2021年福建省福州市福清美佛儿学校高三物理模拟试卷带解析

2021年福建省福州市福清美佛儿学校高三物理模拟试卷含解析
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）如图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为5：1电压表和电流表均为理想
电表，R t为阻值随温度升高而变大的热敏电阻，R1为定值电阻．若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法中正确的是（）
A．输入变压器原线圈的交流电压的表达式为u=36sin50πtV
B．t=0.015s时，发电机的线圈平面与磁场方向垂直
C．变压器原、副线圈中的电流之比为1：5
D．R t温度升高时，电流表的示数变小，伏特表的读数不变
参考答案：
解：A、由图乙可知交流电压最大值U m=36V，周期T=0.02s，可由周期求出角速度的值为
=100π，则可得交流电压u的表达式U=36sin100πtV，故A错误；
B、t=0.015s时，瞬时值最大，发电机的线圈平面与磁场方向平行；故B错误；
C、变压器原、副线圈中的电流之比等于匝数的反比；故为1：5，故C正确．
D、电压之比等于匝数之比，匝数不变则电压不变；因t处温度升高时，阻值增大，电流表的示数变大，故D正确；
故选：CD．
2. 甲、乙两汽车同一条平直公路上同向运动，其速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示。

已知两车在t2时刻并排行驶，下列说法正确的是（）A. 两车在t1时刻也并排行驶
B. t1时刻甲车在后，乙车在前
C. 甲车的加速度大小先增大后减小
D. 乙车的加速度大小先减小后增大
参考答案：
BD
试题分析：在v-t图像中图像包围的面积代表了运动走过的位移，图像的斜率代表加速度，解本题要利用这个知识点求解。

AB，v-t图像中图像包围的面积代表运动走过的位移，两车在t2时刻并排行驶，利用逆向思维并借助于面积可知在t1时刻甲车在后，乙车在前，故A错误，B正确；
CD、图像的斜率表示加速度，所以甲的加速度先减小后增大，乙的加速度也是先减小后增大，故C错D正确；
故选BD
点睛：本题考查了对图像的理解及利用图像解题的能力问题
3. 玻璃半圆柱体的半径为R，横截面如图所示，圆心为O，A为圆柱面的顶点。

两条单色红光分别按如图方向沿截面入射到圆柱体上，光束1指向圆心，方向与AO夹角为30°，光束2的入射点为B，方向与底面垂直，∠AOB＝60°，已知玻璃对该红光的折射率n＝．求：
（1）求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d；
（2）入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大还是小?
参考答案：
（1）；（2）d变小
②玻璃对蓝光的折射率比对红光的大，蓝光偏折更明显，故d变小
【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．
4. （单选）某污水处理厂为了测量和控制污水的流量（单位时间内通过管内横截面流体的体积）设计了如下图所示的截面积为长方形的一段管道，其中空部分长、宽、高分别为图中的a、b、c。

其两端与输送污水的管道相连（图中两侧虚线）。

途中长方形管道上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。

现在加上垂直与前后两面磁感应强度为B的水平匀强磁场，当污水稳定地流过时，在此管道的上下两面连一个电阻为R的电流表，其示数为I，已知污水的电阻率为，则其流量为（）
A．
Ｂ．
C．Ｄ．
参考答案：
D
5. 如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一档板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E. 从两板左侧中点C处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束.则下列判断正确的是
A. 这三束正离子的速度一定不相同
B. 这三束正离子的比荷一定不相同
C. a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向b
D. 若这三束粒子改为带负电而其它条件不变则仍能从d孔射出
参考答案：
BCD
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 水平放置相互靠近的带电平板上极板带正电，下极板带负电，两极板间电势差为U，一束射线沿两板中央轴线射入，结果发现荧光屏MN位于轴线上方的某处出现亮点，由此可判断组成该射线的粒子所带的电是______电（填“正”或“负”）；若每个粒子所带电量的大小为q，则打到荧光屏上粒子的动能增量最大值为___________（粒子重力不计）．
参考答案：
答案：负 uq/2
7. 如图为频率f=1Hz的波源产生的横波，图中虚线左侧为A介质，右侧为B介质。

其中
x=14m处的质点振动方向向上。

则该波在A、B两种介质中传播的速度之比vA：vB= 。

若图示时刻为0时刻，则经0．75 s处于x=6m的质点位移为 cm。

参考答案：
2∶3（2分） 5（
8. ）一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图（a）所示，对其射出
后的折射光线的强度进行记录，发现折射
O
光线的强度随着θ的变化而变化，如图（b）的图线所示.此透明体的临界角为▲，折射率
为▲ .
参考答案：
60°（2分），（
9. 1991年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。

