河北衡水中学2021届全国高三第一次联合考试（物理）含答案.doc

1、 1 河北衡水中学河北衡水中学 2021 届全国高三第一次联合考试届全国高三第一次联合考试 物物 理理 本试卷本试卷 8 页。总分页。总分 100 分。考试时间分。考试时间 90 分钟。分钟。 注意事项：注意事项： 1答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2回答选择题时，选出每小题答案后，用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， 再选涂其他答案标号。 回答非选择题时， 将答案写在答题卡上。 写在本试卷上无效。 3考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题小题，每小题 3 分，共分，共 2

2、4 分。在每小题给出的四个选项中，只分。在每小题给出的四个选项中，只 有一项是符合题目要求有一项是符合题目要求的。的。 1下列说法正确的是 A布朗运动就是分子的热运动 B只要符合能量守恒定律的过程都能够发生 C两个氘核结合成一个氦核时会释放一定的能量，该反应为当前核电站反应堆中的主 要核反应 D核裂变和核聚变过程中，原子核的比结合能都会增大 2矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内 的电场线形状正确的是 31834 年英国物理学家洛埃设计了洛埃镜实验，如图所示。水平放置的平面镜MN左上方 有一点光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的

3、光屏，平 面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是 A光屏上可以看到干涉条纹 B光屏上可以看到衍射条纹 C光屏上P处呈现亮条纹 D光屏上P处呈现暗条纹 2 4有的微光夜视仪、光电鼠标是应用光电效应原理制成的。某实 验小组对金属钙的光电效应现象进行了研究，用描点法绘出的 遏止电压 c U随入射光频率v变化的图像如图所示，图线与横轴 的交点数值为 7.73，已知普朗克常量h=6.63 10-34 J s，电子电 荷量e=1.6 10-19 C，则图线与纵轴交点的纵坐标a约为 A-1.2 B-1.6 C-2.0 D-3.2 5如图所示，内壁光滑的汽缸竖直吊在天花板上，开口向下，用活塞封闭着一

4、定质量的理 想气体。开始时封闭气体的热力学温度为 0 T，活塞到汽缸底部的距离为L。已知外界大 气压强为 0 p，重力加速度为g，活塞的半径为 2 L 、质量为 g Lp 40 2 0 。由于外界气温较低， 封闭气体的温度缓慢下降，封闭气体在温度下降至 5 4 0 T 的过程中，对外界放出的热量为 Q，这一过程中封闭气体的内能减少量为 AQLp 3 0 200 9 B 3 0 200 9 LpQ C 3 0 20 1 LpQ D 3 0 20 1 LpQ 6为限制车辆进出，通常在公园等场所门口放置若干石球。如图所示，半径为 0.40m 的固 定石球底端与水平地面相切，以切点O为坐标原点，水平向

5、右为正方向建立直线坐标系 。 Ox现使石球最上端的小物块（可视为质点）获得大小为 2.1m/s 水平向右的速度，不计 小物块与石球之间的摩擦及空气阻力，取重力加速度g=10m/s2，则小物块落地点坐标为 Ax=0.40m Bx=0.59m Cx=0.80m Dx=0.84m 7如图甲所示，人字折叠梯是工人师傅施工常用的工具，是由两个相同梯子在顶端用光滑 转轴连接而成，为防止意外发生，两侧梯子用不可伸长的细绳连接。把人字折叠梯置于 水平地面上，当上端正中间放置质量为m的物体时，细绳松弛并且系统保持静止，两侧 梯子间的夹角为，简化示意图如图乙所示，人字折叠梯自身的重力不计，重力加速度 为g，系统静

6、止时地面对左侧梯子的摩擦力 f F为 A 2 tan mgFf，水平向右 B 2 tan mgFf，水平向左 C 2 tan 2 1 mgFf，水平向右 D 2 tan 2 1 mgFf，水平向左 3 8如图所示电路中，电阻dcba、的阻值均为r，其他电阻不计，理想变压器原、副 线圈的匝数比NMnn、, 1:2: 21 间输入的正弦式交变电流的电压有效值为U，则电 阻a中的电流有效值大小为 A r U 3 2 B r U 5 3 C r U 2 3 D r U2 二、多项选择题：本题共二、多项选择题：本题共 4 小题小题，每小题，每小题 4 分，共分，共 16 分。在每小题给出的四个选项中，有

