江苏省无锡市2021届高三物理上学期期末考试试题.doc

江苏省无锡市2021届高三物理上学期期末考试试题

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分120分，考试时间100分钟．

第Ⅰ卷(选择题共31分)

一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．每小题只有一个选项符合题意．

1. 中国选手王峥在第七届世界军人运动会上获得链球项目的金牌．如图所示，王峥双手握住柄环，站在投掷圈后缘，经过预摆和3～4圈连续加速旋转及最后用力，将链球掷出．整个过程可简化为加速圆周运动和斜抛运动，忽略空气阻力，则下列说法正确的是( )

A. 链球圆周运动过程中，链球受到的拉力指向圆心

B. 链球掷出瞬间速度方向沿该点圆周运动的径向

C. 链球掷出后做匀变速运动

D. 链球掷出后运动时间与速度的方向无关

2. 架在A、B两铁塔之间的一定质量的均匀电线在夏、冬两季由于热胀冷缩的效应，电线呈现如图所示的两种形状，则电线对铁塔的拉力( )

A. 夏季时的拉力较大

B. 冬季时的拉力较大

C. 夏季和冬季时的拉力一样大

D. 无法确定

3. 如图所示电路中，A、B是相同的两小灯泡．L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计，合上开关S，电路稳定时两灯泡都正常发光，再断开S，则( )

A. 合上S时，两灯同时点亮

B. 合上S时，A逐渐变亮直到正常发光状态

C. 断开S时，A灯立即熄灭

D. 断开S时，B灯立即熄灭

4. 如图所示，两位同学在体育课上进行传接篮球训练，甲同学将篮球从A点抛给乙(篮球运动的轨迹如图中实线1所示)，乙在B点接住然后又将篮球传给甲(篮球运动的轨迹如图中虚线2所示)．已知篮球在空中运动的最大高度恰好相同．若忽略空气阻力，则下列说法正确的是( )

A. 篮球沿轨迹1运动的时间较长

B. 篮球沿轨迹1运动的过程中速度变化较快

C. 两同学将篮球抛出的速度大小相等

D. 篮球落到B 点前的瞬间重力做功的功率等于落到C 点(与A 、B 两点高度相同)前的瞬间重力做功的功率

5. 有一匀强磁场，其磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图甲所示．现有如图乙所示的直角三角形导线框abc 水平放置，放在匀强磁场中保持静止不动，t ＝0时刻，磁感应强度B 的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流i 顺时针方向为正、竖直边ab 所受安培力F 的方向水平向左为正．则下面关于F 和i 随时间t 变化的图象正确的是( )

二、 多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．

6. 2021年4月10日，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片如图所示．黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸(光速为c)．若黑洞的质量为M ，半径为R ，引力常量为G ，其逃逸速度公式为v′＝

2GM

R

.如果天文学家观测到一天体以速度v 绕某黑洞做半径为r 的匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )

A. M ＝v 2

r G

B. 该黑洞的最大半径为GM

c 2

C. 该黑洞的最大半径为2GM

c

2

D. 该黑洞的最小半径为2GM

c

2

7. 如图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n 1与副线圈匝数n 2之比为10∶1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻R 1＝R 2＝R 3＝20 Ω和电容器C 连接成如图甲所示的电路，其中电容器的击穿电压为8 V ，电压表V 为理想交流电表，开关S 处于断开状态，则( )

A. 电压表V 的读数约为7.07 V

B. 电阻R 2上消耗的功率为2.5 W

C. 电流表A 的读数为0.05 A

D. 若闭合开关S ，电容器不会被击穿

8. 一个带负电的粒子仅在电场力作用下运动，其电势能随时间变化规律如图所示，则下列说法正确的是( )

A. 该粒子在运动过程中速度一定不变

B. 该粒子在运动过程中速率一定不变

C. t 1、t 2两个时刻，粒子所处位置电势一定相同

D. t 1、t 2两个时刻，粒子所处位置电场强度一定相同

9. 如图所示，一块足够长的轻质长木板放在光滑水平地面上，质量分别为m A ＝1 kg 和m B ＝2 kg 的物块A 、B 放在长木板上，A 、B 与长木板间的动摩擦因数均为μ＝0.4，最大静

摩擦力等于滑动摩擦力．现用水平拉力F 拉A ，取重力加速度g ＝10 m/s 2

.改变F 的大小，B 的加速度大小可能为 ( )

A. 1 m/s 2

B. 2 m/s 2

C. 3 m/s 2

D. 4 m/s 2

第Ⅱ卷(非选择题 共89分)

三、 简答题：本题共2小题，共18分．请将解答填写在相应的位置．

10. (10分)LED 灯的核心部件是发光二极管．某同学欲测量一只工作电压为2.9 V 的发光二极管的正向伏安特性曲线，所用器材有：电压表(量程3 V ，内阻约3 k Ω)，电流表(用多用电表的直流25 mA 挡替代，内阻约为5 Ω)，滑动变阻器(0～20 Ω)，电池组，电键和导线若干．他设计的电路如图(a)所示．回答下列问题：

(1) 根据图(a)，在实物图(b)上完成连线．

(2) 在电键S闭合前，将多用电表选择开关拨至直流25 mA挡，调节变阻器的滑片至最________(选填“左”或“右”)端．

(3) 某次测量中，多用电表示数如图(c)，则通过二极管的电流为________mA.

