2021届北京市十一学校高考物理三模试卷附答案详解

2021届北京市十一学校高考物理三模试卷

一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）

1.提出分子电流假说的物理学家是（）

A.法拉第B.奥斯特C.库仑D.安培

2.如图，一横截面为直角三角形MNP的玻璃棱镜，NM=60。.此截面内，一束平

行光以60。入射角射到MN边上，经折射后由MP边射出，出射光束与NP边平行,

则该棱镜的折射率为（）

A.V2

B.1.5

C.V3

D.2

3.内燃机做功冲程使高温高压气体在极短时间内膨胀推动活塞对外做功,

若把气体看作一定质量的理想气体，则（）

A.气体温度上升B.气体分子动能不变

C.气体内能增加D.气体内能减少

4.一弹簧一端固定在墙上。点，自由伸长到B点，今将一小物体加压

着弹簧,将弹簧压缩到4点，然后释放，小物体能运动到C点静止，

物体与水平地面的动摩擦因数恒定，试判断下列说法正确的是

（）

A.物体从4到B的速度越来越大，从B到C速度越来越小

B.物体从4到8的速度越来越小，从B到C加速度不变

C.物体从A到B,先加速后减速，从B到C一直做减速运动

D.物体在8点受合外力为零

5.关于气体压强的说法，下列选项正确的是（）

A.气体对容器的压强源于气体分子的热运动

B.气体对容器的压强源于气体分子受到重力作用

C.气体分子密集程度增大，气体压强一定增大

D.气体分子平均动能增大，气体压强一定增大

6.图为“验证力的平行四边形定则”的实验装置示意图，橡皮条的一端固

定在木板上4位置，另一端系有轻质小圆环；轻质细绳0B和。（；一端系在

小圆环上（大小可忽略不计），另一端分别系在弹簧测力计的挂钩上。现用

弹簧测力计通过细绳拉动小圆环，使橡皮条沿平行木板平面伸长至某一

个位置。对于上述验证力的平行四边形定则的这部分实验过程，下列正确的是（）

A.。8和0C绳子之间的张角必须选择那些特殊角度如30。、45。等

B.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差越大越好

C.实验过程中只需记录两个弹簧测力计的示数大小

D.两绳08、OC要适当长些，标记同一细绳方向的两点要远些

7.如图所示，弹簧秤和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力G=10N,则弹簧秤4和B的

读数分别为（）

A.ION,20NB.ION,10/VC.ION,OND.ON,ON

8.输电线的电阻为r,输送的电功率为P,输电电压为U,则用户得到的功率为（）

A.PB.P-grC.P--D.gr

U2rU2

9.10k玉兔号月球车采用式方案在月球的平整表面前，过光自主进工作.车轮与球地面间的动摩因

数为=0.5,月球表面重加速度为g=1.6ms,现在正最大速度匀速运前10（hn用时30nm.求月车

提动功率（（结果保留位有效数字）.

A.P=1.1x102wB.P=16.2wC.P=81wD.P=6.2w

10.真空中两个静止点电荷间的静电力大小为F,若将两点电荷的电荷量都增大到原来的3倍，且距

离保持不变，则两点电荷间的静电力大小变为（）

A.FB.3FC.6FD.9F

H.在如图所示的电路中，由于某个电阻发生故障，使电流表a的读数

变大，电压表了的读数变大，灯泡L的亮度变暗，关于故障判断的下

列说法正确的是（）

A.可能是长短路

R1

B.可能是&断路

C.可能是/?3短路

D.可能是/?4短路

12.如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.10s时的波形图，P是平衡位置在x=0.5m处的质点，Q是

