2021届江苏省六校联合高三(下)第三次模拟考试物理试卷及答案

绝密★启用前
2021届江苏省六校联合高三（下）第三次模拟
考试物理试题
注意事项：1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题
1．往返跑是体育特长生进行体育技能训练的一种常见运动，如图所示为某特长生进行往返跑简化情境的v-t图象，下列关于该特长生运动过程的说法正确的是（）
A．第1s末的加速度最大，第3s末的加速度最小
B．第3s末的位移最大，第6s末的位移为零
C．2~4s过程中位移方向发生了变化
D．0~2s速度一直增大，2~4s速度一直减小
2．如图所示，用方向、大小均可变化的力F抵住靠墙的质量为m的物块，墙与物块之间的动摩擦
因数为μ=3
4
，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，若要使物块不滑下，F的最小值为
（）
A．3
5
mg B．
4
5
mg C．
3
4
mg D．
4
3
mg
3．人的眼球可简化为如图所示的光学模型，即眼球可视为由两个折射率相同但大小不同的球体组
的平行光束进入眼睛，汇聚于视网膜上的P处（两球
α=︒，则两球体折射心连线的延长线交于大球表面的一点），图中小球半径为R，光线汇聚角为30
率为（）
B C．2 D
A
4．关于分子力，下列对自然中的现象解释合理的是（）
A．拉长一根橡皮筋，能感觉到橡皮筋的张力，是因为分子间的距离变大，相邻分子间只有引力B．水很难被压缩，是因为压缩时，分子间距离变小，相邻分子间只有斥力，没有引力
C．空中的小雨滴一般呈球形，主要是因为表面张力使水分子聚集成球体
D．注射器中封闭一段气体，堵住出口，压缩气体感觉比较费力，因为压缩气体时相邻分子间的作用力表现为斥力
5．一定质量的理想气体从状态A开始，经历状态B、C、D回到状态A的p-T图象如图所示，其中BA的延长线经过原点O，BC、AD与横轴平行，CD与纵轴平行，下列说法正确的是（）
A．A到B的过程中，气体的体积变大
B．B到C的过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数减少
C．C到D的过程中，气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功
D．D到A的过程中，气体内能减小、体积增大
6．滑雪是冬奥会的比赛项目之一、如图所示，整个滑雪轨道在同一竖直平面内，高为H的弯曲滑道OA与长直斜滑道AB连接，某运动员从O点由静止滑下，到达A点并水平飞出后落到长直斜滑
道上，则（ ）
A ．运动员在A 点水平飞出的速度加倍
B ．运动员在A 点飞出后在空中运动的时间加倍
C ．运动员落到斜滑道上的速度大小不变
D ．运动员落到斜滑道上的速度方向不变
7．2020年的中国航天让国人振奋不已，也让世界看到了中国力量、中国速度。

“北斗三号”最后一颗全球组网卫星成功定点于距离地球3.6万公里的地球同步轨道，其轨道半径约为地球半径的6.6倍，顺利进入长期运行管理模式；长征五号遥四运载火箭飞行了约36分钟就成功将首个火星探测器“天问一号”送入预定轨道。

若火星密度是地球密度的0.7倍，则“天问一号”绕火星表面做圆周运动的周期约为（ ）
A ．0.2 h
B ．1.7 h
C ．4 h
D ．12 h
8．如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为1:10，副线圈接有电阻R 和额定电压为10V 的小灯泡C ，原线圈与如图所示的交流发电机相连接，交流发电机线圈为100匝，电阻不计，线圈面积为20.1m ，磁感应强度为0.1T B ，1A 和2A 为理想交流电流表，则下列说法正确的是（ ）
A ．1A 和2A 示数之比为1:10
B /s
C ．如果线圈的转速加倍，电阻R 的热功率也加倍
D ．若仅小灯泡烧坏了，则1A 示数将变小
9．一列简谐横波沿x 轴正方向传播，部分波形如图所示。

