2021届江苏省南通、扬州、泰州、淮安、徐州、宿迁、连云港高三下学期4月第三次调研考试（三模） 物理

2021届江苏省南通、扬州、泰州、淮安、徐州、宿迁、连云港高三下学期4月第三次调研考试（三模）

物　　理

(满分：100分　考试时间：75分钟)

一、 单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分．每小题只有一个选项符合题意．

1. 右图为物理学家拍摄的DNA分子的X射线衍射图样，生物学家据此提出DNA的双螺旋结构模型．下列说法中正确的是(　　)

A. X射线是高速电子流

B. X射线的频率比可见光的低

C. 衍射图样说明了X射线具有粒子性

D. 拍摄所用X射线的波长与DNA分子大小接近

2. 舰载机尾焰的温度超过1 000 ℃，因此国产航母“山东舰”甲板选用耐高温的钢板．下列说法中正确的是(　　)

A. 钢板是非晶体

B. 钢板的物理性质是各向同性的

C. 尾焰喷射到钢板上时，该处所有分子的动能都增大

D. 发动机燃油燃烧产生的热量可以全部用来对舰载机做功

3. 一定质量理想气体的压强p随体积V变化规律如图所示，从状态A到B的过程中(　　)

A. 气体温度保持不变

B. 外界对气体做功   

C. 气体从外界吸收热量    

D. 气体对器壁单位面积的平均作用力不变

4. 很多智能手机都有加速度传感器．用手托着手机，迅速向下运动，然后停止．手机记录的加速度a随时间t变化的图像如图所示．则(　　)

A. t1时刻手机速度最大

B. t2时刻手机在最低点

C. t3时刻手受的压力最大

D. t4时刻手受的压力最小

5. 某同学借鉴伽利略研究自由落体运动“冲淡重力”的方法，探究单摆周期与重力加速度的关系．让摆球在光滑斜面上运动，实验中应仅改变(　　)

A. 斜面的倾角     B. 摆球的质量

C. 摆球的振幅    D. 摆线的长度

6. 北京冬奥会2 000米短道速滑接力热身赛上，在光滑冰面上交接时，后方运动员用力推前方运动员．则交接过程中(　　)

A. 两运动员的总机械能守恒　　    B. 两运动员的总动量增大

C. 每个运动员的动量变化相同　　D. 每个运动员所受推力的冲量大小相同

7. 四川三星堆新发现6个祭祀坑．挖掘之前考古人员用如图所示金属探测器在地面上进行探测定位，探测器中的发射线圈产生磁场，在地下的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场又影响线圈中的电流，使探测器发出警报．则(　　)

A. 发射线圈产生的磁场是恒定磁场    

B. 被测金属物中产生的电流是恒定电流    

C. 探测的最大深度与发射线圈中的电流强弱无关

D. 探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报

8. 带电粒子沿水平方向射入竖直向下的匀强电场中，运动轨迹如图所示，粒子在相同的时间内(　　)

A. 位置变化相同

B. 速度变化相同

C. 速度偏转的角度相同

D. 动能变化相同

9. 沙漠游乐场有两个沙坡PM、QM，P、Q、M三点在同一竖直圆周上，圆心为O，圆周最低点为M，P、Q位置如图所示．一游客分别从P、Q两点由静止下滑到M点的过程中，加速度分别为a1、a2，

经历的时间分别为t1、t2，损失的机械能分别为E1、E2，到达M点的速度分别为v1、v2，则 (　　)

A. a1>a2　　    B. t1＝t2

C. E1<E2　　    D. v1>v2

10. 如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有阻值为R的电阻和理想二极管D.t＝0时刻起，阻值也为R的导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度变化规律为v＝vmsin t，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻．则金属棒两端电压Uab随时间t变化的关系图像可能正确的是(　　)

A

　　　　B

　　　　C

　　　　D

11. 如图所示，劲度系数为k的轻弹簧两端分别与物块A、B相连，轻绳绕过定滑轮分别与物块B、C相连，整个装置处于静止状态，物块C离地面高度为h.现将物块C拉至地面由静止释放，物块A始终没有离开地面．已知物块A、B、C质量分别为3m、m、m，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，不计摩擦阻力．则 (　　)

