1、山东省济南市历城第二中学2021届高三物理上学期1月模拟试题（含解析）考试时间90分钟，试卷满分100分注意事项：1答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。2选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）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。保持卡面清洁，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. 在学习物理知
2、识的同时，还应当注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程（ ）A. 猜想问题数学推理实验验证合理外推得出结论B. 问题猜想实验验证数学推理合理外推得出结论C. 问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论D. 猜想问题实验验证数学推理合理外推得出结论【答案】C【解析】【分析】【详解】伽利略在研究物体下落规律时，首先是提出问题即对亚里士多德的观点提出疑问，然后进行了猜想即落体是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运
3、动就是速度变化是均匀的，接着进行了实验，伽利略对实验结果进行数学推理，然后进行合理的外推得出结论，故伽利略的探究过程是问题-猜想-数学推理-实验验证-合理外推-得出结论，故C正确2. 在光滑水平面上，有一个粗细均匀的边长为L的单匝正方形闭合线框abcd，在水平外力的作用下，从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过匀强磁场，如图甲所示，测得线框中产生的感应电流的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示（）A. 线框受到的水平外力一定是恒定的B. 线框边长与磁场宽度的比值为C. 出磁场的时间是进入磁场时的一半D. 出磁场的过程中外力做的功与进入磁场的过程中外力做的功相等【答案】B【解析】【分
4、析】【详解】AD根据，可知安培力为，结合牛顿第二定律可知，线框受到水平外力是变力，且出磁场时比进磁场时要大，故出磁场时外力做功比进入磁场时外力做功多，AD错误；BC线框做匀加速直线运动，线框进入磁场时的速度为，完全进入磁场时速度为，ab边刚好出磁场时的速度为，线框边长为磁场的宽度为线框边长与磁场宽度比值为，出磁场的时间不是进入磁场时的一半，B正确，C错误。故选B3. 如图所示，质量为m的物体放在斜面上，在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，物体始终静止在斜面上，物体受到斜面的摩擦力f和斜面的支持力N分别为（重力加速度为g）（）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】【详
5、解】对物体受力分析如图所示在水平方向根据牛顿第二定律有在竖直方向，根据平衡条件有联立解得，故选A。4. 如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m 的物体P接触，但未与物体P连接，弹簧水平且无形变现对物体P施加一个水平向右的瞬间冲量，大小为I0，测得物体P向右运动的最大距离为x0，之后物体P被弹簧弹回最终停在距离初始位置左侧2x0处已知弹簧始终在弹簧弹性限度内，物体P与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，下列说法中正确的是 （ ） A. 物体P与弹簧作用的过程中，系统的最大弹性势能B. 弹簧被压缩成最短之后的过程，P先做加速度减小的加速运动，再做加速度减小
6、的减速运动，最后做匀减速运动C. 最初对物体P施加的瞬时冲量D. 物体P整个运动过程，摩擦力冲量与弹簧弹力的冲量大小相等、方向相反【答案】C【解析】因物体整个的过程中的路程为4x0，由功能关系可得：,可知，故C正确；当弹簧的压缩量最大时，物体的路程为x0，则压缩的过程中由能量关系可知： ，所以：EPmgx0（或EP=3mgx0）故A错误；弹簧被压缩成最短之后的过程，P向左运动的过程中水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，滑动摩擦力不变，而弹簧的弹力随着压缩量的减小而减小，可知物体先做加速度先减小的变加速运动，再做加速度增大的变减速运动，最后物体离开弹簧后做匀减速运动；故B错误；物体P整个运动过
