廣東省廣州市天河區(qū)2021屆高考三模物理試卷（解析版）

PAGEPAGE12021屆天河區(qū)普通高中畢業(yè)班綜合測試（三）物理本試卷6頁，16小題，滿分100分。考試時間75分鐘。注意事項：1．答卷前，考生必須用黑色字跡的鋼筆或簽字筆將自己的姓名和考生號填寫在答題卡相應(yīng)的位置上。2．選擇題每小題選出〖答案〗后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的〖答案〗標(biāo)號涂黑；如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他〖答案〗；不能答在試卷上。3．非選擇題必須用黑色字跡的鋼筆或簽字筆作答，〖答案〗必須寫在答題卡各題目指定區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)位置上；如需改動，先劃掉原來的〖答案〗，然后再寫上新的〖答案〗；不準使用鉛筆或涂改液。不按以上要求作答的〖答案〗無效。4．考生必須保證答題卡的整潔，考試結(jié)束后，將試卷和答題卡一并交回。一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年的諾貝爾物理學(xué)獎．某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，其中ν0為極限頻率．從圖中可以確定的是（）A.逸出功與ν有關(guān)B.Ekm與入射光強度成正比C.ν<ν0時，會逸出光電子D.圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)〖答案〗D〖解析〗光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系是Ekm=hv－W，結(jié)合圖象易判斷D正確．2.2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。該系統(tǒng)共有35顆衛(wèi)星，比GPS導(dǎo)航系統(tǒng)多5顆，多出的5顆是相對地面靜止的高軌道衛(wèi)星（簡稱“靜衛(wèi)”，即地球同步衛(wèi)星），這5顆“靜衛(wèi)”的（）A.加速度比地面重力加速度大 B.角速度比月球的角速度小C.加速度比地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)物體的加速度大 D.線速度比地球第一宇宙速度大〖答案〗C〖解析〗A．根據(jù)萬有引力等于重力，則有可得，離地面越高，半徑越大，故加速度比地面重力加速度小，A錯誤；B．同步衛(wèi)星周期24h，月球周期一個月，根據(jù)可知角速度比月球的角速度大，B錯誤；C．同步衛(wèi)星與地面物體運行周期相同，但同步衛(wèi)星的軌道半徑較大，根據(jù)可知加速度比地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)物體的加速度大，C正確；D．根據(jù)萬有引力提供向心力有可得，離地面越高，半徑越大，故線速度比地球第一宇宙速度小，D錯誤。故選C。3.某平面區(qū)域內(nèi)一靜電場的等勢線分布如圖中虛線所示，一正電荷僅在電場力作用下由a運動至b，設(shè)a、b兩點的電場強度分別為Ea、Eb，電勢分別為a、b，該電荷在a、b兩點的速度分別為va、vb，電勢能分別為Epa、Epb，則（）A.Ea>Eb B.a>b C.va>vb D.Epa>Epb〖答案〗C〖解析〗A．等勢面的疏密反應(yīng)電場強度的大小，所以，A錯誤；B．研究軌跡與等勢面的交點A，如下圖所示電場線與等勢面垂直，再利用物體做曲線運動合外力指向凹側(cè)，所以A點所受電場力水平向左，又因為帶正電，所以A點的電場線水平向左，從而判斷出電場線指向左側(cè)，所以，B錯誤；CD．正電荷在電勢高的地方電勢能大，所以在點的電勢能大于點的電勢能，則Epa<Epb。電荷具有動能和電勢能兩種能量，根據(jù)能量守恒，電勢能大的地方，動能小，所以，C正確，D錯誤。故選C。4.小芳設(shè)計了一個電吹風(fēng)，其電路圖如圖所示，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為N1、N2，小風(fēng)扇的額定電壓為60V。a、b、c、d為四個固定觸點，轉(zhuǎn)動扇形金屬觸片P的位置可同時接觸兩個觸點，使電吹風(fēng)可處于關(guān)機、吹熱風(fēng)和吹冷風(fēng)三種工作狀態(tài)。