山西省太原市鐵路職工子弟第一中學2021年高三物理測試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據，剎車線是汽車剎車后，停止轉動的輪胎在地面上發生滑動時留下的滑動痕跡．在某次交通事故中，汽車的剎車線長度是14m，假設汽車輪胎與地面間的動摩擦因數恒為0.7，g取10m/s2，則汽車剎車前的速度為（）A．7m/s B．14m/s C．10m/s D．20m/s參考答案：B【考點】勻變速直線運動的位移與時間的關系．【分析】根據牛頓第二定律求出剎車時的加速度，結合勻變速直線運動的速度位移公式求出汽車剎車前的速度．【解答】解：根據牛頓第二定律得，汽車剎車時的加速度為：a=，根據速度位移公式得：v2=2ax解得剎車前的速度為：v=．故B正確，A、C、D錯誤．故選：B．2.兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻。將質量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導軌接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示。除電阻R外其余電阻不計。現將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB．金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為→bC．金屬棒的速度為時；所受的安培力大小為D．電阻R上產生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少參考答案：答案：AC3.

下列說法中正確的是

（

）

A．放射性元素發出的射線都屬于電磁波

B．β射線是原子核外電子掙脫原子核的束縛而形成的電子流

C．氫原子由低能級向高能級躍遷時，原子系統總能量增加

D．某金屬在單色光照射下發射出光電子的最大動能隨照射光波長的增大而增大參考答案：答案：C4.（單選）水平面上A、B、C三點固定著三個電荷量均為Q的正點電荷，將另一質量為m的帶正電的小球(可視為點電荷)放置在O點，OABC恰構成一棱長為L的正四面體，如圖所示。已知靜電力常量為k,重力加速度為g，為使小球能靜止在O點，小球所帶的電荷量為（

）

參考答案：A5.一般的曲線運動可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運動的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替。如圖（a）所示，曲線上的A點的曲率圓定義為：通過A點和曲線上緊鄰A點兩側的兩點作一圓，在極限情況下，這個圓就叫做A點的曲率圓，其半徑ρ叫做A點的曲率半徑。現將一物體沿與水平面成α角的方向以速度υ0拋出，如圖（b）所示。則在其軌跡最高點P處的曲率半徑是(

)A．

B．

C．

D．參考答案：A二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.（4分）如圖，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導軌上，在ef右側存在有界勻強磁場B，磁場方向垂直導軌平面向下，在ef左側的無磁場區域cdef內有一半徑很小的金屬圓環L，圓環與導軌在同一平面內。當金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后，圓環L有__________（填收縮、擴張）趨勢，圓環內產生的感應電流_______________（填變大、變小、不變）。參考答案：收縮，變小解析：由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運動，則abcd回路中產生逆時針方向的感應電流，則在圓環處產生垂直于只面向外的磁場，隨著金屬棒向右加速運動，圓環的磁通量將增大，依據楞次定律可知，圓環將有收縮的趨勢以阻礙圓環的磁通量將增大；又由于金屬棒向右運動的加速度減小，單位時間內磁通量的變化率減小，所以在圓環中產生的感應電流不斷減小。7.（9分）某同學做了一個小實驗：先把空的燒瓶放到冰箱冷凍，一小時后取出燒瓶，并迅速把一個氣球緊密的套在瓶頸上，然后將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來，如圖所示。這是因為燒瓶里的氣體吸收了水的

，溫度

，體積

。

參考答案：熱量，升高，增大解析：當用氣球封住燒瓶，在瓶內就封閉了一定質量的氣體，當將瓶子放到熱水中，瓶內氣體將吸收水的熱量，增加氣體的內能，溫度升高，由理氣方程PV/T=C可知，氣體體積增大。8.1宇宙中存在一些離其它恒星較遠的、由質量相等的三顆星組成的三星系統（假設三顆星的質量均為m，引力常量為G），通常可忽略其它星體對它們的引力作用。已觀測到穩定的三星系統存在兩種基本的構成形式：第一種形式是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R的圓軌道上運行，則兩顆運動星體的運動周期為

；第二種形式是三顆星位于等邊三角形的三個頂點上，并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運行，周期與第一種形式相同，則三顆星之間的距離為

。參考答案：

；

9.如圖所示，輕繩一端系在質量為m的物體A上，另一端與套在粗糙豎直桿MN上的輕圓環B相連接．現用水平力F拉住繩子上一點O，使物體A及圓環B靜止在圖中虛線所在的位置．現稍微增加力F使O點緩慢地移到實線所示的位置，這一過程中圓環B仍保持在原來位置不動．則此過程中，圓環對桿摩擦力F1___

