湖北省荆州市中学2021-2022学年高三物理模拟试题带解析

湖北省荆州市中学2021-2022学年高三物理模拟试题含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. （单选）宇宙间存在一些离其它恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为L，忽略其它星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，则：
A. 当质量m变为原来的2倍，距离L也变为原来的2倍时，周期变为原来的2倍
B．当质量m变为原来的2倍，距离L也变为原来的2倍时，线速度变为原来的2倍
C．该三星系统运动的周期跟两星间距离L无关，只与星的质量m有关
D. 该三星系统运动的周朔跟星的质量m无关，只与两星间距离L有关
参考答案：
A 解析：任意两个星星之间的万有引力为：F=G每一颗星星受到的合力为：F1=F，恒星的转动半径R=L，根据万有引力的合力提供圆周运动向心力有
A、可得周期T=，可知当质量m和L均变为原来的2倍，可知周期变为原来的2倍，故A正确；
B、可得线速度v=，可知当质量m和L均变为原来的倍时，可知线速度保持不变，故B错
误；CD、由周期T=可知，周期既与恒星的质量m有关也与恒星的距离有关，故CD错误．故选：A．
2. （单选）质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：
式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U0＝F0(r2—r1)，取无穷远为势能零点．下列U－r图示中正确的是（）
参考答案：
B
3. 长为L的轻杆，一端固定一个小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直平面内作圆周运动，关于小球在最高点的速度v下列说法中正确的是
当v的值为时，杆对小球的弹力为零
B．当v由逐渐增大，杆对小球的拉力逐渐增大
C．当v由逐渐减小时，杆对小球的支持力力逐渐减小
D．当v由零逐渐增大时，向心力也逐渐增大
参考答案：
ABD
在最高点，若速度v=，杆对小球的作用力为零，当v＞，杆子表现为拉力，速度增
大，向心力增大，则杆子对小球的拉力增大,故AB正确．当v＜时，杆子表现为支持力，速度减小，向心力减小，则杆子对小球的支持力增大,故C错误．在最高点，根据F向
=m得，速度增大，向心力逐渐增大，故D正确．
4. 如图所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U型玻璃管
内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变大
的原因是（）
（A）环境温度升高。

（B）大气压强升高。

（C）沿管壁向右管内加水银。

（D）U型玻璃管自由下落。

参考答案：
答案：ACD
解析：将环境的温度升高，使气体升温，可以认为大气压强不变，根据气体状态方程，气体体积增大，将水银从左侧压向右侧，增大了h。

将大气压强增大，液体可以传递压强，导致封闭气体压强增大，所以体积减小，h减小。

沿管壁向右管内加水银后，封闭气体压强增大，体积减小，压强增大，高度差增大。

当U型玻璃管自由下落时，完全失重，两侧气体压强一定相等。

所以气体压强减小，体积增大，高度差增大。

所以ACD正确，B错误。

5. (多选)质量为0.3kg的物体在水平面上运动，图中的两条直线分别表示物体受水平拉力作用和不受水平拉力作用时的v-t图象，则下列说法中正确的是
A．物体不受水平拉力时的速度图像一定是b
B．物体受水平拉力时的速度图像可能是b
C．物体受到的摩擦力大小一定等于0.2N
D．水平拉力的大小一定等于0.1N
参考答案：
BD（提示：所加的水平力F可能与速度v同向（如图甲），也可能与速度反向（如图乙）。

F与v同向时，合力小于摩擦力，加拉力的图线是a，不加拉力的图线是b；F与v反向时，合力大于摩擦力，加拉力的图线是b，不加拉力的图线是a。

）
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。

若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。

参考答案：
(1). (2). 大于
本题考查折射定律、光的色散及其相关的知识点。

根据题述和图示可知，i=60°，r=30°，由折射定律，玻璃对红光的折射率n==。

若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°。

7. 某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；
③接通打点计时器（其打点时间间隔为0.02 s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中所受的阻力恒定)。

乙
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。

(长度单位：cm)
请你分析纸带数据，回答下列问题：（结果保留两位有效数字）
①该电动小车运动的最大速度为_______m/s；
②该电动小车的额定功率为________W。

参考答案：
①1.5 （3分）②1.2（
8. 一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中央有孔），A、B间由细绳连接着，它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状态。

