2021届河北省衡水中学高考物理调研试卷（三）附答案详解

2021届河北省衡水中学高考物理调研试卷（三）

一、单选题（本大题共5小题，共15.0分）

1.如图所示是氢原子的能级图，现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受激发的氢原子能

自发地辐射出三种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为

n£/eV

8-----------------------------------------------0

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

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

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

I------------------------------------------13.6

A.3AeVB.10.2eVC.12.09eVD.13.6eK

2.如图所示，一个摆球带正电的单摆在水平方向的磁场中摆动，摆动平面跟磁场

垂直.当摆球从左向右和从右向左摆到最低点C时，下列说法正确的是（）口/\

Bo...oA

A.摆球受到的磁场力相同B.摆球受到的悬线拉力相同

C.摆球具有相同的动能D.摆球具有相同的动量

3.质量小的物块（可视为质点）以%的初速度从倾角。=30。的粗糙斜面上的P点沿斜面向上运动，到

达最高点后，又沿原路返回到出发点P点，其速度随时间变化的图象如下图所示，不计空气阻力。

下列说法中正确的是（）

A.物块所受的重力与摩擦力之比为3.2

B.这个过程中物块克服摩擦力做功的平均功率「=誓

C.这个过程中重力做功比摩擦力做功大

D.这个过程中重力冲量与摩擦力冲量之比3.1

4.一台电动机的输出功率是10kw,这表明该电动机正常工作时（）

A.每秒钟消耗电能lOkwB.每秒钟对外做功10kw

C.每秒钟电枢线圈产生10句的热D.每秒钟对外做功10句

5.一圆盘绕穿过其中心的竖直轴，在水平面内匀速转动，小物块4始终与圆盘Jr1

保持相对静止，小物块受到的力有（）（D-4）

A.重力、弹力

B.重力、向心力

C.重力、弹力、摩擦力、向心力

D.重力、弹力、摩擦力

二、多选题（本大题共4小题，共12.0分）

6.如图所示，两上下底面平行的滑块重叠在一起，置于固定的、倾角为。的/

斜面上，滑块4、B的质量分别为M、m,4与斜面间的动摩擦因数为内,

B与4之间的动摩擦因数为的.已知两滑块都从静止开始以相同的加速度

从斜面滑下，则滑块B受到的摩擦力（）^777777777777777,

A.等于零B.方向沿斜面向上

C.大小等于417ngeos。D.大小等于〃2mgcos。

7.（1）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转

周期T的二次方成正比，即=k,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆

周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知引力常数为G,太阳的质量为M本

（2）开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立.经测定

月地距离为3.84X1。8小，月球绕地球运动的周期为2.36x1。65,试计算地球的质量M地.（G=

6.67xlO-^N-m2/kg2,结果保留一位有效数字）

A.AB.BC.CD.D

8.如图所示的电路中，已知R>Ri+r,当滑动变阻器的触头从最下端「天3-

向上滑动到顶时，则（）r"C"帆

A.电源的功率变小--------------L

B.电容器贮存的电荷量变小

C.电源内部消耗的功率变小

D.电阻R消耗的电功率先增大再减小

9.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图，M为介质中的一个质点若21甘'"J

该波以20m/s的速度沿%轴负方向传播，则下列说法正确的是（）\呼

A.在t=0时，质点M向下振动2\J

B.在t=0时，质点M的加速度正在减小

C.在t=0.25s时，质点M的速度方向与加速度方向相同

D.在t=0.25s时，质点M的加速度方向沿y轴正方向

E.经过0.25s,质点M通过的路程为10cm

三、填空题（本大题共1小题，共3.0分）

10.下列说法正确的是（）

在分子间作用力表现为引力的情况下，当分子间的距离增大时，分之间的引力（选填“增

大”“减小”或“先增大后减小”）,分子势能（选填“增大”“减小”或“不变”）。

四、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

11.用拉力传感器和速度传感器“探究加速度a与物体所受外力F的关系”，实验装置如图所示，其

中带滑轮的长木板始终处于水平位置.实验中用拉力传感器记录小车受到细线的拉力F大小，在

长木板上相距为L的4、B两个位置分别安装速度传感器，记录小车到达4、B两位置时的速率为

孙、vB.

