〖含5套模拟卷〗山东省烟台市2021届新高考第一次大联考物理试卷含解析 20页

山东省烟台市 2021 届新高考第一次大联考物理试卷 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．如图所示，在同一平面内有①、②、③三根长直导线等间距的水平平行放置，通入的电流强度分别为 1A ，2A、1A ，已知②的电流方向为 c→d 且受到安培力的合力方向竖直向下， 以下判断中正确的是 （ ） A．①的电流方向为 a→b B．③的电流方向为 f →e C．①受到安培力的合力方向竖直向上 D．③受到安培力的合力方向竖直向下 【答案】 C 【解析】 【详解】 AB ．因为②的电流方向为 c→d 且受到安培力的合力方向竖直向下，根据左手定则可知导线②处的合磁场 方向垂直纸面向外，而三根长直导线等间距，故导线①和③在导线②处产生的磁场大小相等，方向均垂直 纸面向外，再由安培定则可知①的电流方向为 b→a ，③的电流方向为 e→f，故 A 错误， B 错误； C．根据安培定则可知②和③在①处产生的磁场方向垂直纸面向外，而①的电流方向为 b→a ，根据左手定 则可知①受到安培力的合力方向竖直向上，故 C 正确； D．根据安培定则可知②在③处产生的磁场方向垂直纸面向里，①在③处产生的磁场方向垂直纸面向外， 根据电流产生磁场特点可知③处的合磁场方向垂直纸面向里， 又因为③的电流方向为 e→f ，故根据左手定 则可知③受到安培力的合力方向竖直向上，故 D 错误。 故选 C。 2．如图甲所示，将由两根短杆组成的一个自锁定起重吊钩放入被吊的空罐内，使其张开一定的夹角压紧 在罐壁上，其内部结构如图乙所示。当钢绳向上提起时，两杆对罐壁越压越紧，当摩擦力足够大时，就能 将重物提升起来，且罐越重，短杆提供的压力越大。若罐的质量为 m，短杆与竖直方向的夹角 θ=60°，匀 速吊起该罐时，短杆对罐壁的压力大小为 (短杆的质量不计，重力加速度为 g) （ ） A． mg B． C． D． 【答案】 B 【解析】 【分析】 先对罐整体受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件求解细线的拉力；再将细线的拉力沿着两个短杆方向 分解；最后将短杆方向分力沿着水平和竖直方向正交分解，水平分力等于短杆对罐壁的压力。 【详解】 先对罐整体受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件，拉力等于重力，故： T=mg ；再将细线的拉力沿着 两个短杆方向分解，如图所示： 解得： ，最后将短杆方向分力沿着水平和竖直方向正交分解，如图所示： ，根据牛顿第三定律可知故短杆对罐壁的压力为 ，故选 B。 【点睛】 本题关键是灵活选择研究对象，画出受力分析图，然后多次根据共点力平衡条件列式分析。 3．如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为 12.09eV 的单色光照射大量处于基态的氢原子，激发后的 氢原子可以辐射出几种不同频率的光，则下列说法正确的是（ ） A．氢原子最多辐射两种频率的光 B．氢原子最多辐射四种频率的光 C．从 3n 能级跃迁到 2n 能级的氢原子辐射的光波长最短 D．从 3n 能级跃迁到 1n 能级的氢原子辐射的光波长最短 【答案】 D 【解析】 【详解】 AB ．基态的氢原子吸收 12.09eV 的能量后会刚好跃迁到 3n 能级，大量氢原子跃迁到 3n 的能级后最 多辐射 2 3 3C 种频率的光子，所以 AB 均错误； CD ．由公式 m nh E E 以及 c ，知能级间的能量差越大，辐射出的光子的频率越大，波长就越短， 从 3n 到 1n 能级间的能量差最大，辐射的光波长最短， C 错误， D 正确。 故选 D。 4．如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在竖直高度为 2L 的某矩形区域内（宽度足够大） ，该区域的 上下边界 MN 、PS 是水平的． 有一边长为 L 的正方形导线框 abcd 从距离磁场上边界 MN 的某高处由静止 释放下落而穿过该磁场区域． 