2021年福建省三明市高考物理三模试卷(含答案详解)

2021年福建省三明市高考物理三模试卷

一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）

1.在光电效应实验中，用频率为。的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法中正确的是（）

A.增大入射光的强度，光电流不变

B.减小入射光的强度，光电效应现象消失

C.改用频率小于"的光照射，一定不发生光电效应

D.改用频率大于u的光照射，光电子的最大初动能变大

2.变压器原线圈与恒压交变电源连接，当滑动变阻器的滑片P向B端滑动时，理想交流电表的变化

情况为（）

A.&表读数变小B.4表读数变小C.匕表读数变小D.彩表读数变小

3.如图所示，光滑球被细绳拴住靠在竖直墙上，绳对球的拉力为7,墙对球的弹力

为N,现在通过一个小滑轮缓慢向上拉绳，在这个过程中（）

A.N、r都减小B.N、T都增大

C.N、T的合力将减小D.N、T的合力将增大

4.已知地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,万有引力常量为G,由此可计算出地球的质量

为（）

A.?

二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）

5.如图所示，甲图是一列横波在某一时刻的图象，乙图是离。点3cm处的质点从这一时刻开始计时

的振动图象，则下列说法正确的是（）

y（cm）

A.3czn处的这个质点在土=0时刻向轴正方向运动

B.这列波沿支轴负方向传播

C.质点的振动周期为8s

D.波速为50m/s

E.3cm处的这个质点再次回到平衡位置需要的时间为0.04s

6.下列说法正确的是（）

A.做曲线运动的物体所受合外力可能为恒力

B.做匀速圆周运动的物体，所受合外力是恒力

C.匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动

D.火车不受内外轨挤压时的转弯速度为限定速度，当火车超过限定速度转弯，车轮轮缘将会挤

压铁轨的外轨

7.如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R,G和C2是半径都为a的两占

圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域G中磁

场的磁感强度随时间按当=6+/（4>0）变化，。2中磁场的磁感强度恒为（'）

B2,一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆4B穿过区域C2的圆心C2垂直

地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保存静止.则（）jL

A.通过金属杆的电流大小为黑

B.通过金属杆的电流方向为从B到4

C.定值电阻的阻值为R=/竺@-r

mg

D.整个电路中产生的热功率P=嘤吆

8.如图甲所示，在某电场中建立%坐标轴，。为坐标原点，A点坐标为匕，一电子仅在电场力作用

下沿支轴运动，其电势能与随其坐标x变化的关系如图乙所示。下列说法中正确的是（）

A.过。点的电场线一定与％轴重合

B.4点电场强度的方向沿x轴负方向

C.该电子在4点受到的电场力大于其在。点受到的电场力

D.该电子在0点的动能大于其在4点的动能

三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）

9.如图所示，理想气体状态经历了从4到B再到C的过程，则从4到B气体”«

分子的平均速率（填“增加”“减小”或“不变”），从B到C气

体（填“吸收”或“放出”）热量。

10.设金属导体的横截面积为S,单位体积内的自由电子数为n,自由电子

定向移动速度为"，那么在时间t内通过某一横截面积的自由电子数为;若电子的电量为

e,那么在时间t内，通过某一横截面积的电量为.

