天津市红桥区2021届新高考第四次模拟物理试题含解析 16页

天津市红桥区 2021 届新高考第四次模拟物理试题 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． “跳跳鼠 ”是很多小朋友喜欢玩的一种玩具（图甲） ，弹簧上端连接脚踏板，下端连接跳杆（图乙） ，人 在脚踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧将人向上弹起，最终弹簧将跳杆带离地面． A．不论下压弹簧程度如何，弹簧都能将跳杆带离地面 B．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，弹簧的弹性势能全部转化为人的动能 C．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，人一直向上加速运动 D．从人被弹簧弹起到弹簧恢复原长，人的加速度先减小后增大 【答案】 D 【解析】 当弹簧下压的程度比较小时， 弹簧具有的弹性势能较小， 弹簧不能将跳杆带离地面， 故 A 错误； 从人被弹 簧弹起到弹簧恢复原长 ,弹簧的弹性势能转化为人的动能和重力势能，故 B 错误；从人被弹簧弹起到弹簧 恢复原长，开始弹力大于重力，人向上加速，弹簧逐渐恢复性变 ,弹力逐渐减小，加速度逐渐减小；后来 弹力小于重力，人的加速度反向增加，所以人的加速度先减小后增大，故 C 错误， D 正确．所以 D 正确， ABC 错误． 2．关于曲线运动，下列说法正确的是（ ） A．曲线运动的速度方向可以不变 B．匀变速曲线运动任意相等时间内速度的变化量相同 C．速率恒定的曲线运动，任意相等时间内速度的变化量相同 D．物体受到的合外力持续为零时，物体仍可以做曲线运动 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．曲线运动的速度方向一直在变化，故 A 错误； B．只要是匀变速运动，其加速度 a 的大小、方向均不变，任意相等时间内速度的变化量为 v a t 所以任意相等时间内速度的变化量相同，故 B 正确； C．速率恒定的曲线运动，其速度方向变化，则 0v ；其加速度不恒定，任意相等时间内速度的变化量 为 v a t 所以任意相等时间内速度的变化量不相同，故 C 错误； D．物体所受合外力持续为零时，其加速度持续为 0，速度的大小和方向均不改变，则物体只能做匀速直 线运动，故 D 错误。 故选 B。 3．如图所示，用不可伸长的轻质细线 a、b 悬挂一小球，小球静止时，绳 a、绳 b 与水平方向的夹角均为 30° ，绳 b 的拉力大小为 F1。现将绳 a 剪断，剪断后瞬间绳 b 的拉力大小为 F2，则 F 1:F 2 为（ ） A． 1:1 B．1:2 C．2:1 D． 2 : 3 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 小球静止时，绳 a、绳 b 与水平方向的夹角均为 30° ，根据题意可知，此时绳 b 的拉力大小和绳 a 拉力大 小相等，根据几何关系可知 1F G 将绳 a 剪断，剪断后瞬间绳 b 的拉力大小与重力沿绳方向的分力大小相等 2 sin30F G 故 1 2: 2 :1F F 故 C 正确 ABD 错误。 故选 C。 4．最近，我国为 “长征九号 ”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发 取得突破性进展．若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为 3 km/s ，产生的推力约为 4.8 ×106 N， 则它在 1 s 时间内喷射的气体质量约为 A． 1.6 ×102 kg B．1.6 ×103 kg C．1.6 ×105 kg D． 