2021松原长岭县二中高三下学期开学摸底考试物理试题含答案

2020-2021学年度高三下学期开学摸底检测卷

物理试卷

1.如图所示为氢原子能级图，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，某同学用该群氢原子跃迁发出的青光和蓝光照射某光电管的阴极，测得遏止电压之比为1:2，已知青光波长范围为450 nm~500 nm，蓝光波长范围为430 nm~450 nm，普朗克常量为，元电荷。则光电管阴极金属的逸出功为(   )

A.1.23 eV B.2.24 eV C.3.17 eV D.3.21 eV

2.如图所示，在真空中光滑绝缘的水平面上有三个相同的不带电的小球，小球之间由三根完全相同的轻弹簧连接构成等边三角形，弹簧处于原长，若让每个小球带上相同的电荷量q，小球可沿所在角的角平分线运动，当三角形的面积增大到原来的4倍时小球的加速度均为零，弹簧是绝缘体且劲度系数相同，真空中的静电力常量为k，则弹簧的劲度系数为(   )

A. B. C. D.

3.如图所示，设水车转轮的半径为R，转轴离地面的高度为，转轮以某一较大的角速度ω做匀速圆周运动，轮缘上最高点和最低点分别有质量相同的水滴同时被甩出，最终都落到水平地面上，假设水滴被甩出瞬间速度大小与其在轮上运动时的速度相等，速度方向沿转轮的切线方向，不计空气阻力，重力加速度为g。下列判断正确的是(   )

A.两水滴落到水平地面上时的速度大小相等 

B.两水滴在空中飞行过程中重力做的功相等

C.两水滴在空中飞行的时间差为 

D.两水滴落地点间的距离为

4.一物块以4 m/s的初速度从固定在水平地面上的斜面底端，在沿斜面向上的外力F作用下运动，物块的动能随上滑位移x的关系如图所示，时撤去外力，以地面为重力势能零势能面，已知斜面倾角，重力加速度，则(   )

A.0~2 m内外力F大小为16 N B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.75

C.0~6 m内物块机械能最大为64 J D.物块的机械能先增大再不变后减小

5.如图所示，在直角三角形的A点和B点处有两根平行的长直导线，分别通有垂直于纸面向外和向里的电流，其电流大小分别为和，，已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度为比例系数，r为该点到通电长直导线的距离，I为通电长直导线中的电流大小。当一电子在C点的速度方向垂直于纸面向外时，所受洛伦兹力方向垂直于向下，则两直导线的电流大小和之比为(   )

A. B. C. D.4

6.如图所示，一卫星在距地面高度刚好等于地球半径的轨道上做匀速圆周运动，其轨道平面与地球赤道平面重合，转动方向和地球自转方向相同，在地球赤道上某处有一个可以接收卫星信号的基站。已知地球的半径为R，自转周期为T，第一宇宙速度为v，引力常量为G，则由以上信息可求得(   )

A.地球的质量为

B.该卫星的周期为

C.基站能够连续接收到卫星信号的最长时间为

D.地球同步卫星的轨道径为

7.如图，水平面内有六个点，它们均匀分布在半径为R、圆心为O的同一圆周上。若水平面内存在一场强大小为E、方向沿的匀强电场，在圆心O处固定一电荷量为的负点电荷，其中k为静电力常量，则(   )

A.在六个点中，A点的场强最小 

B.C点的场强大小为E，方向沿方向

C.F点的场强大小为E，方向沿方向 

D.D点的场强大小为，方向沿方向

8.在如图所示的电路中两电表都为理想电表，是一定值电阻，灯泡甲、乙的阻值不变。现将开关S闭合，电路中的电流稳定后，将滑动变阻器R的滑片P向a端缓慢移动一小段距离，再次稳定后，下列说法正确的是(   )

A.两个电表的示数都变小 

B.电容器两端的电压变小

C.甲灯泡的功率增大，乙灯泡功率减小 

D.突然将S断开，甲、乙两灯同时熄灭

9.如图所示，长为L的水平传送带以速度v逆时针运转，将小石墨块P轻放在传送带右端A，当石墨块从左端B离开传送带时，传送带上留下了长度为的痕迹，不计绕过传动轮的皮带长度，下列说法正确的是(   )

A.增大传送带速度v，划痕长度可能不变

B.减小石墨块与传送带间的动摩擦因数，划痕长度可能会减小

C.增加传送带的长度，划痕长度一定会变长

D.一定条件下可使

10.如图甲所示，在距离地面高度为的平台上有一轻质弹簧，其左端固定于竖直挡板上，右端与质量、可看作质点的物块相接触(不粘连)，段粗糙且长度等于弹簧原长，其余位置均无阻力作用。物块开始静止于A点，与段的动摩擦因数。现对物块施加一个水平向左的外力F，大小随位移x变化关系如图乙所示。物块向左运动到达B点，到达B点时速度为零，随即撤去外力F，物块在弹簧弹力作用下向右运动，从M点离开平台，落到地面上N点，取，则(   )

