北京市房山区2021届高三年级二模考试物理试题

房山区2021届高三年级二模考试

物理试卷

第一部分

本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1．氢原子的能级图如图1所示。现有大量氢原子处于n=3能级上，下述说法中正确的是

A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子

B．从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量

C．从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低

D．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量

2．用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝相同距离的屏上得到如图2所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的。则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是

A．a光光子的能量比b光光子的能量小

B．在水中，a光传播的速度比b光的大

C．水对a光的折射率比b光大

D．在同一介质中，a光的波长比b光的波长长

3．分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图3所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下述说法中正确的是

A．图中r1是分子间引力和斥力平衡的位置

B．假设将两个分子从r = r2处释放，它们将相互靠近

C．假设将两个分子从r = r1处释放，当r = r2时它们的加速度最大

D．假设将两个分子从r = r1处释放，当r = r2时它们的速度最大

4．一列沿x轴方向传播的简谐横波，在t=0时波形如图4甲所示，a、b、c、d为介质中的四个质点，图4乙为质点b的振动图像，下述说法中正确的是

A．该波的波速为8m/s

B．该波沿x轴正方向传播

C．t = 0.5s时，质点a具有最大加速度

D．质点c在t = 1s时处于平衡位置，并沿y轴负方向运动

5．2020年12月17日，“嫦娥五号”任务轨道器和返回器在距地球5000公里的圆轨道处实施分离，返回器携带月球样品实施变轨返回地球，轨道器在完成任务后开展拓展任务，启程飞往距地球约150万公里的“日地拉格朗日点”L1，进行环绕飞行并开展探测实验。在“日地拉格朗日点”L1，轨道器在太阳和地球引力的共同作用下，与太阳和地球保持相对静止，与地球同步绕太阳运动，下述说法中正确的是

A．分离前，轨道器和返回器一起环绕地球飞行的速度大于第一宇宙速度

B．分离后，返回器需加速才能离开原轨道飞回地球

C．分离后，轨道器需加速才能离开原轨道飞往日地拉格朗日点L1

D．在日地拉格朗日点L1，轨道器所受的合外力为零

6．两个完全相同的电热器分别通以如图6甲、乙所示的交变电流，在相同时间内两电热器产生的热量之比Q甲：Q乙为

A．2:1              B．:1             C．1:1           D．1:2

7．一滑块从固定光滑斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑的过程中，滑块的动能Ek与运动时间t、下滑高度h、运动位移s之间的关系图像如图7所示，其中正确的是

8．如图8所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷Q产生的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的a、b两点。其中a点的电场强度大小为Ea，方向与ab连线成30°角，b点的电场强度大小为Eb，方向与ab连线成60°角。粒子只受电场力的作用，下述说法中正确的是

A．点电荷Q带正电 

B．a点的电势高于b点电势

C．从a到b，系统的电势能增加 

D．粒子在a点的加速度大于在b点的加速度

9．磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈。缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转轴上。线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电流的大小。如图9所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下述说法中正确的是

A．俯视看，线圈中通有逆时针方向的电流

B．穿过铝框的磁通量减少

C．俯视看，铝框中产生顺时针方向的感应电流

D．使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处

10．如图10所示，一个劲度系数为k的轻质弹簧竖直放置，弹簧上端固定一质量为2m的物块A，弹簧下端固定在水平地面上。一质量为m的物块B，从弹簧的正上方由静止开始下落，与物块A接触后粘在一起向下压缩弹簧。从物块B刚与A接触到弹簧压缩到最短的整个过程中（弹簧保持竖直，且在弹性限度内形变），下述说法中正确的是

A．物块B的动能先减小后增加又减小   

B．物块A与物块B组成的系统动量守恒

C．物块A与物块B组成的系统机械能守恒    

D．物块A、物块B和弹簧组成的系统机械能守恒

11．研究平行板电容器电容与哪些因素有关的实验装置如图11所示。实验前，用带正电的玻璃棒与电容器a板接触，使电容器a板带正电，下列说法正确的是

A．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小

B．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大

C．实验时无意间手指触碰了一下b板，不会影响实验结果

D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大

12．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图12所示。下述说法中正确的是

A. 粒子只在电场中加速，因此电压越大，粒子的最大动能越大

B. 可以采用减小高频电源的频率，增大电场中加速时间来增大粒子的最大动能

C. 粒子在磁场中只是改变方向，因此粒子的最大动能与磁感应强度无关

D. 粒子的最大动能与D形盒的半径有关

13．如图13甲所示，电动势为E，内阻为r的电源与R=6Ω的定值电阻、滑动变阻器Rp、开关S组成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值Rp的关系如图13乙所示。下述说法中正确的是