1.6 ×106 kg 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 设该发动机在 t s 时间内，喷射出的气体质量为 m ，根据动量定理， Ft = mv ，可知，在 1s 内喷射出的气 体质量 6 3 0 4.8 10 1.6 10 3000 m Fm kg kg t v ，故本题选 B． 5．下列说法正确的是（ ） A．普朗克提出了微观世界量子化的观念，并获得诺贝尔奖 B．爱因斯坦最早发现光电效应现象，并提出了光电效应方程 C．德布罗意提出并通过实验证实了实物粒子具有波动性 D．卢瑟福等人通过 α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．普朗克最先提出能量子的概念，爱因斯坦提出了微观世界量子化的观念， A 错误； B．最早发现光电效应现象的是赫兹， B 错误； C．德布罗意只是提出了实物粒子具有波动性的假设，并没有通过实验验证， C 错误； D．卢瑟福等人通过 α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构， D 正确。 故选 D。 6． “月亮正加速远离地球！后代没月亮看了。 ”一项新的研究表明，月球的引力在地球上产生了周期性的 潮汐现象，潮汐力耗散地球的自转能量，降低地球的旋转速度，同时也导致月球正在以每年 38cm 的速度 远离地球。不考虑其他变化，则很多年后与现在相比，下列说法正确的是（ ） A．月球绕地球做圆周运动的周期将减小 B．月球绕地球做圆周运动的线速度增大 C．地球同步定点卫星的高度增大 D．地球同步定点卫星的角速度增大 【答案】 C 【解析】 【详解】 A．月球绕着地球做匀速圆周运动，故有： 2 2 2 4MmG m r r T 解得： 3 2 rT GM 随着地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的周期将变大，故 A 错误； B．月球绕着地球做匀速圆周运动，故有： 2 2 Mm vG m r r 解得： GMv r 随着地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的线速度变小，故 B 错误； CD ．潮汐力耗散地球的自转能量，降低地球的旋转速度，则地球自转周期增加，故自转角速度变小，故 同步卫星的角速度变小，根据 3 GM r 可知轨道半径变大，故高度增大，故 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．以下说法正确的是 A．晶体具有各向同性，而非晶体具有各向异性 B．液体表面张力与重力有关，在完全失重的情况下表面张力消失 C．对于一定的液体和一定材质的管壁，管内径的粗细会影响液体所能达到的高度 D．饱和汽压随温度而变，温度越高饱和汽压越大 E.因为晶体熔化时吸收的热量只增加了分子势能，所以熔化过程中晶体温度不变 【答案】 CDE 【解析】 【分析】 【详解】 A．晶体分为单晶体和多晶体，单晶体各向异性，多晶体各向同性，非晶体各向同性，故 A 错误； B．液体表面张力是微观的分子引力形成的规律，与宏观的超失重现象无关，则在完全失重的状态下依然 有表面张力的现象，故 B 错误； C．浸润现象中，浸润液体在细管中上升时，管的内径越小，液体所能达到的高度越高，故对于一定的液 体和一定材质的管壁，管内径的粗细会影响液体所能达到的高度，则 C 正确； D．饱和汽压与温度有关，温度越高饱和汽压越大，故 D 正确； E．晶体熔化时吸收热量， 导致内能增大， 但只增加了分子势能， 故熔化过程中晶体温度不变， 故 E 正确。 故选 CDE 。 8．如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形 abcd 区域内， O 点是 cd 边的中点。一个带正电 的粒子仅在磁场力作用下，从 O 点沿纸面以垂直于 cd 边的速度射入正方形内，经过时间 t0 刚好从 c 点射 出磁场。