在電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時（）A.觸片P同時接觸a、b，N1：N2=11∶3B.觸片P同時接觸a、b，N1：N2=3∶11C.觸片P同時接觸b、c，N1：N2=11∶3D觸片P同時接觸b、c，N1：N2=3∶11〖答案〗A〖解析〗由題意可知，電吹風(fēng)吹熱時，電熱絲需連入電路中，觸片P同時接觸a，b，由變壓器電壓和匝數(shù)關(guān)系可得A正確，BCD錯誤，故選A。5.如圖所示，一位登山者小王站在傾角為30°的斜坡上，正在通過平行于斜坡的繩索拉動朋友。已知小王總質(zhì)量為65kg，最大靜摩擦力為壓力的0.8倍，sin30°=0.5，cos30°=0.87，g=10m/s2，若小王沒有滑動，則（）A.小王受到的摩擦力可能沿斜坡向下B.小王對繩索的拉力最大值約為127NC.朋友丟掉背包后，小王受到的最大靜摩擦力會減小D.小王受到繩索拉力與摩擦力的合力會隨繩索拉力的變化而變化〖答案〗B〖解析〗A．因小王靜止，所以他沿斜面方向受力平衡，小王所受重力沿斜面方向的分力沿斜面向下，繩子對小王的拉力沿斜面向下，所以小王受到的摩擦力必須沿斜面向上，故A錯誤；B．對小王剛好不動的臨界情況，由平衡條件得Fmax+mgsinθ=0.8mgcosθ解得Fmax=127N故B正確；C．朋友丟掉背包后，小王對斜面的壓力大小不變，受到的最大靜摩擦力不變，故C錯誤；D．小王受到繩索的拉力和摩擦力的合力與小王所受重力沿斜面方向的分力平衡，小王所受重力沿斜面方向的分力不變，所以小王受到繩索拉力與摩擦力的合力不變，故D錯誤。故選B。6.兩固定且互相垂直的無限長直導(dǎo)線l1與l2在同一豎直面內(nèi)，導(dǎo)線中通有大小相等、方向如圖所示的恒定電流。有一正方形導(dǎo)線框ABCD，初始時刻，AB邊與l1重合，AD邊與l2重合，所有導(dǎo)線間彼此絕緣。若導(dǎo)線框（）A.沿AD方向平移，則導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B.沿AB方向平移，則導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流C.沿AC方向平移，則導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流D.沿AD方向平移，l1對CD邊的安培力垂直CD邊向右〖答案〗D〖解析〗A．沿AD方向平移，l2產(chǎn)生磁場大小不變，而l1產(chǎn)生的磁場逐漸減小，所以穿過線框的總磁通量向外逐漸增大，由楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，則導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故A錯誤；B．沿AB方向平移，l1產(chǎn)生磁場大小不變，而l2產(chǎn)生的磁場逐漸減小，所以穿過線框的總磁通量向里逐漸增大，穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，由楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，則導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，故B錯誤；C．沿AC方向平移，穿過閉合電路的磁通量不發(fā)生變化，一直為零，則導(dǎo)線框內(nèi)無感應(yīng)電流，故C錯誤；D．沿AD方向平移，線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，l1在CD處磁場垂直于紙面向里，由左手定則判斷安培力的方向，l1對CD邊的安培力垂直CD邊向右，故D正確。故選D。7.速度方向相同、動能一樣大的電子、質(zhì)子及α粒子從AD邊某點O垂直進入某種場中（甲為勻強電場，乙為勻強磁場），都能從BC邊離開場區(qū)域。關(guān)于它們在場中的運動，不計質(zhì)子與中子的質(zhì)量差異。下列說法正確的是（）A.若為勻強磁場，運動軌跡有兩條B.若為勻強磁場，離開磁場時α粒子動能最大C.若為勻強電場，離開電場時質(zhì)子和α粒子動能增加，電子動能減小D.若為勻強電場，離開電場時這三種粒子的速度偏轉(zhuǎn)角大小都不相等〖答案〗A〖解析〗A．