广东省广州市天河区2021届高考三模物理试卷（解析版）

PAGEPAGE12021届天河区普通高中毕业班综合测试（三）物理本试卷6页，16小题，满分100分。考试时间75分钟。注意事项：1．答卷前，考生必须用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号填写在答题卡相应的位置上。2．选择题每小题选出〖答案〗后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的〖答案〗标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他〖答案〗；不能答在试卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，〖答案〗必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的〖答案〗，然后再写上新的〖答案〗；不准使用铅笔或涂改液。不按以上要求作答的〖答案〗无效。4．考生必须保证答题卡的整洁，考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是（）A.逸出功与ν有关B.Ekm与入射光强度成正比C.ν<ν0时，会逸出光电子D.图中直线的斜率与普朗克常量有关〖答案〗D〖解析〗光电子的最大初动能与入射光频率的关系是Ekm=hv－W，结合图象易判断D正确．2.2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。该系统共有35颗卫星，比GPS导航系统多5颗，多出的5颗是相对地面静止的高轨道卫星（简称“静卫”，即地球同步卫星），这5颗“静卫”的（）A.加速度比地面重力加速度大 B.角速度比月球的角速度小C.加速度比地球赤道上随地球自转物体的加速度大 D.线速度比地球第一宇宙速度大〖答案〗C〖解析〗A．根据万有引力等于重力，则有可得，离地面越高，半径越大，故加速度比地面重力加速度小，A错误；B．同步卫星周期24h，月球周期一个月，根据可知角速度比月球的角速度大，B错误；C．同步卫星与地面物体运行周期相同，但同步卫星的轨道半径较大，根据可知加速度比地球赤道上随地球自转物体的加速度大，C正确；D．根据万有引力提供向心力有可得，离地面越高，半径越大，故线速度比地球第一宇宙速度小，D错误。故选C。3.某平面区域内一静电场的等势线分布如图中虚线所示，一正电荷仅在电场力作用下由a运动至b，设a、b两点的电场强度分别为Ea、Eb，电势分别为a、b，该电荷在a、b两点的速度分别为va、vb，电势能分别为Epa、Epb，则（）A.Ea>Eb B.a>b C.va>vb D.Epa>Epb〖答案〗C〖解析〗A．等势面的疏密反应电场强度的大小，所以，A错误；B．研究轨迹与等势面的交点A，如下图所示电场线与等势面垂直，再利用物体做曲线运动合外力指向凹侧，所以A点所受电场力水平向左，又因为带正电，所以A点的电场线水平向左，从而判断出电场线指向左侧，所以，B错误；CD．正电荷在电势高的地方电势能大，所以在点的电势能大于点的电势能，则Epa<Epb。电荷具有动能和电势能两种能量，根据能量守恒，电势能大的地方，动能小，所以，C正确，D错误。故选C。4.小芳设计了一个电吹风，其电路图如图所示，变压器原、副线圈的匝数分别为N1、N2，小风扇的额定电压为60V。a、b、c、d为四个固定触点，转动扇形金属触片P的位置可同时接触两个触点，使电吹风可处于关机、吹热风和吹冷风三种工作状态。在电吹风吹热风时（）A.触片P同时接触a、b，N1：N2=11∶3B.触片P同时接触a、b，N1：N2=3∶11C.触片P同时接触b、c，N1：N2=11∶3D触片P同时接触b、c，N1：N2=3∶11〖答案〗A〖解析〗由题意可知，电吹风吹热时，电热丝需连入电路中，触片P同时接触a，b，由变压器电压和匝数关系可得A正确，BCD错误，故选A。5.如图所示，一位登山者小王站在倾角为30°的斜坡上，正在通过平行于斜坡的绳索拉动朋友。已知小王总质量为65kg，最大静摩擦力为压力的0.8倍，sin30°=0.5，cos30°=0.87，g=10m/s2，若小王没有滑动，则（）A.小王受到的摩擦力可能沿斜坡向下B.小王对绳索的拉力最大值约为127NC.朋友丢掉背包后，小王受到的最大静摩擦力会减小D.小王受到绳索拉力与摩擦力的合力会随绳索拉力的变化而变化〖答案〗B〖解析〗A．因小王静止，所以他沿斜面方向受力平衡，小王所受重力沿斜面方向的分力沿斜面向下，绳子对小王的拉力沿斜面向下，所以小王受到的摩擦力必须沿斜面向上，故A错误；B．对小王刚好不动的临界情况，由平衡条件得Fmax+mgsinθ=0.8mgcosθ解得Fmax=127N故B正确；C．