平衡位置在*=2m处的质点；图乙为质点Q的振动图象。下列说法正确的是（）

A.这列波沿x轴负方向传播

B.这列波的传播速度为2m/s

C.t=0.15s,P的加速度方向与速度方向相反

D.从t=0.10s到t=0.15s,P通过的路程为10cm

13.如图，两个质点Mi、M2相距为，、位置保持不变，在它们连线的中垂线PQ上、离两个质点较远

的N点，有一质量为m。的质点，该质点从静止开始只在万有引力的作用下运动，若M］、M2质量

均为M,则以下说法正确的是（）

A.m°沿PQ运动，运动过程中根。受到的合力一定一直增大

B.山。沿PQ运动，运动过程中mo受到的合力一定一直减小

C.当小。与M1、“2距离均为/时，受到引力的合力为粤也

D.若小。在N点有垂直PQ方向的初速度，血。可能做匀速圆周运动

14.如图所示为游乐园中的“空中飞椅”设施，游客乘坐飞椅从启动，

匀速旋转，再到逐渐停止运动的过程中，下列说法正确的是（）

A.当游客速率逐渐增加时，其所受合外力的方向一定与速度方

向相同

B.当游客做匀速率圆周运动时;其所受合外力的方向总是与速

度方向垂直

C.当游客做匀速率圆周运动时，其所受合外力的方向一定不变

D.当游客做速率减小的曲线运动时，其所受合外力的方向一定与速度方向相反

二、填空题（本大题共1小题，共9.0分）

15.如图所示是利用双缝干涉测定绿光波长的实验装置，滤光片的作用是,单缝的作用是

,如果用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间

的距离为△》.下列说法中正确的有.

A.如果增大单缝到双缝间的距离，将增大

B.如果增大双缝之间的距离，将增大

C.如果增大双缝到光屏之间的距离，将增大

。.如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，将增大.

光源独光片件《»双绿透光对Oi

三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）

16.电动自行车是一种环保、便利的交通工具，越来越受大众的青睐，为了测定电动车电池组的电

动势和内电阻，某同学设计了如图1所示的实验电路，所用实验器材有：

A.电池组（电动势约为12V,内阻未知）

B.电流表（量程为300巾4,内阻忽略不计）

C.电阻箱R（0-999.90,）

。.定值电阻Ro（阻值为100）

E.导线和开关

①当闭合开关后，无论怎样调节电阻箱，电流表都没有示数，反复检查确认电路连接完好，该同学

利用多用电表，又进行了如下操作：

断开电源开关S.

将多用电表选择开关置于“X10”档，调零后，将红、黑表笔分别接在岛两端，读数为100.

将多用电表选择开关置于“X102档，调零后，将红、黑表笔分别接电阻箱两接线柱，指针位置如

图2所示，则所测电阻箱的阻值为n.

用多用电表分别对电源和开关进行检测，发现电源、开关均完好.

由以上操作可知，发生故障的元件是.

②在更换规格相同的元件后重新连接好电路.

③改变电阻箱R的阻值，分别测出电路中相应的电流/.

为了保证实验顺利进行且使测量结果更准确些，电阻箱R-叼取值范围应为.

A.100Q〜30005.40/27000C.15H〜40。

④根据实验数据描点，绘出的:-R图象如图3所示.

若直线的斜率为k,在亍坐标轴上的截距为4则该电池组的电动势E=,内阻r=(用k、

b和A。表示).

四、计算题(本大题共4小题，共40.0分)

17.如图所示，粒子源。可以源源不断地产生的初速度为零的正离子同位素，即这些正离子带相同

的电量q,质量却不相同.所有的正离子先被一个电压为的匀强加速电场加速，再从两板中

央垂直射入一个匀强偏转电场，已知此偏转电场两板间距为d,板间电压为6Uo,偏转后通过

下极板上的小孔P离开电场.经过一段匀速直线运动后，正离子从Q点垂直于边界进入一正方

形的区域匀强磁场(磁感应强度为B,方向垂直纸面向内).

(1)当正离子从P点离开偏转电场时，求P点和极板左端间的距离L以及此时的速度偏转角*.

(2)求质量为zn的离子在磁场中做圆周运动的半径R；

(3)若质量为47n的离子垂直打在磁场边界力。的中点处，求能打在边界AD上的正离子的质量范

围.

