2021年江苏省苏州市常熟中学高考物理三模试卷（含答案解析）

2021年江苏省苏州市常熟中学高考物理三模试卷

1. 下列实验或现象揭示了原子核具有复杂结构的是

A. 粒子散射实验 B. 天然放射现象
C. 阴极射线 D. 氢光谱

2. 为估算下雨时睡莲叶面承受雨滴撞击的压强，小明在下雨时将一圆柱形水杯置于露台上，测得1小时内杯中水位上升了45mm，若此过程雨滴下落的竖直速度约为。据此估算该本次下雨时睡莲叶面承受到的压强约为

A.  B.  C.  D.

3. 将力传感器接到计算机上可以测量快速变化的力。将单摆挂在力传感器的探头上，并让单摆小幅度摆动，计算机上显示摆线上拉力大小随时间变化的曲线如图所示。某同学由此图象做出判断，其中正确的是

A. 摆球的周期 B. 单摆的摆长
C. 时摆球正经过最低点 D. 摆球运动过程中机械能不变

4. 图甲是某发电机的示意图，正方形金属线框边长为L，其两端与两个半圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动。阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示，为已知，其它电阻不计，则金属框转动一周
    

A. 框内电流方向不变
B. 电动势的有效值大于
C. 流过电阻的电荷量为
D. 电阻产生的焦耳热为

5. 如图所示，小物块从斜面AB顶端由静止释放，经斜面底端平滑过渡到水平面上最终停在C处。现换更长的斜面AD使物块仍由A处静止释放，若物块与两斜面以及水平面间动摩擦因数均相同，则物块
    

A. 停在A处不能下滑
B. 最终停在斜面上与之间某位置
C. 最终停在斜面上处
D. 最终停在D点右侧某位置

6. 如图所示，a、b、c、d表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平行于横坐标轴，ab的延长线过原点，dc平行于纵轴，以下说法错误的是

A. 从状态d到c，气体对外做功，气体吸热
B. 从状态c到b，外界对气体做功，气体放热
C. 从状态b到a，气体对外做功，气体吸热
D. 从状态a到d，气体对外做功，气体吸热

7. 两个不可形变的正方形导体框a、b连成如图甲所示的回路，并固定在竖直平面纸面内，导体框a内固定一小圆环c，a与c在同一竖直面内，圆环c中通人如图乙所示的电流规定电流逆时针方向为正，导体框b的MN边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则匀强磁场对MN边的安培力
    

A. 内，方向向下
B. 内，方向向下
C. 内，先逐渐减小后逐渐增大
D. 第4s末，大小为零

8. 如图所示，在水平地面上有一斜面，质量均为m的A、B两物块放在斜面的等高处，A、B之间连接着一个轻质弹簧，其劲度系数为k，弹簧处于压缩状态，且物块与斜面均能保持静止。已知斜面的倾角为，两物块和斜面间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是

A. 斜面对A、B组成系统的静摩擦力的合力为0
B. 斜面和水平地面间有静摩擦力
C. 若将弹簧拿掉，物块有可能发生滑动
D. 弹簧的最大压缩量为

9. 如图所示，电荷均匀分布在半球面上，它在这半球的中心O处电场强度等于。一过球心的倾斜平面将球面分为两部分，其中。则所分出的较小这部分部分的电荷在O处的电场强度E为

A.  B.  C.  D.

10. 2021年2月15日17时，我国发射的火星探测器天问一号成功实施“远火点平面轨道调整”。探测器由远处经A点进入与火星赤道平面重合的轨道1，探测器在B点进行一次“侧手翻”从火星轨道1变为与轨道1垂直的火星极地轨道2，该过程的示意图如图所示。设探测器在轨道1上B点的速度为，“侧手翻”后在轨道2上B点的速度为。对在B点“侧手翻”以下说法正确的是

A. 发动机点火应当向方向喷射
B. 发动机点火应当向反方向喷射
C. 发动机喷射过程探测器动量守恒
D. 发动机点火喷射过程中推力对探测器做负功

11. 实验课上要测量两节干电池串联电池组的电动势E和内阻r，实验器材如实物图所示。
    
    在方框里画出电路图并将实物图补充完整______ ；
    表格中数据是某小组的测量结果，其中有一个数据如表盘所示，请将读数填入表中，______ 并根据数据在坐标纸上描点作图______ 。根据所画的图象求出电池组电动势为______ V，内阻为______ ；均保留2位小数