7、分。在每小题给出的四个选项中，有 多个选项是符合题目要求的。全部选对的得多个选项是符合题目要求的。全部选对的得 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 分，有选错的得分，有选错的得 0 分。分。 9一辆玩具电动小车在平直路面上以 6m/s 的速度做匀速直线运动，运动过程中牵引力的功 率为 9W。若某时刻牵引力的功率突然变为 6W，且之后保持不变，对之后的运动过程说 法正确的是（整个过程小车受到的阻力不变） A小车的牵引力最小为 1.5N B小车的加速度越来越小，直至为零 C小车最终的运动速度为 4m/s D自牵引力的功率突变为 6W，到小车再次开始做匀速直线运动的过程中，小车的平均 速度

8、小于 5m/s 102020 年 7 月 23 日，我国首次发射火星探测器“天问一号”。地面上周期为 2s 的单摆经常 被称为秒摆。假如某秒摆被“天问一号”探测器携带至火星表面后，周期变为 3s，已知火 星半径约为地球半径的二分之一，以下说法正确的是 A若秒摆在火星表面的摆角变小，则周期也会随之变小 B地球质量约为火星质量的 9 倍 C火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的 3 2 倍 D“天问一号”探测器刚发射离开地球表面时，此秒摆的周期大于 2s 11如图甲所示，一列简谐横波沿着x轴正方向传播，波源的平衡位置在坐标原点，自t=0 时刻起开始振动，经过一段时间，波源第一次处于y轴正方向一侧

9、的最高点，此时 x=3cm 处的质点M恰好开始振动。已知波源离开平衡位置的位移y随时间t变化的关 系如图乙所示。下列说法正确的是 4 A该简谐波的波长为 12cm B在 01.7s 时间内，质点M经过的路程为 0.8cm Ct=3s 时，x=6cm 处的质点开始振动 Dt=4.5s 时，质点M的速度最大 12如图所示，足够长的固定绝缘粗细均匀的直管道水平放置，横截面为正方形，里面放有 带正电的立方体物块。物块的质量为m，电荷量为q，边长稍微小于管道横截面的边 长，与管道间的动摩擦因数为，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于管道 的前后面。现对物块施加水平向右的力F，使物块自静止开始以大小为

10、a的加速度向 右做匀加速直线运动，已知重力加速度为g，对 物块运动过程的说法正确的是 A力F随时间先均匀减小，后均匀增大 B力F的最小值为零 C自开始运动至F最小的过程中，物块的位移大小为 aBq gm 22 22 2 D自开始运动至F最小的过程中，力F做的功为 aBq gmga 22 23 4 )2( 三、非选择题：本题共三、非选择题：本题共 6 小题，共小题，共 60 分。分。 13（6 分） 用如图所示的装置测定物块与水平面之间的动摩擦因数， 已知重力加速度为g， 实验步骤如下： a将光电门固定在水平面上； b将宽度为d的遮光条固定在物块上，然后在弧面上由静止释放物块； c记下数字计时仪

11、显示的遮光条通过光电门的遮光时间t; d使物块自弧面上的不同位置释放，重复以上实验步骤，多做几次实验。 请回答以下问题，第(2)问用题干和第(1)问中的相关字母表示。 (1)除遮光时间t、遮光条的宽度d之外，实验中还需要测量的物理量有 （填正确选 项标号） 。 A物块的质量m B物块开始释放时距水平面的高度h C物块经过光电门后向前滑行的距离L D物块在水平面上总的滑行距离x (2)用图像法处理数据，若纵轴为 2 t，则横轴为 （选填“ h 1 ”“ L 1 ”或“ x 1 ”）时，所 得的图像为一条过原点的直线。若直线斜率为k，则物块与水平面间的动摩擦因数 = 。 5 14 （8 分）某实验

