2021届河北省保定市高三上学期物理调研考试试卷含答案

 高三上学期物理调研考试试卷

一、单项选择题

1.如下列图，空间有与竖直平面夹角为θ的匀强磁场，在磁场中用两根等长轻细金属丝将质量为m的金属棒ab悬挂在天花板的C、D两处，通电后导体棒静止时金属丝与磁场方向平行。磁场的磁感应强度大小为B，接人电路的金属棒长度为l，重力加速度为g，以下关于导体棒中电流的方向和大小正确的选项是〔   〕 

A. 由b到a，       B. 由a到b，       C. 由a到b，       D. 由b到a，

2.一物块以某初速度沿水平面做直线运动，一段时间后垂直撞在一固定挡板上，碰撞时间极短，碰后物块反向运动。整个运动过程中物块的速度随时间变化的v-t图像如下列图，以下说法中正确的选项是〔   〕 

A. 碰撞前后物块的加速度不变                                B. 碰撞前后物块速度的改变量为2m/s
C. 物块在t=0时刻与挡板的距离为21m                   

3.如下列图，竖直平面内两个四分之一圆弧轨道的最低点相切，圆心分别为 、 ，半径分别为 和 ，两个小球P、Q先后从 点水平拋出，分别落在轨道上的 、 两点， 、 两点处于同一水平线上，在竖直方向上与 点相距 ，不计空气阻力，重力加速度为 。以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 小球P在空中运动的时间较短
B. 小球Q从抛出到落在轨道上的速度变化量较大
C. 小球P与小球Q抛出时的速度之比为1∶11
D. 两小球落在轨道上的瞬间，小球P的速度与水平方向的夹角较小

4.如下列图，虚线为某匀强电场的等势线，电势分别为 、 和 ，实线是某带电粒子在该电场中运动的轨迹。不计带电粒子的重力，那么该粒子〔   〕 

A. 带负电
B. 在 、 、 三点的动能大小关系为
C. 在 、 、 三点的电势能大小关系为
D. 一定是从 点运动到 点，再运动到 点

5.2021年2月15日，一群中国学生拍摄的地月同框照，被外媒评价为迄今为止最好的地月合影之一。如下列图，把地球和月球看做绕同一圆心做匀速圆周运动的双星系统，质量分别为M、m，相距为L，周期为T，假设有间距也为L的双星P、Q，P、Q的质量分别为2M、2m，那么〔   〕 

A.   地、月运动的轨道半径之比为                      B. 地、月运动的加速度之比为
C. P运动的速率与地球的相等                                  D. P、Q运动的周期均为

二、多项选择题

6.水平放置的平行板电容器，极板长为l，间距为d，电容为C。 竖直挡板到极板右端的距离也为l，某次充电完毕后电容器上极板带正电，下极板带负电，所带电荷量为Q1如下列图，一质量为m，电荷量为q的小球以初速度v从正中间的N点水平射人两金属板间，不计空气阻力，从极板间射出后，经过一段时间小球恰好垂直撞在挡板的M点，M点在上极板的延长线上，重力加速度为g，不计空气阻力和边缘效应。以下分析正确的选项是〔   〕 

A. 小球在电容器中运动的加速度大小为
B. 小球在电容器中的运动时间与射出电容器后运动到挡板的时间相等
C. 电容器所带电荷量
D. 如果电容器所带电荷量 ，小球还以速度v从N点水平射入，恰好能打在上级板的右端

7.如下列图，长木板左端固定一竖直挡板，轻质弹簧左端与挡板连接右端连接一小物块，在小物块上施加水平向右的恒力 ，整个系统一起向右在光滑水平面上做匀加速直线运动。长木板〔含挡板〕的质量为 ，小物块的质量为 ，弹簧的劲度系数为 ，形变量为 ，那么〔   〕 

