河南省信阳市商城高级中学2021-2022学年高三物理模拟试卷带解析

河南省信阳市商城高级中学2021-2022学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. .如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m，电阻为R0在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向垂直于线框平面向里。

现使金属线框从MN上方某一髙度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图象，图象中内均为已知量。

重力加速度为g 不计空气阻力。

下列说法正确的是
A. 金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向
B. 金属线框的边长为v1(t2 -t1)
C. 磁场的磁感应强度为
D. 金属线框在O - t4的时间内所产生的热量为
参考答案：
BC
2. （单选）质量为1kg的小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到某一高度，其速度时间关系如图所示，取g=10 m/s2 ，则下列说法不正确的是( )
A．小球下落过程中的最大势能为12.5 J
B．小球下落过程中的最大速度为5 m/s
C．第一次反弹的最大动能为4.5 J
D．小球能弹起的最大高度为1.25 m
参考答案：
D 3. 如图所示，质量分别为m、2m的球A、B由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在正在竖直向上做匀加速运动的电梯内，细线中的拉力为F，此时突然剪断细线，在线断的瞬间，弹簧的弹力的大小和小球A 的加速度大小分别为( )
A.，＋g
B.，＋g
C.，＋g
D.，＋g
参考答案：
A
4. 质量为m的物体靠在圆筒内壁上，圆筒绕其竖直轴线转动，当角速度达到一定大小时，物体相对于圆筒静止，随圆筒做圆周运动。

转动中物体始终相对于圆筒静止，物体受圆筒的静摩擦力为f，受圆筒的弹力为F，则（）
A．圆筒匀速转动和加速转动时都有f与mg大小相等
B．圆筒加速转动时f>mg
C．圆筒匀速转动时F大小不变，加速转动时F逐渐变大
D．圆筒匀速转动和加速转动时f对物体都不做功
参考答案：
BC
5. (多选题)如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成53°夹角固定放置，导轨间连接一阻值为6Ω的电阻JR，导轨电阻忽略不计．在两平行虚线m、n间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场．导体棒a的质量为m a=0.4kg，电阻R a=3Ω；导体棒b的质量为m b=0.1kg，电阻R b=6Ω；它们分剐垂直导轨放置并始终与导轨接触良好．a、b从开始相距L0=0.5m处同时由静止开始释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时，a正好进入磁场（g取
10m/s2，不计a、b之间电流的相互作用）．求（）
A．当a、b分别穿越磁场的过程中，通过R的电荷量之比为3：1
B．在穿越磁场的过程中，a、b两导体棒匀速运动的速度大小之比为3：1
C．磁场区域沿导轨方向的宽度d=0.25m
D．在整个过程中，产生的总焦耳热为1J
参考答案：
BCD
：解：A、由q=△t，=，=，得通过导体棒的电荷量q总=．
在b穿越磁场的过程中，b是电源，a与R是外电路，电路的总电阻R总1=R b+=8Ω，
通过R的电荷量为q Rb=q总b=?
同理a棒在磁场中匀速运动时R总2=6Ω，
通过R的电荷量为q Ra=q总a=?
可得：q Ra：q Rb=2：1，故A错误．
B、设b在磁场中匀速运动的速度大小为v b，则b中的电流I b=
由平衡条件得：=m b gsin53°
同理a棒在磁场中匀速运动时=m a gsin53°
可得v a：v b=3：1，故B正确．
C、设a、b穿越磁场的过程中的速度分别为v a和v b，由题意得：v a=v b+gsin53°t
在匀速穿过磁场的过程中，有d=v b t
因为﹣=2gsin53°?L0
解得：d=0.25m
D、安培力大小F安a=m a gsin53°，
安培力做功：W a=m a gdsin53°=0.8J 同理W b=m b gdsin53°=0.2J
在整个过程中，电路中共产生多少焦耳热Q=W a+W b=1J，故D正确．
故选：BCD．
【点评】：解决本题的关键能够正确地对a、b棒进行受力分析，根据受力情况判断物体的运动情况．以及知道在匀速运动时，安培力等于重力沿斜面方向的分力．
二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 某同学设计了如下实验方案用来‘验证牛顿运动定律’:
(1)如图甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，把滑块通过细绳与带夹的重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下夹一纸带，穿过打点计时器。

调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动。

(2)如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之由静止开始加速运动。

打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，打出的纸带如图丙所示，A, B, C,D,E是纸带上五个计数点。