朋友丢掉背包后，小王对斜面的压力大小不变，受到的最大静摩擦力不变，故C错误；D．小王受到绳索的拉力和摩擦力的合力与小王所受重力沿斜面方向的分力平衡，小王所受重力沿斜面方向的分力不变，所以小王受到绳索拉力与摩擦力的合力不变，故D错误。故选B。6.两固定且互相垂直的无限长直导线l1与l2在同一竖直面内，导线中通有大小相等、方向如图所示的恒定电流。有一正方形导线框ABCD，初始时刻，AB边与l1重合，AD边与l2重合，所有导线间彼此绝缘。若导线框（）A.沿AD方向平移，则导线框内产生逆时针方向的感应电流B.沿AB方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流C.沿AC方向平移，则导线框内产生顺时针方向的感应电流D.沿AD方向平移，l1对CD边的安培力垂直CD边向右〖答案〗D〖解析〗A．沿AD方向平移，l2产生磁场大小不变，而l1产生的磁场逐渐减小，所以穿过线框的总磁通量向外逐渐增大，由楞次定律判断感应电流的方向，则导线框内产生顺时针方向的感应电流，故A错误；B．沿AB方向平移，l1产生磁场大小不变，而l2产生的磁场逐渐减小，所以穿过线框的总磁通量向里逐渐增大，穿过闭合电路的磁通量发生变化，由楞次定律判断感应电流的方向，则导线框内产生逆时针方向的感应电流，故B错误；C．沿AC方向平移，穿过闭合电路的磁通量不发生变化，一直为零，则导线框内无感应电流，故C错误；D．沿AD方向平移，线框内产生顺时针方向的感应电流，l1在CD处磁场垂直于纸面向里，由左手定则判断安培力的方向，l1对CD边的安培力垂直CD边向右，故D正确。故选D。7.速度方向相同、动能一样大的电子、质子及α粒子从AD边某点O垂直进入某种场中（甲为匀强电场，乙为匀强磁场），都能从BC边离开场区域。关于它们在场中的运动，不计质子与中子的质量差异。下列说法正确的是（）A.若为匀强磁场，运动轨迹有两条B.若为匀强磁场，离开磁场时α粒子动能最大C.若为匀强电场，离开电场时质子和α粒子动能增加，电子动能减小D.若为匀强电场，离开电场时这三种粒子的速度偏转角大小都不相等〖答案〗A〖解析〗A．若为匀强磁场，粒子在磁场中做圆周运动，洛仑兹力提供向心力，质子与粒子半径相同，磁场中有两条轨迹，A正确；B．若为匀强磁场，洛仑兹力永远不做功，三种粒子初动能相等，从磁场中出来时的动能也相等，B错误；C．若为匀强电场，质子与粒子带正电，轨迹向下偏转，电场力做正功，电子带负电，轨迹向上偏转，电场力也做正功，动能都增加，C错误；D．若为匀强电场，粒子在电场中的偏转角的正切值为质子和电子都带一个单位的元电荷，偏转角相同，都小于粒子的偏转角，D错误；故选A。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.足球运动员练习任意球技术时，将球放置在A点，第一次发出的球在空中的轨迹为图中实线l，第二次球在空中的轨迹为图中虚线2，两次都恰好落在地面同一点B。不计空气阻力对球的影响，比较球两次在空中的运动，下列说法正确的有（）A.在空中运动时间相同 B.在空中运动加速度相同C.运动轨迹最高点位置在同一条竖直线上 D.球着地的动能可能相等〖答案〗BCD〖解析〗AB．足球在竖直方向上重力提供加速度，所以两球在空中加速度均为重力加速度，从最高点到地面，竖直方向可视为自由落体运动，两球在竖直方向上高度不同，根据可知两球在空中运动时间不同，A错误，B正确；C．足球上升和下落过程高度相同，所以用时相同，则运动轨迹关于最高点左右对称，两足球水平位移相同，所以运动轨迹最高点位置在同一条竖直线上，C正确；D．足球飞行过程中机械能守恒，落地的动能与踢出的动能相同，1轨迹足球对应的高度低，用时短，足球竖直方向上的速度小，水平方向上做匀速直线运动，根据可知水平速度较大；2轨迹对应的高度高，用时长，足球竖直方向速度大，水平方向速度小，所以合速度可能与1轨迹对应的合速度相等，则两球着地的动能可能相等，D正确。故选BCD。9.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，利用压敏电阻可以设计一个电路来判断升降机的运动情况，其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个绝缘物块。0~t1时间内升降机停在某楼层处，从t1时刻开始运动，电流表中电流随时间变化的情况如图所示，下列判断正确的是（）A.t1~t2时间内，升降机可能先加速下降后减速下降B.t2~t3时间内，升降机处于静止状态C.t3~t4时间内，升降机处于超重状态D.t3~t4时间内，升降机的加速度大小先增大后减小〖答案〗CD〖解析〗A．