1、河北省石家庄市河北实验中学2021届高三物理上学期期中试题（含解析）（考试时间：90分钟；分值100分）注意事项：1.答题前，考生先将自己的姓名、考号等填写在相应位置，并将考号用2B铅笔填涂在指定位置上。2.选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面整洁，不折叠、不破损。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1. 手机导航成为现代人们出行的必备工具。如图所示为某次导航
2、推荐的具体路线，关于此次导航下列说法正确的是（）A. “常规路线”的平均速度最大B. “方案三”与“方案二”的平均速度相等C. “常规路线”的位移最小D. 由三条推荐路线可知，位移不小于86公里【答案】A【解析】【详解】ABC位移是从起点到终点的有向线段，与中间路线无关，因此三种路线的位移相同，常规路线用时最短，因此平均速度最大，代入“方案三”用时最长，因此平均速度最小，A正确，BC错误；D由于位移的大小不可能小于路程，由常规路线可知，位移不小于6.6公里，D错误。故选A。2. 如图甲所示，某工地上起重机将重为G的正方形工件缓缓吊起，四根质量不计等长的钢绳，一端分别固定在正方形工件的四个角上，
3、另一端汇聚于一处挂在挂钩上，绳端汇聚处到每个角的距离均与正方形工件的对角线长度相等，如图乙所示则每根钢绳的受力大小为A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】设每根钢丝绳的拉力为F，由题意可知每根绳与竖直方向的夹角为30；根据共点力的平衡条件可得解得D正确。3. 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下级板都接地在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，EP表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（）A. 增大，E增大B. 增大，EP不变C. 减小，EP增大D.
4、 减小，E不变【答案】D【解析】试题分析：若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据可知，C变大，Q一定，则根据Q=CU可知，U减小，则静电计指针偏角减小；根据，Q=CU，联立可得，可知Q一定时，E不变；根据U1=Ed1可知P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，则EP不变；故选项ABC错误，D正确【考点定位】电容器、电场强度、电势及电势能【名师点睛】此题是对电容器的动态讨论；首先要知道电容器问题的两种情况：电容器带电荷量一定和电容器两板间电势差一定；其次要掌握三个基本公式：，Q=CU；同时记住一个特殊的结论：电容器带电荷量一定时，电容器两板间的场
5、强大小与两板间距无关4. 68月是南北方河流的汛期，区域性暴雨洪涝重于常年，在汛期应急抢险工作中，无人机发挥着举足轻重的作用。如图所示，无人机在山区从足够高的地方以一定的初速度水平抛出一个救灾物资，经过时间t后，物资垂直落在一个倾角为45的斜坡上，运动过程中空气阻力不计，重力加速度取g，则下列说法正确的是（）A. 物资在下落过程中速度变化越来越快B. 物资在空中下落的水平位移为xgt2C. 物资在下落过程中的初速度为v0gtD. 物资抛出t时，竖直位移大小与水平位移大小相等【答案】C【解析】【详解】A物资在下落过程中做匀变速曲线运动，加速度为，故A错误；B经过时间t后，物资垂直落在一个倾角为4
6、5的斜坡上，说明此时速度方向与水平方向夹角为45，根据平抛运动速度偏角的正切值时位移偏角正切值的两倍，可得竖直位移与水平位移之比为解得水平位移为故B错误；C经过时间t后，物资垂直落在一个倾角为45的斜坡上，说明此时速度方向与水平方向夹角为45，则有解得初速度故C正确； D物资抛出t时，竖直位移大小为水平位移大小为竖直位移与水平位移大小不等，故D错误。故选C。5. 蹦极是一项刺激的户外休闲活动，如图所示，把蹦极者视为质点，认为其离开塔顶时的速度为零，不计空气阻力。设轻质弹性绳的原长为L，蹦极者下落第一个所用的时间为t1，下落第五个所用的时间为t2，则满足（）A. B. C. D. 【答案】C【解
7、析】【详解】因为蹦极者做初速度为零的匀加速直线运动，根据连续相等位移的运动比例规律所以，C正确，ABD错误故选C。6. 近年来海底通信电缆越来越多，海底电缆通电后产生的磁场可理想化为一无限长载流导线产生的磁场，科学家为了检测某一海域中磁感应强度的大小，利用图中一块长为a、宽为b、厚为c，单位体积内自由电子数为n的金属霍尔元件，放在海底磁场中，当有如图所示的恒定电流I（电流方向和磁场方向垂直）通过元件时，会产生霍尔电势差UH，通过元件参数可以求得此时海底的磁感应强度B的大小（地磁场较弱，可以忽略）。下列说法正确的是（提示：电流I与自由电子定向移动速率v之间关系为Inevbc，其中e为单个电子的电
