2021届河南省洛阳市高考物理三模试卷附答案详解

2021届河南省洛阳市高考物理三模试卷

一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）

1.某核反应方程为出+出/He+X.已知出的质量为2.0136a,:，的质量为3.0180”，翅e的质

量为4.0026”，X的质量为1.0087”，其中lit=931.5MeV,则下列说法中正确的是（）

A.X是质子，该反应释放能量为8.91MeV

B.X是中子，该反应释放能量为18.91MeV

C.X是质子，该反应吸收能量为8.91MW

D.X是中子，该反应吸收能量为18.91MeV

2.下列四幅图中，能正确反映竖直上抛运动过程的位移与时间关系的是（）

3.2011年9月29日，“天宫一号”顺利升空，11月1日，“神舟八

号”随后飞上太空，11月3日凌晨“神八”与离地高度343km轨

道上的“天宫一号”对接形成组合体，中国载人航天首次空间

交会对接试验获得成功，为建立太空实验室-空间站迈出了关键

一步.设对接后的组合体在轨道上做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是（）

A.对接前，“神舟八号”欲追上“天宫一号”，可以在同一轨道上点火加速

B.对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度

C.对接后，“天宫一号”的运行周期大于地球同步卫星的周期

D.今后在“天宫一号”内工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止

4.如图所示，PQ、MN是放置在水平面内的粗糙导轨，GH是长度为人电

阻为r的导体棒。导体棒GH处在方向向下、磁感应强度为B的勺强磁场

中。图中E是电动势为E,内阻不计的直流电源，C是电容为C的电容器。

闭合开关，导体棒能始终保持静止，待电路稳定后，则有（）

A.导体棒中电流/=”■了:

/<2TK-jT/

B.导体棒所受到的摩擦力方向向左

C.导体棒所受到的安培力尸安

…T十/

D.电容器带电量为Q=*CR2

I十AC]

如图所示，在半径为R的圆内，有方向为垂直纸面向里的匀强磁场，一带电

粒子以速度"沿半径a。方向从a点射入磁场，又从c点射出磁场，射出时速度

方向偏转60。，则粒子在磁场中运动的时间是（）

AnRBX/37T/?2nR2.y/37tR

•豆

A*3v3v*3v

多选题（本大题共5小题，共27.0分）

如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接

地.一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态.现将平

行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（）

A.带电油滴将沿竖直方向向上运动

B.尸点的电势将降低

C.带电油滴的电势能增加

D.电容器的电容减小，极板带电量增大

7.超市里的自动扶梯都是斜面（无阶梯）式的，如果无人搭乘一段时间

后，能自动调整为待机省电模式缓慢运行，速度为O.lm/s,当一旦

有人踏上去，通过压力感应，能恢复到速度0.5m/s.现有一质量为

60kg的高三学生，以O.lm/s的速度轻轻地无倚靠地踏上同速运行的扶梯，无相对滑动，扶梯经

过1s的匀变速调整后，匀速行驶.如图所示，扶梯倾角为30。，斜面长为10m,最大静摩擦力等

于滑动摩擦力.（g=10血/$2）.则（）

A.该学生的鞋底与扶梯面的动摩擦因素至少为独

25

B.加速过程中，摩擦力对学生做的功等于该学生动能的增加量7.2/

C.加速过程中，该学生的机械能增加了97.2/

D.若整个过程中只有该学生乘，则比待机模式电动机多消耗了3007.2/的电能

如图所示为研究影响平行板电容器电容的因素的装置图，设两极板正

对面积为5,极板间的距离为d,静电计指针偏角为8,实验中，极板

所带电荷量Q不变，若（）

A.保持S不变，增大d,则。变小

B.保持S不变,减小d,则。变小

C.保持d不变，减小S,贝但变大

D.保持d不变，减小S,贝M不变

9.下列说法正确的是（）

A.当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大

B.处于安全失重的水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果

C.一定质量的理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

D.晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体

E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间分子平均

动能一定相同

10.如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PD方向射向一平行玻砖

的上表面，得到二束平行光线/、〃、111,下列说法正确的是（）

A.光束/为复色光，光束〃、/〃为单色光

B.改变a角，光线/、〃、/〃仍保持平行

C.光束〃/的频率大于光束〃的频率

D.通过相同的双缝干涉装置，光束〃产生的条纹宽度要大于光束/〃

产生的条纹宽度

E.在真空中，光束II的速度等于光束〃/的速度

三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11.某探究学习小组的同学欲验证动能定理，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们

还准备了导线、小木块、细沙等.若你是小组中的一位成员，要完成该项实验：

（1）你认为以下哪些器材是本实验还需要的.

