辽宁省葫芦岛市2021届第四次新高考模拟考试物理试卷含解析 15页

辽宁省葫芦岛市 2021 届第四次新高考模拟考试物理试卷 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 1．一只小鸟飞停在一棵细树枝上，随树枝上下晃动，从最高点到最低点的过程中，小鸟（ ） A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先失重后超重 D．先超重后失重 【答案】 C 【解析】 小鸟随树枝从最高点先向下加速后向下减速到最低点，所以小鸟先处于失重状态，后减速处于超重状态， 故 C 正确． 点晴：解决本题关键理解超重与失重主要看物体的加速度方向，加速度方向向上，则物体超重，加速度方 向向下，则物体失重． 2．近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究，为我 们将来登上火星、 开发和利用火星资源奠定了坚实的基础．如果火星探测器环绕火星做 “近地 ”匀速圆周运 动，并测得该运动的周期为 T ，则火星的平均密度 ρ的表达式为（ k 为某个常数） （ ） A． kT B． k T C． 2kT D． 2 k T 【答案】 D 【解析】 【详解】 探测器绕火星做 “近地 ”匀速圆周运动，万有引力做向心力，故有 2 2 2 4MmG m R R T 解得 2 3 2 4M R GT 故火星的平均密度为 2 23 3 4 3 M k GT TR （ 3k G 为常量） 故选 D。 3．如图所示， 竖直平面内两个四分之一圆弧轨道的最低点相切， 圆心分别为 1O 、 2O ，半径分别为 R 和 2R ， 两个小球 P、Q 先后从 A 点水平拋出，分别落在轨道上的 B 、 C 两点，已知 B 、 C 两点处于同一水平线 上，在竖直方向上与 A 点相距 0.6R ，不计空气阻力，重力加速度为 g 。下列说法正确的是（ ） A．小球 P 在空中运动的时间较短 B．小球 Q 从抛出到落在轨道上的速度变化量较大 C．小球 P 与小球 Q 抛出时的速度之比为 1∶11 D．两小球落在轨道上的瞬间，小球 P 的速度与水平方向的夹角较小 【答案】 C 【解析】 【详解】 A． B、 C 在同一水平线上，平抛运动的下落时间，由竖直方向的自由落体分运动决定，故 P Qt t 故 A 错误； B．平抛运动的速度变化量 v gt ，两球的下落时间相等， 故 v 大小相等， 方向都竖直向下， 故 B 错误； C． P 球的水平位移为 2 2(0.6 ) 0.2Px R R R R Q 球的水平位移为 2 2(2 ) (1.6 ) 2.2Qx R R R R 结合 0x v t 可知，初速度大小之比等于水平分位移大小之比，为 1∶11，故 C 正确； D．小球 P 落在轨道上的瞬间速度与水平方向的夹角正切 tan P gt v 小球 Q 落在轨道上的瞬间速度与水平方向的夹角正切 tan Q gt v 可得 小球 P 的速度与水平方向的夹角较大，故 D 错误。 故选 C。 4．密闭容器内封有一定质量的空气，使该容器做自由落体运动，气体对容器壁的压强（ ） A．为零 B．保持不变 C．减小 D．增大 【答案】 B 【解析】 气体的压强是由于气体分子做无规则运动， 对器壁频繁地撞击产生的， 容器做自由落体运动时处于完全失 重状态，但气体分子的无规则运动不会停止．根据气体压强的决定因素：分子的平均动能和分子的数密度 可知，只要温度和气体的体积不变，分子的平均动能和单位体积内分子数目不变，气体对容器壁的压强就 保持不变，故 B 正确， ACD 错误．故选 B． 点睛：大量的气体分子做无规则热运动，对器壁频繁、持续地碰撞产生了压力，单个分子碰撞器壁的冲力 是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来 看，气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力． 5．如图所示， PQ 两小物块叠放在一起，中间由短线连接 (图中未画出 )，短线长度不计，所能承受的最大 拉力为物块 Q 重力的 1.8 倍；一长为 1.5 m 的轻绳一端固定在 O 点，另一端与 P 块拴接，现保持轻绳拉 直，将两物体拉到 O 点以下，距 O 点竖直距离为 h 的位置，由静止释放，其中 PQ 的厚度远小于绳长。 为保证摆动过程中短线不断， h 最小应为（ ） A． 0.15m B．0.3m C．0.6 m D． 