫安表的示数为______ 保留三位有效数字。
11. 如图所示，在竖直虚线MN、PQ之间有水平方向的匀强磁场，宽度为d。在MN的左侧区域内有竖直向上的匀强电场图中未画出，虚线CD水平，其延长线经过E点。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点以大小为的速度水平向右运动，恰从D点进入磁场。已知A点到CD的距离为，A点到MN的距离为，不计粒子受到的重力。
    求带电粒子到达D点时的速度大小和方向；
    若带电粒子从MN飞出磁场，求磁场的磁感应强度的最小值。

12. 如图所示，光滑水平地面上有一质量的小车，车厢前、后壁间的距离，左端带有橡皮泥的长木板A的质量、长度，木板上可视为质点的弹性物体B的质量，初始时A、B紧靠车厢前壁，且A、B和小车均处于静止状态。现给小车一方向水平向右、大小的初速度，经过时间，A与小车后壁发生碰撞时间极短并粘在一起。已知A、B间的动摩擦因数与木板A底面和车厢间的动摩擦因数相等，取重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
    、B间的动摩擦因数；
    、B一起匀速运动时，B到A左端的距离。

13. 关于分子动理论，下列说法正确的是

A. 若仅知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，则不能算出氦气分子的体积
B. 温度越高，分子热运动越缓慢
C. 相同质量的水和冰在时，分子平均动能一定相等
D. 当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子势能越大
E. 两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力的变化总是比斥力的变化快

14. 一粗细均匀的直玻璃管竖直放置，其下端开口、上端用长度的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当水银柱稳定时各部分尺寸如图甲所示，已知大气压强恒为，，，此时理想气体的温度。
    若缓慢加热封闭气体，求水银柱下端与管口平齐时，管内气体的热力学温度；
    若保持理想气体的温度不变，把玻璃管开口朝下固定在倾角的斜面上且水银未溢出，如图乙所示，当水银柱稳定后，求气柱的长度结果保留三位有效数字。

15. 一根拉紧的水平弹性绳上的a、b两质点的平衡位置间的距离为，b质点在a质点的右侧，一列简谐横波沿此弹性绳向右传播。时a质点的位移达到正向最大，b质点的位移恰好为零，且向下运动；时a质点第一次回到平衡位置。若该波的波长大于，则下列说法正确的是

A. 这列简谐横波的波长为 B. 这列简谐横波的周期为2s
C. 这列简谐横波的波速为 D. 时，b质点在平衡位置
E. 时，a质点在平衡位置 

16. 现要检测一块工业半球形玻璃砖的折射率。半球形玻璃砖的截面如图所示，O是半球形玻璃砖的球心，MN是其中心轴，已知玻璃砖的半径，两束与中心轴平行的相同检测光a、b射入半球形玻璃砖，当a光与中心轴MN的距离时，a光从玻璃砖上C点射出，出射光线与中心轴MN交于F点，当b光与中心轴MN距离时，b光在玻璃砖右侧恰好发生全反射，求：
    玻璃砖对检测光的折射率n；
    点与F点间的距离。取

答案和解析

1.【答案】B
 

【解析】解：圆盘的半径相当于金属条，当圆盘转动时金属条切割磁感线产生感应电流涡流，感应电流产生的磁场导致小磁针逆时针方向转动，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据题意明确涡流的产生，再根据磁极和电流的相互作用分析小磁针的运动。
本题要注意明确电流的形成不是因为自由电子运动，而是由于圆盘切割磁感线产生了电动势，从而产生了涡流。
 

2.【答案】B
 

【解析】解：男运动员抱起女运动员瞬间，两运动员组成的系统在水平方向内力远大于外力，系统在水平方向动量守恒，以女运动的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，由题意可知：，代入数据解得，抱起瞬间两运动员的共同速度：，故B正确，ACD错误。
故选：B。
两运动员组成的系统在水平方向动量守恒，应用动量守恒定律可以求出抱起后瞬间两运动员的速度大小。
两运动员组成的系统在抱起瞬间在水平方向动量守恒，应用动量守恒定律即可解题。
 