①图乙中滑块下滑的加速度为_______。

(结果保留两位有效数字)
②若重锤质量为m，滑块质量为M,重力加速度为g，则滑块加速下滑受到的合力为
________。

③某同学在保持滑块质量不变的情况下，通过多次改变滑块所受合力，由实验数据作出的a-F，图象如图丁所示，则滑块的质量为______kg.(结果保留两位有效数字
)
参考答案：
7. 做自由落体运动的小球，落到A点时的瞬时速度为20 m/s，则小球经过A点上方12．8 m 处的瞬时速度大小为12 m/s，经过A点下方25 m处的瞬时速度大小为．（取g=10 m ／s2）
参考答案：
8. 如图所示，直导线ab与固定的电阻器R连成闭合电路，ab长0.40 m，在磁感强度是 0.60 T 的匀强磁场中以5.0 m/s的速度向右做切割磁感线的运动，运动方向跟ab导线垂直．这时直导线ab产生的感应电动势的大小是_______V ，直导线ab中感应电流的方向是_________（填“a→b”或“b→a”）；若电阻R=5Ω，导线ab电阻r=1Ω，则ab两端的电势差大小为_______V。

参考答案：
1.2V b→a 1.0V ab导线切割磁感线，感应电动势E=BLv=1.2V，由右手定则知ab中电流方向是“b→a”； ab 两端的电势差=1.0V
9. 某发电厂用2.2KV的电压将电能输出到远处的用户，后改为用22KV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率。

前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为
__________。

要将2.2KV的电压升高到22KV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝。

参考答案：
答案：100；1800
解析：由于电线的电阻不变，相同的功率，以不同的电压输送时，输送电流也不同。

设输送功率为P，则有，而在电线上损耗功率为，所以有损失的功率与输送电压的平方成反比，两种输电方式的输送电压之比为，所以损失功率之比为，即前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为100。

理想变压器没有能量损失，原副线圈的电压比等于匝数比。

所以副线圈的匝数为原线圈匝数的10倍，等于1800匝。

10. “轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（X）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（Y）的过程，中微子的质量远
小于质子的质量，且不带电，写出这种衰变的核反应方程式
．生成的新核处于激发态，会向基态跃迁，辐射光子的频率为v，已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，则此
核反应过程中的质量亏损为．
参考答案：
解：核反应方程为：．
根据爱因斯坦质能方程得：hv=△mc2，则质量亏损为：△m=．
故答案为：，
11. 4分）历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后的质子H轰击静止的X，生成两个He。

上述核反应方程中的X核的质子数为___________，中子数为____________。

参考答案：
3 4
12. 一列火车由车站静止开始做匀加速直线运动开出时，值班员站在第一节车厢前端的旁边，第一节车厢经过他历时4s，整个列车经过他历时20s，设各节车厢等长，车厢连接处的长度不计，则此列火车共有______节车厢，最后九节车厢经过他身旁历时______s。

参考答案：
25节，4s
13. 马拉着质量为60kg的雪橇，从静止开始用80s的时间沿平直冰面跑完1000m。

设雪橇在运动过程中受到的阻力保持不变，并且它在开始运动的8s时间内做匀加速直线运动，从第8s末开始，马拉雪橇做功的功率保持不变，继续做直线运动，最后一段时间雪橇做的是匀速直线运动，速度大小为15m/s，已知开始运动的8s内马拉雪橇的平均功率是8s后功率的一半。

则在整个运动过程中马拉雪橇做功的平均功率是________W；雪橇在运动过程中所受阻力大小是_________N。

参考答案：
答案：687；48.2
三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14.
（选修模块3－4）如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜用于某种光学仪器中。

现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小。

求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向（不考虑返回到AB面上的光线）。

参考答案：
解析：由得（1分）
由得，（1分）
由＜，可知C＜45°（1分）
而光线在BC面的入射角＞C，故光线在BC面上发生全反射后，垂直AC面射出棱镜。

（2分）
15. （8分）一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A B过程为等压变化，B C过程为等容变化。

已知V A=0.3m3，T A=T B=300K、T B=400K。

（1）求气体在状态B时的体积。

（2）说明B C过程压强变化的微观原因
（3）没A B过程气体吸收热量为Q，B C过气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小说明原因。

