2021北京房山高三年级下册高考物理二模试卷（含详解）

房山区2021届高三年级二模考试物理试卷

第一部分

本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一

项。

1.氢原子的能级图如图1所示。现有大量氢原子处于〃=3能级上，下述说法中正确的是

nE/eV

00____________________0

5--0.54

4-------------------------0.85

3-------------------------1.51

A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子

2-------------------------3.4

1-------------------------13.6

图1

B.从〃=3能级跃迁到〃=4能级需吸收0.66eV的能量

C.从〃=3能级跃迁到n=\能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低

D.处于〃=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量

2.用〃、匕两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝相同距离的屏上得到如图2所示的干

涉图样，其中图甲是〃光照射形成的，图乙是人光照射形成的。则关于“、人两束单色光，下述说法中正

确的是

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIa光光子的能量比b光光子的能量小

甲乙

图2

B.在水中，a光传播的速度比。光的大

C.水对〃光的折射率比6光大

D.在同一介质中，a光的波长比6光的波长长

3.分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势

能。如图3所示为分子势能耳随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时舔为零。通过功能关系

可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下述说法中正确的是

A.图中n是分子间引力和斥力平衡的位置

B.假设将两个分子从/■=-2处释放，它们将相互靠近

C.假设将两个分子从r=n处释放，当r=-2时它们的加速度最大

D.假设将两个分子从r=八处释放，当，=仁时它们的速度最大

4.一列沿x轴方向传播的简谐横波，在匚0时波形如图4甲所示，a、b、c、d为介质中的四个质

点，图4乙为质点6的振动图像，下述说法中正确的是

波的波速为8向s

B.该波沿x轴正方向传播

C.1=0.5$时-，质点。具有最大加速度

D.质点C在r=ls时处于平衡位置，并沿），轴负方向运动

5.2020年12月17日，“嫦娥五号”任务轨道器和返回器在距地球5000公里的圆轨道处实施分离，

返回器携带月球样品实施变轨返回地球，轨道器在完成任务后开展拓展任务，启程飞往距地球约150万

公里的“日地拉格朗日点'〃，进行环绕飞行并开展探测实验。在“日地拉格朗日点叱I,轨道器在太阳和地

球引力的共同作用下，与太阳和地球保持相对静止，与地球同步绕太阳运动，下述说法中正确的是

A,分离前，轨道器和返回器一起环绕地球飞行的速度大于第一宇宙速度

B.分离后，返回器需加速才能离开原轨道飞回地球C.分离后，轨道器需加速才能离开原轨道飞往

日地拉格朗日点小

D.在日地拉格朗日点小，轨道器所受的合外力为零

6.两个完全相同的电热器分别通以如图6甲、乙所示的交变电流，在相同时间内两电热器产生的热

量之比。甲：。乙为

乙

图6

D.1:2

7.一滑块从固定光滑斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑的过程中，滑块的动能反与运动时间人下滑

高度/?、运动位移s之间的关系图像如图7所示，其中正确的是

8.如图8所示，一带正电

的粒子以一定的初速度进入某点电荷。产生的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的八b两

点。其中。点的电场强度大小为瓦，方向与岫连线成30。角，〃点的电场强度大小为瓦，方向与必连线

成60。角。粒子只受电场力的作用，下述说法中正确的是

点电荷。带正电B.。点的电势高于心点电势

C.从a到〃，系统的电势能增加D.粒子在a点的加速度大于在b点的加速度

9.磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈。缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转