_____(填增大、不變、減小)，圓環對桿的彈力F2___

_____(填增大、不變、減小)。參考答案：不變

，

增大

10.為了測量兩張紙之間的動摩擦因數，某同學設計了一個實驗：如圖甲所示，在木塊A和木板B上貼上待測的紙，將木板B固定在水平桌面上，沙桶通過細線與木塊A相連。(1)調節沙桶中沙的多少，使木塊A勻速向左運動。測出沙桶和沙的總質量為m以及貼紙木塊A的質量M，則兩紙間的動摩擦因數μ= ；(2)在實際操作中，發現要保證木塊A做勻速運動比較困難，有同學對該實驗進行了改進：實驗裝置如圖乙所示，木塊A的右端接在力傳感器上(傳感器與計算機相連接，從計算機上可讀出對木塊的拉力)，使木板B向左運動時，質量為M的木塊A能夠保持靜止。若木板B向左勻速拉動時，傳感器的讀數為F1，則兩紙間的動摩擦因數μ=

；當木板B向左加速運動時，傳感器的讀數為F2，則有F2

F1(填“>”、“=”或“<”)；參考答案：m/M

F1/Mg

=（1）木塊A勻速向左運動，由牛頓第二定律得，解得。（2）質量為M的木塊A能夠保持靜止，說明木塊受到的摩擦力和傳感器對物塊的拉力是一對平衡力。不管木板B向左如何拉動，傳感器的拉力都跟AB之間的摩擦力大小相等，方向相反，即=F2。11.某實驗小組設計了如圖（a）所示的實驗裝置，通過改變重物的質量，利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖像。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖（b）所示。（1）圖線______是在軌道左側抬高成為斜面情況下得到的（選填“1”或“2”）；

（2）滑塊和位移傳感器發射部分的總質量m=__________kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數μ=____________。(3)實驗中是否要求滑塊和位移傳感器發射部分的總質量遠遠大于重物質量的條件?

。參考答案：（1）1（2）0.5，0.2

(3)否12.如圖所示，由導熱材料制成的氣缸和活塞將一定質量的理想氣體封閉在氣缸內，活塞與氣缸壁之間無摩擦，活塞上方存有少量液體，將一細管插入液體，利用虹吸現象，使活塞上方液體緩慢流出，在此過程中，大氣壓強與外界的溫度均保持不變，下列各個描述理想氣體狀態變化的圖像中與上述過程相符合的是

圖，該過程為

過程（選填“吸熱”、“放熱”或“絕熱”）參考答案：D，吸熱

13..某實驗小組設計了“探究做功與物體速度變化的關系”的實驗裝置，實驗步驟如下：a.實驗裝置如圖所示，細繩一端系在滑塊上，另一端繞過小滑輪后掛一砂桶，小砂桶內裝一定量砂子，用墊塊將長木板固定有定滑輪的一端墊高，不斷調整墊塊的高度，直至輕推滑塊后，滑塊恰好能沿長木板向下做勻速直線運動；b.保持長木板的傾角不變，取下細繩和砂桶，將滑塊右端與紙帶相連，并穿過打點計時器的限位孔，接通打點計時器的電源后，釋放滑塊，讓滑塊從靜止開始加速下滑；c.取下紙帶，在紙帶上取如圖所示的A、B兩計數點，并用刻度尺測出s1、s2、s。根據以上實驗，回答下列問題：若忽略滑輪質量及軸間摩擦，本實驗中滑塊加速下滑時所受的合外力______砂桶及砂的總重力（填“等于”“大于”或“小于”）為探究從A到B過程中，做功與物體速度變化關系，則實驗中還需測量的量有______________________________________________________。設打點計時器的打點周期為T，請寫出探究結果表達式_________________________此實驗方案存在缺陷，可能造成較大誤差，造成較大誤差的原因是_______________參考答案：（1）等于（2）砂與砂桶的重力mg、滑塊質量M（3）

（4）第一步操作中紙帶沒有連接，而實驗中紙帶與計時器的限位孔間存在摩擦（或滑輪有質量、滑輪軸有摩擦）三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.某同學利用圖（甲）所示的裝置研究光的干涉和衍射，光電傳感器可用測量光屏上光強的分布.某次實驗時，在電腦屏幕上得到圖（乙）所示的光強分布，這位同學在縫屏上安裝的是

（選填“單縫”或“雙縫”）.