A. 小物块的加速度为
B. 小物块受到的摩擦力大小一定为 ，方向水平向左
C. 小物块受到的摩擦力大小可能为 ，方向水平向左
D. 小物块与长木板之间可能没有摩擦力

8.如下列图，光滑平行金属导轨与水平面间的夹角为θ，导轨电阻不计，下端与阻值为R的电阻相连。匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为B。 一质量为m、长为L、电阻为r的导体棒垂直导轨放置，从ab位置以初速度v沿导轨向上运动，刚好能滑行到与ab相距为s的a′b′位置，然后再返回到ab。该运动过程中导体棒始终与导轨保持良好接触，不计空气阻力，重力加速度为g。以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 向上滑行过程中导体棒做匀减速直线运动
B. 上滑过程中电阻R产生的热量为
C. 向下滑行过程中通过电阻R的电荷量为
D. 电阻R在导体榛向上滑行过程中产生的热量小于向下滑行过程中产生的热量

9.以下说法中正确的选项是〔   〕           

A. 布朗微粒越大，受力面积越大，所以布朗运动越剧烈
B. 在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子力先增大后减小再增大
C. 在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子势能先增大后减小
D. 两个系统到达热平衡时，它们的分子平均动能一定相同
E. 外界对封闭的理想气体做正功，气体的内能可能减少

三、实验题

10.某实验小组想用以下列图所示装置验证动能定理。垫块的作用是使长木板产生一个适宜的倾角来平衡小车运动过程中受到的阻力，小车的凹槽可以添加钩码以改变小车的质量，用小桶以及里面的细沙的重力来替代小车受到的合力，可以改变细沙的多少来改变合力的大小。打点计时器的打点频率为f，当地重力加速度为g。 

〔1〕要完成实验，必须测量哪些物理量___           

A.纸带上某两点间的距离x，以及这两点的瞬时速度


 

〔2〕仔细平衡小车受到的阻力，并屡次改变小车的质量M和小桶里面细沙的质量m，通过测量和计算发现：合力的功总是大于两点动能的差值，这________〔填“符合〞或“不符合“〕实验的实际情况。 

11.一电阻标签被腐蚀，某实验小组想要通过实验来测量这个电阻的阻值，实验室准备有如下实验器材： 

A．电池组 〔电动势约 ，内阻可忽略〕；

B．电压表V〔 ，内阻约 〕；

C．电流表A〔 ，内阻为 〕；

D．滑动变阻器 〔最大阻值 〕；

E.滑动变阻器 〔最大阻值 〕；

F.电阻箱 〔 〕；

G.多用电表；

H.开关一个，导线假设干。

〔1〕粗测电阻。把多用电表的选择开关旋转到欧姆挡“ 〞位置，短接红、黑表笔进行调零，然后测量待测电阻，多用电表的示数如图甲所示，那么多用电表的读数为________ 。   

〔2〕实验小组选择器材用伏安法进一步测量电阻的阻值，首先要把电流表改装成 的电流表，电阻箱应调节到________ 。   

〔3〕请设计电路并在图乙所示的方框中画出电路图，要求易于操作，便于测量，并标出所选器材的符号。   

〔4〕小组在实验中分别记录电流表和电压表的示数，并在坐标纸上描点如图丙所示，请正确作出 关系图线________，由图线可求得待测电阻阻值 ________ 。〔保存三位有效数字〕 

四、解答题

12.如下列图，在直线MN和PQ之间有一匀强电场和一圆形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，MN、PQ与磁场圆相切，CD是圆的一条直径，长为2r，匀强电场的方向与CD平行向右，其右边界线与圆相切于C点。一比荷为k的带电粒子〔不计重力〕从PQ上的A点垂直电场射入，初速度为v0  ， 刚好能从C点沿与CD夹角为α的方向进入磁场，最终从D点离开磁场。求： 

〔1〕电场的电场强度E的大小；   

〔2〕磁场的磁感应强度B的大小。   

13.如下列图，一长为 的水平传送带，以 的速率逆时针转动。把一质量为 的物块A以速度大小 推上传送带的右端，同时把另一质量为 的物块B以速度大小 推上传送带的左端。两个物块相撞后以相同的速度在传送带上运动，两个物块与传送带间的动摩擦因数均为 ，重力加速度 ，物块可视为质点且碰撞时间极短。求： 

〔1〕经多长时间两个物块相撞；   

〔2〕相撞后两个物块再经多长时间相对传送带静止；   

〔3〕物块B与传送带因摩擦产生的热量 。   

14.一粗细均匀、两端封闭的U形玻璃管竖直放置，管内水银柱及空气柱长度如下列图，右侧水银柱长l1=20. 0cm，气体压强p1=70. 0cmHg，左侧水银柱长l2=35. 0cm，气体的长度l3=15. 0cm，现翻开U形玻璃管右侧端口，求稳定后玻璃管左侧气体的长度将变为多少？设整个过程中气体温度保持不变，大气压强p0=75. 0cmHg〔 〕

