河北省保定市2021届新高考物理最后模拟卷含解析 17页

河北省保定市 2021 届新高考物理最后模拟卷 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．图像法具有自己独特的优势，它能把复杂的物理过程直观形象清楚地展现出来，同时也能够形象地描 述两个物理量之间的关系，如图所示，若 x 轴表示一个物理量， y 轴表示一个物理量，其中在实验数据处 理时，会发现图像与两个坐标轴的交点（称为截距）具有特殊的物理意义。对该交点的物理意义，下列说 法不正确．．．的是（ ） A．在测电源电动势和电源内阻时，若 x 轴表示流过电源的电流， y 轴表示闭合电路电源两端的电压，则 该图像与 x 轴的交点的物理意义是短路电流 B．在利用自由落体法验证机械能守恒实验时，若 x 轴表示重锤下落到某点时速度的平方， y 轴表示重锤 落到该点的距离，则该图像与 x 轴交点的物理意义是重锤下落时的初速度 C．在用单摆测重力加速度的实验中，若 x 轴表示摆线长度， y 轴表示单摆周期的平方，则该图像与 x 轴 交点绝对值的物理意义是该单摆摆球的半径 D．在研究光电效应的实验中，若 x 轴表示入射光的频率， y 轴表示光电子的最大初动能，则该图像与 x 轴的交点物理意义是该金属的极限频率 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 A．根据闭合电路欧姆定律 E U Ir 可知，当 0U 时，电源的短路电流为 EI r A 正确； B．根据机械能守恒定律 2 2 0 1 1 2 2 mgh mv mv 变形得 2 2 01 2 2 vh v g g 可知 2h v 图像与横轴截距的物理意义为初速度的平方， B 错误； C．根据单摆的周期公式 2 lT g 变形得 2 2 0 4 ( )T l r g 可知 2 0T l 图像与横轴交点绝对值的物理意义为摆球半径， C 正确； D．根据光电效应方程变形得 km 0E h W Ekm 图像与横轴的交点满足 c 0h W 此时频率 c 即为该金属的极限频率， D 正确。 本题选择不正确的，故选 B。 2．材料相同质量不同的两滑块，以相同的初动能在同一水平面上运动，最后都停了下来。下列说法正确 的是（ ） A．质量大的滑块摩擦力做功多 B．质量大的滑块运动的位移大 C．质量大的滑块运动的时间长 D．质量大的滑块摩擦力冲量大 【答案】 D 【解析】 【详解】 AB ．滑块匀减速直线运动停下的过程，根据动能定理有 0f kW mgx E 得 kEx mg 故摩擦力做功相同，质量大的滑块位移小，故 AB 错误； CD ．根据动量定理有 0 2 kI mgt mE 故质量大的滑块受到的冲量大，运动时间短，故 C 错误， D 正确。 故选 D。 3．如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻 R，金属棒与两导轨始终保持垂直，并良 好接触且无摩擦， 棒与导轨的电阻均不计， 整个装置放在水平匀强磁场中， 棒在竖直向上的恒力 F 作用下 匀速上升的一段时间内，下列说法正确的是（ ） A．通过电阻 R 的电流方向向左 B．棒受到的安培力方向向上 C．棒机械能的增加量等于恒力 F 做的功 D．棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量 【答案】 D 【解析】 【详解】 A. 由右手定则可以判断出通过金属棒的电流方向向左，则通过电阻 R 的电流方向向右，故选项 A 错误； B.由左手定则可以判断出金属棒受到的安培力方向向下，故选项 B 错误； C.根据平衡条件可知重力等于恒力 F 减去安培力，根据功能关系知恒力 F 做的功等于棒机械能的增加量 与电路中产生的热量之和，故选项 C 错误； D.金属棒在竖直向上的恒力 F 作用下匀速上升， 安培力做负功， 即克服安培力做功， 根据功能关系知金属 棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量，故选项 D 正确。 4．如图， 通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面， 位置靠近 ab 且相互绝缘。 当 MN 中电流突然减小时， 线圈产生的感应电流 I ，线圈所受安培力的合力为 F，则 I 和 F 的方向为（ ） A． I 顺时针， F 向左 B．I 顺时针， F 向右 C． I 逆时针， F 向左 D．I 逆时针， F 向右 【答案】 B 【解析】 【详解】 金属线框 abcd 放在导线 MN 上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框 abcd 左右两侧磁 场方向相反， 线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量， 磁通量存在抵消的情况。 