12、小组改装的简易多用电表电路如图所示，其中电流表 G 的量程为 10mA， 内阻 g R=7.5，定值电阻 1 R=5.0， 2 R=24，电源的电动势、内阻及定值电阻 3 R的阻值未 知。请回答以下问题。 (1)若该实验小组将接线柱 1、2 接入电路测量电流，电流表 G 的读数为 6.0mA，则经过 接线柱 1、2 的电流为 mA。 (2)若该实验小组将接线柱 1、3 接入电路测量电压，电流表 G 的读数为 6.0mA，则接线 柱 1、3 间的电压为 V，实际上测量值很有可能有较大误差，其原因是 。 (3)该实验小组为测量某未知电阻的阻值，首先在接线柱 1、4 间接入电阻箱，调节电阻 箱，当电

13、阻箱读数为 300 时，电流表 G 的读数为 6.0mA；当电阻箱读数为 200 时，电流 表 G 的读数为 8.0mA。之后断开电阻箱，将待测电阻 x R接入接线柱 1、4 间，电流表 G 的 读数为 4.8mA，则待测电阻 x R= 。 15 （7 分）自行车的后面一般都会安装本身并不发光的尾灯，如图甲所示。尾灯是由实心 透明材料做成的结构体，截面为长方形和多个等腰直角三角形组成。夜间，当后面汽车的灯 光垂直尾灯照射时，光线在尾灯内经两次全反射后会沿着相反的方向返回，如图乙所示，使 后车司机容易发现。已知图乙中尾灯最薄处的厚度和右侧等腰直角三角形的直角边长均为 d，光在真空和空气中的速度都

14、看作 。 c (1)求尾灯材料的折射率至少应为多大？ (2)若尾灯材料的折射率取(1)中的值，求光在尾灯中的传播时间是多少（不考虑光在尾 灯中的多次反射）? 6 16 （8 分）如图所示，宽度为L的光滑导轨固定在水平面上，空间有竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度大小为B， 导体棒cdab、紧挨着垂直于导轨并排放置在导轨上， 两导体棒的质 量都为m、电阻都为r，回路中的其他电阻不计。某时刻使两导体棒都获得水平向右的速 度，其中ab的速度大小为cdv、的速度大小为v2，在它们之后的运动过程中，求： (1)回路中产生的焦耳热； (2)两导体棒间的最大距离。 17 (14 分) 如图所示， 在竖直平面内

15、建立平面直角坐标系xxOy,轴正方向水平向右；y轴 正方向竖直向上，第一、二象限有沿x轴负方向的匀强电场；第三、四象限有沿y轴正方向 的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场， 两匀强电场的电场强度大小相等。 现有一质量为 m，电荷量为q的带正电小球自坐标为),(LL的M点由静止释放，恰好沿直线运动经过坐 标原点O，运动过程中第三次经过x轴时仍然过坐标原点O。已知重力加速度为。g (1)求小球第一次经过O点时的速度大小； (2)求小球第二次经过x轴时的坐标； (3)求第三、四象限中匀强磁场的磁感应强度大小； (4)小球第一次经过x轴时，若将第一、二象限中的匀强电场撤掉，求小球在之后运动 过程中的轨

16、迹与x轴交点的坐标。 7 18 （17 分）传送机是许多企业中的输送装置。如图所示，传送机主动轮顺时针转动，带动 传送带始终保持 0 v=2m/s 的速度运动，两轮的大小忽略不计，两轮间距离L=12.5m，传送带 与水平面的夹角=30 。输送过程中每隔t=0.5s 在传送带底端放一个物块（可看成质点） ， 所有物块刚释放时初速度均为零，与传送带间的动摩擦因数均为 5 32 ，取重力加速度 g=10m/s2。 （计算结果可用根式表示） (1)求其中的一个物块从传送带底端运动至传送带顶端的时间； (2)求传送带上最多存在多少个物块； (3)改变传送带与水平面间的夹角，可以改变物块在传送带上被输送到