18.一旧式高射炮的炮筒与水平面的夹角为a=60。，当它以%=10(hn/s的速度

发射出炮弹时，炮车反冲后退，已知炮弹的质量为zn=10kg,炮车的质量M=

200kg,炮车与地面间的动摩擦因数〃=0.2,如图所示。则炮车后退多远停

下来？(取g=10m/s2)

19.2020年5月17日3时25分，“嫦娥四号”探测器结束了寒冷且漫长的月夜休眠。受光照自主唤醒,

迎来了第18个月昼工作期。探测器着陆前在月球表面附近高度八处短暂悬停。之后如果关闭推进

器，则经时间t自由下落到月球表面。已知探测器质量为m,月球质量分布均匀，半径为R,不

考虑月球的自转，万有引力常量为G,求：

(1)以月球表面为零势能面，该探测器悬停时的重力势能Ep；

(2)月球的平均密度p。

20.如图所示，轨道ZBCDE是研究小球在竖直平面内做圆周运动的条件的简易装置，4到水平桌面

的高度为“，最低点B处的入、出口靠近但相互错开，C是半径R=10cm的圆形轨道的最高点,

DE部分水平，且恰好与圆形轨道的圆心。1等高，水平桌面上的点外位于E点的正下方。经过多

次实验发现，将一质量10g的小球从轨道4B上的某一位置4由静止释放，小球恰能沿轨道

运动通过4BCDE到达E点，不计小球与轨道的摩擦阻力以及空气阻力(g=10m/s2)o

(1)求出4到水平桌面的高度H,小球对圆轨道压力的最大值；

(2)若小球仍从出=0.3巾处由静止释放，但DE到水平面的高度无可变，求落点与。2之间的水平距离

最大值。

参考答案及解析

I.答案：D

解析：解：安培提出了分子电流假说，能很好地解释连软铁被磁化的现象。故ABC错误，。正确。

故选：0。

提出分子电流假说的物理学家是安培，不是法拉第、奥斯特和库仑。

物理学史是考试内容之一，可结合科学家的理论、实验和重要发明、发现等成就进行记忆。

2.答案：C

解析：解：作出光路图如图所示。光线在NM上折射时，由折射定律有:

sin60°

n=------

sin。

光线在MP边上折射时，由折射定律有：

sinr

n=-r^-

sini

根据几何关系有：

0+i=NM=60°,r=60°

联立解得：

n=M

故C正确，错误。

故选：Co

光由NM边进入三棱镜后发生折射，再由MP边折射出三棱镜，由题意作出光路图；由几何知识和折

射定律可得出棱镜的折射率。

解决光的折射定律的题目，首先要作出光路图，再根据折射定律及几何关系求解即可。

3.答案：D

解析：解：当内燃机内部的高温气体迅速膨胀对外做功时，内能转化为机械能，故气体的内能会减

小，气体的温度会降低，分子热运动的平均动能降低.

故选D.

做功可以改变物体的内能：

当外界对物体做功时，机械能转化为物体的内能，物体的内能增大，温度升高；

当物体对外界做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小，温度降低.

解决此类问题要结合做功可以改变物体的内能，知道理想气体的内能与温度有关.

4.答案：C

解析：解：4、B、C物体竖直方向受到重力与地面的支持力平衡，水平方向受到弹簧的弹力和滑动

摩擦力.从4到B过程中，弹簧的弹力水平向右，摩擦力水平向左，弹簧的弹力先大于摩擦力，后小

于摩擦力，故物体先加速后减速，从B到C过程，摩擦力方向向左，物体一直做减速运动.故4B错

误，C正确.

。、物体在B点时，弹簧的弹力为零，而摩擦力不为零，则物体所受的合外力不为零.故。错误.

故选C

分析物体的受力情况来判断其运动情况：物体竖直方向受到重力与地面的支持力平衡，水平方向受

到弹簧的弹力和滑动摩擦力.从4到B过程中，弹簧的弹力先大于摩擦力，后小于摩擦力，则知物体

先加速后减速，从B到C过程，摩擦力和弹簧的弹力方向均向左，物体一直做减速运动.

