广西省柳州市2021届新高考物理模拟试题含解析 16页

广西省柳州市 2021 届新高考物理模拟试题 一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 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．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为 10∶ 1，当原线圈两端输入如图所示 (图示中的图线为正弦曲线 的正值部分 )的电压时，副线圈的输出电压为（ ） A． 22 2 V B．22 V C．11 2 V D． 11 V 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 由公式 1 1 2 2 n U n U 其中 1 220 2 U V 解得 2 11 2U V 故 ABD 错误， C 正确。 故选 C。 2．中国自主研发的 “暗剑 ”无人机，时速可超过 2 马赫．在某次试飞测试中，起飞前沿地面做匀加速直线 运动，加速过程中连续经过两段均为 120m 的测试距离，用时分别为 2s 和 l s，则无人机的加速度大小是 A． 20m/s2 B． 40m/s2 C． 60m/s2 D． 80m/s2 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 第一段的平均速度 1 1 120 m / s 60m / s 2 xv t ；第二段的平均速度 2 2 120 m / s 120m / s 1 xv t ，中间 时刻的速度等于平均速度，则 2 22 1 1 2 120 60 m / s 40m / s1 1.5 2 v va t t ，故选 B. 3．取一根长 2m 左右的细线， 5 个铁垫圈和一个金属盘，在线端系上第一个垫圈，隔 12 cm 再系一个， 以后垫圈之间的距离分别是 36 cm、60 cm、84 cm，如图所示．站在椅子上，向上提起线的上端，让线自 由垂下，且第一个垫圈紧靠放在地上的金属盘，松手后开始计时，若不计空气阻力，则第 2、 3、4、5 个 垫圈（ ） A．落到盘上的声音时间间隔越来越大 B．落到盘上的声音时间间隔相等 C．依次落到盘上的速率关系为 1: 2 : 3 : 2 D．依次落到盘上的时间关系为 1: 2 1 : 3 2 : 2 3 【答案】 B 【解析】 【详解】 AB 、 5 个铁垫圈同时做自由落体运动，下降的位移之比为 1:3:5: 7 ，可以看成一个铁垫圈自由下落，经 过位移之比为 1:3:5: 7，因为初速度为零的匀加速直线运动在相等时间内的位移之比为 1:3:5: 7 ，知各 垫圈落到盘中的时间间隔相等，故选项 A 错误， B 正确； CD 、因为各垫圈落到盘中的时间间隔相等，则各垫圈依次落到盘中的时间比为 1: 2:3: 4 ，则速度之比为 1: 2:3: 4 ，故选项 C、 D 错误． 4．一个带负电的粒子从 x=0 处由静止释放，仅受电场力作用，沿 x 轴正方向运动，加速度 a 随位置变 化的关系如图所示， x2－x1=x 3－x2 可以得出（ ） A．从 x1 到 x3 过程中，电势先升高后降低 B．在 x1 和 x3处，电场强度相同 C．粒子经 x1 和 x3处，速度等大反向 D．粒子在 x2处，电势能最大 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．由图可知， 20 x: 加速度方向沿 x 轴正方向， 2 3x x: 加速度方向沿 x 轴负方向，由于粒子带负电， 则 20 x: 电场强度方向沿 x 轴负方向， 2 3x x: 电场强度沿 x 轴正方向，根据沿电场线方向电势降低可知， 从 x1 到 x3 过程中，电势先升高后降低，在 x1 和 x3 处，电场强度方向相反，故 A 正确， B 错误； C． a t 图像与坐标轴所围面积表示速度变化量，由图像可知， 1 3x x: 速度变化为 0，则粒子经 x1 和 x3 处，速度相同，故 C 错误； D． 20 x: 电场强度方向沿 x 轴负方向， 2 3x x: 电场强度沿 x 轴正方向，则在 x2 处电势最高，负电荷的 电势能最小，故 D 错误。 故选 A。 5．一简谐机械波沿 x 轴正方向传播，周期为 T，波长为 。若在 x = 0 处质点的振动图像如图所示，则该 波在 2 Tt 时刻的波形曲线为（ ） A． B． C． D． 