轴上。线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电

流的大小。如图9所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下述说法中正确的是

指针

铝框

线圈

图9

A.俯视看，线圈中通有逆时针方向的电流

B.穿过铝框的磁通量减少

C.俯视看，铝框中产生顺时针方向的感应电流

D.使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处

10.如图10所示，一个劲度系数为々的轻质弹簧竖直放置，弹簧上端固定一质量为2“的物块A,

弹簧下端固定在水平地面上。一质量为根的物块B,从弹簧的正上方由静止开始下落，与物块A接触后

粘在一起向下压缩弹簧。从物块B刚与A接触到弹簧压缩到最短的整个过程中（弹簧保持竖直，且在弹

性限度内形变），下述说法中正确的是

r~iB

A.物块B的动能先减小后增加又减小B.物块A与物块B组成的系统动量守恒

C.物块A与物块B组成的系统机械能守恒D.物块A、物块B和弹簧组成的系统机械能守恒

11.研究平行板电容器电容与哪些因素有关的实验装置如图11所示。实验前，用带正电的玻璃棒与

电容器〃板接触，使电容器。板带正电，下列说法正确的是

图11

实验中，只将电容器6板向上平移，静电计指针的张角变小

B.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大

C.实验时无意间手指触碰了一下b板，不会影响实验结果

D.实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大

12.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源两极相连接的两个。形金属

盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两。形金属盒处于垂直

于盒底的匀强磁场中，如图12所示。下述说法中正确的是

A.粒子只在电场中加速，因此电压越大，粒子的最大动能越大

图12

B.可以采用减小高频电源的频率，增大电场中加速时间来增大粒子的最大动能

C.粒子在磁场中只是改变方向，因此粒子的最大动能与磁感应强度无关

D.粒子的最大动能与D形盒的半径有关

13.如图13甲所示，电动势为E,内阻为r的电源与R=6C的定值电阻、滑动变阻器Rp、开关S组

成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值时的关系如图13乙所示。下述

说法中正确的是

图13乙A.图乙中R=15C

B.电源的电动势E=10匕内阻尸4c

C.滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R也消耗功率最大

D.调整滑动变阻器Rp的阻值，可以使电源的输出电流达到L25A

14.通常情况下，实际的抛体都是在介质中运动的。由于介质对运动物体的阻力作用，物体运动速

度会降低。已知在空气中运动的物体所受阻力方向与运动方向相反，大小随速度的增大而增大。通常情

况下，地球自身运动和地球的形状对抛体运动影响非常微小，可忽略不计.可以认为抛体运动的物体在

某点的受力情况如图14所示。

假定空气中一弹丸从地面抛射出去，初速度为山，方向与水平地面夹角为仇弹丸落地时，速度大小

为v,方向与水平地面夹角为a,落地点与抛出点在同一水平面。从弹丸抛出到落地，下列分析正确的是

A.弹丸上升的时间大于下降的时间

B.弹丸的加速度先减小后增大

C.弹丸在最高点时的加速度是重力加速度

D.弹丸落地时与水平方向的夹角a大于抛出时与水平方向的夹射角0

第二部分

本部分共6题，共58分。

15.(10分)如图15,打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此

装置验证机械能守恒定律。

限位孔

(1)某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、打点计时

打点计时器

图15

器、纸带、秒表、交流电源、导线、重锤、天平。其中不必要的是

（2）在一次实验中，质量Mg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图16所示。若纸带

相邻两个点之间时间间隔为0.02s,从起点O到打下记数点B的过程中，重力势能减少量AEP=J,

此过程中物体动能的增加量△以=____J（g取9.8〃位2,结果均保留两位有效数字）；通过计算，数值上

A£p\Ek（填或“<”），这是因为。

O•••A，，B

3.14-*；⑶如果吗为纵轴，以〃为横轴，根据实

------5.01-----------

----------------7.06—

图16

16.（8分）某小组的同学做“测量电源电动势和内电阻”的实验。被测电源的电动势约为1.5匕内阻

约为L0C。实验室提供了如图18所示甲、乙两种电路图，已知实验室除待测电源、开关、导线外，还有

下列器材可供选用

电流表Ai：量程0-6〃?A,内阻约12.5。

图18

电流表A2：量程0-0.6A,内阻约0.125C

电流表A3：量程0-3A,内阻约0.025C

电压表%量程0-3匕内阻约女C

滑动变阻器R：0-20Q,额定电流2A

（1）为了实验更精确，电路图应该选择（填“甲”或"乙”）。

（2）为了使测量结果尽量准确，电流表应选用（填写仪器的字母代号）。

（3）正确连接电路并测量后，该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的路端电压U

随电流/变化的图线，如图19所示，则被测电源的电动势E=—V,内阻"=（结果保留到个藜

卓后两位）

UN

（4）由于电表内阻的影响，电压表和电流表的测量值可能

图19

与“电源两端电压”和“流过电源的电流''存在一定的偏差。下列分析正确的是。

A.电压表测量值偏大B.电流表测量值偏小

C.电流表测量值偏大D.电压表测量值偏小

17.（9分）如图20所示，桌面距水平地面高〃=0.80〃?，左边缘有一质量〃ZA=1.0%g的物块A以

%=5.0而s的初速度沿桌面向右运动，经过位移s=1.8%与放在桌面右边缘。点的物块B发生正碰，碰后

物块A的速度变为0,物块B离开桌面后落到地面上。若两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，

物块A与桌面间的动摩擦因数〃=0.25,物块B的质量加8=1.6侬，重力加速度g=10，"/s2。求：

（2）物块B落地点到桌边缘。点的水平距离x；

（3）物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E。

18.（9分）有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流八铜的密度,，铜的摩尔质量加，阿伏加德罗

常数NA，电子的电量e。

（1）求导线单位长度中铜原子的个数；

（2）若导线中每个铜原子贡献一个自由电子，求导线中自由电子定向移动的速率；

（3）通常情况下，导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速率约为10-4加s。一个电子通过一

