北京市石景山区2021届下学期高三年级统一练习物理试卷（一模）

本试卷共三道大题，20道小题，满分100分。考试时间90分钟。

第I卷（共42分）

一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1．2020年12月4日，新一代“人造太阳“装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并首次实现利用核聚变放电。上述核聚变反应的方程是

A． B．

C． D．

2．以下现象中，主要是由分子热运动引起的是

A．菜籽油滴入水中后会漂浮在水面

B．含有泥沙的浑水经过一段时间会变清

C．密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动

D．荷叶上水珠成球形

3．做功和热传递都可以改变物体的内能。以下说法正确的是

A．物体放出热量，内能一定减少

B．物体对外做功，内能一定减少

C．物体吸收热量，同时对外做功，内能一定减少

D．物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少

4．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是

A．α粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞

B．α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞

C．α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量

D．通过α粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是10^-10m

5．如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知

A．当它们在真空中传播时，a光的波长最短

B．当它们在玻璃中传播时，a光的速度最小

C．若它们都从玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角最小

D．若它们都能使某种金属产生光电效应，a光照射出光电子的最大初动能最小

6．2020年12月3日，嫦娥五号上升器携带月壤样品成功回到预定环月轨道，这是我国首次实现地外天体起飞。环月轨道可以近似为圆轨道，已知轨道半径为r，月球质量为M，引力常量为G。则上升器在环月轨道运行的速度为

A． B． C． D．

7．如图所示，物块放在一与水平面夹角为θ的传送带上，且始终与传送带相对静止。关于物块受到的静摩擦力f，下列说法正确的是

A．当传送带加速向上运动时，f的方向一定沿传送带向上

B．当传送带加速向上运动时，f的方向一定沿传送带向下

C．当传送带加速向下运动时，f的方向一定沿传送带向下

D．当传送带加速向下运动时，f的方向一定沿传送带向上

8．有一圆柱形水井，井壁光滑且竖直，过其中心轴的剖面图如图所示，一个质量为m的小球以速度v从井口边缘沿直径方向水平射入水井，小球与井壁做多次弹性碰撞（碰撞前后小球水平方向速度大小不变、方向反向，小球竖直方向速度大小和方向都不变），不计空气阻力。从水平射入水井到落至水面的过程中，小球下落的时间

A．与小球质量m有关

B．与小球初速度v有关

C．与水井井口直径d有关

D．与水井井口到水面高度差h有关

9．如图（甲）所示是用沙摆演示振动图象的实验装置，此装置可视为摆长为L的单摆，沙摆的运动可看作简谐运动，若用手拉木板做匀速运动，实验时细沙在木板上留下的情形如图（甲）所示。某次实验中，手拉木板的速度大小约为0.20m/s，测得图（乙）所示的一段木板的长度约0.60m。下列判断正确的是

A．图中的曲线是沙摆的运动轨迹

B．图中的曲线是木板的运动轨迹

C．图中的曲线是细沙的运动轨迹

D．实验所用沙摆对应的摆长约为0.56m

10．如图所示，学生练习用头颠球。某一次足球从静止开始下落20cm，被竖直顶起，离开头部后上升的最大高度仍为20cm。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，重力加速度g取10m/s²，不计空气阻力。下列说法正确的是

A．头部对足球的平均作用力为足球重力的8倍

B．与头部作用过程中，足球动量变化量大小为1.6kg·m/s

C．下落到与头部刚接触时，足球动量大小为1.6kg·m/s

D．从最高点下落至重新回到最高点的过程中，足球重力的冲量为0

11．如图所示，在某静电除尘器产生的电场中，带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用，分别从P点沿虚线PM、PN运动，被吸附到金属圆筒上。下列说法正确的是

A．P点的电势高于N点的电势

B．微粒在P点的电势能小于在M点的电势能

C．微粒从P到N的动能变化量大于从P到M的动能变化量

D．微粒从P到N的电势能变化量等于从P到M的电势能变化量

12．如图所示，在匀强磁场中有一个矩形单匝线圈ABCD，AB边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连。金属滑环L、交流电流表A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联。现使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴从与磁感线平行的位置开始旋转，下列说法中正确的是

A．线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率也为0

B．线圈位于图中所示的位置时，穿过线圈的磁通量为0，但磁通量的变化率最大

C．线圈从图中所示的位置转过90°时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大

D．线圈从图中所示的位置转过90°时，流经定值电阻R的电流最大

13．在真空中有一竖直向上的匀强电场E₁，一个带电液滴在电场中O点处于静止状态。现将E₁突然增大到E₂，方向不变，作用一段时间。再突然使E₂反向，保持E₂大小不变，再经过一段同样长的时间，液滴恰好返回到O点。在这两段相同的时间里

