天津市2021年普通高中学业水平等级性考试物理模拟试题（三）（含答案）

2021年天津市普通高中学业水平等级性考试
物理 模拟试题（三）
本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，考试用时60分钟。
第Ⅰ卷
一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1．2020年12月4日，新一代“人造太阳”核聚变实验装置—中国环流器二号（如图所示）在四川成都建成并实现首次放电。这标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。它是一种利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器装置，容器外面缠绕着两组线圈（如图所示）。通电时，托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将1.5亿摄氏度高温的等离子体约束在环形真空室内，以达到核聚变的目的。下列说法正确的是（　　）
A．核能不属于清洁能源
B．托卡马克内部核反应可能是
C．线圈1产生水平方向的环形磁场
D．螺旋型磁场可以约束运动方向不同的带电粒子
2．a、b、c三条平行光线从空气射向玻璃砖且方向垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径，如图所示。光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对三种光的折射率关系是na＜nb＜nc
B．玻璃对三种光的折射率关系是na＜nc，b光的折射率大小无法确定
C．用相同的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距比c光干涉条纹间距小
D．若a、c都能使某金属发生光电效应，则a打出的光电子的最大初动能大于c光打出的光电子的最大初动能
3．如图甲所示为某景区内的高空滑索运动，质量为m的游客可利用轻绳通过轻质滑环悬吊下滑。假设某阶段钢索与水平方向的夹角θ=30?，轻绳始终保持竖直，示意图如图乙，在这一阶段（　　）
A．游客处于失重状态
B．钢索对滑环的支持力为0.5mg
C．游客运动的加速度为0.5g
D．钢索与滑环间的动摩擦因数为
4．直角坐标系xOy的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线，位于处的一波源发出的两列机械波a、b同时分别在介质I、Ⅱ中传播，某时刻的波形图如图所示，此时刻b波恰好传到处，下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向沿y轴正方向
B．处质点P在这段时间内的路程为10cm
C．两列波的频率关系
D．此时刻a波传到处
5．手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（　　）
A．电压表V的示数为
B．通过灯泡的电荷量为
C．电灯中产生的焦耳热为
D．当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为
二、不定项选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）
6．下列说法正确的是（　　）
A．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚。这说明温度越高布朗运动越激烈
B．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
C．气体的体积增大内能有可能保持不变
D．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
7．地球赤道上的物体随地球自转的周期为T，地球半径为R，同步卫星离地面的高度h，已知万有引力常量为G，忽略地球的自转，则用上述物理量可以求出（　　）
A．地球的质量 B．同步卫星的动能
C．同步卫星的质量 D．地表附近的重力加速度
8．空间某一静电场的电势φ在x轴的分布如图所示，A、B、C、D是x轴上的四点，电场强度在x方向上的分量大小分别是、、、，则（　　）
A．
B．
C．A、D两点在x方向上的场强方向相反
D．同一负点电荷在A点时的电势能小于在B点时的电势能
第Ⅱ卷
9．（12分）
（1）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在________方向（填“水平”或“竖直”）。
②弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为；在砝码盘中每次增加砝码，弹簧长度依次记为至，数据如下表：
代表符号







数值







表中有一个数值记录不规范，代表符号为________。由表可知所用刻度尺的最小分度为________。
③如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_____的差值（填“或”）。
④由图可知弹簧的劲度系数为________；（g取）
（2）某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表V的最大测量值为3V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。
①已知电流计G的满偏电流、内阻rG=0.30Ω，电路中已将它改装为最大测量值为600mA的电流表，则R1=______Ω；（结果保留两位有效数字）
②通过移动滑动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数I，作出如图乙所示的图像。某次测量时，电压表V的示数如图丙所示，则此时通过电源E的电流为______mA（结果保留三位有效数字），电源E的电动势等于______V，内阻等于______Ω。（结果均保留三位有效数字）
10．（14分）如图所示，光滑水平面上放一木板A，质量，小铁块B（可视为质点）质量为，木板A和小铁块B之间的动摩擦因数，小铁块B以v0= 10m/s的初速度从木板A的左端冲上木板，恰好不滑离木板。（）
(1)A、B的加速度分别为多少？
(2)经过多长时间A、B速度相同，相同的速度为多少？
(3)薄木板的长度？
11．（16分）
如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d=3m，导轨右端连接一阻值为的小灯泡L。在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为2m。在时刻，电阻不计的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动。金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，通过小灯泡的电流强度始终没有发生变化。求：
(1)通过小灯泡的电流强度；
(2)恒力F的大小；
(3)金属棒进入磁场前做匀加速直线运动的加速度大小。
12．（18分）在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入处在水平面内的晶圆（硅片）。速度选择器、磁分析器和偏转系统中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直纸面向外；速度选择器和偏转系统中的匀强电场场强大小均为E，方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为L的正方体，其速度选择器底面与晶圆所在水平面平行，间距也为L。当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的O点（即图中坐标原点，x轴垂直纸面向外）。整个系统置于真空中，不计离子重力，打在晶圆上的离子，经过电场和磁场偏转的角度都很小。当α很小时，有，。求：
(1)离子通过速度选择器后的速度大小v和磁分析器选择出来离子的比荷；
(2)偏转系统仅加电场时离子注入晶圆的位置，用坐标(x，y)表示；
(3)偏转系统仅加磁场时离子注入晶圆的位置，用坐标(x，y)表示；
(4)偏转系统同时加上电场和磁场时离子注入晶圆的位置，用坐标(x，y)表示，并说明理由。
2021年天津市普通高中学业水平等级性考试
物理模拟试题（三）参考答案
1．D
2．B
3．D
4．D
5．C
6．BC
7．AD
8．BCD
9．（1）竖直 静止 1mm
（2）0.15 300 2.93-2.94 1.00-1.03
10．(1)aA = 0.5m/s2，aB = 2m/s2；(2)4s，2m/s；(3)20m
11．(1)1A；(2)6N；(3)0.125m/s2
12．(1)，；(2)（，0）；(3)（0，）；(4)见解析