17、的最大高度h， 通过分析可得h的大小范围符合 0 0hh ，求 0 h的大小； (4)若传送带与水平面间的夹角改为=60 ，要使物块被输送到传送带的顶端，求物块 在传送带底端所需要的沿传送带向上的最小初速度为多大？ 8 物理物理参考答案参考答案 一、单项选择题一、单项选择题 1D【解析】布朗运动是悬浮微粒的运动，不是分子热运动，A 错误；仅符合能量守恒定 律，不符合热力学第二定律的过程不可能发生，B 错误；当前核电站反应堆中的主要核反应 为重核裂变，C 错误；核裂变和核聚变都释放能量，比结合能都会增大，D 正确。 2A【解析】导体处于静电平衡时，感应电荷产生的电场在导体内部同场源电荷Q产生的

18、电场强弱相同，方向相反，A 正确。 3A【解析】光源S直接照射到光屏上的光和通过平面镜反射的光在光屏上相遇，发生干 涉，呈现干涉条纹，A 正确，B 错误；因反射光线不能照射到P点，故P点不会有干涉条 纹，C、D 错误。 4D【解析】光电子最大初动能 ck eUE ，由 hvEk 0 W，得 e W v e h Uc 0 ，图线斜 率 Hz1073. 7 V 14 a e h ，又Ce 19 106 . 1 ，代入得2 . 3a，D 正确。 5B【解析】对活塞有， 22 0 22 L pmg L p，由题意知 g Lp m 40 2 0 ，解得封闭气 体的压强为 10 9 0 p p ；又 0

19、0 5 4 T L T L ，得活塞上升的距离 5 L LLh，外界对封闭气体 做的功 3 0 2 200 9 2 Lph L pW ，由热力学第一定律得封闭气体内能的减少量为 Q 3 0 200 9 Lp，B 正确。 6D【解析】小物块在最高点只有重力提供向心力恰好做圆周运动时的速度为 0 v，由 R mv mg 2 0 ，得 0 v2.0m/s，因为smsmv/0 . 2/1 . 2，所以小物块做平抛运动，又 2 2 1 2gtR ，vtx ，得小物块落地点坐标x=0.84m，D 正确。 7C【解析】以物体和梯子整体为研究对象，在竖直方向有mgF 支 2，得 2 mg F 支 ，以 左侧梯

20、子底端为研究对象，受力分析如图所示，则 2 tan 支 F Ff ，解得 f F 2 tan 2 1 mg， 方向向右，C 正确。 8B【解析】设电阻c中的电流为I，则副线圈两端的电压IrU 2 ，流过副线圈的电流 II2 2 ；由 2 1 2 1 U U n n 1 2 I I ，得原线圈两端电压IrU2 1 ，流过原线圈的电流II 1 ，则流 9 过电阻b的电流I r U Ib2 1 ，流过电阻a的电流IIII ba 3 1 ，电阻a两端的电压 rIU aa Ir3，又IrUUU a 5 1 ，得 r U Ia 5 3 ，B 正确。 二、多项选择题二、多项选择题 9BCD【解析】小车功率刚

21、变为 6W 时牵引力最小，由 m vFP min2 ，得牵引力最小值为 min F1N，A 错误；功率改变后小车先做减速运动，由FvP， m FF a f 知，小车的 加速度越来越小，直至为零，B 正确；功率改变之前，由 111 vFP ，得阻力 1 FFf=1.5N， 功率改变后，小车再次匀速运动时，由 f FFvFP 2222 ,1.5N，得小车最终运动的速度 大小为 f F P v 2 2 4m/s，C 正确；自牵引力的功率突变至小车再次开始匀速运动，通过小车 的tv图像与匀变速运动的tv图像对比，可得平均速度小于 5m/s，D 正确。 10 BC 【解析】 单摆的摆动周期与振幅无关，