如果连接线接头严重氧化或与接线柱连接不紧就会产生“接触电阻”，若本实验中连接滑动变阻器和电流表的导线接头处有“接触电阻”，则由此产生的影响是：电动势E测量值______ ，内阻r测量值______ 。均选填“偏大”、“偏小”或“不变”
如果本实验中选用的电压表完好，电流表刻度盘上只有刻度而无数值包括接线柱上也无数值但其它功能正常，那么电动势E ______ 测出，内阻r ______ 测出。均选填“能”或“不能”
一组同学在完成实验后还有部分时间，他们想观察一下电表的内部结构，在老师的同意并帮助下他们打开了一只电表的后盖，内部结构如图所示，则他们打开的是______ 选填“电压表”或“电流表”，电表内部的电阻和阻值较大的是______ 。

12. 如图所示，一截面为直角三角形的三棱镜ABC置于真空中，AC边水平，BC边竖直，，三棱镜右侧有一束单色平行光沿AC方向射到AB边上，光线宽度与BC边高度相等为已知棱镜对该光的折射率为，则从BC边会有两束不同的光线射出。求：
    这两束光线的夹角多大？
    从BC边斜向上射出的光线对应的入射光的宽度？

13. 如图所示，阁楼横截面为等腰直角三角形ABC，屋顶距水平楼面高度为H，从屋顶正下方距离阁楼地面某一高处向横截面内水平抛出一小球，重力加速度为g。
    若小球距离地面h处抛出，求不碰屋面运动的时间是多少？
    若小球能落在A处，求小球抛出位置的最大高度？

14. 如图甲所示，半径为R的光滑半球形碗固定于水平地面，碗口平面平行地面，O为球心，质量均为m的A、B两小球用长为R的轻杆连接置于碗内，重力加速度为g。
    求两球静止时杆对A球作用力大小；
    如图乙所示，在过O的竖直平面内将B球置于碗口边缘且A球紧靠碗壁，将两小球由静止释放，求释放后瞬间杆对A球的作用力大小；
    将A、B两球均置于碗口边缘并由静止同时释放，两小球沿碗壁运动过程中轻杆始终保持水平，求两球运动到最低点时轻杆对A球作用力大小。

如图甲所示是近年来兴起的一种高端耳机——静电耳机，图乙是其原理图，A、B为两片平行固定金属薄板，M是位于金属板之间的极薄带电振膜，音频信号加在金属板上板间将形成随音频信号变化的电场，在电场力作用下振膜振动从而发出声音。若两金属板可看作间距为d。电容为C的平行板电容器，振膜质量为m且均匀带有电荷，其面积与金属板相等，振膜只能沿垂直金属板方向平行移动，不计重力和阻力。

当金属板充电至电荷量为Q时，求振膜的加速度a；
若两板所加电压信号如图丙所示，在时刻振膜从两板正中间位置由静止开始运动，为了使振膜做周期为T的重复运动并且始终不碰到金属板，求电压和的最大值；
若振膜固定，金属板充电至电荷量为10q，在带正电的金属板A与振膜M之间有一带电量为的尘埃，求该尘埃受到的电场力大小。







答案和解析

1.【答案】B
 

【解析】解：A、卢瑟福根据粒子散射实验的结果提出了原子核式结构学说，不能说明原子核具有复杂结构，故A错误；
B、贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构，故B正确；
C、阴极射线是真空管中可观察到的电子流，不能说明原子核具有复杂结构，故C错误；
D、氢光谱是由氢原子发射的光谱，不能说明原子核具有复杂结构，故D错误。
故选：B。
天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，由此分析即可。
本题考查了原子物理部分的物理学史，关键掌握物理学家的科学成就，注意原子核式结构与原子核结构的区别。
 

2.【答案】A
 

【解析】解：由于是估算压强，所以不计雨滴的重力。设雨滴受到支持面的平均作用力为F，在时间内有质量为的雨水的速度由减为零，以向上为正方向，对这部分雨水应用动量定理：，解得：
设水杯横截面积为S，对水杯里的雨水，在时间内水面上升，则有：


产生的压强：，故A正确，BCD错误。
故选：A。
想估算雨水对睡莲叶面撞击产生的平均压强，首先要建立一个不计雨水重力，但速度由减为零的动量变化的模型，应用动量定理表示出睡莲叶面对雨滴的冲力，利用圆柱形容器1小时得到的水的体积算出水的质量，利用压强公式求得压强．
估算题目关键是要注意建立一个模型，然后利用合理的理论推断得出基本符合事实的结论。
 