现设法使该带电粒子从 O 点沿纸面以与 od 成 30°角的方向、大小不同的速率射入正方形内，则 下列说法中正确的是（ ） A．若该带电粒子在磁场中经历的时间是 02 3 t ，则它一定从 ad 边射 出磁场 B．若该带电粒子在磁场中经历的时间是 05 3 t ，则它一定从 cd 边射出磁场 C．若该带电粒子在磁场中经历的时间是 t 0，则它一定从 ab 边射出磁场 D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是 05 4 t ，则它一定从 bc 边射出磁场 【答案】 BD 【解析】 【分析】 【详解】 由题，带电粒子以垂直于 cd 边的速度射入正方形内，经过时间 t 0 刚好从 c 点射出磁场，则知带电粒子的 运动周期为 T=2t 0 A．当带电粒子的轨迹与 ad 边相切时，轨迹的圆心角为 60°，粒子运动的时间为 01 6 3 tt T 在所有从 ad 边射出的粒子中最长时间为 0 3 t ，该带电粒子在磁场中经历的时间是 02 3 t ，则它一定不会从 ad 边射出磁场，故 A 错误； B． 若该带电粒子在磁场中经历的时间是 0 5 5 3 6 t T 则粒子轨迹的圆心角为 5 52 6 3 速度的偏向角也为 5 3 ，根据几何知识得知， 粒子射出磁场时与磁场边界的夹角为 30°，必定从 cd 射出磁 场，故 B 正确； C． 若该带电粒子在磁场中经历的时间是 0 1 2 t T 则得到轨迹的圆心角为 π，而粒子从 ab 边射出磁场时最大的偏向角等于 560 90 150 6 故不一定从 ab 边射出磁场，故 C 错误； D． 若该带电粒子在磁场中经历的时间是 0 5 5 4 8 t T 则得到轨迹的圆心角为 5 4 则它一定从 bc 边射出磁场，故 D 正确。 故选： BD 。 9．如图所示，电路中 R1 和 R2 均为可变电阻，平行板电容器 C 的极板水平放置。闭合开关 S，电路达到 稳定时，一带电油滴恰好悬浮在两板之间。下列说法正确的是 ( ) A．仅增大的 R2 阻值，油滴仍然静止 B．仅增大 R 1 的阻值，油滴向上运动 C．增大两板间的距离，油滴仍然静止 D．断开开关 S，油滴将向下运动 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 开始液滴静止，液滴处于平衡状态，由平衡条件可知： mg=q ；由图示电路图可知，电源与电阻 R1 组成 简单电路，电容器与 R1 并联，电容器两端电压等于 R1 两端电压，等于路端电压，电容器两端电压： U=IR 1= ；仅增大 R2 的阻值，极板间电压不变，液滴受力情况不变，液滴静止不动，故 A 正确；仅增 大 R 1 的阻值，极板间电压 U 变大，液滴受到向上的电场力变大，液滴受到的合力竖直向上，油滴向上运 动，故 B 正确；仅增大两板间的距离，极板间电压不变，板间场强减小，液滴受到的电场力减小，液滴所 受合力竖直向下，液滴向下运动，故 C 错误；断开电键，电热器通过两电阻放电，电热器两极板间电压为 零，液滴只受重力作用，液滴向下运动，故 D 正确；故选 ABD 。 【点睛】 本题考查了判断液滴运动状态问题，分析清楚电路结构，分析清楚极板间场强如何变化、判断出液滴受力 如何变化是解题的关键． 10．如图所示，在水平面上固定一个半圆弧轨道，轨道是光滑的， O 点为半圆弧的圆心，一根轻绳跨过 半圆弧的 A 点 (O、A 等高，不计 A 处摩擦 )，轻绳一端系在竖直杆上的 B 点，另一端连接一个小球 P。现 将另一个小球 Q 用光滑轻质挂钩挂在轻绳上的 AB 之间，已知整个装置处于静止状态时， α＝30°，β＝45° 则（ ） A．将绳的 B 端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力不变 B．将绳的 B 端向上缓慢移动一小段距离时半圆弧中的小球 P 位置下移 C．静止时剪断 A 处轻绳瞬间，小球 P 的加速度为 1 2 g D．