A.弹簧被压缩过程中外力F做的功为6.0 J

B.弹簧被压缩过程中具有的最大弹性势能为6.0 J

C.物块整个运动过程中克服摩擦力做功为4.0 J

D.的水平距离为1.6 m

11.如图所示，在区域I和区域Ⅱ内分别存在着与纸面垂直的匀强磁场，一带电粒子沿着弧线由区域Ⅰ运动到区域Ⅱ。已知圆弧与圆弧的弧长之比为2:1，下列说法正确的是(   )

A.粒子在区域I和区域Ⅱ中的速率之比为2:1 

B.粒子通过圆弧的时间之比为2:1

C.圆弧与圆弧对应的圆心角之比为2:1 

D.区域I和区域Ⅱ的磁场方向相反

12.如图(a)所示是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。图(b)是某同学画出的在时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法中正确的是(   )

A.图(b)中甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况

B.图(b)中乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况

C.图(b)中丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况

D.图(b)中丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况

13.如图所示，变压器原副线圈的匝数分别为，原线圈与水平放置的间距的光滑金属导轨相连，导轨处于竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，副线圈接阻值的电阻，原线圈串联一阻值也为R的电阻，与导轨接触良好且始终垂直导轨的阻值、质量的导体棒在外力F的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为，已知导轨电阻和变压器的能量损耗均不计，导轨足够长，导体棒运动过程中不会与其他用电器相碰，电表均为理想电表，则(   )

A.电压表的示数为1 V

B.电流表的示数为0.2 A

C.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为

D.在0~0.05 s的时间内外力F做的功为1.32 J

14.某学习小组用实验探究“平抛运动规律”。

（1）甲同学采用如图1所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明___________。

（2）乙同学采用如图2所示的装置。用两个相同的弧形轨道分别发射小铁球，其中N的末端与光滑水平面相切，两轨道上端分别装有电磁铁，调节电磁铁的高度，使，现将小铁球分别吸在电磁铁上，切断电源，使两小铁球同时分别从轨道的下端射出。实验可观察到的现象应是___________；保持，仅仅改变弧形轨道M在竖直方向的位置，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明___________。

（3）丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图3所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为2.5 cm，分析可知，位置1__________(填“是”或“不是”)平抛运动的起点。

15.如图所示，质量为的长木板B放在水平地面上，在木板的最右端放一质量也为的物块A（可视为质点）。木板与地面间的动摩擦因数，物块与木板间的动摩擦因数，现用一水平力作用在木板上，使木板由静止开始匀加速运动，经过，撤去拉力，设物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，求：

（1）拉力撤去时，木板的速度；

（2）要使物块不从木板上掉下，木板的长度L至少为多大；

（3）在满足2的条件下，物块最终将停在右端多远处。

答案以及解析

1.答案：B

解析：根据和题意可知青光光子的能量范围为2.49 eV~2.76 eV，蓝光光子的能量范围为2.76 eV~2.89 eV，结合氢原子能级图可知是能级跃迁到能级、能级跃迁到能级发出的光照射阴极金属，结合爱因斯坦光电效应方程有，解得，则选项B正确。

2.答案：D

解析：设弹簧的劲度系数为，三角形的面积增大为原来的四倍，则三角形每边边长增大为原来的两倍，即每根弹簧伸长量均为，此位置每个带电小球受力平衡，有，得，选项D正确。

3.答案：D

解析：由平抛运动规律可知，两水滴落到水平地面上时竖直方向的分速度分别为，水平分速度相等，选项A错误；两水滴在空中飞行过程中重力做的功分别为，选项B错误；A在空中飞行的时间，B在空中飞行的时间，两水滴在空中飞行的时间差，选项C错误；两水滴飞行的水平位移大小分别为，，两水滴落地点间的距离，选项D正确。

4.答案：B

解析：根据初始时物块的速度和动能可得出物块的质量，时撤去外力，对物块根据牛顿第二定律有，根据图象的斜率表示物块所受合力可知4~6 m内，物块所受合力大小，联立解得，选项B正确；0~2 m内，物块所受合外力为，根据受力分析有，解得，选项A错误；根据图象可知，物块在处机械能最大，，可得，选项C错误；物块的机械能先增大后减小，选项D错误。

5.答案：D

解析：电子所受洛伦兹力方向垂直于向下，根据左手定则可知，合磁场方向水平向右；根据安培定则可知，两直导线在C点处产生的磁感应强度方向如图所示，根据平行四边形定则可知，，因，且，联立可得，故D正确。

6.答案：D

解析：由于地球的第一宇宙速度为，而，两式联立可解得地球质量，选项A错误；由万有引力提供向心力可得，结合可解得卫星围绕地球做圆周运动的周期，选项B错误；以地球为参考系，则卫星围绕地球做圆周运动的角速度为，基站能够连续接收到的卫星信号范围如图所示，由几何关系可知，故基站能够连续接收到卫星信号的最长时间为，解得，选项C错误；由于同步卫星的周期与地球自转的周期相同，设同步卫星的轨道半径为r，则有，解得，选项D正确。