质点P 、
Q 的横坐标分别为8 cm 、14 cm ，此时质点P 已振动了0.02 s 。

以P 点开始振动时为计时起点，波速小于6 m/s ，下列说法正确的是（ ）
A．波的传播速度可能为1 m/s
B．t=0.015 s时刻，质点P可能第一次到达波峰
C．在t=0.035 s到t=0.04 s时间内，质点Q速度逐渐增大
D．图示时刻波已经传到质点Q
10．如图甲、乙所示的电路中，两光滑平行导轨之间的距离均为L，在两导轨之间的平面内都有垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场，两金属杆完全相同、阻值均为r，均与导轨接触良好。

图甲中导轨的左端接有阻值为R的定值电阻，金属杆在水平拉力的作用下以速度v水平向右做匀速运动；图乙中导轨的左端接有内阻不计的电源，金属杆通过跨过定滑轮的绝缘轻绳与一重物相连，杆正以速度v水平向右做匀速运动，电路中的电流为I。

若导轨电阻不计，忽略所有摩擦，则下列说法正确的是（）
A．两杆所受安培力的方向相同
B．图甲、乙中两杆所受安培力大小之比为BLv Ir
C．在时间Δt内图甲中金属杆产生的电能为
22
B L v t R r
∆
+
D．在时间Δt内图乙中电源输出的能量为BILvΔt
11．如图所示，天花板下面分别悬挂质量为m1、m2的带有异种电荷的A、B两小球。

平衡时，两小球恰处于同一水平面，细线与竖直方向的夹角分别为θ1与θ2（θ1>θ2）。

两小球各自所带电荷被瞬间中和后开始运动，运动中线未断裂。

则下列说法正确的是（）
A ．平衡时连接A 、
B 两小球的细线上的拉力大小之比为
12
sin sin θθ B ．A 、B 两球的质量比为12tan tan θθ C ．A 球到达最低点时的速度小于B 球到达最低点时的
D ．A 球到达最低点时的动能大于B 球到达最低点时的
二、实验题
12．现要尽量准确地测量量程为0~0.6A 、内阻约为2Ω的电流表A 1的内阻R A ，实验室提供的其他器材如下：
电流表A 2（量程0~3A ，内阻r =10Ω）；
滑动变阻器R 1（最大阻值10Ω，最大电流3.5A ）；
电阻箱R 2（阻值0~999Ω）；
电源E （电动势30V ，内阻约0.5Ω）；
开关、导线若干。

选用上述的一些器材，两个同学分别设计了图甲、图乙所示的电路图。

（1）在图甲的电路中，下列电阻箱R 2的取值最合理的是___________。

A ．5Ω
B ．50Ω
C ．500Ω
（2）在图甲的电路中，测得电流表A 1、A 2的示数分别为I 1、I 2，电阻箱的示数为R 2，则电流表A 1的内阻R A 的测量值为___________。

（用所给物理量表示）
（3）按图乙的电路进行如下操作：
①先将滑动变阻器R 1的滑动触头移到使电路安全的位置，再把电阻箱R 2的阻值调到______（填“最大”或“最小”）。

②闭合开关S 1、S ，调节滑动变阻器R 1，使两电流表的指针有较大幅度偏转，记录电流表A 2
的示
数I。

③断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数________，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1的内阻R A=_________。

（4）从实验测量精度的角度分析，用图___________电路较好，原因是___________。

三、解答题
13．如图甲所示的巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态，该器械有一个可乘坐二十人的环形座舱套在竖直柱子上，由升降机将座舱送上几十米的高处，然后让座舱自由下落，落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。

若座舱中某人用手水平托着质量为0.2kg的手机，手机中的软件记录了手机下落过程中加速度随时间变化的关系图象，如图乙所示。

（1）当座舱下落4s时，求人的速度大小；
（2）当座舱下落4s时，求手机对手的作用力。

14．对于甲和乙两种金属，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图所示。

用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量。

（1）求两图线的斜率和这两种金属的逸出功；
（2）若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，试比较照射这两种金属的入射光频率的大小。

