2021届全国统一高考物理三模试卷（新课标Ⅰ）附答案详解

2021届全国统一高考物理三模试卷（新课标I）

一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）

1.行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的

速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（）

A.增加了司机单位面积的受力大小

B.减少了碰撞前后司机动量的变化量

C.将司机的动能全部转换成汽车的动能

D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积

2.以下叙述中正确的是（）

A.带电量较小的带电体可以看成是点电荷

B.电场线的形状可以用实验来模拟，这说明电场线是实际存在的

C.一般情况下，两个点电荷之间的库仑力比它们之间的万有引力要大得多

D.电场线的分布情况可以反映出电场中各点的场强方向，但无法描述电场的强弱

3.如图所示，一个小球（视为质点）从H=12加高处，由静止开始通过光滑弧形轨道4B,进入半径

R=4m的竖直圆环，圆环轨道部分的动摩擦因数处处相等，当到达环顶C时，刚好对轨道压力

为零；沿CB滑下后，进入光滑弧形轨道BD,且到达高度为八的。点时速度为零，贝姑之值可能为

(g=10m/s2)()

A.12mB.10mC.8.5mD.7m

4.如图所示，匀强磁场磁感应强度为B且方向垂直于导轨所在平面，导

体棒油长为3与导轨接触良好。在外力F作用下从左向右在导轨上做

匀速直线运动，速度为"，若不计摩擦和导轨的电阻，灯泡和导体棒的

电阻相等为R，整个过程中，灯泡L未被烧毁，电容器C未被击穿，则

该过程中（）

A.ab两端的电压为BLuB.电容器C的上极板带负电

C.灯泡中的电流向下D.油棒受的安培力为争

5.如图所示，圆形区域内分布着垂直纸面的匀强磁场，位于磁场边界上P点

的粒子源在纸面内沿各个方向以相同的速率向磁场发射同种带电粒子，这

些粒子射出边界的位置均分布在边界的某一段弧上，且这段圆弧的弧长是­<

圆周长的点若将磁感应强度的大小从当变为为,相应的弧长变为圆周长

的则"等于（）

B.V2D.V3

二、多选题（本大题共4小题，共22.0分）

6.如图为原子核比结合能随质量数4的变化图象，下列说法正确的是（）

AtUHWMfV

2\

IJw

X4060»1001201401601M)30023)240

A.比结合能越大，核就越稳定，比结合能的大小是原子核稳定程度的量度

B.中等质量原子核（4=40—120）的比结合能较大，表明中等质量核最不稳定

C.重核裂变为中等质量核，比结合能变大，质量亏损，释放能量

D,轻核聚变成中等质量核，比结合能变大，吸收能量

7.木块4、B分别重50N和30N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2.与2、B相连接的轻弹

簧被压缩了5cm,系统置于水平地面上静止不动.已知弹簧的劲度系数为100N/m.用F=1N的

不变力作用在木块4上，如图所示.力尸作用后（）

，〃〃)〃)〃〃〃〃〃〃，/〃/〃〃〃.

A.木块4所受摩擦力大小是4N,方向向右

B.木块4所受摩擦力大小是9N,方向向右

C.木块B所受摩擦力大小是9N,方向向左

D.木块B所受摩擦力大小是5N,方向向左

8.如图所示，一条形磁铁放在粗糙水平面上处于静止状态，现在其右方放

一与纸面垂直的、通以图示方向电流的通电导线，磁铁仍然静止，则与

未放通电导线之前相比，下列说法正确的是（）

A.磁铁所受地面的弹力增大

B.磁铁所受地面的弹力减小

C.磁铁所受地面的摩擦力方向水平向右

D.磁铁所受地面的摩擦力方向水平向左

9.下列说法中正确的是（）

A.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理

B.鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比减小

C.在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快

D.照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰

E.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理

三、填空题（本大题共1小题，共5.0分）

10.如果取分子间距离r=ro&o=10-1°瓶）时为分子势能的零势能点，则r<r（）时，分子势能为

值;r>r（）时，分子势能为值.如果取r—8远时为分子势能的零势能点，则r>r0

时，分子势能为值；r<2时，分子势能可以为值.（填“正”、“负”或“零”）

四、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11.某兴趣小组的同学准备测绘额定电压为6V的某元件Q的伏安特性曲线，现他们手中有以下器材:

