2021北京海淀高三一模物理试题和答案.pdf

1/16 2021北京海淀高三一模物 理 2021.04 本试卷共 8 页，100 分。考试时长 90 分钟。考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。第一部分 本部分共 14 题，每题 3 分，共 42 分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.下列说法中正确的是 A.汤姆孙发现电子，表明原子核是可分的 B.卢瑟福通过 粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 C.在核反应方程4 He 9 Be 12 C X 中，X 表示的是质子 2 4 6 D.质子与中子结合成氘核的过程中会释放能量2.下列说法中正确的是 A.水中花粉颗粒的布朗运动是由水分子的无规则运动引起的 B.用打气筒向篮球内充气时需要用力，说明气体分子间有斥力 C.分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而增大D.当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大 3.一定质量的理想气体，在体积保持不变的条件下，若气体温度升高，则A.气体中每个分子热运动的动能一定都变大 B.气体中每个分子对器壁撞击的作用力都变大C.气体的压强可能不变 D.气体一定从外界吸收热量 4.由 a 和 b 两种频率的光组成的光束，经玻璃三棱镜折射后的光路如图1 所示。a 光是氢原子由 n=4 的能级向 n=2 的能级跃迁时发出的。下列说法中正确的是 2/16 A.该三棱镜对 a 光的折射率较大 B.在该三棱镜中，a 光的传播速度小于 b 光的传播速度 C.用同一双缝干涉装置进行实验，a 光干涉条纹的间距大于 b 光干涉条纹的间距 D.b 光可能是氢原子从 n=3 的能级向 n=2 的能级跃迁时发出的 5.一列沿 x 轴传播的简谐横波，在 t=0 时的波形如图 2 甲所示，P、Q 是波上的两个质点，此时质点P 沿 y 轴负方向运动。图 2 乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是 A.该波沿 x 轴负方向传播 B.图 2 乙可能为 Q 点的振动图像 C.t=0.10s 时，质点 P 沿 y 轴正方向运动 D.该波的波速为 80m/s 6.如图 3 所示，A、B 为两个等量正点电荷连线上的两点（其中B 为连线中点），C 为连线中垂线上的一点。今将一带负电的试探电荷自 A 沿直线移到 B 再沿直线移到 C。下列说法中正确的是 A.B 点的场强比 C 点的场强大 B.A 点的电势比 C 点的电势高 3/16 C.从 A 点移到 B 点的过程中，电场力对该试探电荷做正功 4/16 2 D.从 B 点移到 C 点的过程中，该试探电荷的电势能保持不变 7.线圈绕制在圆柱形铁芯上，通过导线与电流计连接组成闭合回路。条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连接线圈和电 流计的导线在同一平面内，铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的PQ 连线上。条形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP 方向靠近线圈。若电流从电流计“+”接线柱流入时电流计指针向右偏转，在如下情形中能观察到明显的电磁感应现象，且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是 8.如图 4 所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边 MN 和 PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和 P，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P、P，3 4 然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是 A.大头针 P 须挡住 P 及 P、P 的像 4 3 1 2 B.入射角越大，折射率的测量越准确 sin i C.利用量角器量出i、i 1 2，可求出玻璃砖的折射率n 2 sin i 1 D.如果误将玻璃砖的边 PQ 画到 PQ，折射率的测量值将偏大 9.如图 5 所示，小明在体验蹦极运动时，把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从高处由静止落下。将小明的蹦极过程近似为在竖直方向的运动，在运动过程中，把小明视作质点，不计空气阻力。下列判断中正确的是 5/16 A.下落到弹性绳刚好被拉直时，小明的下落速度最大 B.从开始到下落速度最大，小明动能的增加量小于其重力势能的减少量C.从开始到下落至最低点的过程，小明的机械能守恒 D.从开始到下落至最低点，小明重力势能的减少量大于弹性绳弹性势能的增加量 10.如图 6 所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2:1，原线圈接在u U cos(t)的交流源上，副线圈接一 m 定值电阻 R 和滑动变阻器 R，电流表、电压表均为理想交流电表。