0.9 m 【答案】 D 【解析】 【详解】 设摆到最低点时，短线刚好不断，由机械能守恒得 21 2P Q P Qm m g L h m m v 对 Q 块，根据牛顿第二定律有： 2 1.8 Q Q Q m v m g m g L 将 L=15m 代入得 0.9mh 。 ABC 错误； D 正确。 故选 D。 6．如图，质量为 m=2kg 的物体在 =30°的固定斜个面上恰能沿斜面匀速下滑。现对该物体施加水平向左 的推力 F 使其沿斜面匀速上滑， g=10m/s 2，则推力 F 的大小为（ ） A． 20 3 N 3 B． 40 3 N 3 C． 20 3N D． 80 3 N 3 【答案】 C 【解析】 【详解】 无 F 时，恰能沿斜面下滑，有 mgsin θ =μ mgcosθ 则有 3tanθ 3 有 F 时，沿下面匀速上滑，对物体进行受力分析如图所示 有 Fcos θ =mgsin θ +μ（mgcosθ +Fsin θ） F（ cos θ-μ sin θ）=2mgsin θ 解得 2 sin 20 3N cos sin mgF 故 C 正确， ABD 错误。 故选 C。 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．密闭的导热容器中盛有部分水，长时间静置后，液面与空气、容器壁的接触情形如图所示。则 （ ） A．水对容器壁是浸润的 B．水的表面层分子间作用力表现为斥力 C．水面上方的水蒸汽为饱和汽 D．环境温度改变时水的饱和气压不变 【答案】 AC 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．由图可知，水润湿容器壁并依附在容器壁上面，属于浸润现象，此时附着层内分子间的距离小于液 体内部分子的距离，附着层分子之间的作用力表现为斥力，附着层有扩展趋势，故 A 正确， B 错误； C．密闭的导热容器中盛有部分水，长时间静置后，水蒸气与水达到动态平衡，故水面上方的水蒸汽为饱 和汽，故 C 正确， D．水的饱和气压随温度的变化而变化，故 D 错误。 故选 AC 。 8．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块， O点为弹簧在原长时物块的位置．物块由 A 点 静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达 B 点．在从 A 到 B 的过程中，物块（ ） A．加速度先减小后增大 B．经过 O 点时的速度最大 C．所受弹簧弹力始终做正功 D．所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功 【答案】 AD 【解析】 【分析】 【详解】 A 项：由于水平面粗糙且 O 点为弹簧在原长时物块的位置，所以弹力与摩擦力平衡的位置在 OA 之间， 加速度为零时弹力和摩擦力平衡，所以物块在从 A 到 B 的过程中加速度先减小后反向增大，故 A 正确； B 项：物体在平衡位置处速度最大，所以物块速度最大的位置在 AO 之间某一位置，即在 O 点左侧，故 B 错误； C 项：从 A 到 O 过程中弹力方向与位移方向相同，弹力做正功，从 O 到 B 过程中弹力方向与位移方向相 反，弹力做负功，故 C 错误； D 项：从 A 到 B 过程中根据动能定理可得 W 弹 -W 克 f=0，即 W 弹=W 克 f，即弹簧弹力做的功等于克服摩擦 力做的功，故 D 正确． 9．如图所示，理想变压器原、副线图的应数些为 n1:n2=2:1 ，输人端接在 30 2sin100u t (V) 的交流 电源上， R1 为电阻箱， 副线圈连在电路中的电阻 R=10Ω，电表均为理想电表。 下列说法正确的是 ( ) A．当 R 1=0 时，电压表的读数为 30V B．当 R1=0 时，若将电流表换成规格为 “ 5V 5W”的灯泡，灯泡能够正常发光 C．当 R 1=10Ω时，电流表的读数为 1.2A D．当 R 1=10Ω时，电压表的读数为 6V 【答案】 BC 【解析】 【详解】 输入端电压的有效值为 30V ，当 R 1=0 时，电压表的读数为 2 2 1 1 1 30V 15V 2 nU U n ，选项 A 错误； 当 R 1=0 时，若将电流表换成规格为 “ 5V， 5W”的灯泡，灯泡电阻为 2 5L UR P ，此时次级电流 2 2 1A L UI R R ，因灯泡的额定电流为 1AL PI U ，则此时灯泡能够正常发光， 选项 B 正确； 当 R1=10Ω 时，设电流表的示数为 I ，则此时初级电流为 0.5I，初级电压： 30 0.5 10 30 5I I ，则次级电压为 1 (30 5 ) 2 I ，则 1 (30 5 )= 10 2 I I ，解得 I=1.2A ，此时电压表读数为 IR=12V ，选项 C 正确， D 错误； 10．