3.【答案】C
 

【解析】解：摆球经过最低点时，速度最大，需要的向心力最大，拉力最大，则时摆球正经过最低点，且摆球连续两次经过最低点的时间间隔，则周期，即，故C正确，A错误；
B.根据可求得摆长，故B错误；
D.由图可知摆球经过最低点时拉力越来越小，则摆球所需的向心力越来越小，速度越来越小，机械能减小，故D错误。
故选：C。
由摆球经过最低点时，拉力最大，判断摆球经过最低点的时刻，进而求得周期；根据可求得摆长；由摆球经过最低点时拉力越来越小，可判断机械能减小。
本题考查了单摆，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
 

4.【答案】D
 

【解析】解：A、当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，故A错误；
B、由图乙可知，电动势的最大值为，故有效值为，故B错误；
C、金属框转过半周流过电阻的电荷量为：，则金属框转过一周流过电阻的电荷量为：，故C错误；
D、因为，则，根据焦耳定律，可知金属框转过一周电阻产生的焦耳热为：，故D正确。
故选：D。
电流方向每经过中性面一次都要变化一次；由图乙判断电动势最大值；根据公式求解；根据焦耳定律求得金属框转过一周电阻产生的焦耳热。
本题考查了交流电的图象，会根据图象求解交流电的最大值及有效值，求电荷量时，运用交流电的平均值，求产生的热能时，用交流电的有效值。
 

5.【答案】A
 

【解析】解：从A点向地面作垂线交地面与P点，设A距地面高度为h，PB间距为，BC间距为
小物块从A经B到C的过程中，根据动能定理可得：，
解得：
在AD斜面上时，小物块的重力沿斜面的分量为，小物块与斜面的最大静摩擦力为
由于，所以，所以在斜面AD上由静止释放小物块，小物块会静止在A点，故A正确，BCD错误。
故选：A。
小物块从A经B到C的过程中，根据动能定理求得动摩擦因数表达式，进而可以比较在AD斜面上小物块的重力沿斜面向下分力和最大静摩擦力的关系即可判断物块的运动情况。
根据动能定理得出小物块与斜面间的动摩擦因数表达式，这是判断物体运动情况的关键。
 

6.【答案】C
 

【解析】解：A、从状态d到c，温度不变，气压减小，根据理想气体状态方程，体积增加；体积增加说明对外做功，温度不变说明内能不变，根据热力学第一定律公式，气体吸收热量，故A正确；
B、在图像中，bc连线上的任意一点与O相连，从c到b的过程中，与O点连线的斜率越来越大，则体积越来越小，故从状态c到b，气体的体积减小外界对气体做功，温度降低内能减小，根据热力学第一定律知气体放热，故B正确；
C、在图像中，从状态b到a，ab的延长线过原点，是等容变化；温度升高说明内能增加，体积不变说明气体不做功，根据热力学第一定律公式，气体吸收热量，故C错误；
D、从状态a到d，气压不变，温度升高，根据理想气体状态方程，故体积增加；温度升高说明内能增加，体积增加说明对外做功，根据热力学第一定律公式，故气体吸收热量，故D正确；
因选错误的
故选：C。
根据理想气体状态方程，先判断体积的变化，膨胀是气体对外做功，收缩是外界对气体做功；理想气体无势能，内能与温度有关；最后根据热力学第一定律判断吸放热情况。
本题关键先根据气体实验定律判断气体的p、V、T的变化，然后结合热力学第一定律公式进行分析，基础题。
 

7.【答案】B
 

【解析】解：A、由楞次定律可知，在内，通过MN的电流从N流向M，由左手定则可知，安培力向上，故A错误；
B、由楞次定律可知，在，通过MN的电流从M流向N，由左手定则可知，安培力向下，故B正确；
C、由图乙所示图象可知，内，c中电流均匀变化，电流产生的磁场均匀变化，a中的感应电流恒定不变，MN受到的安培力恒定不变，故C错误；
D、4s末穿过a的磁通量变化率不为零，a中有感应电流，MN受到安培力作用，安培力不为零，故D错误；
故选：B。
由楞次定律可以判断出感应电流方向，由左手定则判断出安培力方向．
本题考查了判断安培力方向、安培力大小，应用安培定则、楞次定律、左手定则即可正确解题．
 

