江苏省宿迁市2021届新高考物理最后模拟卷含解析

江苏省宿迁市2021届新高考物理最后模拟卷含解析

江苏省宿迁市 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 1．四个水球可以挡住一颗子弹！如图所示，是央视《国家地理》频道的实验示意图，直径相同（约 30cm 左右）的 4 个装满水的薄皮气球水平固定排列，子弹射入水球中并沿水平线做匀变速直线运动，恰好能穿 出第 4 个水球，气球薄皮对子弹的阻力忽略不计。以下判断正确的是（ ） A．子弹在每个水球中的速度变化相同 B．每个水球对子弹做的功不同 C．每个水球对子弹的冲量相同 D．子弹穿出第 3 个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．子弹向右做匀减速运动，通过相等的位移时间逐渐缩短，所以子弹在每个水球中运动的时间不同。加 速度相同，由 v atV 知，子弹在每个水球中的速度变化不同，选项 A 错误； B．由 W fx 知， f 不变， x 相同，则每个水球对子弹的做的功相同，选项 B 错误； C．由 I ft 知， f 不变， t 不同，则每个水球对子弹的冲量不同，选项 C 错误； D．子弹恰好能穿出第 4 个水球，则根据运动的可逆性知子弹穿过第 4 个小球的时间与子弹穿过前 3 个小 球的时间相同，子弹穿出第 3 个水球的瞬时速度即为中间时刻的速度，与全程的平均速度相等，选项 D 正确。 故选 D。 2．一个 238 92 U 核衰变为一个 206 82 Pb 核的过程中，发生了 m 次 衰变和 n 次 衰变，则 m、n 的值分别为 （ ） A． 8、6 B．6、 8 C．4、8 D． 8、4 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 在 α衰变的过程中，电荷数少 2，质量数少 4，在 β衰变的过程中，电荷数多 1，有 2m-n=10 4m=32 解得 m=8 n=6 故 A 正确， BCD 错误。 故选 A。 3．如图所示， A 、B、C 是三级台阶的端点位置， 每一级台阶的水平宽度是相同的， 其竖直高度分别为 h1、 h2、h3，将三个相同的小球分别从 A 、B、C 三点以相同的速度 v0 水平抛出，最终都能到达 A 的下一级台 阶的端点 P 处，不计空气阻力。 关于从 A、B、C 三点抛出的小球，下列说法正确的是（ ） A．在空中运动时间之比为 t A ∶tB∶tC=1∶3∶5 B．竖直高度之比为 h1∶h 2∶h 3=1∶2∶3 C．在空中运动过程中，动量变化率之比为 ACA B PP P t t t nn n n n n ： ： =1∶1∶1 D．到达 P 点时，重力做功的功率之比 PA ：PB：PC=1：4：9 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A．根据 0x v t 水平初速度相同， A、B、C 水平位移之比为 1:2:3 ， 所以它们在空中运动的时间之比为 1:2:3 ， A 错误。 B．根据 21 2 h gt ，竖直高度之比为 1 2 3: : 1: 3: 5h h h ， B 错误。 C．根据动量定理可知，动量的变化率为物体受到的合外力即重力，重力相同，则动量的变化率相等，故 C 正确。 D．到达 P 点时，由 y gtv 知，竖直方向速度之比为 1:2:3 ， 重力做功的功率 P mgv 所以重力做功的功率之比为 : : 1: 2 :3A B CP P P 故 D 错误。 故选 C。 4．如图所示， N 匝矩形导线框以角速度 绕对称轴 OO 匀速转动，线框面积为 S，线框电阻、电感均不 计，在 OO 左侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，外电路接有电阻 R，理想电流表 A，则： （ ） A．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为 sine NB S t B．交流电流表的示数 2 4 I NBS R C． R 两端电压的有效值 2 U NBS D．