如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为 m 的小球，从离弹簧上端高 h 处 由静止释放， 某同学在研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程， 他以小球开始下落的位置为 原点，沿竖直向下方向建立坐标轴 Ox ，作出小球所受弹力 F 大小随小球下落的位置坐标 x 的变化关系如 图乙所示，不计小球与弹簧接触时能量损失，不计空气阻力，重力加速度为 g。以下判断正确的是（ ） A．最低点的坐标大于 02x h x B．当 0x h x ，重力势能与弹性势能之和最大 C．小球受到的弹力最大值等于 2mg D．小球动能的最大值为 0 2 mgxmgh 【答案】 AD 【解析】 【分析】 【详解】 AC ．根据乙图可知，当 x=h+x 0 使小球处于平衡位置，根据运动的对称性可知，小球运动到 h+2x 0 位置时 的速度不为零，则小球最低点坐标大于 h+2x 0，小球受到的弹力最大值大于 2mg，选项 A 正确， C 错误； B．根据乙图可知，当 x=h+x 0，小球的重力等于弹簧的弹力，此时小球具有最大速度，以弹簧和小球组成 的系统，机械能守恒可知，重力势能与弹性势能之和最小，故 B 错误； D．小球达到最大速度的过程中，根据动能定理可知 2 0 0 1 2 1 2 mg h x mg x mv＝ 故小球动能的最大值为 0 1 2 mgh mgx ，故 D 正确。 故选 AD 。 11．如图所示，正方形 ABCD 位于竖直平面内， E、F、G、H 分别为四条边的中点 ,且 GH 连线水平， O 为正方形的中心。竖直平面内分布有一匀强电场、电场方向与水平面成 45°角。现自 O 点以初速度 0v 水平 向左射出一带正电粒子，粒子恰能到达 G 点。若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A．电场方向一定由 O 指向 D B．粒子从 O 到 G，电势能逐渐减小 C．粒子返回至 H 点时速率也为 0v D．若仅将初速度方向改为竖直向上，粒子一定经过 DE 间某点 【答案】 AD 【解析】 【详解】 A．自 O 点以初速度 0v 水平向左射出一带正电粒子，粒子恰能到达 G 点，可知粒子沿 OG 方向做匀减速 运动，粒子受到的合外力沿 GO 方向水平向右，因重力竖直向下，则电场力斜向右上方，即电场方向一定 由 O 指向 D，选项 A 正确； B．粒子从 O 到 G，电场力做负功，则电势能逐渐增加，选项 B 错误； C．粒子返回至 O 点时速率为 0v ，则到达 H 点的速度大于 v0，选项 C 错误； D．设正方形边长为 2L ，粒子速度方向向左时，粒子所受的合外力水平向右，其大小等于 mg,加速度为向 右的 g，因粒子恰能到达 G 点，则 2 0 2 vL g 仅将初速度方向改为竖直向上，粒子的加速度水平向右，大小为 g，则当粒子水平位移为 L 时，则： 21 2 L gt 竖直位移 0 0 2 2Lh v t v L g 则粒子一定经过 DE 间某点，选项 D 正确； 故选 AD 。 12．如图所示，一由玻璃制成的直角三棱镜 ABC ，其中 AB ＝AC ，该三棱镜对红光的折射率大于 。一 束平行于 BC 边的白光射到 AB 面上。光束先在 AB 面折射后射到 BC 面上，接着又从 AC 面射出。下列 说法正确的是 ________。 A．各色光在 AB 面的折射角都小于 30° B．各色光在 BC 面的入射角都大于 45° C．有的色光可能不在 BC 面发生全反射 D．从 AC 面射出的有色光束中红光在最上方 E. 从 AC 面射出的光束一定平行于 BC 边 【答案】 ABE 【解析】 【分析】 由临界角的范围，由临界角公式求出折射率的范围，从而确定各色光的折射角大小，根据临界角的性质确 定能否发生发全射，并根据几何关系和折射定律确定各色光的位置。 【详解】 设光在 AB 面的折射角为 α，由折射定律知， ，解得 sin α＜ ，即各色光在 AB 面的折射角都小 于 30°，故 A 正确；由几何关系知，各色光射向 BC 面时，入射角都大于 45°，故 B 正确；由临界角公式 sin θ =1/n知，各色光全反射的临界角都小于 45°，各色光都在 BC 面发生全反射，故 C 错误；从 AC 面射 出的光束一定平行于 BC 边，由于红光射向 BC 面时的入射角最大，故红光射到 AC 面时处于最下方，故 E 正确， D 错误。