1、 1 （全国卷）河北省衡水中学（全国卷）河北省衡水中学 20212021 届高三物理第一次联合考试试题届高三物理第一次联合考试试题 本试卷 8 页。总分 100 分。考试时间 90 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 8 小题，每小题小题，每小题 3 3 分，共分，共 2
2、424 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题 目要求的。目要求的。 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（ ） （感应电荷的电场在导 体内部的电场强度为零） A B C D 3.1834 年英国物理学家洛埃设计了洛埃镜实验，如图所示。水平放
3、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 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 2 究，用描点法绘出的遏止电压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 34 6.63 10J Sh ，电子电荷量 19 1.6 10Ce ，则图线与纵轴交点的纵坐标a约为 （ ） A.-1.
4、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p，重力加速度为 g，活 塞的半径为 2 L 、质量为 2 0 40 p L g 。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 0 4 5 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（ ） A. 3 0 9 200 p LQ B. 3 0 9 200 Qp L C. 3 0 1 20 Qp L D. 3 0 1 20 Qp L 6.为
5、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， 水平向右为正方向建立直线坐标系 x O。 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 2 10m/sg ，则小物块落地点坐标为（ ） A.0.40mx B.0.59mx C.0.80mx D.0.84mx 3 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
6、，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，系统静止时地面对左侧梯子的摩擦力 1 F为（ ） A 1 tan 2 mgF ，水平向右 B. 1 tan 2 mgF ，水平向左 C， 1 a 2 1 2 t nmgF ，水平向右 D. 1 a 2 1 2 t nmgF ，水平向左 甲 乙 8.如图所示电路中，电阻a、b、c、d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 12 :2:1nn ，M、N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.
7、2 3 U r B. 3 5 U r C. 3 2 U r D 2U r 二、多项选择题：本题共二、多项选择题：本题共 4 4 小题，每小题小题，每小题 4 4 分，共分，共 1616 分。在每小题给出分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合的四个选项中，有多个选项是符合 题目要求的。全部选对的得题目要求的。全部选对的得 4 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 2 分，有选错的得分，有选错的得 0 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
8、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，小车的平均速度小于5m/s 10.2020 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（ ） 4 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
9、星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的 2 3 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0t 时刻起开始振动， 经过一段时间，波源第一次处于y轴正方向一侧的最高点，此时3cmx 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（ ） 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 C.3st 时，6cmx处的质点开始振动 D.4.5st 时，质点M的速度最大 甲 乙 12.如图所示，足够长
10、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 2 22 2 2 m g q B a D.自开始运动至F最小的过程中，力F做的功为 32 22 2 4 ag m g q B
11、a 5 三、非选择题：本题共三、非选择题：本题共 6 6 小题，共小题，共 6060 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.
12、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“ 1 h ”“ 1 L ”或“ 1 x ” ）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_。 14.（8 分）某实验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7.5 A R ， 定值电阻 1 5.0R ， 2 24R ，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
