2021年高考物理模拟试卷03（北京卷）【原卷版 解析版】

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北京市2021年普通高中学业水平等级性考试

物理模拟试题（三）

本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束

后，将本试卷和答题卡一并交回。

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1、新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式

体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保

驾护航。红外线和紫外线相比较（）

A.红外线的光子能量比紫外线的大B.真空中红外线的波长比紫外线的长

C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大D,红外线能发生偏振现象，而紫外线不能

2、如图1所示，一定质量的理想气体由状态a经过等压变化到达状态b,再从状态6经过等容变化到达状

态c。状态a与状态c温度相等。下列说法正确的是

,、P

a*-»~*b

_L

OV

图1

A.气体在状态a的温度大于在状态b的温度

B.气体在状态”的内能等于在状态c的内能

C.从状态。到状态人的过程中，外界对气体做正功

D.从状态6到状态c的过程中，气体的内能增加

3、太阳就是一个巨大的热核反应堆，氢核聚变成氨核的反应不停地进行着，不断地放出能量。太阳的总输

出功率约为3.8x1026%,太阳在“核燃烧，，的过程中“体重，，不断减轻。已知光速为3xl0%/s,估算太阳每秒失去质

量的数量级为

A.106kgB.109kgc.10l2kgD.10l5kg

4、2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有

在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半

径和地球表面的重力加速度。若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，根据以

上数据可以计算出卫星的

图2

A.密度B.向心力的大小

C.离地高度D.卫星轨道平面与赤道的夹角

5、如图3所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在/=0时刻的波形，虚线是该波在f=0.20s时

刻的波形，则此列波的周期可能为

A.0.10sB.0.20sC.0.40sD.0.80s

6、教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R

供电，电路如图4所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为/、U,R消耗的功率为P。若

发电机线圈的转速变为原来的一，则

2

0®

图4

A.R消耗的功率变为!尸

B.电压表V的读数为

22

C.电流表A的读数变为2/D.通过R的交变电流频率不变

7、如图5所示，电荷量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的儿何

中心。，图中AO=OB=d,A点的电场强度为零。下列说法正确的是

图5

A.薄板带负电，电子在A点所具有的电势能一定为零

B.B、。两点间的电势差与力、。两点间的电势差相等

C.电子在B点所具有的电势能小于在A点所具有的电势能

D.带电薄板产生的电场在图中B点的电场强度为吗

9d2

8、在如图6所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器&的滑动端由。向6缓慢

滑动的过程中

图6

A.电压表的示数增大，电流表的示数减小B.电容器C所带的电荷量减小

C.品的电功率增大D.电源的输出功率一定增大

9、如图7所示，某同学练习定点投篮，其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上，篮球的轨迹分别如图中曲

线1、2所示。若两次抛出篮球的速度0和V2的水平分量分别为Vh•和V2X，竖直分量分别为“和V2J”不计空

气阻力，下列关系正确的是

图7

A.Vlx<V2x>V\y>V2yB.V|x>V2x>Vly<V2y

C.V]X<V2X>Vly<V2yD.Vlx>V2,v»Vh>V2j

10、质量为〃7的物体系于轻弹簧下端，如图8所示。当弹簧沿竖直方向拉住物体，系统静止时弹簧仰长

量为八。当弹簧以如图所示方式拉住物体，系统静止时弹簧伸长量也为Lo,此时

图8

A.物体不受静摩擦力

B.物体所受静摩擦力大小为0.5〃圾，方向沿斜面向下

C.物体所受静摩擦力大小为机g,方向沿斜面向下

D.物体所受静摩擦力大小为1.5mg,方向沿斜面向上

11、复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性

成果。如图9所示为一列质量为小的动车，初速度为%,以恒定功率尸在平直轨道上运动，经时间f达到该

功率下的最大速度%,设动车行驶过程所受到的阻力/保持不变。动车在时间1内（）

图9

A.做匀加速直线运动B.加速度逐渐增大

C.牵引力的功率P=D.牵引力做功W=（加％2—

12、如图10所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在长为L的虚线框内，边长为d的正方形闭合线圈在外力作