(4) 该同学得到的正向伏安特性曲线如图(d)所示．由曲线可知，随着两端电压增加，二极管的正向电阻________(选填“增大”“减小”或“几乎不变”)；

(5) 若实验过程中发现，将变阻器滑片从一端移到另一端，二极管亮度几乎不变，电压表示数在2.7 V～2.9 V之间变化，试简要描述形成这种现象的原因是：________．

11. (8分)学校开展研究性学习，某同学为了探究杆子转动时的动能表达式，设计了如图甲所示的实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在转轴O处，杆由水平位置静止释放，用置于圆弧上某位置的光电门测出另一端A经过该位置时的瞬时速度v A，并记下该位置与转轴O的高度差h.

(1) 该同学用20分度的游标卡尺测得长直杆的横截面的直径如图乙所示为________mm.

(2) 调节h的大小并记录对应的速度v A，数据如下表．为了形象直观地反映v A和h的关系，请选择适当的纵坐标并画出图象．

组次 1 2 3 4 5 6

h/m 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

v A/(m·s－1) 1.23 1.73 2.12 2.46 2.74 3.00

v－1A/(s·m－1) 0.81 0.58 0.47 0.41 0.36 0.33

v2A/(m2·s－2) 1.50 3.00 4.50 6.05 7.51 9.00

(3) 当地重力加速度g取10 m/s2，不计一切摩擦．请根据能量守恒规律并结合你找出的函数关系式，写出此杆转动时动能的表达式E k＝________．(请用数字、质量m、速度v A 表示)

(4) 为了减小空气阻力对实验的影响，请提出一条可行性措施：________．

四、计算题：本题共5小题，共71分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

12. (13分)2021年6月29日首个江南文化特色的无锡融创乐园隆重开园．其中有一座飞翼过山车，它是目前世界最高(最高处60米)、速度最快(最高时速可达120公里)、轨道最复杂的过山车．过山车运行时可以底朝上在圆轨道上运行，游客不会掉下来．我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接，使质量为m的小球从弧形轨道上端滚下，小球从圆轨道下端进入后沿圆轨道运动．如果已知圆轨道的半径为R，重力加速度为g，不考虑阻力．求：

(1) 若小球从高为h的A处由静止释放，求小球到达圆轨道底端时对轨道的压力；

(2) 若要使小球运动过程中能通过圆弧最高点且不脱离轨道，试求小球由静止释放时的高度应满足的条件．

13. (14分)如图甲所示，静止在水平地面上一个质量为m ＝4 kg 的物体，其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力F 随位移x 变化的图象如图乙所示．已知物体与地面之

间的动摩擦因数为μ＝0.5，g ＝10 m/s 2

.求：

(1) 运动过程中物体的最大加速度大小为多少； (2) 距出发点多远时物体的速度达到最大； (3) 物体最终停在何处？

14. (12分)在x<0空间有沿x 轴正方向的匀强电场，在0≤x<9.0 cm 内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.10 T ，P 点坐标(－16 cm ，32 cm)，带正电的粒子(重力不计，比荷q m

＝8.0×107

C/kg)从P 点由静止释放，求：

(1) 若粒子恰能从右侧飞出匀强磁场，求粒子在磁场中运动的时间； (2) 若粒子能通过x 轴上的C 点(x C >9 cm ，图中未画)，通过C 点时速度方向与x 轴正方向成37°，则匀强电场的场强为多大？(sin 37° ＝0.6，cos 37°＝0.8)

15. (16分)如图所示，足够长的U形导体框架的宽度L＝0.5 m，底端接有阻值R＝0.5 Ω的电阻，导体框架电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ＝37°角．有一磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场，方向垂直于导体框架平面向上．一根质量m＝0.4 kg、电阻r＝0.5 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形导体框架上，某时刻起将导体棒MN由静止释放．已知导体棒MN 与导体框架间的动摩擦因数μ＝0.5.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)

(1) 求导体棒刚开始下滑时的加速度大小；

(2) 求导体棒运动过程中的最大速度大小；

(3) 从导体棒开始下滑到速度刚达到最大的过程中，通过导体棒横截面的电荷量q＝4 C，求导体棒MN在此过程中消耗的电能．

16. (16分)如图所示，在倾角为θ＝30°的固定斜面上固定一块与斜面垂直的光滑挡板，质量为m的半圆柱体A紧靠挡板放在斜面上，质量为2m的圆柱体B放在A上并靠在挡板上静止．A与B半径均为R，曲面均光滑，半圆柱体A底面与斜面间的动摩擦因数为μ.现用平行斜面向上的力拉A，使A沿斜面向上缓慢移动，直至B恰好要降到斜面．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：

(1) 未拉A时，B受到A的作用力F大小；

(2) 在A移动的整个过程中，拉力做的功W；

(3) 要保持A缓慢移动中拉力方向不变，动摩擦因数的最小值μmin.