8.【答案】D
 

【解析】解：
A、选A、B组成的系统为研究对象，摩擦力等于重力沿斜面的分力，。故A错误；
B、以A、B两物块和轻质弹簧、斜面组成的整体为研究对象进行受力分析知，整体只在竖直方向上受重力及地面的支持力，没有沿水平面的相对运动趋势，故斜面与水平地面间没有摩擦力作用，故B错误；
C、以A为研究对象进行受力分析

在斜面内的力如图1，与弹力和的合力大小相等、方向相反；当撤去弹簧，A在
斜面内的受力如图2所示，则

，所以物块不可能发生滑动，故C错误；
D、由于，则

整理可得：

故D正确。
故选：D。
一、应用共点力的平衡条件来求解A、B组成系统的摩擦力和斜面所受地面摩擦力的情况：整体只在竖直方向上受重力及地面的支持力，没有沿水平面的相对运动趋势，故斜面与水平地面间没有摩擦力作用；二、考查胡克定律的应用，当压缩量最大时，满足：。进而解出最大的压缩量。
本题考查共点力的平衡问题，通过分析A、B系统的摩擦力和斜面所受地面摩擦力情况来加深对摩擦力的理解；弹簧最大压缩量问题的理解是D选项的解题关键。
 

9.【答案】B
 

【解析】解：由对称性可知，半球面所带电荷在半球的中心O处产生的电场强度和所分出的较小这部分所带电荷在半球的中心O处产生的电场强度E如图所示：

由此可得：

故B正确，ACD错误。
故选：B。
半球的中心O处电场强度E，是部分球面上电荷产生的电场叠加的结果，根据对称性，作出球面上的电荷在0点产生的电场分布，由平行四边形定则求解“小瓣”球面上的电荷在O处的电场强度。
本题解题关键是抓住对称性，作出两部分球面上电荷产生的电场分布图。
 

10.【答案】AD
 

【解析】解：AB、由图示可知，轨道Ⅰ为高轨道，轨道Ⅱ为低轨道，对在B点“侧手翻”，因为要进入低轨道，所以要减速，即朝着的方向使得探测器减速进入低轨道，所以A正确，B错误；
C、在喷射过程中因为有火星的引力在作用，所以不满足动量守恒条件，故C错误；
D、发动力点火喷射过程中，因为要使探测器减速，所以推力做负功，故D正确；
故选：AD。
从高轨道到低轨道，发动机点火使探测器减速，合外力不为零时，动量不守恒；发动力点火使探测器减速，燃料对探测器做负功。
本题考查卫星变轨问题，注意去更低轨道时需要点火减速，要理解动量守恒的条件。
 

11.【答案】见答案  见答案  不变  不变  能  不能  电压表 
 

【解析】解：利用伏安法测电动势与内容，所以电路图如图1，实物图如图2：

                                     图1

              图2
观察表格数据可知电流表量程为，则丙的读数为，根据数据描图如图3：
.
              图3
因为U所测为滑动变阻器电压，根据，可知图像截距代表电动势，则，斜率k代表内阻
电压表所测电压值包含了接触电阻的电压，因此对电动势和内阻的测量值都不影响，故电动势E测量值不变，内阻r测量值也不变；
图像截距表示电动势，斜率表示内阻大小，因此若电流表无法读出数值，在图像中依然可读出电动势大小，而由于斜率求解需知道电流具体数值，故内阻不能测出；
图4两电阻串联，故可知为电压表，若需扩大量程需串联更大的电阻，因此阻值较大。
故答案为：见图；，，；不变，不变；能，不能；电压表，
根据测电源电动势与内阻的原理画出电路图与实物图，注意电流表外接；
读数据注意分度值，根据，结合图像求得E，r；
电压表所测电压值包含了接触电阻的电压，因此对电动势和内阻的测量值都不影响；
像截距表示电动势，斜率表示内阻大小，因此若电流表无法读出数值，在图像中依然可读出电动势大小，而由于斜率求解需知道电流具体数值，故内阻不能测出；
电表与电阻串联则改装为电压表。
根据实验原理做图，注意结合图像，根据截距和斜率求得相关物理量。
 