A.电压表匕（0〜6V,内阻约10k。）

8.电压表彩（0〜15V,内阻约2Ok0）

C.电流表4（0〜0.64，内阻约0.40）

。.电流表力2（。〜34，内阻约0.40）

£滑动变阻器Ri（5O,L4）

F.滑动变阻器/?2（1000。，14）

G.多用电表

（1）用多用电表的欧姆档测量元件Q的阻值，若将选择开关拨至“X100”的档位测量时，指针停在

刻度盘00附近处，为了提高测量的精确度，有下列可供选择的步骤：

A.将两根表笔短接

8.将选择开关拨至“X1000”档位

C.将选择开关拨至“X10”档位

。.两两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数

E.调节欧姆调零旋钮，使指针停在0。刻度线上

F.将选择开关拨至交流电压最高档上

将上述步骤中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理顺序是(填写步骤的代号)；若操作正

确，上述。步骤中，指针偏转情况如图甲所示，则此未知电阻的阻值是n.

B4

(2)实验中电压表选,电流表选,滑动变阻器选(选填器材前的字母)。

(3)将图乙中的实物连线补充完整。

(4)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应该置于。(填“左端”、“右端”或“正中间”)。

12.两位同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。

(1)为了完成本实验，下列必须满足的条件是。

A.斜槽轨道末端的切线必须水平

注入射球和被碰球的质量必须相等

C.入射球和被碰球大小必须相同

。.入射球每次必须从轨道同一位置由静止滚下

(2)实验中测得入射球4的质量为nti，被碰撞小球B的质量为m2，图中。点是小球抛出点在水平地面

上的垂直投影。实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置

P,测得平抛射程为0P;再将入射球4从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到

球4和球B相撞后的平均落点M、N,测得平抛射程分别为0M和。N。当所测物理量满足表达式

时，即说明两球碰撞过程动量守恒；如果满足表达式时，则说明两球的碰撞为完

全弹性碰撞。

五、计算题(本大题共4小题，共52.0分)

13.汽车以108km"的速度在高速公路上行驶，司机突然发现前方有情况，便立即刹车，刹车的加

速度大小为6m/s2,

求：(1)当速度减小到一半时，汽车前进了多远？

(2)从刹车起作用开始到停下来，汽车要行驶多远？

14.竖直放置的平行金属板4、B带有等量异种电荷，在两板间用绝缘细线县

B

挂一个质量m=4.0xICJ-S/cg,带电量q=3.0x的小球，平衡时

悬线偏离竖直方向，夹角为a=37。，如图所示.

(1)4、B之间的电场是什么电场？场强的大小多少，方向怎样？

(2)若剪断细线，小球在到达金属板之前将怎样运动？+

15」物理一一选修3-3](1)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。

在此过程中，下列说法正确的是。(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选

对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

人分子力先增大，后一直减小

区分子力先做正功，后做负功

C.分子动能先增大，后减小

。.分子势能先增大，后减小

E.分子势能和动能之和不变

(2)如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通,

顶部的细管带有阀门K。两气缸的容积均为心气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽

略)。开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p和p/3；

左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为"4。现使气缸底与一恒温热源

接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K,经过一段时间，重

新达到平衡。已知外界温度为T,不计活塞与气缸壁间的摩擦。求：

(i)恒温热源的温度7;

(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积/。

>/<,!»

