河北省2021届高三普通高中物理学业水平选择性考试模拟演练试卷

试卷更新日期：2021-02-02 类型：高考模拟

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一、单选题

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。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度 $B = k \frac{I}{r}$ ，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），若A点的磁感应强度为零，则沿y轴放置的导线中电流的大小和方向分别为（）

A、 $\frac{a}{b} I_{0}$ ，沿y轴正向 B、 $\frac{a}{b} I_{0}$ ，沿y轴负向 C、 $\frac{b}{a} I_{0}$ ，沿y轴正向 D、 $\frac{b}{a} I_{0}$ ，沿y轴负向

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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 D、1.2

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3. 假定“嫦娥五号”轨道舱绕月飞行时，轨道是贴近月球表面的圆形轨道。已知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，则轨道舱绕月飞行的周期与地球同步卫星周期的比值为（）

A、 $\sqrt{\frac{k}{n^{3}}}$ B、 $\sqrt{\frac{n^{3}}{k}}$ C、 $\sqrt{\frac{k}{n}}$ D、 $\sqrt{\frac{n}{k}}$

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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R_L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。已知R_L：R=4：1，则副线圈的匝数为（）

A、225 B、550 C、2200 D、4400

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5. 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= $\frac{1}{2}$ h。则甲、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、41：28

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6. 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 $α$ ，如图所示。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， $α$ 的最大值为 $α_{0}$ 。现用一个倾角为 $α_{0}$ 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。下列说法正确的是（）

A、实现摩擦自锁的条件为 $\tan α \geq μ$ B、下落过程中重物对螺杆的压力等于mg C、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

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二、多选题

7. 游乐场滑索项目的简化模型如图所示，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，规定向右为正方向。g取10m/s²。下列说法正确的是（）

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·s C、缓冲墙对滑块做的功为-125J D、缓冲墙对滑块做的功为-250J

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8. 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 $ω$ 匀速转动时，小球与玻璃管间恰无压力。下列说法正确的是（）

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，若仍保持小球与玻璃管间无压力，需减小 $ω$ 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 $ω^{'}$ 后，小球将受到玻璃管斜向下方的压力

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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，则下列说法正确的是（）

A、变化前后电容器电容之比为9：17 B、变化前后电容器所带电荷量之比为16：9 C、变化前后电子到达下极板的速度之比为 $\sqrt{2}$ ：1 D、变化前后电子运动到下极板所用时间之比为2：1

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10. 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 $l_{0}$ 。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，下列说法正确的是（弹簧的长度为 $l$ 时弹性势能为 $\frac{1}{2} k {(l - l_{0})}^{2}$ ）（）

A、金属环的最大加速度为 $\sqrt{2}$ g B、金属环的最大速度为 $g \sqrt{\frac{m}{2 k}}$ C、金属环与细杆之间的最大压力为 $\frac{3 \sqrt{2}}{2} m g$ D、金属环达到最大速度时重力的功率为 $m g^{2} \sqrt{\frac{m}{2 k}}$

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三、实验题

11. 为验证力的平行四边形定则，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，钩码若干。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。

⑵搭建的实验装置示意图如图2.钩码组m_A=40g，钩码组m_B=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 $α$ =36.9°， $β$ =53.1°，由图3可读出游标卡尺示数为cm，由此计算出弹簧拉力的增加量F=N。当地重力加速度g为9.80m/s²。

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，用平行四边形定则做出合力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。

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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 $kΩ$ ）

电压表V₂（量程1V，内阻约6 $kΩ$ ）

电流表A₁（量程0.6A，内阻约0.1 $Ω$ ）

电流表A₂（量程2mA，内阻约1 $Ω$ ）

滑动变阻器R₁（最大阻值3 $kΩ$ ）

滑动变阻器R₂（最大阻值10 $Ω$ ）

定值电阻R₃（阻值1 $Ω$ ）

开关，导线若干

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 $Ω$ ）。选用合适器材后，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。选用合适器材后，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 $Ω$ （小数点后保留两位）。

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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 $Ω$ 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达到的最大速率；

(3)、已知金属棒从进入磁场到速度达到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。

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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，若质子能够到达电极D，则在电流表上可以观测到电流脉冲。已知质子质量m_p与氢原子质量m_H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 $\frac{1}{3}$ 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。

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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”型管带往火星表面。“U”型管分别在地球和火星表面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	0.38g
环境温度	T_地=300K	T_火=280K
大气压强	p_地=76.0cmHg	p_火
封闭气柱长度	l_地=19.0cm	l_火=56.0cm
水银柱高度差	h_地=73.0cm	h_火

求：（结果保留2位有效数字）

(1)、火星表面高1m的水银柱产生的压强相当于地球表面多高水柱产生的压强。已知

ρ

_水银=13.6×10³kg/m³ ，

ρ

_水=1.0×10³kg/m³；

(2)、火星表面的大气压强p_火。

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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 $α$ 和 $β$ （ $\sin α = \frac{4}{5}$ ， $\sin β = \frac{16}{37}$ ），水的折射率为 $\frac{4}{3}$ ，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。若海岸上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。

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