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 由振动图像可知，在 x =0 处质点在 2 Tt 时刻处于平衡位置，且要向下振动，又由于波的传播方向是沿 x 轴正方向传播，根据同侧法可判断出选项 A 是正确的， BCD 错误； 故选 A． 6．一静止的铀核放出一个 α粒子衰变成钍核， 衰变方程为 238 234 4 92 90 2U Th+ He .下列说法正确的是 （ ） A．衰变后钍核的动能等于 α粒子的动能 B．衰变后钍核的动量大小等于 α粒子的动量大小 C．铀核的半衰期等于其放出一个 α粒子所经历的时间 D．衰变后 α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．根据 2 k 2 pE m 可知，衰变后钍核的动能小于 α粒子的动能，故 A 错误； B．根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与 α粒子的动量等大反向，故 B 正确； C．铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个 α粒子所经历的时间是一个原子核衰 变的时间，故两者不等，故 C 错误； D．由于该反应放出能量， 由质能方程可知， 衰变后 α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量， 故 D 错误。 二、多项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 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 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分 7．2019 年 9 月 12 日，我国在太原卫星发射中心 “一箭三星 ”发射成功。 现假设三颗星 a、b、c 均在在赤 道平面上绕地球匀速圆周运动，其中 a、b 转动方向与地球自转方向相同， c 转动方向与地球自转方向相 反， a、b、 c 三颗星的周期分别为 T a =6h、T b =24h、T c=12h ，下列说法正确的是（ ） A． a、b 每经过 6h 相遇一次 B． a、b 每经过 8h 相遇一次 C． b、c 每经过 8h 相遇一次 D． b、c 每经过 6h 相遇一次 【答案】 BC 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．a、b 转动方向相同，在相遇一次的过程中， a 比 b 多转一圈， 设相遇一次的时为 Δt ， 则有 1 a b t t T T 解得 Δ=8ht ，所以 A 错误， B 正确。 CD ．b、c 转动方向相反，在相遇一次的过程中， b、c 共转一圈，设相遇次的时间为 'Δt ，则 有 1 b c t t T T 解得 8t h ，故 C 正确， D 错误。 故选 BC 。 8．如图所示，光滑半圆轨道竖直放置，在轨道边缘处固定一光滑定滑轮 (忽略滑轮大小 )，一条轻绳跨过定 滑轮且两端分别连接小球 A、B，小球 A 在水平拉力 F 作用下静止于轨道最低点 P。现增大拉力 F 使小球 A 沿着半圆轨道运动，当小球 A 经过 Q 点时速度为 v， OQ 连线与竖直方向的夹角为 30°，则下列说法正 确的是 ( ) A．小球 A 、B 的质量之比为 2 ∶2 B．小球 A 经过 Q 点时，小球 B 的速度大小为 2 v C．小球 A 从 P 运动到 Q 的过程中，小球 A 、B 组成的系统机械能一定在增加 D．小球 A 从 P 运动到 Q 的过程中，小球 B 的动能一直增加 【答案】 BC 【解析】 【详解】 A．根据题述条件，不能够得出小球 A 、B 的质量之比， A 错误； B．当小球 A 经过 Q 点时速度为 v，沿轻绳方向的分速度大小为： vcos 60 °＝ 2 v 等于此时 B 的速度大小， B 正确； C．小球 A 从 P 运动到 Q 的过程中，水平拉力 F 做正功，小球 A、 B 组成的系统机械能一定增加， C 正 确； D．小球 A 从 P 运动到 Q 的过程中，小球 B 的重力势能一直增加，机械能一直增加，但动能不一定一直 增加， D 错误。 故选 BC 。 9．一列横波沿水平方向传播，质点 A 平衡位置位于 0.2mx 处，质点 P 平衡位置位于 1.2mx 处，质 点 A 的振动图像如图甲所示， 如图乙所示是质点 A 刚振动了 1．1s 时的波形图， 以下说法正确的是 （ ） A．