一个周期内 R 的发热量 2 NBSQ R 【答案】 B 【解析】 【详解】 A. 、由图可知线圈只有一半在磁场中，产生的电动势的最大值为： 2 2m S NBSE NB ，从图示时刻 起，线框产生的瞬时电动势为： 1 2 e NBS sin t ，故选项 A 错误； B、交流电流表的示数为： 2 42 mE NBSI RR ，故选项 B 正确； C、 R两端电压的有效值： 2 4U IR NBS ，故选项 C 错误； D、一个周期内的发热量： 2 2 2 2 22( ) 2 4 4 NBS N B SQ I RT R R R ? ，故选项 D 错误． 5．如图甲所示，单匝矩形金属线框 abcd 处在垂直于线框平面的匀强磁场中，线框面积 0.3S 2m ，线框 连接一个阻值 3R 的电阻， 其余电阻不计， 线框 cd 边位于磁场边界上。 取垂直于线框平面向外为磁感 应强度 B 的正方向，磁感应强度 B 随时间 t 变化的图像如图乙所示。下列判断正确的是（ ） A． 0～0.4s 内线框中感应电流沿逆时针方向 B． 0.4～0.8s 内线框有扩张的趋势 C． 0～0.8s 内线框中的电流为 0.1A D． 0～0.4s 内 ab 边所受安培力保持不变 【答案】 C 【解析】 【详解】 A．由图乙所示图线可知， 0-0.4s 内磁感应强度垂直于纸面向里，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电 流沿顺时针方向，故 A 错误。 B．由图乙所示图线可知， 0.4-0.8s 内穿过线框的磁通量增加，由楞次定律可知，线框有收缩的趋势，故 B 错误。 C．由图示图线可知， 0-0.8s 内的感应电动势为 0.4 0.4 0.3( V=0.3V 0. ) 8 BE S t t ＝ ＝ 线框中的电流为： 0.3 A=0.1A 3 EI R＝ 故 C 正确。 D．在 0-0.4s 内感应电流 I 保持不变， 由图乙所示图线可知， 磁感应强度 B 大小不断减小， 由 F=ILB 可知， ab 边所受安培力不断减小，故 D 错误。 故选 C。 6．如图，真空中固定两个等量同种点电荷 A、B，AB 连线中点为 O。在 A、B 所形成的电场中，以 O 点 为圆心、 半径为 R 的圆面垂直 AB 连线， 以 O 为几何中心的边长为 2R 的正方形平面垂直圆面且与 AB 连 线共面，两个平面边线交点分别为 e、f，则下列说法正确的是（ ） A．在 a、b、 c、d 四点中存在场强和电势均相同的点 B．将一试探电荷由 e 点沿圆弧 egf 移到 f 点电场力始终不做功 C．将一试探电荷由 f 点移到正方形 a、 b、c、d 任意一点时电势能的变化量都不相同 D．沿线段 eOf 移动的电荷所受的电场力先增大后减小 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．根据等量同种电荷的电场线分布情况可知， a 、 b 的电势相同，电场强度不同，由对称性可知， c 、d 的电势相同，电场强度也不相同，故 A 错误； B．将一试探电荷由 e 点沿圆弧 egf 移到 f 点，试探电荷受到的电场力始终沿着径向方向，始终与运动的 速度方向垂直，根据做功关系可知，电场力始终不做功，故 B 正确； C．由于 a 、 b 的电势相同，故从 f 点到 a 、 b 两点电势能变化量相同，同理从 f 点到 c 、 d 两点电势能 变化量相同，故 C 错误； D．根据等量同种电荷的电场线分布，沿 eOf 移动电场线先变疏再变密，根据 F qE 可知，电场力先变 小后变大，故 D 错误； 故选 B。 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 a 为一列简谐横波在 t=2s 时的波形图， 图 b 为媒质中平衡位置在 x=2.5m 处的质点的振动图像， P 是平衡位置为 x=1.5m 的质点。下列说法正确的是 ____。 A．波速为 0.5m/s B．波的传播方向向左 C． 0~2s 时间内， P 运动的路程为 8cm D． t=1s 时， P 正位于正向最大位移处 E.