当滑动变阻器R 的滑片 P 由 a 端向 b 端缓慢 0 滑动时，下列说法中正确的是 A.电流表 A、A 1 2 的示数之比为 2:1 B.电压表V、V 1 2 的示数之比为 1:2 C.滑动变阻器 R 消耗的功率可能先增大后减小D.原线圈的输入功率可能减小 11.如图 7 所示，甲、乙两运动员在水平冰面上训练滑冰，恰好同时到达虚线PQ，然后分别沿半径为r 和 r 1 2（r r 2 1）的滑道做匀速圆周运动，运动半个圆周后匀加速冲向终点线。设甲、乙两运动员质量相等，他们做 圆周运动时所受向心力大小相等，直线冲刺时的加速度大小也相等。下列判断中正确的是 6/16 A.在做圆周运动时，甲所用的时间比乙的长 7/16 B.在做圆周运动时，甲、乙的角速度大小相等C.在冲刺时，甲一定先到达终点线 D.在冲刺时，乙到达终点线时的速度较大 12.如图 8 所示的电路中，已知电源电动势为E，内阻为 r。闭合开关，调节滑动变阻器 R 的滑片的位置可以改变外电路的电阻，电压表的示数 U、电流表的示数 I、电源的总功率 P 都将随之改变。以下四幅图中能正确反映 P-I、P-U 关系的是 13.如图 9 甲所示，质量为 0.4kg 的物块在水平力 F 作用下可沿竖直墙面滑动，物块与竖直墙面间的动摩擦因数为 0.5，力 F 随时间变化的关系如图 9 乙所示。若 t=0 时物块的速度为 0，设物块所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10m/s 2。下列图像中，能正确反映物块所受摩擦力f 大小与时间 t 变化关系的是 14.2020 年 12 月 17 日凌晨，嫦娥五号返回器在我国内蒙古中部四子王旗着陆场成功着陆，这一事件标志着我国首次月球采样任务取得圆满成功。此次任务中，为了节省燃料、保证返回器的安全，也为之后的载人登月返回做 8/16 准备，返回器采用了半弹道跳跃返回方式，具体而言就是返回器先后经历两次“再入段”，利用大气层减速。返 回器第一次再入过程中，除受到大气阻力外还会受到垂直速度方向的大气升力作用，使其能再次跳跃到距地面 高度 120km 以上的大气层，做一段跳跃飞行后，又再次进入距地面高度120km 以下的大气层，使再入速度达到安全着陆的要求。这一返回过程如图10 所示。若不考虑返回器飞行中质量的变化，从以上给出的信息，可以判断下列说法中正确的是 A.若没有大气层的减速作用，返回器返回着陆点时的速度等于第一宇宙速度B.返回器在第一次再入段，经过轨道最低点前已开始减速 C.返回器在第一次再入段，经过轨道最低点时所受大气升力与万有引力大小相等 D.返回器从第一次再入至着陆过程中与大气摩擦产生的热量等于其第一次再入时的动能 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。15.（8 分）现用如图 11 所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置。（选填“垂直”或“平行”）；（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50 分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1 条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图12 所示，则读数为 mm。已知双缝间距d 2.00 104 m，测得双缝到毛玻璃屏的距离 L=0.800m，所测光的波长 nm。（保留 3 位有效数字）；9/16 （3）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离x，而是先测量 n 个条纹的间距再求出x。下列实验采用了类似方法的有 。A.探究两个互成角度的力的合成规律的实验中合力的测量 B.探究弹簧弹力与形变量的关系的实验中弹簧的形变量的测量C.用单摆测重力加速度的实验中单摆的周期的测量 D.用油膜法估测油酸分子的大小的实验中1 滴油酸酒精溶液体积的测量 16.（10 分）如图 13 所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。（1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是。（选填选项前的字母）A.刻度尺 B.天平 C.打点计时器 D.秒表 （2）关于本实验，下列说法中正确的是 。（选填选项前的字母）A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放B.入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑D.轨道末端必须水平（3）图 13 中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S 由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程 OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部 10/16 分末端，仍将入射小球从斜轨上位置 S 由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为 M、N。