安徽省巢湖市2021届新高考物理模拟试题(2)含解析 16页

安徽省巢湖市 2021届新高考物理模拟试题（ 2） 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．某质点做匀加速直线运动，经过时间 t 速度由 v0 变为 kv 0(k>1)位移大小为 x。则在随后的 4t 内，质点 的位移大小为（ ） A． 8(3 2) 1 k x k B． 8(2 1) 1 k x k C． 8(2 1) 1 k x k D． 3(5 3) 1 k x k 【答案】 A 【解析】 【详解】 质点做匀加速直线运动，加速度为 0 0kv v a t t 时刻内位移为 0 0 2 v kv x t 联立可得 0 2 ( 1) x t v k 则在随后的 4t 内，质点的位移大小为 2 20 0 0 0 1 1 4 (4 ) 4 (4 ) 2 2 kv v x kv t a t kv t t t 将 0 2 ( 1) x t v k 代入得 8(3 2) 1 k x x k 故 A 正确， BCD 错误。 故选 A。 2．2018 年 2月 2 日，“张衡一号 ”卫星成功发射，标志着我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物 理场探测卫星的国家之一。 “张衡一号 ”可以看成运行在离地高度约为 500km 的圆轨道上。该卫星在轨道 上运行时（ ） A．周期大于地球自转的周期 B．速度大于第一宇宙速度 C．向心加速度大于同步卫星的向心加速度 D．加速度大于地球表面的重力加速度 【答案】 C 【解析】 【详解】 A．卫星运行轨道离地高度远小于同步卫星的高度，根据 2 2 2π ( ) Mm G m r r T 得 2 =2π rT GM 可知其周期小于同步卫星的周期， 地球同步卫星的周期与地球自转周期相同， 故其周期小于地球自转的周 期，故 A 错误； B．根据 2 2 Mm vG m r r 得 GM v r 可知其速度小于第一宇宙速度，故 B 错误； CD．由于 “张衡一号 ”卫星的半径小于同步卫星的半径，则根据 2 GM a r 可知其加速度小于地球表面的重 力加速度，大于同步卫星的向心加速度，故 C 正确， D 错误。 故选 C。 3．一个物体在多个力的作用下处于静止状态，如果仅使其中某个力的大小逐渐减小到零，然后又逐渐从 零恢复到原来大小，那么，图中能正确描述该过程中物体速度与时间关系的是（ ） A． B． C． D． 【答案】 D 【解析】 【详解】 依题，原来物体在多个力的作用下处于静止状态，物体所受的合力为零，使其中某个力的大小逐渐减小到 零，然后又从零逐渐恢复到原来的大小的过程中，物体的合力从开始逐渐增大，又逐渐减小恢复到零，则 物体的加速度先增大后减小，物体先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速度运动。根据速度 －时间图象的斜率等于加速度可知， v－ t 图象的斜率先增大后减小，故 ABC 错误， D 正确。 故选 D。 4．背越式跳高采用弧线助跑，距离长，速度快，动作舒展大方。如图所示是某运动员背越式跳高过程的 分解图，由图可估算出运动员在跃起过程中起跳的竖直速度大约为 A． 2m/s B．5m/s C．8m/s D． 11m/s 【答案】 B 【解析】 【详解】 运动员跳高过程可以看做竖直上抛运动，当重心达到横杆时速度恰好为零，运动员重心升高高度约为： 1.3mh ，根据机械能守恒定律可知： 21 2 mv mgh ；解得： 2 26m/s 5m/sv gh ，故 B 正确， ACD 错误。 5．一颗子弹沿水平方向射向一个木块，第一次木块被固定在水平地面上，第二次木块静止放在光滑的水 平地面上，两次子弹都能射穿木块而继续飞行，这两次相比较（ ） A．第一次系统产生的热量较多 B．第一次子弹的动量的变化量较小 C．两次子弹的动量的变化量相等 D．两次子弹和木块构成的系统动量都守恒 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 ABC ．因为第一次木块固定， 所以子弹减少的能量全部转化成内能， 而第二次木块不固定， 根据动量守恒， 子弹射穿后，木块具有动能，所以子弹减少的能量转化成内能和木块的动能，因为产热 Q f x 即两次产热相同，所以第二次子弹剩余动能更小，速度更小，而动量变化量等于 p m v 所以第一次速度变化小，动量变化小，故 AC 错误， B 正确； D．