故选 ABE 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．某学习小组的同学探究小灯泡 L 的伏安特性曲线，可供选用的器材如下∶ 小灯泡 L ，规格 “3.6V、 0.3A”； 电流表 A，量程 0.2A，内阻 r 1=0.6 Ω； 电压表 V，量程 3V，内阻 r 2=3k Ω； 标准电阻 R1 阻值 1.2 Ω； 标准电阻 R2 阻值 1kΩ； 标准电阻 R3 阻值 10k Ω； 滑动变阻器 R，阻值范围 0~10Ω； 学生电源 E，电动势 4V ，内阻不计； 开关 S 及导线若干。 (1)甲同学设计了如图 1 所示的电路来进行测量，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于 _____（填 “ a” 或 “b”）端。闭合开关后移动滑片，发现电流表几乎无示数，电压表示数接近 3V，其故障原因可能是 __________（填 “ cd间 L 支路短路 ”或 “ cd间 L 支路断路 ”）； (2)排除故障后，某次电压表的示数如图 2 所示，其读数为 ______V； (3)学习小组认为要想更准确地描绘出 L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在甲同学的基础 上利用所供器材，在图 3 所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号； ________ (4)按图 3 重新连接好电路，移动滑片在某个位置，读出电压表、电流表示数分别为 U、 I，如果不考虑电 压表的分流，则此时刻灯泡 L 的电阻 R=______ （用 U、I 及数字表示） 。 【答案】 a cd 间 L 支路断路 2.30 8 9 U I 【解析】 【详解】 (1)[1][2] 闭合开关前，为了保证电路安全，滑动变阻器的滑片应该置于 a 端，闭合开关后移动滑片，发现 电流表几乎无示数，电压表示数接近 3V ，其故障原因可能是 cd 间 L 支路断路； (2)[3] 电压表最小分度为 0.1V，则电压表读数为 2.30V； (3)[4] 电压表、电流表需要扩大量程，结合灯泡的额定电压和电流，电流表并联 R 1，量程扩大到 0.3A，电 压表串联 R2，量程扩大到 4.0V，根据扩程后的电表内阻和灯泡的额定电压下的内阻，选用电流表外接法。 如图 (4)[5] 根据图 3 电路图，可以得到灯泡两端的电压为 4 3 U ，电流为 3 2 I ，根据欧姆定律得 8 9 UR I 14．如图所示，一端固定滑轮的长木板放在桌面上，将光电门固定在木板上的 B 点，用重物通过细线拉小 车，且重物与力的传感器相连，若利用此实验装置做 “探究合外力做的功与物体动能改变量的关系实验 ”， 小车质量为 M ，保持小车质量不变，改变所挂重物质量 m 进行多次实验，每次小车都从同一位置 A 由静 止释放（ g 取 10m/s2）． （ 1）完成该实验时， ____________（填 “需要 ”或 “不需要 ”）平衡摩擦力； （ 2）在正确规范操作后，实验时除了需要读出传感器的示数 F，测出小车质量 M ，通过光电门的挡光时 间 t 及遮光条的宽度 d，还需要测量的物理量是 ________。由实验得到合外力对小车做的功与小车动能改 变量的关系式为 ________（用测得的物理量表示） 。 【答案】需要 A、B 的间距 x 【解析】 【详解】 （ 1）本实验需要平衡摩擦力，如果存在摩擦力，则细线对小车的拉力就不是小车的合外力，则合外力的 功无法具体计算。 （ 2）小车通过光电门的速度为 ，根据动能定理： ，所以还需要测量的量是 A、B 的 间距 x，根据上式可得：合外力对小车做的功与小车动能改变量的关系式为 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示， 一根直杆 AB 与水平面成某一角度自定， 在杆上套一个小物块， 杆底端 B 处有一弹性挡板， 杆与板面垂直．现将物块拉到 A 点静止释放，物块下滑与挡板第一次碰撞前后的 v-t 图象如图乙所示，物 块最终停止在 B 点．重力加速度为取 g=10 m/s 1．求 : (1)物块与杆之间的动摩擦因数 μ； (1)物块滑过的总路程 s． 