此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，A、B间的细绳呈伸直状态，与水平线成30 夹角。

已知B球的质量为m，则细绳对B球的拉力为___________，A球的质量为_____________。

参考答案：
2mg，2m
9. 下图是某同学在做直线运动实验中获得的一条纸带．
① 已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________；
② ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．O、B两点间的A点不小心被墨水弄脏了看不到．从图中读出B、C两点间距SBC=________；若A点与B点之间的距离满足
SAB=________，根据匀变速直线运动的规律，可以判断A点到D点间的运动为匀变速直线运动，且根据数据可计算出该段位移的加速度a=____(保留两位有效数字)．
参考答案：
①0.02s② 0.90cm，0.70cm，5.0m/s2 解析：：（1）已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02s．
（2）由图示刻度尺可知，其分度值为1mm，B、C两点间的距离s=2.60cm-1.70cm=0.90cm；如果满足
，则为匀变速直线运动，所以根据△x=aT2可得：物体的加速度
a= =5.0m/s2
10. 一物体从某行星上的一悬崖上从静止开始下落，1s后，从起点落下4m。

该行星上的重力加速度为________m/s2。

若该物体再下落4s，它将在起点下面_______m处。

参考答案：
8 100
11. 特种兵过山谷的一种方法可化简为如右图所示的模型：将一根长为2d、不可伸长的细绳的两端固定在相距为d的A、B两等高处，悬绳上有小滑轮P，战士们相互配合，可沿着细绳滑到对面。

开始时，战士甲拉住滑轮，质量为m的战士乙吊在滑轮上，处于静止状态，AP竖直，则此时甲对滑轮的水平拉力为____________；若甲将滑轮由静止释放，则乙在滑动中速度的最大值为____________。

（不计滑轮与绳的质量，不计滑轮的大小及摩擦）
参考答案：
12. 某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图12中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出________，即可计算玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n＝________.
参考答案：
光线指向圆心入射时不改变传播方向，恰好观察不到P1、P2的像时发生全反射，测出玻璃砖直径绕O点转过的角度θ，此时入射角θ即为全反射临界角，由sin θ＝得n＝.
答案(1)CD(2)玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ
13. 如图所示，三段不可伸长的细绳OA、OB、OC,能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，其中OB是水平的，A端、B端固定.若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳________.
参考答案：
OA
三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景．用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x 及拉力大小F （从电脑中直接读出）．所得数据记录在下列表格中：
（1）从图乙读出刻度尺上的刻度值为 cm ； （2）根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F 与x 的关系图象；
（3）由图象求出该弹簧的劲度系数为 N/m 、弹簧的原长为 cm ．（均保留三位有效数字）
参考答案：
解：（1）由图可知，弹簧秤的最小分度为0.1N ，故读数为63.60N ； （2）根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示；
（3）由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k==24.3N/m ；
图象与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知，原长为55.2cm ； 故答案为：（1）63.60；（2）如图所示；（3）24.3，55.2 【考点】探究弹力和弹簧伸长的关系．
【分析】（1）根据刻度尺的读数方法可得出对应的读数； （2
）根据描点法得出对应的
F
﹣x
图象；
（3）根据图象及胡克定律可求出对应的劲度系数和原长．
15. 为测定海水的电阻率：
①某学习小组选取了一根厚度可以忽略的塑料管，分别用刻度尺和螺旋测微器测出其长度L 和外径d ，外径示数如图a 所示，由图得d = mm 。

②在塑料管里面灌满了海水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的海水柱。

用多用表的档位转换开关K 旋转在如图b 所示的位置，将插入“+”、“—”插孔的红黑表笔短接，调零后粗测其阻值R ，其结果如图b 中表盘中所示，则R= = 。

③该小组为进一步精确测量其阻值，现采用伏安法。

有如下实验器材供选择： A ．直流电源：电动势12V ，内阻不计，额定电流为1A ； B ．电流表A ：量程0～10mA ，内阻约10Ω； C ．电压表V ：量程0～15V ，内阻约15kΩ； D ．滑动变阻器R1：最大阻值10Ω； E ．滑动变阻器R2：最大阻值10kΩ；
F ．多用表：如图b ；
G ．开关、导线等
（a ）该小组采用限流电路并在正确选择器材后完成部分导线的连接，请你在实物接线图c 中完成余下导线的连接并在滑动变阻器旁边标上其符号（R1或R2）。