A.干电池B.天平C.毫米刻度尺

（2）实验时，该同学想用小沙桶和细沙的总重力表示滑块受到的合力，为了减小这种做法带来的实验

误差，你认为以下措施可行的是

A将图中所示长木板的左端适当垫高以平衡摩擦力

8.让图中所示滑块的质量远大于小沙桶和细沙的总质量

C.让图中所示滑块的质量远小于小沙桶和细沙的总质量.

纸带打点眄器髀蹲滑舱

长蛭水3台II」

小沙桶

12.某物理兴趣小组想测定一个阻值大约为10kO,额定电功率为0.1勿的电阻段,现有以下实验器

材可以选择：

A.电流表4式量程为1血4内阻约为100。）

8.电流表量程为3mA,内阻约为20。）

C.电压表匕（量程为10U,内阻约为5O/C0）

。电压表眩（量程为30V,内阻约为100k。）

E直流电源E（电动势为9V,内阻约为10）

F.滑动变阻器/?式20。,14）

G.开关、导线若干

（1）为了方便并能多次测量使结果尽可能精确，请选择合适的电压表和电流表画出电路图，并在

电路图中标注①或心、匕或彩。

（2）若操作、读数、计算均无误，考虑到电表内阻影响，R测一R鼠填大于、等于或小于）;

（3）为避免电表内阻的影响，小组成员提出用新的器材提出另外的方

案如图所示，连接好电路后，闭合开关S],调节各可变电阻，使得开

关S2由断开到闭合，灵敏电流计G指针无偏转，并记录此时电压表示

数U和电流表示数/,则待测电阻勺=，该方案中若操作、读数、

计算均无误，则R涧—R直（填大于、等于或小于）。

四、计算题（本大题共4小题，共52.0分）

13.如图所示，4、B、C三辆小车都放在光滑水平面上，其质量分别为僧2、皿1、C车

间有一压缩弹簧，弹簧与小车不连接，用一轻细线将两车连在一起静止于水平面上.现让4车以

速度”0向右运动，与B车发生碰撞，碰撞时间不计，碰后4车停止运动.在B、C向右运动的过程

中将细线烧断，烧断后很快B也停止运动.求：

(1)4车与B车刚碰后B车的速度及最终C车的速度:

(2)弹簧释放的弹性势能.

14.如图所示，放置在水平面上的两平行粗糙导轨帅、cd相距L,ac

端通过导线接入一组值为R的电阻，e/•左右两侧均充满垂直于导

轨平面、方向相反的磁场，ae=cf=L,e/■左侧区域的磁感应

强度B随时间t的变化关系为：B=kt,k为恒量，e/右侧区域的

磁场为匀强磁场.一电阻不计、质量为m的金属棒MN放在ae/c的中间位置，并与导轨始终垂直

且良好接触，金属棒与导轨间的动摩擦因数均为〃.开始时MN保持静止，某时刻金属棒获得水平

向右的瞬时速度使金属棒开始运动，并在ef右侧位置开始一直做匀速运动.已知导轨、导线的

电阻不计.求：

(1)金属棒保持静止时，通过R的电流大小和金属棒所受摩擦力大小；

(2)为了使金属棒做匀速运动时速度最大，则e/右侧匀强磁场的磁感应强度大小;

(3)金属棒做匀速运动时，在满足(2)的条件下，电阻R消耗的电功率.

15.如图，一粗细均匀的细长玻璃管，上端开口、下端封闭，上部有高刈=44sn的水

银柱，水银面恰好与管口平齐，中部封有长1=6.0cm的理想气体，下部有高电=

60cm的水银柱。现使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢转动到开口向下的位置。己

知大气压强为Po=76cmHg,转动过程中无漏气现象。

①请分析玻璃管转动到水平位置时，开口端的水银是否会有一部分流出。若不会流出，

请说明理由；若会流出，请求出剩余部分的长度。

(的求转动到开口向下的位置时玻璃管中空气柱的长度。

16.如图所示，实线是某时刻的波行图线，虚线是0.2秒后的波形图线,

(1)若波向右传播，求它的最大周期；

(2)若波速是35cm/s,求波的传播方向.