0~t1时间内升降机停在某楼层处，受力平衡，t1~t2时间内电路中电流比升降机静止时小，说明压敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，则此过程升降机一直加速下降，故A错误；B．t2~t3时间内电路中电流等于升降机静止时的电流，由于t1~t2时间内升降机在加速运动，所以t2~t3时间内处于匀速运动状态，故B错误；C．t3~t4时间内电路中的电流大于升降机静止时的电流，说明压敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，故C正确；D．由图可知t3~t4时间内，电流先增大后减小，得压敏电阻是先减小后增大，可知压力是先增大后减小，可得加速度是先增大后减小，故D正确。故选CD。10.将质量为1kg的物体从倾角为的固定斜面底端以某一初速度v0上滑，向上运动的动能和重力势能随位移变化的图像如图所示。取斜面底端水平面为零势能面，重力加速度g为10m/s2。下列说法正确的是（）A.物体初速度v0的大小是m/sB.物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.5C.物体回到出发点的动能为4JD.物体上升过程重力的冲量大于下降到出发点的过程中重力的冲量〖答案〗BC〖解析〗A．开始时动能最大，由图象知解得选项A错误；物体上滑，动能越来越小，最高点为0，由图象知，物体上滑的位移L=2m，物体在最高点重力势能为：Ep=mgh=12J解得h=1.2m则斜面倾角为物体上滑过程中能量损失等于摩擦力做功，所以有代入数值解得解得选项B正确；C．物体回到出发点重力势能不变，损失的能量所以回到出发点动能为选项C正确；D．物体上升过程的加速度下降的加速度所以根据可得上升的时间小于下降的时间，根据可得物体上升过程重力的冲量小于下降到出发点的过程中重力的冲量，选项D错误。故选BC。三、非选择题：第11~14题为必考题，考生都必须作答。15~16题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共42分。11.某实验小组利用如图甲所示实验装置验证动量守恒定律，已知小球A、B的直径相同，质量分别为m1、m2。（1）用10分度的游标卡尺测量小球A的直径d。其示数如图乙所示，直径d=________cm。（2）用两条细线分别将球A、B悬持于同一水平高度，且自然下垂时两球恰好接触，球心位于同一水平线上。将球A向左拉起，使其悬线与竖直方向的夹角为时由静止释放，与球B碰撞后，球A向左摆且测得摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为，球B向右摆且测得摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为、通过以上实验结果可知质量m1______（填“大于”“小于”或“等于”）m2。（3）若两球碰撞前后的动量守恒，则________。（用测量的物理量表示）〖答案〗（1）3.26（2）小于（3）〖解析〗（1）[1]直径（2）[2]因A小球碰撞后反弹，所以（3）[3]小球A下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得碰撞后，对AB两球分别根据机械能守恒定律得若两球碰撞前后的动量守恒，则满足联立以上四式得12.课外兴趣小组在一次拆装晶体管收音机的过程中，发现一只发光二极管，如图甲所示，同学们决定研究其伏安特性，并测量其正向电压为3.2V时的功率。（1）由于不能准确知道二极管的正负极，同学们用多用电表的欧姆挡对其进行测量，当黑表笔接A端、红表笔接B端时，指针几乎不偏转，反接后有明显偏转，则可以判断二极管的正极是___________端。（填“A”或“B”）（2）选用下列器材设计电路进行实验：A.电源电动势E（4.5V，内阻可忽略）B.电流表A（量程0~40mA，内阻可忽略）C.电压表V（量程0~3V，内阻为6000Ω）D.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）E.滑动变阻器R2（最大阻值为1000Ω）F.定值电阻R3（阻值为2000Ω）G.定值电阻R4（阻值为200Ω）H.开关、导线若干。①滑动变阻器应选___________，定值电阻应选___________；（填写器材前字母序号）②图乙方框中画出了部分电路图，请根据实验器材将电路图补充完整___________；③某同学测量出了多组电压表的示数U及对应的电流表示数I，以电压表的示数U为横坐标，电流表的示数I为纵坐标，描绘的图线如图丙所示，则当二极管的两端电压为3.2V时，二极管的功率为___________W。