A．图乙中Rx=15Ω      

B．电源的电动势E=10V，内阻r=4Ω

C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R也消耗功率最大    

D．调整滑动变阻器Rp的阻值，可以使电源的输出电流达到1.25A

14．通常情况下，实际的抛体都是在介质中运动的。由于介质对运动物体的阻力作用，物体运动速度会降低。已知在空气中运动的物体所受阻力方向与运动方向相反，大小随速度的增大而增大。通常情况下，地球自身运动和地球的形状对抛体运动影响非常微小，可忽略不计。可以认为抛体运动的物体在某点的受力情况如图14所示。

假定空气中一弹丸从地面抛射出去，初速度为v0，方向与水平地面夹角为θ；弹丸落地时，速度大小为v，方向与水平地面夹角为α，落地点与抛出点在同一水平面。从弹丸抛出到落地，下列分析正确的是

A．弹丸上升的时间大于下降的时间

B．弹丸的加速度先减小后增大

C．弹丸在最高点时的加速度是重力加速度

D．弹丸落地时与水平方向的夹角α大于抛出时与水平方向的夹射角θ

第二部分

本部分共6题，共58分。

15．（10分）如图15，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。

（1）某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、打点计时器、纸带、秒表、交流电源、导线、重锤、天平。其中不必要的是_________。

（2）在一次实验中，质量1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图16所示。若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02s，从起点O到打下记数点B的过程中，重力势能减少量ΔEp=     J，此过程中物体动能的增加量ΔEk=_____J（g取9.8m/s2，结果均保留两位有效数字）；通过计算，数值上ΔEp______ΔEk（填“>”“=”或“<”），这是因为                                     。

（3）如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是下图中的______。

16．（8分）某小组的同学做“测量电源电动势和内电阻”的实验。被测电源的电动势约为1.5V，内阻约为1.0Ω。实验室提供了如图18所示甲、乙两种电路图，已知实验室除待测电源、开关、导线外，还有下列器材可供选用

电流表A1：量程0-6mA，内阻约12.5Ω

电流表A2：量程0-0.6A，内阻约0.125Ω

电流表A3：量程0-3A，内阻约0.025Ω

电压表V：量程0-3V，内阻约3kΩ

滑动变阻器R：0~20Ω，额定电流2A

（1）为了实验更精确，电路图应该选择___________（填“甲”或“乙”）。

（2）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用___________（填写仪器的字母代号）。

（3）正确连接电路并测量后，该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的路端电压U随电流I变化的图线，如图19所示，则被测电源的电动势E=____V，内阻r =____Ω。（结果保留到小数点后两位）

（4）由于电表内阻的影响，电压表和电流表的测量值可能与“电源两端电压”和“流过电源的电流”存在一定的偏差。下列分析正确的是___________。

A．电压表测量值偏大                        B．电流表测量值偏小

C．电流表测量值偏大                        D．电压表测量值偏小

17．（9分）如图20所示，桌面距水平地面高h=0.80m，左边缘有一质量mA=1.0kg的物块A以v0=5.0m/s的初速度沿桌面向右运动，经过位移s=1.8m与放在桌面右边缘O点的物块B发生正碰，碰后物块A的速度变为0，物块B离开桌面后落到地面上。若两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.25，物块B的质量mB=1.6kg，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小vA；

（2）物块B落地点到桌边缘O点的水平距离x；

（3）物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E。

18.（9分）有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流I。铜的密度ρ，铜的摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，电子的电量e。

（1）求导线单位长度中铜原子的个数；

（2）若导线中每个铜原子贡献一个自由电子,求导线中自由电子定向移动的速率；

（3）通常情况下，导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速率约为10-4 m/s。一个电子通过一条1m长的导体需要几个小时！这与闭合开关电灯马上发光明显不符。请你用自由电子定向移动解释闭合开关电灯马上发光的原因。

19.（10分）如图21所示，足够长的U形光滑导体框水平放置，宽度为L，一端连接的电阻为R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为r的导体棒MN放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为v。

（1）请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生的感应电动势的大小E=BLv；

（2）求回路中感应电流I和导体棒两端的电压U；

（3）若在某个时刻撤去拉力，请在图22中定性画出撤去拉力后导体棒运动的v-t图像。

20.（12分）我们已经学过了关于两个质点之间万有引力的大小是。在某些特殊情况下，非质点之间的万有引力计算，我们可以利用下面两个结论，快速有效地解决。

a．若质点m放置在质量分布均匀的大球壳M（球壳的厚度也均匀）的空腔之内，那么m和M之间的万有引力总是为零。

b．若质点m放置在质量分布均匀的大球体M之外（r≥r0），那么它们之间的万有引力，式中的r为质点m到球心之间的距离; r0为大球体的半径。

假设地球可视为一个质量分布均匀且密度为ρ的球体，通过地球的南北两极之间能够打通一个如图23所示的真空隧道。若地球的半径为R，万有引力常数为G，把一个质量为m的小球从北极的隧道口由静止释放后，小球能够在隧道内运动。求：

（1）小球运动到距地心0.5R处的加速度大小a；

（2）在F-r图中画出质量为m的小球所受引力F与小球到球心之间的距离r的图像；

（3）小球在运动过程中的最大速度vm。