参考答案及解析

1.答案：B

解析：解：根据核反应过程质量数、电荷数守恒，X的质量数为1,电荷数为零，即为中子徐；

在该反应发生前反应物的总质量叫=2.0136u+3.018Ou=5.0316u,反应后产物总质量g=

4.0026a+1.0087&=5.0113it,总质量减少，出现了质量亏损。

根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，产生的质量亏损是△m=5.0316u-5.0113u=

0.0203u,则4E=0.0203X931.5=18.91MeV,故8正确，AC。错误。

故选：Bo

根据核反应方程质量数和核电荷数守恒求出X。

应用质能方程△E=△me?判断是吸收能量还是释放能量。

本题考查了核反应方程式与爱因斯坦质能方程，根据核反应过程中质量数与核电荷数守恒可以判断

粒子X的类型，应用质能方程可以求出释放的能量；掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的

学习与应用。

2.答案：D

解析：解：竖直上抛运动，由于加速度一直竖直向下，则对全过程分析，可知，物体一直做匀减速

直线运动，由位移公式s=%t-：gt2；结合数学函数关系图象可知，图象应为开口向下的抛物线，

故。正确，ABC错误。

故选：D。

根据竖直上抛上升过程和下降过程中的运动规律，得出位移与时间的表达式，结合表达式分析判断.

解决本题的关键知道竖直上抛运动上升过程中和下降过程中的运动规律，本题对数学知识能力要求

较高，要注意加强应用数学分析物理规律的能力练习.

3.答案：B

解析：解：4、先让飞船与天宫一号在同一轨道上，此时飞船受到的万有引力等于向心力，若让飞船

加速，所需要的向心力变大，万有引力不变，所以飞船做离心运动，不能实现对接，故A错误.

8、第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕地球运动的速度，故对接后，“天宫一号”的速

度小于第一宇宙速度；故B正确.

C、由万有引力公式可得运行周期T=2兀隹，故半径越大，运行周期越大，所以对接后，“天宫一

号”的运行周期小于地球同步卫星的周期，故C错误.

。、神州八号与天宫一号受地球对它们的万有引力作用，绕地球做圆周运动，工作的宇航员也是绕

地球做圆周运动，受力不平衡.故。错误.

故选：B.

根据万有引力提供向心力及近心运动和离心运动的相关知识即可求解.

第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕地球运动的速度；

天宫一号和神舟八号绕地球做匀速圆周运动，靠万有引力提供向心力，根据万有引力定律和牛顿第

二定律比较周期的大小.神州八号与天宫一号受地球对它们的万有引力作用，绕地球做圆周运动，

受力不平衡.

解决本题的关键掌握线周期与轨道半径的关系，以及知道神舟八号只有加速时，万有引力不够提供

向心力，离开原轨道做离心运动可能与天宫一号对接.

4.答案:C

P

解析：解：力、导体棒中的电流为：/=/，故A错误；

“1十r

8、由左手定则知导体棒受的安培力向左，故受到的摩擦力向右，故B错误

C、导体棒受到的安培力F=B/L=*，故C正确;

D、电容器上的电压等于导体棒两端的电压，Q==故。错误;

故选：Co

电路稳定后电容器相当于断路，根据欧姆定律求导体棒中的电流，由。=cu求电容器的带电量。

本题借助平衡条件和安培力考查了电路问题，含电容的问题一定要注意电容器两端电压的确定。

5.答案：B

解析：解：设粒子做匀速圆周运动的半径为r,如图所示,

由几何知识得：^00'a=30°,

圆运动的半径：「=舟=旧乩

由于粒子在磁场中的运动方向偏转了60°角，

粒子完成了;个圆运动，运动的时间为:

6

—X①=2

v6v3v

故选：B.

电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹，由几何知识求出半径.定圆心角，根挪/求时间

带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题，关键是画出粒子圆周的轨迹，往往用数学知识求半径.

6.答案：BC

解析：解：4、油滴处于平衡状态，则说明小球受到的重力等于电场力；故mg=Eq；电场力向上;

故小球带负电；

因电容器两端的电压不变；当将上极板竖直向上移动一段距离时，两板间的距离增大，则由U=Ed

可知，两板间的场强减小；故油滴受到的电场力减小；故合力向下；故油滴将向下运动；故A错误；

B、因P与下极板的距离不变；P点的电势等于P与下极板间的电势差；由(7=56/可知，P点的电势将

下降，故8正确；

C、因油滴的带负电，则电势下降时，带电油滴的电势能将增加；故C正确；

。、因板间距离增大，则由电容器的决定式可知，电容将减小；而由Q=UC可知，电量减小，故。

错误；

故选：BC.

电容器与电源相连，故电容器两端的电压不变；根据U=Ed可确定场强的变化；再由匀强电场中电

势与场强的关系可确定电势的变化；由。=£品可知电容的变化，由。=UC可得出电量的变化.