16.如图所示，实线为某列简谐横波传播路径上质点4的振动图象，虚

线为质点B的振动图象，B质点在4质点的右侧，且A、B质点平衡

00：30.60.9t.2L5i.8,2.1，/A

位置间的距离为L=Im。t=0时刻，4、B质点之间只有一个波峰

(不包括A、B点)，求波传播的速度。

参考答案及解析

1.答案：D

解析：解：ABD,在碰撞过程中，司机的动量的变化量是一定的，但安全气囊会增加作用的时间，

根据动量定理Ft=Ap可知，可以减小司机受到的冲击力F,同时安全气囊会增大司机的受力面积，

则司机单位面积的受力大小g咸小，故AB错误，。正确。

C、安全气囊只是延长了作用时间，减小了司机的受力，将司机的动能转换成气囊的弹性势能，故C

错误。

故选：Do

在碰撞过程中，司机动量的变化量是一定的，都等于△p=nw,但安全气囊会延长作用时间，增加

受力面积；再根据动量定理分析即可。

本题的关键是知道在碰撞过程中，司机动量的变化量是一定的；会熟练应用动量定理分析力的变化。

2.答案：C

解析：分析：

当电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略，电荷量对原来的电场不会产生影响的

时候，该电荷就可以看做点电荷，根据点电荷的条件分析可以得出结论.

电场线是虚拟的，实际不存在.电场线的疏密反应电场的强弱.

一般情况下，两个点电荷之间的库仑力比它们之间的万有引力要大得多.

点电荷的条件，当两个带电体的形状大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看

作点电荷.

掌握电场线的基本性质和特点是解决此类题目的关键.

解答：

A、当电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略，电荷量对原来的电场不会产生影响

的时候，该电荷就可以看做点电荷，故4错误；

B。、电场线是虚拟的，实际不存在，电场线的疏密反应电场的强弱，故8、O错误；

C、一般情况下，两个点电荷之间的库仑力比它们之间的万有引力要大得多，故C正确；

故选：Co

3.答案：C

解析：解：小球到达环顶C时，刚好对轨道压力为零，在C点，由重力充当向心力，则

根据牛顿第二定律得：mg=

因R=4m

所以得：^mv2=^mgR=^mg-4=2mg

所以在C点，小球动能为2mg。以b点为零势能面，小球重力势能Ep=2zngR=8mg。

开始小球从H=12m高处，由静止开始通过光滑弧形轨道ab,因此在小球上升到顶点时，根据动能

定理得：

1,

Wf+mg(12-8)=-mv2-0

所以摩擦力做功必=-2mg,此时机械能等于10mg,

之后小球沿轨道下滑，由于机械能有损失，所以下滑速度比上升速度小，

因此对轨道压力变小，所受摩擦力变小，所以下滑时，摩擦力做功大小小于2/ng,机械能有损失，

到达底端时小于1Omg

此时小球机械能大于10mg-2mg-8mg,而小于10mg

所以进入光滑弧形轨道bd时，小球机械能的范围为，8mg<Ep<10mg

所以高度范围为87n<九<10m,故C正确。

故选：Co

据题，小球到达环顶C时，刚好对轨道压力为零，根据牛顿第二定律求出在C点的速度.根据动能定

理研究小球从开始运动到上升到顶点过程，求出摩擦力做功.

小球沿轨道下滑，由于机械能有损失,所以沿CB下滑速度比沿BC上升速度小，因此对轨道压力变小，

所受摩擦力变小，所以下滑时，摩擦力做功大小小于上升过程做的功.根据能量守恒求解无的范围，

即可进行判断.

本题解题的关键是对小球运动过程的分析，知道小球在两个半圆上的摩擦力做功不等，难度适中.

4.答案:C

解析：解：4、导体棒切割磁感应线产生的感应电动势E=帅两端的电压为路端电压，根据闭

合电路欧姆定律可得U=Sx/?=；Bh,故A错误；

BC.根据右手定则可知，Q端为高电势，所以电容器C的上极板带正电，灯泡中的电流向下，故8错

误、C正确；

D、回路中感应电流/=。，M棒受的安培力为F=B/L="，故。错误。

2R2R

故选：Co

求出导体棒切割磁感应线产生的感应电动势，根据闭合电路欧姆定律求解ab两端的电压；根据右手

定则判断电流方向；根据安培力的计算公式求解疑棒受的安培力。

对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相对于电源，根据E=计算感应

电动势大小，根据右手定则判断电流方向，根据闭合电路的欧姆定律列方程求解。

5.答案：D

解析：

本题考查带电粒子在磁场中的圆周运动的临界问题。根据题意画出轨迹、定出轨迹半径是关键。

解：设圆形区域磁场的半径为r,磁感应强度的大小为当时，从P点入射的粒子射出磁场时与磁场边

界的最远交点为M（图甲），由题意知NPO"=120。，则该带电粒子在磁场中的运动轨迹是以PM为直

径的圆。由几何关系得轨迹圆半径为Ri=^r,磁感应强度的大小为B2时，从P点入射的粒子射出磁

场时与磁场边界的最远交点为N,（图乙）由题意知4PON=60°,由几何关系得轨迹圆半径为口2=；，

而/?=登，所以宗=*=遮，故。正确，ABC错误。

故选D。

6.答案:AC

解析：解：力、比结合能越大，原子核越稳定，比结合能的大小是原子核稳定程度的量度，故A正

确.