四、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

骤如下：甲乙

①用天平测出钢球的质量巾=0.100kg；用直尺测出悬点到球心的竖

直高度%,如图乙所示，h=cm（悬点与直尺的零刻线对齐）

②用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆周运动，随即手与钢球分离；

③用秒表记下钢球运动30圈的时间为60.0s,算出钢球匀速圆周运动的周期7；

④通过纸上的圆测出钢球做圆周运动的半径r=4.00cm。

（1）钢球所需向心力的表达式F]=,钢球所受合力的表达式F2（用题中物理量符号、重

力加速度g及常数x表示）；

（2）将测量数据代入（1）中表达式，计算出F]=N,F2=N（g取107nls3,兀=9.9,结果

保留两位有效数字）。从而粗略验证了向心力表达式。

12.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除标有“5V,2.5山”的小灯泡、导线和开关外,

还有以下器材可供使用：

A直流电源（电动势约为5乙内阻不计）

B.直流电流表（量程34内阻约为0.10）

C.直流电流表（量程0〜60（hna,内阻约为50）

。.直流电压表（量程0〜5U,内阻约为lOkO）

E.滑动变阻器（最大阻值为100,允许通过的最大电流为24）

尺滑动变阻器（最大阻值为1k。，允许通过的最大电流为0.54）

（1）实验中应选用的电流表是，应选用的滑动变阻器是（填字母）。

(2)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据，请按要求将图甲中的实验电路图连线

补充完整。

(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，曲线向U轴弯曲的原因是

(4)由图乙可知，当通过小灯泡的电流为0.44时，小灯泡的实际功率P=W(结果保留两位有效

数字)。

图甲

五、简答题(本大题共1小题，共3.0分)

13.如图，传送带AB水平部分长度k=12m,长J=5.5m的水平面BC紧密相切传送带4B于B点，

水平面的右端C点平滑连接一竖直面内固定的光滑半圆轨道，半圆轨道的半径R=0.5m。传送

带始终以%=6m/s的速度沿顺时针方向运转。一质量m=0.2kg的小滑块无初速的放到传送带

的4端，滑块经过C点滑上光滑半圆轨道，已知滑块与传送带间的动摩擦因数为的=0.2,滑块

与水平面BC间的动摩擦因数〃2=O.lo取g=10m/s2«求：

(1)滑块在传送带AB上运动从4端运动到B端所用的时间；

(2)请通过计算判断滑块能否达到最高点D,若能到达，则离开半圆轨道最高点抛出落到水平面BC上

的位置与C点间的距离s。

六、计算题(本大题共2小题，共20.0分)

14.2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带月球样品在预定区域安全着陆，探月工程取得圆满成功。

若已知月球质量为“月，月球半径为R/地球质量为M呦，地球半径为R地，月球中心与地球中

心的距离为3引力常量为G。在以下问题的讨论中，将地球、月球均视为质量分布均匀的球体，

不考虑月球和地球自转的影响。

(1)嫦娥五号带回了月球样品，某样品在月球表面附近所受重力大小为尸月，在地球表面附近所受重

力大小为F把，求比值9的表达式。

(2)若将月球绕地球的公转视为一个质点绕地球做匀速圆周运动，其公转周期为八

a.请写出月球绕地球公转的向心加速度a与7之间的关系式。

b.经查阅资料,可知地球半径约为^场=6400k血,月球与地球中心的距离L约为地球半径R地的60倍，

取地球表面附近自由落体加速度g=9.8m/s2o

牛顿在思考行星间的引力时，猜想“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规

律，最终他利用“月一地检验”证实了自己的猜想。根据牛顿的猜想，推导并写出月球受地球

引力产生的加速度a'的表达式(用g、R地、L表示)；为确定牛顿的猜想是否正确，请写出还需查

阅本题信息中哪个物理量的具体数值。

15.如图，abed是一个质量为边长为L的正方形金属线框，从图示位

置自由下落，在下落八后进入磁感应强度为B的匀强磁场，恰好做匀速

直线运动，该磁场的宽度也为L在这个磁场的正下方h+L处以下，还

充满一个未知的匀强磁场(宽度足够宽，且图中未画出)，金属线框

abed在进入这个磁场时也恰好做匀速直线运动。(不计空气阻力影响)

求：

(1)线框cd边刚进入未知磁场时的速度大小？

(2)未知磁场的磁感应强度大小？

(3)线框从开始下落到完全进入未知磁场的全过程中，线框中产生的电能

是多少？

参考答案及解析

1.答案：D

解析：解：力、光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光

的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则饱和光电流会增大。

故A错误；

8、入射光的频率大于金属的极限频率，才会发生电效应，与入射光的强度无关，故B错误；

C、光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，当改变频率小于v,但不一定小于极限频

率。故C错误。

D、在光电效应中，根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0,入射光的频率越高，光电子最大初动能

越大，故。正确；

故选：D。

光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，根据光电效应方程判

断影响光电子最大初动能的因素.

解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，并能灵活运用.