用下由位置1匀速穿过磁场区域运动到位置2。若2>2d,则在运动过程中线圈中的感应电流随时间变化的情况

可以用以下哪幅图像来描述

图10

13、笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑

正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图11所示，一块宽为长

为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向

移动速度为丫。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现

电压U,以此控制屏幕的熄灭。则元件的（）

图11

A.前表面的电势比后表面的低B.前、后表面间的电压U与v无关

C.前、后表面间的电压U与c成正比D.自由电子受到的洛伦兹力大小为卫

a

14、（2020年西城区二模第14题）激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等

交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图12所示模型：由激光

器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果

整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电

探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。

某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个

过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强〜弱〜强〜弱〜强的变化过程。根据上述材料，结合所学知

识，判断下列说法正确的是

反射镜反射镜

A.A束激光的频率大于B束激光的频率

B.整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大

C.整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹

D.整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长

第二部分

本部分共6题，共58分。

15、（8分）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。

（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成（选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将

含有纯油酸体积为/的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的

直径为o

（2）某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸

酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：

A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜

B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面枳

C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上

D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将琲子粉均匀地撒在水面上

以上操作的合理顺序是（填字母代号）。

（3）若实验时琲子粉撒的太厚，则所测的分子直径会（选填“偏大”或“偏小

16、（10分）在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中

（1）安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径4,测量的示数如图13所示，则摆球直径“=cm,

再测量摆线长/,则单摆摆长L=（用d、I表示）；

（2）摆球摆动稳定后,并记录此后摆球再次

经过最低点的次数〃5=1、2、3…），当〃=60时刚好停表。停止计时的秒表如图14所示，其读数为.

该单摆的周期为T=（周期要求保留三位有效数字）；

（3）计算重力加速度测量值的表达式为g=.（用T、L表示），如果测量值小于真实值，可能原因是

A.将摆球经过最低点的次数n计少了B.计时开始时，秒表启动稍晚

C.将摆线长当成了摆长D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长

（4）正确测量不同摆L及相应的单摆周期T,并在坐标纸上画出矛与L的关系图线，如图15所示。由图线计

算出重力加速度的大小8=___m/s\（保留3位有效数字，计算时兀2取9.86）

八r7s2

5.0

4.0

Um

3.0—>

0.800.901.001.101.20

图15

17、（9分）长为/的轻绳上端固定，下端系着质量为犯的小球4处于静止状态。/受到一个水平瞬时

冲量后在竖直平面内做圆周运动，恰好能通过圆周轨迹的最高点。当4回到最低点时，质量为机2的小球8与

之迎面正碰，碰后48粘在一起，仍做圆周运动，并能通过圆周轨迹的最高点。不计空气阻力，重力加速度

为g，求

（1）/受到的水平瞬时冲量/的大小；

（2）碰撞前瞬间8的动能线至少多大？

18、（9分）如图16所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为E=5&N/C，同时存在

着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小8=0.5T。有一带正电的小球，质量m=lxio-

6kg,电荷量q=2xl0-6C,正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场（不考虑磁场

消失引起的电磁感应现象），取g=10m/s2。求：

BxXXXXX

图16

（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；

（2）从撤掉磁场到小球再次穿过尸点所在的这条电场线经历的时间

19、(10分)如图17所示，固定在水平面上间距为/的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金

属棒和PQ长度也为/、电阻均为R,两棒与导轨始终接触良好。两端通过开关S与电阻为H的单匝

金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量图中虚线右侧有垂直于导轨平

面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为8。PQ的质量为，"，金属导轨足够长，电阻忽略不计。

(2)断开S,PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过尸。的电荷量为q,

求该过程安培力做的功

20、（12分）物理学中有一个非常有趣的现象：研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论

竟然相互沟通，相互支撑。目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核

能。

⑴已知太阳向各个方向辐射能量的情况是相同的。如果太阳光的传播速度为c,到达地球需要的时间为t,

在地球大气层表面每秒钟每平方米垂直接收到的太阳辐射能量为瓦。请你求出太阳辐射的总功率P的表达式。

⑵根据量子理论可知，光子既有能量也有动量，光子的动量P==，其中〃为普朗克常量，入为光的波长。

X

太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力为了将问题简

化，我们假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的所有光子能量均为4X10T9J,每秒钟照射

到地球的光子数为4.5x1035。已知真空中光速c=3xl08〃?/s,太阳对地球的万有引力大小约为3.5X1（）22N。请你结

合以上数据分析说明，我们在研究地球围绕太阳公转时，是否需要考虑太阳“光压力”对地球的影响。（结果保留

一位有效数字）

⑶在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氨。己知目前阶段太阳

辐射的总功率Po=4xl（）26亿太阳质量Mo=2xlO3Okg（其中氢约占70%）,氢转变为氢的过程中质量亏损约为1%。

请你估算如果现有氢中的10%发生聚变大约需要多少年。（结果保留一位有效数字，1年按3x107s计算）

绝密★启用前

北京市2021年普通高中学业水平等级性考试

物理模拟试题（三）

本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束

后，将本试卷和答题卡一并交回。

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1、新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式