15.如下列图，一全反射棱镜BCD，∠D=90°，BD=CD，E是BD的中点，某单色光AE从E点射入棱镜，AE∥BC，该色光在棱镜中传播的全反射临界角为30°，BC边长为1，光在真空中传播的速度为c，求： 

①在BD界面发生折射时折射角的正弦值：

②该色光从进入棱镜到第一次射出棱镜的时间。

五、填空题

16.如图甲所示，在操场的P、Q两个位置放两个扬声器，P、Q之间的距离d=10m，其中A在PQ的中垂线上，B在PQ的连线上，且PB=3. 3m。P、Q两个扬声器发声时振动的位移时间图像均如图乙所示，声波在空气中的传播速度为340m/s，那么扬声器发出声波的波长为________m。 一个同学站在位置A时听到的声音比站在B点时听到的声音________〔填“大〞、“小〞或“相同〞〕，如果该同学从P点走到Q点，他可以________次听到声音明显变大。 

答案解析局部

一、单项选择题

1.【解析】【解答】导体棒静止，那么其受力如下列图：

根据左手定那么可知，导体棒的电流方向为由a到b，根据平衡条件可知安培力的大小为：

所以感应电流的大小为：

ABD不符合题意C符合题意。

故答案为：C。

【分析】对导体棒进行受力分析，根据左手定那么分析导体棒中的电流方向，根据三角形定那么分析求解安培力的大小，从而根据 求解导体棒的电流大小。

2.【解析】【解答】A．根据v-t图像的斜率大小等于物块的加速度，知碰撞前后物块的加速度大小相等，但方向相反，加速度发生了改变，A不符合题意；

B．碰撞前后物块的速度分别为v1=4m/s，v2=-2m/s那么速度的改变量为：

B不符合题意；

C．物块在 时刻与挡板的距离等于 内位移大小为：

C符合题意；

D． 内的位移为：

平均速度为：

D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据速度图像的斜率分析物块的加速度。读出碰撞前后物块的速度，即可求速度的改变量。根据图像与时间轴所围的面积求物块在 内的位移，即可得到物块在 时刻与挡板的距离。根据 内的位移来求平均速度。

3.【解析】【解答】A．B、C在同一水平线上，平抛运动的下落时间，由竖直方向的自由落体分运动决定，故

A不符合题意；

B．平抛运动的速度变化量 ，两球的下落时间相等，故 大小相等，方向都竖直向下，B不符合题意；

C． 球的水平位移为

球的水平位移为

结合 可知，初速度大小之比等于水平分位移大小之比，为1∶11，C符合题意；

D．小球P落在轨道上的瞬间速度与水平方向的夹角正切

小球Q落在轨道上的瞬间速度与水平方向的夹角正切

可得

小球P的速度与水平方向的夹角较大，D不符合题意。

故答案为：C。

 
【分析】利用下落的高度可以判别运动的时间；由于下落时间相同所以速度变化量相同；利用水平方向的位移可以求出速度之比；利用位移的方向角可以比较速度的方向角大小。

4.【解析】【解答】A．根据电场线与等势面垂直，且由高电势指向低电势，可知场强方向向上，带电粒子的轨迹向上弯曲，粒子所受的电场力向上，那么该粒子一定带正电荷，A不符合题意；

BC．带正电的粒子在电势高的地方电势能大，故

又粒子仅在电场力的作用下运动，动能与电势能总和保持不变，故

B不符合题意，C符合题意；

D．由图只能判断出粒子受力的方向与电势能、动能的大小关系，但不能判断出粒子是否从a点运动到b点，再运动到c点，D不符合题意。

故答案为：C。

 
【分析】利用轨迹可以判别电场力方向，结合电势大小可以判别场强的方向进而可以判别粒子的电性；利用电场力做功可以判别电势能和动能的大小；不能判别粒子的运动方向。

5.【解析】【解答】A．对于地、月系统，两者具有相同的角速度和周期，万有引力提供向心力

那么地、月系统，两者运动的轨道半径之比为

A不符合题意；

B．对于地、月系统，根据牛顿第二定律，得

B不符合题意；

D．同理，P、Q系统，万有引力提供向心力

P、Q系统的轨道半径

运行周期

同理，对于地、月系统，运行周期

联立解得

D符合题意；

C．根据

得：

地球的运动速率

同理可得P运动速率

联立解得

C不符合题意。

故答案为：D。

【分析】双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度和周期，对两颗星分别运用牛顿第二定律和万有引力定律列式，进行求解即可。