本题考查根据物体的受力情况分析其运动情况的能力，关键要抓住弹簧的弹力的可变性，进行动态

分析.

5.答案：A

解析：解：AB,气体压强不是由分子的重力作用而产生的，是由大量分子频繁地碰撞器壁而产生的，

即气体对容器的压强源于气体分子的热运动，故A正确，B错误；

CD,气体压强决定于气体分子的密度（单位体积内的分子数）和分子的平均动能两个因素，可见仅将

气体分子密集程度增大或仅将气体分子平均动能增大时，气体压强不一定增大，故错误。

故选：Ao

气体压强是由大量分子频繁地碰撞器壁而产生的，源于气体分子的热运动；

气体压强取决于气体分子的密度（单位体积内的分子数）和分子的平均动能两个因素，据此判断。

大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强.单个分子碰撞器壁的冲力

是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力.所以从分子动理论的

观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，同时要知道气体压

强取决于气体分子的密度（单位体积内的分子数）和分子的平均动能两个因素。

6.答案：D

解析：解：A,。8和0C拉橡皮条的细绳要适当长一些，以方便画出力的方向；绳子之间的张角大小

合适就好，不一定选特殊角度，故A错误；

8、用两弹簧测力计同时拉细绳时对两弹簧测力计示数之差没有要求，故B错误；

C、记录用的白纸上需要记录弹簧测力计的读数和两个分力的方向，故C错误；

。、两绳。B、0C要适当长些，标记同一细绳方向的两点要远些，这样可以有效减小误差，故。正确。

故选：D。

明确实验原理，掌握实验方法，根据实验原理结合实验操作应注意的事项判断即可。

此实验中重点是作出力的图示，这样才能得以验证力的平行四边形，所以细线的方向与弹簧秤的示

数是关键。

7.答案：B

解析：解：对4：由重物平衡得到，弹簧的拉力大小自=G=10N,则弹簧秤4的读数为ION.

对8：由左侧重物（或右侧重物）平衡得到，弹簧的拉力大小a=G=10/V,则弹簧秤8的读数为10N.

故选8

弹簧秤测量弹簧所受的拉力大小，根据平衡条件求出弹簧秤4和B的读数.

本题考查对弹簧秤读数意义的理解，容易产生的错误是：认为B弹簧秤读数为20N.

8.答案：B

解析：解：输电线路上的电流由P=U/可得：

/=

U

输电线上消耗的功率为：P耗=1%=信T,

用户得到的功率为：P^=P-P赭=P—故B正确，AC。错误。

故选：B。

由「=以求出输电线路上的电流，算出输电线路上的消耗的功率，即可算出用户得到的功率.

解决本题的关键知道输出功率与输出电压、电流的关系，以及知道输出功率、损耗功率和用户得到

的功率之间的关系.

9.答案：。

解析：解：玉兔号月球车速度速直线得摩擦力为最大静摩力（滑动摩擦，

月球的速为："=彳=黑=白巾/s

CoOOlo

月车提供的动功率为P=Fu=12x白=6.W

1O

选：D

根据力的公式计摩擦力大小，根据功率的公式来计的大小即可.

题是对率公式的简的应用，关键的是知道当牵引和阻的大相等候动的速度最大.

10.答案:D

解析：解：距离改变之前：F=噂…①

当电荷量都变为原来的3倍时：〃曾…②

rzJ

联立①②可得：F'=9F,故ABC错误，。正确。

故选：D。

本题比较简单，直接利用库仑定律尸=k詈，进行计算讨论即可。

库仑定律应用时涉及的物理量较多，因此理清各个物理量之间的关系，可以和万有引力定律进行类

比学习。

11.答案：。

解析:

由电路的结构知：%、以串联后与R2、L并联，再与公串联.根据电路中的规律''串反并同"，分

析即可。

本题运用“串反并同”的规律分析电路的动态分析比较快捷，若不熟悉，可以“局部到整体再局部”

的思路分析。

解：由电路元件各物理量动态变化的规律“串反并同”可知，只有当心短路时，外电路电阻减小，

总电流增大，电流表A的读数变大，的电流增大，电压表u的读数变大，灯泡L的亮度变暗.故正

确答案为。.