8、荷量） （）A. 元件上表面的电势高于下表面的电势B. 元件在单位体积内参与导电的电子数目为C. 仅增大电流I时，上、下表面的电势差减小D. 其他条件一定时，霍尔电压越小，该处的磁感应强度越大【答案】B【解析】【详解】A金属材料中，定向移动的是自由电子，因为自由电子定向移动的方向与电流方向相反，由左手定则可知，电子聚集在上表面，上表面的电势要低于下表面的电势，故A错误；B最终电子受到电场力和洛仑兹力平衡，由联立解得故B正确；C最终电子受到电场力和洛仑兹力平衡，由可知如果仅增大电流I时，根据可知电子的移动速率会增大，则上、下表面的电势差增大，故C错误；D根据可知，其他条件一定时，霍尔电压越小，该
9、处的磁感应强度越小，故D错误。故选B。7. 2019年诺贝尔物理学奖授予了三位天文学家，以表彰他们在宇宙演化方面取得的成就。宇宙中星体之间不断发生着演变，某双星绕两者连线上的某点做匀速圆周运动，如图描述了此双星系统中体积较小（质量小）星体“吸食”另一颗体积较大（质量大）星体表面物质的景象，这个过程物质在转移。在最初演变的过程中可以认为两球心之间的距离保持不变，对于这个过程下列说法正确的是（）A. 它们之间的引力保持不变B. 它们做圆周运动的角速度变大C. 体积较小星体圆周运动的线速度变小D. 体积较大星体圆周运动轨道半径不变【答案】C【解析】【详解】A设体积较小的星体质量为，轨道半径为，体积大
10、的星体质量为，轨道半径为，双星间的距离为，转移的质量为，则它们之间的万有引力为两个星球的总质量一定，当它们质量相等时，两个星球的质量的乘积最大，故它们做圆周运动的万有引力是增加的，故A错误；B对则有对则有联立可得总质量不变，两者距离不变，可知它们做圆周运动的角速度不变，故B错误；C由可得、均不变，增大，则减小，由得体积较小星体圆周运动线速度变小，故C正确；D由可得、均不变，增大，则增大，即体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，故D错误。故选C。8. 如图甲所示，螺线管匝数n2000匝、横截面积S25 cm2，螺线管导线电阻r0.25 ，在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B1按如图乙所示的规
11、律变化。质量为m的正方形金属框abcd置于竖直平面内，其边长为L0.2m，每边电阻均为R1。线框的两顶点a、b通过细导线与螺线管相连。磁感应强度大小B21T的匀强磁场方向垂直金属框abcd向里，闭合开关S，金属框恰好处于静止状态。不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力，g取10m/s2，则（）A. 流过金属框ab边的电流为2AB. 正方形金属框abcd的质量为0.04 kgC. 02s内，整个电路消耗的电能为4JD. ab边所受的安培力大小为cd边的【答案】B【解析】【详解】A螺线管中产生的感应电动势 线框的总电阻电路中的总电流流过金属框ab边的电流为选项A错误；B同理可求解流过金属框dc边的
12、电流为对线框由平衡知识可知解得m=0.04kg选项B正确；C02s内，整个电路消耗的电能为选项C错误；D根据F=BIL可知，ab边所受的安培力大小为cd边的3倍，选项D错误。故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9. 如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上t=0时，棒ab以初速度v0向右滑动运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示下
13、列图像中可能正确的是A. B. C. D. 【答案】AC【解析】【详解】ab棒向右运动，切割磁感线产生感应电流，则受到向左的安培力，从而向右做减速运动，；金属棒cd受向右的安培力作用而做加速运动，随着两棒的速度差的减小安培力减小，加速度减小，当两棒速度相等时，感应电流为零，最终两棒共速，一起做匀速运动，故最终电路中电流为0，故AC正确，BD错误10. 如图，在无穷大均匀带正电金属板和负点电荷形成的电场中，金属板接地，金属导体置于负点电荷和金属板之间且在过负点电荷垂直于金属板的直线上，A、B、C是垂线上的三个点且B、C在金属导体表面，下列说法正确的是（）A. B、C两点的电场强度一定相同B. B
14、、C两点的电势相等C. A、B、C三点的电势均小于零D. 负电荷在A点的电势能小于在B点的电势能【答案】BCD【解析】【详解】A由于电荷量关系未知，故无法判断B、C两点电场强度大小的关系，故A错误；B金属导体处于静电平衡状态后，整个导体是一个等势体，故B、C两点的电势相等，故B正确；C由于金属板接地，故金属板的电势为0，金属板带正电，沿电场线方向电势逐渐降低，故A、B、C三点电势均小于0，故C正确；D沿电场线方向电势逐渐降低可知，由于负电荷在电势越高的地方电势能越小，故负电荷在A点的电势能小于在B点的电势能，故D正确；故选BCD11. 荡秋千是大家喜爱的一项体育活动。某秋千的简化模型如图所示，