若 MN 中电流突然减小 时，穿过线框的磁通量将减小。根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框 abcd 感应电流方向为顺时针；再由左手定则可知，左边受到的安培力水平向右，而右边的安培力方向也水平向 右，故安培力的合力向右。 A． I 顺时针， F 向左，与结论不相符，选项 A 错误； B． I 顺时针， F 向右，与结论相符，选项 B 正确； C． I 逆时针， F 向左，与结论不相符，选项 C 错误； D． I 逆时针， F 向右，与结论不相符，选项 D 错误； 故选 B。 5．太阳释放的巨大能量来源于核聚变。一个氘核与一个氚核聚变成一个氦核的同时释放出一个中子，若 氘核、 氚核、 氦核和中子的质量分别为 1 2 3 4m m m m、 、 和 ，真空中的光速为 c ，那么一个氘核和一个氚核发 生核聚变时，释放的能量是（ ） A． 2 1 2 3m m m c（ ） B． 2 1 2 3 4m m m m c（ ） C． 1 2 3m m m c（ ） D． 1 2 3 4m m m m c（ ） 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 核反应方程为 2 3 4 1 1 1 2 0H+ H He+ n ，故反应前后质量损失为 1 2 3 4m m m m m 根据质能方程可得放出的能量为 2 1 2 3 4 2 m mE m mc m c 故 B 正确 ACD 错误。 故选 B。 6．如图所示，其中电流表 A 的量程为 0.6A，表盘均匀划分为 30 个小格，每一小格表示 0.02A ；R1 的阻 值等于电流表内阻的 1 2 ； R2 的阻值等于电流表内阻的 4 倍。若用电流表 A 的表盘刻度表示流过接线柱 1 的电流值，则下列分析正确的是（ ） A．将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.04 A B．将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.02 A C．将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.06 A D．将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.01 A 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．由于电流表 A 的每个最小格表示 0.02A ，当将接线柱 1、2 接入电路时，电流表 A 与电阻 R 1并联， 当电流表中通过 0.02A 的电流时，根据欧姆定律可知，流过 R1 的电路为 0.04A，故干路电流为 0.06A，即 此时每一小格表示 0.06 A ，故 AB 均错误； CD ．将接线柱 1、3 接入电路时，电流表与电阻 R1 并联后再与电阻 R2 串联，当电流表中通过 0.02A 的 电流时， R1 中的电流仍是 0.04A ，故干路电流就是 0.06A ，所以通过接线柱 1 的电流值就是 0.06A，所以 它表示每一小格表示 0.06 A，选项 C 正确， D 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．如图所示电路中，三只灯泡原来都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头向右移动时，下面判断正确的 是 ( ) A．电路中总电阻减小 B．L 1 变亮 C．L 2 变亮 D． L 3 变暗 【答案】 CD 【解析】 【详解】 A. 当滑片右移时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大，故 A 误差。 B. 电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小，故 L 1 变暗，故 B 错误。 CD. 电路中电流减小，故内阻及 R 0、L 1 两端的电压减小，而电动势不变，故并联部分的电压增大，故 L 2 变亮；因 L 2 中电流增大，干路电流减小，故流过 L 3 的电流减小，故 L 3 变暗；故 CD 正确。 8．如图所示，将一个细导电硅胶弹性绳圈剪断，在绳圈中通入电流，并将其置于光滑水平面上，该空间 存在竖直向下的匀强磁场。已知磁感应强度为 0B ，硅胶绳的劲度系数为 k ，通入电流前绳圈周长为 L ， 通入顺时针方向的电流 I 稳定后，绳圈周长变为 1L 。则下列说法正确的是（ ） A．通电稳定后绳圈中的磁通量大于 2 0 1 4 B L B． ACB 段绳圈所受安培力的合力大小为 0 1 2 B IL C．