2.答案：D

解析：解：变压器与恒定电源连接，电压表匕示数不变，故输出电压恒定；当滑片P向B端滑动时，

滑动变阻器接入电阻减小，电路中总电阻减小，由欧姆定律可知，输出端总电流增大；因变压器两

端电流之比与线圈匝数成反比，所以占增大；因竖直放置的电阻两端电压不变，故流过它的电流不

变，所以电流表4中电流增大；总电压不变，但水平放置的电阻两端电压增大，故滑动变阻器两端

电压减小，故。正确，ABC错误。

故选：D。

明确变压器原理，知道变压器输出端电压稳定，再根据滑片移动再利用欧姆定律确定电路中电流和

电压的变化即可求解。

本题考查含有变压器电路的动态分析问题，关键明确变压器输出电压取决于输入电压和线圈匝数之

比，而输出端的动态分析与闭合电路欧姆定律中的动态分析问题类似。

3.答案：B

解析：解：设绳子和墙面夹角为仇对小球进行受析：

把绳子的拉力7和墙对球的弹力为N合成凡由于物体是处于静止的，所以物体受力平衡，

所以物体的重力等于合成F，即尸=6,根据几何关系得出：

7=百,N=rngtand.

先找到其中的定值，就是小球的重力mg,mg是不变的,

随着绳子缩短，细线与墙壁的夹角。增大，

则cos。减小，增大；tan。增大，mgtcm。增大；

所以：T增大，N增大.故B正确A错误；

球处于平衡，N、T的合力始终和重力等大，不变，故CQ错误；

故选：B.

对小球进行受力分析，运用力的合成或分解结合共点力平衡条件解决问题.题目说绳子加长，即绳

子与墙的夹角。就要变小（自己可以画图试试），列出平衡等式，然后就变为一个很简单的数学问题.

研究力的变化问题，先通过物理规律找出该力的表达式，然后根据相关因素变化情况求出该力的变

化情况.

4.答案:B

解析：解：忽略地球的自转时，地面上的物体受到的重力等于万有引力mg=G智，得地球的质量

为用=喑，故B正确、4CO错误。

故选：Bo

根据物体在地球表面万有引力等于重力公式mg=G鬻，计算出地球质量M.

该题关键抓住在地球表面万有引力等于重力公式，知道公式中各个物理量的含义，难度不大.

5.答案:ABE

解析：解：AB,由乙图读出该时刻即t=0时刻距离。点3cm处的质点的速度方向为沿y轴正方向，

由甲图判断出波的传播方向为沿x轴负向传播，故A8正确；

CD、由甲图读出该波的波长为/I=4cm=0.04m,由乙图周期为T=0.08s,则波速为v=*=5m/s,

故CO错误；

E、3on处的这个质点再次回到平衡位置需要的时间为t=：r=0.04s,故E正确。

故选：ABE.

由乙图读出该时刻即t=。时刻距离。点3cm处的质点的速度方向，由甲图判断出波的传播方向；

由第一个图读出波长，由第二个图读出周期，求出波速；

根据距离。点3cm处的质点的振动情况确定再次回到平衡位置的时间。

本题既要理解振动图象和波动图象各自的物理意义，由振动图象能判断出质点的速度方向，同时要

把握两种图象的联系，由质点的速度方向，判断出波的传播方向。

6.答案：AD

解析：解：4、曲线运动的物体所受合外力可能为恒力，比如平抛运动就只受重力，故A正确；

8、做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心，方向不断变化，不是恒力，是变力，故8

错误；

C、如果匀速直线运动和匀变速直线运动两个分运动在一条直线上，合运动就是直线运动，故C错

误；

。、当火车超过限定的速度转弯，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时车轮轮缘会挤压铁轨

的外轨，故。正确。

故选：AD.

