2021重庆市高三上学期第一次预测性考试物理试题含答案

重庆市2021年普通高中学业水平选择性考试

物理（预测卷一）

一、单选题。本大题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的4个选项中，有且只有一项是符合题目要求。

1.如图所示，a、b两个带正电的粒子以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场，a粒子打在B板的a'点，b粒子打在B板的b'点，若不计重力，则（    ）
A.a的电荷量一定大于b的电荷量
B.a的质量一定大于b的质量
C.a的比荷一定大于b的比荷
D.电场对a、b两粒子所做功的关系为Wa＜Wb

2.空间存在范围足够大、竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场，在其间竖直固定两个相同的、彼此正对的金属细圆环a、b，圆环a在前、圆环b在后。圆环直径为d，两环间距为L、用导线与阻值为R的外电阻相连，如图所示。一根细金属棒保持水平、沿两圆环内侧做角速度为ω的逆时针匀速圆周运动（如图），金属棒电阻为r。棒与两圆环始终接触良好，圆环电阻不计，则下列说法正确的是（　　）
A.金属棒在最低点时回路电流最小
B.金属棒在圆环的上半部分运动时（不包括最左和最右点），a环电势低于b环
C.从最高点开始计时，回路电流的瞬时值为i=
D.电阻R两端电压的有效值为U=

3.一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，向外辐射了v1、v2、v3三种频率的光子，且v1＞v2＞v3，则（　　）
A.被氢原子吸收的光子的能量为hv1             
B.被氢原子吸收的光子的能量为hv2
C.被氢原子吸收的光子的能量为hv3
D.被氢原子吸收的光子的能量为hv1+hv2+hv3

4.如图所示，A、B、C、D是正方形的四个顶点，在A点和C点放有电荷量都为q的正电荷，在B点放了某个未知电荷q′后，D点的电场强度恰好等于0，则放在B点的电荷电性和电荷量分别是（　　）
A.正电荷，2q     B.负电荷，2q
C.正电荷，2q    D.负电荷，2q

5.某电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧。闭合开关时金属环被弹射出去，若（　　）
A.从右向左看，金属环中感应电流沿顺时针方向
B.将电源正负极调换，闭合开关时金属环将向右运动
C.将金属环放置在线圈右侧，闭合开关时金属环将向右运动
D.金属环不闭合，则闭合开关时金属环不会产生感应电动势

6.铀235是重要的核燃料，关于铀235的裂变，下列说法正确的是（　　）
A.铀235裂变的方程可能为U→Cs+Rb+10n
B.铀235裂变后的生成物是多样的，但都要发生质量亏损
C.铀核裂变生成钡和氪的核反应方程是U+n→Ba+Kr+2n
D.铀235裂变一旦发生就能自动延续下去，与铀块体积大小无关

7.如图所示，材料相同，质量分别为M和m的两物体A和B靠在一起放在水平面上。用水平推力F向右推A使两物体一起向右加速运动时（图甲），A和B之间的作用力为F1，加速度为a1；用同样大小的水平推力F向左推B加速运动时（图乙），A和B之间的作用力为F2，加速度为a2．则说法正确的是（　　）
①F1：F2=1：1②F1：F2=m：M③a1：a2=M：m④a1：a2=1：1
A.①④      B.②③
C.①③      D.②④

8.如图所示，光滑竖直杆固定，杆上套一质量为m的环，环与轻弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在O点，O点与B点在同一水平线上，BC＞AB，AC=h，环从A处由静止释放运动到B点时弹簧仍处于伸长状态，整个运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，环从A处开始运动时的加速度大小为2g，则在环向下运动的过程中（　　）
A.环在B处的加速度大小为0
B.环在C处的速度大小为
C.环从B到C先加速后减速
D.环的动能和弹簧弹性势能的和先增大后减小

二、多选题。本大题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，有选错的得0分，部分选对的得2分。

9.一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上推出，调节斜面与水平方向的夹角θ，实验测得x与斜面倾角θ的关系如图乙所示，取g=10 m/s2。根据图象可求出（   ）

A.物体的初速率v0=6 m/s
B.物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5
C.当θ=30o时，物体达到最大位移后将保持静止
D.取不同的倾角θ，物体在斜面上能达到的位移x的最小值

10.如图所示，水平传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，质量为m的物体与传送带间的动摩擦因数为μ．物体在传送带上由静止释放，过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是（    ）