小球 P 与小球 Q 的质量之比为 3 : 2 【答案】 ACD 【解析】 【详解】 A．绳子 B 端向上移动一小段距离， 根据受力分析可知 P 球没有发生位移， 因此 AQP 变成了晾衣架问题， 绳长不会变化， A 到右边板的距离不变，因此角度 不会发生变化，即绳子的张力也不会变化；选项 A 正确。 B．如果 P 向下移动一段距离，绳子 AP 拉力变小，绳长 AP 变长，而 AB 之间的绳子长度变短，则角度 变大，绳子 AB 之间的张力变大， AP 的张力也变大，产生矛盾； B 错误。 C．剪断 A 处细绳，拉力突变为零，小球 P 只受重力的分力，所以加速度为 1 2 g ；C 正确。 D．根据受力分析， 分别对两个小球做受力分析， 因为是活结所以绳子的张力都是相同， 则 2cos Pm g T , 又由于 2cos Qm g T .由两式可得 3 2 p Q m m ；故 D 正确。 故选 ACD 。 11．某机车发动机的额定功率为 P=3.6 ×106W ，该机车在水平轨道上行驶时所受的阻力为 f=kv（k 为常数） ， 已知机车的质量为 M=2.0×105kg ，机车能达到的最大速度为 vm=40m/s ，重力加速度 g=10m/s 2。则下列说 法正确的是（ ） A．机车的速度达到最大时所受的阻力大小为 9×104N B．常数 k=1.0 ×103kg/s C．当机车以速度 v=20m/s 匀速行驶时，机车所受的阻力大小为 1.6 ×104N D．当机车以速 v=20m/s 匀速行驶时，机车发动机的输出功率为 9×105W 【答案】 AD 【解析】 【详解】 A．机车的速度达到最大时所受的阻力 4 m 9 10 NPf F v 故 A 项正确； B．据阻力为 f=kv 可得 49 10 kg/s 2250kg/s 40 fk v 故 B 项错误； CD ．机车以速度 20m/s 匀速行驶时，则有 4 2 2 2250 20N 4.5 10 Nf kv 机车以速度 20m/s 匀速行驶时，机车发动机的输出功率 4 5 2 2 2 2 2 4.5 10 20W 9 10 WP F v f v 故 C 项错误， D 项正确。 12．如图所示，水平面上的同一区域介质内，甲、乙两列机械波独立传播，传播方向互相垂直，波的频率 均为 2Hz 。图中显示了某时刻两列波的波峰与波谷的情况， 实线为波峰， 虚线为波谷。 甲波的振幅为 5cm， 乙波的振幅为 10cm。质点 2、3、 5 共线且等距离。下列说法正确的是（ ） A．质点 1 的振动周期为 0.5s B．质点 2 的振幅为 5cm C．图示时刻质点 2、 4 的竖直高度差为 30cm D．图示时刻质点 3 正处于平衡位置且向上运动 E.从图示的时刻起经 0.25s，质点 5 能通过的路程为 30cm 【答案】 ACE 【解析】 【分析】 【详解】 A．质点 1 的振动周期为 1 0.5sT f ，选项 A 正确； B．质点 2 为谷谷相遇点，为振动加强点，则其振幅为 15cm ，选项 B 错误； C．质点 2、4 都是振动加强点，图示时刻质点 2 在波谷，位移为 -15cm ，质点 4 在波峰，位移为 +15cm， 则此时刻 2、4 的竖直高度差为 30cm ，选项 C 正确； D．图示时刻质点 3 正处于波峰和波谷的中间位置，即在平衡位置，根据波的传播方向可知，此时向下运 动，选项 D 错误； E．质点 5 为振动加强点，从图示的时刻起经 0.25s=0.5T，质点 5 能通过的路程为 2(A 1+A 2)=30cm ，选项 E 正确。 故选 ACE 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．龙泉中学某物理小组欲利用如图所示的电路同时测量一只有 30 格刻度的毫安表的量程、内阻和光敏 电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源（输出电压为 ，内 阻不计）、电阻箱 （最大阻值 999.9 Ω）、单刀双掷开关一个、导线若干。 （ 1）该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至 a 端，开始调节电阻箱，发现 将电阻箱的阻值调为 800Ω 时，毫安表刚好偏转 20 格的刻度；将电阻箱的阻值调为 500Ω 时，毫安表刚 好能满偏。 实验小组据此得到了该毫安表的量程为 I g=____ mA ，内阻 =_____ Ω。 （ 2）该小组查阅资料得知，光敏电阻的阻值随光照强度的变化很大，为了安全，该小组需将毫安表改装 成量程为 3 A 的电流表，则需在毫安表两端 ________（选填 “串联 ”或 “并联 ”）一个阻值为 _______Ω 的电 阻。（结果保留一位小数） （ 3）改装完成后（表盘未改动） ，该小组将单刀双掷开关接至 b 端，通过实验发现，流过毫安表的电流 I（单位： mA ）与光照强度 E（单位： cd）之间的数量关系满足 ，由此可得光敏电阻的阻值 R（单 位： Ω）与光照强度 E（单位： cd）之间的关系为 =________Ω 。 【答案】 （1） 30 100 （2）并联 1.0 (3) 【解析】 【分析】 根据部分电路的欧姆定律， 由题中所给的两组数据列方程可求出毫安表的内阻， 再结合刻度线就能求出毫 安表的量程； 电表的改装问题就是部分电路的欧姆定律的应用， 根据满偏刻度和内阻的值及量程就能算出 要并联的电阻值；设光敏电阻的电流为 I ′，由欧姆定律太题设条件列式就能表示出光敏电阻与光照强度的 关系。 【详解】 （ 1）设毫安表每格表示电流大小为 ，则当电阻箱的阻值为 时，由闭合电路的欧姆定律可得 ；当电阻箱的阻值为 R=800Ω 时，则有 ，两式联立并代入数据可 解得： ，该毫安表的量程 I g=30mA ； （ 2）要将量程为 300mA 的毫安表改成量程为 电流表，则需在毫安表两端并联一个电阻，设其电 阻为 R′，则有 ，代入数据可解得 ； （ 3）由题意可知，改装后电流表的内阻为 ，设通过光敏电阻的电流大小为 （单位： A ）则有 成立，且 ，即 ，整理可得 。 14．测量小物块 Q 与平板 P 之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。 AB 是半径足够大的光滑四分之一圆 弧轨道，与水平固定放置的 P 板的上表面 BC 在 B 点相切， C 点在水平地面的垂直投影为 C?。重力加速 度为 g。实验步骤如下： ①用天平称出物块 Q 的质量 m； ②测量出轨道 AB 的半径 R、BC 的长度 L 和 CC?的长度 h； ③将物块 Q 在 A 点从静止释放，在物块 Q 落地处标记其落点 D； ④重复步骤③，共做 10 次； ⑤将 10 个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到 C?的距离 s。 （ 1）请用实验中的测量量表示物块 Q 到达 C 点时的动能 E kc=_________以及物块 Q 与平板 P 之间的动摩 擦因数 μ=_________。 （ 2）实验步骤④⑤的目的是 __________________。如果实验测得的 μ值比实际值偏大，其原因除了实验 中测量的误差之外，其它的可能是 ________。（写出一个可能的原因即可） 。 【答案】 2 4 mgs h 2 4 R s hL 减小实验的偶然误差 圆弧轨道与滑块间有摩擦或空气阻力 【解析】 【分析】 考查实验 “测物体间的动摩擦因数 ”。 【详解】 [1] ．离开 C 后，物块做平抛运动： 水平方向： Cs v t 竖直方向： 21 2 h gt 物块在 C 点的动能： 2 kC c 1 2 E mv 解得： 2 kC 4 mgsE h ； [2] ．从 A 到 B，由动能定理得： kB 0mgR E 则物块到达 B 时的动能： kBE mgR 由 B 到 C 过程中，由动能定理得： C 2 2 f B 1 1 2 2 W mv mv 克服摩擦力做的功： 2 f 4 mgsW mgR h － B 到 C 过程中，克服摩擦力做的功： fW mg 得： 2 4 R s L hL ； [3] ．