當做干涉現象研究時，若要使干涉條紋的間距變大，可選用寬度較

的雙縫（選填“寬”或“窄”），或使縫屏與光屏間的距離

（選填“增大”或“減小”）.參考答案：單縫，窄，增大.15.（單選）在“油膜法估測分子直徑”的實驗中:①下列關于油膜法實驗的說法中正確的是（

▲

）A.可以直接將油酸滴到淺水盆中進行實驗B.實驗中撒痱子粉應該越多越好C.該實驗中的理想化假設是將油膜看成單分子層油膜D.實驗中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是可使油酸和痱子粉之間形成清晰的邊界輪廓②某老師為本實驗配制油酸酒精溶液，實驗室配備的器材有：面積為0.25m2的蒸發皿，滴管，量筒（60滴溶液滴入量筒體積約為1毫升），純油酸和無水酒精若干等。已知分子直徑數量級為10－10m，則該老師配制的油酸酒精溶液濃度（油酸與油酸酒精溶液的體積比）至多為多少？參考答案：①C;（2分）②1.5×10-3或0.15%四、計算題：本題共3小題，共計47分16.如圖所示，為某種透明介質的截面圖，△AOC為等腰直角三角形，BC為半徑R=12cm的四分之一圓弧，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點．由紅光和紫光兩種單色光組成的復色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i=45°，結果在水平屏幕MN上出現兩個亮斑．已知該介質對紅光和紫光的折射率分別為，．①判斷在AM和AN兩處產生亮斑的顏色；②求兩個亮斑間的距離．參考答案：①設紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2，，（1分）同理＜所以紫光在成發生全反射，而紅光在面一部分折射，一部分反射，（1分）且由幾何關系可知，反射光線與垂直，所以在處產生的亮斑為紅色，在處產生的亮斑為紅色與紫色的混合色

（2分）②畫出如圖光路圖，

（1分）設折射角為，兩個光斑分別為、，根據折射定律

求得（2分）由幾何知識可得：

解得cm（1分）由幾何知識可得為等腰直角三角形，解得=12cm所以cm．（1分）17.如圖，絕緣水平地面上有寬L=0.4m的勻強電場區域，場強，方向水平向左。帶電的物塊B靜止在電場邊緣的O點，帶電量、質量的物塊A在距O點s=2.25m處以Vo=5m/s的水平初速度向右運動，并與B發生碰撞，假設碰撞前后A、B構成的系統沒有動能損失。A的質量是B的k(k>1)倍，A、B與地面間的動摩擦因數都為=0.2，物塊均可視為質點，且A的電荷量始終不變，取g=10m/S2。(1)求A到達O點與B碰撞前的速度大小；(2)求碰撞后瞬間A和B的速度大小；(3)討論K在不同取值范圍時電場力對A做的功。參考答案：（1）設碰撞前A的速度為v，由動能定理……①

(2分)得：=4m/s ……②

(2分)評分細則：用和求解，正確的照樣給分（2）設碰撞后A、B速度分別為vA、vB，且設向右為正方向；由于彈性碰撞，所以有： ……③

(2分) ……④

(2分)聯立③④并將mA=kmB及v=4m/s代入得：m/s……⑤

(1分)

m/s……⑥

(1分)評分細則：a．⑤⑥沒有單位的照樣給分 b．⑤⑥兩式如果沒有將v的數值代入，即表達式含v，只要正確就同樣給分。（3）討論：（i）如果A能從電場右邊界離開，必須滿足：……⑦聯立⑤⑦代入數據，得：k＞3……⑧電場力對A做功為：WE=-qEL=-6×105×5×10-8×0.4(J)=-1.2×10-2(J)……⑨（ii）如果A不能從電場右邊界離開電場，必須滿足：……⑩聯立⑤⑩代入數據，得：k≤3……考慮到k＞1，所以在1＜k≤3范圍內A不能從電場右邊界離開……又：

qE=3×10-2N＞μmg=2×10-2N……所以A會返回并從電場的左側離開，整個過程電場力做功為0．即：WE=0……18.如圖，A、B是兩塊豎直放置的平行金屬板，相距為2L，兩板間有場強為E的勻強電場．A板上有一小孔（忽略它對兩板間電場分布的影響），C、D為水平光滑絕緣軌道．軌道C端有一固定擋板，長為L的輕彈簧左端固定在擋板上，右端固定一塊輕小的絕緣薄板Q．一個質量為m，電荷量為q（q＞0）的小球，在電場力作用下由靜止開始從兩板間的中點P向左運動，穿過小孔后（不與金屬板A接觸）與薄板Q一起壓縮彈簧．小球從接觸Q開始，經歷一段時間把彈簧壓縮至最短，然后又被彈簧彈回．由于薄板Q的絕緣性能有所欠缺，使得小球每次離開Q瞬間，它的電荷量變成剛與Q接觸時電荷量的k倍（k＜1）．不計機械能損失．（1）求彈簧第一次被壓縮到最左邊時的彈性勢能；（2）設小球第n次離開Q向右運動（最遠處沒有到達B板），速度由