7、程，P在水平方向只受到弹力与摩擦力，根据动量定理可知，摩擦力的冲量与弹簧弹力的冲量的和等于I0，故D错误故选C.点睛：本题分析物体的受力情况和运动情况是解答的关键，要抓住加速度与合外力成正比，即可得到加速度是变化的运用逆向思维研究匀减速运动过程，求解时间比较简洁5. 如图所示，两个倾角相同的滑杆上分别套有A、B两个圆环，两个圆环上分别用细线悬吊着两个物体C、D，当它们都沿滑杆滑动时，A的悬线与杆的垂直方向成一定的夹角，B的悬线竖直向下，A与C相对静止，B与D相对静止。则下列说法中正确的是（）A. A环与滑杆间没有摩擦力B. B环与滑杆间没有摩擦力C. A环沿杆向上做匀减速直线运动D. B环做匀
8、加速直线运动【答案】C【解析】【分析】【详解】在A、C中，先对C受力分析，C受重力mCg和细线拉力FC作用，可知C的加速度大于gsin；再对A受力分析，A受重力mAg、细线拉力FC、垂直于杆方向的支持力FNA和沿杆方向上的摩擦力fA作用，又A、C加速度相同，所以A受摩擦力fA方向沿杆向下，A、C合力方向均为沿杆向下，因此A环沿杆向上做匀减速直线运动；在B、D中，先对D受力分析，D受竖直向下的重力mDg和竖直向上的细线拉力FD作用，水平方向上不受力作用；再对B分析，B受重力mBg、细线拉力FD、垂直于杆方向上的支持力FNB和沿杆方向上的摩擦力fB作用。因B、D加速度相同，D的加速度只能沿竖直方向
9、，B的加速度只能沿杆方向，所以B、D加速度为零，摩擦力fB方向沿斜面向上，D环做匀速运动，B环做匀速直线运动。故选C。6. 如图所示，给平行板电容器带一定的电荷后，将电容器的A板与静电计小球相连，并将B板与静电计的外壳接地下列说法正确的是（ ）A. 将A极板向右移动少许，静电计指针的偏转角将增大B. 将B极板向上移动少许，静电计指针的偏转角将减小C. 将一块玻璃板插入A、B两极板之间，静电计指针的偏转角将减小D. 用手触摸一下B极板，静电计指针的偏转角将减小到零【答案】C【解析】【分析】【详解】A将A极板向右移动少许，电容器两板间的距离减小，根据电容的决定式C=，可知，电容C增大，而电容的电量
10、 Q不变，则电容的定义式，可知，电容器板间电势差U减小，静电计指针的偏转角将减小；故A错误；B将B极板向上移动少许，两板正对面积减小，根据电容的决定式C=可知，电容C减小，而电容电量Q不变，则电容的定义式 可知，电容器板间电势差U增大，静电计指针的偏转角将增大；故B错误；C将一块玻璃板插入A、B两极板之间，根据电容的决定式C=可知，电容C增大，而电容的电量 Q不变，则电容的定义式可知，电容器板间电势差U减小，静电计指针的偏转角将减小；故C正确；D用手触摸一下B极板，电容器带电量没有改变，静电计指针的偏转角将不变故D错误；故选C。7. 两个电量分别为q和q的带电粒子分别以速度va和vb射入匀强磁
11、场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，不计重力的影响，如图所示，则()A. a粒子带正电，b粒子带负电B. 两粒子的轨道半径之比RaRbC. 两粒子的质量之比mamb12D. 两粒子的速度之比vavb12【答案】C【解析】【分析】【详解】A如图所示，由左手定则可判定：a粒子带负电，b粒子带正电，故A错误；B.由几何关系可得RaRb故B错误。C两者运动时间相同，则由tTbTa可知，由可得，则故C正确。D又由解得，则。故D错误。故选C。8. 斯诺克是一种台球运动，越来越受到人们的喜爱。斯诺克本身的意思是“阻碍、障碍”，所以斯诺克台球
12、有时也被称为障碍台球，打球过程中可以利用球来作障碍迫使对方失误，而且作障碍是每个职业斯诺克球手都必须掌握的一种技术。假设光滑水平面一条直线上依次放8个质量均为m的弹性红球，质量为1.5m的白球以初速度与8号红球发生弹性正碰，则8号红球最终的速度大小为（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【分析】【详解】假设光滑水平面一条直线上依次放8个质量均为m弹性红球，质量为1.5m的白球以初速度与8号红球发生弹性正碰，根据一动碰一静的弹性碰撞特点可知，每碰撞一次白球的速度变为原来的，而8号球每次将速度传给右侧球，故白球与8号球碰撞7次后，白球速度此时8号球速度为零，根据动量守恒和能量守恒有 ，解得