条所长的导体需要几个小时！这与闭合开关电灯马上发光明显不符。请你用自由电子定向移动解释闭合

开关电灯马上发光的原因。

19.（10分）如图21所示，足够长的U形光滑导体框水平放置，宽度为L,一端连接的电阻为R。导

体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为以电阻为r的导体棒MN放在导体框上，其

长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下，导体棒向

右匀速运动，速度大小为V。

通俗解析：房山区2021届高三年级二模考试物理试卷

第一部分

本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一

项。

1.氢原子的能级图如图1所示。现有大量氢原子处于〃=3能级上，下述说法中正确的是

nE/eV

00________________________0

5--0.54

4-------------------------0.85

3-------------------------1.51

A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子

2--------------------------3.4

1-------------------------13.6

图1

B.从〃=3能级跃迁到〃=4能级需吸收0.66eV的能量

C.从〃=3能级跃迁到〃=1能级比跃迁到〃=2能级辐射的光子频率低

D.处于〃=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量

【答案】B

【解析】大量氢原子处于〃=3能级上，向低能级跃迁时最多可以辐射3种频率的光子，选项A错

误；从"=3能级跃迁到〃=4能级需吸收△E=E»-E3=-0.85eV-(-l.51eV)=0.66eV的能量，选项B正确；

从〃=3能级跃迁到〃=1能级比跃迁到“2能级辐射的光子频率高，因为〃=3到〃=1的能级差较大，

选项C错误；处于〃=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量，选项D错误。

2.用“、h两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝相同距离的屏上得到如图2所示的干

涉图样，其中图甲是。光照射形成的，图乙是6光照射形成的。则关于6两束单色光，下述说法中正

确的是

IIIIIIIIIIIIIIIIIIII。光光子的能量比b光光子的能量小

甲乙

图2

B.在水中，。光传播的速度比匕光的大

C.水对a光的折射率比〃光大

D.在同一介质中，a光的波长比人光的波长长

【答案】C【解析】根据双缝干涉的公式△户3/I,又因为甲图的条纹间距小，即入〃小，选项D错

d

误；根据c=vL则a光的频率大，根据光子说E=/zv可知，〃光光子的能量比〃光光子的能量大，选项A

错误；

由于4光的频率大，它相当于紫光，而紫光的折射率较大，选项C正确；在水中，根据〃=C/V,故。

光传播的速度比人光的小，选项B错误。

3.分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势

能。如图3所示为分子势能稣随分子间距离r变化的图像，取/■趋近于无穷大时稣为零。通过功能关系

可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下述说法中正确的是

A.图中八是分子间引力和斥力平衡的位置

图3

B.假设将两个分子从r=〃处释放，它们将相互靠近

C.假设将两个分子从r=八处释放，当r=?时它们的加速度最大

D.假设将两个分子从厂=八处释放，当厂=厂2时它们的速度最大

【答案】D

【解析】图中是势能与距离的变化关系图，力是势能的最低点，说明分子由无穷远向O点移动的过

程中，时分子力做正功，分子势能减小，“应时分子力做负功，分子势能增加，故n是分子力为。的

位置，选项A错误；

假设将两个分子从r=去处释放，由于此时分子力为0,故它们将不会相互靠近，选项B错误；

假设将两个分子从r=n处释放，此时分子间是斥力，分子会加速向右运动，当『=去时，分子力为

0,由牛顿第二定律可知，它们的加速度为0,速度最大，选项C错误，D正确。

4.一列沿x轴方向传播的简谐横波，在片0时波形如图4甲所示，a、b、c、d为介质中的四个质

点，图4乙为质点b的振动图像，下述说法中正确的是

波的波速为8mls

B.该波沿x轴正方向传播C.r=0.5s时，质点a具有最大加速度

D.质点c在f=ls时处于平衡位置，并沿y轴负方向运动

【答案】B

【解析】由甲可知，波长为4也由乙图可知，周期为2s,所以波速为2s=2m/s,选项A错

误；

由于图4乙为质点〃的振动图像，b在向上振动，在甲图中根据“同侧法”可以判断出波沿x轴正方向

传播，选项B正确;