已知当线框的 ab 边到达 MN 时线框刚好做匀速直线运动 （以此时开始计时） ， 以 MN 处为坐标原点，取如图坐标轴 x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电 流与 ab 边的位置坐标 x 间的以下图线中，可能正确的是 A． B． C． D． 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A. 由于 ab 边向下运动，由右手定则可以判断出，线框在进入磁场时，其感应电流的方向为 abcd ，沿逆时 针方向，故在图像中， 0 L～ 的这段距离内，电流是正的；线框完全进入磁场后，穿过线框的磁通量没有 变化，故其感应电流为 0；当线框的 ab 边从磁场的下边出来时，由于其速度要比 ab 边刚入磁场时的速度 大，故其感应电流要比 0I 大，感应电流的方向与 ab 边刚入磁场时相反；由于 ab 边穿出磁场时其速度较 大，产生的感应电流较大，且其电流与线框的速度成正比，即线框受到的安培力与线框的速度也成正比， 与刚入磁场时线框受到的平衡力做对比，发现线框受到的合外力方向是向上的，即阻碍线框的下落，且合 外力是变化的，故线框做的是变减速直线运动，产生的电流也是非均匀变化的，故 AB 错误； C.再就整体而言，线框穿出磁场时的动能要大于穿入磁场时的动能，故穿出时的电流要大于 0I ，所以 C 错误， D 正确． 5．如图所示为四分之一圆柱体 OAB 的竖直截面，半径为 R，在 B 点上方的 C 点水平抛出一个小球，小 球轨迹恰好在 D 点与圆柱体相切， OD 与 OB 的夹角为 60°，则 C 点到 B 点的距离为 ( ) A． R B． 2 R C． 3 4 R D． 4 R 【答案】 D 【解析】 【分析】 由几何知识求解水平射程． 根据平抛运动的速度与水平方向夹角的正切值得到初速度与小球通过 D 点时竖 直分速度的关系， 再由水平和竖直两个方向分位移公式列式， 求出竖直方向上的位移， 即可得到 C 点到 B 点的距离． 【详解】 设小球平抛运动的初速度为 v0，将小球在 D 点的速度沿竖直方向和水平方向分解，则有 0 tan60yv v ， 解得： 0 3gt v ， 小球平抛运动的水平位移： x＝Rsin 60 °，x＝v0t， 解得： 2 0 2 Rgv ， 2 3 2y Rgv ， 设平抛运动的竖直位移为 y， 2 2yv gy ， 解得： 3 4 Ry ， 则 BC＝y－(R－Rcos 60 °)= 4 R ， 故 D 正确， ABC 错误． 【点睛】 本题对平抛运动规律的直接的应用，根据几何关系分析得出平抛运动的水平位移的大小，并求 CB 间的距 离是关键． 6．关于玻尔的原子模型，下列说法正确的是（ ） A．按照玻尔的观点，电子在定态轨道上运行时不向外辐射电磁波 B．电子只能通过吸收或放出一定频率的光子在轨道间实现跃迁 C．电子从外层轨道跃迁到内层轨道时，动能增大，原子能量也增大 D．电子绕着原子核做匀速圆周运动。在外层轨道运动的周期比在内层轨道运动的周期小 【答案】 A 【解析】 【详解】 A．根据玻尔的原子模型可知，电子在定态轨道上运行时不向外辐射电磁波， A 正确； B．电子在轨道间跃迁时，可通过吸收或放出一定频率的光子实现，也可通过其他方式实现（如电子间的 碰撞），B 错误； C．电子从外层轨道（高能级）跃迁到内层轨道（低能级）时。动能增大，但原子的能量减小， C 错误； D．电子绕着原子核做匀速圆周运动，具有 “高轨、低速、大周期 ”的特点。即在外层轨道运动的周期比在 内层轨道运动的周期大， D 错误。 故选 A。 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．某地区 1 月份平均气温 1.4℃，平均大气压 1.021 ×105 Pa；7 月份平均气温 30.84℃，平均大气压 0.9960 ×105Pa．7 月份和 1 月份相比较， 下列说法正确的是 ． A． 7 月份和 1 月份空气分子无规则热运动剧烈程度几乎相同 B．与 1 月份相比单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数在 7 月份减少了 C． 7 月份空气中每个分子的动能都比 1 月份的大 D．对水这种液体它的表面张力 7 月份比 1 月份小 E.