辽宁省辽阳市2021届新高考第三次质量检测物理试题含解析

辽宁省辽阳市2021届新高考第三次质量检测物理试题
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1．如图所示，将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为()
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】
单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式电流，则电动势的最大值E m＝Bl2ω＝
2πnBl2，其有效值E＝＝，计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P＝.
R＝＝，故只有B选项正确．
2．马路施工处警示灯是红色的，除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光传播范围更广，这是由于红色光（）
A．更容易发生衍射B．光子的能量大
C．更容易发生干涉D．更容易发生光电效应
【答案】A
【解析】
【详解】
A．红色光的波长较长，而频率较小，所以比其他可见光更容易发生衍射，A正确．
知红光比其他可见光的光子能量更小，B错误．
B．由εhν
C．发生干涉的条件是两束光同频、同向、同相位，与光的颜色无关，故C错误．
D．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红色光的频率小，不容易发生光电效应，故D错误．
故选A．
【点睛】
本题是物理知识在生活中的应用，考查了光的波长、频率和衍射、光电效应的关系．要知道红色光在可见光中的频率最小，波长最长．
3．如图所示，足够长的水平传送带以速度v 逆时针转动，一质量为1kg 的物体以02m /s v =的速度水平向右滑上传送带，经一定的时间后，物体返回到出发点。

已知物体与带之间的动摩擦因数0.2μ=，重力加速度g=10m/s 2。

则在该过程中摩擦力对物体做的功为（ ）
A ．0
B ．2.5J
C ．6.5J
D ．12J
【答案】A
【解析】
【详解】 由题意可知，物体在传送带上做匀变速运动，物体先向右做减速运动，速度为零时再向左做加速运动，回到出发点时速度大小12m /s v =，根据动能定理可知摩擦力做功为零，故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

4．工在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。

其中A 、B 为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上（电源电压小于材料的击穿电压）。

当流水线上通过的产品厚度减小时，下列说法正确的是（ ）
A ．A 、
B 平行板电容器的电容增大
B ．A 、B 两板上的电荷量变大
C ．有电流从a 向b 流过灵敏电流计
D ．A 、B 两板间的电场强度变大
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．根据4S C kd
επ=可知当产品厚度减小，导致ε减小时，电容器的电容C 减小，A 错误； BC ．根据Q CU =可知极板带电量Q 减小，有放电电流从a 向b 流过，B 错误，C 正确；
D ．因两板之间的电势差不变，板间距不变，所以两板间电场强度为U
E d
=
不变，D 错误。

故选C 。

5．如图所示，abcd是边长为L的正方形回路，处在斜向左上的匀强磁场中，磁场方向与回路平面呈45度角，ab，cd为金属棒，ad,bc为细的金属丝，金属丝的质量不计，ab金属棒固定且两端通过导线与另一侧的电源相连，连接在另一端的cd金属棒刚好能悬在空中且正方形回路处于水平，cd段金属棒的质量为m通过回路的磁通量为，重力加速度为g则cd棒中电流的大小和方向：
A．，方向从d到c B．，方向从c到d
C．，方向从d到c D．,方向从c到d
【答案】A
【解析】
【详解】
设磁场的磁感应强度为B，则有：Φ=BL2sin45°，求得，cd棒处于静止，则受到的安培力垂直于磁感应强度指向右上，设cd中的电流为I，则有：BILcos45°=mg，解得：，根据左手定则可知，
cd棒中的电流方向从d到c，故A正确，BCD错误。

6．如图，两梯形木块M、P（均可看成质点）叠放在水平地面上，M、P之间的接触面倾斜。

连接M与天花板之间的细绳沿竖直方向。

关于力的分析，下列说法正确（）
A．木块M不可能受二个力作用
B．木块M可能受三个力作用
C．木块M一定受四个力作用
D．地面可能受到水平方向的摩擦力
【答案】B
【解析】
【详解】
ABC、对A受力分析，若细线伸直且拉力等于重力时，AB间只接触无弹力，即A只受重力、拉力作用，
此时A 只受两个力，且AB 之间无摩擦，若A 细线未伸直即拉力为零，此时A 受重力、支持力、摩擦力作用，故AC 错误，B 正确。