A.物体在传送带上的划痕长     B.传送带克服摩擦力做的功为mv2
C.电动机增加的功率为μmgv     D.电动机多做的功为mv2

11.如图所示，宇航员完成了对月球表面的科学考察任务后，乘坐返回舱返回围绕月球做圆周运动的轨道舱。为了安全，返回舱与轨道舱对接时，必须具有相同的速度。已知返回舱与人的总质量为m，月球质量为M，月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，轨道舱到月球中心的距离为r，不计月球自转的影响。卫星绕月过程中具有的机械能由引力势能和动能组成。已知当它们相距无穷远时引力势能为零，它们距离为r时，引力势能为Ep=-，则（　　）
A.返回舱返回时，在月球表面的最大发射速度为v=
B.返回舱在返回过程中克服引力做的功是W=mgR（1-）
C.返回舱与轨道舱对接时应具有的动能为Ek=
D.宇航员乘坐的返回舱至少需要获得E=mgR（1-）能量才能返回轨道舱

12.若某双星系统A和B各自绕其连线上的O点做匀速圆周运动。已知A星和B星的质量分别为m1和m2，相距为d，下列说法正确的是（    ）

A.A星的轨道半径为    
B.A星和B星的速度大小之比为
C.A星和B星的动能大小之比为
D.若A星所受B星的引力可等效为位于O点处质量为m'的星体对它的引力，则

三、非选择题。本大题共7小题，共60分。其中13~17题为必考题，18~19题为选考题，考生选择其中一道作答。

13.（6分）某同学设计如图所示的实验装置来探究弹簧弹性势能与弹簧形变量的关系，弹射器固定放置在水平桌面上，右端与桌面平滑连接。弹簧被压缩△l后释放，将质量为m的小球弹射出去，小球离开桌面后做平抛运动，测出小球平抛运动的水平位移为x，竖直位移为h。请回答下列问题：（重力加速度为g）
（1）为了减小实验误差，弹射器的内壁和桌面应尽可能光滑，同时弹射器出口端距离桌子右边缘应该______（填“近些”或“远些”）。
（2）小球做平抛运动的初速度v0=______，小球被释放前弹簧的弹性势能EP=______（用m、g、x、h表示）。
（3）在实验中测出多组数据，并发现x与△l成正比，则关于弹簧弹性势能EP与形变量△l的关系式，正确的是______。（填正确的字母标号）
A．EP∝△l    B．EP∝    C．EP∝（△l）2   D．EP∝

14.（8分）在做“研究平抛运动”的实验时，用如图所示的装置确定小球在不同时刻所通过的位置。将一块平木板钉上复写纸和白纸，竖直立于槽口前某处且和斜槽所在的平面垂直，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下点迹A；将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下点迹B；将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再得到点迹C。
（1）关于这个实验，下列选项中会增大实验误差的是______；
A．斜槽末端不水平        B．斜槽轨道不光滑 

C．实验小球为泡沫球      D．每次从同一高度无初速释放小球
（2）若测得木板每次后移距离x=20cm，A、B间距离y1=4.70cm，B、C间距离y2=14.50cm，根据以上直接测得的物理量推导出小球初速度的计算公式为v0=______（用题中所给字母表示）；小球初速度值为______m/s（g=9.80m/s2，结果保留三位有效数字）。

15.（8分）如图所示，真空中甲、乙两个质量相等的带负电的小球（视为点电荷），甲的电荷量是乙的电荷量的两倍，分别用长为L的绝缘轻质细线将两个带负电的小球悬挂于O点。两个带负电的小球静止于同一水平面上且之间的距离为L，绝缘细线对甲球的作用力为F；静电力常数为k，重力加速度取g。
（1）作出O点电场强度的方向；
（2）求带负电小球甲的质量；
（3）求带负电小球乙的电荷量。

16.（8分）如图所示，间距为L的光滑金属导轨MNP和M′N′P′由圆弧和水平两部分组成，圆弧和水平部分光滑连接，在水平导轨NPP′N′间存在磁感强度为B的匀强磁场，磁场垂直导轨平面向上，在M和M′之间连接一个电阻为R的定值电阻。现在将一根与导轨垂直、质量为m、电阻为2R的金属杆ab从圆弧轨道上距水平面高度为h处释放，金属棒恰能到达PP′处。导轨电阻不计，重力加速度为g。

（1）金属棒刚进入磁场时的加速度；

（2）水平导轨NP的长度s；

（3）若在PP′处安装有一储能装置，每次释放相同的能量，将恰好到达PP′处的金属棒弹回，使得金属棒可以在导轨上做周期性的运动，试求每个周期里定值电阻R中产生的焦耳热Q。

17.（14分）如图甲所示，真空中有一长直细金属导线MN，与导线同轴放置一半径为R的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为m，电荷量为e。不考虑出射电子间的相互作用。
（1）可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度：
a．在柱面和导线之间，只加恒定电压；
b．在柱面内，只加与MN平行的匀强磁场。
当电压为U0或磁感应强度为B0时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度v0。
（2）撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为a、长度为b的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为I，电子流对该金属片的压强为p。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。