对同种液体而言，它的饱和气压 7 月份髙于 1 月份 【答案】 BDE 【解析】 温度越高，分子无规则热运动加强． 7 月份与 1 月份相比较，平均气温升高了，所以分子无规则热运动加 剧，故 A 错误；温度升高，分子的平均动能变大，但是压强减小，可知气体分子的密集程度减小，则单位 时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少， B 正确；温度越高，分子平均动能越大，但不代表每个分 子动能都增大，有可能减小， C 错误；表面张力还与温度有关，温度越高，性质越不纯，表面张力越小， 故 D 正确；温度越高，同种液体的饱和气压越高，故 E 正确． 8． “嫦娥五号 ”是我国首个实施无人月面取样且返回的探测器，它由轨道器、返回器、着陆器、上升器四 个部分组成，由长征五号运载火箭从文昌航天发射场发射。若 “嫦娥五号 ” 探测器环月工作轨道为圆形， 其离月球表面高度为 h、运行周期为 T，月球半径为 R。由以上数据可求的物理量有（ ） A．月球表面的重力加速度 B． “嫦娥五号 ”探测器绕月球运行的加速度 C． “嫦娥五号 ”探测器绕月球运行的速度 D．月球对 “嫦娥五号 ”探测器的吸引力 【答案】 ABC 【解析】 【分析】 【详解】 A．根据 2 2 2( ) ( ) ( ) MmG m R h R h T 可求解月球的质量 M ，根据 2 MmG mg R 可求解月球表面的重力加速度，选项 A 正确； B．根据 22( ) ( )a R h T 可求解 “嫦娥五号 ”探测器绕月球运行的加速度，选项 B 正确； C．根据 2 ( )R hv T 可求解 “嫦娥五号 ”探测器绕月球运行的速度，选项 C 正确； D． “嫦娥五号 ”的质量不确定，则不能求解月球对 “嫦娥五号 ”探测器的吸引力，选项 D 错误。 故选 ABC 。 9．如图所示， 在一个倾角为 37 的长斜面底端 O点正上方 1.7mh 的 P 点处将一小球以速度 0v 水平抛出， 恰好垂直击中斜面上的 Q 点， sin37 0.6 。下列说法正确的是（ ） A．小球的初速度 0 4m/sv B． Q 点离 O点的距离 | | 1.2mQO C．保持 h 不变，将小球以 02v 的速度水平抛出，则击中斜面的位置到 O 点的距离小于 2 | |QO D．若抛出点高度变为 2h ，欲使小球仍能垂直击中斜面，小球的初速度应调整为 02v 【答案】 CD 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．如图甲所示 小球垂直击中斜面时，速度的偏向角为 53 ，根据平抛运动规律的推论可知，速度偏向角的正切值 tan53 2 2 tan37 h y h y yx 可得 9 0.9m 17 y h 1.2mx | | 1.5m sin53 xQO 小球在空中运动的时间 2( ) 0.4sh yt g 初速度 0 3m/sxv t 故 AB 错误； C．保持抛出点高度不变，初速度大小变为原来的两倍，如图乙所示 若无斜面，则小球应击中 O 点，实际击中点为轨迹与斜面的交点，显然离底端 O 的距离小于 2 | |QO ，故 C 正确； D．若抛出点高度变为 2h ，根据小球垂直击中斜面的规律知 9 2 17 y h 则小球下落的高度和水平位移均变为原来的两倍，根据 0 xv t 2ht g 联立解得 0 2 gv x h 故小球的初速度应调整为原来的 2 倍，故 D 正确。 故选 CD 。 10．如图甲所示， 轻弹簧下端固定在倾角 37°的粗糙斜面底端 A 处，上端连接质量 3kg 的滑块 （视为质点） ， 斜面固定在水平面上， 弹簧与斜面平行。 将滑块沿斜面拉动到弹簧处于原长位置的 D 点， 由静止释放到第 一次把弹簧压缩到最短的过程中，其加速度 a 随位移 x 的变化关系如图乙所示，重力加速度取 10m/s2， sin37 °=0.6，cos37 °=0.8。下列说法正确的是（ ） A．滑块先做匀加速后做匀减速运动 B．滑块与斜面间的动摩擦因数为 0.1 C．弹簧的劲度系数为 180N/m D．滑块在最低点时，弹簧的弹性势能为 3.12J 【答案】 BD 【解析】 【分析】 【详解】 A．因滑块的加速度先减小后反向增加，可知滑块先做变加速后做变减速运动，选项 A 错误； B．