2021届河南省焦作市高三上学期物理第一次模拟考试试卷含答案

 高三上学期物理第一次模拟考试试卷

一、多项选择题

1.如图是一辆汽车做直线运动的s-t图象,对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,以下说法正确的选项是〔   〕 

A. OA段运动最快                                                    B. AB段静止
C. CD段表示的运动方向与初始运动方向相反          D. 运动4h汽车的位移大小为30km

2.如下列图，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，半径为R，将等电量的两正点电荷Q放在圆周上，它们的位置关于AC对称，与O点的连线和OC间夹角为30°，以下说法正确的选项是〔    〕 

A. 电荷q从A点运动到C点，电场力做功为零           B. 电荷q从B点运动到D点，电场力做功为零
C. O点的场强大小为                                         D. O点的场强大小为

3.荷兰某研究所推出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的方案．登陆火星需经历如下列图的变轨过程，引力常量为G，那么以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 飞船在轨道上运动时，运行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠ
B. 飞船在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能
C. 飞船在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度反方向喷气
D. 假设轨道Ⅰ贴近火星外表，飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度

4.如下列图直角坐标xOy平面，在0≤x≤a区域Ⅰ内有沿x轴正向的匀强电场，电场强度大小为E；在x>a的区域Ⅱ中有垂直于xOy平面的匀强磁场(图中未画出)，一质量为m、电荷量为q的正粒子，从坐标原点由静止开始自由释放，不计粒子重力，能过坐标为(a，b)的P点，那么以下说法正确的选项是(  ) 

A. 磁场方向垂直于xOy平面向里                              B. 粒子通过P点时动能为qEa
C. 磁感应强度B的大小可能为                     D. 磁感应强度B的大小可能为6

5.一简谐横波沿x轴正方向传播，在t= 时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)表示介质中某质点的振动图像。以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 质点Q的振动图像与图(b)相同
B. 在t=0时刻，质点P的速率比质点Q的大
C. 在t=0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大
D. 平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示

二、单项选择题

6.如下列图，物体m与斜面体M一起静止在水平面上。假设将斜面的倾角θ稍微增大一些，且物体m仍静止在斜面上，那么〔   〕 

A. 斜面体对物体的支持力不变                                B. 斜面体对物体的摩擦力变大
C. 水平面与斜面体间的摩擦力变大                         D. 水平面与斜面体间的摩擦力变小

7.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab  ， cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd  ， 为了使电流表能正常工作，那么〔　　〕

A. ab接MN、cd接PQ，Iab＜Icd                             B. ab接MN、cd接PQ，Iab＞Icd
C. ab接PQ、cd接MN，Iab＜Icd                             D. ab接PQ、cd接MN，Iab＞Icd

8.如下列图，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上。一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力FN的大小变化情况是(   ) 

A. F不变，FN增大               B. F减小，FN不变               C. F不变，FN减小               D. F增大，FN减小

9.如下列图为四分之一圆柱体OAB的竖直截面，半径为R，在B点上方的C点水平抛出一个小球，小球轨迹恰好在D点与圆柱体相切，OD与OB的夹角为60°，那么C点到B点的距离为(   ) 

A. R                                        B.                                         C.                                         D. 

三、实验题

10.某兴趣小组用如下列图的装置验证动能定理． 

〔1〕有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用：
A、电磁打点计时器
B、电火花打点计时器
为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择________〔选填“A〞或“B〞〕．
   

〔2〕保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔．实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢参加沙子，直到小车开始运动．同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除．同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动．看法正确的同学是________〔选填“甲〞或“乙〞〕．   

〔3〕测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L．小车动能的变化量可用 ΔEk= 算出．砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g；实验中，小车的质量应________〔选填“远大于〞“远小于〞或“接近〞〕砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W=mgL算出．屡次测量，假设W与ΔEk均根本相等那么验证了动能定理．   

11.某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100uA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50uA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0〔阻值14kΩ〕，滑动变阻器R1〔最大阻值1500Ω〕，滑动变阻器R2〔最大阻值500Ω〕，电阻箱〔0~99999.9Ω〕，干电池〔E=1.5 V，r=1.5 Ω〕，红、黑表笔和导线假设干。 

〔1〕欧姆表设计 

将图〔a〕中的实物连线组成欧姆表________。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω：滑动变阻器选________〔填“R1〞或“R2〞〕。

〔2〕刻度欧姆表表盘 

通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图〔b〕所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，那么a、b处的电阻刻度分别为________、________。

〔3〕校准 

红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。假设校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图〔c〕所示，那么电阻箱接入的阻值为________Ω。

四、解答题

12.如下列图，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下。接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求： 

〔1〕A被敲击后获得的初速度大小vA；   

〔2〕在左边缘再次对齐的前、后，B运动加速度的大小aB、aB'；   

13.小明设计的电磁健身器的简化装置如下列图，两根平行金属导轨相距l＝0.50 m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个R＝0.05 Ω的电阻．在导轨间长d＝0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0 T．质量m＝4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连．CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24 m．一位健身者用恒力F＝80 N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直．当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10 m/s2  ， sin 53°＝0.8，不计其它电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)．求：  

〔1〕CD棒进入磁场时速度v的大小；   

〔2〕CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小；   

〔3〕在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.   