本题考查电容器的决定式及定义式、匀强电场的场强与电势差的关系；要注意公式的正确应用，明

确决定式与定义式的区别与联系.

7.答案：ACD

解析：解：力、加速过程中，该学生的加速度为：。=、也="言=0.4巾/$2,根据牛顿第二定律

得：

水平方向有/=macos300

竖直方向有N—mg=masin30°

又f=联,联立解得〃=绥，即该学生的鞋底与扶梯面的动摩擦因素至少为第，故A正确.

8、加速过程中，该学生动能的增加量为△Ek=Tm"2一：机诏=：x60x(0.52-0.I2)/=7.27,

根据动能定理知，支持力和摩擦力对学生做功之和等于该学生动能的增加量7.2J,故8错误.

C、加速过程中，该学生的位移为％=竽1=殁竺xlm=0.3m,机械能增加量为△E=△Ek+

mgxsin300=7.2+60x10x0.3x0.5=97.2/,故C正确.

。、若整个过程中只有该学生乘时，则比待机模式电动机多消耗了的电能为E电=△Ek+mgLsin3O0=

7.2+60X10x10x0.5=3007.2/,故。正确.

故选：ACD

当学生刚好不发生相对滑动时，鞋底与扶梯面的动摩擦因素最小，根据加速度的定义式求加速度，

再由牛顿第二定律求动摩擦因素.加速过程中，合力对学生做的功等于该学生动能的增加量.除重

力以外的力做功等于机械能增加量.电动机多消耗的电能等于该学生增加的机械能.

本题运用分解加速度的方法求动摩擦因数是关键，也可以分解力来求解.要注意分析能量是如何转

化的.

8.答案：BC

解析：

静电计测定电势差，电容器板间电势差越大，指针偏角越大.先根据电容器的决定式C=指分析

4Tckd

电容的变化情况，再由电容的定义式c=£分析板间电势差的变化情况，即可作出判断.对于电容器

动态分析问题，关键掌握电容器的决定式c=抵和电容的定义式c=3结合电荷量不变进行分析.

A、保持S不变，增大d时，根据电容器的决定式。=品可知，电容C减小，电容器的电荷量Q不变，

由电容的定义式C=与分析得知板间电势差增大，。变大.故A错误.

8、保持S不变，减小d时，根据电容器的决定式。=品可知，电容C增大，电容器的电荷量Q不变，

由电容的定义式C=?分析得知板间电势差减小，。变小.故B正确.

C、D、保持d不变，减小S时，根据电容器的决定式。=岛可知，电容C减小，电容器的电荷量Q不

变，由电容的定义式C=£分析得知板间电势差增大，。变大.故C正确，。错误.

故选：BC

9.答案：BCE

解析：解：力、当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，空气的绝对湿度不一定大，故A错

误；

8、处于完全失重的水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果，故8正确；

C、一定质量的理想气体在等压膨胀过程中，根据理想气体状态方程与=C可知，温度升高，则内能

一定增加，故C正确；

。、单晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属是多晶体，故。错误;

E、根据热力学第零定律，如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统

彼此之间必定处于热平衡，温度相同，分子平均动能一定相同，故E正确。

故选：BCE。

掌握相对湿度和绝对湿度的意义，明确人感觉到潮湿是因为相对湿度大；液体表面张力使水滴呈球

形；根据牛=C判断温度；根据有无规则形状的特点判断单晶体和多晶体；根据热力学第零定律，

如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间必定处于热平衡。

本题考查表面张力以及相对湿度、绝对湿度、晶体、非晶体、分子平均动能、物体内能、理想气体

状态方程等，内容较多，关键是熟练记忆并理解。

10.答案：ABE

解析：解：力、两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射

角相同，可知光束/是复色光。而光束口、HI由于折射率的不同导致偏折分离，\

所以光束口、in为单色光。故A正确。氤需彳

B、一束由两种色光混合的复色光沿P。方向射出，经过反射、再折射后，光线仍L*”,加

是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等。所以由光路可逆可得出射光线平行。改变a角，光线

I,U,HI仍保持平行。故B正确；

c、由图知：光束n的偏折程度大于比光束m的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束n的折射率

大于光束in的折射率，则光束n的频率大于光束nr的频率。故c错误。

。、光束n的折射率大于光束m,则光束n的频率大于光束m,光束11的波长小于光束in的波长，

而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光n产生的条纹间距比光in的小。故。错误。

瓜在真空中，所有单色光的速度都相等，故£正确；

故选：ABE.