3.【答案】A
 

【解析】解：由公式，解得，故A正确，BCD错误。
故选：A。
明确如何计算光子能量即可解决
本题考查光子能量，目的是考查学生的理解能力，比较简单，但是运算容易出错。
 

4.【答案】C
 

【解析】解：A、因Q接地，则，而匀强电场方向水平向右，则有

解得：，
故A错误；
B、板间的距离为，根据匀强电场的电压与场强的关系有
，
故B错误；
C、A点的电势为

则点电荷在A点的电势能为

故C正确；
D、点电荷从A点运动到Q板静电力做的功为

故D错误；
故选：C。
根据匀强电场的电场强度公式，结合电势差和两极板间的距离求出电场强度的大小，以及求出A与Q间的电势差，得出A点的电势；根据求电场力做功；根据求电势能。
解决本题的关键掌握电势差与电场强度的关系，以及电场力做功与电势差的关系，在运用计算时，q的正负、U的正负、W的正负均要代入计算。
 

5.【答案】B
 

【解析】解：根据万有引力提供向心力，，解得：，，
A、“天问一号”在轨道Ⅰ的轨道半径，所以其线速度大小为，故A错误；
B、“天问一号”在轨道Ⅱ的轨道半径，运动周期，故B正确；
C、“天问一号”在轨道Ⅰ、Ⅱ的向心加速度大小分别为，，故，故C错误；
D、天问一号”在轨道Ⅰ点火向速度方向喷气减速才能变轨至轨道Ⅱ，故D错误。
故选：B。
根据万有引力提供向心力，列式求解环绕天体的线速度、周期和向心加速度表达式即可求解；
根据万有引力提供向心力，结合向心力的对应的表达式即可求解相应的物理量。
 

6.【答案】C
 

【解析】解：AB、根据图图像与时间轴围成的面积表示位移大小，所以时间内乙的位移比甲的大，且时刻两物体经过同一位置，故时刻甲在前，故AB错误；
CD、根据图像的斜率表示加速度，由图可知，甲做加速度减小的减速运动，时间内甲的速度和加速度均一直减小，故C正确，D错误。
故选：C。
根据图像与时间轴所围的面积表示位移，分析时间内两物体位移关系，从而判断出时刻两物体位置关系；根据图像斜率的变化分析物体加速度的变化。根据位移关系，结合时间关系分析平均速度关系。分析加速度关系
本题考查图像，目的是考查学生的理解能力。要知道图图像与时间轴围成的面积表示位移大小，图像的斜率表示加速度。
 

7.【答案】BD
 

【解析】解：AB、设小球a的质量为m，则小球b的质量为4m，小球b落地瞬间的速度大小为v。根据a、b系统的机械能守恒得：，解得，，所以b球落地瞬间，ab球的速度大小为，故A错误，B正确；
CD、b球落地后，a上升的高度为，之后竖直上抛；
根据动能定理有：
则a所能达到的最大高度
联立代入数据解得：
故C错误，D正确
故选：BD。
根据a、b系统的机械能守恒求小球b落地瞬间ab的速度大小；根据动能定理解得a上升的最大高度。
解决本题时，要注意在a球上升的过程中，a球的机械能是不守恒的，b球的机械能也不守恒，但两球组成的系统机械能是守恒的。
 

8.【答案】AD
 

【解析】解：A、设变压器原线圈两端电压的有效值为，由电流热效应可知，

解得：，故A正确；
B、电压表的示数为副线圈两端的电压，即，则
，故B错误；
C、副线圈电流为：
由原副线圈两端的电流关系可知，，故C错误；
D、若增大电阻R的阻值，则可知，副线圈功率减小，变压器的输入功率等于输出功率，因此变压器原线圈的输入功率减小，故D正确；
故选：AD。
根据电流的热效应计算出原线圈两端电压的有效值；
根据原副线圈的电压之比得出匝数之比；
根据匝数之比得出原线圈的电流；
根据功率的计算公式分析出副线圈的功率变化，结合原副线圈的功率相等分析出原线圈输入功率的变化。
本题主要考查了变压器的构造和原理，根据电流的热效应计算出电压的有效值，解题的关键点是掌握原副线圈两端的电流、电压之比与匝数比的关系，同时要理解原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。
 