A. h最大值为

B. 物块B到最低点时，C不一定到最高点

C. 物块C离地面高为2h时速度最大

D. 物块C在上升过程中机械能一定不断增大

二、 非选择题：本题共5题，共56分．其中第13题～16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

12. (15分)某实验小组测量约十几欧姆的电阻Rx的阻值．

(1) 先用多用电表粗测Rx的阻值．将选择开关旋到“×1”电阻挡，红黑两表笔短接，调节图甲中________(选填“A”“B”或“C”)，发现指针最大偏角位置如图乙所示，同学们认为此现象可能是表内电池电动势减小造成的．取出多用电表内的电池(标称的电动势为 9 V)，用直流电压10 V挡测得该电池两端的电压为7.1 V.

甲

　　　　乙

(2) 为较准确测出该电池的电动势E和电阻Rx的阻值，实验器材如下：

A. 电流表A(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)　　   

B. 电压表V(量程3 V，内阻为3.0 kΩ)   

C. 定值电阻R0(阻值6.0 kΩ)　　   

D. 滑动变阻器R1

E. 滑动变阻器R2

F. 开关S、导线若干

用如图丙所示的电路进行实验，将R2的滑片移至最右端，R1的滑片移至最左端，闭合开关S，接下来的正确操作顺序是________．

丙

①将R1的滑片移至最右端

②将R2的滑片移至最左端

③改变R1的阻值，读出多组电压表U和电流表I的示数

④改变R2的阻值，读出多组电压表U和电流表I的示数

(3) 该组同学在测量电阻Rx阻值的过程中，电压表示数U和相应电流表示数I记录如下表．请根据表中数据在图丁中作出UI图线．

　丁

由图线可知，电阻Rx的阻值为________Ω.(结果保留两位有效数字)

(4) 上述实验中，电压表的内阻对电阻Rx的测量结果________影响，电流表的内阻对电池电动势的测量结果________影响．(均选填“有”或“无”)

13. (6分)氖原子的部分能级图如图所示，E1为基态能级．在氦氖激光器中，处于能级为E2或E3激发态的氖原子，受激向低能级跃迁，发出三种不同波长的激光．已知普朗克常量为h，真空中光速为c.

(1) 求激光的最大波长λ；

(2) 用多束激光使氘(H)和氚(H)聚变产生α粒子，已知氘核、氚核、α粒子和中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，请写出核聚变方程，并求出聚变过程中释放的能量ΔE.

14. (8分)2020年诺贝尔物理学奖授予黑洞的理论研究和天文观测的三位科学家．他们发现某明亮恒星绕银河系中心O处的黑洞做圆周运动，利用多普勒效应测得该恒星做圆周运动的速度为v，用三角视差法测得地球到银河系中心的距离为L，明亮恒星的运动轨迹对地球的最大张角为θ，如图所示．已知万有引力常量为G.求：

(1) 恒星绕银河系中心黑洞运动的周期T；

(2) 银河系中心黑洞的质量M.

15. (12分)我国早在3 000年前就发明了辘轳，其简化模型如图所示，辘轳的卷筒可绕水平轻轴转动，卷筒质量为M、厚度不计．某人转动卷筒通过细绳从井里吊起装满水的薄壁柱状水桶，水桶的高为d，空桶质量为m0，桶中水的质量为m.井中水面与井口的高度差为H，重力加速度为g，不计辐条的质量和转动轴处的摩擦．

(1) 若人以恒定功率P0转动卷筒，装满水的水桶到达井口前已做匀速运动，求水桶上升过程的最大速度vm；

(2) 空桶从桶口位于井口处由静止释放并带动卷筒自由转动，求水桶落到水面时的速度大小v；

(3) 水桶从图示位置缓慢上升高度H，忽略提水过程中水面高度的变化，求此过程中人做的功W.