图中 A B、 两处的弹力大小均为 0 1 2 B LL D．题中各量满足关系式 0 1 2 2 k B IL L k 【答案】 ACD 【解析】 【详解】 A．通入顺时针方向电流 I 稳定后，绳圈周长为 1L ，由 1 12L r 可得 1 1 2 Lr ，面积 2 2 21 1 1 ( ) 2 4 L LS r 由安培定则可判断出环形电流在环内产生的磁场方向竖直向下，绳圈内磁感应强度大于 0B ，由磁通量公 式 BS 可知通电稳定后绳圈中的磁通量大于 2 0 1 4 B L ，故 A 正确； B． ACB 段的等效长度为 12r ，故 ACB 段所受安培力 0 11 0 1 02 2 2 B ILLF B I r B I 故 B 错误； C．设题图中 A B、 两处的弹力大小均为 1F ，对半圆弧 ACB 段，由平衡条件有 0 1 12 B ILF 解得 0 1 1 2 B ILF ，故 C 正确； D．由胡克定律有 1 1( )F k L L 解得 0 1 1 2 B ILL L k ，两侧均除以 1L ，得 0 1 1 2 B IL L k 即 0 1 2 2 k B IL L k ，故 D 正确。 故选 ACD 。 9．如图所示，电阻不计的两光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为 1m，导轨中部有一个直径也 为 1m 的圆形匀强磁场区域，与两导轨相切于 M 、N 两点，磁感应强度大小为 1T、方向竖直向下，长度 略大于 1m 的金属棒垂直导轨水平放置在磁场区域中，并与区域圆直径 MN 重合。金属棒的有效电阻为 0.5 Ω，一劲度系数为 3N/m 的水平轻质弹簧一端与金属棒中心相连，另一端固定在墙壁上，此时弹簧恰好 处于原长．两导轨通过一阻值为 1Ω 的电阻与一电动势为 4V、内阻为 0.5 Ω的电源相连，导轨电阻不计。 若开关 S 闭合一段时间后，金属棒停在导轨上的位置，下列说法正确的是（ ） A．金属棒停止的位置在 MN 的右侧 B．停止时，金属棒中的电流为 4A C．停止时，金属棒到 MN 的距离为 0.4m D．停止时，举报受到的安培力大小为 2N 【答案】 AC 【解析】 【详解】 A．由金属棒中电流方向从 M 到 N 可知，金属棒所受的安培力向右，则金属棒停止的位置在 MN 的右侧， 故 A 正确； B．停止时，金属棒中的电流 I= 0 r E R R =2A 故 B 错误； C．设棒向右移动的距离为 x，金属棒在磁场中的长度为 2y，则 kx=BI(2y) x2+y 2= 2 2 L 解得 x=0.4m 、2y=0.6m 故 C 正确； D．金属棒受到的安培力 F=BI(2y)=1.2N 故 D 错误。 故选 AC 。 10．如图所示，橡皮筋的一端固定在 O 点，另一端拴一个物体， O 点的正下方 A 处有一垂直于纸面的光 滑细杆， OA 为橡皮筋的自然长度。已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，现用水平拉力 F 使物体在粗糙的 水平面上从 B 点沿水平方向匀速向右运动至 C 点，已知运动过程中橡皮筋处于弹性限度内且物体对水平 地面有压力，下列说法正确的是（ ） A．物体所受水平面的摩擦力保持不变 B．物体所受地面的支持力变小 C．水平拉力 F 逐渐增大 D．物体所受的合力逐渐增大 【答案】 AC 【解析】 【详解】 AB ．设开始时 A 离地面的高度为 L ，设某一时刻绳子与竖直方向的夹角为 θ，则绳子的弹力为： LT k cos 其竖直向上分力 Fy=Tcos θ =kL 故物体对地面的压力为 N=mg-kL 所以物体对地面的压力保持不变； 又因为 f= μN，故摩擦力也保持不变，故 A 正确， B 错误； C．水平拉力 F=f+Tsin θ =f+kLtan θ 随着 θ的增大，拉力 F 逐渐增大，故 C 正确； D．物体始终处于平衡状态，其合外力始终为零，故 D 错误。 故选 AC 。 11．2019 年 11 月 5 日，我国成功发射了 “北斗三号卫星导航系统 ”的第 3 颗倾斜地球同步轨道卫星。 “北斗 三号卫星导航系统 ”由静止地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星组成。中圆地 球轨道卫星轨道周期是 12 个小时左右， “同步轨道 ”卫星的轨道周期等于地球自转周期，卫星运行轨道面 与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。根据轨道倾角的不同，可将 “同步轨道 ”分为静止轨道（倾角为零） 、 倾斜轨道（倾角不为零）和极地轨道。根据以上信息，下列说法正确的有（ ） A．倾斜地球同步轨道卫星的高度等于静止地球同步轨道卫星的高度 B．中圆地球轨道卫星的线速度大于地球同步轨道卫星的线速度 C．可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，静止在扬州上空 D．