2021届河北省高三普通高中物理学业水平选择性考试模拟演练试卷含答案

普通高中物理学业水平选择性考试模拟演练试卷一、单项选择题1.如图，两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x轴和y轴放置，沿x轴方向的电流为I0。通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离。图中A点的坐标为〔a，b〕，假设A点的磁感应强度为零，那么沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为〔  〕A. ，沿y轴正向          B. ，沿y轴负向          C. ，沿y轴正向          D. ，沿y轴负向2.如图，一小船以1.0m/s的速度匀速前行，站在船上的人竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为0.45m。当小球再次落入手中时，小船前进的距离为〔假定抛接小球时人手的高度不变，不计空气阻力，g取10m/s2〕〔  〕A. 0.3m                                    B. 0.6m                                    C. 0.9m                                    3.假定“嫦娥五号〞轨道舱绕月飞行时，轨道是贴近月球外表的圆形轨道。地球密度为月球密度的k倍，地球同步卫星的轨道半径为地球半径的n倍，那么轨道舱绕月飞行的周期与地球同步卫星周期的比值为〔  〕A.                                      B.                                      C.                                      D. 4.如图，理想变压器原线圈匝数为1100匝，接有一阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10V。RL：R=4：1，那么副线圈的匝数为〔  〕A. 225                                     B. 550                                     C. 2200                                     D. 44005.如图，x轴正半轴与虚线所围区域内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。甲、乙两粒子分别从距x轴h与2h的高度以速率v0平行于x轴正向进入磁场，并都从P点离开磁场，OP=h。那么甲、乙两粒子比荷的比值为〔不计重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8〕〔  〕A. 32：41                               B. 56：41                               C. 64：41                               D. 41：286.螺旋千斤顶由带手柄的螺杆和底座组成，螺纹与水平面夹角为，如下列图。水平转动手柄，使螺杆沿底座的螺纹槽〔相当于螺母〕缓慢旋进而顶起质量为m的重物，如果重物和螺杆可在任意位置保持平衡，称为摩擦自锁。能实现自锁的千斤顶，的最大值为。现用一个倾角为的千斤顶将重物缓慢顶起高度h后，向螺纹槽滴入润滑油使其动摩擦因数μ减小，重物回落到起点。假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计螺杆和手柄的质量及螺杆与重物间的摩擦力，转动手柄不改变螺纹槽和螺杆之间的压力。以下说法正确的选项是〔  〕A. 实现摩擦自锁的条件为                        B. 下落过程中重物对螺杆的压力等于mgC. 从重物开始升起到最高点摩擦力做功为mgh       D. 