第一次木块被固定在地面上，系统动量不守恒，故 D 错误。 故选 B。 6．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 2 P 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。 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， xOy 平面位于光滑水平桌面上， 在 O≤ x≤ 2L的区域内存在着匀强磁场， 磁场方向垂直于 xOy 平面向下． 由同种材料制成的粗细均匀的正六边形导线框， 放在该水平桌面上， AB 与 DE 边距离恰为 2L， 现施加一水平向右的拉力 F 拉着线框水平向右匀速运动， DE 边与 y 轴始终平行，从线框 DE 边刚进入磁 场开始计时， 则线框中的感应电流 i(取逆时针方向的电流为正 )随时间 t 的函数图象和拉力 F 随时间 t 的函 数图象大致是 A． B． C． D． 【答案】 AC 【解析】 当 DE 边在 0～L 区域内时， 导线框运动过程中有效切割长度越来越大， 与时间成线性关系， 初始就是 DE 边长度，所以电流与时间的关系可知 A 正确， B 错误；因为是匀速运动，拉力 F 与安培力等值反向，由 2 2B L vF R 知，力与 L 成二次函数关系，因为当 DE 边在 0～2L 区域内时，导线框运动过程中有效切割 长度随时间先均匀增加后均匀减小，所以 F 随时间先增加得越来越快后减小得越来越慢，选 C 正确， D 错误．所以 AC 正确， BD 错误． 8．水平放置的平行板电容器，极板长为 l，间距为 d，电容为 C。 竖直挡板到极板右端的距离也为 l，某 次充电完毕后电容器上极板带正电，下极板带负电，所带电荷量为 Q1如图所示，一质量为 m，电荷量为 q 的小球以初速度 v 从正中间的 N 点水平射人两金属板间，不计空气阻力，从极板间射出后，经过一段时 间小球恰好垂直撞在挡板的 M 点，已知 M 点在上极板的延长线上，重力加速度为 g，不计空气阻力和边 缘效应。下列分析正确的是（ ） A．小球在电容器中运动的加速度大小为 2 g B．小球在电容器中的运动时间与射出电容器后运动到挡板的时间相等 C．电容器所带电荷量 1 mgdC Q q D．如果电容器所带电荷量 2 1 3 2 Q Q ，小球还以速度 v从 N 点水平射入，恰好能打在上级板的右端 【答案】 BD 【解析】 【分析】 根据水平方向做匀速直线运动分析两段过程的运动时间， 根据竖直方向对称性分析小球在电容器的加速度 大小，根据牛顿第二定律以及 Q U Ed C 分析求解电荷量，根据牛顿第二定律分析加速度从而求解竖直方向的运动位移。 【详解】 AB．小球在电容器内向上偏转做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，出电容器后受到重力作用，竖 直方向减速，水平方向由于不受力，仍然做匀速直线运动，由于两段过程在水平方向上的运动位移相同， 则两段过程的运动时间相同，竖直方向由于对称性可知，两段过程在竖直方向的加速度大小相等，大小都 为 g，但方向相反，故 A 错误， B 正确； C．根据牛顿第二定律有 1QUq mg q mgqE mg d Cda g m m m 解得 1 2mgdC Q q 故 C 错误； D．当小球到达 M 点时，竖直方向的位移为 2 d ，则根据竖直方向的对称性可知，小球从电容器射出时， 竖直方向的位移为 4 d ，如果电容器所带电荷量 2 1 3 2 Q Q ，根据牛顿第二定律有 2 2 Q qqU Ca g g g md md 根据公式 21 2 y at 可知，相同的时间内发生的位移是原来的 2 倍，故竖直方向的位移为 2 d y ，故 D 正确。 故选 BD。 9．如图，光滑绝缘细管与水平面成 30°角，在管的上方 P 点固定一个正点电荷 Q，P点与细管在同一竖直 平面内。一带电量为－ q 的小球位于管的顶端 A 点， PA 连线水平， q? Q．将小球由静止开始释放，小球 沿管到达底端 C 点。已知 B 是 AC 中点， PB⊥AC，小球在 A 处时的加速度为 a．不考虑小球电荷量对电 场的影响，则（ ） A．A 点的电势低于 B 点的电势 B．B 点的电场强度大小是 A 点的 4 倍 C．小球从 A 到 C 的过程中电势能先增大后减小 D．