15、长度均为L的两根细绳下端拴一质量为m的小球，上端拴在水平横杆上，小球静止时，细绳与竖直方向的夹角均为。保持两绳处于伸直状态，将小球拉高H后由静止释放，已知重力加速度为g，忽略空气阻力及摩擦，以下判断正确的是（）A. 小球释放瞬间处于平衡状态B. 小球释放瞬间，每根细绳的拉力大小均为C. 小球摆到最低点时，每根细绳的拉力大小均为D. 小球摆到最低点时，每根细绳的拉力大小均为【答案】BD【解析】【详解】AB设每根绳的拉力大小为T，小球释放瞬间，受力分析如图1，所受合力不为0，不是平衡状态，由于速度为0，则有 如图2，由几何关系有 联立得A错误，B正确；CD小球摆到最低点时，图1中的，此时速度满足由
16、牛顿第二定律得其中联立解得C错误，D正确。故选BD。12. 如图，虚线MN的右侧有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，两电荷量相同的粒子P、Q从磁场边界的M点先后射入磁场，在纸面内运动射入磁场时，P的速度垂直于磁场边界，Q的速度与磁场边界的夹角为45。已知两粒子均从N点射出磁场，且在磁场中运动的时间相同，则（ ）A. P和Q的质量之比为1：2B. P和Q的质量之比为C. P和Q速度大小之比为D. P和Q速度大小之比为2：1【答案】AC【解析】【详解】设MN=2R，则对粒子P的半径为R，有：；对粒子Q的半径为R，有：；又两粒子的运动时间相同，则，即，解得，故AC正确，BD错误三、非选择题：共6小题，共
17、60分。13. 物理实验课上为了测当地的重力加速度g，并验证机械能守恒定律，有同学设计了如下实验：将一根长直铝棒用细线悬挂在空中（如图甲所示），在靠近铝棒下端的一侧固定一喷墨装置，该喷墨装置每秒喷墨10次。调整喷墨装置的位置，使墨汁在棒上能清晰地留下墨线。开启喷墨装置，剪断悬线，让铝棒自由下落，在铝棒上相应位置留下墨线。图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线，将某条合适的墨线A作为起始线，此后分别记作B、C、D、E。将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A此时B、C、D、E对应的刻度依次为6.28cm、22.38cm、48.30cm、84.04cm。求：(1)棒上C墨线对应的速度为_m/s。（结果保
18、留三位有效数字）(2)由实验测得当地的重力加速度为_m/s2。（结果保留三位有效数字）(3)该同学计算出画各条墨线时的速度v，以为纵轴，以各条墨线到墨线A的距离h为横轴，描点连线，得出了如图丙所示的图像，在误差允许的范围内据此图像能验证机械能守恒定律，但图线不过原点的原因是_。【答案】 (1). 2.10 (2). 9.82 (3). 墨线A的速度不为零【解析】【详解】(1)1相邻两条墨线的时间间隔为T=0.1s；棒上C墨线对应的速度为 (2)2根据x=gT2得 (3)3根据得v2=v02+2gh若v2-h图线为直线，则机械能守恒。图线不过原点的原因是A点对应的速度不为零。14. 如图所示，将
19、一根铜棒和一根锌棒插入一只苹果内，就成了一个简单的“水果电池”。小明同学做了两个这样的水果电池，并依次进行以下实验：(1)用多用电表的直流电压2.5V挡粗测其中一个水果电池的电动势，指针位置如图所示，其示数为_V（保留3位小数）。(2)将两个水果电池串联起来组成电池组给“1.5V、0.3A”的小灯泡供电，小灯泡不能发光。再将多用电表串联在电路中测量电流，发现读数不足3mA。小灯泡不发光的原因是此电池组的_（选填选项前的字母）。A水果电池的电动势太大B水果电池电动势太小C水果电池的内阻太大D小灯泡的电阻太大(3)用如图所示的器材测量该电池组的电动势和内阻，为了尽可能准确的测出该电池组的电动势和内
20、阻，请用笔画代替导线将电路补充完整_。已知：电流表A（0 3mA，内阻约8），电压表V（0 2V，内阻约1100）。若有两种规格的滑动变阻器：A（0 20）、B（0 2k），实验中应该选用的滑动变阻器是_（选填“A”或“B”）。该实验中，电动势的测量值_真实值，内阻的测量值_真实值（选填“大于”或“等于”或“小于”）。【答案】 (1). 0.700 (2). C (3). (4). B (5). 等于 (6). 大于【解析】【详解】(1)1从电压表盘可知，每小格电压为0.05V，保留三位小数，所以电压表的读数为0.700V。(2)2因前面测得电池电动势约为0.7V，即电池组电动势约为1.4V，