（结果保留2位有效数字）〖答案〗（1）B（2）DF0.051〖解析〗（1）[1]当黑表笔接A端、红表笔同时接B端时，指针几乎不偏转，说明二极管内阻很大，此时二极管反向连接，由于欧姆表内置电源正极与黑表笔相连、负极与红表笔相连，由此可知，A端是二极管负极，B端是二极管的正极；（2）[2]由图可知，滑动变阻用分压式，分压接法的滑动变阻器选择最大阻值小的滑动变阻器R1，即滑动变阻器选D；[3][4]电源电动势为4.5V，不能用量程为3V的电压表测电压，可以用定值电阻R3与电压表串联后改装成量程较大的电压表测电压，即定值电阻选F；用电流表A测电流，电路图如图所示[5]由二极管的伏安特性曲线可以查出，当二极管两端电压为U=3.2V时，根据电压表与电阻R3的阻值关系可知，电压表的示数为2.4V，电流I=16mA，则功率为13.如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为L，加在盘下半侧的匀强磁场磁感应强度为B1，盘匀速转动的角速度为ω，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场。重力加速度大小为g。（1）求铜盘产生的感应电动势的大小；（2）若有一带负电的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动又从极板右侧边缘射出，求射入的速度大小。〖答案〗(1)；(2)〖解析〗(1)根据法拉第电磁感应定律可得解得(2)小球在复合场中做匀速圆周运动，必须电场力与重力平衡，洛伦兹力提供向心力，有带电小球恰好能从金属板间射出，如图所示，根据勾股定理，有联立解得14.一质量为m的载重卡车A的水平车板上载有一质量为m的重物B，在水平直公路上以速度v0做匀速直线运动，重物与车厢前壁间的距离为L（L>0）o因发生紧急情况，卡车突然紧急制动（可近似认为车轮被“抱死”）。已知，重物与车厢底板间的动摩擦因数为µ，卡车车轮与地面间的动摩擦因数为2µ，设最大静摩擦等于滑动摩擦。如果重物与车厢前壁发生碰撞，则假定碰撞时间极短，碰后重物与车厢前壁不分开。重力加速度大小为g。(1)若重物和车厢前壁紧急制动时不发生碰撞，则v0、µ、L应该满足什么条件？(2)若重物和车厢前壁在紧急制动时发生碰撞，求卡车从制动开始到卡车和重物都停止的过程卡车走过的路程。〖答案〗(1)当时，B与A不会相碰；(2)或〖解析〗(1)紧急制动时，B相对A向右滑动，设A的加速度为，B的加速度为，则：对于A，根据牛顿第二定律有解得对于B，根据牛顿第二定律有解得A、B初速度均为，加速度，故A先停止，B后停止，设停止前的位移分别为，根据速度位移公式有，A、B恰好相碰时，则有由以上各式解得故当时，B与A不会相碰。(2)分两种情形讨论；情形1：重物B与A碰撞前，均在运动，则有解得此时A、B物体的速度为，为确保A、B两物体均未停止运动，需要满足解得即当时，A、B碰撞前均未停止运动。设A、B碰撞结束时的速度为，由动量守恒得解得A、B碰撞后一起匀减速，加速度为，根据牛顿第二定律有解得A与B碰撞前后的位移分别为，根据速度位移公式有，故A全过程的总路程为情形2：重物B与A碰撞前，A运动，B已经停止；由情形1的分析可知，此过程应满足B碰撞时满足解得设A、B碰撞结束时的速度为，由动量守恒得解得A与B碰撞前后的位移分别为，故A全过程的总路程为（二）选考题：共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。[选修3–3]15.如图所示，汽车引擎盖被气弹簧支撑着。气弹簧由活塞杆、活塞、填充物、压力缸等部分组成，其中压力缸为密闭的腔体，内部充有一定质量的氮气，再打开引擎盖时密闭于腔体内的压缩气体膨胀，将引擎盖顶起，若腔体内气体与外界无热交换，内部的氮气可以视为理想气体，则腔体内气体分子的平均动能_________（选填“减小”或者“增大”），腔体内壁单位时间、单位面积被氮气分子碰撞的次数________（选填“增多”、“减少”或“不变”）〖答案〗减小减小〖解析〗[1][2]根据∆U=W+Q，因为与外界无热交换所以Q=0，因为气体膨胀对外做功所以W<0，故∆U<0，所以分子的内能减小，平均动能减小。此过程中因为分子速率减小，空间里分子的密度减小，故氮气分子碰撞次数减小。16.如图，在一个空的铝制易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易“温度计”，已知大气压强是1.0pa，易拉罐的容积是300cm3，均匀吸管内部的横截面积为0.2cm2，吸管露出的长度为20cm，当温度为27°C时，油柱刚好在吸管和易拉罐的接口处。缓慢升高环境温度，易拉罐中气体从外界吸热10J，油柱恰好