2021-2022学年安徽省合肥市第四中学高三物理模拟试题含解析

2021-2022学年安徽省合肥市第四中学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）2013年12月2日“嫦娥三号”探月卫星在西昌卫星发射中心发射，“嫦娥三号”先在离月球表面某一高度的圆轨道上运动，随后多次变轨，最后围绕月球表面做圆周飞行，周期为T．引力常量G已知．则
A．变轨过程中必须向运动的反方向喷气
B．变轨后比变轨前相比，机械能增大
C．可以确定该星球的质量
D．可以确定该星球的密度
参考答案：
D 解析： A、变轨时飞船运动的轨道半径变小，做近心运动，要减速，所以变轨过程中必须向运动的方向喷气，故A错误；B、变轨时，动能减小，势能减小，所以机械能减小，之后只有万有引力做功，机械能不变，所以轨后比变轨前相比，飞船的机械能减小，故B错误；C、飞船围绕该星球做近
表面圆周飞行，周期为T．则有：解得：，所以可知确定密度，但不能确定质量，故C错误，D正确．故选：D
2. 如图所示，完全相同的三个木块并排固定在水平面上，一子弹以速度v水平射入，若子弹在木块中做匀减速运动，且穿过第三块木块后速度恰好为零．则子弹依次射入每块木块时的速度比和穿过每块木块所用的时间比正确的是（）
A．v1：v2：v3=3：2：1 B．v1：v2：v3=1：：
C．t1：t2：t3=l：：D．t1：t2：t3=﹣：（﹣1）：1
参考答案：
D 【考点】匀变速直线运动规律的综合运用．
【分析】在解匀减速直线运动题目时，由于初速度不等于零，在用公式解题时，方程组非常难解，这时我们可以用逆过程解题，相当于物体做初速度为零的匀加速直线运动．
【解答】解：子弹匀减速穿过三木块，末速度为零，我们假设子弹从右向左作初速度为零的匀加速直线运动．
则：子弹依次穿过321三木块所用时间之比：t3：t2：t1=1：（）：（）
得：子弹依次穿过123三木块所用时间之比：t1：t2：t3=（）：（）：1
故选：D．
3. 如图甲所示，在倾角为30°的足够长的光滑斜面上，有一质量为m的物体，受到沿斜面方向的力F作用，力F按图乙所示规律变化（图中纵坐标是F与mg的比值，力沿斜面向上为正）.则物体运动的速度V随时间t变化的规律是图丙中的（物体的初速度为零，重力加速度取10m/s2）
参考答案：
C
4. 利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示。

若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2m，则下述说法正确的是
A．传送带运动的速度是0.1m/s B．传送带运动的速度是0.2m/s
C．该传送带每小时输送3600个工件 D．该传送带每小时输送7200个工件
参考答案：
AC
5. 以v0＝20 m/s的速度竖直上抛一小球，经2 s以相同的初速度在同一点竖直上抛另一小球．g取10 m/s2，则两球相碰处离出发点的高度是（）
A．10 m B．15 m C．20 m D．不会相碰
参考答案：
B
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 为了研究电阻R X的伏安特性，某同学设计了甲、乙两个电路，如图所示。

图中对应的同种仪器的规格都相同，滑动变阻器R的最大阻值为20Ω，电池的电动势E=6 V，忽略内阻。

接通电路，调节变阻器R的滑片P，电阻R X的电压变化范围为0~6 V的是图；当两电路中变阻器的滑片P都滑到最右端时，发现甲、乙两电路消耗的电功率之比为3∶1，则此时R X的阻值为Ω。

参考答案：
答案：甲、 40
7. 质量为10kg的物体，原来静止在水平面上，当受到水平拉力F后，开始沿直线作匀加速运动，设物体经过时间t位移为s，且s、t的关系为s=2t2。

则物体所受合外力大小为______N，第4s末的速度是______m／s，
参考答案：
40 16
8.
1,3,5
某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块。

当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。

若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
（1）你认为还需要的实验器材有、。

(两个)
（2）实验时为了保证滑块（质量为M）受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是，实验时首先要做的步骤是。

（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M。

往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m。

让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1< v2）。

则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为（用题中的字母表示）。

（4）要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1< v2）。

则最终需验证的数学表达式为（用题中的字母表
示）。

参考答案：
（1）____天平______ (2分) ______刻度尺____ (2分
)
（2）_____ m<<M ___(2分) 平衡摩擦力_____ (2分)
（3） (3分)
（4） (3分)
9. 如图所示是小英“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验，铜块和木块的大小、形状完全相同，实验时弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动。

（1）比较甲、乙两图，可得到的结论是；
（2）若物体不是做匀速运动，而是做加速直线运动，弹簧测力计读数摩擦力（填“等于”或“不等于”）；
（3）实际操作时，手拉着弹簧测力计做匀速直线运动是比较困难的，因而测力计的读数不一定等于摩擦力的大小。