，=0.5s时，即经过774,质点”会由现在的最大位置向下运动到平衡位置处，合外力为0,故它具有

的加速度也为0,选项C错误；

质点c在f=Is时处于波峰的位置，选项D错误。

5.2020年12月17日，“嫦娥五号''任务轨道器和返回器在距地球5000公里的圆轨道处实施分离，

返回器携带月球样品实施变轨返回地球，轨道器在完成任务后开展拓展任务，启程飞往距地球约150万

公里的“日地拉格朗日点'L,进行环绕飞行并开展探测实验。在“日地拉格朗日点'L,轨道器在太阳和地

球引力的共同作用下，与太阳和地球保持相对静止，与地球同步绕太阳运动，下述说法中正确的是

厂一一、月

■3

tZA.分离前，轨道器和返回器一起环绕地球飞行的速度大于第一宇宙速度

国5

B.分离后，返回器需加速才能离开原轨道飞回地球

C.分离后，轨道器需加速才能离开原轨道飞往日地拉格朗日点心

D.在日地拉格朗日点小，轨道器所受的合外力为零

【答案】C

【解析】分离前，轨道器和返回器一起环绕地球飞行时有一定的高度，其轨道半径大于地球的半

径，故它的运行速度小于第一宇宙速度，选项A错误；

分离后，返回器要返回地球，即运行的半径需要减小，故它减速才能离开原轨道飞回地球，选项B

错误；

分离后，轨道器要飞往拉格朗日点即运行的轨道半径变大，故需要加速才能离开原轨道飞往日

地拉格朗日点4，选项C正确；

在日地拉格朗日点轨道器仍要绕太阳做圆周运动，故它受到的合外力是指向太阳的，合外力不

为0,选项D错误。

6.两个完全相同的电热器分别通以如图6甲、乙所示的交变电流，在相同时间内两电热器产生的热

lot___,

0加

-/o----1-----

量之比。甲：Q乙为

图6乙A2

:1B.>/2:1

C.1:1D.1:2

【答案】A

【解析】设加热的时间都是T，则。产"RT,。乙=（4）2R7,所以QW：。乙=2：I,选项A正

V2

确。

7.一滑块从固定光滑斜面顶端由静止释放，沿斜面下滑的过程中，滑块的动能以与运动时间人下滑

高度/?、运动位移s之间的关系图像如图7所示，其中正确的是

【答案】C

【解析】由于斜面是光滑的，故加速度是不变的，故末速度ms,所以动能反='，皿2=',〃/尸，所

22

以动能与尸成正比，选项AB错误；

又因为彼=2公，故动能而心，所以动能与s正比，选项D错误，而下降的高度人与位移s

2

是成正比的，故动能以也与分成正比，选项C正确。

8.如图8所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷Q产生的电场中，沿图中弯曲的虚线

轨迹先后经过电场中的小b两点。其中。点的电场强度大小为E“方向与ab连线成30。角，。点的电场

强度大小为瓦，方向与而连线成60。角。粒子只受电场力的作用，下述说法中正确的是

点电荷。带正电B.a点的电势高于〃点电势

C.从a到b,系统的电势能增加D.粒子在a点的加速度大于在人点的加速度

【答案】B

【解析】由题意可知，如果我们把这两个点的电场强度的方向延长一下，会发现相交于一点，这个