若為勻強磁場，粒子在磁場中做圓周運動，洛侖茲力提供向心力，質(zhì)子與粒子半徑相同，磁場中有兩條軌跡，A正確；B．若為勻強磁場，洛侖茲力永遠不做功，三種粒子初動能相等，從磁場中出來時的動能也相等，B錯誤；C．若為勻強電場，質(zhì)子與粒子帶正電，軌跡向下偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，電子帶負電，軌跡向上偏轉(zhuǎn)，電場力也做正功，動能都增加，C錯誤；D．若為勻強電場，粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)角的正切值為質(zhì)子和電子都帶一個單位的元電荷，偏轉(zhuǎn)角相同，都小于粒子的偏轉(zhuǎn)角，D錯誤；故選A。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8.足球運動員練習(xí)任意球技術(shù)時，將球放置在A點，第一次發(fā)出的球在空中的軌跡為圖中實線l，第二次球在空中的軌跡為圖中虛線2，兩次都恰好落在地面同一點B。不計空氣阻力對球的影響，比較球兩次在空中的運動，下列說法正確的有（）A.在空中運動時間相同 B.在空中運動加速度相同C.運動軌跡最高點位置在同一條豎直線上 D.球著地的動能可能相等〖答案〗BCD〖解析〗AB．足球在豎直方向上重力提供加速度，所以兩球在空中加速度均為重力加速度，從最高點到地面，豎直方向可視為自由落體運動，兩球在豎直方向上高度不同，根據(jù)可知兩球在空中運動時間不同，A錯誤，B正確；C．足球上升和下落過程高度相同，所以用時相同，則運動軌跡關(guān)于最高點左右對稱，兩足球水平位移相同，所以運動軌跡最高點位置在同一條豎直線上，C正確；D．足球飛行過程中機械能守恒，落地的動能與踢出的動能相同，1軌跡足球?qū)?yīng)的高度低，用時短，足球豎直方向上的速度小，水平方向上做勻速直線運動，根據(jù)可知水平速度較大；2軌跡對應(yīng)的高度高，用時長，足球豎直方向速度大，水平方向速度小，所以合速度可能與1軌跡對應(yīng)的合速度相等，則兩球著地的動能可能相等，D正確。故選BCD。9.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，利用壓敏電阻可以設(shè)計一個電路來判斷升降機的運動情況，其工作原理如圖所示。將壓敏電阻固定在升降機底板上，其上放置一個絕緣物塊。0~t1時間內(nèi)升降機停在某樓層處，從t1時刻開始運動，電流表中電流隨時間變化的情況如圖所示，下列判斷正確的是（）A.t1~t2時間內(nèi)，升降機可能先加速下降后減速下降B.t2~t3時間內(nèi)，升降機處于靜止?fàn)顟B(tài)C.t3~t4時間內(nèi)，升降機處于超重狀態(tài)D.t3~t4時間內(nèi)，升降機的加速度大小先增大后減小〖答案〗CD〖解析〗A．0~t1時間內(nèi)升降機停在某樓層處，受力平衡，t1~t2時間內(nèi)電路中電流比升降機靜止時小，說明壓敏電阻增大，壓力減小，重物處于失重狀態(tài)，則此過程升降機一直加速下降，故A錯誤；B．t2~t3時間內(nèi)電路中電流等于升降機靜止時的電流，由于t1~t2時間內(nèi)升降機在加速運動，所以t2~t3時間內(nèi)處于勻速運動狀態(tài)，故B錯誤；C．t3~t4時間內(nèi)電路中的電流大于升降機靜止時的電流，說明壓敏電阻減小，壓力增大，重物處于超重狀態(tài)，故C正確；D．由圖可知t3~t4時間內(nèi)，電流先增大后減小，得壓敏電阻是先減小后增大，可知壓力是先增大后減小，可得加速度是先增大后減小，故D正確。故選CD。10.將質(zhì)量為1kg的物體從傾角為的固定斜面底端以某一初速度v0上滑，向上運動的動能和重力勢能隨位移變化的圖像如圖所示。取斜面底端水平面為零勢能面，重力加速度g為10m/s2。下列說法正確的是（）A.物體初速度v0的大小是m/sB.物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5C.物體回到出發(fā)點的動能為4JD.物體上升過程重力的沖量大于下降到出發(fā)點的過程中重力的沖量〖答案〗BC〖解析〗A．開始時動能最大，由圖象知解得選項A錯誤；物體上滑，動能越來越小，最高點為0，由圖象知，物體上滑的位移L=2m，物體在最高點重力勢能為：Ep=mgh=12J解得h=1.2m則斜面傾角為物體上滑過程中能量損失等于摩擦力做功，所以有代入數(shù)值解得解得選項B正確；C．