曲线运动的速度方向时刻改变，加速度大小和方向可能不变；匀速圆周运动的合力方向指向圆心，

合力提供向心力；根据两个分运动判断合运动，要看合初速度与合加速度是否共线；对于火车拐弯，

根据重力和支持力的合力与向心力的大小关系，判断对外轨还是内轨有侧压力。

本题考查了曲线运动的特点、向心力的来源、运动的合成、火车拐弯等基本问题，解决此类问题要

做到对基本概念烂熟于心。

7.答案：BCD

解析：解：力、对金属杆，根据平衡方程得：mg=B2l-2a,解得：［二会故A错误。

B、区域G中磁场的磁感强度随时间按当=6+kt(k>0)变化，可知磁感强度均匀增大，穿过整个

回路的磁通量增大，由楞次定律分析知，通过金属杆的电流方向为从B到4故8正确。

C、由法拉第电磁感应定律，则有：回路中产生的感应电动势En—nNFaZukTraZ；

△tAt

且闭合电路欧姆定律有：1=^-

K~vr

又/二袋，解得：/?=空丝走一兀故<^正确。

“2。mg

D、整个电路中产生的热功率P=E/=嘤区.故。正确。

Zz32

故选：BCD。

金属杆静止，合力为零.根据受力分析，结合平衡条件与安培力表达式，求解通过金属杆的电流大

小；由楞次定律分析通过金属杆的电流方向.根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律，结合

题意，即可求定值电阻的阻值.由功率公式整个电路中产生的热功率P.

本题是电磁感应与力学知识的综合，掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和平衡条件的应

用，要注意产生感应电动势的有效面积等于G圆面积，不是整个矩形面积.

8.答案：ACD

解析：解：4、电子仅在电场力作用下沿%轴运动，所以电场力的方向一定与运动的方向相同，即过

。点的电场线一定与x轴重合，故A正确；

B、由于4点的电势能比0点大，根据负电荷在电势越低处电势能越大可知，4点的电势低于。点，即

电场强度的方向是有。指向4沿x轴正方向，故B错误；

C、根据△Ep=e△w=eEx=F△x,可知-x图象的斜率表示电场力的大小，故该电子在4点

的电场力大于其在。点受到的电场力，故C正确；

。、电子从。点运动到4点的过程中，电场力做负功，动能越来越小，电势能越来越大，所以该电子

在。点的动能大于其在4点的动能，故。正确。

故选：ACD.

(1)根据Ep-x图象所示4点的电势能大小和Ep-x图象的斜率表示电场力的大小，场强方向和电子的

受力情况；

(2)根据负电荷由高电势向低电势运动时，电场力做负功，动能越来越小，电势能越来越高，判断电

子的动能变化。

本题考查负电荷仅在电场力作用下的直线运动问题：需注意品-X图象的斜率表示电场力的大小。

9.答案：减小吸收

解析：解：由图象可知，由4到B温度降低，分子平均动能减小，故分子平均速率减小；

由B到C温度不变，气体内能不变△(/=()；

压强减小，则体积增大，气体对外做功，即W<0;

由热力学第一定律可知，气体应吸热；

故答案为：减小，吸收。

温度是分子平均动能的标志，由图象可知从4到8温度变化从而判断分子平均速率的变化；从B到C温

度不变，内能不变，压强减小，根据玻意耳定律判断体积变化从而确定做功情况，然后利用热力学

第一定律分析吸放热情况。

本题考查了判断气体内能与气体吸放热问题，根据图象判断出pT如何变化、应用热力学第一定律即

可正确解题；解题时要注意：理想气体内能由温度决定，温度升高，内能增大，温度降低，内能减

小。

10.答案：nvSt；nevSt

解析：

根据电流的定义式和电流的微观解释式即可解决此问题，知道总的电荷量Q=Ne。

此题考查电流的定义式和微观解释式的应用，需要学生熟练记忆电流的相关公式。

解：据电流的微观表达式/=neuS和/=/得：t内通过某一横截面积为：Q=neuSt,

即t内通过某一横截面积的自由电子数：N=^=nvSt.

故答案为：nvSt\nevStQ

11.答案：99.70生乎?0.0400.040

T2n.