【答案】 （1） μ=0.15（1）s= 6m 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1）设杆与水平方向的夹角为 θ，由图象可知，物块匀加速运动的加速度大小 2 2 1 4 m/s 4m/s 1 a ， 匀减速上滑的加速度大小 2 2 2 4 m/s 8m/s 0.5 a ， 根据牛顿第二定律得， 1sin cosmg mg ma ， 2sin + cosmg mg ma ， 联立两式解得 0.25 ， sin 0.6 ． （ 1）物块最终停止在底端，对全过程运用动能定理得， 1 sin cos 0mgs mg s ， 由图线围成的面积知， 1 1 4 1m 2m 2 s ， 代入数据解得 s=6m． 16．如图，某棱镜的横截面积为等腰直角三角形 ABC ，其折射率 ，一束单色光从 AB 面的 O 点入 射，恰好在 AC 面上发生全反射， O、A 的距离 ，求： 光在 AB 面的入射角的正弦值； 光从 O 点入射到 AC 面上发生全反射所经历的时间． 【答案】 正弦值为 ； 时间为 【解析】 【分析】 （ 1）由折射率求得临界角后，结合光路图中几何关系可求入射角的正弦值； （ 2）由折射率求得光在介质中的传播速度，由光路图求得光在玻璃中的对应路程，可计算光的传播时间。 【详解】 （ 1）光路如图 根据全反射定律： ，解得 由几何关系得 ，得 （ 2） 由几何关系得 ，解得 17．如图甲所示， 两竖直同定的光滑导轨 AC 、A'C' 间距为 L ，上端连接一阻值为 R 的电阻。 矩形区域 abcd 上方的矩形区域 abA'A 内有方向垂直导轨平面向外的均匀分布的磁场，其磁感应强度 B 1随时间 t 变化的 规律如图乙所示（其中 B0、t 0 均为已知量） ，A 、a 两点间的高度差为 2gt0（其中 g 为重力加速度） ，矩形 区域 abcd 下方有磁感应强度大小为 B 0、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场。现将一长度为 L，阻值为 R 的金属棒从 ab 处在 t=0 时刻由静止释放，金属棒在 t=t 0 时刻到达 cd 处，此后的一段时间内做匀速直线运 动，金属棒在 t=4t 0 时刻到达 CC' 处，且此时金属棒的速度大小为 kgt 0（k 为常数） 。金属棒始终与导轨垂 直且接触良好，导轨电阻不计，空气阻力不计。求： (1)金属棒到达 cd 处时的速度大小 v 以及 a、d 两点间的高度差 h； (2)金属棒的质量 m； (3)在 0－4t 0 时间内，回路中产生的焦耳热 Q 以及 d、C 两点的高度差 H。 【答案】 (1)gt 0， 2 0 1 2 gt ；(2) 2 2 0 0B L t R ；(3) 2 2 2 3 2 0 019 2 2 g B L tk k R ， 2 0(7 2 )k gt 【解析】 【分析】 【详解】 (1)在 0~t 0 时间内，金属棒不受安培力，从 ab 处运动到 cd 处的过程做自由落体运动，则有 0v gt 2 0 1 2 h gt (2)在 0~2t 0 时间内，回路中由于 ab 上方的磁场变化产生的感应电动势 20 1 0 0 0 0 2 2 BE L gt gB Lt t 在 t 0~2t0 时间内，回路中由于金属棒切割磁感线产生的感应电动势 02 0 0E B Lv gB Lt 经分析可知，在 t0~2t0 时间内，金属棒做匀速直线运动，回路中有逆时针方向的感应电流，总的感应电动 势为 1 2E E E 根据闭合电路的欧姆定律有 2 EI R 对金属棒，由受力平衡条件有 B0IL=mg 解得 2 2 0 0B L tm R (3)在 0~t 0 时间内，回路中产生的焦耳热∶ 2 1 1 02 EQ t R 在 t 0 ~2t 0 时间内，金属棒匀速下落的高度∶ 1 0h vt 在 t 0~2t0 时间内，回路中产生的焦耳热 2 2 02 EQ t R 设在 2t0~4t 0 时间内，金属棒下落的高度为 h 2，回路中通过的感应电流的平均值为 I，有 0 2 02 2 2 B LhI t R R 根据动量定理有 0 0 0 02 2mg t B IL t kmgt mv 解得 2 2 0(6 2 )h k gt 经分析可知 1 2H h h 解得 2 0(7 2 )H k gt 根据能量守恒定律可知，在 2t 0~4t 0 时间内，回路中产生的焦耳热 22 3 2 0 1 1 2 2 Q mgh mv m kgt 经分析可知 Q=Q 1+Q 2+Q 3 解得 22 3 2 0 1 1 2 2 Q mgh mv m kgt