参考答案：
解析：（1）设气体在B状态时的体积为V B，由盖--吕萨克定律得，，代入数据得。

(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变小，气体分子平均动能减小，导致气体压强减小。

(3)大于；因为T A=T B，故A B增加的内能与B C减小的内能相同，而A B 过程气体对外做正功，B C过程气体不做功，由热力学第一定律可知大于。

考点：压强的微观意义、理想气体状态方程、热力学第一定律
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. 一根不可伸长的细轻绳，穿上一粒质量为的珠子（视为质点），绳的下端固定在点，上端系在轻质小环上，小环可沿固定的水平细杆滑动（小环的质量及与细杆摩擦皆可忽略不计），细杆与在同一竖直平面内．开始时，珠子紧靠小环，绳被拉直，如图复19-7-1所
示，已知，绳长为，点到杆的距离为，绳能承受的最大张力为，珠子下滑过程中到达最低点前绳子被拉断，求细绳被拉断时珠子的位置和速度的大小（珠子与绳子之间无摩擦）
注：质点在平面内做曲线运动时，它在任一点的加速度沿该点轨道法线方向的分量称为法向
加速度，可以证明，，为质点在该点时速度的大小，为轨道曲线在该点的“曲率半径”，所谓平面曲线上某点的曲率半径，就是在曲线上取包含该点在内的一段弧，当这段弧极小时，可以把它看做是某个“圆”的弧，则此圆的半径就是曲线在该点的曲率半径．如图复19-7-2中曲线在点的曲率半径为，在点的曲率半径为．
参考答案：
1. 珠子运动的轨迹
建立如图复解19-7所示的坐标系，原点在过点的竖直线与细杆相交处，轴沿细杆向右，轴沿向下。

当珠子运动到点处且绳子未断时，小环在处，垂直于轴，所以珠子的坐标为
由知
即有，得
（1）
这是一个以轴为对称轴，顶点位于处，焦点与顶点的距离为的抛物线，
如图复解19-7-1所示，图中的，为焦点。

2. 珠子在点的运动方程
因为忽略绳子的质量，所以可把与珠子接触的那一小段绳子看做是珠子的一部分，则珠子受的力有三个，一是重力；另外两个是两绳子对珠子的拉力，它们分别沿和方向，这两个拉力大小相等，皆用表示，则它们的合力的大小为
（2）
为点两边绳子之间夹角的一半，沿的角平分线方向。

因为是焦点至的连线，平行于轴，根据解析几何所述的抛物线性质可知，点的法线是的角平分线．故合力的方向与点的法线一致。

由以上的论证．再根据牛顿定律和题中的注，珠子在点的运动方程（沿法线方向）应为
（3）
（4）
式中是点处轨道曲线的曲率半径；为珠子在处时速度的大小。

根据机械能守恒定律可得
（5）
3. 求曲车半径
当绳子断裂时，由（4）式可见，如果我们能另想其他办法求得曲率半径与的关系,则就可能由（4）、（5）两式求得绳子断裂时珠子的纵坐标。

现提出如下一种办法。

做一条与小珠轨迹对于轴呈对称状态的抛物线，如图复解19-7-2所示。

由此很容易想到这是一个从高处平抛物体的轨迹。

平抛运动是我们熟悉的，我们不仅知道其轨迹是抛物线，而且知道其受力情况及详细的运动学方程。

这样我们可不必通过轨道方程而是运用力学原理分析其运动过程即可求出与对称的点处抛物线的曲率半径与的关系，也就是处抛物线的曲率半径与的关系。

设从抛出至落地的时间为，则有
由此解得
（7）
设物体在处的速度为，由机械能守恒定律可得
（8）
物体在处法线方向的运动方程为
（9）
式中即为处抛物线的曲率半径，从（7）、（8）、（9）式及,可求得这也等于点抛物线的曲率半径，，故得
（10）
4. 求绳被拉断时小珠的位置和速度的大小
把（5）式和（10）式代入（4）式，可求得绳子的张力为
（11）
当时绳子被拉断，设此时珠子位置的坐标为，由（11）式得
（12）
代入（1）式，得
（13）
绳子断开时珠子速度的大小为
（14）
17. 总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落
伞，如图所示是跳伞过程中的v－t图，试根据图像求：（g取10m/s2）（1）t＝1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。

（2）估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。

（3）估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。

参考答案：
解：（1）从图中可以看出，在t＝2s内运动员做匀加速运动，其加速度大小为m/s2=8m/s2
设此过程中运动员受到的阻力大小为f，根据牛顿第二定律，有mg－f＝ma
得 f＝m(g－a)＝80×(10－8)N＝160N （4分）
（2）从图中估算得出运动员在14s内下落了
39.5×2×2m＝158m
根据动能定理，有所以有＝（80×10×158－×80×62）J≈1.25×105J （5分）（3）14s后运动员做匀速运动的时间为s＝57s
运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间
t总＝t＋t′＝（14＋57）s＝71s （4分）
18. 一个物体0时刻从坐标原点O由静止开始沿+x方向做匀加速直线运动，速度与坐标的关系为，求：
(1)2s末物体的位置坐标；
(2)物体通过区间150m≤x≤600m所用的时间．
参考答案：。