15．两等高的长木板M、N放在光滑水平面上，两木板相邻但不粘连，木板N固定在水平面上，右侧固定有半径R=0.18 m的光滑半圆轨道，半圆轨道最下端与长木板N的上表面相切，长木板N
上放着质量mA=1 kg的物块A与质量mB=2 kg的物块B，A与B均可视为质点，A、B间夹一被压缩的轻质弹簧（弹簧与A、B均不拴接），用手固定A、B不动，此时弹簧储存的弹性势能为E p=48 J，在A、B间系一轻质细绳，细绳长度大于弹簧原长。

放手后A向左、B向右运动，细绳在极短时间内被拉断，之后B冲上半圆轨道，B恰能到达半圆轨道最高点C，A滑上长度为L=2m的木板M，木板N的上表面光滑，物块A和木板M上表面间的动摩擦因数为μ=0.4，木板M的质量m=1kg，重力加速度g取10 m/s2。

（1）求细绳被拉断过程中细绳对B的冲量I的大小；
（2）求A滑离M瞬间的速度大小；
（3）为了使A不滑离M，从A刚滑上M开始对M施加水平向左的拉力F，求拉力F应满足的条件。

16．在一边长为a的等边三角形OPQ内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，PQ是刚性绝缘板，带电微粒垂直撞上后会反向弹回，碰撞为弹性碰撞。

现以O点为坐标原点，OP为x轴正方向，建立直角坐标系，在第一象限内加一方向竖直向上的匀强电场，在y轴的左侧加一加速电场，假设A、B两极板之间的加速电压为U，在B板的中间有一小孔。

现将一带电荷量为-q、质量为m的带负电的微粒在A板中间由静止释放，带电微粒从B板的小孔处飞出，接着从y轴上的M点垂直y轴进入电场，随后从x轴上的C点进入磁场，且速度方向与OQ边平行。

经过一段时间带电微粒恰好垂直打到绝缘板的中点并被弹回。

最后带电微粒打在y轴负半轴上的N点处（C点、N点图中均未画出），不计带电微粒重力影响。

求：
（1）第一象限内的匀强电场的电场强度大小；
（2）三角形OPQ区域内匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）带电微粒从M点运动到N点所用的总时间。

参考答案：
1．B
【详解】
A ．在v -t 图象中，图线的斜率表示加速度，结合图线可知，A 错误；
B ．图线与横轴所围的面积大小表示特长生运动的位移大小，横轴以上的面积表示位移为正，由图线可知，0~3 s 内位移增大，3~6 s 内位移减小，根据横轴上、下两个三角形全等，可见3 s 末位移最大，6 s 末位移为零，B 正确；
C ．根据B 项分析可知，只有当负向位移大于正向位移时，总位移才为负值，即位移方向发生变化，3~4 s 速度为负值，表示运动（速度）方向沿反方向，而总位移还是为正，故位移方向没有变化，C 错误；
D ．0~2 s 速度一直增大，但2~4 s 速度先减小到零后反向增大，D 错误。

故选B 。

2．B
【详解】
根据平衡条件可知，所施加的力F 的方向斜向上时有最小值，设力F 的方向与水平方向之间的夹角为α，则有
F sin α+f =mg
f =μF cos α
整理得
F =
sin cos mg αμα=+ 由数学知识可知F 的最小值为45
mg ，ACD 错误，B 正确。

故选B 。

3．D
【详解】
根据几何关系可知当光线对小球的入射角为45°时，折射角为451530︒-︒=︒，由折射定律可知
sin 45
sin 30n ︒=
=︒
故选D 。