光束/是反射光线，而光束n、DI是经过两次折射和一次反射的出射光，由于两种色光的折射率不同，

导致出现光线偏折分离。但根据光路可逆可知出射光线仍与入射光线平行。由光束n、in的位置可

确定其折射率的不同，从而判定光的波长大小，可确定双缝干涉条纹间距的大小。不同单色光在真

空中传播速度都相同。

解决本题时要知道光线在两种介质分界面上都有反射，反射遵守光的反射定律。由于光线在玻璃中

的折射率不同，可通过光的折射产生光的色散。要知道折射率越大，光的频率越高。

11.答案:BC-,AB

解析：解：(1)实验要验证动能增加量和总功是否相等，故需要求出总功和动能，故还要天平和刻度

尺；

所以为：天平，刻度尺；

(2)沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为7,根据牛顿第二定律，

有

对沙和沙桶，有mg-T=ma

对小车，有7=Ma

解得：

M

T=M..+,m

故当m«M时，有7Vmg；

小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分

量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高；

故答案为：(1)BC；(2)AB.

(1)根据实验原理，得到需要验证的表达式，从而确定需要的器材；

(2)实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力，对滑块

受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量等于摩

擦力；同时重物加速下降，处于失重状态，故拉力小于重力，可以根据牛顿第二定律列式求出拉力

表达式分析讨论.

本题关键是根据实验原理并结合牛顿第二定律和动能定理来确定要测量的量、实验的具体操作方法

和实验误差的减小方法.

(1)根据电源电动势选取电压表，根据最大电流选择电流表，根据“大内小外”的原则选择电流表接

法，根据滑动变阻器阻值远小于待测电阻，可知应选用分压式接法；

(2)电流表内接法会使电阻测量值偏大；

(3)新的设计方案为电桥法，据此分析.

(1)因为电源电动势为9叭所以电压表选择匕，当电阻灯两端电压为9口寸，根据欧姆定律，电流为

0.9mA,故电流表选择义,因为骨＜^，所以电流表使用内接法，而滑动变阻器最大阻值远小于待

测电阻孔,故使用分压式接法，故设计电路图如下：

(2)因为使用电流表内接法，实际测量的阻值为q+以1，贝平施大于R荐；

(3)新的设计方案用了电桥法的思想，灵敏电流计G指针无偏转，说明电流表示数即为通过&的电流,

电压表示数为&两端电压，则Rx=-，电桥法测量电阻时，没有系统误差，故R期等于R发.

13.答案：解：(1)规定向右为正方向，A、B碰撞动量守恒：m2v0=mxvB,

解得：如=詈

mvf

系统总动量守恒：m2v0=2c

(2)根据能量守恒得，Ep=imv^-Avj=皿叱EM.

lN22.miZTTlj

答：(1)4车与B车刚碰后B车的速度为詈，最终C车的速度为火.

(2)弹簧释放的弹性势能为m*：/)诏

解析：小B组成的系统动量守恒，结合动量守恒定律求出4、B碰后B的速度，再对8、C组成的系统

运用动量守恒求出最终C的速度.

根据能量守恒定律求出弹簧释放的弹性势能.

本题考查了动量守恒和能量守恒定律的基本运用，运用动量守恒定律解题，关键选择好研究的系统，

注意动量守恒定律表达式的矢量性.

14.答案：解：(1)在金属棒保持静止时，设回路中感应电动势大小为感应电流为/,由法拉第电

磁感应定律：E[=皆=3止

通过R的电流大小：/=£

金属棒所受摩擦力大小：A=BJL

(2)金属棒做匀速运动时：BIL=而/=

金属棒做匀速运动时：

在整必t时间内的磁通量变化量为：△</>'=kL2At—BLv-△t

由法拉第电磁感应定律可知：E2=N=k廿一BLv

得.〃=—丝3+空

田B2l?十B

当8=爷磬时，取%!=卢’；

kL24〃mgR

(3)在满足(2)的条件下，回路中的电动势E2=詈=：卜〃

电阻R消耗的电功率：p="="

R4R

答：(1)金属棒保持静止时，通过R的电流大小为华，金属棒所受摩擦力大小为欧学；

(2)为了使金属棒做匀速运动时速度最大，则e/•右侧匀强磁场的磁感应强度大小为与警；

(3)金属棒做匀速运动时;在满足(2)的条件下，电阻R消耗的电功率警.

解析：(1)在金属棒保持静止时，由法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解电流强度大小;