8、由图可知，中等质量的原子核比结合能较大，原子核比较稳定，故B错误.

C、无论是重核裂变还是轻核聚变，反应的过程中释放能量,组成原子核的核子的平均质量均会减小，

比结合能变大，故C正确，。错误.

故选：AC.

比结合能越大，原子核中的核子结合越牢固，原子核越稳定.重核裂变、轻核聚变，变成中等质量

的核，有质量亏损，释放能量，比结合能变大.

本题考查了比结合能的基本运用，知道比结合能是原子核稳定程度的量度，知道重核裂变和轻核聚

变都有质量亏损，都向外辐射能量.

7.答案：AD

解析：

根据弹簧压缩的长度与劲系数，由胡克定律求出弹力.由动摩擦因数和重力求出两物体的最大静摩

擦力，判断两物体的状态，再选择方法求解摩擦力.

本题求解摩擦力时，首先要根据外力与最大静摩擦力的关系分析物体的状态，再根据状态研究摩擦

力.

A、B与地面间的最大静摩擦力分别为：

fmA=fiGA=0.2xSON=ION,fmB==0.2x30N=6N

根据胡克定律得，弹簧的弹力大小为尸理=依=100x0.05/V=5N

当F=1N时，=<fmA,F弹所以两物体都保持静止状态.

则由平衡条件得

力所受摩擦力分别为分=F肄-F=4N,方向水平向右.B所受的摩擦力为力=?韧=5N,方向水平

向左.

故选：AD.

8.答案:AC

解析：解：以导线为研究对象，由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第

三定律得知，导线对磁铁的安培力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，

同时磁铁对地的压力增大.故AC正确.BQ错误

故选：AC

以导线为研究对象，根据电流方向和磁场方向判断所受的安培力方向，再根据牛顿第三定律，分析

磁铁所受的支持力和摩擦力情况来选择.

本题考查灵活运用牛顿第三定律选择研究对象的能力.关键先研究导线所受安培力，再利用牛顿第

三定律研究磁铁受力.

9.答案：AD

解析：

“B超”利用了超声波的反射；当间距减小时，听到的频率大于波源的频率，而当间距增加时，听到

的频率小于波源的频率；飞行的飞船中的时钟变慢；镜头的偏振滤光片，阻碍其它反射光的进入；

无线信号是利用光的衍射现象，从而即可求解.

考查波的反射、衍射的应用，掌握光的偏振原理，理解多普勒效应的内容，注意高速运动时，时间

变慢，而沿着运动方向的长度缩短.

解：4、医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，故4正确；

8、当鸣笛汽车驶近路人的过程中，两者间距变小，则路人听到的声波频率与波源相比增加，故B

错误;

C、在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢，故C错误；

。、照相机镜头的偏振滤光片，从而阻碍其它反射光的进入，使得所拍影像清晰，故。正确;

E、无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端，是利用了衍射原理，故E错误；

故选：AD.

10.答案：正；正；负；正

解析：

分子之间既存在引力又存在斥力，分子力是引力和斥力的合力.分子间的引力和斥力都随分子间距

的增大而减小，但斥力变化得更快一些；分子间距离达到某一数值2的数量级为10T07n；当分

子间距离r>r0,引力〉斥力，分子力表现为引力：当分子间距离r<r0,引力<斥力，分子力表现

为斥力；当分子间距离r>,Or。时，分子力忽略不计。

本题考查了分子势能与分子间距的变化关系，势能的大小与零势能点的选取有关。

如果取分子间距离r=r0(r0=时为分子势能的零势能点，则r<时，克服分子斥力做功,

分子势能增加为正值；r>r0时，克服分子引力做功分子势能增加为正值，如果取r-8远时为分子

势能的零势能点，则r>r0时，克服分子引力做功，分子势能增加为负值；r<r°时，克服分子斥力

做功，分子势能增加，所以为正值。

故答案为：正；正；负；正。

11.答案：⑴&4ED尸;12；(2)4；C；E；(3)如图所示;