从重物开始升起到最高点转动手柄做功为2mgh二、多项选择题7.游乐场滑索工程的简化模型如下列图，索道AB段光滑，A点比B点高1.25m，与AB段平滑连接的BC段粗糙，长4m。质量为50kg的滑块从A点由静止下滑，到B点进入水平减速区，在C点与缓冲墙发生碰撞，反弹后在距墙1m的D点停下。设滑块与BC段的动摩擦因数为0.2，向右为正方向。g取10m/s2。以下说法正确的选项是〔  〕A. 缓冲墙对滑块的冲量为-50N·s                             B. 缓冲墙对滑块的冲量为-250N·sC. 缓冲墙对滑块做的功为-125J                              D. 缓冲墙对滑块做的功为-250J8.如图，内壁光滑的玻璃管内用长为L的轻绳悬挂一个小球。当玻璃管绕竖直轴以角速度匀速转动时，小球与玻璃管间恰无压力。以下说法正确的选项是〔  〕A. 仅增加绳长后，小球将受到玻璃管斜向上方的压力B. 仅增加绳长后，假设仍保持小球与玻璃管间无压力，需减小C. 仅增加小球质量后，小球将受到玻璃管斜向上方的压力D. 仅增加角速度至后，小球将受到玻璃管斜向下方的压力9.如图，某电容器由两水平放置的半圆形金属板组成，板间为真空。两金属板分别与电源两极相连，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动。起初两极板边缘对齐，然后上极板转过10°，并使两极板间距减小到原来的一半。假设变化前后均有一电子由静止从上极板运动到下极板。忽略边缘效应，那么以下说法正确的选项是〔  〕A. 变化前后电容器电容之比为9：17B. 变化前后电容器所带电荷量之比为16：9C. 变化前后电子到达下极板的速度之比为：1D. 变化前后电子运动到下极板所用时间之比为2：110.如图，一顶角为直角的“〞形光滑细杆竖直放置。质量均为m的两金属环套在细杆上，高度相同，用一劲度系数为k的轻质弹簧相连，弹簧处于原长。两金属环同时由静止释放，运动过程中弹簧的伸长在弹性限度内。对其中一个金属环，以下说法正确的选项是〔弹簧的长度为时弹性势能为〕〔  〕A. 金属环的最大加速度为g                              B. 金属环的最大速度为C. 金属环与细杆之间的最大压力为            D. 金属环到达最大速度时重力的功率为三、实验题11.为验证力的平行四边形定那么，某同学准备了以下器材：支架，弹簧，直尺，量角器坐标纸，细线，定滑轮〔位置可调〕两个，钩码假设干。支架带有游标尺和主尺，游标尺〔带可滑动的指针〕固定在底座上，主尺可升降，如图1所示。实验步骤如下：⑴仪器调零。如图1，将已测量好的劲度系数k为5.00N/m的弹簧悬挂在支架上，在弹箦挂钩上用细线悬挂小钩码做为铅垂线，调节支架竖直。调整主尺高度，使主尺与游标尺的零刻度对齐。滑动指针，对齐挂钩上的O点，固定指针。A=40g，钩码组mB=30g，调整定滑轮位置和支架的主尺高度，使弹簧竖直且让挂钩上O点重新对准指针。实验中保持定滑轮、弹簧和铅垂线共面。此时测得=36.9°，2。⑶请将第(2)步中的实验数据用力的图示的方法在图框中做出，用平行四边形定那么做出合力F′________。⑷依次改变两钩码质量，重复以上步骤，比较F′和F的大小和方向，得出结论。实验中铅垂线上小钩码的重力对实验结果________〔填写“有〞或“无〞〕影响。12.在测量电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了如下器材和参考电路：电压表V1〔量程3V，内阻约6〕电压表V2〔量程1V，内阻约6〕电流表A1〔量程0.6A，内阻约0.1〕电流表A2〔量程2mA，内阻约1〕滑动变阻器R1〔最大阻值3〕滑动变阻器R2〔最大阻值10〕定值电阻R3〔阻值1〕开关，导线假设干A．           B．C．           D．〔1〕甲同学想要测量马铃薯电池的电动势〔约1.0V〕和内阻〔约500〕。选用适宜器材后，应选择最优电路________〔填写参考电路对应的字母〕进行测量。〔2〕乙同学想要测量一节新干电池的电动势和内阻。