2021届高三模拟考试试卷(无锡)

物理参考答案及评分标准

1. C

2. B

3. B

4. D

5. A

6. AC

7. ABD

8. BC

9. AB 10. (10分，每空2分)

(1) 如图所示 (2) 左 (3) 17.8～18.0 (4) 减小

(5) 连接电源负极与变阻器的导线断路(接触不良)或滑动变阻器接成限流接法 11. (8分，每空2分)

(1) 7.25 (2) 如图所示 (3) mv 2

A

6 (4) 选择密度较大的直杆(或选择直径较小的直

杆)

(第10题)

(第11题)

12. (13分)解：(1) 小球从高为h 处由静止释放，到达最低点速度为v ，此过程由动能定理

mgh ＝12

mv 2

①(2分)

小球到达圆轨道底端时轨道对小球的弹力为N ，由牛顿第二定律 N －mg ＝mv

2

R

②(2分)

联立①②式，解得N ＝mg(1＋2h

R

)(2分)

根据牛顿第三定律，小球到达圆轨道底端时对轨道的压力N′＝N ＝mg(1＋2h

R )

方向竖直向下(2分)

(2) 小球在最高点，由牛顿第二定律mg≤mv

2

R ③(2分)

小球从高h 处到圆轨道最高点，由动能定理得 mg(h －2R)＝12

mv 2

④(2分)

联立③④式，解得h≥5

2

R(1分)

13. (14分)解：(1) 由牛顿第二定律得F －μmg ＝ma(2分)

当推力F ＝100 N 时，物体所受的合力最大，加速度最大，代入数据得 a max ＝F m

－μg＝20 m/s 2

(2分)

(2) 由图象得出，推力F 随位移x 变化的数值关系为F ＝100－25 x ，速度最大时，物体加速度为零，则F ＝μmg＝20 N ，即x ＝3.2 m(4分)

(3) F 与位移x 的关系图线围成的面积表示F 所做的功，即W F ＝1

2Fx 0＝200 J(2分)

对全过程运用动能定理有W F －μmgx m ＝0(2分) 代入数据得x m ＝10 m (2分)

14. (12分) 解：(1) 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，粒子的半径为r 1，有qvB ＝m v 2

r 1

粒子在磁场中做圆周运动的周期T ＝2πm

qB (2分)

此情形粒子在磁场中运动时间t ＝1

4

T(2分)

解得t ＝2.0×10－7

s(1分)

(2) 设电场强度为E 2，粒子在磁场中做圆周运动的半径为r 2，则 由几何关系有r 2＝9

sin 37° cm ＝15 cm(1分)

由功能关系有－qE 2x P ＝12mv 2

(2分)

由牛顿定律有qvB ＝m v

2

r 2

(2分)

代入数据解得E 2＝5.625×104

V/m(2分) 15. (16分)解：(1) 导体棒刚开始下滑时，其受力情况如图甲所示，则mgsin θ－μmg cos θ＝ma(2分)

解得a ＝2 m/s 2

(2分)

(2) 当导体棒匀速下滑时其受力情况如图乙所示，设匀速下滑的速度为v ，则有mgsin θ－F f －F 安＝0(2分)

摩擦力F f ＝μmg cos θ(1分)

安培力F 安＝BIL ＝B BLv R ＋r L ＝B 2L 2

v

R ＋r

(1分)

联立解得v ＝mg （R ＋r ）（sin θ－μcos θ）

B 2L

2

＝5 m/s(2分)

(3) 通过导体棒横截面的电荷量q ＝I －Δt I －＝ΔΦ

（R ＋r ）Δt

设导体棒下滑速度刚好为最大速度v 时的位移为x ，则ΔΦ＝BxL(2分)

由动能定理得mgx·sin θ－W 安－μmg cos θ·x ＝12mv 2

，其中W 安为克服安培力做的功．

联立解得W 安＝3 J(2分)

克服安培力做的功等于回路在此过程中消耗的电能，即Q ＝3 J 则导体棒MN 在此过程中消耗的电能Q r ＝r

R ＋r

Q ＝1.5 J(2分)

16. (16分)解：(1) 研究B ，据平衡条件，有F ＝2mgcos θ(2分) 解得F ＝3mg(2分)

(2) 研究整体，据平衡条件，斜面对A 的支持力N ＝3mgcos θ＝33

2mg(1分)

f ＝μN＝33

2

μmg(1分)

由几何关系得A 的位移x ＝2Rcos 30°＝3R(1分) 克服摩擦力做功W f ＝fx ＝4.5μmgR(1分) 由几何关系得A 上升高度与B 下降高度恰均为h ＝3

2

R 据功能关系有W ＋2mgh －mgh －W f ＝0(1分) 解得W ＝1

2

(9μ－3)mgR(1分)

(3) B 刚好接触斜面时，挡板对B 弹力最大 研究B 得N′m ＝2mg

sin 30°＝4mg(1分)

研究整体得f min ＋3mgsin 30°＝N′m (2分) 解得f min ＝2.5mg(1分) μmin ＝f min N ＝539(2分)