当 t=6s 时， P 恰好回到平衡位置 【答案】 ACE 【解析】 【详解】 A．由图 a 可知该简谐横波波长为 2m，由图 b 知周期为 4s，则波速为 0.5m/sv T 故 A 正确； B．根据图 b 的振动图象可知，在 2.5mx 处的质点在 2st 时振动方向向下，所以该波向右传播，故 B 错误； C．由于 2st 时，质点 P 在平衡位置，且有 2s 0.5T 所以在 0 2s～ 时间内，质点 P 的路程为 2 8cmA 故 C 正确； D．由于该波向右传播，由图 a 可知 2st 时，质点 P 在平衡位置向上运动，所以 1st 时， P 正位于负 向最大位移处，故 D 错误； E．波的周期为 4s， P 从 2s到 6s 经历时间 4st T 所以 6st 时， P 点应恰好回到了平衡位置，故 E 正确； 故选 ACE 。 8．如图所示， a、b 两束不同频率的单色光从半圆形玻璃砖底边平行射入，入射点均在玻璃砖底边圆心 O 的左侧，两束光进入玻璃砖后都射到 O' 点， OO' 垂直于底边，下列说法确的是（ ） A．从点 O' 射出的光一定是复色光 B．增大两束平行光的入射角度，则 b 光先从 O' 点消失 C．用同一装置进行双缝干涉实验， b 光的相邻条纹间距较大 D．若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则 a 光的截止电压低 【答案】 AD 【解析】 【分析】 【详解】 A．两光束射到 O′点时的入射角都等于在玻璃砖底边的折射角，根据光路可逆性可知，从 O′点射出时折 射角都等于射入玻璃砖底边时的入射角，而在玻璃砖底边两光束平行射入，入射角相等，所以从 O′点射 出时折射角相同，两光束重合，则从 O′点射出的一定是一束复色光，故 A 正确； B．令光在底边的入射角为 i，折射角为 r，根据折射定律有 sin sin in r 所以 sin 1sin ir n n 根据几何知识可知，光在 O′点的入射角为 r ，无论怎样增大入射角度，光在 O′点的入射角都小于光发生 全反射的临界角，所以 a、b 光不会在 O′点发生全反射，故 B 错误； C．根据光路图可知，玻璃砖对 a 光的折射率小于 b 光的折射率，则 a 光的波长大于 b 光的波长，由于条 纹间距为 lx d 所以 a 光的条纹间距大于 b 光的条纹间距，故 C 错误； D．由于 a 光的频率小于 b 光的频率，根据光电效应方程 0kE h W eU 可知 a、b 光分别照射同一光电管发生光电效应时， a 光的截止电压比 b 光的截止电压低，故 D 正确。 故选： AD 。 9．卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作已成为发展趋势。中国始终秉持和践行 “中国的 北斗，世界的北斗，一流的北斗 ”的发展理念，服务 “一带一路 ”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。 与其他卫星导航系统携手，与各个国家、地区和国际组织一起，共同推动全球卫星导航事业发展，让北斗 系统更好地服务全球、造福人类。基于这样的理念，从 2017 年底开始，北斗三号系统建设进入了超高密 度发射。北斗系统正式向全球提供 RNSS 服务，在轨卫星共 53 颗。预计 2020 年再发射 2-4 颗卫星后，北 斗全球系统建设将全面完成， 使我国的导航定位精度不断提高。 北斗导航卫星有一种是处于地球同步轨道， 假设其离地高度为 h，地球半径为 R，地面附近重力加速度为 g，则有（ ） A．该卫星运行周期可根据需要任意调节 B．该卫星所在处的重力加速度为 2( ) ) R g R h C．该卫星运动动能为 2 2( ) mgR R h D．该卫星周期与近地卫星周期之比为 2 3(1 )h R 【答案】 BC 【解析】 【分析】 【详解】 A．地球同步卫星和地球自转同步，周期为 24h，A 错误； B．由 2 2 2 ( )2Mm vG m r m mg r T r 可知 ' 2 GMg r 2 GMg R 则该卫星所在处的重力加速度是 2 ' 2( ) Rg g R h B 正确； C．