解析：解：由图可知，h=99.70cm。

钢球运动30圈的时间为60.0s,则钢球的周期为：T=：=黑=2s.钢球所需的向心力为：&=

47r24x99

mr妥=0.1x0.04«0.040N。

T24

根据平行四边形定则知，钢球所受的合力为：尸2=mgtand=等=殁翳处N«0.040N。

故答案为：99.70；⑴与弃,胃,(2)0.040,0.040«

刻度尺的读数需读到最小刻度的下一位。

根据钢球转动的圈数和时间求出钢球匀速圆周运动的周期，结合向心力公式求出钢球所需的向心力，

根据受力分析，结合平行四边形定则求出钢球所受的合力。

解决本题的关键掌握向心力公式，以及会通过受力求出合力的大小，难度不大。

12.答案：CE灯泡电阻随温度升高而增大1.0

解析：解：

(1)灯泡额定电流/颠P第=渣=2£44=0.5/1,电流表应选择C；实验要求小灯泡两端的电压从零开始变

化并能测多组数据，滑动变阻器应采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择E。

U"5

(2)灯泡正常发光时的电阻/?=广=获。=10。，灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接

।现U.3

法，滑动变阻器采用分压接法，实物电路图如图所示;

(3)灯泡U-/图线上的点与坐标原点连线的斜率等于灯泡电阻，灯泡电阻受温度影响，随温度升高而

增大，随灯泡两端电压U的增大通过灯泡的电流/增大，灯泡实际功率P=U/变大，灯泡温度升高，

灯泡电阻变大，U-/图线上的点与坐标原点连线的斜率变大，图线向U轴弯曲。

(4)由图乙所示图象可知，/=0.4A时U=2.5U,灯泡实际功率P=U/=2.5x0.4W=1.0小；

故答案为：(1)C;E；(2)实物电路图如图所示；(3)灯泡电阻随温度升高而增大；(4)1.0。

(1)根据灯泡额定电流选择电流表，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器。

(2)根据实验要求确定滑动变阻器的接法，根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法，然后

连接实物电路图。

(3)灯泡电阻受温度影响随温度升高而增大，U-/图象不是直线。

(4)由图乙所示图象求出电流对应的电压，然后由P=U/求出灯泡的实际功率。

本题考查了描绘小灯泡的伏安特性曲线实验，考查了实验器材的选择、连接实物电路图与实验数据

处理等问题；要掌握实验器材的选择原则；根据题意确定滑动变阻器与电流表的接法，然后连接实

物电路图。

13.答案：解：(1)加速过程中，对物体根据牛顿第二定律可得：41mg=ma

解得：a=2m/s2；

当物体速度达到传送带速度时经过的时间为：G=詈=|s=3s

此时物体的位移为：%I=|atj=|x2x32m=9m；

剩余部分，物体匀速运动，匀速运动的时间为：［2=咛

代入数据解得：22=05s

从4端运动到B端所用的时间为：t=匕+J=3s+0.5s=3.5s；

(2)假设物体能到达最高抵。，根据动能定理得：-42mg乙2-27ngR=|mv2

解得：v—y/5m/s

物体到达最高点的临界条件为mg=m^-

解得：v'=V5m/s

所以物体恰好能到达最高点，之后，做平抛运动，有：2R=\gt'2

解得：，=^s

5

所以水平位移为s=v't'=V5x=lm»

答：(1)滑块在传送带4B上运动从4端运动到B端所用的时间为3.5s；

(2)滑块能达到最高点。，离开半圆轨道最高点抛出落到水平面BC上的位置与C点间的距离为

解析：(1)求出物体速度达到传送带速度时经过的时间和物体的位移，再求出匀速运动的时间即可得

到从4端运动到B端所用的时间；

(2)根据动能定理结合向心力公式判断物体能否到达最高点，再根据平抛运动的规律求解落到水平面

8c上的位置与C点间的距离。

对于牛顿第二定律的综合应用问题，关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况，利用牛顿第二定律

或运动学的计算公式求解加速度，再根据题目要求进行解答；知道加速度是联系力和运动的桥梁。

14.答案：解：⑴根据万有引力定律，可得样品在月球和地球表面的引力分别为：尸月=为1,产地

=~RZ地-

FMH*

所以.」g=一U

F地“地除

(2)月球绕地球做匀速圆周运动，由运动学公式有：a=&L=*①

GMM

(3)按牛顿的猜想，对月球，受到地球对其的万有引力产生的加速度：3段=M月a'②

而在地球表面上，不考虑自转时，rn'g=-^~(3)

联立以上可得：优=等④

若两种力是同一种性质的力，那么由运动学公式求出的加速度a与动力学算出的加速度应