弹簧处于原长时，加速度为 a=5.2m/s 2，由牛顿第二定律 sin 37 cos37mg mg mao o 解得 μ =0.1 选项 B 正确； C．由图像可知，弹簧被压缩 x=0.1m 时滑块的加速度减为零，则 sin 37 cos37mg mg kxo o 解得 k=156N/m 选项 C 错误； D．由能量关系可知，滑块在最低点时，弹簧的弹性势能为 2 sin 37 cos37 2PE mg x mg xo o 解得 EP=3.12J 选项 D 正确。 故选 BD 。 11．有一个原副线圈匝数比为 10：1 的理想变压器，如图所示，原线圈所接交流电源的电压瞬时值表达式 为 u=300 2 sin50 πt（V）副线圈所接电路如图所示，灯 L 1、L 2 为均标有 “ 20V.10W”的灯泡，当 S 闭合时， 两灯恰好正常发光。则（ ） A．电阻 R=10Ω B．流过 R 的交流电的周期为 0.02s C．断开 S 后，原线圈的输入功率减小 D．断开 S 后，灯 L 1 仍能正常发光 【答案】 AC 【解析】 【详解】 A．原线圈所接交流电压的有效值 U 1= 300 2 2 V=300V ，根据变压比可知，副线圈两端电压 U2= 1 1 2 U n n =30V 灯泡正常发光，则电阻 R 两端电压为 10V ，流过的电流 I 2= 10 2 20 A=1A ，根据欧姆定律可知 R= 2 RU I =10Ω 故 A 正确。 B．输入电压的角速度 ω =50π rad/s，则周期 T= 2 =0.04s，则流过 R 的交流电的周期为 0.04s，故 B 错误。 C．断开 S 后，副线圈电阻增大，根据欧姆定律可知，电流减小，故输出功率减小，则输入功率减小，故 C 正确。 D．断开 S 后，灯泡 L 1 两端电压增大，不能正常发光，故 D 错误。 故选 AC 。 12．如图所示，实线为正电荷与接地的很大平板带电体电场的电场线，虚线为一以点电荷为中心的圆， a、 b、c 是圆与电场线的交点 .下列说法正确的是 ( ) A．虚线为该电场的一条等势线 B．a 点的强度大于 b 点的强度 C． a 点的电势高于 b 点的电势 D．检验电荷 -q 在 b 点的电势能比 c 点的大 【答案】 CD 【解析】 【详解】 A．虚线上各点的电场线与虚线不都是垂直的，则虚线不是该电场的一条等势线，选项 A 错误； B．因 b 点的电场线较 a 点密集，则 a 点的强度小于 b 点的强度，选项 B 错误； C．正电荷到 a 点间平均场强比正电荷到 b 点的平均场强小，则正电荷与 a 点间电势差小于正电荷与 b 点 间电势差，可知 a 点的电势高于 b 点的电势，选项 C 正确； D．通过画出过 b 点的等势线可知， b 点的电势低于 c 点，则检验电荷 -q 在 b 点的电势能比 c 点的大，选 项 D 正确。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．小明同学用如图所示装置验证机械能守恒定律，轻绳两端跨过转轴光滑的轻滑轮系着质量均为 M 的 重物 A 和 B，将质量为 m 的小砝码 C 挂在在物体 B 上， B 下方距离为 h 处固定一个光电门，物块 B 装有 一宽度很小的挡光片，测得挡光片宽度为 d，将系统静止释放，当挡光片通过光电门（固定光电门的装置 未画出）时，可通过计算机系统记录挡光时间 △t。改变高度差 h，重复实验，采集多组 h 和 △t 的数据。 (1)若某次记录的挡光时间为 △t1，则挡光片到达光电门处时 B 的速度大小为 __。 (2)小明设想，为了确定 △t 与 h 的关系，可以分别对 △t 与 h 取对数，并以 lg△t 为纵轴，以 lgh 为横轴建 立坐标系，得到的 lg△t﹣lgh 图线为一直线，该直线的斜率为 __。 (3)若 lg△t﹣lgh 图线与纵轴交点坐标为 c，若机械能守恒，可以得到该地重力加速度 g=__。 