18.（16分）【选考：选修3-3】如图所示，两个固定的导热良好的水平气缸，由水平硬杆相连的活塞面积SA=100cm2，SB=20cm2两气缸通过一带阀门K的细管连通，最初阀门关闭，A内有理想气体，B内为真空。两活塞分别与各自气缸底相距a=b=50cm，活塞静止。（设环境温度保持不变，不计摩擦，大气压强一定，细管体积可忽略不计）

(1)将阀门K打开，足够长时间后，活塞停在何处？

(2)将阀门K关闭，用打气筒向A气缸中缓慢充入压强为15个大气压的理想气体，使活塞回到原位置，则充入的气体体积为多少？

19.（16分）【选考：选修3-4】一列沿x轴负方向传播的横波在t=0时的波形如图所示，已知时，P点第一次出现波谷．试计算：

①这列波的传播速度多大?

②从时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰?

③当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少?

1-5：CDADC

6-8：BDC

9.BD

10.AC

11.BC

12.ABD

13.（1）近些；（2）x，；（3）C。

14.（1）AC；（2）x；2.00。

15.解：（1）由于甲的电荷量是乙的电荷量的两倍，根据点电荷电场强度的计算公式E=可知，甲在O点产生的电场强度是乙的2倍，O点电场强度E的方向如图所示：

（2）根据几何关系可知，O点和甲球、乙球三点构成等边三角形，则每条绝缘轻质细线与竖直方向的夹角为30°；
甲球受到重力、库仑力和绝缘细线对甲球的作用力F，如图所示：

由受力分析结合图中几何关系可得：Fcos30°=mg
解得：m=；
（3）设带负电小球乙的电荷量为q，则甲小球带电荷量为2q，
根据库仑定律可得：F库=
根据平衡条件可得两个点电荷之间的库仑力F库=Fsin30°
联立解得：q=。

16.解：（1）由机械能守恒定律有 
由法拉第电磁感应定律有E＝BLv1  且  
则金属棒的加速度，方向水平向左

（2）金属棒在水平轨道上有-BIL·Δt＝mΔv  
即  
即  
得

（3）由 
得v2＝2v1 
直接滑下时Q1＝mgh 
返回时

故

17.解：（1）a．在柱面和导线之间，只加恒定电压U0，粒子刚好没有电子到达柱面，此时速度为零，根据动能定理得：-eU0=0-
解得：v0=
b．在柱面内，只加与MN平行的匀强磁场，磁感应强度为B0时，刚好没有电子到达柱面，设粒子的偏转半径为r，粒子俯视图，如图所示：

根据几何关系有：2r=R
根据洛伦兹力提供向心力，得：eB0v0=
解得：v0=
（2）设单位长度导线在单位时间内射出n个电子，则单位时间内金属片接收的电子数为：
         N=  ①
         I=Ne  ②
         设Δt时间内，电子持续撞击金属板，由动量定理可知：
         pab·Δt=NΔt·mv0   ③
         单位长度导线单位时间内出射电子的总动能：
           ④
         联立①②③④可得：

18.【选考】解：（1）阀门关闭时，对两活塞整体为研究对象，根据平衡得：
pASA-p0SA+p0SB=0
解得：pA=0.8p0
打开阀门K稳定后，设气体压强为pA′，以两个活塞和杆为整体有：
pA′SA-p0SA+p0SB-pA′SB=0
解得：pA′=p0
设大活塞左移x
对封闭气体由玻意耳定律得：pASAa=pA′（a-x）SA+pA′（b+x）SB
代入数据解得：x=25cm
则大活塞停在据缸底l=a-x=25cm
（2）关闭阀门，若活塞恢复原位，则对B中气体由玻意耳定律得：
p0SB（b+x）=pBSBb
解得：
pA″SA+p0SB-p0SA-pBSB=0
解得：
对A中气体和充入气体整体为研究对象，根据玻意耳定律得：
p0SA（a-x）+1.5p0V=p​​​​​​​A″SAa
解得：V=2×103cm3

19.【选考】解：①根据t=0时刻，第一个波谷在x=4m处，波长λ=4m；
故由t=0.5s时，P点第一次出现波谷，可得波速为：v==m/s=10m/s；
②在t=0时刻，该波形的波峰位于x=2m处，
根据推波法可得从t=0时刻起，Q点第一次出现波峰的时间为：t′==s=1.1s
③根据波长和波速可得周期为：T==0.4s
波从x=1m处传播到P点的时间为：t1=s=0.2s
故当Q点第一次出现波峰时，P点振动时间为：t2=1.1s-0.2s=0.9s=2；
根据质点从平衡位置起振，故P点通过的路程为：s=2×4A=180cm=1.8m。