物體回到出發(fā)點重力勢能不變，損失的能量所以回到出發(fā)點動能為選項C正確；D．物體上升過程的加速度下降的加速度所以根據(jù)可得上升的時間小于下降的時間，根據(jù)可得物體上升過程重力的沖量小于下降到出發(fā)點的過程中重力的沖量，選項D錯誤。故選BC。三、非選擇題：第11~14題為必考題，考生都必須作答。15~16題為選考題，考生根據(jù)要求作答。（一）必考題：共42分。11.某實驗小組利用如圖甲所示實驗裝置驗證動量守恒定律，已知小球A、B的直徑相同，質(zhì)量分別為m1、m2。（1）用10分度的游標(biāo)卡尺測量小球A的直徑d。其示數(shù)如圖乙所示，直徑d=________cm。（2）用兩條細線分別將球A、B懸持于同一水平高度，且自然下垂時兩球恰好接觸，球心位于同一水平線上。將球A向左拉起，使其懸線與豎直方向的夾角為時由靜止釋放，與球B碰撞后，球A向左擺且測得擺到最高點時其懸線與豎直方向的夾角為，球B向右擺且測得擺到最高點時其懸線與豎直方向的夾角為、通過以上實驗結(jié)果可知質(zhì)量m1______（填“大于”“小于”或“等于”）m2。（3）若兩球碰撞前后的動量守恒，則________。（用測量的物理量表示）〖答案〗（1）3.26（2）小于（3）〖解析〗（1）[1]直徑（2）[2]因A小球碰撞后反彈，所以（3）[3]小球A下擺過程只有重力做功，機械能守恒，由機械能守恒定律得碰撞后，對AB兩球分別根據(jù)機械能守恒定律得若兩球碰撞前后的動量守恒，則滿足聯(lián)立以上四式得12.課外興趣小組在一次拆裝晶體管收音機的過程中，發(fā)現(xiàn)一只發(fā)光二極管，如圖甲所示，同學(xué)們決定研究其伏安特性，并測量其正向電壓為3.2V時的功率。（1）由于不能準確知道二極管的正負極，同學(xué)們用多用電表的歐姆擋對其進行測量，當(dāng)黑表筆接A端、紅表筆接B端時，指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，反接后有明顯偏轉(zhuǎn)，則可以判斷二極管的正極是___________端。（填“A”或“B”）（2）選用下列器材設(shè)計電路進行實驗：A.電源電動勢E（4.5V，內(nèi)阻可忽略）B.電流表A（量程0~40mA，內(nèi)阻可忽略）C.電壓表V（量程0~3V，內(nèi)阻為6000Ω）D.滑動變阻器R1（最大阻值為10Ω）E.滑動變阻器R2（最大阻值為1000Ω）F.定值電阻R3（阻值為2000Ω）G.定值電阻R4（阻值為200Ω）H.開關(guān)、導(dǎo)線若干。①滑動變阻器應(yīng)選___________，定值電阻應(yīng)選___________；（填寫器材前字母序號）②圖乙方框中畫出了部分電路圖，請根據(jù)實驗器材將電路圖補充完整___________；③某同學(xué)測量出了多組電壓表的示數(shù)U及對應(yīng)的電流表示數(shù)I，以電壓表的示數(shù)U為橫坐標(biāo)，電流表的示數(shù)I為縱坐標(biāo)，描繪的圖線如圖丙所示，則當(dāng)二極管的兩端電壓為3.2V時，二極管的功率為___________W。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）〖答案〗（1）B（2）DF0.051〖解析〗（1）[1]當(dāng)黑表筆接A端、紅表筆同時接B端時，指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，說明二極管內(nèi)阻很大，此時二極管反向連接，由于歐姆表內(nèi)置電源正極與黑表筆相連、負極與紅表筆相連，由此可知，A端是二極管負極，B端是二極管的正極；（2）[2]由圖可知，滑動變阻用分壓式，分壓接法的滑動變阻器選擇最大阻值小的滑動變阻器R1，即滑動變阻器選D；[3][4]電源電動勢為4.5V，不能用量程為3V的電壓表測電壓，可以用定值電阻R3與電壓表串聯(lián)后改裝成量程較大的電壓表測電壓，即定值電阻選F；用電流表A測電流，電路圖如圖所示[5]由二極管的伏安特性曲線可以查出，當(dāng)二極管兩端電壓為U=3.2V時，根據(jù)電壓表與電阻R3的阻值關(guān)系可知，電壓表的示數(shù)為2.4V，電流I=16mA，則功率為13.如圖甲是法拉第發(fā)明的銅盤發(fā)電機，也是人類歷史上第一臺發(fā)電機。利用這個發(fā)電機給平行金屬板電容器供電，如圖乙。