选用适宜器材后，应选择最优电路________〔填写参考电路对应的字母〕进行测量。〔3〕乙同学将测得的数据在坐标纸上描点如图。请画出U-I图象________，并求出电动势E为________V，内阻r为________〔小数点后保存两位〕。四、解答题13.如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。〔1〕求金属棒与导轨间的动摩擦因数；〔2〕求金属棒在磁场中能够到达的最大速率；〔3〕金属棒从进入磁场到速度到达5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。14.在弗兰克-赫兹实验中，电子碰撞原子，原子吸收电子的动能从低能级跃迁到高能级。假设改用质子碰撞氢原子来实现氢原子的能级跃迁，实验装置如图1所示。紧靠电极A的O点处的质子经电压为U1的电极AB加速后，进入两金属网电极B和C之间的等势区。在BC区质子与静止的氢原子发生碰撞，氢原子吸收能量由基态跃迁到激发态。质子在碰撞后继续运动进入CD减速区，假设质子能够到达电极D，那么在电流表上可以观测到电流脉冲。质子质量mp与氢原子质量mH均为m，质子的电荷量为e，氢原子能级图如图2所示，忽略质子在O点时的初速度，质子和氢原子只发生一次正碰。〔1〕求质子到达电极B时的速度v0；〔2〕假定质子和氢原子碰撞时，质子初动能的被氢原子吸收用于能级跃迁。要出现电流脉冲，求CD间电压U2与U1应满足的关系式；〔3〕要使碰撞后氢原子从基态跃迁到第一激发态，求U1的最小值。15.“天问1号〞的发射开启了我国探测火星的征程。设想将图中所示的粗细均匀、导热良好、右端封闭有一定质量理想气体的“U〞型管带往火星外表。“U〞型管分别在地球和火星外表某时某地竖直放置时的相关参数如表所示。地球火星重力加速度g环境温度T地=300KT火=280K大气压强p地p火封闭气柱长度l地l火水银柱高度差h地h火求：〔结果保存2位有效数字〕〔1〕火星外表高1m的水银柱产生的压强相当于地球外表多高水柱产生的压强。水银=13.6×103kg/m3，水=1.0×103kg/m3；〔2〕火星外表的大气压强p火。16.如图，一潜水员在距海岸A点45m的B点竖直下潜，B点和灯塔之间停着一条长4m的皮划艇。皮划艇右端距B点4m，灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为和〔，〕，水的折射率为，皮划艇高度可忽略。〔1〕潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。假设海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度；〔2〕求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围。答案解析局部一、单项选择题1.【解析】【解答】x方向导线电流在A点的磁感应强度大小为由安培定那么，可知方向垂直纸面向外，由题知假设A点的磁感应强度为零，那么y方向导线电流产生的磁场磁感应强度方向垂直纸面向里，由安培定那么知，y轴放置的导线中电流方向沿y轴正向，其大小满足y轴放置的导线中电流的大小故答案为：A。【分析】利用通电导体的安培定那么结合场强等于0可以判别y轴放置的导线其电流的方向；结合磁感应强度叠加等于0可以求出导线的电流大小。2.【解析】【解答】根据运动的独立性，小球在竖直上抛运动的过程中，小船以1.0m/s的速度匀速前行，由运动学知识小球上升的时间小球上抛到再次落入手中的时间为2t，那么小船前进的距离为故答案为：B。【分析】利用上抛运动可以求出小球运动的时间，结合船的速度可以求出前进的距离大小。3.【解析】【解答】根据万有引力充当向心力，设地球的半径为R，月球的半径为r，对地球同步卫星对月球轨道舱地球质量M1和月球质量M2分别为联立可得轨道舱飞行的周期T2与地球同步卫星的周期T1的比值故答案为：A。【分析】利用引力提供向心力可以求出周期的表达式，结合质量之比和半径之比可以求出周期的比值。4.