由于 2GM gRv r R h 该卫星的动能 2 21 2 2( )k mgRE mv R h 选项 C 正确； D．根据开普勒第三定律可知，该卫星周期与近地卫星周期之比为 3 2=( )T R h T R 卫 近 选项 D 错误。 故选 BC 。 10．如图，内壁光滑圆筒竖直固定在地面上，筒内有质量分别为 3m、m 的刚性小球 a、b，两球直径略小 于圆筒内径，销子离地面的高度为 h。拔掉销子，两球自由下落。若 a 球与地面间及 a、b 两球之间均为 弹性碰撞，碰撞时间极短，下列说法正确的是（ ） A．两球下落过程中， b 对 a 有竖直向下的压力 B． a 与 b 碰后， a 的速度为 0 C．落地弹起后， a 能上升的最大高度为 h D．落地弹起后， b 能上升的最大高度为 4h 【答案】 BD 【解析】 【分析】 【详解】 A．两球下落过程中，两球都处于完全失重状态，则 b 对 a 没有压力，选项 A 错误； BCD ．设两球落地时速度均为 2v gh 方向竖直向下，则 a 与地面相碰后反弹，速度变为竖直向上的 v，则 ab 碰撞时，设向上为正方向，由动 量守恒 3 3 a bmv mv mv mv 由能量关系 2 2 2 21 1 1 13 3 2 2 2 2a bmv mv mv mv 解得 0av 2bv v 则落地弹起后， a 能上升的最大高度为零， b 能上升的最大高度为 2 4 2 bvH h g 选项 C 错误， BD 正确。 故选 BD 。 11．如图所示为某电场中的一条电场线，该电场线为一条直线， a b c、 、 为电场线上等间距的三点，三点 的电势分别为 a 、 b 、 c ，三点的电场强度大小分别为 aE 、 bE 、 cE ，则下列说法正确的是（ ） A．不论什么电场，均有 a b c B．电场强度大小有可能为 a c bE E E C．若 a b cE E E ，则电场一定是匀强电场 D．若 a b b c ，则电场一定是匀强电场 【答案】 AB 【解析】 【分析】 【详解】 A．沿着电场线的方向电势逐渐降低，可得 a b c ，选项 A 正确； B．在等量异种点电荷电场中，若 b 点为两点电荷连线的中点，则有 a c bE E E ，故选项 B 正确； C．仅由 a b cE E E ，不能确定电场是否是匀强电场，选项 C 错误； D．仅由 a b b c ，不能确定电场为匀强电场，选项 D 错误。 故选 AB 。 12．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱 体的径向与其底面过 O 的法线成 θ角射人。 CD 为光学传感器，可以探测光的强度。从 AB 面反射回来的 光强随角 θ变化的情况如图乙所示。 现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形， 暴露于空气中 (假设空气中的折射率与真空相同 )，设半圆形外半径为 R，光导纤维束的半径为 r。则下列说法正确的是 A．该新材料的折射率 n> 1 B．该新材料的折射率 n<1 C．图甲中若减小入射角 θ，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小 D．用同种激光垂直于光导纤维束端面 EF 射入，如图丙。若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成 的半圆形半径 R 与纤维束半径 r 应满足的关系为 10R r⋯ 【答案】 AD 【解析】 【详解】 AB. 由题图乙知，当 53 时发生全反射，则有： 1 1 1.25 sin sin53 n C 故选项 A 符合题意， B 不符合题意； C.图甲中若减小入射角 ，根据反射定律和折射定律可知反射角和折射角都减小，则反射光线和折射光线 之间的夹角也将变大，故选项 C 不符合题意； D.激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在外侧面处发生全反射，临界光路如图所示，可得： 2sin R rC R 解得： 10R r ，所以该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形半径 R与纤维束半径 r 应满足 的关系为 10R r ，故选项 D 符合题意。