4．C
【详解】
A．拉长一根橡皮筋，橡皮筋内部相邻分子间距离大于r0，分子间引力和斥力同时存在，引力大于斥力，分子力表现为引力，故A错误；
B．水在被压缩时，分子间距离变小，相邻分子间既有引力又有斥力，斥力大于引力，分子力表现为斥力，故B错误；
C．空中的小雨滴一般呈球形，主要是因为表面张力作用使小雨滴的表面积达到最小，体积一定时，球的表面积最小，空中的小雨滴一般呈球形，故C正确；
D．压缩气体费力不是分子斥力造成的，而是压强造成的，故D错误。

故选C。

5．B
【详解】
A．因BA的延长线过原点，可知BA是等容线，所以A到B的过程中气体的体积不变，A错误；B．B到C的过程为等压过程，压强不变，由
pV
=
C
T
可知，气体的体积增大，分子密度减小，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数减少，B正确；
C．C到D的过程中，气体的温度不变，内能不变，压强减小，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律
U Q W
∆=+
知气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功，C错误；
D．D到A过程，气体温度降低，内能减小，根据
pV
C
=
T
可知，气体体积减小，D错误。

故选B。

6．D
【详解】
A．根据动能定理
mv2
mgH=1
2
可得运动员水平飞出的速度
v
可知若H
A 错误；
B ．运动员从A 点飞出后做平抛运动落在斜面上，设斜滑道倾角为θ，则有
tan θ=212
2gt
gt vt v
= 解得
t =
2tan v g
θ
若H
B 错误；
CD ．运动员从A 点水平飞出落到斜滑道上时，速度方向与水平方向夹角α的正切值始终是位移方向与水平方向夹角θ的正切值的2倍，θ不变，所以α也不变，故速度方向不变；若H 加倍，则运动员落到斜滑道上的速度方向不变，大小为
v '=cos v
α
α不变，若H
C 错误，
D 正确。

故选D 。

7．B 【详解】 由
2
202Mm
G mR R T π⎛⎫= ⎪⎝⎭
34
3
V R π=
M V
ρ=
地 联立三式可得
0T =
式中G 为引力常量，0T 为卫星绕地球表面做圆周运动的周期；根据开普勒第一定律可得
32
32
0r T R T = 可知
222
324 h 6.6
T =
解得
0 1.4 h T ≈
火星密度是地球的0.7倍，设“天问一号”绕火星表面做圆周运动的周期为1T ，则
1
T T =得
1 1.7 h T ≈
故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

8．D 【详解】
A ．理想变压器原副线圈匝数之比为1:10，1A 和2A 示数之比为10:1，A 错误；
B ．小灯泡要正常发光，副线圈输出电压有效值为10V ，则原线圈输入电压有效值为1V ，那么交流发电机的最大输出电压
m E NBS ω=
解得
rad /s ω
/s ，B 错误;
C ．线圈转速加倍，交变电流的电压最大值加倍，变压器输出电压有效值加倍，电阻R 的热功率变为原来的4倍，C 错误；
D ．小灯泡烧坏，副线圈所接电路电阻增大，消耗的功率减小，原线圈电流减小，D 正确。

故选D 。

9．B 【详解】
AB ．由题图可知波长λ=8 cm ，波沿x 轴正方向传播，此时质点P 振动了0.02 s ，且位于平衡位置，但起振方向未知，则周期T 满足
2
nT =0.02 s （n =1、2、3、…）
又波速v 小于6 m/s ，有
0.08m/s<6m/s 0.04
n
v T
λ=
=
可知n 取1、2时，波速满足题设；
当n 取1时，T =0.04 s ，v =2 m/s ，质点P 起振方向向上，t =
4
T
=0.01 s 时，质点P 第一次到达波峰；
当n 取2时，T =0.02 s ，v =4 m/s ，质点P 起振方向向下； t =
34
T
=0.015 s 时，质点P 第一次到达波峰， A 错误，B 正确； CD ．当n 取1时，T =0.04 s ，t =
0.14-0.08
2
s=0.03 s 时波传播到质点Q ，则t =0.035 s 到t =0.04 s 时间内，质点Q 速度越来越小，同理，当n 取2时，在该时间段内，质点Q 离开平衡位置向下运动，则CD 错误。