波速 2m/sv B．波源的最初振动方向向上 C． 0.4st 时波传到 P 点 D．当质点 P 点处于波峰位置时， A 质点处于波谷位置 【答案】 AD 【解析】 【分析】 【详解】 A．由题图甲知 0.2sT ，由题图乙知 0.4m ，波速 2m/sv T A 正确； B．结合图甲、 图乙可判断， 该波沿 x 轴正方向传播， 根据题图乙知 0.1st 时， 波源的振动传到 0.4mx 处，可知波源最初振动方向向下， B 错误； C．波从 0.4mx 处传到 1.2mx 处需要 0.4sxt v ，此时 0.6st ，C 错误； D．质点 A、P 平衡位置间距为 1m，等于 2.5 λ，去整留零相当于 1.5 λ，当质点 P 点处于波峰位置时，质点 A 处于波谷位置， D 正确。 故选 AD 。 10．如图所示，半径为 R 的光滑绝缘圆环固定于竖直平面内， a 为圆环的最低点， c 为圆环的最高点， b 点与圆心 O 等高，该空间存在与圆环平面平行的匀强电场。 质量为 m、带电量为 +q 的小球 P 套在圆环上， 沿环做圆周运动，通过 a、b、c 三点时的速度大小分别为 23 2a gRv 、 21 2b gRv 、 7 2c gRv 。 下列说法正确的是（ ） A．匀强电场方向水平向右 B．匀强电场场强大小为 mg q E C．小球运动过程中对圆环的最大压力为 7.5mg D．小球运动过程中对圆环的最小压力为 1.25mg 【答案】 AC 【解析】 【分析】 【详解】 A．从最低点到最高点： 2 21 1 2 2 2c a acmv mv mgR qU 解得： 0acU 故 ac 连线为等势线，从 a 到 b，有 2 21 1 2 2b a abmv mv mgR qU 解得： 3 0 4ab mgRU q 电场线垂直于等势线，且沿电场线方向电势逐渐降低，故匀强电场方向水平向右，故 A 正确； B． 匀强电场场强大小 3 4 abU mgE R q 故 B 错误； C．电场力 3 4 Eq mg 当电场力与重力合力与圆心在一条直线上时，对圆环的压力达到最大和最小，根据几何关系可知，最大速 度 2 2 max 1 1 (1 cos37 ) sin 37 2 2 amv mv mgR qER 根据牛顿第二定律 2 maxcos53 cos37N vF Eq mg m R 解得最大支持力为： max 7.5F mg 根据牛顿第三定律可知，最大压力为 1．5mg；根据几何关系可知，最小速度 2 2 min 1 1 (1 cos37 ) sin 37 2 2 amv mv mgR qER 根据牛顿第二定律 2 mincos53 cos37 N vEq mg F m R 解得最小支持力为： min 0F 故 C 正确 D 错误。 故选 AC 。 11．一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t=0 时刻的波形如图所示，此时波刚好传播到 x=5m 处的 M 点， 再经时间 t =1s，在 x=10m 处的 Q 质点刚好开始振动。下列说法正确的是 ____。 A．波长为 5m B．波速为 5m/s C．波的周期为 0.8s D．质点 Q 开始振动的方向沿 y 轴正方向 E.从 t=0 到质点 Q 第一次到达波峰的过程中，质点 M 通过的路程为 80cm 【答案】 BCE 【解析】 【分析】 【详解】 A．由波形图可知，波长为 4m，选项 A 错误； B．再经时间 t =1s，在 x=10m 处的 Q 质点刚好开始振动，则波速 5 m/s=5m/s 1 xv t 选项 B 正确； C．波的周期为 4 s=0.8s 5 T v 选项 C 正确； D．质点 M 开始振动的方向沿 y 轴负方向，则质点 Q 开始振动的方向也沿 y 轴负方向，选项 D 错误； E．质点 Q 第一次到达波峰的时间 10 2 1.6s 5 t 从 t=0 开始到质点 Q 第一次到达波峰，质点 M 振动的时间为 1.6s=2T，则通过的路程为 8A=80cm ，选项 E 正确。 故选 BCE 。 12．如图所示，质量为 3.2m 的物块放在水平面上，跨过轻小动滑轮的细绳连接在物块 A 和物块 B 上，与 物块 A 相连的细绳与水面间的夹角为 53°且保持不变，已知物块 B 的质量为 m，重力加速度为 g， sin53 0.8 ， cos53 0.6 ，现用力 F 沿两段绳的角平分线方向向上拉，物块 A 、B 均恰好做匀速直线 运动，则下列说法正确的是（ ） A．拉力 F 为 mg B．