C 、对整体进行分析，整体受重力、支持力或重力、支持力、拉力作用，而水平方向没有外力，故水平地面对B 物体没有摩擦力，故
D 错误；
二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
7．如图，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的轻弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h ＝0.1m 处，滑块与弹簧不拴接。

现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h 并作出滑块的动能E k －h 图象，其中h ＝0.18m 时对应图象的最顶点，高度从0.2m 上升到0.35m 范围内图象为直线，其余为曲线，取g ＝10m/s 2，由图象可知（ ）
A ．滑块的质量为0.18kg
B ．弹簧的劲度系数为100N/m
C ．滑块运动的最大加速度为50m/s 2
D ．弹簧的弹性势能最大值为0.5J
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．在从0.2m 上升到0.35m 范围内，△E k =△E p =mg △h ，图线的斜率绝对值为:
0.3N=2N 0.350.2
k E k mg h ∆=
==∆- 则 m=0.2kg
故A 错误；
B ．由题意滑块与弹簧在弹簧原长时分离，弹簧的原长为0.2m ，h=0.18m 时速度最大，此时
mg=kx 1
x 1=0.02m
得
k=100N/m
故B 正确；
C ．在h=0.1m 处时滑块加速度最大
kx 2-mg=ma
其中x 2=0.1m ，得最大加速度
a=40m/s 2
故C 错误；
D ．根据能量守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能，所以
E pm =mg △h m =0.2×10×（0.35-0.1）J=0.5J
故D 正确。

故选BD 。

8．卡文迪许把自己测量引力常量的实验说成是“称量地球重量”。

若已知引力常量，下列说法正确的是（ ）
A ．根据火星的半径和火星表面的重力加速度，可估算出火星的密度
B ．根据土星绕太阳公转的半径和周期，可估算出土星的质量
C ．根据金星绕太阳公转的半径、周期和太阳半径，可估算出太阳表面的重力加速度
D ．根据月球公转的周期、月地距离和地球表面的重力加速度，可估算出地球的第一宇宙速度
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A ．根据物体在火星表面受到重力等于万有引力可知
2 GMm mg R
＝ 解得
G
gR M 2
= 34M g V RG
ρπ=＝ 可以求出火星密度，故A 正确；
B ．只能求出中心天体的质量，环绕天体的质量无法求出，故土星质量无法求出，故B 错误；
C ．金星绕太阳公转
222()Mm G m r r T
π= 解得太阳的质量
23
24r M GT
π=
太阳半径R 已知，则表面重力加速度
23
2224GM r g T R
R π== 故C 正确；
D ．月球绕地球做匀速圆周运动
222()Mm G m r r T
π= 可求解地球的质量M ，地球表面重力加速度g 已知，根据黄金代换式GM=gR 2，可以求出地球半径R ，根据
v =可以求出地球的第一宇宙速度，故D 正确。

故选ACD 。

9．下列说法中正确的是（ ）
A ．液晶既有液体的流动性又有晶体的各向异性
B ．第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
C ．在有分子力时，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
D ．大雾天气，学生感觉到教室潮湿，说明教室内的相对湿度较大
E.非晶体是各向同性的，晶体都是各向异性的
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A ．液晶既有液体的流动性又有晶体的各向异性，选项A 正确；
B ．第二类永动机研制失败的原因是违背了热力学第二定律，选项B 错误；
C ．在有分子力时，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，选项C 正确；
D ．大雾天气，学生感觉到教室潮湿，说明教室内的相对湿度较大，选项D 正确；
E ．多晶体具有各向同性，选项E 错误。

故选ACD 。

10． “嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的γ射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。