体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保

驾护航。红外线和紫外线相比较（）

A.红外线的光子能量比紫外线的大B.真空中红外线的波长比紫外线的长

C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大D,红外线能发生偏振现象，而紫外线不能

【答案】B

【解析】因为红外线的频率小于紫外线，根据七=加/可知红外线的光子能量比紫外线的低，故A错误；根

据肥=£可知红外线的波长比紫外线的波长长，故B正确；真空中红外线和紫外线的传播速度是一样的，故C

错误；光都具有偏振现象，故D错误。

2、如图1所示，一定质量的理想气体由状态。经过等压变化到达状态人再从状态b经过等容变化到达状

态c。状态a与状态c温度相等。下列说法正确的是

O7

图1

A.气体在状态a的温度大于在状态b的温度

B.气体在状态a的内能等于在状态c的内能

C.从状态。到状态6的过程中，外界对气体做正功

D.从状态6到状态c的过程中，气体的内能增加

【答案】B

【解析】因为一定质量的理想气体的状态方程为庄=c,故由状态。经过等压变化到达状态〃时，因为6

T

的体积大，故人对应的温度就较高，选项A错误；

因为。和c两个状态的温度相等，故气体在状态。的内能等于在状态c的内能，选项B正确；

从状态”到状态6的过程中，气体的体积增大，相当于膨胀，故是它对外做功，对气体而言，这个功是负

的，所以不是外界对气体做正功，选项C错误；从状态6到状态c的过程中，体积不变，压强减小，故温度降

低，则气体的内能减少，选项D错误。

3、太阳就是一个巨大的热核反应堆，氢核聚变成氨核的反应不停地进行着，不断地放出能量。太阳的总输

出功率约为3.8*1026亿太阳在“核燃烧，，的过程中“体重，，不断减轻。已知光速为3xlO8"“s,估算太阳每秒失去质

量的数量级为

A.106kgB.109kgC.10l2kgD.10l5kg

【答案】B

【解析】根据爱因斯坦的质能方程因为太阳的总输出功率约为3.8x1026%,所以它每秒释放的能

3.8xl026

量为E=H=3.8xl026仍＜1S=3.8X1()26J；所以太阳每秒失去质量为△〃产不=kg=0.42xl0lokg=4.2x!09kg,

(3xl08)2

即选项B正确。

4、2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有

在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半

径和地球表面的重力加速度。若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，根据以

上数据可以计算出卫星的

图2

A.密度B.向心力的大小

C.离地高度D.卫星轨道平面与赤道的夹角

【答案】C

【解析】由于通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期T,并已知地球的半径R和地球表面的重力加速度

3万

g;如果卫星是近地卫星，则其密度p=-7,通过周期T一个物理量就可以求得地球的密度，但该卫星不是

GT2

近地卫星，故选项A错误；

由于不知道卫星的质量m,故也不能求出向心力的大小，选项B错误；

GMm,GMm(/?+/?)...........—

由mg=R2-和(R+/)'=----不-----联立，u]■以用掉GM,从而计算出h来，选项C正确；

由以上数据，没办法计算出卫星轨道平面与赤道的夹角，选项D错误。

5、如图3所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在r=0时刻的波形，虚线是该波在t=0.20s时

刻的波形，则此列波的周期可能为

A.0.10sB.0.20sC.0.40sD.0.80s

【答案】D

【解析】对于x=lm位置的质点而言，其振动方向是向上的，经过0.2s的时间，它由平衡位置向上运动到

T0?vx4

最大位置，所以满足匕+〃7M).2s,所以周期片，所以当”=0时，7=0.8s,选项D正确；再取〃=1时,

41+4”

