湖北省宜昌市夷陵中学、襄阳五中、钟祥一中2021届高三物理5月模拟试题(含解析)

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湖北省宜昌市夷陵中学、襄阳五中、钟祥一中2021届高三物理5月模拟试题(含解析)一、选择题:本题共8小题,每小题6分。

在每小题给出的四个选项中,第14~18题只有一个选项符合题目要求,第19~21题有多个选项符合要求。

全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。

1.物理学家通过艰辛的实验和理论研究探究自然规律,为科学事业做出了巨大贡献.下列描述中符合物理学史实的是( )A. 奥斯特发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说B. 法拉第发现了电磁感应现象并总结出了判断感应电流方向的规律C. 牛顿发现了万有引力定律但未给出引力常量G的数值D. 哥白尼大胆反驳地心说,提出了日心说,并发现行星沿椭圆轨道运行的规律【答案】C【解析】【详解】奥斯特发现了电流的磁效应,安培并提出了分子电流假说,选项A错误;法拉第发现了电磁感应现象,楞次总结出了判断感应电流方向的规律,选项B错误;牛顿发现了万有引力定律但未给出引力常量G的数值,后来卡文迪许用扭秤实验测出了引力常数,选项C正确;哥白尼大胆反驳地心说,提出了日心说,开普勒发现行星沿椭圆轨道运行的规律,选项D错误;故选C.2.为了减少污染,工业废气需用静电除尘器除尘,某除尘装置如图所示,其收尘极为金属圆筒,电晕极位于圆筒中心。

当两极接上高压电源时,电晕极附近会形成很强的电场使空气电离,废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积,以达到除尘目的。

假设尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变,下列判断正确的是( )A. 带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大B. 金属圆筒内越靠近收尘极电势越高C. 带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越大D. 金属圆筒内存在匀强电场 【答案】B 【解析】 【分析】尖端电荷密度大,附近的场强强,空气越容易电离,画出金属筒和金属丝之间的电场线分布图,比较场强的大小,带负电的细颗粒物根据受力判断运动情况。

【详解】尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动,电场力做正功,电势能越来越小,故A 错误;逆电场线方向,电势变高,故越靠近收尘极,电势越高,故B 正确;离电晕极越远,场强越小,尘埃带电量不变,电场力越小,故C 错误,根据图象信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场,电场线方向由收尘极指向电晕极,故D 错误;故选B 。

【点睛】此题考查静电的应用-静电除尘,解答本题关键是要知道金属圆筒和金属丝之间的电场分布,电场强度越大的地方气体越容易电离。

3.2021年6月14日11时06分,探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继星成为世界首颗成功进入地月拉格朗日L 2点的Halo 使命轨道的卫星,为地月信息联通搭建“天桥”。

如图所示,该L 2点位于地球与月球连线的延长线上,“鹊桥”位于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动,已知地球、月球和“鹊桥”的质量分别为M e 、M m 、m ,地球和月球之间的平均距离为R ,L 2点离月球的距离为x ,则( )A. “鹊桥”的线速度小于月球的线速度 B . “鹊桥”的向心加速度小于月球的向心加速度C. x 满足223()()e m eM M M R x R x x R+=++D. x 满足223()()e m M M mR x R x x R+=++ 【答案】C 【解析】【详解】线速度v =ωR ,中继星绕地球转动的半径比月球绕地球的半径大,“鹊桥”中继星绕地球转动的线速度比月球绕地球转动的线速度大,故A 错误;向心加速度a =ω2R ,“鹊桥”中继星绕地球转动的向心加速度比月球绕地球转动的向心加速度大,故B 错误;中继卫星的向心力由月球和地球引力的合力提供,则有()()222e m GM m GM m m R x R x x ω+=++,对月球而言则有22e m m GM M M R Rω= ,两式联立可解得 ()()223e m e M M M R x x R R x +=++,故C 正确,D 错误;故选C 。

4.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom ),它在原子核物理的研究中有重要作用,图为μ氢原子的能级示意图.假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n =2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为1ν、2ν、3ν、4ν、5ν和6ν的不同频率光,且频率依次增大,则E 等于A. h (3ν-1ν)B. h (5ν+6ν)C. h 3νD. h 4ν【答案】C 【解析】μ子吸收能量后从n =2能级跃迁到较高m 能级,然后从m 能级向较低能级跃迁,若从m 能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n =1能级,则辐射的能量最大,否则跃迁到其它较低的激发态时μ子仍不稳定,将继续向基态和更低的激发态跃迁,即1、2、3…m 任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光,故总共可以产生的辐射光子的种类为:()2162m m m C -== ,解得m =4,即μ子吸收能量后先从n =2能级跃迁到n =4能级,然后从n =4能级向低能级跃迁.辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级,能级3到能级2,能级4到能级2,能级2到能级1,能级3到能级1,能级4到能级1,所以能量E 与3h ν相等。

故C 正确,ABD 错误。

5.如图甲所示,倾角45°斜面置于粗糙的水平地面上,有一滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量为m 的小球相连(绳与斜面平行),滑块质量为2m ,滑块能恰好静止在粗糙的斜面上。