(4)左端

解析：

本题考查了欧姆表的使用注意事项、欧姆表读数，以及

伏安特性曲线的描绘实验，要注意明确实验要求，知道

在描绘灯泡伏安特性曲线时应采用分压外接法，同时让

电流由零开始慢慢增大。

(1)将选择开关拨至“X1O0”的挡位测量时，指针停

在刻度盘00附近处，说明被测电阻很小，为准确测量电阻阻值，应选择义1挡，然后重新进行欧姆

调零，再测电阻阻值，测量完毕，把选择开关置于交流电压最高挡上，正确的实验步骤为：C、4、

E、D、F；

由图示表盘可知，元件Q阻值为12x10=120；

(2)元件Q的额定电压是6乙测量电压不会超过6V,电压表选V1；元件Q限值为120,最大电流为0.54,

电流表选择描绘伏安特性曲线，电压测量范围大，采用分压接法，分压接法中滑动变阻器阻值

小，操作方便，损耗小，所以用公;

(3)因为该元件的电阻为120,比较小，所以电流表外接，变阻器是分压接法.故实物图如图所示；

(4)分压接法中变阻器触头应该在实验前置于使测量电路电压处于0U状态，由图可知，测量部分与左

侧并联，故应将开关滑到左端。

222

12.答案：ACDm1-OP=m1-OM+m2-ON•OP--OM+m2-ON

解析：解：(1)4、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速

度，要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故A正确：

8、为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，故B错误；

C、为了保证两球发生对心碰撞，入射球和被碰球大小必须相同，故C正确；

。、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故。正确。

故选：ACDo

(2)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们

的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，

若两球相碰前后的动量守恒，则=血1%+nizW，又OP=0M=ON=v2t

整理可得：7nl•OP=Tn1•OM+m2-ON,

若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得：=|mxvf+|m2vi，

222

整理可得：口•OP=m-i-OM+m2-ON；

222

故答案为：⑴4C0；(2)m!-OP=m1-OM+m2-ON；-OP=-OM+m2-ON；

(1)在做“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，所以

要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平：

(2)由于两球从同一高度下落，故下落时间相同，所以水平向速度之比等于两物体水平方向位移之比,

然后由动量守恒定律与机械能守恒分析答题。

该题考查用“碰撞试验器”验证动量守恒定律，该实验中，虽然小球做平抛运动，但是却没有用到

速度和时间，而是用位移X来代替速度这是解决问题的关键，解题时要注意体会该点；明确知识

的正确应用。

13.答案：解：108km/h=30m/s

⑴当速度减小到一半时，v-15m/s,据峭-嚏=塞&审

代入数据解得：%=56.25m

(3)从刹车起作用开始到停下来，即"=0,则铲一啜=察福；

代入数据得x=75m

解析：选用/-啜=整辎:求解。

14.答案：解：(1)小球受到重力mg、电场力F和绳的拉力T的作用，由共点力平衡条件有：

F=qE=mgtana

解得：

J

mgtana_4xl0xi0x0.751.0X13N/C;

-7。

3X10

匀强电场的电场强度的方向与电场力的方向相同，即水平向右;

(2)剪断细线后，小球做偏离竖直方向，夹角为37。匀加速直线运动,

设其加速度为a,由牛顿第二定律有:

解得:

答：(1)匀强电场，场强的大小l.OxICPN/C,方向水平向右；

(2)细线剪断后，小球做偏离竖直方向，夹角为37。的匀加速直线运动，加速度大小为12.5m/s2.

解析：(1)小球处于静止状态，分析受力，根据受力平衡方程，即可求解电场强度的大小，并由极板

的电性可确定电场强度的方向.

(2)将细线突然剪断小球将沿细线方向做匀加速直线运动，可根据牛顿第二定律列式求解加速度.

本题是带电