7=0.16s,当“取较大整数时周期都变得很小了，故只有D满足题意。

6、教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻K

供电，电路如图4所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为/、U,R消耗的功率为凡若

发电机线圈的转速变为原来的,，则

2

图4

A.R消耗的功率变为B.电压表V的读数为

22

C.电流表A的读数变为2/D.通过R的交变电流频率不变

【答案】B

【解析】因为发电机输出电压的最大值为Em=NBS3,若发电机线圈的转速变为原来的则最大值会变

2

为原来的一半，则有效值也为原来的一半，故经过变压器变压后，副线圈的电压也变为原来的一半，则选项B

正确；/?消耗的功率变为‘P,选项A错误；副线圈的电流变为原来的一半，则原线圈的电流也变为原来的

4

一半，即电流表的读数变为‘I,选项C错误；通过/?的交变电流频率变为原来的2倍，选项D错误。

2

7、如图5所示，电荷量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何

中心。，图中AO=OB=d,A点的电场强度为零。下列说法正确的是

图5

A.薄板带负电，电子在A点所具有的电势能一定为零

B.B、。两点间的电势差与A、0两点间的电势差相等

C.电子在B点所具有的电势能小于在A点所具有的电势能

D.带电薄板产生的电场在图中B点的电场强度为当

【答案】C

【解析】由于A点的电场强度为0,+g的点电荷在A处产生向左的电场，所以薄板会在该处产生向右的

电场，所以薄板带负电，A点的电场强度为0,但是该点的电势不一定为0,这要看你如何规定零电势能点了，

所以在A点放一个电子，在这里的电势能也不一定是零，选项A错误；

虽然BO与AO间的电场强度是变化的，我们也可以设它们的大小大致为EBO和EAO,EBO是由点电荷产

生的场强田与薄板产生场强£2的叠加，且二者方向相同，即EBO=&+E，£AO是由点电荷产生的场强当与薄

板产生的场强民的叠加，二者方向相反，即49=氏-心，故EAO<£BO,再根据£=0可得UAO<UBO,选项B错

a

误；

电子从B点移动到A点的过程中，电场力在BO和在OA段都要做功，在BO段做正功，在OA段做负

功，因为UAO〈UBO,故此OA<用BO,故整体还是做正功，即电子的电势能会减小，故选项C正确;

因为A点的电场强度为0,故薄板对A的场强民'与点电荷在A点的场强相等，即及，=&'=—纥=

(3d)?

&T，而带电薄板产生的电场在图中8点的电场强度与在A点的电场强度及湘等，其大小都是鸟，选项

9/9d2

D错误。

8、(在如图6所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器&的滑动端由a向6缓慢

滑动的过程中

图6

A.电压表的示数增大，电流表的示数减小B.电容器C所带的电荷量减小

C.Ri的电功率增大D.电源的输出功率一定增大

【答案】A

【解析】这是一个变阻器口与定值电阻修串联后与电源相连接的电路，电容器C并联在变阻器生两端;

当滑动变阻器的滑片向b端滑动时，变阻器&的阻值变大，根据串联分压的规律可知，变阻器两端分得的电压

增大，电压表的示数变大，则电路中的总电阻增大，电流表的示数减小，故选项A正确；由于电容器C两端的

电压增大，故电容器C所带的电荷量增大，选项8错误；当电路中的电流减小时，电阻凡消耗的电功率会减

小，故选项C错误；电源的输出功率尸=E/,而电流在减小，故电源的输出功率会减小，选项D错误。

9、如图7所示，某同学练习定点投篮，其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上，篮球的轨迹分别如图中曲