21、故小灯泡不发光的原因是此电池组的内阻太大，使得电路中电流太小，故选C。(3)3由第(2)问知水果电池的内阻太大，则电流表采用内接法，滑动变阻器采用限流式，电路图如下4由于电源内阻较大，因此为了操作方便且能准确进行测量，滑动变阻器应选择最大值较大的B选项。5根据闭合电路的欧姆定律有E = U + I(r + RA)整理上式有U = E - I(r + RA)调节滑动变阻器，即可获得多组U和I值，以I为横坐标、U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。此时可以看到这些点大致呈直线分布。结合上式可知图线纵截距为电源电动势、斜率为电源内阻和电流表内阻之和。则该实验中，电动势的测
22、量值等于真实值。6由于斜率为电源内阻和电流表内阻之和，但电流表内阻不可忽略，故测量值大于真实值。15. 在针对新型冠状病毒的生死时速的战“疫”中，武汉部分医院出现了一批人工智能机器人。如图，机器人“小易”在医护人员选择配送目的后，开始沿着测算的路径出发，在匀加速启动的过程中“小易”发现正前方站一个人，立即匀减速制动，恰好在人前停下，行驶过程的最大速度是5m/s，运动总时间为2s，整个过程图像如图所示。己知减速运动的加速度大小是加速运动的3倍，“小易”的总质量=60kg，运动过程始终受到恒定的阻力=20N，重力加速度大小=10m/s2，求：(1)“小易”加速过程与减速过程的加速度大小； (2)制
23、动过程的制动力大小（不含阻力）。【答案】(1) 3.33m/s2，10 m/s2；(2)580N【解析】【详解】(1)设加速过程的加速度为，减速过程的加速度为，则 所以又 解得所以m/s2=3.33m/s2 (2)制动过程中的制动力为，则 解得=580N16. 如图所示，光滑导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L，N、Q两端接有定值电阻R。在两导轨之间有一边长为0.5L的正方形区域abcd，该区域内分布着方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一粗细均匀、质量为m的金属杆静止在ab处，杆接入两导轨之间的电阻也为R。现用一大小为F的恒力沿水平方向拉杆，使之由静止向右运动，且杆在穿出磁
24、场前已做匀速运动。已知杆与导轨接触良好，不计其它电阻，求： (1)杆匀速运动的速率v及杆穿出磁场前通过定值电阻R的电流方向；(2)穿过整个磁场过程中，金属杆上产生的电热Q。【答案】(1)；电流方向为由N到Q；(2)【解析】【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律由欧姆定律杆所受安培力杆匀速运动联立解得，杆匀速运动的速率根据右手定则可知，杆穿出磁场前通过定值电阻R的电流方向为由N到Q。(2)设整个过程中产生的总电热为Q，根据能量守恒得由串联电路特点，杆上产生的电热 联立解得17. 如图，在，区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场。一质量为、电荷量带正电的粒子以速度从O点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹
25、角，不计重力。（，）(1)若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值Bm；(2)如果磁感应强度大小为4Bm，方向反向，区域存在方向平行y轴向下的匀强电场，粒子从x轴上的P点（未画出）飞出第一象限，求P点到O的距离。【答案】(1)磁场方向垂直纸面向里；2T；(2)2.2m【解析】【详解】(1) 若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场，由左手定则可得磁场的方向垂直于纸面向里；当粒子到达直线，与速度方向与该直线平行时，磁感应强度取最小值Bm，由几何关系可得带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得联立可得 (2) 如
26、果磁感应强度大小为4Bm，方向反向，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得解得： 由于因此带电粒子恰好垂直于x轴进入电场，带电粒子在电场中做类平抛运动，由类平抛运动规律可得 则P点到O点的距离为 联立可得18. 如图所示，绝缘轨道位于同一竖直面内，其中段是长度为的水平轨道，段为足够长的光滑竖直轨道，段为半径为的光滑的四分之一圆弧，圆心为，直线右侧有方向水平向左的电场（图中未画出），电场强度， 在包含圆弧轨道的区域内有方向垂直纸面向外、磁感应强度为的匀强磁场（边界处无磁场），轨道最左端点处静止一质量为、电荷量为的物块，一质量为的不带电的物块从左侧的光滑轨道上以速度撞向物块之间发生弹性碰撞，之后沿轨道向右运动，均可视为质点，与轨道的动摩擦因数均为重力加速度大小为在运动过程中所带电荷量保持不变且始终没有脱离轨道，求：(1)碰撞后的速度大小；(2)当与水平轨道的动摩擦因数满足什么条件时，能使碰后能冲上轨道， 且不会与发生第二次碰撞？(3)若第一次碰后能冲上圆弧轨道且越过点后再返回到点，求此过程中对轨道的最大压力的大小。【答案】(1) ，；(2)；(3)【解析】【详解】