月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出γ射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙射线轰击下会发出γ射线。

而γ射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。

下列关于γ射线的说法正确的是（ ）
A ．γ射线经常伴随α射线和β射线产生
B ．γ射线来自原子核
C ．如果元素以单质存在其有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定其有放射性
D．γ射线的穿透能力比α射线、β射线都要强
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.γ射线是原子核发生变化时伴随α射线和β射线放出来的，故AB正确；
C.元素的放射性与其为单质还是化合物无关，故C错误；
D. γ射线本质是高速光子流，穿透能力比α射线、β射线都要强，故D正确。

故选ABD。

11．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，则（）
A．该原子核发生了α衰变
B．该原子核发生了β衰变
C．打出衰变粒子的反冲核沿小圆逆时针运动
D．该原子核的衰变过程结束后，其系统的总质量略有增加
【答案】BC
【解析】
【详解】
AB．而衰变后两个新的带电粒子向相同方向偏转，故两粒子带异种电荷，原子核发生了β衰变，A项错误、B项正确；
C．由于衰变后两带电粒子的动量大小相等，根据圆周运动的规律，带电粒子的轨迹半径
mv
r
qB
=，电荷量
大的轨迹半径小，再利用左手定则判断反冲核沿逆时针方向运动，C项正确；
D．衰变中有核能转变为其他形式的能，故系统发生质量亏损，即总质量略有减少，D项错误。

故选BC。

12．如图所示，将一个细导电硅胶弹性绳圈剪断，在绳圈中通入电流，并将其置于光滑水平面上，该空间
存在竖直向下的匀强磁场。

已知磁感应强度为
B，硅胶绳的劲度系数为k，通入电流前绳圈周长为L，通入顺时针方向的电流I稳定后，绳圈周长变为1L。

则下列说法正确的是（）
A ．通电稳定后绳圈中的磁通量大于2014
B L π
B ．ACB 段绳圈所受安培力的合力大小为012
B IL
C ．图中A B 、两处的弹力大小均为012B LL π
D ．题中各量满足关系式
0122k B I L L k
ππ-= 【答案】ACD
【解析】
【详解】 A ．通入顺时针方向电流I 稳定后，绳圈周长为1L ，由
112L r π= 可得112L r π
=，面积 22
2111
()24L L S r ππππ=== 由安培定则可判断出环形电流在环内产生的磁场方向竖直向下，绳圈内磁感应强度大于0B ，由磁通量公式
BS Φ= 可知通电稳定后绳圈中的磁通量大于2014B L π
，故A 正确； B ．ACB 段的等效长度为12r ，故ACB 段所受安培力
011010222B IL L F B I r B I ππ
=⋅=⋅=
故B 错误；
C ．设题图中A B 、两处的弹力大小均为1F ，对半圆弧ACB 段，由平衡条件有 0112B IL F
π=
解得0112B IL F π
=，故C 正确； D ．由胡克定律有
11()F k L L =-
解得0112B IL L L k π
-=，两侧均除以1L ，得 0112B I L L k π
-= 即0122k B I L L k ππ
-=，故D 正确。

故选ACD 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某实验小组用如图所示的装置，做验证机械能守恒定律的实验。

当地重力加速度为g ：
(1)电磁铁通过铁夹固定在铁架台上，给电磁铁通电，小球被吸在电磁铁下方（光电门的正上方）。

电磁铁断电，小球由静止释放，测得小球通过光电门所用时间为t ，测得小球直径为d ，电磁铁下表面到光电门的距离为()h h d ?，根据测得数值，得到表达式_______（用已知和测得的物理量表示）在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律得到验证；
(2)若保持电磁铁位置不变，改变光电门的位置，重复上述实验，得到多组h 及小球通过光电门的时间t ，
为了能通过图像直观地得到实验结果，需要作出h -_____（填“t ”“2t ”“1t ”或“21t
”）图像，当图像是一条过原点的倾斜直线时，且在误差允许的范围内，斜率等于___________（用已知和测得的物理量表示），则机械能守恒定律得到验证；
(3)下列措施可以减小实验误差的是______。