14.热等静压设备广泛用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3  ， 炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3  ， 使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃．氩气可视为理想气体．   

〔1〕求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；   

〔2〕将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强．   

15.如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m。距水面4m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°〔取sin53°=0.8〕。水的折射率为 。

   

〔1〕求桅杆到P点的水平距离；   

〔2〕船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。
   

五、填空题

16.某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________〔填“高于〞“低于〞或“等于〞〕外界温度，容器中空气的密度________〔填“大于〞“小于〞或“等于〞〕外界空气的密度．   

答案解析局部

一、多项选择题

1.【解析】【解答】直线运动的s-t图象中斜率表示速度：

CD段斜率最大，运动的最快，A不符合题意；AB段斜率为零，静止，B符合题意；CD段〔斜率为负〕表示的运动方向与初始运动〔斜率为正〕方向相反，C符合题意；运动4h汽车的位移大小为零，D不符合题意．

故答案为：BC

 
【分析】利用斜率的大小可以判别运动的快慢；利用坐标不变可以判别汽车静止；利用斜率符号可以判别运动的方向；利用初末坐标可以求出位移的大小。

2.【解析】【解答】电荷q从A点运动到C点，所受电场力竖直向上，电场力做负功，A错，根据对称性B符合题意，O点的场强大小为 ，C错，D符合题意。

故答案为：BD

 
【分析】利用电场线分别可以判别电场力方向进而判别电场力做功；利用库仑定律结合场强的叠加可以求出场强的大小。

3.【解析】【解答】A．根据开普勒第三定律 ，可知，飞船在轨道上运动时，运行的周期TⅢ＞TⅡ＞TⅠ。故A符合题意。

BC．飞船在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度方向喷气，从而使飞船减速到达轨道Ⅰ，那么在轨道Ⅰ上机械能小于在轨道Ⅱ的机械能。故BC不符合题意。

D．据万有引力提供圆周运动向心力 ，火星的密度为： 。联立解得火星的密度：

故D符合题意。

故答案为：AD

 
【分析】利用开普勒第三定律结合半径的大小可以比较周期的大小；利用离心运动可以判别机械能的大小；利用离心运动可以判别需要进行减速才能到达轨道I；利用引力提供向心力结合角速度大小可以求出火星的密度。

4.【解析】【解答】根据题意可得，粒子能够通过〔a，b〕的P点，轨迹可能的情况如下列图，

A．根据左手定那么可得，磁场方向垂直于xOy平面向里，A符合题意；

B．洛伦兹力不做功，整个过程中只有电场力做功，根据动能定理可得，粒子通过P点时动能为

故B符合题意；

CD．粒子在磁场中运动的速度大小为v，那么

解得

粒子在磁场中运动的半径为 其中n=1、2、3…，

根据 可得

磁感应强度不可能为 ，当n=3时， ，故C不符合题意，D符合题意。

故答案为：ABD

 
【分析】利用左手定那么结合偏转方向可以判别磁场的方向；利用动能定理可以求出通过P点的动能大小；利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小。

5.【解析】【解答】A.简谐机械波沿x轴正方向传播，在 时刻，质点Q的振动方向向上，而在振动图象上在 时刻质点的振动方向向下，所以图(b)不是质点Q的振动图象，故A不符合题意；

B.在t=0时刻，质点P位于波谷，速度为零，质点Q位于平衡位置，那么质点P的速率比质点Q的小，故B不符合题意；

C.在t=0时刻，质点P的位移比质点Q的大，由公式 ，那么质点P的加速度的大小比质点Q的大，故C符合题意；

D.在 时刻，平衡位置在坐标原点的质点振动方向向下，与振动图象相符，所以平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示，故D符合题意。