故选B 。

10．D 【详解】
AB ．图甲中电路，由闭合电路欧姆定律可得
I 1=
BLv
R r
+ 金属杆受到的安培力
F 1=BI 1L =22B L v
R r
+
方向水平向左，图乙中金属杆受到的安培力
F 2=BIL
方向水平向右，两杆所受安培力方向相反，大小之比为
12()
F BLv F I R r =+ 故选项AB 错误；
CD ．在Δt 时间内，图甲中金属杆产生的电能等于金属杆克服安培力做的功
E 电=
F 1v Δt =222B L v r
R r
∆+
图乙中电源输出的能量等于安培力对金属杆做的功，即
E 机=
F 2v Δt =BILv Δt
选项C 错误，D 正确。

故选D 。

11．D 【详解】
AB ．对A 小球受力分析，受重力、库仑力、拉力，如图所示，根据平衡条件有
11tan =
F m g
θ库
故
11
tan F m g θ=
库
11
sin F T θ=
库
同理，有
22
tan F m g θ=
库
22
sin F T θ=
库
由于
θ1>θ2
故
m 1<m 2
即
12
21sin sin T T θθ= 12
21
tan tan m m θθ= 故AB 错误；
C ．由于θ1>θ2，且两小球到天花板的竖直距离相等，则悬挂A 小球的细线长，A 运动到最低点时下降的高度大，所以A 小球到达最低点时的速度大，故C 错误；
D ．小球运动过程中机械能守恒，有
mg Δh =E k
故
k Δ1cos 1cos tan F L
E mg h mgL θθθ
==-=
-库（）（）
根据数学中的半角公式，得
()k 1cos 1cos cos cos tan tan sin 2F L E F L F L θ
θθθθθ
θ-⎛⎫
=
-==
⎪⎝⎭
库库库
其中F 库L cos θ相同，故θ越大，动能越大，故E k1一定大于Ek 2，故D 正确。

故选D 。

12． B
212
1
I r I R I - 最大 再次为I （或仍为I ） R 0 甲 图乙电路受电阻箱取值限制，阻值只能精确到个位 【详解】
（1）[1]为了减小测量误差，图甲中两个电流表应同时偏转较大角度，电阻箱R 2的阻值应为50Ω。

故选B 。

（2）[2]在图甲的电路中，测得电流表A 1、A 2的示数分别为I 1、I 2，电阻箱的示数为R 2，则电流表A 1两端的电压为
I 2r -I 1R 2
则R A 的测量值为
212
1
A I r I R R I -=
（3）①[3]实验前R 2的阻值应该调节到最大，以保证电表安全；
③[4][5]替代法最简单的操作是让A 2示数不变，则可直接从R 2的读数得到电流表A 1的内阻。

所以使电流表A 2的示数再次为I （或仍为I ），电流表A 1的内阻R A =R 0。

（4）[6][7]两个电路都没有由仪器引起的系统误差，但用图乙电路测量时，受电阻箱取值限制，阻值只能精确到个位，误差较大，所以用图甲电路较好。

13．（1）15 m/s ；（2）5 N ，方向竖直向下 【详解】
（1）当座舱下落4 s 时，由a -t 图象与横轴围成的面积表示速度可知手机的速度为
v =-30 m/s+15 m/s=-15 m/s
则人的速度大小为15 m/s
（2）当座舱下落4s 时，手机的加速度大小为
a 2=15 m/s 2
对手机，根据牛顿第二定律有
N 2F mg ma -=
解得
F N =5 N
根据牛顿第三定律可知，手机对手的作用力也为5 N ，方向竖直向下。