12.【答案】解：由折射定律可知
故临界角

如图甲所示，入射光线射到AB边上发生折射，光线射到AC边发生全反射，入射光线射到CB边上D点时发生折射，由折射定律和几何关系可知
，，，，
若照射在AB边上部位置的光线会产生如图乙所示的折射情况，则由折射定律和几何关系可知
，，，
综上分析可知，从D点射出的两束光线的夹角为。
研究射到AB面上的光线经过折射后射到C点的光线如图，设入射点为M；

由几何关系可知该光线与射到A点的光线之间的光线经折射后从BC边斜向上射出，
由几何关系可知为等边三角形，可得对应光的宽度等于BC边长的一半，即
答：这两束光线的夹角为
从BC边斜向上射出的光线对应的入射光的宽度为
 

【解析】根据题意画出光路图，光线从不同位置入射时，射到AB边上发生折射，有可能到AC边发生全反射，然后CB边上发生折射，也有可能从AB直接折射到BC边上，再利用几何关系分析求解；
找出从BC边斜向上射出的光线对应的入射光的范围，利用数学知识求解宽度。
本题主要考查光的折射定律，关键是画出正确的光路图结合几何关系分析求解，注意光线从不同位置入射时，光路图是不一样的应分情况分析。
 

13.【答案】解：由平抛运动公式：

代入数据，可得：

当运动轨迹与AC相切时，此时小球抛出为最大高度，由几何关系可知竖直速度和水平速度相等，水平位移大小为H，则满足：
，
联立，可得：

则最大高度为：

答：若小球距离地面h处抛出，求不碰屋面运动的时间是。
若小球能落在A处，小球抛出位置的最大高度为
 

【解析】一、平抛运动基本规律的考查，；二、临界条件的把握，当运动轨迹与AC相切时，此时小球抛出为最大高度。找到几何关系，协助解题。
本题为平抛运动临界问题的基本题型，解题过程中需要借助几何关系，挖掘有效信息。“当运动轨迹与AC相切时，此时小球抛出为最大高度”为解题的关键。
 

14.【答案】解：两球静止时，对A球进行受力分析如图1所示：

根据平衡条件有：
解得：；
释放后瞬间对A、B受力分析如图2所示：

由于A、B球用轻质细杆相连，所以任何时刻球A和B的线速度大小、切向加速度大小、径向加速度大小都相等，设切向加速度分别为、，则：
对于B球根据牛顿第二定律，有：
对于A球根据牛顿第二定律，有：
解得：；
两球运动到最低点过程，由于机械能守恒，所以有：
对A根据牛顿第二定律可得：
则轻杆对A球作用力大小为：
联立解得：。
答：两球静止时杆对A球作用力大小为；
释放后瞬间杆对A球的作用力大小为；
两球运动到最低点时轻杆对A球作用力大小为。
 

【解析】两球静止时，对A球进行受力分析，根据平衡条件求解杆对A球作用力大小；
释放后瞬间对A、B受力分析，分别对B球、A球根据牛顿第二定律列方程求解；
根据机械能守恒定律求解两球运动到最低点时的速度大小，根据向心力公式结合力的合成进行解答。
本题主要是考查共点力的平衡、牛顿第二定律的应用以及机械能守恒定律，关键是能够确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成，然后建立方程进行解答。
 

15.【答案】解：金属板充电至电荷量为Q，两金属板间的电势差：
两板间的电场强度：
对振膜，由牛顿第二定律得：
解得，振膜的加速度：
是正的，A板电势高于B板电势，振膜向右运动，
由牛顿第二定律得，加速度大小：
振膜做初速度为零的匀加速直线运动，振膜不碰金属棒，
振膜的位移大小：
解得：
当两金属板间的电压是时，振膜向左运动，
由牛顿第二定律得：
振膜向左运动的位移大小：
解得：
极板间的电势差
尘埃所处位置电场强度大小：
尘埃所受电场力大小：
答：振膜的加速度a大小是，方向与场强方向相同；
电压的最大值是，的最大值是；
该尘埃受到的电场力大小是。
 

【解析】求出金属板间的电场强度，应用牛顿第二定律可以求出振膜的加速度。
应用牛顿第二定律求出加速度大小，应用匀变速直线运动的位移-时间公式求出电压的最大值。
根据电容的定义式求出极板间的电势差，求出极板间的电场强度，然后求出尘埃受到的电场力大小。
两金属板间的电场是匀强电场，根据电容的定义式求出极板间的电势差、根据匀强电场场强与电势差的关系求出极板间的电场强度是解题的前提，应用牛顿第二定律与运动学公式即可解题。