13、，8号红球最终的速度大小为故选C。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，有多项符合题目要求。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. 如图所示，边长为1m的正方体空间图形ABCDA1B1C1D1，其下表面在水平地面上，将可视为质点的小球从顶点A在BAD所在范围内（包括边界）分别沿不同的水平方向抛出，落点都在A1B1C1D1平面范围内（包括边界）。不计空气阻力，以地面为重力势能参考平面，g取10m/s2。则（）A. 小球落在B1点时，初速度为m/s，是抛出速度的最小值B. 小球落在C1点时，初速度为m/s，是抛出速度的最大值C. 落在B1D
14、1线段上的小球，落地时机械能的最小值与最大值之比是12D. 轨迹与AC1线段相交的小球，在交点处的速度方向相同【答案】BD【解析】【分析】【详解】A小球水平抛出即为平抛运动，落在A1B1C1D1平面内任意一点，高度都是等于，运动时间水平方向匀速直线运动，水平位移，即小球落在B1点时时，水平，初速度但落在B1点的水平位移不是最小值，所以初速度也不是最小值，A错误；B小球落在C1点时，水平位移，初速度此时水平位移最大，所以初速度最大，B正确；C落在B1D1线段上的小球，水平位移最小为，水平位移最大为，所以平抛的初速度之比为，初动能之比为，整个运动过程机械能守恒，所以落地的机械能之比为，C错误；D轨
15、迹与AC1线段相交的小球，竖直位移和水平位移的比值为11，即交点处的速度方向与水平夹角为则有所以速度方向都相同，D正确。故选BD。10. 地球赤道上物体A随地球自转做匀速圆周运动，卫星B绕地球做椭圆运动，两者在同一平面内且运动的周期相等，地球表面的重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）A. 物体A的加速度等于gB. 若卫星B在近地点时正在A的正上方，则卫星B在远地点时也正在A的正上方C. 当地球对卫星B的引力做负功时，卫星B的机械能不断减小D. 卫星B的最高点比地球同步卫星的高度高【答案】BD【解析】【分析】【详解】A由可知物体A的加速度a小于g，A项错误；B由于A、B运动的周期相等，则若卫
16、星B在近地点时正在A的正上方，卫星B在远地点时也正在A的正上方，B项正确；C当地球对卫星B的引力做负功时，卫星B的机械能不变，C项错误；D由于卫星B的周期与同步卫星的周期相等，因此椭圆的半长轴等于同步卫星的轨道半径，因此卫星B的最高点比地球同步卫星的高度高，D项正确。故选BD。11. 2020年11月24日分，我国在文昌航天发射场，使用长征五号遥五运载火箭，将嫦娥五号探测器顺利送入地月转移轨道，“嫦娥五号”从发射到回收至少要经历以下高难度动作：发射轨道器和着陆器太阳翼展开地月转移近月制动环月飞行轨道器和着陆器分离动力下降月面钻取采样上升器月面起飞轨道器和上升器月球轨道交会对接月球样品由上升器转
17、移至返回器轨道器和上升器分离进入地月转移轨道月地转移，当月球样品由上升器转移至返回器，轨道器和上升器分离完成以后，开动轨道器（质量m）尾部的推进器，使轨道器和返回器（质量M）共同加速，轨道器的平均推力为F，开动时间，测出轨道器和返回器的速度变化是，下列说法正确的是（）A. 推力F越大，就越大，且与F成正比B. 推力F通过轨道器m传递给了返回器M，所以m对M的弹力大小应为FC. 返回器的质量M应为D. 返回器的质量M应为【答案】AC【解析】【分析】【详解】A轨道器的平均推力为F，整体加速度越大，就越大，根据牛顿第二定律且与F成正比，故A正确；Bm对M的弹力大小故B错误；CD根据可知，返回器的质量
18、M应为，故C正确，D错误。故选AC。12. 如图所示，一根固定的绝缘竖直长杆位于范围足够大且相互正交的匀强电场和匀强磁场中，电场强度大小为 E=，磁感应强度大小为 B一质量为 m、电荷量为 q 的带正电小圆环套在杆上，环与杆间的动摩擦因数为；现使圆环以初速度 v0向下运动，经时间 to，圆环回到出发点若圆环回到出发点之前已经开始做匀速直线运动，不计空气阻力，重力加速度为 g则下列说法中正确的是（ ）A. 环经过时间刚好到达最低点B. 环的最大加速度为 am=g+C. 环在 t0 时间内损失的机械能为D. 环下降过程和上升过程系统因摩擦产生的内能相等【答案】BC【解析】【分析】【详解】A环向下运