①本题中测得的物理量写出加速度的表达式：a=；

②本题中是否需要满足钩码的总质量远小于小车的质量的关系？（填“需要”或“不需

要”）；

③实验得到的图线可能是图乙中的，因为

速度wjsax速度w晅器拉力传空;s

a

K木板

佝

S9甲

12.某同学欲测量某直流电源的电动势和内阻，实验室提供的实验器材有:

A待测直流电源（电动势约为12V,内阻约为100,允许输出的最大电流为

500nM）；

8.电压表V（量程为15V,内阻约为15k0）；

C.电阻箱R（最大阻值为99.90；

D开关S、导线若干。

(1)根据以上器材.，将虚线框中的实验电路图补充完整。

(2)改变电阻箱的阻值R,读出电压表对应的示数U,以J为横坐标，《为纵坐标，作出白-：图象。若

KUUK

图线的斜率为鼠纵轴的截距为a，则该电源的电动势的测量值为、内阻的测量值为。

五、计算题(本大题共4小题，共40.0分)

13.如图(甲)所示的滑轮，它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴。转动。轮上绕有轻质柔软细线,

线的一端系一重物，另一端系一质量为ni的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金

属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻，其余电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场

与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端，将质量为M的重物由静止释放，重物最终能匀

速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好，已知重力加速度为g,忽略所有摩擦。

(1)重物匀速下降的速度”的大小是多少？

(2)对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值，测出相应的重物做匀速运动时的速度，可得

出M实验图线。图(乙)中画出了磁感应强度分别为名和口2时的两条实验图线，试根据实验结

果计算当和%的比值。

(3)若M从静止到匀速的过程中一共下降的高度为八，求这一过程中R上产生的焦耳热。

14.我国第一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”于2007年在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载

火箭发射升空。假设该卫星的轨道是圆形的，且离月球表面的高度是月球半径。若己知该卫星

绕月球做圆周运动的周期为7、月球的半径R、万有引力常量G,求

(1)月球的质量

(2)月球的密度

15.某同学设计了如图所示测量液体密度的装置：左侧为上端开口的圆柱形玻璃缸，右侧为上端封

闭、高为d=52cm的玻璃管，两容器底部用细管相连，且左侧玻璃缸横截面积远远大于右侧

玻璃管横截面积，两容器导热性能良好。环境温度T=300K。现向左侧玻璃缸缓慢注入待测液

体，将原长为及的空气柱封闭在玻璃管中，当左侧液面高度儿=52cm时，右管内液柱高度后

2cm,已知大气压强po=1,0x105Pa,重力加速度g取lOm/s?。

①求待测液体的密度；

②将右侧玻璃管内气体温度缓慢升高，当右管内液体刚好全部挤出时，求管内空气的温度。（计算结

果保留三位有效数字）

16.在杨氏双缝干涉实验中，光屏上某点p到双缝Si和52的路程差为1.25x10-66，如果用频率6.0x

1014/yZ的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹.

参考答案及解析

1.答案：c

解析：

能级间跃迁吸收或辐射的能量等于两能级间的能级差，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光,

可知跃迁到第3能级，从而根据能级差求出照射的光子能量。

解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即Em—En=hv.

受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，知跃迁到第3能级，则吸收的光子能量为：XE=

-1.51+13.6eV=12.09eK,故C正确，4、B、£＞错误。

故选C。

2.答案：C

解析：解：4、C、带电小球在运动过程中，受到重力、拉力及洛伦兹力拉力作用，拉力和洛伦兹力

对小球不做功，仅仅重力作功，则小球机械能守恒，所以小球连续两次经过最低点时.，速度大小相

同，所以动能相同，洛伦兹力大小相等，由于速度方向不同，根据左手定则可知，洛伦兹力方向不

同，则洛伦兹力不同，故A错误；C正确

2

8、根据公式。=也，可知小球的向心加速度大小相同，且方向指向固定点，即加速度相同；

r

连续两次经过最低点时，速度大小相等，根据牛顿第二定律可知，尸A=6好，小球所受的合外力相

口r

同，由于速度方向不同，导致产生的洛伦兹力的方向也不同，则拉力的大小也不同，故B错误；

。、连续两次经过最低点时，速度大小相等，而方向不同，所以小球的动量的方向也不同.故力错

误.

故选：C

带电小球在重力、拉力及洛伦兹力的共同作用下，做圆周运动，由于拉力与洛伦兹力始终垂直于速

度方向，它们对小球不做功.因此仅有重力作功，则有机械能守恒.从而可以确定动能是否相同，

并由此可确定拉力与洛伦兹力.最后由向心加速度公式来确定是否相同.

本题关键要抓住洛伦兹力不做功的特点，知道小球的机械能是守恒的，再对小球进行受力分析.要

注意洛伦兹力方向都随着速度的方向不同而不同.最后由牛顿第二定律来考查向心力与向心加速度.