小球运动到 C 处的加速度为 g－a 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 A. 正点电荷的电场线呈发散型，沿着电场线方向，电势降低，因此 A 点的电势低于 B 点的电势，故 A 正 确； B. 结合几何关系： PA=2PB，由点电荷电场强度公式 2 kQ E r 可知， B 点的电场强度大小是 A 点的 4 倍， 故 B 正确； C.小球带负电，正点电荷 Q 对小球的电场力为吸引力，从 A 到 C 的过程中， 电场力先做正功，后做负功， 则小球电势能先减小后增大，故 C 错误； D. 小球在 AC 两处受到的电场力大小相等，在 A 处时小球的加速度为 a，对 A 点处小球受力分析，小球 受电场力、重力与支持力，则： Fcos30 °+mgsin30 °=ma 在 C 处时，小球受到重力、电场力与支持力，则： mgsin30 ° -Fcos30 ° =ma′ 解得： a′ =g-a 故 D 正确。 10．下列说法正确的是 _____． A．放热的物体，其内能也可能增加 B．液体中的扩散现象是由液体的对流形成的 C．液体不浸润某种固体时，则附着层内液体分子间表现为引力 D．同一液体在不同温度下的饱和汽压不同 E.只两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等 【答案】 ACD 【解析】 【详解】 A.放热的物体，如果外界对物体做的功大于放出的热量，则其内能增加， A 正确； B.液体中的扩散 现象都是由于分子热运动而产生的， B 错误； C.液体不浸润某种固体时，例如水银对玻璃：当水银与玻璃 接触时，附着层中的水银分子受玻璃分子的 吸引比内部水银分子弱，结果附着层的水银分子比水银内部稀疏，这时在附着层中的分子之间相互吸引， 就出现跟表面张力相似的收缩力，使跟玻璃接触的水银表而有缩小的 趋势，因而形成不浸润现象， C 正 确； D.饱和汽压随温度的升高而增大，所以同一液体在不同温度下的饱 和汽压不同， D 正确； E.物体的内能等于组成该物体的所有分子做热运动的动能与分子势能的总和，两物 体的温度相同则分子 的平均动能相等， 但是物体的总动能与分子数有关， 质量和体积相等的物体仅说明物体 的平均密度相同， 如果不是同一种物质，它们的总分子数不一定相等，因此两物体的内能不一定相等， E 错误． 11．如图甲所示， A、 B 为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置。 A线圈中通有如图乙所示的交变电 流 i ，则以下说法正确的是（ ） A． 1t 时刻，两线圈间作用力为零 B． 2t 时刻，两线圈间吸力最大 C．在 1t 到 2t 时间内， A、 B两线圈相吸 D．在 2t 到 3t 时间内， A、 B两线圈相斥 【答案】 ACD 【解析】 【详解】 A． 1t 时刻， A 线圈中电流变化率为零， B 线圈中感应电流为零，所以两线圈间的作用力为零，故 A 正确； B． 2t 时刻 A 线圈中电流为零，所以两线圈间的作用力为零，故 B 错误； C．在 1t 到 2t 时间内， A 线圈中电流在减小， B 线圈中磁通量在减小，根据楞次定律， AB 两线圈相吸，故 C 正确； D．在 2t 到 3t 时间内， A 线圈中电流在增大， B 线圈中磁通量在增大，根据楞次定律， AB 两线圈排斥， 故 D 正确。 故选 ACD 。 12．一定质量的理想气体从状态 A 经过状态 B 和 C 又回到状态 A。其压强 P随体积 V 变化的图线如图所 示，其中 A 到 B 为绝热过程， C 到 A 为等温过程。则下列说法正确的是 __________。 A．A 状态速率大的分子比例较 B 状态多 B．A→B 过程，气体分子平均动能增大 C．B→C 过程，气体对外做功 D．B→C 过程，气体放热 E.C 状态单位时间内碰撞容器壁单位面积的分子数比 A 状态少 【答案】 ACE 【解析】 【详解】 AB．由图可知 A→B 过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减 小，则 A 状态速率大的分子比例较 B 状态多，故 A 正确， B 错误。 C．B→C 过程中是等压变化，体积增大，则气体对外做功，故 C 正确。 D．B→C 过程中是等压变化，体积增大，则气体对外做功，则 W＜0，温度升高，气体内能增大，即 △U ＞ 0，根据热力学第一定律 △U=W+Q ，则 Q＞0，即气体吸热，故 D 错误。 E．