9.【答案】
 

【解析】解：分度的游标卡尺精确度为，由图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为，游标尺示数为，游标卡尺读数；
在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，故滑块通过光电门的速度为
从光电门到滑块静止的过程中，根据动能定理可得：，解得
故，解得
故答案为：
游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数；
在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，从光电门到滑块静止的过程中，根据动能定理求得函数关系，即可求得动摩擦因数。
解决实验问题首先要掌握该实验原理，利用动能定理求得函数关系，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题．
 

10.【答案】95 小于  并 
 

【解析】解：闭合，保持不变，认为电路电流不变，等于毫安表的满偏电流，调节的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度的一半的位置，由并联电路特点可知，流过的电流为G满偏电流的一半，流过的电流与流过G电流相等，由并联电路特点可知，G的内阻等于的阻值，则毫安表内阻测量值：；闭合，电路总电阻减小，电路电流变大，大于G的满偏电流，当G的示数为满偏电流的一半时，流过的电流大于流过G的电流，的阻值小于G的内阻，实验认为，由于偏小，则毫安表内阻测量值小于真实值，即。
把毫安表G改装成量程为100mA的电流表，需要并联电阻阻值：。
由图c所示可知，毫安表分度值为，指针示数为，改装后电流表量程是100mA，
改装后电流表的量程是毫安表量程的20倍，则电流表示数是，标准毫安表的示数是。
故答案为：；小于；并；；。
根据实验步骤应用并联电路特点求出毫安表内阻，根据实验步骤应用并联电路特点与欧姆定律分析实验误差。
扩大毫安表量程需要并联分流电阻，根据并联电路特点与欧姆定律求出并联电阻阻值。
根据微安表量程与图c所示表盘确定其分度值，根据指针位置读出其示数，然后求出标准毫安表的示数。
本题考查了电流表的改装问题，把毫安表改装成大量程的电流表需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律可以求出并联电阻阻值，掌握基础知识是解题的前提与关键，根据题意应用基础知识即可解题。
 

11.【答案】解：带电粒子在电场中做类平抛运动，设粒子在电场中运动的时间为t，刚进磁场时速度方向与初速度方向的夹角为，刚进磁场时竖直向上的分速度大小为，有
水平方向有：
竖直方向有：

粒子刚到达D点时的速度大小
联立解得：

带电粒子在磁场中的运动轨迹与磁场右边界相切时半径最大，B最小，由几何关系知


可得
根据牛顿第二定律，有
解得
答：带电粒子到达D点时的速度大小为，方向与初速度方向的夹角为；
若带电粒子从MN飞出磁场，磁场的磁感应强度的最小值为。
 

【解析】带电粒子在电场中做类平抛运动，根据运动学公式可解得；
带电粒子在磁场中的运动轨迹与磁场右边界相切时半径最大，根据几何关系结合洛伦兹力提供向心力可解得。
本题中质点在组合场运动，分析受力情况，确定质点的运动情况是解题的基础．结合粒子运动的周期性，运用数学几何知识综合求解．
 

12.【答案】解：因为A、B间的动摩擦因数与木板A底面和车厢间的动摩擦因数相等，所以在A与小车后壁碰撞前A、B相对静止，对A、B，由牛顿第二定律得：

根据位移-时间公式有：
对小车，由牛顿第二定律得

根据位移-时间公式有：
根据几何关系可知：
联立解得：
与小车碰撞过程动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得：
 