13、，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，当电阻箱 读数为300时，电流表G的 6.0mA；当电阻箱读数为200时，电流表G的读数为 8.0mA。之后断 6 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
14、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看作c。 甲 乙 （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）？ 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ab、cd紧挨着垂直于导轨并排放置在导轨上，两
15、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v、cd的速度 大小为 2v，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，在竖直平面内建立平面直角坐标系xOy，x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,L L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
16、轴时仍然过坐 标原点O。已知重力加速度为g。 7 （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迹与 x轴交点的坐标。 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 2m/sv 的速度运动， 两轮的大小忽略不计， 两轮间距离12.5mL， 传送带与水平面的夹角30。 输送过程中每隔0.5st 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
17、送带间的动摩擦因数均为 2 3 5 ，取重力加速度 2 10m/sg .（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？ 参考答案及解析参考答案及解析 河北衡水中学河北衡水中学 20212021 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理物理
18、 一、单项选择题一、单项选择题 1.D 【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； 8 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。 2.A 【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产生的时场强弱相同， 方向相反，A 正确。 3.A 【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。
19、4.D 【解析】 光电子最大初动能 kc EeU，由 0k Ehv W 得 0 c Wh vU ee ，图线斜率 14 V 7.73 10 Hze ah ， 又 19 1.6 10Ce ，代入得3.2a ，D 正确。 5.B 【解析】 对活塞有， 2 0 2 22 pmg LL p ， 由题意知 2 0 40 p L m g ， 解得封闭气体的压强为 0 10 9p p ； 又 0 0 4 5 T T L L ，得活塞上升的距离 5 L hL L ， 外界对封闭气体做的功 2 0 3 9 0220 Wpp L hL ， 由热力学第一定律得封闭气体内能的减少量为 0 3 9 200 LQp，B
20、正确。 6.D 【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 2 0 mv mg R ，得 0 2m/sv ， 9 因为2.1m/s2.0m/sv，所以小物块做平抛运动， 又 2 1 2 2 Rgt，xvt， 得小物块落地点坐标0.84mx，D 正确。 7.C 【解析】 以物体和梯子整体为研究对象， 在竖直方向有2Fmg 支 ，得 2 mg F 支 ， 以左侧梯子底端为研究对象， 受力分析如图所示，则 1 tan 2 F F 支 ， 解得 1 1 tan 22 Fmg ，方向向右，C 正确。 8.B 【解析】 设电阻c中的电流为I，则副线圈两端的电压 2 U
21、Ir， 流过副线圈的电流 2 2II；由 112 221 nUI nUI ， 得原线圈两端电压 1 2UIr，流过原线圈的电流 1 II， 则流过电阻b的电流 1 2 b U II r ， 流过电阻a的电流 1 3 ab IIII， 电阻a两端的电压3 aa UI rIr， 又 1 5 a UUUIr=，得 3 5 a U I r ，B 正确。 二、多项选择题二、多项选择题 9.BCD 【解析】 小车功率刚变为 6W 时牵引力最小，由 2minm PFv， 得牵引力最小值为 min 1NF，A 错误； 10 功率改变后小车先做减速运动，由PFv， f FF a m 知， 小车的加速度越来越小，
22、直至为零，B 正确； 功率改变之前，由 11 1 PFv，得阻力 1 1.5N f FF， 功率改变后，小车再次匀速运动时， 由 22 2 PF v， 2 1.5N f FF， 得小车最终运动的速度大小为 2 2 4m/s f P v F ，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vt图像与匀变速运动的vt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，A 错误； 由 3 2 2 TL T g T 火 地 ，得 4 9 g g 火 地 ， 又 2 GM g R ， 1 2 R R 火 地 ， 得9MM 地火，B 正确；
23、 第一宇宙速度 2 = 3 g RV vgR Vg R 火火 火 地 地地 ，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2 L T g ，知周期T变小，D 错误。 11.CD 【解析】 由题图乙知，自开始振动经 3 1.5s 4 T ， 波源第一次处于y轴正方向一侧的最高点， 因此 3 3cm 4 OM，得波长4cm，A 错误； 在01.7s时间内，质点M仅振动了 0.2s，即 1 10 T， 11 由M点的振动方程得2sin2sin2sin1cm 56 yt ， 即大于 0.8cm，B 错误； 波速2cm/sv T ，经3st ， 波传播的距离6cmxvt，因此3s