可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，每天同一时间经过扬州上空 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 A． “同步轨道 “卫星的轨道周期等于地球自转周期，根据万有引力提供向心力可知 2 2 2π( )MmG m r r T 解得 3 2π rT GM 同步卫星的周期相同，则其轨道半径相等，距地面高度相等，故 A 正确； B．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 2 2 Mm vG m r r 解得 GMv r 中圆地球轨道卫星的轨道半径小， 线速度大， 故中圆地球轨道卫星的线速度大于地球同步轨道卫星的线速 度，故 B 正确； C．倾斜地球同步轨道卫星的周期虽与地球自转周期相同，但不能与地球表面相对静止，不能静止在扬州 上空，故 C 错误； D．倾斜地球同步轨道卫星与地球自转周期相同， 则每过 24h 都运动一圈， 则每天同一时间经过扬州上空， 故 D 正确。 故选 ABD 。 12．一列周期为 0.8 s 的简谐波在均匀介质中沿 x 轴传播，该波在某一时刻的波形如图所示； A、B、C 是 介质中的三个质点，平衡位置分别位于 2 m、3 m、6 m 处．此时 B 质点的速度方向为－ y 方向，下列说 法正确的是 ( ) A．该波沿 x 轴正方向传播，波速为 10 m/s B． A 质点比 B 质点晚振动 0.1 s C． B 质点此时的位移为 1 cm D．由图示时刻经 0.2 s，B 质点的运动路程为 2 cm E.该列波在传播过程中遇到宽度为 d＝4 m 的障碍物时不会发生明显的衍射现象 【答案】 BCD 【解析】 【分析】 【详解】 由题图知，波长 λ＝ 8 m，则波速为 v＝ 8 0.8T m/s＝10 m/s．此时 B 质点的速度方向为－ y 方向，由波形 的平移法知，该波沿 x 轴负方向传播，故 A 错误； A 质点与 B 质点平衡位置相距 x＝1 m，则波从 B 质点 传到 A 质点的时间 t＝ 1 10 x v s＝ 0.1 s，故 B 正确； B 质点此时的位移为 y＝ 2 sin 3 4 π cm＝1 cm ，故 C 正确；由题图所示时刻经 0.2 s＝ 1 4 T，由波形平移法可知， x＝ 5 m 处质点的状态传到 B 质点， B 质点的 运动路程为 s＝2y＝ 2 cm，故 D 正确；因该列波的波长为 8 m，则该列波在传播过程中遇到宽度为 d＝ 4 m 的障碍物时会发生明显的衍射现象，故 E 错误． 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．重物带动纸带自由下落， 测本地重力加速度。 用 6V。50Hz 的打点计时器打出的一条纸带如图甲所示， O 为重物下落的起点，选取纸带上连续打出的 A 、B、C、D、E、F 为测量点，各测量点到 O 点的距离 h 已标在测量点下面。打点计时器打 C 点时，重物下落的速度 cv __________m/s ；分别求出打其他各点时 的速度 v，作 2v h关系图像如图乙所示， 根据该图线， 测得本地的重力加速度 g __________ 2m/s 。（结 果保留三位有效数字） 【答案】 1.56 9.70~9.90 【解析】 【分析】 【详解】 [1] ．由 2 BD c xv T ＝ 可知 0.1571 0.0947 1.56m/s 0.04cv ＝ [2] ．根据 v2=2gh，由图象求斜率得 2g，所以 2 21 4.9 m/s =9.80m/s 2 2 0.25 kg 。 14．某同学通过实验测量玩具上的小直流电动机转动的角速度大小，如图甲所示，将直径约为 3cm 的圆 盘固定在电动机转动轴上，将纸带的一端穿过打点计时器后，固定在圆盘的侧面，圆盘转动时，纸带可以 卷在圆盘的侧面上，打点计时器所接交流电的频率为 50Hz. (1) 实验时，应先接通 ________( 选填 “电动机 ”或 “打点计时器 ”)电源． (2) 实验得到一卷盘绕在圆盘上的纸带，将纸带抽出一小段，测量相邻 2 个点之间的长度 L 1，以及此时圆 盘的直径 d1，再抽出较长的一段纸带后撕掉，然后抽出一小段测量相邻 2 个点之间的长度 L 2，以及此时 圆盘的直径 d2，重复上述步骤，将数据记录在表格中，其中一段纸带如图乙所示，测得打下这些点时，纸 带运动的速度大小为 ________m/s.测得此时圆盘直径为 5.60cm，则可求得电动机转动的角速度为 ________rad/s.( 结果均保留两位有效数字 ) (3) 该同学根据测量数据， 作出了纸带运动速度 (v)与相应圆盘直径 (d)的关系图象， 如图丙所示． 