【答案】 1 d t 1 2 2 2 2 2 10 c M m d mg 【解析】 【详解】 (1)[1] 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，挡光片到达光电门处 B 的速度大小为： 1 dv t (2)[2] 系统重力势能的减小量等于系统动能的增加量，有： 21 2 2 mgh M m v 即： 2 2 1 1 2 2 dmgh M m t 整理可得： 221 1 2 2 2 M m dlg t lg lgh mg 若 lg t lgh 图线为一直线，则该图线的斜率为 1 2 (3)[3] 根据 2 2 1 1 2 2 dmgh M m t 得： 2 2 1 2 2 M m d t mgh 则有： 222 2 M m dlg t lg lgh mg 所以有： 221 1 2 2 2 M m dt lg lgh mg 可知纵轴截为： 221 2 2 M m dc lg mg 解得： 2 2 2 2 10 c M m d g mg 14．某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨 ab 和 a1b 1，固定在同一水平面内且 相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的 N 极位于两导轨的正上方， S 极位于两导轨的正下方，一金属棒 置于导轨上且与两导轨垂直。 （不计金属导轨的电阻和摩擦） (1)在开关闭合后，金属棒向 _________（选填 “左侧 ”或 “右侧 ”）移动。 (2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议： A．适当增加两导轨间的距离 B．保持两个导轨间距不变，换一根更长的金属棒 C．将滑动变阻器滑片向左移动 D．把磁铁换成磁性更强的足够大的钕铁硼磁铁 其中正确的是 _________（填入正确选项前的字母） 。 (3)如果将电路中电流方向反向，磁场也反向，金属棒将会向 _____（选填 “左侧 " 或 “右侧 ”）移动。 【答案】左侧 ACD 左侧 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1] 根据题意可知，磁场方向竖直向下，电流方向垂直纸面向里。所以根据左手定则可得安培力方向为 水平向左，故导体棒向左侧运动。 (2)[2]ACD ．根据公式 F BIL 可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流或者增大磁场磁感应强度，可 增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得 21 2 Fs mgs mv 则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大， ACD 正确； B．若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力 F 不变，棒 的质量变大，由 2 2Fsv gs m 可知速度变小，故 B 错误。 故选 ACD 。 (3)[3] 都反向后，电流垂直纸面向外，磁场方向竖直向上，根据左手定则可得安培力方向仍向左，故导体 棒仍向左侧移动。 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示，两平行长直金属导轨 ( 不计电阻 ) 水平放置，间距为 L ，有两根长度均为 L 、电阻均为 R、 质量均为 m 的导体棒 AB 、CD 平放在金属导轨上。其中棒 CD 通过绝缘细绳、定滑轮与质量也为 m 的重 物相连，重物放在水平地面上，开始时细绳伸直但无弹力，棒 CD 与导轨间的动摩擦因数为 ，最大静摩 擦力等于滑动摩擦力，忽略其他摩擦和其他阻力，导轨间有一方向竖直向下的匀强磁场 1B ，磁场区域的 边界满足曲线方程： sin (0y L x x L L ，单位为 )m 。CD 棒处在竖直向上的匀强磁场 2B 中。 现从 0t 时刻开始，使棒 AB 在外力 F 的作用下以速度 v 从与 y 轴重合处开始沿 x 轴正方向做匀速直线运动 ,在运 动过程中 CD 棒始终处于静止状态。 （ 1）求棒 AB 在运动过程中，外力 F 的最大功率； （ 2）求棒 AB 通过磁场区域 1B 的过程中，棒 CD 上产生的焦耳热； （ 3）若棒 AB 在匀强磁场 1B 中运动时，重物始终未离开地面 ,且满足： 2 1 2 4 B B L vmg R ，求重物所受支 持力大小随时间变化的表达式。 【答案】 （1） 2 2 2 1 2 B L v R （ 2） 2 3 1 8 B L v R （ 3）①当 0