14．（1）1
e
；W 甲=a e ；W 乙=b e ；（2） ν1<ν2
【详解】
（1）由爱因斯坦光电效应方程有
0k h W E ν-=
遏止电压Uc 与最大初动能关系为
k c E U e =
可得
c W h U e e
ν=
- 可知两图线的斜率均为h
e
，设甲、乙的逸出功分别为W 甲、W 乙，由
c W h U e e
ν=
- 可知
1
W a e -
=-甲
W b e
-
=-乙
可得
W 甲=a e W 乙=b e
（2）设照射到甲、乙的入射光频率分别为1ν、2ν根据以上分析有
12h W h W νν-=-甲乙
可得
12h h W W νν-=-甲乙
因为
W 甲=a e W 乙=b e
W 甲<W 乙 W 甲-W 乙<0
综合可得
12νν<
15．（1）2N·s ；（2）4m/s ；（3）1N≤F ≤8N 【详解】
（1）设物块B 在细绳被拉断后的瞬时速率为vB 1，到达C 点的速率为v C ，则有
2
C
B B v m g m R
= 对细绳被拉断后B 运动到最高点C 这一过程，由动能定理有
22111222
B B
C B B m gR m v m v --=
解得
vB 1=3 m/s
设弹簧恢复到原长时B 的速率为vB ，A 的速率为vA ，取水平向左为正方向，由能量守恒定律可知，弹簧的弹性势能转化为A 、B 的动能，则有
22p 11m 22
B B A A E m v v =
+ A 和B 组成的系统动量守恒，有
)0(A A B B m v m v =+-
解得
vA =8 m/s vB =4 m/s
细绳被拉断的过程，对B 根据动量定理有
1()()B B B B I m v m v =---
解得
I =2 N·s
方向水平向左
（2）细绳被拉断的过程，对A 根据动量定理有
1A A A A I m v m v -=-
vA 1=6 m/s
A 在木板M 上滑动的过程满足
12A A A A m v m v mv =+
22
2121
11222
A A A A A m gL m v m v mv μ=--
由于A 可滑离M ，则
vA 2>v
解得
vA 2=4m/s
（3）为了使A 刚好不从M 的左端滑离M ，设对M 施加的最小拉力为F 1，此时对应M 向左的加速度大小为a 1，A 向右的加速度大小为μg ，当A 滑到M 的最左端时，二者的速度刚好相等，结合相对运动的知识有
2112()0A a g L v μ-+=-
对木板M 有
F 1+μmAg =ma 1
解得
F 1=1N
为了使A 不从M 的右端滑离M ，当A 和M 共速后，物块A 向左的最大加速度满足
μmg =ma 2
对A 和M 整体，最大拉力
22)(A F m m a =+
解得
F 2=8 N
故为了使A 不滑离M ，对M 施加的拉力F 应满足1 N≤F ≤8 N 。

16．（1） （2） ；（3）【详解】
（1）带电微粒运动的轨迹如图所示
设带电微粒从B 板射出的速度为v 0，由动能定理有
2
012
qU mv =
设带电微粒进入匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为r ，圆心为O 1，由几何知识有
12
a PC O P r ==-
12()cos302
a
O C r r =-︒=
解得带电微粒在磁场中的轨迹半径
r =
OC a PC =-=
带电微粒在偏转电场中做类平抛运动，经过C 点时的竖直分速度
01y v a t =
由牛顿第二定律有
0qE a m
=
带电微粒在电场中运动的时间为
10
OC
t v =
速度偏向角为60°，则
tan 60y v v ︒=
联立解得
E =
（2）带电微粒进入匀强磁场时的速度
02cos60v v v =
=︒
由洛伦兹力提供向心力有
2
v qvB m r
=
解得
B =
（3）带电微粒在偏转电场中运动的时间为
10OC t v =
带电微粒在磁场中运动的总时间为
2602360r t v π︒=
⨯=︒射出磁场时速度方向水平向左，从离开磁场到N 点所用的时间为
032OC
v t ===
故带电微粒从M 点运动到N 点的总时间为
123t t t t =++=。