二、多项选择题

6.【解析】【解答】AB．小球在电容器内向上偏转做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，出电容器后受到重力作用，竖直方向减速，水平方向由于不受力，仍然做匀速直线运动，由于两段过程在水平方向上的运动位移相同，那么两段过程的运动时间相同，竖直方向由于对称性可知，两段过程在竖直方向的加速度大小相等，大小都为g，但方向相反，A不符合题意，B符合题意；

C．根据牛顿第二定律有

解得

C不符合题意；

D．当小球到达M点时，竖直方向的位移为 ，那么根据竖直方向的对称性可知，小球从电容器射出时，竖直方向的位移为 ，如果电容器所带电荷量 ，根据牛顿第二定律有

根据公式

可知，相同的时间内发生的位移是原来的2倍，故竖直方向的位移为 ，D符合题意。

故答案为：BD。

【分析】根据水平方向做匀速直线运动分析两段过程的运动时间，根据竖直方向对称性分析小球在电容器的加速度大小，根据牛顿第二定律以及

分析求解电荷量，根据牛顿第二定律分析加速度从而求解竖直方向的运动位移。

7.【解析】【解答】A．长木板与小物块一起做匀加速运动，应相对静止，加速度相同，对整体有

解得加速度

A符合题意；

BC．因弹簧形变量 ，故弹簧可能被压缩也可能被拉伸。假设被压缩，那么长木板受到的摩擦力向右，对长木板有

解得

小物块受到的摩擦力大小与之相等，方向水平向左，B不符合题意，C符合题意；

D．假设弹簧对小物块的弹力方向水平向左，对小物块，根据牛顿第二定律得

得

如果

那么

D符合题意。

故答案为：ACD。

 
【分析】利用整体的牛顿第二定律可以求出加速度的大小；利用木板的牛顿第二定律可以求出摩擦力的大小；由于没有弹簧弹力，系统整体仍就可以一起加速所以摩擦力可能等于0.

8.【解析】【解答】A．向上滑行过程中导体棒受到重力、安培力，根据右手定那么可得棒中的电流方向 ，根据左手定那么可得安培力方向沿斜面向下，根据牛顿第二定律可得：

其中：

解得：

由于速度减小，那么加速度减小，棒不做匀减速直线运动，A不符合题意；

B．设上滑过程中克服安培力做的功为W，根据功能关系可得：

克服安培力做的功等于产生的焦耳热，那么：

上滑过程中电阻R产生的热量为：

B符合题意；

C．向下滑行过程中通过电阻R的电荷量为：

C符合题意；

D．由于上滑过程中和下滑过程中导体棒通过的位移相等，即导体棒扫过的面积S相等，根据安培力做功计算公式可得：

由于上滑过程中的平均速度大于，下滑过程中的平均速度，所以上滑过程中平均电流大于下滑过程中的平均电流，那么电阻R在导体棒向上滑行过程中产生的热量大于向下滑行过程中产生的热量，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】向上滑行过程中导体棒受到重力、安培力，根据牛顿第二定律分析加速度的变化情况；上滑过程中根据功能关系结合焦耳定律求解电阻R产生的热量；根据电荷量的计算公式求解向下滑行过程中通过电阻R的电荷量；根据 分析电阻R在导体棒向上滑行过程中产生的热量与向下滑行过程中产生的热量的大小。

9.【解析】【解答】A．布朗运动微粒越大，受力面积越大，液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的越趋于平衡，所以布朗运动越不剧烈，A不符合题意；