A ．选用直径较小，质量较大的小球
B ．选用直径较大，质量较大的小球
C ．电磁铁下表面到光电门的距离适当大些
D ．尽量让小球球心通过光电门
【答案】21()2d gh t = 21t 22d g ACD 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由机械能守恒有
21()2d mgh m t
= 故要验证的表达式为21()2d gh t =。

(2)[2][3]由21()2d gh t
=得 22
12d h g t =⋅ 即为了直观地得到实验结果，应作21h t -图像，在误差允许的范围内图像的斜率为2
2d g
，则机械能守恒定律得到验证。

(3)[4]
AB ．为了减少实验误差，应选用质量大、体积小的小球，选项A 正确，选项B 错误；
CD ．电磁铁下表面到光电门的距离适当大些可以减小长度及速度测量的误差，尽量让小球球心通过光电门，减小因小球遮光长度不是直径引起的误差，选项C 、D 正确。

故填ACD 。

14．在没有天平的情况下，实验小组利用以下方法对质量进行间接测量，装置如图甲所示：一根轻绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物P 、Q 相连，重物P 、Q 的质量均为m （已知），在重物Q 的下面通过轻质挂钩悬挂待测物块Z 。

重物P 的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度为g 。

(1)某次实验中。

先接通频率为50Hz 的交流电源，再由静止释放系统，得到如图乙所示的纸带。

相邻两计数点间还有四个点没画出，则系统运动的加速度a=______________m/s²（保留两位有效数字）。

(2)在忽略阻力的情况下，物块Z 质量M 的表达式为M=________（用字母m 、a 、g 表示）。

(3)由(2)中理论关系测得的质量为M ，而实际情况下，空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦、定滑轮中的滚动摩擦不可以忽略，使物块Z 的实际质量与理论值M 有一定差异。

这是一种_______（填“偶然误差”或“系统设差”）。

【答案】0.32 2ma g a -
系统误差
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据逐差法求解加速度
22
22
0.03290.02950.02640.0232
m/s0.32m/s
440.1
CE AC
x x
a
T
-+--
===
⨯
(2)[2]对P、Q、Z构成的系统应用牛顿第二定律
()()
m M g mg m m M a
+-=++
解得
2ma
M
g a
=
-
(3)[3]根据题意可知这种误差为客观因素造成的不可避免的误差，应为系统误差。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，AB为竖直平面内的细管状半圆轨道，AB连线为竖直直径，轨道半径R=6.4m，轨道内壁光滑，A、B两端为轨道的开口。

BC为粗糙水平轨道，其长度s=8.4m。

CD为倾角θ=37°的斜面。

用两个小物块a、b紧靠在一轻弹簧的两端将弹簧压缩，用细线将两物块绑住，沿轨道静置于C点。

弹簧很短，物块与弹簧均不拴接，物块a的线度略小于细管的内径。

烧断细线，两物块先后落到斜面的M点，CM 两点之间的距离L=12m。

已知物块跟水平轨道之间的动摩擦因数
1
7
μ=，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求：
（1）物块b刚离开弹簧的瞬间，其速率v0是多少；
（2）设物块a、b的质量分别为m1、m2，则1
2
m
m是多少？（结果可以用根式表示）
【答案】(1)8m/s；(2)
8
19
或
27
7
【解析】
【分析】
【详解】
（1）物块b 离开弹簧后做平抛运动。

设从C 运动到M 历时为t ，则
21sin 372
L gt ︒=，0cos37L v t ︒= 代入数据解得
1.2s t =，08m /s v =
(2) ①物块a 能够经过A 点做平抛运动落到斜面的M 点。