线1、2所示。若两次抛出篮球的速度0和V2的水平分量分别为1和VZr，竖直分量分别为叫和V2.V，不计空

气阻力，下列关系正确的是

图7

A.V\x<V2x^V\^V2yB.V\x>V2x^^\y<V2y

C.Vlx<V2x>V\y<V2yD.Vlx>V2x，Viy>V2y

【答案】A

【解析】两次篮球垂直撞在竖直篮板上，说明此时竖直向上的分速度为0,而1的位置在2的上方，所以

人抛出的球的竖直向上的分速度1的大于2的，即vb>v2j,选项BC错误；

1球上升的高度高，说明1球的空中需要的时间长，而1、2两球的水平距离是相等的，所以1球的水平分

速度较小，选项A正确，D错误。

10、质量为机的物体系于轻弹簧下端，如图8所示。当弹簧沿竖直方向拉住物体，系统静止时弹簧伸长

量为Lo。当弹簧以如图所示方式拉住物体，系统静止时弹簧伸长量也为L。，此时

A.物体不受静摩擦力

B.物体所受静摩擦力大小为0.5叫，方向沿斜面向下

C.物体所受静摩擦力大小为加g,方向沿斜面向下

D.物体所受静摩擦力大小为1.5mg,方向沿斜面向上

【答案】B

【解析】因为当弹簧沿竖直方向拉住物体，系统静止时弹簧伸长量为心,故由于弹簧的拉力大小为

F=kL0=mg;对物体放在斜面上时受力分析可得，物体受重力mg,重力在斜面方向上的分力为

mgsin30°-0.5mg,方向沿斜面向下，弹簧对物体的拉力大小为尸=mg,物体处于静止状态，所以物体受到的静

摩擦力大小为0.5mg,方向沿斜面向下，选项B正确。

11、复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性

成果。如图9所示为一列质量为机的动车，初速度为%,以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间f达到该

功率下的最大速度%,设动车行驶过程所受到的阻力尸保持不变。动车在时间f内（）

图9

A.做匀加速直线运动B.加速度逐渐增大

C.牵引力的功率P=f\nD.牵引力做功W一；〃??2

【答案】C

【解析】动车的功率恒定，根据可知动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得/一尸=机。，可

知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，AB错误；当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额

定功率为「=f%，选项C正确；动车功率恒定，在，时间内，牵引力做功为『=尸，根据动能定理得

Pt-Fs--mvL--mvi)选项D错误。

22

12、如图10所示，垂直于纸面的匀强磁场局限在长为乙的虚线框内，边长为d的正方形闭合线圈在外力作

用下由位置1匀速穿过磁场区域运动到位置2。若L>2d,则在运动过程中线圈中的感应电流随时间变化的情况

可以用以下哪幅图像来描述

图10

【答案】D

【解析】由题意可知，线圈是匀速穿过的，需要判断的是在运动过程中线圈中的感应电流随时间变化的情

况；我们先从线圈从位置1开始，在进入磁场的过程中，线圈的右边框切割磁感线，产生感应电动势，由于速

度不变，故由E=8及可知，电动势的大小不变，产生的感应电流的大小也不变，所以选项A8中感应电流大小

都是逐渐增大的，就不对了，AS错误；

到线圈全部进入磁场中时，线圈内的磁通量没变化，故此时感应电流为0:到线圈穿出磁场时，变成了线圈

的左边框切割磁感线了，根据右手定则可以判断出此时的感应电流方向与进入时的方向相反，所以选项C错误，

D正确。

关于感应电流的方向也可以由楞次定律判断，当线圈进入磁场时，穿过线圈的磁通量在增加，故感应电流

的磁场与原磁场方向相反，感应电流是逆时针方向；当线圈出磁场时，穿过线圈的磁通量在减少，故感应电流

的磁场与原磁场方向相同，感应电流是顺时针方向，选项D正确。

13、笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑

正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图11所示，一块宽为4、长

为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向

移动速度为丫。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现

电压U,以此控制屏幕的熄灭。则元件的（）

图11

A.前表面的电势比后表面的低B.前、后表面间的电压U与v无关

C.前、后表面间的电压U与c成正比D.自由电子受到的洛伦兹力大小为辿

a

【答案】D

【解析】由于该霍尔元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，电子带负电，故当电流向右时，根据左

手定则，它受到的洛伦兹力的方向是向后的，故后表面的电势低，选项A错误；当前后积累一定的电荷后，前

后会形成电场，电子又受到电场力的作用，当F『F济时，前后的电压就稳定了，故且e=Bev,即U=Bav,所以

a

前、后表面间的电压U与v有关，选项B错误；

因为U=Bav,而I=neSv,而S=ah,h是上下表面的厚度，整理得U=旦，可见它与c无关，选项C错误；

neh

自由电子受到的洛伦兹力大小就是电场力的大小，故F,w=F『2e,选项D正确。

a

14、（2020年西城区二模第14题）激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等

交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图12所示模型：由激光

器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果

整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电

探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。

某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个

过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强〜弱~强~弱〜强的变化过程。根据上述材料，结合所学知

