湖北省咸宁市中学2021年高三物理模拟试卷含解析

湖北省咸宁市中学2021年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）如图一个学生把风刮倒的旗杆绕着O点扶起来，已知旗杆的长度为L，学生的身高为h，当学生以速度v向左运动时，旗杆转动的角速度为(此时旗杆与地面的夹角为α)
参考答案：
C把人的速度分解为垂直于旗杆的速度v1和沿杆的速度v2，如图v1＝vsin α，此时手握旗杆的位置
到O点的距离所以答案C正确。

2. 如图11所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，极板面积为S，这两个电极与可变电阻R相连。

在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B。

发电导管内有电阻率为的高温电离气体，气体以速度v向右流动，并通过专用管道导出。

由于运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。

若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消耗的电
功率。

调节可变电阻的阻值，根据上面的公式或你所学过的物理知识，可求得可变电阻R消耗电功率的最大值为
A． B．
C． D．
参考答案：B
运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势，相当于电源，其内阻为
r=ρ
根据数学知识可知，当外电阻等于电源的内阻，即R=r时，外电阻消耗的电功率最大．
此时R=ρ，代入电功率中得到，最大电功率Pm=．故选B。

3. 如图所示，质量均为m的两木块a与b叠放在水平面上，a受到斜向上与水平成θ角的力作用，b受到斜向下与水平成θ角的力作用，两力大小均为F，两木块保持静止状态，则
A．a、b之间一定存在静摩擦力
B．b与地之间一定存在静摩擦力
C．b对a的支持力一定小于mg
D．地对b的支持力一定大于2mg
参考答案：
AC
4. （多选题）下面说法中正确的是（）
A. 所有晶体沿着各个方向的物理性质和化学光学性质都相同
B. 足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
C. 自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
D. 一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
E. 一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数增多参考答案：
CDE
A、晶体分为单晶体和多晶体，单晶体各向异性，多晶体各向同性，A错误；
B、足球充足气后很难压缩是由于足球内外的压强差的原因，与气体分子之间的作用力无关，B错误；
C
、热量可以自发地从高温物体向低温物体传递，但不可能自发地从低温物体向高温物体传递，涉及
热现象的宏观过程都具有方向性，C正确；
D、一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，由理想气体状态方程：知，温度必定升高，，内能增大，气体对外做功，根据热力学第一定律：，气体一定从外界吸热，D正确；
E、体积不变，温度升高，压强增大，分子密度不变，但分子的平均动能增大，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数增多，E正确；
故选CDE。

5. （单选）关于摩擦力，下列说法中正确的是（）
6. 如图所示，某种自动洗衣机进水时，洗衣机缸内水位升高，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．将细管中密闭的空气视为理想气体，当洗衣缸内水位缓慢升高时，外界对空气做了0.5 J的功，则空气
________(填“吸收”或“放出”)了__________的热量．
参考答案：
放出0.5
7. 两小孩在冰面上乘坐“碰碰车”相向运动。

A车总质量为50kg，以2m/s的速度向右运动；B车总质量为70kg，以3m/s的速度向左运动；碰撞后，A以1.5m/s的速度向左运动，则B的速度大小为
___________m/s，方向向___________（选填“左”或“右”
）
参考答案：
0.5；左
8. 一灯泡的电功率为P，若消耗的电能看成全部以波长为入的光波均匀地向周围辐射，设光在空气的传播速度近似为真空中的光速c，普朗克常量为h．则这种光波光子的能量为，在距离灯泡d处垂直于光的传播方向S面积上，单位时间内通过的光子数目
为。

参考答案：
9. 08年福州八中质检）（6分）在一个点电荷Q的电场中，Ox坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0m.放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷的电量关系图象如图中直线a、b所示，放在A点的电荷带正电，放在B点的电荷带负电.则B点的电场强度的大小为__________ V/m,点电荷Q的位置坐标为___________m。

参考答案：
2.5 2.6
10. 如图所示，实线为一列简谐波在t＝0时刻的波形，虚线表示经过∆t＝0.2s后它的波形图，已知T ＜∆t＜2T（T表示周期），则这列波传播速度可能值v＝_____；这列波的频率可能值f＝_______。

参考答案：
11. 土星周围有美丽壮观的“光环”,组成环的颗粒是大小不等、线度从1μm到10 m的岩石、尘埃,类似于卫星,它们与土星中心的距离从7.3×104 km延伸到1.4×105 km.已知环的外
缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14 h,引力常量为6.67×10-11 N·m2/kg2,则土星的质
量约为。