物块与水平面的摩擦力为 0.6mg C．细绳拉力为 3.2mg D．物块 A 与水平面的动摩擦因数为 0.25 【答案】 BD 【解析】 【详解】 AC ．滑轮两边绳子的拉力均为 B 的重力， 即 T=mg ，因滑轮两边绳子的夹角为 37°，可知拉力 F 大于 mg， 选项 AC 错误； BD．对物块 A 受力分析可知，水平方向 cos53 cos53 0.6Af T mg mgo o 即物块与水平面的摩擦力为 0.6mg ；竖直方向： sin 53 3.2T N mgo 解得 N=2.4mg 则物块 A 与水平面的动摩擦因数为 0.6 0.25 2.4 Af mg N mg 选项 BD 正确； 故选 BD 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．在 “探究求合力的方法 ”实验中，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为 5N 的弹簧测力计两个，橡 皮条（带两个较长的细绳套） ，刻度尺，图钉（若干个） 。 (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是 ____。 A．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置 O 时，拉力要适当大些 B．再次进行验证时，结点 O 的位置必须保持相同 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度 D．拉橡皮条的细线要稍长一些，标记同一细绳方向的两点距离要远一些 (2)实验小组用图甲装置得到了如图乙所示的两个分力 F1、F2 及合力 F 的图示。 关于合力与分力的关系， 某同学认为用虚线连接 F1 和 F 的末端 A、C，则 AOC 如图丙构成一个三角形，若满足 ____，则说明合力 与分力之间的关系满足平行四边形定则。 【答案】 ACD AC 与表示分力 F 2 的 OB 长度相等，方向平行 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1） [1]A ．合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力 拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则必定结点 O 的位置要相同，同时拉力的大小要适当 大一些，可以有效减小误差。故 A 正确。 B．在重复实验再次进行验证时，结点 O 的位置可以与前一次不同。故 B 错误。 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小因摩擦产生的误差。读数时视线应正对测力计刻 度，可以减小偶然误差。故 C 正确。 D．拉橡皮条的细线要长一些，标记用一细绳方向的两点要远一些，可以减小方向误差，故 D 正确。 故选 ACD 。 （ 2）[2] 根据平行四边形定则可知若 AC 与表示分力 F 2的 OB 长度相等，方向平行，则说明合力与分力之 间的关系满足平行四边形定则。 14．小妮同学利用如图甲所示的实验装置验证系统机械能守恒。 A 、B 是两个质量均为 m 的相同小球， O 为穿过轻杆的固定转轴， C 为固定在支架上的光电门，初始时杆处于水平状态，重力加速度为 g。实验步 骤如下∶ (1)用游标卡尺测得小球 B 的直径 d 如图乙所示，则 d=______mm ； (2)用毫米刻度尺测得 AO 长为 l， BO 长为 2l； (3)由静止释放两小球，当小球 B 通过光电门时，测得光线被小球挡住的时间为 t，则在杆由水平转至竖 直的过程中两小球组成的系统增加的动能 Ek=___， 减少的重力势能 E p=____ （用 m、 g、l、d、 t 表示） 。 (4)若在误差允许的范围内 E k= E p，则小球 A、B 组成的系统机械能守恒。 【答案】 12.40 2 2 5 8 md t mgl 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1] 游标卡尺的主尺读数为 12mm ，游标读数为 0.05 8mm 0.40mm 则游标卡尺的最终读数为 12 0.40mm 12.40mmd (3)[2] 小球 B 通过光电门的瞬时速度 B dv t A、B 转动的半径之比为 1：2，A 、B 的角速度相等，根据 v r 知 A、B 的速度之比为 1：2，所以 A 的 瞬时速度 2 2 B A v dv t 系统动能增加量 2 2 2 2 5 8 1 1 2 2k A B mdE mv mv t [3] 系统重力势能的减小量 2pE mg l mgl mglg 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．