16. (15分)如图甲所示，空间存在匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为B，方向垂直于xOy平面向里，电场强度大小E随时间t周期性变化的规律如图乙所示(E0未知)，方向平行于xOy平面(图中未画出).t＝0时刻，一电荷量为＋q、质量为m的粒子M，从O点由静止释放进入第一象限，运动到离y轴的最远距离为x0时，加速度大小a＝.t0时刻粒子运动到y轴上P点，速度恰好为零．不计粒子重力．

(1) 求粒子从O点运动到P点过程中电场力做的功W，并判断0～2t0时间内电场的方向；

(2) 求粒子离y轴最远时的速度大小v及粒子经过P点的时刻t；

(3) 撤去匀强电场，从O点释放粒子M的同时，从P点由静止释放一电荷量为－q、质量为m的粒子N，运动过程中两粒子没有相碰，系统的电势能比释放时最多减小Ep，求系统电势能最小时粒子M的纵坐标y.

甲

　乙

2020～2021学年高三年级模拟考试卷

(南通、扬州、泰州、淮安、徐州、宿迁、连云港)

物理参考答案及评分标准

1. D　2. B　3. C　4. C　5. A　6. D　7. D　8. B　9. C　10. A　11. B

12. (1) C(2分)

(2) ④①②③(3分)

(3) UI图线如图所示(3分)　15(3分)

(4) 有(2分)　无(2分)

13.  (6分)解：(1) 氖原子从E3向E2跃迁时，放出光的波长最大，可得

E3－E2＝h(2分)

解得λ＝(1分)

(2) 核聚变方程式为H＋H→He＋n(1分)

聚变释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2(2分)

14. (8分)解：(1)  设恒星绕黑洞做圆周运动的半径为r，则有

r＝Lsin (1分)

T＝(1分)

解得T＝sin  (2分)

(2) 恒星受到黑洞对它的万有引力提供向心力，设恒星的质量为m，有

＝(2分)

解得M＝sin (2分)

15. (12分)解：(1)  设水桶做匀速运动时受到细绳的拉力为F1，则有

F1＝(m＋m0)g(1分)

P0＝F1vm(1分)

解得vm＝(2分)

(2) 水桶由静止下落的过程中，水桶和卷筒组成的系统机械能守恒，则有

m0g(H－d)＝(m0＋M)v2(2分)

解得v＝(2分)

(3) 设水桶在水中受到的浮力为F浮，桶口运动到井口的过程中，由动能定理得

W－(m＋m0)gH＋d＝0(1分)

F浮＝mg(1分)

解得W＝(m＋m0)gH－d(2分)

16. (15分)解：(1) 粒子M从O点运动到P点的过程中，由动能定理得

电场力做的功W＝0(2分)

因为粒子从O点运动到P点电场力做的功为0，所以y轴为匀强电场的等势线．又因粒子从O点静止释放进入第一象限，说明＋q粒子受到电场力方向沿x轴正方向，即匀强电场的方向沿x轴正方向．(2分)

(2) 粒子M运动轨迹如图甲所示，当运动到离y轴最远时，由牛顿运动定律得

qvB－qE0＝ma(1分)

由动能定理得qE0x0＝mv2(1分)

解得v＝(2分)

粒子M在t0～2t0的运动与0～t0类似，在2t0时刻电场方向变为－x方向，粒子在第二象限内运动，与0～2t0类似，3t0时刻达到P点，4t0时刻回到O点．则粒子经过P的时刻为

t＝(2n－1)t0(n＝1，2，3…)(2分)

甲

　　　　　　乙

(3) 由题意可知，粒子M、N在库仑力和洛伦兹力作用下的运动轨迹如图乙所示，设两粒子电势能减小最多时的速度为v1，由能量守恒和运动的对称性可得Ep＝2×mv(1分)

粒子M在运动过程中受到的洛伦兹力在x轴方向的分力产生x方向的加速度，有

qvyB＝max(1分)

v1＝∑axΔt(1分)

粒子M在y轴方向的运动有y＝∑vyΔt(1分)

解得y＝(1分)