19、动时竖直方向受到重力、向上的电场力、向上的摩擦力，设加速度大小为a1，则，因此速度的减小，导致洛沦兹力减小，则摩擦力会减小，因此环做加速度减小的减速运动，当环回头时，环的加速度大小，随着速度增大，开始做加速度减小的加速运动，之后做匀速直线运动，因此在时，不可能刚好到达最低点，故A错误；B圆环在运动过程中，只有向下运动时，加速度大于向上运动的加速度，而向下运动摩擦力越大，则加速度越大，因此环刚开始运动时，加速度最大，最大加速度故B正确；C圆环从出发到回到出发点过程中，重力势能变化为零，那么机械能的损失，即为动能的减小，根据动能定理，则有而因此损失的机械能为故C正确；D根据功能关系，除重力以外的力
20、做功，则导致机械能变化，而环在下落与上升过程中，因摩擦力做功值不同，因此环在下落过程中损失的机械能不会等于上升回到出发点过程中损失的机械能，故D错误；故选BC。三非选择题：本题共6小题，共60分。13. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来测量匀加速直线运动的加速度。滑块上的左右端各有一个完全一样的遮光板。若光线被遮光板遮挡，光电传感器会输出高电平。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光板1、2分别经过光电传感器时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压随时间变化的图像。（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，则图乙中的t1、t2、t3、t4间满足关系_，则说明气垫导轨已
21、经水平。（2）如图丙所示，用游标卡尺测量遮光板的宽度d，挂上钩码后，将滑块由如图甲所示位置释放，通过光电传感器和计算机得到的图像如图乙所示，若t1、t2、t3、t4和d已知，则遮光板1和遮光板2在经过光电传感器过程中的平均速度分别为_、_（用已知量的字母表示）。（3）在（2）情况下，滑块运动的加速度a=_（用已知量的字母表示）。【答案】 (1). t4-t3=t2-t1 (2). (3). (4). 【解析】【分析】【详解】(1)1 开始实验前，必须对装置进行调节，使气垫导轨处于水平状态，调节后轻推滑块，滑块将做匀速运动，故滑块前后两块宽度相同的遮光板通过光电传感器的时间是相等的，即t4-t3
22、=t2-t1(2)23 挂上钩码后，滑块做加速运动，由，则有遮光板1和遮光板2在经过光电传感器过程中的平均速度分别为和 ；(3)4 取t1到t2的时间中点，t3到t4的时间中点，由加速度的定义14. 用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 )，实验室提供如下器材：电池组E(电动势3 V，内阻不计)电流表A1(量程015 mA，内阻约为100 )电流表A2(量程0300 A，内阻为2 000 )滑动变阻器R1(阻值范围020 ，额定电流2 A)电阻箱R2(阻值范围09 999 ， 1 A)开关S、导线若干要求实验中尽可能准确地测量Rx阻值，请回答下面问题：（1）将电流表A2与电阻箱串
23、联，改装成一个量程为3.0 V的电压表，将电阻箱阻值调到_；（2）在方框中完整画出测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号_。（3）调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是_mA，电流表A2的示数是_A，测得待测电阻Rx的阻值是_.【答案】 (1). (2). 电路图如图： (3). 8.0 mA (4). 150 .0A (5). 【解析】【分析】【详解】（1）1改装后电压表量程是3 V，则电阻箱阻值；（2）2滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采用分压接法；待测电阻阻值约为200 ，电流表A1内阻约为100 ，电压表内阻，据可知电流表应采用外接法；则
24、电路图如图：（3）345由图示可知，电流表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数为150.0 A；待测电阻两端电压测得待测电阻。15. 某高校设计专业学生对手机进行了防摔设计，防摔设计是这样的：在屏幕的四个角落设置了由弹性塑料、聚合物及超薄金属片组成的保护器，一旦手机内的加速度计、陀螺仪及位移传感器感知到手机掉落，保护器会自动弹出，对手机起到很好的保护作用。总质量为160g的该种型号手机从距离地面高的口袋中被无意间带出，之后的运动可以看作自由落体运动，平摔在地面上，保护器撞击地面的时间为，不计空气阻力，试求：(1)手机落地前瞬间的速度大小；(2)手机从开始掉落到落地前的过程中重力的冲量大小