交点就是点电荷。的位置，可见。点的电场方向是指向。点的，故。点是负电荷，选项A错误；因为b

点到。的距离比〃小，而沿电场线的方向电势是降低的，所以〃点的电势高于〃点电势，选项B正确；

、X

*二二二11一一二二

/勺60。〃7底K；、、、

/\//\带正电的粒子由a到b,受力方向指向轨迹的弯曲方向，故电场力做

I、田.*•

'_图।

\。。//

正功，故系统的电势能减小，选项C错误；

因为b点离Q近，故该点的电场强度大，电场力也大，加速度也较大，选项D错误。

9.磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈。缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转

轴上。线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电

流的大小。如图9所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下述说法中正确的是

指针

铝框

线圈

A.俯视看，线圈中通有逆时针方向的电流

B.穿过铝框的磁通量减少

C.俯视看，铝框中产生顺时针方向的感应电流

D.使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处

【答案】D

【解析】若线圈通电时指针向右偏转，则说明线圈右边受到向下的安培力，根据磁场方向，由左手

定则可以判断电流是指向纸面外的，那么俯视看，线圈中通有顺时针方向的电流，选项A错误；

现在的位置穿过铝框的磁通量较少，若偏过一定的角度后，穿过铝框的磁通量增加，选项B错误；

由于铝框右边受安培力向下运动，而右边框向卜运动时又会切割磁感线，产生感应电流，由右手定

则可知，历边框产生向纸面里的感应电流，俯视看，是逆时针方向的感应电流，选项C错误；

使用铝框做线圈骨架，线圈在安培力作用下转动的时候，铝框在磁场中切割磁感线，产生感应电

流，电流又会对铝框的运动起到阻碍作用，起到阻尼的作用，能使表针尽快停在某一刻度处，选项D错

误。

10.如图10所示，一个劲度系数为々的轻质弹簧竖直放置，弹簧上端固定一质量为2机的物块A,

弹簧下端固定在水平地面上。一质量为机的物块B,从弹簧的正上方由静止开始下落，与物块A接触后

粘在一起向下压缩弹簧。从物块B刚与A接触到弹簧压缩到最短的整个过程中（弹簧保持竖直，且在弹

口B

性限度内形变），下述说法中正确的是图10

A.物块B的动能先减小后增加又减小B.物块A与物块B组成的系统动量守恒

C.物块A与物块B组成的系统机械能守恒D.物块A、物块B和弹簧组成的系统机械能守恒

【答案】A

【解析】物块B刚与A接触到弹簧压缩到最短的整个过程中，B先与A生非弹性碰撞，然后一起向

下压弹簧，在完全非弹性碰撞时，两物体之间的内力远大于外力，故动量守恒，但是机械能不守恒：在

向下压弹簧时，只有重力和弹簧的弹力做功，故机械能守恒，而AB的动量不守恒，因为弹簧对AB施加

了外力，合外力不为0;