故答案为：CD

 
【分析】利用Q点的振动方向可以判别图像是否对应；利用振动时刻可以判别质点的位置进而判别质点的速率大小和加速度大小；利用坐标原点的振动方向可以判别对应的振动图像。

二、单项选择题

6.【解析】【解答】A、物体m静止不动，受力平衡．可对物体受力分析，正交分解重力G得：

斜面体对物体的支持力N=mgcos

斜面体对物体的摩擦力f=mgsin

比较可知 稍微增大一些，N变小，f变大，故A不符合题意、B符合题意．

C、对于水平面对斜面的力，最好采用整体法，对m和M整体进行受力分析：

整体受重力和水平面的支持力，因为整体处于静止也就是平衡状态，所以地面对斜面体的摩擦力始终为零，水平面对斜面体间的支持力不变．故C不符合题意、D不符合题意．

故答案为：B．

 
【分析】利用m的平衡方程结合角度的大小可以判别支持力和摩擦力大小变化；利用整体的平衡方程可以判别地面摩擦力等于0，其支持力大小不变。

7.【解析】【解答】解：电流互感器的作用是使大电流变成小电流，所以Iab＞Icd  ， AC不符合题意；

利用变压器工作原理： ，所以输入端ab接MN  ， 输出端cd接PQ  ， B符合题意，D不符合题意；

故答案为：B．

【分析】根据电流互感器的原理进行分析判断即可。

8.【解析】【解答】小球沿圆环缓慢上移可看作处于平衡状态，对小球进行受力分析，作出受力示意图如图

由图可知△OAB∽△GFA即： ，当A点上移时，半径不变，AB长度减小，故F减小，FN不变，ACD不符合题意B符合题意。

故答案为：B

 
【分析】利用小球的平衡条件结合相似三角形定那么可以判别拉力和弹力的大小变化。

9.【解析】【解答】设小球平抛运动的初速度为v0  ， 将小球在D点的速度沿竖直方向和水平方向分解，那么有 ，

解得： ，

小球平抛运动的水平位移：x＝Rsin 60°，x＝v0t，

解得： ， ，

设平抛运动的竖直位移为y， ，

解得： ，

那么BC＝y－(R－Rcos 60°)= ，

故D符合题意，ABC不符合题意。

故答案为：D

【分析】由几何知识求解水平射程．根据平抛运动的速度与水平方向夹角的正切值得到初速度与小球通过D点时竖直分速度的关系，再由水平和竖直两个方向分位移公式列式，求出竖直方向上的位移，即可得到C点到B点的距离。

三、实验题

10.【解析】【解答】(1)电磁打点计时器是通过机械振动打点的，而电火花打点计时器是通过电火花来打点，用电火花打点计时器能使纸带在运动时受到的阻力较小。故A不符合题意，B符合题意。(2)同学乙的做法正确。只有让小车做匀速直线运动才能够判断摩擦力与沙子和盘的重力大小相等，才能够消除摩擦力的影响。对于甲同学，小车开始运动时，沙子和盘的重力等于最大静摩擦力，而最大静摩擦力要略大于滑动摩擦力。(3)对于砝码、砝码盘和沙子，根据牛顿第二定律：mg-F=ma，只有当小车的质量远大于砝码、砝码盘和沙子总质量时，绳子的拉力 F 才近似等于砝码、砝码盘和沙子中重力 mg。
【分析】〔1〕电火花计时器的打点阻力偏小；
〔2〕乙同学利用重力的分力与摩擦力相等才能消除摩擦力的影响；
〔3〕利用拉力近似为重力需要满足小车的质量远远大于砝码和砝码盘的总质量。

11.【解析】【解答】〔1〕改装要求是当电流为50uA时，待测电阻的阻值为15kΩ，电源电压为1.5V，内阻为1.5Ω，利用欧姆定律求出此时电路中的总电阻为30kΩ，减掉待测电阻的15kΩ、定值电阻的14kΩ和电表与内阻之和的100Ω，为900Ω，即需要滑动变阻器需要提供的阻值，故需要选择滑动变阻器R1。

；〔2〕当电流为25uA时，利用欧姆定律 计算出电路中的总电阻为60kΩ，减去定值电阻14 kΩ、电表、电源内阻和滑动变阻的总阻值1kΩ，剩下45kΩ，即为待测电阻的阻值；

同理当电流为75uA时，利用欧姆定律 计算出电路中的总电阻为20kΩ，减去定值电阻14 kΩ、电表、电源内阻和滑动变阻的总阻值1kΩ，剩下5kΩ，即为待测电阻的阻值；〔3〕两表笔短接，即为短路，我们认为电阻为零，故此时的指针应该偏转到0Ω；

电阻箱的读数是把不同旋钮的数值乘以倍率相加即可， ，即为电阻箱的阻值。

【分析】根据电流表的示数，结合欧姆定律求解电路中的阻值，再结合串联电路中电阻的规律求解某一点电阻的阻值即可；电阻箱的读数是把不同旋钮的数值乘以倍率相加即可。

四、解答题

12.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合速度位移公式可以求出速度的大小；
〔2〕利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小。

13.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合速度位移公式可以求出速度的大小；
〔2〕利用感应电动势的表达式结合欧姆定律和安培力表达式可以求出安培力的大小；
〔3〕利用牛顿第二定律结合功能关系可以求出焦耳热的大小。

14.【解析】【分析】〔1〕利用等温变化的状态方程可以求出压强的大小；
〔2〕利用等容变化可以求出气体压强的大小。

15.【解析】【分析】〔1〕利用几何关系结合折射率的大小可以求出水平距离的大小；
〔2〕利用折射定律结合几何知识可以求出船行驶的距离。

五、填空题

16.【解析】【解答】由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故 ，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，那么容器内气体正在膨胀，体积增大，气体对外界做功，即 ，根据热力学第一定律可知： ，故容器内气体内能减小，温度降低，低于外界温度．

最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：

又 ，m为容器内气体质量联立得：

取容器外界质量也为m的一局部气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内气体密度大于外界．

故答案为：低于；大于．

 
【分析】利用热力学第一定律可以判别内能和温度的变化；利用理想气体的状态方程结合温度的大小可以比较密度的大小。