A．电场力做功相同

B．动能的变化量相等

C．重力做功相同

D．合力冲量的大小相等

14．如图1所示，水平地面上有一边长为L的正方形ABCD区域，其下方埋有与地面平行的金属管线。为探测地下金属管线的位置、走向和埋覆深度，先让金属管线载有电流，然后用闭合的试探小线圈P在地面探测。如图2所示，将暴露于地面的金属管接头接到电源的一端，将接地棒接到电源的另一端，这样金属管线中就有沿管线方向的电流。使线圈P在直线AC上的不同位置保持静止（线圈平面与地面平行），线圈中没有感应电流。将线圈P静置于B处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，当线圈平面与射线BD成45°角时，线圈中感应电流消失。由上述现象可以推测

A．金属管线中的电流大小和方向都不变

B．金属管线沿AC走向，埋覆深度为

C．金属管线沿BD走向，埋覆深度为

D．若线圈P在D处，当它与地面的夹角为45°时，P中一定没有感应电流

第II卷(共58分)

二、本题共2小题，共18分。

15．（6分）(1)用多用电表测量一电阻的阻值。当选择开关置于倍率为“×100”的欧姆挡时，表盘指针位置如图1所示，则被测电阻的阻值为________Ω。若待测电阻的阻值约为200Ω，则选择开关应调到电阻挡的_______ （选填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”）位置。

(2)电流表改装成欧姆表的电路如图2所示，两表笔直接相连时，指针指在表盘刻度“5”上；两表笔之间接有1200Ω的电阻时，指针指在刻度“1”上。则刻度“3”应标注的电阻值为_______Ω。

16．（12分）某实验小组的同学进行“验证动量守恒定律“的实验，实验装置如图所示。入射小球A与被碰小球B半径相同。先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自落点的痕迹。记录纸上的O点是重锤所指的位置，M、P、N分别为落点的痕迹。

(1)入射小球A的质量应_______（选填“>””=”或“<“）被碰小球B的质量，其理由是_______。

(2)未放B球时，A球落地点是记录纸上的P点；放上B球时，A球落地点是记录纸上的M点。

(3)实验中，用天平容易测量入射小球和被碰小球的质量m_A、m_B，但直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。可以通过仅测量小球做平抛运动的射程间接地解决这个问题，因此，需要测量___________________________________，其原理是__________________________________________。

(4)根据上述测量的物理量，若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为______________；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为______________。

(5)碰撞的恢复系数的定义为，其中v₁₀和v₂₀分别是碰撞前两物体的速度，v₁和v₂分别是碰撞后两物体的速度。写出用(3)中测量的量表示的恢复系数的表达式_____________________。

三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程和重要步骤。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。

17．（9分）氢原子中核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动。已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。不考虑相对论效应。

（1）求电子的动能。

（2）选离核无限远处电势能为0，电子的电势能，求氢原子的能量。

（3）求电子绕核运动形成的等效电流I。

18．（9分）如图所示，用均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框的总电阻为R。将线框置于光滑绝缘的水平面上。在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l磁感应强度为B。在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场。在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行。求

(1)线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小：

(2)线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压;

(3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W。

19．（10分）利用电场来加速和控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图所示，M、N为竖直放置的平行金属板，S₁、S₂为板上正对的小孔，两板间所加电压为U₀，金属板P和Q水平放置在N板右侧，关于小孔S₁、S₂所在直线对称，两板间加有恒定的偏转电压。现有一质子(¹₁H)和α粒子(⁴₂He)从小孔S₁处先后由静止释放，经加速后穿过小孔S₂水平向右进入偏转电场。已知α粒子的质量为m，电荷量为g。

(1)求α粒子进入偏转电场时的速度大小；

(2)请判断质子和α粒子在偏转电场中的运动轨迹是否相同，并说明理由。

(3)交换M、N两板的极性，使大量电子加速后连续不断地穿过小孔S₂水平向右进入偏转电场，且进入偏转电场的速度均为v=6.4×10⁷m/s。已知极板P和Q的长度L=8×10m，间距d=5×10^-3m，两极板间改为频率为50Hz的交变电压u=U_msin100πt(V)。电子质量m_e=9.1×10^-31kg，电荷量e=1.6×10^-19C。若要在偏转极板的右侧始终能检测到电子，求Um满足的条件。