请你提出一个改进的方法，确保测力计的读数等于摩擦力的大小。

你的做法（画图或文字说明）。

参考答案：
10. 小明同学设计了一个实验来探究自行车的初速度与其克服阻力作功的关系。

实验的主要步骤是：①找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线；②骑上自行车用较快速度驶过起点线，并从车把手处自由释放一团很容易辨别的橡皮泥；③车驶过起点线后就不再蹬自行车脚蹬，让车依靠惯性沿直线继续前进；④待车停下，记录自行车停下时的位置；⑥用卷尺量出起点线到橡皮泥落地点间的距离s、起点线到终点的距离L及车把手处离地高度h。

若自行车在行驶中所受的阻力为f并保持恒定。

（1）自行车经过起点线时的速度v=；（用己知的物理量和所测量得到的物理量表示）
（2）自行车经过起点线后克服阻力做功W=；（用己知的物理量和所测量得到的物理量表示）
（3）多次改变自行车经过起点时的初速度，重复上述实验步骤②~④，则每次只需测量上述物理量中的和，就能通过数据分析达到实验目的。

参考答案：
（1），（2）fL，（3）s L
解析：橡皮泥做平抛运动，由s=vt，h=gt2/2联立解得，v=；自行车经过起点线后克服阻力做功W=fL。

多次改变自行车经过起点时的初速度，重复上述实验步骤②~④，则每次只需测量上述物理量中的s和L，就能通过数据分析达到实验目的。

11. 如图，用带孔橡皮塞把塑料瓶口塞住，向瓶内迅速打气，在瓶塞弹出前，外界对气体做功15J，橡皮塞的质量为20g，橡皮塞被弹出的速度为10m/s，若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%，瓶内的气体作为理想气体。

则瓶内气体的内能变化量为
J，瓶内气体的温度（选填“升高”或“降低”）。

参考答案：
5（2分）升高（2分）
热力学第一定律．H3
解析：由题意可知，气体对外做功：W对外=由题意可知，向瓶内迅速打气，在整个过程中，气体与外界没有热交换，即Q=0，则气体内能的变化量：
△U=W+Q=15J-10J+0=5J，气体内能增加，温度升高；
本题考查了求气体内能的变化量、判断温度的变化，应用热力学第一定律即可正确解题．求解本题要由动能的计算公式求出橡皮塞的动能，然后求出气体对外做的功，再应用热力学第一定律求出气体内能的变化量，最后判断气体温度如何变化
12. 某实验小组采用如图所示的装置探究“探究做功和物体动能变化间的关系”,图中桌
面水平放置,小车可放置砝码,实验中小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面。

①实验的部分步骤如下：
a.在小车放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细绳连接小车和钩码；
b.将小车停在打点计时器附近, _________,_________,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点断开开关；
c.改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复第二步的操作。

②如图a所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计
数点间的时间间隔为T则打c点时小车的速度为___________。

要验证合外力的功与动能变化的关系,除钩码和砝码的质量、位移、速度外,还要测
出的物理量有：_______________________。

③某同学用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认
为在实验中还应该采取的两项措施是： a._________________________________；
b. _________________________________；
④实验小组根据实验数据绘出了图b中的图线(其中△v2=v2-v02),根据图线可获得的
结论是_____________________________________________。

参考答案：
．①接通电源（1分）释放小车（1分）
②（2分）小车的质量（1分）
③a.平衡摩擦力（1分） b.重物的重力远小于小车的总重力（1分）
④小车初末速度的平方差与位移成正比（或合外力做功等于物体动能的变化）。

13. 物体在地面附近以2 m/s2的加速度匀减速竖直上升，则在上升过程中，物体的动能将??，物体的机械能将??。

（选填增大、减小或不变）
参考答案：
答案：减小，增大
三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 用如图所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系。

实验中，将一端带滑轮的
长木板放在水平实验台上，实验小车通过轻细线跨过定滑轮与钩码相连，小车与纸带相连，打点计时
器所用交流电的频率为50Hz。

在保持实验小车质量不变的情况
下，放开钩码，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度a；改变钩码的个数，重复实验。

①实验过程中打出的一条纸带如图，在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这个点上标明A，第六个点上标明B，第十一个点上标明C，第十六个点上标明D，第二十一个点上标明E。