状态 A 和状态 C 的温度相等， 温度是分子平均动能的标志， 所以气体分子平均动能相同， 从图中可知， A 状态气体压强更大， 说明气体分子的密集程度更大， 即 A 状态单位时间内碰撞容器壁单位面积的分子数 比 C 状态多，故 E 正确。 故选 ACE 。 三、实验题 :共 2小题，每题 8分，共 16分 13．某实验兴趣小组用如图甲所示实验装置来验证机械能守恒定律并求出当地重力加速度。 倾斜气垫导轨 倾角为 30°，导轨上端与水平桌面相接并安装有速度传感器可以直接测出小物块经过上端时的速度，气垫 导轨和水平桌面上均有刻度值可读出长度。导轨下端有一固定挡板，轻质弹簧下端与挡板相连，测出不放 小物块时弹簧上端与传感器之间的长度为 L。气垫导轨开始工作后把质量为 m 的小物块轻放在弹簧上端， 用外力向下缓慢推动小物块到不同位置后撤去外力， 小物块从静止开始向上运动， 经过一段时间后落在水 平桌面上。 （ 1）通过实验，该小组测出了多组不同的速度 v和对应的落点到导轨上的长度 x，画出了如图乙所示的 2v x图象，已知该图象为一过原点的直线、直线斜率为 k，则通过该象可求出当地重力加速度 g 的值为 _________，考虑到空气阻力，该小组测出的值 ________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （ 2）通过事先对轻弹簧的测定， 、研究得出弹簧的弹性势能 pE 与压缩量 x的关系为 2 2 p mg E x L 。若 每次释放小物块时弹簧的压缩量均为 L 的 n 倍，为了验证小物块和轻弹簧系统的机械能守恒， 该小组需要 验证的表达式为 __________________（用 x、n、L 表示）。 【答案】 3 2 k 偏大 2 2 3 3 1 x L n n 【解析】 【详解】 （ 1） [1][2] 物块到达斜面顶端时的速度为 v，则： 3 1 30 30 2 2 x yv vcos v v vsin v， 物块离开斜面后做斜上抛运动，运动时间： 2 yv v t g g 水平位移： 23 2x vx v t g 整理得： 2 2 3 3 g v x 由 v2-x 图象可知图象斜率： 2 3 3 g k 所以重力加速度： 3 2 k g 考虑空气阻力影响，所测重力加速度偏大 . （ 2） [3]每次释放小物块时弹簧的压缩量均为 L 的 n 倍，则： x nL 弹簧的弹性势能： 2 2 2 2 P mg mgE x nL L L （ ） 以释放点所处水平面为重力势能的零势面，由机械能守恒定律得： 2 211 30 2 2 mg nL mg n Lsin mv L （ ） （ ） 整理得： 2 2 3 3 1 xL n n 14．某实验小组利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，实验主要步骤如下： （不考虑空气阻力的影响） ①将光电门安放在固定于水平地面上的长木板上； ②将细绳一端连在小车上，另一端绕过两个轻质光滑定滑轮后悬挂一钩码，调节木板上滑轮的高度，使该 滑轮与小车间的细绳与木板平行； ③测出小车遮光板与光电门之间的距离 L，接通电源，释放小车，记下小车遮光板经过光电门的时间 t； ④根据实验数据计算出小车与钩码组成的系统动能的增加量和钩码重力势能的减少量。 (1)根据上述实验步骤，实验中还需测量的物理量有 _________； A．小车上遮光板的宽度 d B．小车和遮光板总质量 m1 C．钩码的质量 m2 D．钩码下落的时间 t ′ (2)图中游标卡尺所测遮光板宽度 d 为_______mm； (3)由实验步骤和 (1)选项中测得的物理量，改变 L 的大小，重复步骤③、④，可得到系统动能增加量总是 小于钩码重力势能减少量，其原因可能是 ________________ 【答案】 ABC 5.70 小车与长木板之间存在摩擦阻力做功 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]要得到小车与钩码组成的系统动能的增加量，则要得到小车的速度，所以要测量小车上遮光板的宽 度 d 和小车和遮光板总质量 m1，钩码的质量 m2，由于小车运动的距离即为钩码下降的距离，所以不用测 量钩码下落的时间 t′，故选 ABC； (2)[2]由图可知，游标卡尺所测遮光板宽度 0.5cm 14 0.05mm 5mm 0.70mm 5.70mmd (3)[3]由于实验过程中小车与长木板之间存在摩擦阻力做功，系统有部分机械能转化为内能，则系统动能 增加量总是小于钩码重力势能减少量。 