25、；(3)地面对手机的平均作用力大小。【答案】(1)；(2)；(3)【解析】【分析】【详解】(1)落地的速度代入数值得(2)方法一：根据自由落体运动代入数值得根据得重力冲量方法二：由动量定理代入数值得(3)取竖直向下为正方向，由动量定理得16. 如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角=30，导轨间距L=0.5m，导轨下端接定值电阻R=2，导轨电阻忽略不计。在导轨上距底端d=2m处垂直导轨放置一根导体棒MN，其质量m=0.2kg，电阻r=0.5，导体棒始终与导轨接触良好。某时刻起在空间加一垂直导轨平面向上的变化磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系为B=0.5t（T），导体棒在沿导轨向上的拉
26、力F作用下处于静止状态，g取10m/s2。求：(1)流过电阻R的电流I；(2)t=2s时导体棒所受拉力F的大小；(3)从t=4s时磁场保持不变，同时撤去拉力F，导体棒沿导轨下滑至底端时速度恰好达到最大，此过程回路产生的热量Q。【答案】(1)0.2A；(2)1.1N；(3) 1.375J【解析】【分析】【详解】(1)由法拉第电磁感应定律，有由题意可知由闭合电路欧姆定律，可得代入数据，得I1=0.2A(2)当t=2s时，B1=1.0T，导体棒受力平衡解得F=1.1N(3)当t=4s时B2=2.0T，此后磁感应强度不变，设导体棒最大速度为vm，有又因为可解得vm=2.5m/s由功能关系，有解得Q=1
27、.375J17. 如图所示，倾角=30的固定斜面与水平地面在B点平滑连接。质量M=9.0kg的滑块静止在水平地面上，滑块与地面之间的动摩擦因数=0.25。现将质量m=1.0kg的光滑小球从斜面上A点由静止释放，A点距水平地面的高度为H=5.0m。已知小球与滑块间的碰撞是弹性碰撞，g取10m/s2。(1)求小球由A下滑至B过程所受支持力的冲量大小IN；(2)小球与滑块第一次碰撞后返回斜面的最大高度为3.2m，求第一次碰后滑块的速度大小vM1；(3)求小球与滑块发生第n次碰撞后，滑块滑行的距离sn。【答案】(1)；(2)2m/s；(3)（或）【解析】【分析】【详解】(1)小球光滑，沿斜面匀加速下滑
28、，有mgsin=ma可得a=5m/s2由得t=2s所以I=FNt=mgcost=(2)小球到达B点时v1=at=10m/s设小球与滑块第一次碰后反弹速度大小为vm1，滑块速度大小为vM1,有得vM1=8m/s又解得(3)第一次碰后，小球沿斜面往返的时间滑块沿水平地面滑行的时间小球第二次与滑块碰撞时滑块已静止，第二次碰前小球速度v2=vm1=8m/s，由可得同理可知小球第三次与滑块碰撞时滑块也已静止，由可得所以，小球第n次与滑块碰撞后，滑块速度由得（或）18. 如图所示，直线MN与两平行极板垂直。两极板之间存在匀强电场，电场强度大小为E，方向向右，极板间距离为d，S1、S2为极板上的两个小孔。在
29、MN下方和两极板外侧区域存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。MN上方有一绝缘挡板PQ，与MN平行放置。从小孔S1处由静止释放的带正电粒子，经电场加速后，恰能从小孔S2进入磁场，飞出右侧磁场后与挡板PQ相碰。已知两小孔S1、S2到直线MN的距离均为d，粒子质量为m、电量为q，与挡板碰撞前后，粒子电量没有损失，平行于挡板方向的分速度不变，垂直于挡板方向的分速度反向，大小不变，不计粒子的重力。(1)求粒子到达小孔S2时的速度大小(2)若磁场的磁感应强度大小为，为保证粒子再次回到S2，挡板PQ应固定在离直线MN多远处？(3)若改变磁场的磁感应强度大小，使粒子每次通过S2进入磁场后均能沿第(2)问中的路径运动，求粒子第n次通过两侧磁场区域所用时间【答案】(1)；(2)；(3) ，其中n=1，2，3，【解析】【分析】【详解】(1)粒子从释放到第一次到达S2过程，由动能定理得 求得 (2)粒子运动轨迹如图示；粒子在磁场中运动时，有 得 由几何关系可知，粒子第一次从MN射出磁场时与MN的夹角为60，为保证粒子再次回到S2，须打到挡板上如图示的位置O。则挡板与MN的距离应为 解得 (3)设粒子第n次通过磁场的速度为vn，由动能定理可得 （n=1，2，3，） 由于 所以有 粒子第n次在磁场运动的周期 粒子第n次通过磁场所用的时间 其中 n=1，2，3，