单独看物块B,它与A碰撞后，动能减小，然后向下压弹簧时，动能先增大，后减小，压弹簧时动

能最大的位置是在AB的重力等于弹力的时候，在图中A位置的下方，选项A正确；

整个过程中，动量不守恒，选项B错误；整个过程中，AB的机械能不守恒，选项C错误；AB与弹

簧的系统机械能也不守恒，选项D错误。

11.研究平行板电容器电容与哪些因素有关的实验装置如图11所示。实验前，用带正电的玻璃棒与

电容器”板接触，使电容器“板带正电，下列说法正确的是

图11

只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小

B.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大

C.实验时无意间手指触碰了一下人板，不会影响实验结果

D.实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大

【答案】C

【解析】带正电的玻璃棒与电容器。板接触，使电容器。板带正电，这样b板自然就感应出负电荷

了；实验中，只将电容器b板向上平移，则极板正对的面积S减小，根据电容的决定式c=E—可知，

4兀kd

电容C变小，再由电容的定义式c=2可知，。不变，所以U会增大，即静电计指针的张角变大，选项

U

A错误；

实验中，只在极板间插入有机玻璃板，则介电常数£变大，枚电容C变大，所以U变小，静电计指

针的张角变小，选项B错误；实验时无意间手指触碰了一下〃板，因为b板与大地相连，而人体相当于

接地，所以不会影响实验结果，选项C正确；

实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，但是影响电容的因素没有改变，故电容的大

是不变的，选项D错误。

12.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源两极相连接的两个。形金属

盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两。形金属盒处于垂直

于盒底的匀强磁场中，如图12所示。下述说法中正确的是

A.粒子只在电场中加速，因此电压越大，粒子的最大动能越大

图12

B.可以采用减小高频电源的频率，增大电场中加速时间来增大粒子的最大动能

C.粒子在磁场中只是改变方向，因此粒子的最大动能与磁感应强度无关

D.粒子的最大动能与D形盒的半径有关

【答案】D

2

【解析】粒子在回旋加速器中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，故Bqv=/«L,所以粒子运动的

R

最大速度旧丝鸟，所以粒子的最大动能中,“=)加丫2=Bq”看来最大动能只与加速器的半径/?、磁

m22m

场B和粒子的比荷有关，与加速电压U无关，选项A错误；该动能也与电源的频率、加速时间也无关，

选项B错误；粒子的最大动能与磁感应强度有关，选项C错误；粒子的最大动能与力形盒的半径有关，

选项D正确。

13.如图13甲所示，电动势为E,内阻为「的电源与R=6。的定值电阻、滑动变阻器&、开关S组

成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值Rp的关系如图13乙所示。下述说

法中正确的是

图13乙A.图乙中Rr=15C

B.电源的电动势E=10匕内阻r=4C

C.滑动变阻器消耗功率尸最大时，定值电阻R也消耗功率最大

D.调整滑动变阻器Rp的阻值，可以使电源的输出电流达到1.25A

【答案】B

【解析】由乙图可知，当Rp=10C时，变阻器消耗的电功率最大，值为2.5W,根据P=『Rp=

(-----------)2R=-------------匕------

R+r+R"(R+r-R)2、可知，10C=6C+r时变阻器的电功率最大，故电源内电阻

P—5―+4(/?+r)

人

E2

『40,此时变阻器的电功率P=-------=2.5W,解得E=10匕选项B正确；

4(/?+r)

E2

由于P=(R+.+整理得：2P(R+r)-E2]Rp+P(R+r)2=0,根据韦达定理得，满足

RpiRp2=(R+r)2时电功率相等,即5QxR产100。2,即R、=20C,选项A错误;