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．某实验小组用如图所示的装置探究功和速度变化的关系： 将小钢球从固定轨道倾斜部分不同位置由静 止释放，经轨道末端水平飞出，落到铺着白纸和复写纸的水平地面上，在白纸上留下点迹．为了使问题简 化，小钢球在轨道倾斜部分下滑的距离分别为 L 、2L 、3L 、4L⋯ ，这样在轨道倾斜部分合外力对小钢球 做的功就可以分别记为 W 0、2W 0、3W 0、 4W 0⋯． （ 1）为了减小实验误差必须进行多次测量，在 L 、2L 、3L 、4L⋯ 处的每个释放点都要让小钢球重复释放 多次，在白纸上留下多个点迹，那么，确定砸同一位置释放的小钢球在白纸上的平均落点位置的方法是 ___________________ ； （ 2）为了完成实验，除了测量小钢球离开轨道后的下落高度 h 和水平位移 s，还需测量 _____________． A．小钢球释放位置离斜面底端的距离 L 的具体数值 B．小钢球的质量 m C．小钢球离开轨道后的下落高度 h D．小钢球离开轨道后的水平位移 x （ 3）请用上述必要的物理量写出探究动能定理的关系式： W=______ ； （ 4）该实验小组利用实验数据得到了如图所示的图象，则图象的横坐标表示 _________（用实验中测量的 物理量符号表示） ． 【答案】用尽可能小的圆圈圈住尽量多的落点， 圆心即为平均落点的位置 B 2 4 mgx h 【解析】 （ 1）确定砸同一位置释放的小钢球在白纸上的平均落点位置的方法是：用尽可能小的圆圈圈住尽量多的 落点，圆心即为平均落点的位置； （ 1）根据动能定律可得： W= 1 2 mv 1 根据平抛规律可得： x=vt ，h= 1 2 gt1 联立可得探究动能定理的关系式： W= 2 4 mgx h ， 根据表达式可知为了探究动能定理，并测量当地的重力加速度还需测量的量为小钢球的质量 m，故选 B． （ 3）由解析（ 1）可知探究动能定理的关系式为： W= 2 4 mgx h ． （ 4）根据图象形状可知， W 与横轴表示的物理量成正比例，又因为表达式为 W= 2 4 mgx h ，所以图象的横 坐标表示 x1． 14．某同学用图甲的实验装置验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为 g。 (1)用游标卡尺测量立方体小钢块的边长 d，测量结果如图乙，则 d=____cm 。 (2)用电磁铁吸住小钢块，保持小钢块底面与水平面平行。用刻度尺测量小钢块与光电门的高度差 h。 (3)将电磁铁断电，小钢块由静止开始下落，测得小钢块通过光电门的时间 t=3.20 ms 。则小钢块通过光电 门时的速度 v=____________m/s 。 (4)改变小钢块与光电门的高度差 h，重复步骤 (2)(3)，得到多组数据。 (5)利用实验数据作出 v2 一 h 图像。若 v2 一 h 图线为一条过原点的直线，且直线的斜率 k=____ ，则说 明 小钢块下落过程中机械能守恒。 （用题中给出的物理量符号表示） 【答案】 0.96 3.0 2g 【解析】 【详解】 (1)[1] ．用游标卡尺测量立方体小钢块的边长 d=0.9+0.1mm ×6=0.96cm 。 (3)[2] ．小钢块通过光电门时的速度 2 33.2 0.96 10 m/s=3.0m/ 0 10 sdv t (4)[3] ．由 21 2 mgh mv ，则 v2=2gh，则做出的 v2-h 图像的斜率为 2g。 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示， 平行单色光垂直射到玻璃制成的半径为 R 的半球平面上， 玻璃对该单色光的折射率为 2 ， 玻璃半球的下方平行于玻璃半球平面放置一光屏， 单色光经半球折射后在光屏上形成一个圆形光斑。 不考 虑光的干涉和衍射，真空中光速为 r 。求： （ i）当光屏上的光斑最小时，圆心 O 到光屏的距离； （ ii）圆心 O 到光屏的距离为 d=3R 时，光屏被照亮的面积。 