B．在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子力先增大后减小再增大，如下列图：

B符合题意；

C．在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子势能先减小后增大，如下列图：

C不符合题意；

D．温度是分子平均动能的标志，两个系统到达热平衡时，温度相同，它们的分子平均动能一定相同，D符合题意；

E．根据热力学第一定律：

外界对封闭的理想气体做正功 ，但气体和外界的热交换不明确，气体的内能可能减少，故E正确。

故答案为：BDE。

【分析】颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈；根据分子力和分子距离的图像和分子势能和分子之间距离图像，分析分子力和分子势能随r的变化情况；两个系统到达热平衡时，温度相同；根据热力学第一定律判断。

三、实验题

10.【解析】【解答】(1)以小车及凹槽内砝码为研究对象，根据动能定理可知：

其中F可以用小桶以及里面的细沙的重力来代替，x是纸带上某两点间的距，M为小车和凹槽内钩码的总质量， 和v为对应两点的速度，因此需要测量的物理量为纸带上某两点间的距离x，小车和凹槽内钩码的总质量M，小桶及里面细沙的总质量m，但速度不是测量处理的，是计算出的结果，CD符合题意AB不符合题意。

故答案为：CD。(2)虽然平衡小车受到的阻力，但是运动过程中小桶和里面的细沙的重力始终大于小车受到合外力，使合力做的总功总是大于两点动能的差值，这符合实验的实际情况。

【分析】根据该实验的实验原理、要求和减少误差的角度分析，平衡摩擦力作用后，进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上两点的距离，用天平测出小车及凹槽内钩码的总质量，小桶及里面细沙的总质量，根据实验原理，明确实验现象中产生实验误差的原因即可求解。

11.【解析】【解答】(1)欧姆挡读数乘以倍率得到测量值，即多用电表的读数为 (2)将电流表量程扩大200倍，那么需并联的电阻箱阻值为 (3)根据要求，滑动变阻器需采用分压式接法，选总阻值较小的 ，同时因电流表已改装成适宜的量程，并且其内阻，故采用电流表内接法，电路图如答图1所示

；(4)根据题图丙描绘的点，用直线进行拟合，注意让尽可能多的点在直线上，假设有不在直线上的点，那么应大致分布在直线两侧，偏离直线较远的点舍去，如答图2所示

由实验原理得

解得待测电阻

由于误差9.90 ～10.2 均可

 
【分析】〔1〕利用示数和档数可以求出电阻的大小；
〔2〕利用电表的改装可以求出并联电阻的大小；
〔3〕由于改装后的电流表内阻所以电流表使用内接法；滑动变阻器使用分压式接法；
〔4〕利用表格数据进行描点连线，利用斜率可以求出待测电阻的大小。

四、解答题

12.【解析】【分析】求出粒子在C点的沿x方向的分速度以及从A到C的时间，根据速度时间关系求解电场强度；求出粒子在磁场中运动的速度大，根据几何关系可得轨迹半径，根据洛伦兹力提供向心力求解磁感应强度。

13.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合位移公式可以求出相撞的时间；
〔2〕利用动量守恒定律结合动量定律可以求出相对静止的时间；
〔3〕利用能量守恒定律可以求出物块B与传送带摩擦产生的热量。

14.【解析】【分析】对左侧气体，分别列出两个状态的压强、体积，根据玻意耳定律列式可求得稳定后玻璃管左侧气体的长度。

15.【解析】【分析】根据全反射临界角，由公式 求出棱镜的折射率，再根据折射定律求光线在BD界面发生折射时折射角的正弦值，做出光在棱镜中的传播路径，根据几何关系求出光线在棱镜内通过的路程，由 求出光在棱镜中传播速度，从而求得该色光从进入棱镜到第一次射出棱镜的时间。

五、填空题

16.【解析】【解答】〔1〕由图像可知声音的周期为 ，根据波速公式：

声波的波长为： 〔2〕因AP=AQ，所以在A位置声音加强，又因为：

所以在B位置声音减弱，故该同学站在位置A时听到的声音比站在B点时听到的声音大。〔3〕设该同学从P点走到Q点，他走到C位置时，声音加强，那么：

又因为

解得：

他走到PQ的中点时声音加强，结合对称性可知，他可以3次听到声音明显变大。

 
【分析】利用图像可以得出周期，结合波速可以求出波长的大小；利用波程差可以判别AB位置的声音大小；利用波程差可以判别听到声音变大的次数。