若用动能为1MeV的α粒子轰击金箔，则其速度约为m/s。

（质子和中子的质量均为1.67×10－27kg，1MeV=1×106eV）
参考答案：
答案：大，6.9×106
解析：卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大多数α粒子没有大的偏转，少数发生了较大的偏转，卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型；1MeV=1×106×1.6×10-19= mv2，解得
v=6.9×106m/s 。

10. 如图（a）的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器．闭合电键S后，调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片从左滑向右的过程中，两电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图（b）所示。

则滑动变阻器的最大阻值为Ω，滑动变阻器消耗的最大功率
为W。

参考答案：
20, 0.9
11. 一定质量的理想气体按图示过程变化，其中bc与V轴平行，cd与T轴平行，则b→c过程中气体的内能________(填“增加”“减小”或“不变”)，气体的压强________(填“增加”“减小”或“不变”)。

参考答案：
不变增加
12. 在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm。

若小球在平抛运动途中的几个位置中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为vo=
（用L、g表示），]其值是（取g=9.8m/s2），小球在b点的速率是。

（结果都保留两位有效数字）
参考答案：
0.70m/s 0.88m/s
13. 质量为2吨的打桩机的气锤，从5 m高处白由落下与地面接触0.2 s后完全静止下来，空气阻力不计、g取10 m/s2，则在此过程中地面受到气锤的平均打击力为___________N。

参考答案：
设向上为正方向，由冲量定理可得，由机械能守恒可得
，解得
=N，由牛顿第三定律可知地面受到气锤的平均打击力为N。

三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. （2014?宿迁三模）学校科技节上，同学发明了一个用弹簧枪击打目标的装置，原理如图甲，AC 段是水平放置的同一木板；CD段是竖直放置的光滑半圆弧轨道，圆心为O，半径R=0.2m；MN是与O点处在同一水平面的平台；弹簧的左端固定，右端放一可视为质点、质量m=0.05kg的弹珠P，它紧贴在弹簧的原长处B点；对弹珠P施加一水平外力F，缓慢压缩弹簧，在这一过程中，所用外力F与弹簧压缩量x的关系如图乙所示．已知BC段长L=1.2m，EO间的距离s=0.8m．计算时g取10m/s2，滑动摩擦力等于最大静摩擦力．压缩弹簧释放弹珠P后，求：
（1）弹珠P通过D点时的最小速度v D；
（2）弹珠P能准确击中平台MN上的目标E点，它通过C点时的速度v c；
（3）当缓慢压缩弹簧到压缩量为x0时所用的外力为8.3N，释放后弹珠P能准确击中平台MN上的目标E点，求压缩量x0．
参考答案：
（1）弹珠P通过D点时的最小速度为；
（2）通过C点时的速度为m/s；
（3）压缩量为0.18m．
考点：动能定理的应用；机械能守恒定律．
专题：动能定理的应用专题．
分析：（1）根据D点所受弹力为零，通过牛顿第二定律求出D点的最小速度；
（2）根据平抛运动的规律求出D点的速度，通过机械能守恒定律求出通过C点的速度．
（3）当外力为0.1N时，压缩量为零，知摩擦力大小为0.1N，对B的压缩位置到C点的过程运用动能定理求出弹簧的压缩量．
解答：解：（1）当弹珠做圆周运动到D点且只受重力时速度最小，根据牛顿第二定律有：mg=解得．v==m/s
（2）弹珠从D点到E点做平抛运动，设此时它通过D点的速度为v，则
s=vt
R=gt
从C点到D点，弹珠机械能守恒，有：
联立解得v=
代入数据得，V=2m/s
（3）由图乙知弹珠受到的摩擦力f=0.1N，
根据动能定理得，
且F1=0.1N，F2=8.3N．
得x=
代入数据解得x0=0.18m．
答：（1）弹珠P通过D点时的最小速度为；
（2）通过C点时的速度为m/s；
（3）压缩量为0.18m．
点评：本题考查了动能定理、机械能守恒定律、牛顿第二定律的综合，涉及到圆周运动和平抛运动，知道圆周运动向心力的来源，以及平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律是解决本题的关键．15. （8分）（1）美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和放射性同位素镍63(Ni)两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63(Ni)发生一次β衰变成铜（Cu），同时释放电子给铜片，把镍63(Ni)和铜片做电池两极，镍63(Ni)的衰变方程为。