定值电阻消耗的功率是当变阻器的阻值Rp=0时，而此时变阻器消耗功率尸并不是最大，选项C错

误；

E10

当a=0时，电路中的电流最大，/=-----=-----A=1A,故不能使电源的输出电流达到1.25A,选

R+r6+4

项D错误。

14.通常情况下，实际的抛体都是在介质中运动的。由于介质对运动物体的阻力作用，物体运动速

度会降低。已知在空气中运动的物体所受阻力方向与运动方向相反，大小随速度的增大而增大。通常情

况下，地球自身运动和地球的形状对抛体运动影响非常微小，可忽略不计.可以认为抛体运动的物体在

某点的受力情况如图14所示。

假定空气中一弹丸从地面抛射出去，初速度为血，方向与水平地面夹角为8;弹丸落地时，速度大小

为v,方向与水平地面夹角为a,落地点与抛出点在同一水平面。从弹丸抛出到落地，下列分析正确的是

)'

图14

A.弹丸上升的时间大于下降的时间

B.弹丸的加速度先减小后增大

C.弹丸在最高点时的加速度是重力加速度

D.弹丸落地时与水平方向的夹角a大于抛出时与水平方向的夹射角0

【答案】D

【解析】从竖直方向看，上升时球受重力和阻力在竖直方向的分力，二者方向相同，下降时球也受

重力和空气阻力在竖直方向的分力，二者方向相反，所以上升时的合外力大于了下降时，加速度也是上

升时较大，而竖直高度不变，最上端的速度都是0,所以根据代产即可判断出上升时的时间短，下降

2

时的时间长，选项A错误；

山于阻力大小随速度的增大而增大，所以上升时：即山故在最低点的速度最

大，加速度最大，上升过程中速度减小，合外力减小，加速度减小，这段时间加速度是减小的：到最高

点时，球仍有水平方向的速度，故受重力和阻力的作用，加速度不是重力加速度，选项C错误；到球下

降时：nig-f=ma,BPmg-kv=ma,随着球的下降，速度变大，故加速度仍是减小的，选项B错误；

如图所示，虚线是没有阻力作用时的抛物线，而存在空气阻

力时，球在竖直和水平方向上都会做减速运动，实际球的轨迹为实线所示，可见弹丸落地时与水平方向

的夹角a大于抛出时与水平方向的夹射角6,选项D正确。

第二部分

本部分共6题，共58分。

15.（10分）如图15,打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此

装置验证机械能守恒定律。

限位孔

（1）某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、打点计时

打点计时器

图15

器、纸带、秒表、交流电源、导线、重锤、天平。其中不必要的是

（2）在一次实验中，质量1炮的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图16所示。若纸带

相邻两个点之间时间间隔为0.02s,从起点O到打下记数点B的过程中，重力势能减少量AEp=J,

此过程中物体动能的增加量AE产____J（g取9.8催2,结果均保留两位有效数字）：通过计算，数值上

△&\Ek（填或“v”），这是因为

0AB

3.14-j:单位：cm

---5.01-------

-----------7.06—

图16

（3）如果以“为纵轴，以〃为横轴,根据实验数据绘出的图线应是卜,图中的.