【答案】 （i） 2R；（ii ） 211 6 2 R 。 【解析】 【分析】 【详解】 （ i）画出平面图如图所示，设光线入射到 D 点时恰好发生全反射 1sin C n 所以 C=45° 2 cos ROF R C （ ii）设光屏被照亮的面积的半径为 r 因为 tanO F C r O F d OF 解得 3 2r R 光屏 PQ 上被照亮光斑的面积 2 211 6 2S r R 16．如图甲所示，半径 R＝0.45 m 的光滑 1 4 圆弧轨道固定在竖直平面内， B 为轨道的最低点， B 点右侧的 光滑水平面上紧挨 B 点有一静止的小平板车，平板车质量 M ＝1 kg ，长度 l＝1 m，小车的上表面与 B 点 等高，距地面高度 h＝0.2 m．质量 m＝1 kg 的物块 (可视为质点 )从圆弧最高点 A 由静止释放． 取 g＝10 m/s 2. 试求： (1)物块滑到轨道上的 B 点时对轨道的压力大小； (2)若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料， 其动摩擦因数从左向右随距离均匀变化， 如图乙所示， 求 物块滑离平板车时的速率； (3)若解除平板车的锁定并撤去上表面铺的材料后， 物块与平板车上表面间的动摩擦因数 μ＝0.2，物块仍从 圆弧最高点 A 由静止释放，求物块落地时距平板车右端的水平距离． 【答案】 （1） 30N．（2）1m/s．（3）0.2m． 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1）物体从圆弧轨道顶端滑到 B 点的过程中，机械能守恒，则 mgR ＝ 1 2 mv B2， 解得 vB=3m/s． 在 B 点由牛顿第二定律得， N-mg=m 2 Bv R ， 解得 N=mg+m 2 Bv R =30N 即物块滑到轨道上 B 点时对轨道的压力 N′=N=30N，方向竖直向下． （ 2）物块在小车上滑行时的摩擦力做功 W f＝ - 1 2 2 mg mg l＝- 4J 从物体开始滑到滑离平板车过程中由动能定理得， mgR+W f＝ 1 2 mv 2 解得 v=1m/s （ 3）当平板车不固定时，对物块 a1=μ g=2m/s2 对平板车 2 2 2 /mga m s M ； 经过时间 t1 物块滑离平板车，则 2 2 1 1 1 2 1 1 1 1 2 2Bv t a t a t m 解得 t 1=0.5s（另一解舍掉） 物体滑离平板车的速度 v 物 =v B-a1t1=2m/s 此时平板车的速度： v 车 =a 2t1=1m/s 物块滑离平板车做平抛运动的时间 2 2 0.2ht s g 物块落地时距平板车右端的水平距离 s=(v 物 -v 车 )t 2=0.2m 【点睛】 本题综合考查了动能定理、机械能守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式，综合性较强，关键理清运动过 程，选择合适的规律进行求解． 17．如图所示，喷雾器内有 13L 药液，上部封闭有 1atm 的空气 2 L. 关闭喷雾阀门，用打气筒活塞每次可 以打进 1atm 、200cm 3 的空气， （设外界环境温度一定， 忽略打气和喷药过程温度的变化， 空气可看作理想） 求： ①要使喷雾器内气体压强增大到 2.4atm ，打气筒应打气的次数 n； ②若压强达到 2.4atm 时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器内药液上方空气的压强降为 1atm 时， 桶内剩下的药液的体积。 【答案】① 14；② 10.2L 【解析】 【详解】 ①设应打气 n 次，则有 1 1atmp ， 3 1 200cm 2 0.2 2V n L nL L ， 2 2LV ， 2 2.4atmp 根据玻意耳定律得 1 1 2 2pV p V 解得 14n 次 ②由题意可知 1 2V L ， 1 2.4atmp ， 2 1atmp 根据玻意耳定律得 1 1 2 2p V p V 解得 2 4.8LV 剩下的药液 15L 4.8L 10.2LV