已知銅盤的半徑為L，加在盤下半側(cè)的勻強磁場磁感應(yīng)強度為B1，盤勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω，每塊平行板長度為d，板間距離也為d，板間加垂直紙面向內(nèi)、磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場。重力加速度大小為g。（1）求銅盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大??；（2）若有一帶負電的小球從電容器兩板中間水平向右射入，在復(fù)合場中做勻速圓周運動又從極板右側(cè)邊緣射出，求射入的速度大小?！即鸢浮?1)；(2)〖解析〗(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得解得(2)小球在復(fù)合場中做勻速圓周運動，必須電場力與重力平衡，洛倫茲力提供向心力，有帶電小球恰好能從金屬板間射出，如圖所示，根據(jù)勾股定理，有聯(lián)立解得14.一質(zhì)量為m的載重卡車A的水平車板上載有一質(zhì)量為m的重物B，在水平直公路上以速度v0做勻速直線運動，重物與車廂前壁間的距離為L（L>0）o因發(fā)生緊急情況，卡車突然緊急制動（可近似認為車輪被“抱死”）。已知，重物與車廂底板間的動摩擦因數(shù)為μ，卡車車輪與地面間的動摩擦因數(shù)為2μ，設(shè)最大靜摩擦等于滑動摩擦。如果重物與車廂前壁發(fā)生碰撞，則假定碰撞時間極短，碰后重物與車廂前壁不分開。重力加速度大小為g。(1)若重物和車廂前壁緊急制動時不發(fā)生碰撞，則v0、μ、L應(yīng)該滿足什么條件？(2)若重物和車廂前壁在緊急制動時發(fā)生碰撞，求卡車從制動開始到卡車和重物都停止的過程卡車走過的路程?！即鸢浮?1)當(dāng)時，B與A不會相碰；(2)或〖解析〗(1)緊急制動時，B相對A向右滑動，設(shè)A的加速度為，B的加速度為，則：對于A，根據(jù)牛頓第二定律有解得對于B，根據(jù)牛頓第二定律有解得A、B初速度均為，加速度，故A先停止，B后停止，設(shè)停止前的位移分別為，根據(jù)速度位移公式有，A、B恰好相碰時，則有由以上各式解得故當(dāng)時，B與A不會相碰。(2)分兩種情形討論；情形1：重物B與A碰撞前，均在運動，則有解得此時A、B物體的速度為，為確保A、B兩物體均未停止運動，需要滿足解得即當(dāng)時，A、B碰撞前均未停止運動。設(shè)A、B碰撞結(jié)束時的速度為，由動量守恒得解得A、B碰撞后一起勻減速，加速度為，根據(jù)牛頓第二定律有解得A與B碰撞前后的位移分別為，根據(jù)速度位移公式有，故A全過程的總路程為情形2：重物B與A碰撞前，A運動，B已經(jīng)停止；由情形1的分析可知，此過程應(yīng)滿足B碰撞時滿足解得設(shè)A、B碰撞結(jié)束時的速度為，由動量守恒得解得A與B碰撞前后的位移分別為，故A全過程的總路程為（二）選考題：共12分。請考生從2道題中任選一題作答。如果多做，則按所做的第一題計分。[選修3–3]15.如圖所示，汽車引擎蓋被氣彈簧支撐著。氣彈簧由活塞桿、活塞、填充物、壓力缸等部分組成，其中壓力缸為密閉的腔體，內(nèi)部充有一定質(zhì)量的氮氣，再打開引擎蓋時密閉于腔體內(nèi)的壓縮氣體膨脹，將引擎蓋頂起，若腔體內(nèi)氣體與外界無熱交換，內(nèi)部的氮氣可以視為理想氣體，則腔體內(nèi)氣體分子的平均動能_________（選填“減小”或者“增大”），腔體內(nèi)壁單位時間、單位面積被氮氣分子碰撞的次數(shù)________（選填“增多”、“減少”或“不變”）〖答案〗減小減小〖解析〗[1][2]根據(jù)?U=W+Q，因為與外界無熱交換所以Q=0，因為氣體膨脹對外做功所以W<0，故?U<0，所以分子的內(nèi)能減小，平均動能減小。此過程中因為分子速率減小，空間里分子的密度減小，故氮氣分子碰撞次數(shù)減小。16.如圖，在一個空的鋁制易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱（長度可以忽略）。如果不計大氣壓的變化，這就是一個簡易“溫度計”，已知大氣壓強是1.0pa，易拉罐的容積是300cm3，均勻吸管內(nèi)部的橫截面積為0.2cm2，吸管露出的長度為20cm，當(dāng)溫度為27°C時，油柱剛好在吸管和易拉罐的接口處。緩慢升高環(huán)境溫度，易拉罐中氣體從外界吸熱10J，油柱恰好