（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）
参考答案：
12. (6分)质量为2kg的物体在水平面上运动时,受到与运动方向相同的拉力F的作用,物体与地面之间的动摩擦因数为0.4,在拉力由10N逐渐减小到零但物体仍在运动的过程中,F
为 N时物体的加速度的大小最大,为 m/s2；当F
为 N时，物体的速度最大。

(g=10m/s2)
参考答案：
0 ，4， 8
13. 如图，真空中有两根绝缘细棒，处于竖直平面内，棒与竖直方向夹角为α，棒上各穿一个质量为 m的小球，球可沿棒无摩擦的下滑，两球都带+Q的电量，现让两小球从同一高度由静止开始下滑，当两球相距为时速度最大。

参考答案：
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 一列简谐横波在t=时的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点，图（b）是质点Q的振动图像。

求
（i）波速及波的传播方向；
（ii）质点Q的平衡位置的x坐标。

参考答案：
（1）波沿负方向传播；（2）x Q=9 cm
本题考查波动图像、振动图像、波动传播及其相关的知识点。

（ii）设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为、。

由图（a）知，处，因此④
由图（b）知，在时Q点处于平衡位置，经，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此
及③式有
⑤
由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为
⑥
15. （6分）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议。

现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图所示），试说明小明建议的物理道理。

参考答案：
高压锅一旦安全阀失效，锅内气压过大，锅内温度也随之升高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生。

四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 如图，气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动A、B的质量分别为mA＝12kg。

mB＝8.0kg,横截面积分别为s1＝4.0×1O-2m2Sg＝2.0×l0-2m2一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧大气压强Po＝1.0×l05Pa
①气缸水平放置达到如图1所示的平衡状态,求气体的压强?
②已知此时气体的体积V1=2.0×10-2m3,现保持温度不变力气缸竖直放置，达到平衡后如图2所示,与图1相比.活塞在气缸内移动的距离J为多少？取重力加速度g＝10m/s2参考答案：
气缸处于图1位置时，设气缸内气体压强为P1，对于活塞和杆，力的平衡条件为
PoSA+P1SB=P1SA+PoSB ①
解得P1=Po=1.0×105Pa ②
（2）气缸处于图2位置时，设气缸内气体压强为P2，对于活塞和杆，力的平衡条件为PoSA+P2SB+(mA+mB)g=P2SA+PoSB ③
设V2为气缸处于图2位置时缸内气体的体积，由玻意耳定律可得
P1V1=P2V2
由几何关系可得
V1-V2=l(SA-SB) ③
由以上各式解得
l=9.1×10-2m ⑤
17. 如图所示，足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内，导轨间距为l，b、c两点间接一阻值为R的电阻。

ef是一水平放置的导体杆，其质量为m、有效电阻值为R，杆与ab、cd保持良好接触。

整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。

现用一竖直向上的力拉导体杆，使导体杆从静止开始做加速度为的匀加速运动，上升了h 高度，这一过程中bc间电阻R产生的焦耳热为Q，g为重力加速度，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。

求：
（1）导体杆上升到h过程中通过杆的电量；
（2）导体杆上升到h时所受拉力F的大小；
（3）导体杆上升到h过程中拉力做的功。

参考答案：
（1）感应电量，根据闭合电路的欧姆定律，根据电磁感应定律，得，。

（2）设ef上升到h时，速度为v1、拉力为F，根据运动学公式，得，根据牛顿第二定律，得，根据闭合电路的欧姆定律，得，综上三式，得。

（3）由功能关系，得，解得。

18. 如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M 点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。

已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l。

不计重力影响和离子间的相互作用。

求：
（1）磁场的磁感应强度大小；
（2）甲、乙两种离子的比荷之比。

参考答案：
（1）（2）
试题分析本题主要考查带电粒子在电场中的加速、在匀强磁场中的匀速圆周运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决实际问题的的能力。

解析（1）设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1，磁场的磁感应强度大小为B，由动能定理有
①
由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有
②由几何关系知
③
由①②③式得
④
（2）设乙种离子所带电荷量为q2、质量为m2，射入磁场的速度为v2，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R2。

同理有
⑤
⑥
由题给条件有
⑦
由①②③⑤⑥⑦式得，甲、乙两种离子的比荷之比为
⑧
【点睛】此题与2013年北京理综卷第23题情景类似，都可以看作是质谱仪模型。

解答所用的知识点和方法类似。