（2）一静止的质量为M的镍核63(Ni)发生β衰变，放出一个速度为v0，质量为m的β粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为β粒子和铜核的动能。

求此衰变过程中的质量亏损（亏损的质量在与粒子质量相比可忽略不计）。

参考答案：
解析：
（1）；
（2）设衰变后铜核的速度为v，
由动量守恒①
由能量方程②
由质能方程③
解得④
点评：本题考查了衰变方程、动量守恒、能量方程、质能方程等知识点。

四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图甲所示，两平行金属板长度l不超过0.2 m，两板间电压U随时间t变化的图象如图乙所示。

在金属板右侧有一左边界为MN、右边无界的匀强磁场，磁感应强度B =0.01 T，方向垂直纸面向里。

现有带正电的粒子连续不断地以速度射入电场中，初速度方向
沿两板间的中线方向。

磁场边界MN与中线垂直。

已知带电粒子的比荷，粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略不计。

(1) 在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场强度看作是恒定的。

请通过计算说明这种处理能够成立的理由；
(2)设t=0.1 s时刻射人电场的带电粒子恰能从金属板边缘穿越电场射入磁场，求该带电粒子射出电场时速度的大小；
(3) 对于所有经过电场射入磁场的带电粒子，设其射人磁场的人射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试判断d的大小是否随时间变化？若不变，证明你的结论；若变化，求出d的变化范围。

参考答案：
.⑴带电粒子在金属板间运动的时间为s （3分）
由于t远小于T（T为电压U变化周期），故在t时间内金属板间的电场可视为恒定的。

（2分）
另解：在t时间内金属板间电压变化，
由于ΔU远小于100 V（100 V为电压U最大值），电压变化量特别小，故t时间内金属板间的电场可视为恒定的。

⑵t＝0.1 s时刻偏转电压U＝100 V，由动能定理得
（3分）代入数据解得 v1=1.41×105 m/s （2分）
⑶设某一时刻射出电场的粒子的速度为υ，速度方向与夹角为θ，则
（2分）
粒子在磁场中有（2分）
由几何关系得（2分）
由以上各式解得（2分）
代入数据解得 d＝0.2m，显然d不随时间变化
17. 如图3-3所示，B、C两个连有细线的物体静止放在光滑的水平面上，两者之间有一被压缩的短弹簧，弹簧与B连接，与C不连接，另一物体A沿水平面以V0=5m/s的速度向右运动，为了防止冲撞，现烧断用于压缩的细线，将C物体向左发射出去，C与A碰撞后粘合在一起，已知A、B、C三个物体的质量分别为mA=mB=2kg，mC=1kg，为了使C与B不发生碰撞，问：
（1）C物体发射速度至少多大？
（2）在细线未烧断前，弹簧储存的弹性势能至少多少？
参考答案：
4m/s 12J
18. 愤怒的小鸟》是一款时下非常流行的游戏，故事也相当有趣，如图甲，为了报复偷走鸟蛋的肥猪们，鸟儿以自己的身体为武器，如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒。

某班的同学们根据自己所学的物理知识进行假设：小鸟被弹弓沿水平方向弹出，如图乙所示。

请回答下面两位同学提出的问题（取重力加速度g=10m/s2）：
（1）A同学问：如图乙所示，若=0.8m，=2m，=2.4m，=1m，小鸟飞出能否直接打中肥猪？请用计算结果进行说明。

（2）B同学问：如果小鸟弹出后，先掉到台面的草地上，接触地面瞬间竖直速度变为零，水平速度不变，小鸟在草地上滑行一段距离后飞出，若要打中肥猪，小鸟和草地间的动摩擦因
数μ与小鸟弹出时的初速度应满足什么关系（用题中所给的符号、、、、g表示）？参考答案：
（1）方法1：设小鸟以v0弹出能直接击中堡垒，则
考虑h1高度处的水平射程为x，
可见小鸟先落在台面的草地上，不能直接击中堡垒（2分）
方法2：若小鸟以弹出刚好擦着台面的草地落在地面的草地上，设它在地面的草地的水平射程为x，则：
，得出，所以打不到肥猪
（说明：只要方法对均得满分，若只判断正确得2分）
（2）小鸟先做初速度为的平抛运动，后在草地上滑行，再以速度为v平抛击中肥猪
由动能定理 (4分
)
（2分）所以（2分）。