7.答案：B

解析：圆心处的点电荷在圆周上产生的场强大小为点的场强最大，为，方向沿方向，A错误；由几何知识可知C点的场强大小为，方向沿方向，F点的场强大小为，方向沿方向，D点的场强大小为，场强最小，B正确，CD错误。

8.答案：C

解析：滑动变阻器R的滑片P向a缓慢滑动一段距离，R接入电路的阻值变小，回路中总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，由欧姆定律可知流过的电流减小，根据串并联规律可知流过电流表的电流增大，电流表示数增大，灯泡甲两端电压增大，电压表示数增大，电容器两端电压变大，选项AB错误；路端电压减小，灯泡甲两端的电压增大，功率增大，则灯泡乙两端的电压减小，功率减小，选项C正确；断开开关S后，电容器和甲灯组成了一个闭合回路，电容器放电电流通过甲灯，甲灯不立即熄灭，乙灯立即熄灭，选项D错误。

9.答案：AD

解析：分三种情况：①石墨块到达B前速度等于v，则，其中，解得，v增大则变长；②石墨块到达B速度小于或等于v，且运动时间，则，得，增大v则变长；③石墨块到达B速度小于或等于v，且运动时间，此时在石墨块到达B端前划痕前端就追上石墨块，划痕长度为，之后的划痕与原来划痕重叠，划痕长度为不变，选项A正确；由上述可知，减小石墨块与传送带间的动摩擦因数，则会变长或不变，选项B错误；第①种情况下与L无关，选项C错误；由③可知选项D正确。

10.答案：AD

解析：根据图像与坐标轴所围图形的面积表示力F做的功，则弹簧被压缩过程中外力F做的功为，故A正确；物块向左运动的过程中，克服摩擦力做功，根据能量守恒定律可知，弹簧被压缩过程中具有的最大弹性势能为，故B错误；整个运动过程中克服摩擦力做功为，故C错误；设物块离开M点时的速度为v，从物块开始向左运动到离开M点的过程，由动能定理得，解得，物块离开M点后做平抛运动，则有，解得，故D正确。

11.答案：BD

解析：由于洛伦兹力不做功，所以粒子在两个磁场中的运动速度大小不变，即粒子在区域I和区域Ⅱ中的速率之比为1:1，故A错误；根据相同，则时间之比等于经过的弧长之比，即粒子通过圆弧的时间之比为2:1，故B正确；圆心角，由于区域I、Ⅱ磁场的磁感应强度之比不知，故粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中的运动半径之比无法确定，则转过的圆心角之比无法确定，故C错误；根据曲线运动的条件，可知洛伦兹力的方向与运动方向的关系，再由左手定则可知，两个磁场的方向相反，故D正确。

12.答案：BC

解析：开关S由断开变为闭合，由于L的自感作用，通过传感器1的电流逐渐增大，当稳定以后，自感消失，电流保持不变，故A选项错误，B选项正确；开关S由闭合变为断开，通过传感器1的电流立即为零，由于L的自感作用（相当于电源），通过传感器2的电流与原来反向且逐渐减小为零，故C选项正确，D选项错误。

13.答案：CD

解析：由速度随时间变化的关系式可得，故导体棒产生的感应电动势的最大值为，电源电动势为，电动势的有效值为，设原线圈的输入电压为，副线圈的输出电压为，原线圈的输入电流为，副线圈的输出电流为，则对含有原线圈的回路由闭合电路欧姆定律有，由变压器的工作原理可知，对副线圈的回路，由欧姆定律有，由以上式子可解得，故电压表示数为，电流表示数为，AB错误；根据，可知原线圈中磁通量变化率的最大值为，由于变压器无能量损失，故是理想变压器，原线圈中的磁通量即为铁芯中的磁通量，故C正确；在时间内，电路产生的焦耳热，根据能量守恒定律得，故，D正确。

14.答案：（1）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动

（2）二球相碰；平抛运动在水平方向上是匀速直线运动

（3）不是

解析：(1)在打击金属片时，A小球做平抛运动，B小球做自由落体运动，结果两球同时落地，则说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。

(2)让两小球从相同的弧形轨道上以相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球P做平抛运动，小球Q做匀速直线运动，当两小球相碰时则说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动，当改变轨道M在竖直方向的位置时，仍能相碰，则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动，与抛出点的高度无关。

(3)平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动的合运动，由题图3可知水平方向间距相等，则可知时间间隔相等，如果位置1是平抛运动的起点，根据初速度为零的匀变速直线运动的特点，在竖直方向上在相等的时间内位移大小之比为1:3:5:7，由图可知是1:2:3，所以1不是平抛运动的起点。

15.答案：（1）  （2）  （3）

解析：（1）若相对滑动，对木板有：，

得：

对木块有，

所以木块相对木板滑动

撤去拉力时，木板的速度，

（2）撤去F后，经时间达到共同速度v；由动量定理，

，

可得，

在撤掉F之前，二者的相对位移

撤去F之后，二者的相对位移

木板长度

（3）获得共同速度后，对木块，有，

对木板有

二者的相对位移

木块最终离木板右端的距离。