22、A 错误； 由 g L T2， 2 3 地 火 T T ， 得 9 4 地 火 g g ， 又 2 R GM g ， 2 1 地 火 R R ， 得 火地 MM9， B正 确 ； 第 一 宇 宙 速 度 v 3 2 , 地地 火火 地 火 Rg Rg v v gR，C 正确；“天问一号”刚发射离开地球表面时，秒摆处于超 重状态，由T g L 2，知周期T变小，D 错误。 11CD【解析】由题图乙知，自开始振动经,5 . 1 4 3 sT 波源第一次处于y轴正方向一侧的 最高点，因此OM=3cm= 4 3 ，得波长=4cm，A 错误；在 01.7s 时间内，质点M仅振 动了 0.2s，即T 10

23、 1 ，由M点的振动方程得 6 sin2 5 sin2sin2| ty1cm，即大于 0.8cm， B 错误； 波速 T v =2cm/s， 经t=3s， 波传播的距离vtx =6cm， 因此t=3s 时x=6cm 处的质点开始振动，C 正确；t=4.5s 时，质点M已开始振动了 3s，为T 2 3 ，恰好在平衡位 置，速度最大，D 正确。 12 AC 【解析】 自物块开始运动至力F最小， 物块受力如图所示， 竖直方向mgqvBFN， 10 水平方向FmaFN，又atv ，得qBatmgmaF，力F和时间t为一次函 数关系，随时间t的延续均匀减小，当 qBa mg t 时力F最小，最小值设为

24、1 F，则; 1 maF 之 后管道支持力方向变为向下，用同样的方法分析可得出，力F随时间又均匀增大，A 正确， B 错误；自开始运动至F最小的过程中，物块经过的位移 2 2 1 atx aBq gm 22 22 2 ，C 正确； 物块刚开始运动时力F最大，最大值设为 2 F，根据牛顿第二定律有，mamgF 2 ，自 开始运动至F最小的过程中，力F做的功 F W aBq gmga x FF 22 23 21 4 )2( 2 ，D 错误。 三、非选择题三、非选择题 13(1) C（2 分） (2) L 1 （2 分） gk d 2 2 （2 分） 【解析】(1)自物块经过光电门至停止，由aLv2

25、 2 ，mamg t d v,，得 2 2 2gLt d ， 因此实验中需测量的物理量为遮光条的宽度d、物块经过光电门后向前滑行的距离L、遮 光条通过光电门的遮光时间t，C 正确。 (2)自物块经过光电门至停止，由aLv2 2 ， t d v ，mamg ，得 L g d t 1 . 2 2 2 ， 其中gd、为定值，因此纵轴为 2 t时，横轴应为 L 1 。由 L g d t 1 . 2 2 2 ，得图线斜率 g d k 2 2 ，因此动摩擦因数 gk d 2 2 。 14(1)15.0 （2 分） (2) 0.405（2 分） 接线柱 1、3 间的总阻值太小（2 分） (3) 400 （2

26、 分） 【解析】(1)电流表 G 和 1 R并联后的总阻值为 0 . 3 5 . 75 5 . 75 ，电路中的总电流为 11 。 mA0 .15 0 . 3 5 . 7Am0 . 6 (2)由第(1)问可知，电流表 G 的读数为 6.0mA 时，电路中的总电流为 15.0mA，则电压 的测量值为 15.0 10-3 A(3+24)=0.405V。 改装后的电表接线柱 1、 3 间的总阻值仅为 27， 当接入两待测点时，可能造成电路电阻的较大改变，因此极易产生较大测量误差。 (3)当电阻箱读数为 300 时，回路中的总电流为 3003 5 . 7100 . 6 3 内 总 R EA I； 当电

27、阻箱读数为 200 时，回路中的总电流 总 I 2003 5 . 7100 . 8 3 内 R EA ；当将 待测电阻 x R接入时，回路中的总电流 3 5 . 7108 . 4 3A I 总 . x RR E 内 ，由以上三式 解得待测电阻 x R=400。 15(1)2 (2)d c 222 【解析】(1)光在直角边自尾灯射向空气的入射角恰好等于临界角时C=45 n C 1 sin 联立得尾灯材料的折射率至少为2n (2)光在尾灯中的传播路程dx)22( 又 v c n vtx 联立解得光在尾灯中的传播时间 d c t 222 评分标准：本题共 7 分。式各 1 分。 16(1) 2 4