3.答案：B

解析：

本题是力学综合题，关键要明确物块两个过程之间的关系，如位移关系、时间关系和速度关系，分

段运用牛顿第二定律；运用动能定理求摩擦力做功，由冲量的定义求重力和摩擦力的冲量都是常用

方法，要熟练掌握。

人设物块返回到出发点P点时速度大小为力根据物块上滑和下滑的位移大小相等，得当to=92to,

可得u=当

所以物块上滑的加速度为的=患，下滑的加速度大小为&2=5=新

QZC04C0

根据牛顿第二定律

上滑有mgsind+/=mav

下滑有mgsind—f=ma2

联立解得/则mg：f=10：3,故A错误；

反对整个过程，由动能定理得-必="病4m诏，可得必=|m诏，这个过程中物块克服摩擦力

做功的功率为P=?=警，故B正确；

3to8co

C.这个过程中重力做功为零，比摩擦力做功小，故c错误；

D这个过程中重力冲量/G=mg-3t0=3mgto,摩擦力冲量If=f-2t0-ft0=OJmgS所以〃：+=

10：1,故。错误。

故选Bo

4.答案：D

解析：解：4、电动机的输出功率为：P=10kW=1000014/,正常工作时间t=Is,

故每秒对外做功：W=Pt=100001VxIs=1X1047=10K/；而4B单位错误，故。正确，AB错

误；

C、每秒钟电枢线圈产生的热量小于消耗的电能，故C错误；

故选：D.

已知电功率与工作时间，由公式W=Pt可以求出电流做的功.

熟练应用电功率公式的变形公式即可正确解题，解题时注意单位换算.

5.答案：。

解析：解：物体做匀速圆周运动，合力提供向心力，指向圆心；物体受重力、支持力、静摩擦力，

其中重力和支持力二力平衡，静摩擦力提供向心力，向心力是做圆周运动需要的力，不能说成物体

受到向心力，故。正确，4、B、C错误.

故选：D.

物体绕圆盘中心做匀速圆周运动，合力提供向心力，物体所受的向心力由静摩擦力提供，根据“一

重、二弹、三摩擦”的顺序进行受力分析.

静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反，本题中静摩擦力指向圆心，说明物体相对圆盘有

向外滑动的趋势.

6.答案：BC

解析：解：以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得：

加速度a=应四.:髻1四生竺9=gdsind-^cose）

设4对B的摩擦力方向沿斜面向下，大小为则有

mgsind+f=ma,得到/=ma—mgs讥0=—“imgcos。，负号表示摩擦力方向沿斜面向上。

故选：BC.

先整体为研究对象，根据牛顿第二定律求出加速度，再以B为研究对象，根据牛顿第二定律求解B所

受的摩擦力.

本题是两个物体的连接体问题，要灵活选择研究对象，往往采用整体法和隔离法相结合的方法研究.

7.答案：timeskg

解析：试题分析：（1）因行星绕太阳作匀速圆周运动，于是轨道的半长轴a即为轨道半径r.根据万有引

力定律和牛顿第二定律有霾随宾=瞥式争%IX。

于是有立然②

即餐=③(6分)

(2)G=m月r,M地=

代入数值解得：M地=6x1。299（6分）

考点：本题就是考察学生对开普勒行星运动第三定律的理解和应用,

点评：掌握住开普勒行星运动第三定律和万有引力定律即可求得结果，式中的常量k必修是相对于同

一个中心天体来说的.

8.答案：BD

解析：解：4、电源的功率P=E/,滑动变阻器向上滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小、

电流增大，电源的功率变大，故A错误；

8、滑变变阻器的触头向上滑动时，总电阻变小，则干路电流变大，电容器的电压与R的分压相等，

因电流变大，%=E-/(r+RJ减小，则。=。%减小，则B正确；

C、干路电流变大，电源内部消耗的功率P="r增大，则C错误；

。、将之和r视为内电阻，当尺=&+r时R消耗的电功率最大，由于R>R1+r,所以当滑动变阻器

的触头从最下端向上滑动到顶的过程中，电阻R消耗的电功率先增大再减小，故。正确。

故选：BD。

根据电源的功率2=后/分析电源的功率；根据题意判断外电路总电阻的变化，由欧姆定律分析路端

电压的变化和总电流的变化，再分析电容器两端电压的变化、电荷量的变化、电源内阻消耗功率的

变化；将％和r视为内电阻，当/?=%+「时/?消耗的电功率最大，由此分析。

在闭合电路的解答过程中，分析清楚电路的结构是解题的关键，分析清楚电路的结构后，结合闭合

电路的欧姆定律与相关的公式即可解答。

9.答案：ABD

解析：解：

A、简谐横波沿x轴负方向传播，由波形平移法分析知，在t=0时，质点”向下振动，故A正确.

B、在t=0时，质点M向下振动，位移正在减小，由。=-丝分析可知质点M的加速度正在减小，

m

故8正确.