（b ）若该
小组在实验过程中由于操作不当，导致所选用的电流表损坏。

为保证实验的正常进行，可将多用表的档位转换开关K 旋转至直流电流 挡位上，替换原使用的电流表并通过插入“+”、“—”插孔的红黑表笔正确接入电路，继续实验。

该小组在实验中测得电压表和电流表的示数分别为U 和I ，则精确测出的海水电阻率表达式为： 。

ks5u 参考答案：
Ⅱ、① 3.740～3.743；② 6×103、或6k （2分）；③（a ）实物连接图
（b ）10mA （说明：填10不给分）；
（2分）
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. (16分)如图所示,光滑的平行金属导轨CD 与EF 间距为L ＝1m,与水平夹角为θ＝300
,导轨上端用导线CE 连接（导轨和连接线电阻不计）,导轨处在磁感应强度为B ＝0.1T 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.一根电阻为R ＝lΩ 的金属棒MN 两端有导电小轮搁在两导轨上,棒上有吸水装置P.取沿导轨向下为x 轴正方向,坐标原点在CE 中点.开始时棒处在x ＝0位置（即与CE 重合）,棒的起始质量不计.当棒自静止起下滑时,便开始吸水,质量逐渐增大,设棒质量的增大与位移x 的平方根成正比,即
,k 为一常数,
.求：
⑴猜测金属棒下滑过程中做的是什么性质的运动,并加以证明． ⑵金属棒下滑2 m 位移时速度为多大?
⑶金属棒下滑2 m 位移过程中,流过棒的电荷量是多少? 参考答案：
解析：
⑴由于棒从静止开始运动，因此首先可以确定棒开始阶段做加速运动，然后通过受力分析，看看加速度可能如何变化？如图所示，棒在下滑过程中沿导轨方向有向下的重力分力mgsinθ和向上的安培力F ．由于m 随位移x 增大而增大，所以，mgsinθ是一个变力；而安培力与速度有关，也随位移增大而增大．如果两个力的差值恒定，即合外力是恒力的话，棒有可能做匀加速运动．不妨假设棒做的是匀加速运动，且设下滑位移x 时的加速度为ai,根据牛顿第二定律，有
安培力F ＝ILB ，，所以，
有① 假设棒做匀加速运动．则瞬时速度，
由于，代入后得到
②
消去后得到
③
从上述方程可以看出ai的解是一个定值，与位移x无关，这表明前面的假设成立．棒的运动确实是匀加速运动．若本问题中m不与成正比，代人牛顿第二定律方程后，不能消去，加速度ai就与x有关，从而说明ai是一个变量，得到是一个不能白洽的结果，则表明前面的假设不能成立．
⑵为了求棒下滑2 m时的速度，应先求出棒的加速度．将题目给出的数据代入③式得到化简有④令，则④式可写作
解得a＝4.69m/s2．
根据匀变速运动规律，
⑶金属棒下滑2m过程中，流过棒的电量可以用求解。

另一种解法是用求解。

棒中瞬时电流。

由于v是随时间均匀增加的，所以电流也随时间均匀增加，棒下滑2m位移所需时间为，在这段时间内平均电流，所以，所得的结果与前面相同。

17.
参考答案：18. 如图所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h，磁感应强度为B。

有一长度为L、宽度为b（b<h）、电阻为R、质量为m的矩形线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落，当线圈的下边穿出磁场时，恰好以速率v匀速运动。

已知重力加速度为g，求
（1）线圈匀速运动的速率v；
（2）穿过磁场区域过程中，线圈中产生的热量Q；
（3）线圈穿过磁场区域所经历的时间t。

参考答案：
解：（1）线圈匀速穿出磁场，产生的感应电动势为（2分）
回路中的电流为
（2分）
此时线圈受到竖直向上的安培力
（1分）
由平衡条件得
（1分）
所以
（1分）
（2）线圈穿过磁场区域过程中，由功能关系（3分）
所以
（3分）
（3）线圈进入磁场过程中，下边进入磁场时线圈的速率为0，上边进入磁场时线圈的速率为v1。

当其速率为V时，由牛顿运动定律
（1分）
又
（1分）
整理，得
求和，得
所以
故
（1分）
接着线圈在磁场以g匀加速运动，有
（1分）
最后线圈匀速穿出磁场，有
（1分）
所以（1分）。