分析图线， 可知电动机转动的角速度在实验过程中 ________(选填 “增大 ”“减小 ”或 “不变 ”)． 【答案】打点计时器 1.8 64 不变 【解析】 【分析】 （ 1）实验时 ,应先接通打点计时器电源， 再接通电动机的电源； （2）根据 求解线速度， 根据 求 解角速度；（3）根据 v=ωr= ωD 结合图像判断角速度的变化 . 【详解】 （ 1）实验时 ,应先接通打点计时器电源，再接通电动机的电源； （ 2）纸带运动的速度大小为 ； 角速度 ； （ 3） 根据 v=ωr= ωD，因 v-D 图像是过原点的直线，可知 ω不变 . 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示，在区域Ⅰ中有水平向右的匀强电场，在区域Ⅱ中有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的 匀强磁场，磁感应强度大小 4.0TB ；两区域中的电场强度大小相等，两区域足够大，分界线如甲图中 虚线所示。一可视为质点的带电小球用绝缘细线拴住静止在区域Ⅰ中的 A 点，小球的比荷 1C/ kgq m ， 细线与竖直方向的夹角为 45 ，小球与分界线的距离 x=0.4m 。现剪断细线， 小球开始运动，经过一段时间 t 1 从分界线的 C 点进入区域Ⅱ，在其中运动一段时间后，从 D 点第二次经过分界线。图中除 A 点外，其 余各点均未画出， g=10m/s 2，求： （以下结果均保留两位有效数字） (1)小球到达 C 点时的速度大小 v； (2)C 、D 两点间的距离 d 及小球从 C 点运动到 D 点的时间 t 2。 【答案】 (1) 4.0m/ sv ；(2)1.4m ， 1.2s 【解析】 【详解】 (1)小球处于静止状态时， 受重力、电场力和细线的拉力的作用而处于平衡状态，故可知小球带正电， 电场 力大小 F Eq mg电 剪断细线后，小球做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可知，小球的加速度 2 2 210 2m/s mg Eq a m 小球沿直线运动的距离 2 0.4 2mL x 根据运动学公式有 2 2v aL 解得小球到达 C 点时的速度大小 4.0m/sv (2)由于重力与电场力平衡，则小球在区域Ⅱ中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示 根据洛伦兹力提供向心力，有 2vqvB m r 圆周运动的周期 2π 2πr mT v qB 所以 C、D 两点间的距离 2 1.4md r 小球从 C 点运动到 D 点的时间 2 3 1.2s 4 t T 16．有两列简谐横波 a 和 b 在同一介质中传播， a 沿 x 轴正方向传播， b 沿 x 轴负方向传播， 波速均为 υ =4m/s， a 的振幅为 5cm， b 的振幅为 10cm。在 t=0 时刻两列波的图像如图所示。求： (i) 这两列波的周期； (ii)x=0 处的质点在 t=2.25s 时的位移。 【答案】 (i) 1 1.5a bT s T s， (ii) y=-5cm 【解析】 【详解】 解： (i) 由图可知 a bλ 4m λ 6m， 根据 T v 可得： a bT 1s T 1.5s， (ii)a 波从图示时刻传播到 x=0 处需要的时间： 1 1 Δxt 0.5s v 则 x=0 处的质点随 a 波振动的时间为： 2t 1.75s； t=2.25s 时 x=0 处的质点随 a 波振动到负向最大位移处，即： 1y 5cm b 波从图示时刻传播到 x=0 处需要的时间： 3 3 Δxt 0.75s v 则 x=0 处的质点随 b 波振动的时间为： 4t 1.5s， T=2.25s 时 x=0 处的质点随 b 波振动到平衡位置处，即： 2y 0 故在 t=2.25s 时 a、b 波相遇叠加， x=0 处质点的合位移为： y=-5cm 17．如图，在长方体玻璃砖内部有一半球形气泡，球心为 O，半径为 R，其平面部分与玻璃砖表面平行， 球面部分与玻璃砖相切于 O' 点。有－束单色光垂直玻璃砖下表面入射到气泡上的 A 点，发现有一束光线 垂直气泡平面从 C 点射出， 已知 OA= 3 2 R，光线进入气泡后第一次反射和折射的光线相互垂直， 气泡内 近似为真空，真空中光速为 c，求： （ i）玻璃的折射率 n； （ ii）光线从 A 在气泡中多次反射到 C 的时间。 【答案】 （i） 3n ；（ii ） 3t R c 【解析】 【分析】 【详解】 （ i）如图，作出光路图 根据折射定律可得 sin sin n ① 根据几何知识可得 3sin 2 OA R ② 90 ③ 联立解得 3n ④ 玻璃的折射率为 3 。 （ ii）光从 A经多次反射到 C 点的路程 3 2 2 R Rs R R R ⑤ 时间 st c ⑥ 得 3t R c 光线从 A 在气泡中多次反射到 C 的时间为 3R c 。