故选：Do

12.答案：A

解析：解：力、由乙图可知，在t=0.10s时Q点的速度方向沿y轴负方向，根据波动规律结合图甲可

知，该波沿x轴负方向的传播，故A正确；

B、由甲图读出波长为4=4m,由乙图读出周期为7=0.2s,则波速为“=彳=*m/s=20m/s,故

B错误；

C、从t=0.10s到t=0.15s,质点P振动了丁，根据波动规律可知，t=0.15s时，质点P位于平衡位

置上方，速度方向沿y轴负方向振动，则加速度方向沿y轴负方向，两者方向相同，故C错误：

D、在t=0.10s时质点P不在平衡位置和最大位移处，所以从t=0.10s到t=0.15s,质点P通过的路

程s。A=10cm,故。错误。

故选：Ao

由乙图读出Q点在t=0.10s时的振动方向，由甲图判断出波的传播方向；由两图分别读出波长和周

期，从而求出波速；根据时间与周期的关系求出质点P通过的路程；根据质点的位置确定加速度方向

与速度方向的关系。

解决本题的关键能够从波动图象和振动图象中获取信息，把握两种图象的内在联系，能由振动图象

读出质点的振动方向，由波动图象判断波的传播方向。

13.答案:D

解析：解：AB,N受到%,%的万有引力沿连线方向，且大小

相等，故当Tn。沿沿PQ运动过程中受至U的合力先增大，通过P[_____________(J

M2的连线后再减速，故AB错误：.

C、当rn°与"1、M2距离均为/时，根据矢量的合成得，m0受到

引力的合力尸=2&COS30。=2x苧x竿=隼％,故C错误；

D、若Tn。在N点有垂直PQ方向的初速度，此时速度与合外力恰好垂直，当合外力恰好提供Tn。圆周运

动的合外力时.，Hl。做匀速圆周运动，故。正确。

故选：Do

根据受力分析确定质点的运动情况，通过万有引力的表达式计算质点受到的合力，根据万有引力提

供向心力判断能否做圆周运动。

此题考查万有引力及其应用，会用矢量的合成分析物体的受力情况，能根据受力情况及速度分析物

体运动规律。

14.答案：B

解析：解：力、当游客速率逐渐增加时，合外力的方向与速度方向成锐角，合力沿半径方向上的分力

提供向心力，切线方向的分力产生切向加速度。故A错误。

B、当游客做匀速圆周运动时，合力的方向与速度方向垂直，合力的方向始终指向圆心，方向时刻改

变。故B正确，C错误。

。、当游客做速率减小的曲线运动时，合力的方向与速度方向成钝角，切线方向的分力产生切向加

速度，使物体的速率减小。故C错误。

故选：B。

当游客做变加速圆周运动时，合力的方向与速度方向成锐角，合力沿半径方向上的分力提供向心力，

切线方向的分力产生切向加速度.做减速运动时，合力的方向与速度方向成钝角，当做匀速圆周运

动时，合力的方向与速度方向垂直.

解决本题的关键知道圆周运动径向的合力提供向心力，切向的合力产生切向加速度，改变速度的大

小.

15.答案：使入射光变为单色光；使入射光变成线光源；C

解析：解：滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用

是形成相干光源.

实验中需调整光源、单缝、双缝、屏、遮光筒达到共轴.

根据△x=a

A、如果增大单缝到双缝间的距离，AX将不变，A错误；

B、如果增大双缝之间的距离d,△工将减小，故B错误；

C、如果增大双缝到光屏之间的距离3△万将增大，C正确；

。、如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，将不变.

故选：C.

故答案为：使入射光变为单色光；使入射光变成线光源；C.

根据实验原理，分析各元件的作用.为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让

单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样.

根据△%=-4判断条纹间距的变化.

a

本题关键从实验原理出发分析各光学器件的作用.两束要发生干涉，必须频率相同，即光的颜色相

同.