A与小车碰撞前的速度
小车的速度
联立解得
最后B与A相对静止，三者组成的系统动量守恒，有

解得
设B在A上滑动的路程为s，由功能关系有
 
解得，即B不会与小车发生碰撞
A、B一起匀速运动时，B到A左端的距离
答：、B间的动摩擦因数是；
、B一起匀速运动时，B到A左端的距离是。
 

【解析】、B间的动摩擦因数与木板A底面和车厢间的动摩擦因数相等，给小车水平向右的初速度后，A、B相对静止，根据牛顿第二定律求出AB整体和小车各自的加速度，由位移-时间公式得到AB整体和小车在时间内的位移，根据位移之差等于，联立求解A、B间的动摩擦因数；
根据速度-时间公式求出AB整体和木板A与小车后壁碰撞前的速度。根据动量守恒定律求出A与小车后壁发生碰撞后的共同速度。之后，B在A上滑动，最终B与A相对静止，根据动量守恒定律和能量守恒定律相结合求A、B一起匀速运动时，B到A左端的距离。
此题考查动量守恒定律和牛顿第二定律的综合问题，对于多物体的运动，解题的关键是针对具体过程和特定物体分析，再根据牛顿第二定律、动量守恒定律解答。
 

13.【答案】ACD
 

【解析】解：A、知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，则可以算出氦气分子所占空间体积的大小，但气体分子之间的距离远大于气体分子的大小，所以氦气分子所占空间体积的大小远大于氦气分子体积的大小，所以知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，不能算出氦气分子的体积，故A正确
B、根据分子动理论可知温度越高，分子热运动越剧烈，故B错误；
C、温度是分子平均动能的标志，相同质量的水和冰在时，分子平均动能一定相等，故C正确；
D、当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，所以分子间的距离越小，分子势能越大，故D正确；
E、两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力和斥力均减小，引力变化总是比斥力变化慢，故E错误；
故选：ACD。
气体分子之间的距离很大；根据分子动理论：温度越高分子热运动越剧烈；温度是分子平均动能的标志；根据分子力与分子做功的关系判断；分子间同时存在引力和斥力，且斥力比引力变化快。
本题考查了热学的有关基础知识，这部分知识比较杂，对于这部分知识主要是加强记忆和平时的积累．
 

14.【答案】解：气体做等压变化，由盖-吕萨克定律可得：

解得：
经分析可知，气体初态压强为：
其中：
末态压强为：
由玻意耳定律可得：
联立解得：
答：管内气体的热力学温度为600K；
当水银柱稳定后，气柱的长度L为。
 

【解析】根据分析可知。封闭的理想气体变化前后压强不变，根据公式计算出气体的温度；
分别分析出变化前后气体的压强和体积，根据玻意耳定律计算出气柱的长度。
本题主要考查了封闭的理想气体的状态方程，解题的关键点是找到气体在变化前后的状态参量，结合公式完成分析。
 

15.【答案】ACE
 

【解析】解：A、简谐波沿绳向右传播时，若a点的位移达到正向最大时，b点的位移恰好为零，且向下运动，则有：，，1，2，…
得到波长通项为：，该波的波长大于，则，所以波长为：，故A正确；
B、由于时，a质点的位移达到正向最大，时，a质点第一次回到平衡位置，则有，解得周期，则波速，故B错误，C正确
D、时，b质点的位移恰好为零，且向下运动，时，b质点在波谷，故D错误；
E、时，a质点与时的情况相同，即a质点在平衡位置，故E正确。
故选：ACE。
根据a、b两点的状态：a点的位移达到正向最大时，b点的位移恰好为零，且向下运动，确定出波长与ab距离的关系，得到波长，根据时间与周期的关系，得到周期，求出波速；根据振动情况确定不同时刻质点a和b的位置。
本题主要是考查了波的图象；解答本题关键是要能够根据题意得到波长表达式以及周期的大小，知道波速、波长和频率之间的关系。
 

16.【答案】解：由题意知，当b光与中心轴MN距离时，发生全反射，
根据几何关系有，解得
由题意可知，a光从C点射出，其入射角，且
解得折射角，在中，，
根据正弦定理有，解得。
答：玻璃砖对检测光的折射率为；
点与F点间的距离为
 

【解析】画出挂路图，根据，解得折射率，运用几何关系计算C点到F点距离。
本题考查折射定律，画出正确的光路图是关键，再运用折射定律结合几何知识分析求解。