实验中还需要测量的有 。（选填选项前的字母）A.入射小球和被碰小球的质量m、m 1 2 B.入射小球开始的释放高度 h C.小球抛出点距地面的高度 H D.两球相碰后的平抛射程 OM、ON （4）在某次实验中，记录的落点平均位置M、N 几乎与 OP 在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，则可以认为两球碰撞前后在 OP 方向上的总动量守恒。【用（3）中测量的量表示】（5）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为m 1 2m，其它条件 2 不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图14 所示。他将米尺的零刻线与 O 点对齐，测量出 O 点到 三处平均落地点的距离分别为 OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒的。由此可以判断出图 14 中 B 处是 ；A.未放被碰小球，入射小球的落地点B.入射小球碰撞后的落地点 C.被碰小球碰撞后的落地点 若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式 是否成立。【用（5）中的物理量表示】17.（9 分）如图 15 所示，竖直面内有一光滑轨道 ABC，AB 部分与半径为 R 的圆弧 BC 平滑连接，轨道 C 端切线沿水平方向。AC 之间的高度差为 h，竖直台阶 CD 之间的高度差为 H。一质量为 m、可视为质点的滑块，从 A 点由静止滑下，由 C 点水平抛出，经一段时间后落到水平地面 DE 上。重力加速度为 g，空气阻力可忽略不计。求：11/16 E （1）滑块经过 C 点时的速度大小 v；（2）滑块经过 C 点时所受轨道支持力的大小 F；（3）滑块从 C 点抛出至落到水平地面 DE 过程中所受重力的冲量的大小 I。18.（9 分）如图 16 所示，空间分布着方向平行于纸面、宽度为d 的水平匀强电场。在紧靠电场右侧半径为R 的圆形区域内，分布着垂直于纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为-q 的粒子从左极板上 A 点由静止释放 后，在 M 点离开加速电场，并以速度v0 沿半径方向射入匀强磁场区域，然后从N 点射出。MN 两点间的圆心角 MON=120，粒子重力可忽略不计。（1）求加速电场场强 的大小；0 （2）求匀强磁场的磁感应强度 B 的大小 （3）若仅将该圆形区域的磁场改为平行于纸面的匀强电场，如图17 所示，带电粒子垂直射入该电场后仍然从 N 点射出。求该匀强电场场强 E 的大小。12/16 19.（10 分）电动汽车具有零排放、噪声低、低速阶段提速快等优点。随着储电技术的不断提高，电池成本的不断下降，电动汽车逐渐普及。（1）电动机是电动汽车的核心动力部件，其原理可以简化为如图18 所示的装置：无限长平行光滑金属导轨相距 L，导轨平面水平，电源电动势为 E，内阻不计。垂直于导轨放置一根质量为m 的导体棒 MN，导体棒在两导轨之间的电阻为 R，导轨电阻可忽略不计。导轨平面与匀强磁场垂直，磁场的磁感应强度大小为B，导体棒运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好。闭合开关S，导体棒由静止开始运动，运动过程中切割磁感 线产生动生电动势，该电动势总要削弱电源电动势的作用，我们把这个电动势称为反电动势E反，此时闭合 E E 回路的电流大小可用I 反 来计算。R 在图 19 中定性画出导体棒运动的 v-t 图像，并通过公式推导分析说明电动汽车低速比高速行驶阶段提速 13/16 更快的原因；求导体棒从开始运动到稳定的过程中流过的总电荷量q。（2）电动汽车行驶过程中会受到阻力作用，阻力f 与车速 v 的关系可认为 f kv2，其中 k 为未知常数。某品 牌电动汽车的电动机最大输出功率P m 180kW，最高车速v m 180km/h，车载电池最大输出电能 A=60kW h。若该车以速度v=60km/h 在平直公路上匀速行驶时，电能转化为机械能的总转化率为90%，求该电动汽车在此条件下的最大行驶里程s。20.（12 分）类比是一种重要的科学思想方法。在物理学史上，法拉第通过类比不可压缩流体中的流速线提出用电场线来描述电场。（1）静电场的分布可以用电场线来形象描述，已知静电力常量为k。真空中有一电荷量为 Q 的正点电荷，其周围电场的电场线分布如图20 所示。距离点电荷 r 处有一点 P，请根据库仑定律和电场强度的定义，推导出P 点场强大小E 的表达式；如图 21 所示，若在 A、B 两点放置的是电荷量分别为q 1 和q 2 的点电荷，已知 A、B 间的距离为 2a，C 为 A、B 连线的中点，求 C 点的电场强度的大小Ec 的表达式，并根据电场线的分布情况比较q1 和q2 的大小关系。14/16 （2）有一足够大的静止水域，在水面下足够深的地方放置一大小可以忽略的球形喷头，其向各方向均匀喷射 水流。稳定后水在空间各处流动速度大小和方向是不同的，为了形象地描述空间中水的速度的分布，可引 入水的“流速线”。