28、1 mv (2) 22L B mvr 【解析】(1)自两导体棒开始运动至速度相同有22mvvmmv 222 2 2 1 )2( 2 1 2 1 mvvmmvQ 联立解得回路中产生的焦耳热 2 4 1 mvQ (2)整个过程，对ab棒由动量定理得 mvmvtIBLtIBLtIBL 3 3 2 2 1 1 12 其中tItItItIq 3 3 2 2 1 1 又 t BLx E r E I 2 联立得两导体棒间的最大距离 22L B mvr x 评分标准：本题共 8 分。式各 1 分。 17(1)gL2 (2)0,8( L (3) L g q m 8 (4)0,4( nL)3 , 2 , 1(n

29、【解析】(1)小球释放后恰好沿直线运动经过坐标原点O，因此在第一象限中受到的合力沿 MO方向，小球受到的电场力水平向左，根据题意可知mgqE 根据牛顿第二定律得 1 22 )()(mamgqE 又 22 1 2 2LLav 联立解得小球第一次经过O点时的速度大小为gLv2 (2)小球在第三、四象限中重力和电场力大小相等，方向相反，做匀速圆周运动，第二 次经过x轴时的速度与x轴负方向的夹角为 45 ，大小仍为v，小球第三次经过x轴时过坐 标原点O，从第二次到第三次经过x轴的过程，沿x轴方向有 2 maqE 2 21 2 1 45costavtx 沿y轴方向有 2 45sin t gv 联立得 L

30、x8 1 ，因此小球第二次经过x轴时的坐标为)0,8( L (3)小球第一次至第二次经过x轴，在第三、四象限运动有 R mv qvB 2 由几何关系知Rx2 1 联立解得磁场的磁感应强度大小 L g q m B 8 (4)第一、二象限的电场撤去后，小球每次在第一象限沿x轴运动的距离为 45cos 2 vtx 联立 得 13 Lx4 2 由 得，轨迹与x轴交点的坐标为)3 , 2 , 1()0,4(nnL 评分标准：本题共 14 分。 式各 1 分。 18(1) 7.25s (2) 15 (3) 37 3 25m (4) 3 163525 m/s 【解析】(1)物块沿传送带向上加速过程有mamg

31、mgsincos 由运动学公式有 10 atv 1 0 1 2 t v L 201 tvLL 联立解得物块运动至传送带顶端经过的时间 21 ttt=7.25s (2)将某时刻刚放上的物块记为第 1 个，斜向上在传送带上的其他物块依次记为第 2 个、 第 3 个、，第 1 个刚放上时第 1 n个开始匀速运动，由运动学公式有tnav) 1( 10 第 1 n个经过的位移 2 11 ) 1( 2 1 tnax 第 1 n个和第1 1 n个、第1 1 n个和第2 1 n个、第2 1 n个和第3 1 n个、，每相邻两 个物块之间的距离tvx 02 1m 又 122 xLxn 联立并且代入数据得 2 n=

32、10.5，取整数 2 n=10, 此时传送带上物块的个数 21 nnN 联立并且代入数据得传送带上物块的最多个数为N=15 (3)恰不能使物块斜向上传送时传送带的最大倾角设为， 则有sincosmgmg sin 0 Lh 联立 解得 37 3 25 0 hm 物块能上升的最大的高度 0 hh 14 (4)若使物块被输送至传送带顶端，设最小初速度为 min v 自开始至速度达到 0 v min 22 011 2 1 2 1 cossinmvmvmgLmgL 自物块速度达到 0 v至最高点 2 022 2 1 0cossinmvmgLmgL LLL 21 解得smv/ 3 163525 min 评分标准：本题共 17 分。 式各 1 分。