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24分 15．如图，在水橇跳台表演中，运动员在摩托艇水平长绳牵引下以 16m/s 的速度沿水面匀速滑行，其水橇 （滑板）与水面的夹角为 θ。到达跳台底端时，运动员立即放弃牵引绳，以不变的速率滑上跳台，到达跳 台顶端后斜向上飞出。跳台可看成倾角为 θ的斜面，斜面长 8.0m、顶端高出水面 2.0m。已知运动员与水 橇的总质量为 90kg，水橇与跳台间的动摩擦因数为 15 30 、与水间的摩擦不计。取 g=10m/s 2，不考虑空气 阻力，求： (1)沿水面匀速滑行时，牵引绳对运动员拉力的大小； (2)到达跳台顶端时，运动员速度的大小。 【答案】 (1)60 15 N； (2)14m/s 【解析】 【分析】 【详解】 (1)设沿水面匀速滑行时绳的拉力大小为 F ，水对水橇支持力的大小为 NF ，则 N sinF F ， N cosF mg 由几何关系有 1 sin 4 h s ， 2 2 15 cos 4 s h s 解得 60 15NF (2)设运动员沿台面滑行时加速度大小为 a，到达跳台顶端时速度的大小为 v，则 sin cosmg mg ma， 2 2 0 2v v as 解得 v=14m/s 16．如图所示，竖直放置的气缸内壁光滑，横截面积 3 23 10 mS ，活塞的质量为 1.5kgm ，厚度不 计，在 A、B 两处设有限制装置，使活塞只能在 A、B 之间运动， B 到气缸底部的距离为 0.5mh ，A、 B 之间的距离为 0.2ml ，外界大气压强 5 0 1.0 10 Pap ，开始时活塞停在 B 处，缸内理想气体的压强 为 00.9 p ，温度为 27℃。现缓慢加热缸内气体，直至活塞刚好到 A 处，取 2 10 m/ sg 。求： ①活塞刚离开 B 处时气体的温度； ②活塞刚到 A 处时气体的温度。 【答案】① 350K ②490K 【解析】 【详解】 ①开始时缸内理想气体的压强为 1 00.9p p ，温度为 T 1=27℃ =300K 活塞刚离开 B 处，气体的压强 5 2 0 1.05 10 mg p p Pa S 由查理定律 1 2 1 2 p p T T 解得 T 2=350K ②活塞刚到 B 处时气体的体积 V 1=hS； 活塞刚到 A 处时气体的体积 V 2=(h+l)S； 从 B 到 A 气体做等压变化，则根据盖吕萨克定律 1 2 2 3 V V T T 解得 T 3=490K 17．如图，某种透明材料做成的三棱镜 ABC ，其截面为等腰直角三角形，已知 BC 的边长为 a，现用一束 宽度为 a 的单色平行光束， 以垂直于 BC 面的方向正好入射到该三棱镜的 AB、AC 面上，结果所有从 AB、 AC 面入射的光线进入后全部直接到达 BC 面。某同学用遮光板挡住 AC，发现光从 BD 间射出 (D 未在 BC 边标出 )，已知该材料对此平行光束的折射率 2n 。 ①求：单色平行光束到达 BC 边的范围 BD 的长度； ②拿掉遮光板这些直接到达 BC 面的光线从 BC 面折射而出后，如果照射到一块平行于 BC 的屏上形成光 斑，则当屏到 BC 面的距离 d 满足什么条件时，此光斑分不成两部分？ (结果可以保留根式 )可能用到的三 角函数公式： sin( α＋β)＝sin αcosβ＋ cosαsin β；sin( α－β)＝ sin αcosβ－cosαsin β；cos(α＋β)＝cosαcosβ－ sin α sin β cos( α－β)＝ cosα cosβ＋sin α sin β） 【答案】① 3 3 2 a ② 2 3 3 1 4 a 【解析】 【详解】 光路如下图所示： ①由题意可知，遮光板挡住 AC ，单色平行光束经 AB面折射后射到 BC之间的 BD这些光线在三棱镜中 是平行的，设光线进入 AB面时的入射角为 和折射角为 ，由几何关系可得， 45o 折射率 sin sin n 1 sin 2 30o 1 tan 45 2 a BD sin 45 30 1 2 cos 45 30 aBD 3 3 2 BD a ②如图 1O 为 BC的中点，从 BC射出的光线与 1AO 的延长线交于 2O ，根据对称性光斑分不成两部分，由 几何光线有 tan tan 90 2 2 2 tan a a a d sin sin n 15 sin 2 sin15 6 2 sin15 4 d= 2 3 3 1 4 a