24、t 时， 6cmx处的质点开始振动，C 正确； 4.5st 时，质点M已开始振动了 3s，为 3 2 T， 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 N FqvBmg，水平方向 N FFma， 又vat，得FmamgqBat， 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 mg t qBa 时力F最小，最小值设为 1 F，则 1 Fma； 之后管道支持方向变为向下，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 22 2 22 1 22 m
25、g xat q B a ，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， 2 Fmgma， 自开始运动至F最小的过程中， 力F做的功 32 12 22 2 24 F ag m gFF Wx q B a ，D 错误。 12 三、非选择题三、非选择题 13.【答案】 （1）C（2 分） （2） 1 L （2 分） （3） 2 2 d gk （2 分） 【解析】 （1）自物块经过光电门至停止，由 2 2vaL， d v t ，mgma，得 2 2 2 d gLt ， 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
26、光时间t，C 正确。 （2）自物块经过光电门至停止，由 2 2vaL， d v t ， mgma，得 2 2 1 2 d t g L ，其中d、p、g为定值， 因此纵轴为 2 t时，横轴应为 1 L 。 由 2 2 1 2 d t g L ，得图线斜率 2 2 d k g ， 因此动摩擦因数 2 2 d gk 。 14.【答案】 （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 分） 【解析】 （1）电流表G和 1 R并联后的总阻值为 57.5 3.0 57.5 ， 电路中的总电流为 6.0mA7.5 15.0mA 3.0 。 （
27、2）由第（1）问可知，电流表G的读数为 6.0mA 时， 13 电路中的总电流为 15.0mA， 则电压的测量值为 3 15.0 10 A3240.405V 。 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 3 6.0 10 A 7.5 3300 E I R 总 内 ； 当电阻箱读数为200时， 回路中的总电流 3 8.0 10 A 7.5 3200 E I R 总 内 ； 当将待测电阻 x R接入时， 回路中的总电流 3 4.8 10 A 7.5 3 x E I
28、RR 总 内 ， 由以上三式解得待测电阻400 x R 。 15.【答案】 （1）2 （2） 22 2 d c 【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， 45C 1 sinC n 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 22xd 又 c n v xvt 14 联立解得光在尾灯中的传播时间 22 2 td c 。 16.【答案】 （1） 2 1 4 tmv （2） 22 mvr B L 【解析】 （1）自两导体棒开始运动至速度相同有 22mvmv mv 2 22 111 22 222 Qmvmv mv 联立解得回路中产生的焦耳热 2 1 4 Qmv
29、 （2）整个过程，对ab棒由动量定理得 112233 BLItBLItBLItmvmv 其中 112233 qItItItIt 又 BLx E t 2 E I r 联立得两导体棒间的最大距离 22 mvr x B L 。 17.【答案】 （1）2 gL （2）8 ,0L （3） 8 mg qL （4）4,01,2,3nLn 【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， 15 根据题意可知qEmg 根据牛顿第二定律得 22 qEmgma 又 222 1 2vaLL 联立解得小球第一次经过O点时的速度大小为2VgL （
30、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 qEma 2 12 1 cos45 2 xvta t 沿y轴方向有sin45 2 t vg 联立得 1 8xL， 因此小球第二次经过x轴时的坐标为8 ,0L （3）小球第一次至第二次经过x轴， 在第三、四象限运动有 2 mv qvB R 由几何关系知 1 2xR 联立解得磁场的磁感应强度大小 8 mg B qL （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
31、的距离为 2 cos45xvt 联立 得 2 4xL 由 得，轨迹与x轴交点的坐标为4,01,2,3nLn。 18.【答案】 （1）7.25s （2）15 16 （3） 3 25m 37 （4） 525 316m/s 3 【解析】 （1）物块沿传送带向上加速过程有 cossinmgmgma 由运动学公式有 01 vat 0 11 2 v Lt 10 2 LLv t 联立解得物块运动至传送带顶端经过的时间 12 7.25sttt （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
32、01 1va nt 第 1 n个经过的位移 2 11 1 1 2 xant 第 1 n个和第 1 1n 个、第 1 1n 个和第 1 2n 个、 第 1 2n 个和第 1 3n 个、，每相邻两个物块之间的距离 20 1mxvt 又 221 n xLx 联立并且代入数据得 2 10.5n ，取整数 2 10n ， 此时传送带上物块的个数 12 Nnn 联立并且代入数据得传送带上物块的最多个数为15N 。 （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cossinmgmg 0 sinhL 17 联立 解得 0 3 25m 37 h 物块能上升的最大的高度 0 hh。 （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， 22 110min 11 sincos 22 mgLmgLmvmv 自物块速度达到 0 v至最高点， 2 220 1 sincos0 2 mgLmgLmv 12 LLL 解得 min 525 316m/s 3 v 。