实验步骤④⑤的目的是测平均值，减少偶然误差； [4] ．实验测得的 μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量的误差之外，很有可能就是其它地方有摩擦， 比如圆弧轨道与滑块间有摩擦或空气阻力。 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示，内表面光滑绝缘的半径为 1.2m的圆形轨道处于竖直平面内，有竖直向下的匀强电场，场 强大小为 63 10 / .V m 有一质量为 0.12kg 、带负电的小球，电荷量大小为 61.6 10 C ，小球在圆轨道内 壁做圆周运动，当运动到最低点 A 时，小球与轨道压力恰好为零， g 取 210 /m s ，求： 1 小球在 A 点处的速度大小； 2 小球运动到最高点 B 时对轨道的压力． 【答案】 1 ?6 /m s ； 2 ?21.6N 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1）重力： G=mg=0.12kg× 10N/kg=1.2N 电场力： F=qE=1.6×10﹣6C×3×106V/m=4.8N 在 A 点，有： qE﹣mg=m 代入数据解得： v1=6m/s （ 2）设球在 B 点的速度大小为 v2，从 A 到 B，由动能定理有： （ qE﹣mg）×（2R）= mv 22﹣ mv 12 在 B 点，设轨道对小球弹力为 FN，则有： FN +mg ﹣qE= mv 22 由牛顿第三定律有： F N′ =FN 代入数据解得： FN′ =21.6N 【点睛】 本题关键是明确小球的受力情况和运动情况， 结合动能定理和向心力公式列式分析， 可以将重力和电场力 合成为 “等效重力 ”，然后就能够结合竖直平面内的圆周运动模型进行分析． 16．如图所示，直角边 AC 长度为 d 的直角棱镜 ABC 置于桌面上， D 为斜边 BC 的中点，桌面上的 S 点 发射一条光线经 D 点折射后，垂直于 AB 边射出．已知 SC＝CD ，光线通过棱镜的时间 3 2 dt c ，c 为真 空中光速，不考虑反射光线．求： (i) 棱镜的折射率 n； (ii) 入射光线与界面 BC 间的夹角． 【答案】 (1) 3n （2） 30o 【解析】 【详解】 （ i）光路如图所示， E 是光线在 AB 边的射出点，设光线通过棱镜的速度为 v，则 1 1, 2 2 DE d vt d cn v 解得 3n （ ii）光线射到界面 BC，设入射角为 i，折射角为 r，则 2 i 2 2 r sin sin in r 解得 θ＝30° 17．机械横波某时刻的波形图如图所示，波沿 x 轴正方向传播， 波长 λ =0.8m，质点 p 的坐标 x=0.32m ．从 此时刻开始计时． ①若每间隔最小时间 0.4s 重复出现波形图，求波速； ②若 p 点经 0.4s 第一次达到正向最大位移，求波速； ③若 p 点经 0.4s 到达平衡位置，求波速． 【答案】① 2 m/s ②0.3 m/s ③（ 0.8+n）m/s（n=0 ，1，2， 3，⋯ ） 【解析】 【详解】 ①依题意，周期 T=0.4 s ，波速 v= T = 0.8 0.4 m/s=2 m/s ． ②波沿 x 轴正方向传播，当 x=0.2m 的振动传到 p 点， p 点恰好第一次达到正向最大位移． 波传播的距离 △x=0.32 m ﹣0.2 m=0.12 m 波速 v= x t = 0.12 0.4 m/s=0.3 m/s． ③波沿 x 轴正方向传播，若 p 点恰好第一次到达平衡位置则 △x=0.32 m ， 由周期性，可知波传播的可能距离 △x=（0.32+ 2 n）m（n=0 ，1，2， 3，⋯） 可能波速 v= x t = 0.80.32 2 0.4 n m/s= （0.8+n） m/s（ n=0，1，2，3， ⋯）．