【答案】（1）秒表、天平（2

分）；（2）0.49JQ分）；0.48J（2分）“>”或“大于”（1分）；存在摩擦阻力做负功（1分）；（3）B（2分）。

【解析】（1）不必要的是天平和秒表，因为验证机械能守恒的原理是：，”g狂;，"洛故质量可以约

掉，不用测量，打点计时器主是用来测时间的，故秒表可以不用；

（2）O到B的距离是5.01a”，所以重力势能减少量△Ep=mM=lx9.8x5.01xl（y2j=0.49J；动能的增加

22

量△&=—IHVB=—ZM（-^-）=—xlx［（Z06_3,14）x102j=04gJ；看来数值上这是因为存

222T22x0.02

在摩擦阻力做负功；

V2

（3）根据原理可得L=g/i,故卫/的图像是过原点的直线，选项B正确。

22

16.（8分）某小组的同学做“测量电源电动势和内电阻”的实验。被测电源的电动势约为1.5匕内阻

约为LOC。实验室提供了如图18所示甲、乙两种电路图，已知实验室除待测电源、开关、导线外，还有

下列器材可供选用

电流表Ai：量程0-6〃?A,内阻约12.5。

图18

电流表A2：量程0-0.6A,内阻约0.125C

电流表A3：量程0-3A,内阻约0.025C

电压表匕量程0-3匕内阻约32

滑动变阻器R：0-20Q,额定电流2A

（1）为了实验更精确，电路图应该选择（填“甲”或“乙”）。（2）为了使测量结果尽量

准确，电流表应选用（填写仪器的字母代号）。

（3）正确连接电路并测量后，该组同学根据所获得的6组实验数据，在坐标纸上绘制的路端电压U

随电流/变化的图线，如图19所示，则被测电源的电动势E=-V,内阻〃=Q。（结果保留到小数

点后两位）

（4）由于电表内阻的影响，电压表和电流表的测量值可能

图19

与“电源两端电压”和“流过电源的电流''存在一定的偏差。下列分析正确的是o

A.电压表测量值偏大B.电流表测量值偏小

C.电流表测量值偏大D.电压表测量值偏小

【答案】⑴）甲（2分）；（2）A2（2分）；（3）£=1.48V（1分），D.83C（I分）；（4））B（2分）。

【解析】（1）为了实验更精确，电路图应该选择甲电路，因为电源的内阻较小，如果选用乙图，电

流表与电源串联，测出的内电阻是电流表与电源实际内阻的总和，相对来说误差较大，所以选择甲电

路；

（2）电流表选择量程较小的A2,因为Ai的量程太小，图19中显示通过电源的电流大约是0.5A,

它超出了Ai的量程，A3的量程太大了；

（3）被测电源的电动势就是图线与电压轴交点的坐标，故£=1.48匕内阻就是图线的斜率，故r=

1.48-1.0

C=0.83C：

0.58

（4）对于甲电路来说，电压表接在电源两端，故电压表测量的是电源的路端电压，它是准确的，电

流表应该测通过电源的电流，现在是通过变阻器的电流，其值偏小，故选项B正确。

17.（9分）如图20所示，桌面距水平地面高万=0.80处左边缘有一质量⑸=1.0炮的物块A以

vo=5.O,〃/s的初速度沿桌面向右运动，经过位移s=1.8机与放在桌面右边缘。点的物块B发生正碰，碰后

物块A的速度变为0,物块B离开桌面后落到地面上。若两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，

物块A与桌面间的动摩擦因数〃=0.25,物块B的质量仞?=1.6kg,重力加速度g=10，〃/s2。求：

0”（1）两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小山；（2）物块B落

地点到桌边缘O点的水平距离x；

（3）物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E。

【答案】（l）4.0m/s；（2）1.0/«；（3）3.0Jo

【解析】（1）物块A沿桌面滑动所受摩擦力Upmg,

做匀减速运动的加速度a=pg=2.5"?/s2（l分）

对于碰撞前物块A的运动，根据运动学公式有V02-VA2=24S（1分）

解得VA=4.0m/s....（1分）

（2）设两物块碰撞后瞬间，物块B的速度大小为山，因碰撞时间极短，根据动量守恒定律

有WAVA=WBVB....（1分）解得VB=2.5MI/S....（1分）

资………a分）

物块B离开桌面后做平抛运动的时间t=

物块B落地点到桌边缘O点的水平距离尸iW=L0〃?……（1分）

（3）物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能

△E=-mwA2--"?BVB2=3.0J....（2分）

22

18.（9分）有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流/。铜的密度上铜的摩尔质量加，阿伏加德罗

常数NA，电子的电量e。

（1）求导线单位长度中铜原子的个数：

（2）若导线中每个铜原子贡献一个自由电子，求导线中自由电子定向移动的速率；

（3）通常情况下，导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速率约为10"M/S。一个电子通过一

条所长的导体需要几个小时！这与闭合开关电灯马上发光明显不符。请你用自由电子定向移动解释闭合

开关电灯马上发光的