测量时发现B点已模糊不清，于是测得AC的长度为12.30 cm，CD的长度为6.60cm，DF的长度为
6.90cm，则小车运动的加速度a=_____________.
②根据实验测得的数据，以小车运动的加速度a为纵轴，钩码的质量m为横轴，得到如图所示的a
一m图像，已知重力加速度g=10.
a、由图像求出实验小车的质量为_____kg；
b、平衡摩擦力时，长木板与水平实验台倾角
的正切值约为_________.
参考答案：
15.
为了测量某电池电动势E、内阻，一和一个电流表内阻R A（已知电流表内阻R A与电内阻相差不大），小红同学设计了如图甲所示的实验电路．
（1）根据图甲实验电路，请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．
（2）实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到a（选填“a”或“b”）端．（3）合上开关S l，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻以值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象．如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为U A、U B，与横轴的截距分别为I A、I B．
①接l位置时，作出的U﹣I图线是图丙中的B（选填“A”或“B”）图线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表分流造成的；
②由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为Z真
=U A，r真=，
③由图丙可知，电流表内阻R A=﹣．
参考答案：
解答：解：（1）根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
（2）为保护电路，实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到a端．
（3）①当S2接1位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，
根据闭合电路欧姆定律：E=U断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U﹣I
图线应是B线；
测出的电池电动势E和内阻r 存在系统误差，原因是电压表分流造成．
②当S 2接2位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，
根据闭合电路欧姆定律E=U断可知电动势测量值等于真实值，U﹣I图线应是A线，即E真
=U A；
由图示图象可知，E真=U A，由于S2接接1位置时，U﹣I图线的B线对应的短路电流为I短
=I B，所以r真==；
③开关S2接2位置时，U﹣I图象如图A所示，此时：r真+R A=，电流表内阻：R A=﹣
；
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）a；（3）①B；②U A；；③﹣．
16. 如图所示，中轴线PQ将矩形区域MNDC分成上下两部分，上部分充满垂直纸面向外的
匀强磁场，下部分充满垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度皆为B。

一质量为m，带电量
为q的带正电粒子从P点进入磁场，速度与边MC的夹角。

MC边长为a，MN边长为
8a，不计粒子重力。

求：
（1）若要该粒子不从MN边射出磁场，其速度最大值是多少?
（2）若要该粒子恰从Q点射出磁场，其在磁场中的运行时间最少是多少？
参考答案：
（1）设该粒子恰不从MN边射出磁场时的轨迹半径为r，由几何关系得：
，解得r=a (2分）
又由（1分）
解得最大速度（1分）
粒子每经过分界线PQ一次，在PQ方向前进的位移为轨迹半径R的倍。

（1分）
设粒子进入磁场后第n次经过PQ线时恰好到达Q点
有n×R=8a 且R<a （1分）
解得 n>=4.62 （1分）
n所能取的最小自然数为5 （1分）
粒子做圆周运动的周期为 (1分)
粒子每经过PQ分界线一次用去的时间为（1分）
粒子到达Q点的最短时间为 (1分)
17. 某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究。

他们让这辆小车在水平地面上由静止开
始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图12所示的v一t图象(除
2s～10s时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线)，已知在小车的运动过程中，2～
14s时间内小车牵引力的功率保持不变，14s末停止遥控让小车自由滑行，小车的质量
m=1.0kg，可以认为小车在整个过程中受到的阻力大小不变。

求：
(1)小车所受阻力，的大小；
(2)小车匀速行驶阶段的功率P；
(3)小车在加速运动过程中的位移s大小。

参考答案：
解（1）在14 s末撤去牵引力后，小车只在阻力f作用下做匀减速运动，设其加速度大小为a4。

由图象可得 a4＝1.5 m/s2 （1分）
由牛顿第二定律得 f＝ma4＝1.5N （2分）
（2）小车在10 s～14 s阶段内做匀速运动，设牵引力为F3
由平衡条件得 F3＝f （1分）
由图象可知vm＝6 m/s （1分）
∴由功率公式P＝F3vm=1.5×6W＝9W （2分）
（3）小车的加速运动过程可以分为匀加速和变加速两段，对应的位移分别设为s1和s2，设在第一段内内的加速度大小为a1，
（1分）
s1＝a1t12＝3m （1分）
（直接写出给2分）
在第二段内由动能定理可得P（t2－t1）－fs2＝mvm2－mv12 （3分）
代入解得s2＝39m，s＝s1＋s2＝42 m （2分）
18. 如图所示，坐标平面第1象限内存在大小为、方向水平向左的匀强电场，在第II 象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。

质荷比的带正电的粒子，以初速度从x轴上的A点垂直x轴射入电场，OA=0.2 m，不计粒子的重力。

(1)求粒子经过y轴时的位置到原点O的距离：
(2)若要使粒子不能进入第三象限，求磁感应强度B的取值范围(不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况)。

参考答案：
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力；带电粒子在匀强电场中的运动．K3C2D4I3
【答案解析】（1）0.4 m（2）B≥(2＋2)×10－2 T解析：(1)设粒子在电场中运动的时间为t，粒子经过y轴时的位置与原点O的距离为y，则：
s OA＝at2 a＝E＝y＝
v0t
联立解得a＝1.0×1015 m/s2；t＝2.0×10－8 s；y＝0.4 m
(2)粒子经过y轴时在电场方向的分速度为：v x＝at＝2×107 m/s
粒子经过y轴时的速度大小为：v＝＝2×107 m/s
与y轴正方向的夹角为θ，θ＝arctan＝45°
要使粒子不进入第三象限，如图所示，此时粒子
做匀速圆周运动的轨道半径为R，则：
R＋R≤y
qvB＝m
联立解得B≥(2＋2)×10－2 T （1分）
【思路点拨】（1）粒子在电场中做类平抛运动，x方向上做匀加速运动，y方向做匀速运动，根据平抛运动的基本公式求解粒子经过y轴时的位置到原点O的距离；
（2）设粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出运动的轨迹，结合临界条件和向心力公式可求磁场强度．。