在图乙中,换成让小球在水平面上做圆周运动,轻绳与竖直方向的夹角为θ,且转动逐渐加快,θ≤45°,在图丙中,两个小球对称在水平面上做圆周运动,每个小球质量均为m ,轻绳与竖直方向的夹角θ,且转动逐渐加快,在θ≤45°过程中,三幅图中,斜面都静止,且小球未碰到斜面,则以下说法中正确的是A. 甲图中斜面受到地面的摩擦力方向水平向右B. 乙图小球转动的过程中滑块受到的摩擦力不可能为零C. 乙图小球转动的过程中滑块受到的摩擦力可能沿斜面向下D. 丙图小球转动的过程中滑块一定沿斜面向上运动 【答案】D 【解析】【详解】A 、甲图中,以小球为研究对象,小球受到重力与绳子的拉力是一对平衡力,所以绳子的拉力大小T 等于小球的重力;以斜面和滑块组成的整体为研究对象受力分析,水平方向:cos f T θ=,方向水平向左,故A 错误;BC 、乙图中,以小球为研究对象,小球受到的重力与绳子的拉力提供小球做匀速圆周运动的向心力,则:cos mgT θ'=;以滑块为研究对象,滑块受到重力、绳子的拉力、斜面的支持力和摩擦力;设摩擦力的方向向上,则:12sin 45mg T f ︒'=+,可得:12sin 452cos cos mg mg f mg mg θθ︒=-=-,由于45θ︒,则2cos mgmg θ<,可知1f 一定为正值,所以乙图小球转动的过程中滑块受到的摩擦力一定沿斜面向上。

若增大小球的转速,则细线与竖直方向之间的夹角增大,当45θ︒=时,2cos mgmg θ=,则滑块受到的摩擦力为零,故BC 错误;D 、以任意一个小球为研究对象,小球受到的重力与绳子的拉力提供小球做匀速圆周运动的向心力,则:cos mgT θ''=,两个小球的质量相等,所以两根绳子的拉力的合力的方向一定沿竖直向下的方向,且合力的大小:2cos 2cos 2cos mg F T mg θθθ''=⋅=⨯⨯=合,可知竖直段的竖直的拉力始终与两个小球重力的和,等于2mg ;以滑块为研究对象,滑块受到重力、绳子的拉力、斜面的支持力和摩擦力;设摩擦力的方向向上,则:22sin 45mg T f ︒''=+,解得:22sin 452(22)f mg mg mg ︒=-=-,为负,故摩擦力的方向向下,故小球转动的过程中滑块一定沿斜面向上运动,D 正确。

6.如图所示,斜面底端上方高h 处有一小球以水平初速度0v 抛出,恰好垂直打在斜面上,斜面的倾角为30°,重力加速度为g ,下列说法正确的是A. 03v B. 要让小球始终垂直打到斜面上,应满足h 和0v 成正比关系 C. 要让小球始终垂直打到斜面上,应满足h 和0v 的平方成正比关系D. 若高度h 一定,现小球以不同的0v (213)gh -【答案】ACD 【解析】【详解】A 、设小球打到斜面上的时间为t ,恰好垂直打在斜面上,根据几何关系可得0tan 60y v gt v v ︒==,解得03v t g=,故A 正确; BC 、要让小球始终垂直打到斜面上,小球平抛运动的水平位移201,2x v t y gt ==,小球落在斜面上,根据几何关系得:tan 30h y x ︒-=,代入03v t g=解得:2052v h g =,h 和0v 的平方成正比关系,故B 错误,C 正确; D 、小球落在斜面上时的竖直分速度2y v gy =,2x x g v x t y==,由于tan 30h y x ︒-=,速度22xyv v v =+,联立解得:237322h y v g h y ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭,根据数学知识可知,积一定,当二者相等时和有最小值,故最小值为(213)m g v h =-,故D 正确。

7.如图所示,xOy 平面位于光滑水平桌面上,在O ≤x ≤2L 的区域内存在着匀强磁场,磁场方向垂直于xOy 平面向下。

由同种材料制成的粗细均匀的正六边形导线框,放在该水平桌面上,AB 与DE 边距离恰为2L ,现施加一水平向右的拉力F 拉着线框水平向右匀速运动,DE 边与y轴始终平行,从线框DE 边刚进入磁场开始计时,则线框中的感应电流i (取逆时针方向的电流为正)随时间t 的函数图象和拉力F 随时间t 的函数图象大致是A.B.C.D.【答案】AC【解析】当DE边在0~L区域内时,导线框运动过程中有效切割长度越来越大,与时间成线性关系,初始就是DE边长度,所以电流与时间的关系可知A正确,B错误;因为是匀速运动,拉力F与安培力等值反向,由22B L vFR=知,力与L成二次函数关系,因为当DE边在0~2L区域内时,导线框运动过程中有效切割长度随时间先均匀增加后均匀减小,所以F随时间先增加得越来越快后减小得越来越慢,选C正确,D错误。

所以AC正确,BD错误。

8.如图所示,在直角坐标系xOy中,位于坐标轴上的M、N、P三点到坐标原点O的距离均为r,在第二象限内以O1(-r,r)为圆心,r为半径的14圆形区域内,分布着方向垂直xOy平面向外的匀强磁场;现从M点平行xOy平面沿不同方向同时向磁场区域发射速率均为v的相同粒子,其中沿MO1方向射入的粒子恰好从P点进入第一象限。