C、由图读出波长为A=4m,则该波的周期为7=△=9=0.2s,而t=0.25s=可知，在t=

V204

0.25s时，质点M正在平衡位置下方正向波谷运动，速度向下，而加速度向上，故C错误.

£>、由上分析知，在t=0.25s时，质点M正在平衡位置下方，位移沿y轴负方向，则加速度方向沿y轴

正方向.故。正确.

E、质点M越靠近平衡位置速度越大，所以经过0.25s,质点M通过的路程大于54=5x2cm=10cm.

故E错误.

故选：ABD

知道简谐横波沿支轴负方向传播，由波形平移法分析质点M的振动方向.根据a=-竺分析质点M的

m

加速度变化情况.由图读出波长，求出周期，根据时间与周期的关系及t=0时刻M点的速度方向，

分析在t=0.25s时刻，质点M的位置，确定速度和加速度的变化，以及速度、加速度的方向.由时

间与周期的关系求质点M通过的路程.

由波动图象读出，求解周期，根据时间与周期的关系分析质点的振动情况，要能熟练运用波形法或

上下坡法判断质点的运动方向.

10.答案：减小增大

解析：解：分子间引力和斥力随分子间距的增大而减小，随分子间距的减小而增大；由于分子间为

引力，在距离增大时，分子力做负功，则分子势能增大.

故答案为：减小；增大。

分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥

力减小的快；

当分子力做正功时，分子势能减小，而分子力做负功时，分子势能增大。

本题关键掌握分子力随距离的变化图象，知道分子引力和斥力随距离的变化，同时明确分子力做功

与分子势能之间的关系。

11.答案：①与窈；②不需要；③C；没有平衡摩擦力

解析：解：①根据诏-域=2aL得，小车的加速度a=吟；

②本实验中，由于采用拉力传感器测量实验中的拉力，所以不需要满足钩码的总质量远小于小车的

质量的关系.

③由图甲可以看出，长木板是水平放置的，说明实验之前没有平衡摩擦力，当F不等于零时，加速

度仍然为零，可知实验得到的图线可能是图乙中的C图.

故答案为：①饕；②不需要；③C;没有平衡摩擦力

结合匀变速直线运动的速度位移公式求出小车的加速度；由于采用拉力传感器测量实验中的拉力，

所以不需要满足钩码的总质量远小于小车的质量的关系；根据F不等于零时，加速度仍然为零分析图

线不经过原点的原因

明确实验原理，正确进行误差分析和数据处理是对学生学习实验的基本要求，要加强这方面的训练，

注意本题中采用拉力传感器测量实验中的拉力，没有用重物的重力代替.

12.答案："

aa

解析：解：(1)所给仪器只有电压表和电阻箱，故采用伏阻法测量电源电动势，即电压表并联在电阻

箱两端，补充完整实验电路图如图所示：

(2)根据实验电路图结合欧姆定律得：

U

E=U+--r

R

整理得：：=£+5

Uc.cK

可见，在七一程图象中，图线的斜率(k)表示电源内阻与电动势的比值，即k=3…①

图象的截距(a)表示电源电动势(E)的倒数，g|Ja=i...@

①②联立解得：

「1k

aa

故答案为：(1)

(1)根据所给仪器合理设计实验，并画出实验电路图；

(2)根据实验原理图结合欧姆定律写出：关系式，结合图象求解电动势和内阻。

UK

本题考查测量电动势和内电阻的实验，关键是能根据电路图熟练应用闭合电路的欧姆定律写出关系

式，结合图象斜率和截距求解电动势和内阻。

13.答案：(1)渺=—正一(2)3(3)鬻=健-嗓域隐---森雄——]|

解析：试题分析：(1)金属杆达到匀速运动时，受绳子拉力尸、金属杆的重力mg、向下的安培力以。

则：,纲=,福船唯,蓬=•魏

安培力,福=赧感应电流®=—

感应电动势应=翻海所以琳=

(2)由(1)可得"-M的函数关系式渺=察麟-

结合图线可知‘斜率歆=盖

所以徐=髭师尸.$敏=力獭8"I〉睡,

泡=黯嬲"近寓$睡=晚觐•磔融

故：岂=隼二

(3)由能量关系，可得R上产生的焦耳热为：翳=津始-礴&-工勰嬷丑碱靖

绥

将〃代入可得：镰=徽-礴岭」断黎氏吟|

或者：相外霖一那瞬=、喉/

题就湛=工对

]|

考点：导体切割磁感线时的感应电动势;

点评：本题是电磁感应中能量问题，容易产生的错误是把整个回路产生的热量Q