16.答案：70电流表B^-R

KKo

解析：解：(1)欧姆表表盘读数为“70”，倍率为“X10”，故为700；

障检测时，除电流表其余部分均没有问题，故问题只能出在电流表处；

故答案为：70,电流表；

(3)为减小电流表的读数误差，电流表指针偏转角度应该尽量大于三分之一，即电流范围为：100m?l<

1<300mA,根据欧姆定律，总电阻1200NR总2400,扣除定值电阻100,即电流表内阻和电源

内阻加上电阻箱电阻应该大于等于30。而小于等于110。由于电流表内阻不计，故应该选B；

故答案为：B；

(4)根据闭合电路欧姆定律，有E=/(r+&+R),贝咛=》+/为对比一次函数丫=履+匕，R相

当于x,:相当于k,:相当于丫，做一「一汽)相当于b；

b,I

解得：E=%r=*-/?<).

故答案为：(1)70；电流表；(3)B；(4)i

K.K

(1)欧姆表读数=刻度盘读数X倍率；故障检测时，除电流表其余部分均没有问题，故问题只能出在

电流表处；

(3)为减小电流表的读数误差，电流表指针偏转角度应该尽量大于三分之一，即电流范围为：100mA<

/<300mA,根据欧姆定律，计算出电阻箱电阻值的大致范围即可；

(4)根据闭合电路欧姆定律列式，然后进行公式变形，得到■与R关系式，在分析讨论.

本题涉及欧姆表的读数、测定电源电动势和内电阻的实验原理及具体操作，虽然最后的图象处理不

是用的伏安法，但都可以用闭合电路欧姆定律列式分析，作出直线图象是关键.

2

17.答案：解：(1)在加速电场中，由动能定理得：qUo=1mvo-O

在偏转电场中，离子最类平抛运动，L=%t，-=-at2

22

加速度：解得,PM间的距离：L=gd

md3

速度偏角正切值：tan®二行•解得：tan0二回则3=60。

(2)在加速电场中，由动能定理得：qUo4mvo2-O,v0=邺蛆，

2Jm

vn

离子进入磁场时的速度为v,v=---

cos60

离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，

由牛顿第二定律得：qvB=m匚解得：R=|也卬

R御4

(3)由题意可知，质量为4nl的正离子在磁场中运动轨迹的圆心恰好在A点，设此时的轨道半径为飞；

临界状态1：质量为mi的正离子刚好打在4点，如图所示

五0

由几何知识可得RI=2_RO,由R=22加。。可知:

临界状态2:质量为加2的正离子刚好打在。点，此时轨道半径为/?2，

222

由几何知识得：R2=(2RO)+(R2-RQ)

解得：R2=—Ro>贝U：—=,ni2=25m

2五2

则能打在4D上的正离子质量范围为：m〜257n

解析：(1)离子在加速电场中加速，在偏转电场中做类平抛运动，应用动能定律与类平抛运动规律可

以求出距离与偏角.

(2)离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出离子的轨道半径.

(3)作出离子的运动轨迹，由几何知识求出离子的轨道半径，然后求出离子的临界质量，然后答题

18.答案：解：以炮弹和炮车组成的系统为研究对象，在发射炮弹过程中系统在水平方向动量守恒,

设炮车获得的反冲速度为以向右的水平分速度方向为正方向，有：

mvQcosa—Mv=0

代入数据得：v=2.5m/s

对炮身，由动能定理得:

fMgx=0—

代入数据解得：x=1.56m；

答：炮车后退1.56m停下来。

解析：对炮弹和炮身组成的系统，火炮发射炮弹的过程中，在水平方向受到的外力可忽略不计，在

水平方向动量守恒，列式可求得炮弹离开炮口时炮车后退速度。

对炮身由动能定理即可求出后退的距离。

本题主要考查了动量守恒定律的直接应用，关键掌握速度的分解和某一方向系统动量守恒，知道炮

弹和炮车组成系统水平动量守恒。

19.