【解析】【解答】假设理想变压器原线圈的输入电压为，根据理想变压器线圈两端电压之比为线圈匝数之比可知，原线圈两端电压和满足解得原线圈输入电压为理想变压器原副线圈电流之比等于线圈匝数的反比，原线圈电流和通过灯泡的电流满足定值电阻满足欧姆定律，那么通过灯泡的电流为结合可知副线圈电压为原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比代入得变形得解得副线圈得匝数为故答案为：C。【分析】利用匝数之比与电压之比的关系可以求出输入电压的大小；利用匝数之比可以求出原副线圈的电压之比，结合电压之比可以求出副线圈匝数的大小。5.【解析】【解答】甲粒子从高的位置水平水平飞入磁场，运动的轨迹如下列图甲粒子圆周运动的半径为，在中根据勾股定理可知那么在中，根据几何关系可知解得乙粒子从高的高度水平飞入磁场，转过圆周从点飞出那么乙粒子运动的半径为洛伦兹力提供向心力解得可知粒子运动的半径与粒子的比荷成反比，所以甲、乙两粒子比荷的比值为故答案为：C。【分析】利用运动轨迹结合几何关系可以求出轨迹半径的大小；结合牛顿第二定律可以求出比荷的比值大小。6.【解析】【解答】A．实现自锁的条件是重物重力沿斜面下滑的分力小于等于最大静摩擦力，即解得A不符合题意；B．重物从静止开始下落，落回到起点位置重物速度又减为0，所以重物在下落过程中先失重后超重，所以螺杆对重物的支持力先小于，后大于，根据牛顿第三定律可知重物对螺杆的作用力小于，后大于，B不符合题意；C．重物缓慢上升的过程中，对螺杆和重物为整体受力分析如图那么摩擦力做功为C不符合题意；D．从重物开始升起到最高点，即用于克服摩擦力做功，也转化为重物上升增加的重力势能，所以根据动能定理得解得D符合题意。故答案为：D。【分析】利用沿斜面方向的平衡方程可以判别动摩擦因数的大小；利用加速度的方向可以判别超重与失重进而判别重物对螺杆的作用力大小；利用摩擦力和位移可以求出摩擦力做功的大小；利用动能定理可以求出手柄做功的大小。二、多项选择题7.【解析】【解答】由动能定理可知由B到C的过程中，加速度大小为由位移公式可得可得由C到D可知解得被缓冲器反弹，滑块的速度大小〔方向与初速度反向，取负〕由动量定理可知缓冲墙对滑块的冲量由动能定理可得缓冲墙对滑块做的功综上分析可知BC符合题意。故答案为：BC。【分析】利用动能定理结合速度位移公式可以求出滑片碰前的速度；结合速度位移公式可以求出碰后速度的大小；利用碰前碰后速度可以求墙壁对滑块的冲量大小及墙壁对滑块做功的大小。8.【解析】【解答】根据题意可知，A．仅增加绳长后，小球需要向心力变大，那么有离心趋势会挤压管壁右侧，小球受到玻璃管给的斜向下方的压力，A不符合题意；B．仅增加绳长后，假设仍保持小球与玻璃管间无压力，根据以上分析可知，需减小，B符合题意；C．小球质量可以被约去，所以，增加小球质量，小球仍与管壁间无压力，C不符合题意；D．仅增加角速度至后，小球需要向心力变大，那么有离心趋势会挤压管壁右侧，小球受到斜向下方的压力，D符合题意。故答案为：BD。【分析】利用重力和绳子的合力提供小球的向心力可以求出小球不受玻璃管作用力时的表达式；利用绳子的长度及小球的质量可以判别压力的方向；利用角速度的变化可以判别小球的运动趋势进而判别压力的方向。9.【解析】【解答】AB．由平行板电容器电容公式可知，变化前后电容器电容之比为电容器两端电压不变，变化前后电容器所带电荷量之比为A符合题意，B不符合题意；C．电子由静止从上极板运动到下极板过程，由动能定理有解得，电子到达下极板的速度电容器两端电压不变，变化前后电子到达下极板的速度之比为1：1，C不符合题意；D．电子由静止从上极板运动到下极板过程，电子的加速度电子的运动时间变化前后电子运动到下极板所用时间之比为D符合题意。故答案为：AD。【分析】利用电容的决定式结合面积和距离的变化可以求出变化前后电容的比值；结合电压不变可以求出电荷量的比值；利用动能定理可以判别电子末速度的大小比值；利用匀变速的位移公式结合加速度的大小可以求出电子运动时间的比值。10.【解析】【解答】根据对称性可知，在运动过程中，弹簧始终水平，金属环刚释放时加速度度最大；平衡位置也就是弹簧的弹力沿杆方向的分力与重力沿杆方向的分力相等时，速度最大；只有弹簧的弹力和重力做功，机械能守恒；由几何关系可知，金属环下落的高度是弹弹簧形变量的一半。