识，判断下列说法正确的是

A.A束激光的频率大于B束激光的频率

B.整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大

C.整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹

D.整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长

【答案】D

【解析】由于A、B两束激光，经完全对称的两个通道在光电探测器处相遇，产生干涉条纹，说明这两束

激光的频率是相等的，选项A错误；

在装置加速沿顺时针转动的过程中，激光器射出的B光沿顺时针方向先由反射镜再到光电探测器，而A光

沿逆时针方向先由反射镜再到光电探测器，故A光的光程会变短，B光和光程会变长，这与运动的相对性类似，

设甲车在向右运动，车中间放一个发光源，则对车外的人而言，光到达右端的时间要比到达左端的时间长，所

以选项B错误；

甲乙登

整个装置加速转动过程中，已经知道在光电探测器C上出现了强、弱、强和变化，则说明该处有明条纹和

暗条纹出现，即有加强和减弱的区域，选项C错误；

因为整个装置加速转动过程中，光电探测器的中央位置c处已经检测出光强经过了强〜弱〜强〜弱〜强的变化

过程，设第一个强，说明是光的加强，两束激光的路程差为0,它变成弱，由光程差是0变化为半波长的奇数

倍，即1倍，所以为乙，然后再由弱变为强，又变为半波长的偶数倍，即为2倍，所以光程差为々x2=2,同理

22

可以得出最后强相对于最初的强变化了々x4=27,即2个波长，选项D正确。

2

第二部分

本部分共6题，共58分。

15、（8分）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。

（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成（选填“单层”或"多层”）分子油膜的特性。若将

含有纯油酸体积为忆的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的

直径为。

（2）某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸

酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：

A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜

B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积

C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上

D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将琲子粉均匀地撒在水面上

以上操作的合理顺序是（填字母代号）。

（3）若实验时琲子粉撒的太厚，则所测的分子直径会（选填“偏大”或"偏小”）。

【答案】（1）单层；VIS（3分）；（2）DACB（3分）；（3）偏大（2分）。

-V

【解析】（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性；油酸分子的直径为D=工：

S

（2）操作顺序应该是在浅盘中先倒入水D,再滴油酸A,再画出面积C,再计算面积B；

（3）若实验时琲子粉撒的太厚，则油酸分子展开就不会充分，故所测的面积会减小，所测的分子直径会

偏大。

16、（10分）在“用单摆测量重力加速度的大小''的实验中

（1）安装好实验装置后,先用游标卡尺测量摆球直径d,测量的示数如图13所示,则摆球直径d=cm,

（2）摆球摆动稳定后，当它到达（填“最低点”或“最高点”）时启动秒表开始计时，并记录此后摆球

再次经过最低点的次数〃（〃=1、2、3…），当"=60时刚好停表。停止计时的秒表如图14所示，其读数为：

该单摆的周期为7=s（周期要求保留三位有效数字）；

（3）计算重力加速度测量值的表达式为g=（用T、L表示），如果测量值小于真实值，可能原因是

A,将摆球经过最低点的次数〃计少了B.计时开始时，秒表启动稍晚

C.将摆线长当成了摆长D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长

（4）正确测量不同摆L及相应的单摆周期7，并在坐标纸上画出『与L的关系图线，如图15所示。由图

线计算出重力加速度的大小g=^nz/s2。（保留3位有效数字，计算时兀2取9.86）

0

八2/（2/+d）,,八、“

【答案】(1)1.84s/+-(2分)；（2）最低点；67.4；1.12（3分）；（3）----方----（1分）；AC

2

（2分）；（4）9.86（2分）。

【解析】（1）该游标卡尺的主尺读数为L8cm,观察到游标尺的第4个刻度线与上面刻度线对齐了，而游

标是10分度，即游标尺对应的读数为4X——=0.4〃"〃=0.04C〃3故摆球的直径d=1.8c〃?+0.04c〃?=1.84c,〃；单摆

10

的摆长为£=/+-；

2

（2）当球摆动到最低点时才启动秒表计时，因为最低点时，球运动的速度快，球在最低点停留的时间最短，

测量误差最小：秒表的读数为，先看小圈，它的单位是分钟，过了刻度“1”，但未到“1.5”，计为1分钟，再看大

圈，它的单位是秒，为7.4s,故秒表的时间为？=60s+7.4s=67.4s；所以单摆的周期为=电刍sT.12s；

n60

历4/L4万（/+R

（3）因为单摆的周期公式7=2式，士，故重力加速度测量值的友达式为疔丝;=-----—

\gT2T2

2/(2/+d)

如果测量值小于真实值，则可能是分母变大了，或者分子变小了，对于A而言，将摆球经过最

T2

低点的次数〃计少了，则计算的周期片上就变大了，会使测量值小于真实值，选项A正确；计时开始时，秒

n

表启动稍晚，则测量的时间f偏小，故周