设物块a 经过A 点的速率为v A ，从A 运动到M 历时为t 1，则
2112sin 372
R L gt ︒+=
，1cos37A s L v t ︒+= 解得 12s t =，9m /s A v =
设物块a 刚被弹簧弹开时的速率为v Cl ，在从C 运动到A 的过程中，由动能定理得
22111111222
A C m v m v m gs mgR μ-=-- 解得
v Cl =19m/s
弹簧弹开物块a 、b 的过程中，物块a 、b 动量守恒。

选向右的方向为正方向，由动量守恒定律得 20110C m v m v -=
解得
12819
m m = ②物块a 被弹簧弹开后不能到达A 点，物块a 从C 点做平抛运动落到斜面的M 点，做平抛运动的初速度大小也是v 0。

设物块a 刚被弹簧弹开时的速率为v C2，在物块a 从C 向左运动到再次回到C 点的过程中，由动能定理得
221012111222
C m v m v m gs μ-=- 解得：
2s C v =
弹簧弹开物块a 、b 的过程中，物块a 、b 动量守恒。

选向右的方向为正方向，由动量守恒定律得 20120C m v m v -=
解得
1
2
27
7
m
m
=
16．如图所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.06s时刻的波形图．已知在t ＝0时刻，x＝1.5m处的质点向y轴正方向运动．
(1)判断该波的传播方向；
(2)求该波的最小频率；
(3)若3T<t<4T，求该波的波速．
【答案】(1)向右传播(2)12.5Hz(3)75m/s
【解析】
【详解】
（1）在t＝0时刻，x＝1.5m处的质点向y轴正方向运动，则该波向右传播；
（2）由波形图可知：
3
0.06s
4
nT T
+=解得
0.24
s
43
T
n
=
+
（n=0、1、2、3……）
当n=0时可求解最大周期0.08s
m
T=，则最小频率；f n＝
1
m
T＝12.5Hz
（3）若3T<t<4T，则由上述表达式可知n=3，即0.06s＝(3＋
3
4
)T，解得：T＝
0.24
15
s；
由图中读出波长为=1.2m
λ，则波速v＝
T
λ
＝
1.2
0.24
×15m/s＝75m/s.
17．如图，在xOy平面的第一、四象限内存在着方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，第四象限内存在方向沿-y方向、电场强度为E的匀强电场．从y轴上坐标为a的一点向磁场区发射速度大小不等的带正电同种粒子，速度方向范围是与+y方向成30°～150°，且在xOy平面内．结果所有粒子经过磁场偏转后都垂直打到x轴上，然后进入第四象限的匀强电场区．已知带电粒子电量为q，质量为m，重力不计．求：
（1）垂直y轴方向射入磁场粒子运动的速度大小v1；
（2）粒子在第Ⅰ象限的磁场中运动的最长时间以及对应的射入方向；
（3）从x轴上
(21)
x a
=-点射人第四象限的粒子穿过电磁场后经过y
轴上y b
=-的点，求该粒子经过y b
=-点的速度大小．
【答案】（1）
1
qBa
v
m
=（2）
5
6
m
t
qB
π
=（3）222
2
22
q B a qEb
v
m m
=+
【解析】
【分析】
【详解】
（1）如图所示，粒子运动的圆心在O点，轨道半径1r a
=
由
2
1
1
1
v
qv B m
r
=
得
1
qBa
v
m
=
（2）当粒子初速度与y轴正方向夹角30°时，粒子运动的时间最长
此时轨道对应的圆心角150
α=︒
粒子在磁场中运动的周期
2m
T
qB
π
=
综上可知
1505
3606
m
t T
qB
π
==
（3）如图所示设粒子射入磁场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，
则有cos(21)
R R a
θ
-=
sin
R a
θ=
可得45
θ=︒，2
R a
=
此粒子进入磁场的速度v 0，则：0qBR v m m == 设粒子到达y 轴上速度为v ，根据动能定理，有：2201122
qEb mv mv =-
解得：v =。