小王在实验室做单摆实验时得到如图甲所示的单摆振动情形， O 是它的平衡位置， B、C 是摆球所能 到达的左右最远位置，此时的摆动角度为 θ，小王通过实验测得当地重力加速度为 g＝10m/s2，并且根据 实验情况绘制了单摆的振动图象如图乙所示，设图中单摆向右摆动为正方向。求： (1)单摆的振幅、摆长约为多少； (2)估算单摆振动时最大速度 v。(可能用到的公式 1－cos θ＝2sin 2 2 )(计算结果均保留三位有效数字 ) 【答案】 (1) 5cm； 1.01m；(2) 0.157m/s 【解析】 【分析】 【详解】 (1)由题图乙读出单摆的振幅 A 5cm，周期 2sT 根据单摆的周期公式 2 LT g 得摆长 2 2 2 2 10 2 m 1.01m 4 4 3.14 gTL (2)根据机械能守恒定律 21(1 cosθ) 2 mgL mv 2 θ1 cosθ 2sin 2 又因为 很小，故有 θ 2sin 2 A L 2 (1 cosθ) 0.157m/sgv gL A L 16．导热性能良好的两个相同容器 A、B 由细软管 C 连通，灌注一定量的某液体后将 A 的。上端封闭， 如图甲所示， A 中气柱长度为 h，温度为 T0. 保持 A 固定不动，缓慢竖直向下移动 B，停止移动时位置如 图乙所示，此时 A 、B 容器中液面高度差为 3 h ，甲、乙两图中软管底部相距为 2 h 。保持两容器位置不变， 缓慢加热气体 A ，使得两容器中液面再次持平，如图丙所示。已知液体密度为 ρ，重力加速度为 g，求： ①大气压强 p0； ②丙图 A 容器中气体温度 T。 【答案】① 0 4 3 p gh ；② 0 3 2 T T= 。 【解析】 【分析】 【详解】 ①由状态甲到状态乙， A 容器中气体等温变化由玻意耳定律得 0p hS pV 0 1 3 p p gh 1 2 3 hV h h S 解得 0 4 3 p gh ②由状态甲到状态丙，可看作等压变化 由盖一吕萨克定律 0 hS V T T 由几何知识 3 2 V hS 解得 0 3 2 T T= 17．如图所示。在 y≥0存在垂直 xOy 平面向外的匀强磁场，坐标原点 O 处有一粒子源，可向 x 轴和 x 轴 上方的各个方向均匀地不断发射速度大小均为 v、质量为 m、带电荷量为＋ q 的同种带电粒子。在 x 轴上 距离原点 x0 处垂直于 x 轴放置一个长度为 x0、厚度不计、 能接收带电粒子的薄金属板 P（粒子一旦打在金 属板 P 上，其速度立即变为 0）。现观察到沿 x 轴负方向射出的粒子恰好打在薄金属板的上端，且速度方 向与 y 轴平行。不计带电粒子的重力和粒子间相互作用力： (1)求磁感应强度 B 的大小； (2)求被薄金属板接收的粒子中运动的最长与最短时间的差值； (3)求打在薄金属板右侧面与左侧面的粒子数目之比。 【答案】 (1) 0 mv qx ；(2) 04 3 x v ；(3) 1 2 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1）由左手定则可以判断带电粒子在磁场中沿顺时针方向做匀速圆周运动， 沿 x- 方向射出的粒子恰好打 在金属板的上方，如图 a 所示： 则： 0R x 2 qvB m R v 联立得： 0 mvB qx （ 2）粒子做匀速圆周运动的周期为 T，根据圆周运动公式可知： 022 RT v v x 图 b 为带电粒子打在金属板左侧面的两个临界点，由图可知，圆心 O 与坐标原点和薄金属板下端构成正 三角形，带电粒子速度方向和 x 轴正方向成 30°角，由图 b 可知到达薄金属板左侧下端的粒子用时最短， 即： 0 6 3 Tt v x 图 c 为打在右侧下端的临界点，圆心与坐标原点和薄金属板下端构成正三角形，带电粒子速度方向和 x 轴 正方向成 150 角，由图 a、 c 可知到达金属板右侧下端的粒子用时最长，即： ' 055 6 3 T v xt 则被板接收的粒子中最长和最短时间之差为： 04 3 t v x= （ 3）由图 a 和图 c 可知打在右侧面的粒子发射角为 30°，打在左侧面的粒子发射角为 60 ，所以打在薄金 属板右侧面与左侧面的粒子数目之比为： 0 1 0 2 30 1 60 2 t t