A．刚释放时，弹簧处于原长，弹力为0，所以金属环的最大加速度为A不符合题意；BD．在平衡位置弹簧的伸长量为x1，根据平衡条件有，沿杆方向有由机械能守恒定律得解得，金属环的最大速度为金属环到达最大速度时重力的功率为B符合题意，D不符合题意；C．当金属环下落到到最低点，金属环速度为0，金属环与细杆之间的压力最大。设此时弹簧的形变量为x2，由机械能守恒定律得对金属环进行受力分析，垂直于杆方向有综合上述可以解得，金属环与细杆之间的最大压力为C符合题意。故答案为：BC。【分析】利用刚开始圆环的牛顿第二定律可以求出最大的加速度大小；利用平衡方程结合机械能守恒定律可以求出金属环的最大速度；利用重力和竖直方向的速率大小可以求出重力的功率；当金属环下落到最低点其金属环对杆的压力最大；利用机械能守恒定律可以求出弹簧的形变量；结合金属环垂直于杆的平衡方程可以求出最大的压力。三、实验题11.【解析】【解答】(2)游标卡尺精度为，读数那么弹簧拉力的增量为。(3)根据题意可知绳产生的拉力为，绳产生的拉力为，力的合成如图；(4)在求解合力的过程中，求解的是弹簧弹力的变化量，所以小钩码的重力对实验结果无影响。【分析】〔2〕利用游标卡尺的结构结合精度可以读出对应的读数；利用弹簧的形变量可以求出拉力的增量；〔3〕利用重力的大小可以求出拉力的大小，结合两个拉力的大小及方向可以作出平行四边形定那么；〔4〕在求解合力的过程，小钩码的重力对实验结果没有影响。12.【解析】【解答】(1)马铃薯电池的电动势较小，B图中电压表分流，所以电流表测量的干路电流偏小，那么电动势测量值偏小，所以不宜选用；选择A图测量的干路电流准确，根据闭合电路欧姆定律可知可知当时，断路电压即为电动势，所以A图能准确测量马铃薯的电动势，内阻测量偏大，为电流表和马铃薯内阻之和，但因为马铃薯内阻远大于电流表内阻，所以误差较小，故答案为：A图。(2)新的干电池内阻较小，所以需要给电池串联一个定值电阻，方便测量，而D图中测量的内阻为电流表内阻、电源内阻和定值电阻之和，因为干电池内阻较小，所以内阻的测量会引起较大误差，所以选择C图。(3)做出图象如图根据闭合电路欧姆定律变形得那么图线纵截距即为电源电动势根据图象斜率可知那么电源内阻为【分析】〔1〕由于电池电动势比较所以电流表应该测量干路电流，选择B图测量出来的电动势会比实际值还小；由于电池电动势小内阻大所以不需要接定值电阻；〔2〕由于新电池其内阻小所以要选择定值电阻保持电路；由于干路电阻比较小所以电流表要相对于电池外接；〔3〕利用图像坐标进行连线，利用图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小。四、解答题13.【解析】【分析】〔1〕金属棒在第1s内做匀减速直线运动，利用图像斜率可以求出加速度的大小，结合金属棒的牛顿第二定律可以求出动摩擦因素的大小；〔2〕金属棒到达最大速率时，金属棒处于平衡，利用动生电动势及欧姆定律可以求出安培力的表达式，结合平衡方程可以求出最大的速率；〔3〕电荷量的大小，结合磁通量和电阻的大小可以求出金属棒下滑的位移，结合能量守恒定律可以求出电阻产生的焦耳热大小。14.【解析】【分析】〔1〕电场对质子做功，利用动能定理可以求出质子到达B时的速度大小；〔2〕质子与氢原子碰撞过程，利用动量守恒定律及能量守恒定律可以求出碰后速度的大小，结合动能定理可以求出减速区的电压大小；〔3〕利用能级的能量可以求出跃迁需要的能量；结合碰撞过程的动量守恒定律及能量守恒定律可以求出质子碰前速度的大小，结合加速过程的动能定理可以求出加速电压的大小。15.【解析】【分析】〔1〕在火星上，利用液体的压强公式及产生的压强相等可以求出等效于地球外表水柱的高度；〔2〕封闭气体在地球和月球其液面高度不变，利用液面的高度差可以求出气体压强的表达式，结合理想气体的状态方程可以求出火星外表的大气压大小。16.【解析】【分析】〔1〕假设潜水员下潜的距离，利用全反射可以求出临界角的大小，结合几何关系可以求出潜水员下潜的深度；〔2〕两个光线的入射角，结合折射率可以求出折射角的表达式，再结合几何关系可以求出潜水员竖直下潜看不到指示灯的深度范围。