水不可压缩，该情景下水的“流速线”的形状与图 20 中的电场线相似，箭头方向为速度方向，“流速线”分布的疏密反映水流速的大小。已知喷头单位时间喷出水的体积为Q 1，写出喷头单独存在时，距离喷头为r 处水流速大小v1 的表达式；如图 22 所示，水面下的A 点有一大小可以忽略的球形喷头，当喷头单独存在时可以向空间各方向均匀喷 水，单位时间喷出水的体积为Q 1；水面下的B 点有一大小可以忽略的球形吸收器，当吸收器单独存在 时可以均匀吸收空间各方向的水，单位时间吸收水的体积为Q2。同时开启喷头和吸收器，水的“流速线”的形状与图 21 中电场线相似。若A、B 间的距离为 2a，C 为 A、B 连线的中点。喷头和吸收器对水的作用是独立的，空间水的流速和电场的场强一样都为矢量，遵循矢量叠加原理，类比图21 中 C 处电场强度的计算方法，求图 22 中C 点处水流速大小v2 的表达式。15/16 2gh 2gH 1 1 2（5）C（1 分）m1 2 1 2 2021北京海淀高三一模物理参考答案 第一部分 本部分共 14 题，每题 3 分，共 42 分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1.D 2.A 3.D 4.C 5.C 6.B 7.A 8.A 9.B 10.C 11.D 12.C 13.C 14.B 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。15（8 分）（1）平行（2 分）（2）15.02（2 分），693（2 分）（3 分）CD（2 分，漏选得 1 分）16（10 分）（1）AB（2 分，漏选得 1 分）（2）AD（2 分，漏选得 1 分）（3）AD（2 分，漏选得 1 分）（4）m OP=m OM+m ON（2 分）1 OC=1 m OA2+1 m OB2（1 分，其他正确形式同样给分）2 2 2 17（9 分）（1）滑块由 A 滑到 C 的过程，根据动能定理有 1 mgh=2 mv2.（2 分）解得 v（1 分）（2）根据牛顿第二定律，在C 点有 F mg m v2.（2 分）R 解得 F mg 2mgh.（1 分）R （3）根据运动学公式有H 1 gt2.（1 分）2 解得重力的冲量大小 I=mgt=m.（2 分）18（9 分）（1）根据动能定理有qE d 0 1 mv2.（1 分）0 2 16/16 3mv0 4 3mv2 由牛顿第二定律有BiL ma 联立解得导体棒运动的加速度a (E BLv)BL.（1 分）mR 由此可知，导体棒做加速度减小的加速运动，直至匀速运动。所以电动汽车在低速行驶时，电动机产生的反电 动势较小，车辆加速度较大，提速更快。（1 分）E m（1 分）由动量定理有BiLt m（1 分）根据电流的定义有q it 联立解得流过导体棒的总电荷量q mE.（1 分）B2 L 解得 E 0 mv2 0.（1 分）2qd （2）粒子运动轨迹如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有 v2 qv B m 0 0 r （1 分）A dE0 rM R BO N 由几何关系可得 tan30=R.（1 分）r 解得 B=3Rq（1 分）（3）粒子在偏转电场中做匀加速曲线运动，运动轨迹如图所示，根据运动的合成分解及几何关系 在 x 方向有 R R cos600 v t（1 分）A Ed0 My OE N(x,y)x 0 1 在 y 方向有 R sin 600 at2.（1 分）2 根据牛顿第二定律有 Eq=ma.（1 分）联立解得 E=9Rq 0.（1 分）19（10 分）（1）导体棒运动的 v-t 图像如右图所示（1 分）设导体棒运动速度为 v，根据反电动势的作用及闭合电路欧姆定律有导体棒中的电流 i E BLv R 当 a=0 时，导体棒达到最大速度 vm，根据法拉第电磁感应定律有 （2）车匀速运动时，有F f 17/16 C D 1 2 q Q 20（12 分）（1）在距该正点电荷 r 处放置试探电荷+q，其所受电场力大小为 F k Qq.（1 分）r 2 电场强度大小 E 的定义为 E F.（1 分）q 联立以上两式得 E k Q.（1 分）r 2 根据电场的叠加 C 点的电场强度的大小 E 的表达式为 E E E C 1 2 k 1 q2.（2 分）a2 如图所示，过 C 作 A、B 连线的中垂线，交某条电场线于 D 点，由图可知该点场强 E 斜向上方，因此 q q（1 分）（2）当喷头单独存在时，喷头向空间各方向均匀喷水，设单位时间喷头喷出水的体积为Q，在距喷头 r 处水流速度大小为 v，考察极短的一段时间t 则 vt 4 r 2 Q t.（1 分）因此，在距喷头 r 处的流速大小为 A E CD EDB v 1.（1 分）1 4 r 2 喷头在 C 点引起的流速为 v Q 1.（1 分）1 4 a2 吸收器在 C 点引起的流速为 v 2 Q 2.（1 分）4 a2 由题意，电动机功率有P Fv f v 所以车以速度 v 行驶时电动机的功率 P v v3 v3 m P.（1 分）m 由题意可知90%A P v v s.（1 分）解得该电动汽车的最大行驶里程 s=486km.（2 分）18/16 Q 当喷头和吸收器都存在时，类似于电场的叠加，C 点处的实际流速为 v v v Q 1 2.（2 分）2 1 2 4 a2