内蒙古包头市2021届新高考模拟物理试题(市模拟卷)含解析

内蒙古包头市2021届新高考模拟物理试题(市模拟卷)含解析

内蒙古包头市 2021 届新高考模拟物理试题（市模拟卷） 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．如图，质量为 M =3kg 的小滑块，从斜面顶点 A 静止开始沿 ABC 下滑，最后停在水平面 D 点，不计 滑块从 AB 面滑上 BC 面，以及从 BC 面滑上 CD 面的机械能损失．已知： AB=BC=5m ，CD=9m ，θ=53°， β =37°，重力加速度 g=10m/s 2，在运动过程中，小滑块与接触面的动摩擦因数相同．则（ ） A．小滑块与接触面的动摩擦因数 μ =0.5 B．小滑块在 AB 面上运动时克服摩擦力做功，等于在 BC 面上运动克服摩擦力做功 C．小滑块在 AB 面上运动时间大于小滑块在 BC 面上的运动时间 D．小滑块在 AB 面上运动的加速度 a1 与小滑块在 BC 面上的运动的加速度 a2 之比是 5/3 【答案】 C 【解析】 【详解】 A、根据动能定理得： Mg 0AB BC AB BC CDS sin S sin Mg S cos S cos MgS ,解得： 7μ 16 ，故 A 错误； B、小滑块在 AB 面上运动时所受的摩擦力大小 f1=μ Mgcos53°，小滑块在 BC 面上运动时所受的摩擦力大 小 f 2=μ Mgcos37°，则 f1＜f 2，而位移相等，则小滑块在 AB 面上运动时克服摩擦力做功小于小滑块在 BC 面上运动克服摩擦力做功，故 B 错误。 C、根据题意易知小滑块在 A、B 面上运动的平均速度小于小滑块在 B、C 面上的平均速度，故小滑块在 AB 面上运动时间大于小滑块在 BC 面上运动时间， C 正确； D、小滑块在 AB 面上运动的加速度 2 1 43 / 8 a gsin gcos m s ，小滑块在 BC 面上运动的加速度 2 2 5 / 2 a gsin gcos m s ，则 1 2: 43: 20a a ， 故 D 错误。 故选 C． 2．某电梯的最大速度为 2m/s，最大加速度为 0.5m/s2。该电梯由一楼从静止开始，到达 24m 处的某楼层 并静止 .所用的最短时间是（ ） A． 12s B．16s C． 18s D．24s 【答案】 B 【解析】 【详解】 电梯加速运动的时间为 1 2 s 4s 0.5 vt a 加速运动的位移 2 1 1 4m 2 x at 根据对称性，减速运动的时间也为 4s，位移也为 4m，匀速运动时间为 2 24m 4m 4m 8s 2m / s t 故电梯运动的最短时间为 t=4s+4s+8s=16s B 正确， ACD 错误。 故选 B。 3．用相同频率的光照射两块不同材质的金属板 M 、N，金属板 M 能发生光电效应，金属板 N 不能发生光 电效应。则（ ） A．金属板 M 的逸出功大于金属板 N 的逸出功 B．若增加光的照射强度，则金属板 N 有可能发生光电效应 C．若增加光的照射强度，则从金属板 M 中逸出的光电子的最大初动能会增大 D．若增加光的照射强度，则单位时间内从金属板 M 中逸出的光电子数会增加 【答案】 D 【解析】 【详解】 A．金属板 M 能发生光电效应，金属板 N 不能发生光电效应，说明入射光的频率大于金属板 M 的极限频 率而小于金属板 N 的极限频率，由 0W hv ，知金属板 M 的逸出功小于金属板 N 的逸出功，故 A 错误； B．能否发生光电效应取决于入射光的频率和金属的极限频率的大小关系，而与光的照射强度无关，故 B 错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程 0k =E hv W 可知，在金属板 M 逸出功一定的情况下，光电子的最大初动 能 kE 只与入射光的频率有关，故 C 错误； D．在能发生光电效应的前提下， 若增加光的照射强度， 则单位时间内从金属板 M 中逸出的光电子数增加， 故 D 正确。 故选 D。 4．如图所示，在 x>0、 y>0 的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B，方向垂直于 xOy 平面 向里。 现有一质量为 m、电量为 q 的带正电粒子， 从 x 轴上的某点 P 沿着与 x 轴成 30 角的方向射人磁场。 不计重力影响，则可以确定的物理量是（ ） A．粒子在磁场中运动的时间 B．粒子运动的半径 C．粒子从射入到射出的速度偏转角 D．粒子做圆周运动的周期 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 AC ．粒子在磁场中做圆周运动，由于 P 点位置不确定，粒子从 x 轴上离开磁场或粒子运动轨迹与 y 轴相 切时，粒子在磁场中转过的圆心角最大，为 max 300 粒子在磁场中的最长运动时间 max max 300 2π 5π 360 360 3 m mt T qB qB 粒子最小的圆心角为 P 点与坐标原点重合，最小圆心角 min 120 粒子在磁场中的最短运动时间 min min 1 2π 360 3 3 mt T T qB 粒子在磁场中运动所经历的时间为 2π 5π 3 3 m mt qB qB 说明无法确定粒子在磁场中运动的时间和粒子的偏转角，故 AC 错误； B．粒子在磁场中做圆周运动， 由于 P 点位置不确定， 粒子的偏转角不确定， 则无法确定粒子的运动半径， 故 B 错误； D．粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则 2vqvB m r 且 2πrv T 则得 2π= mT qB 说明可确定粒子做圆周运动的周期，故 D 正确。 故选 D。 5．如右图所示，固定着的钢条上端有一小球，在竖直平面内围绕虚线位置发生振动，图中是小球振动到 的最左侧，振动周期为 0.3s．在周期为 0.1s 的频闪光源照射下见到图像可能是（ ） A． B． C． D． 【答案】 C 【解析】 试题分析：振动的周期是 0.3s，而频闪的周期是 0.1s，所以在一个周期内有三幅不同的照片；振动的周期 是 0.3s，则角频率： 2 2 / 0.3 rad s T ＝ ， 0.1s 时刻对应的角度： 1 2 20.1 0.3 3 rad＝ ＝ ； 0.2s 时刻 对应的角度： 2 2 40.2 0.3 3 rad＝ ＝ ，可知，在 0.1s 和 0.2s 时刻小球将出现在同一个位置，都在平衡位 置的右侧，所以在周期为 0.1s 的频闪光源照射下见到图象可能是 C 图． ABD 图都是不可能的．故选 C. 考点：周期和频率 6．1905 年爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。下 列给出的与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（ ） A．图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电 B．图乙中，从光电流与电压的关系图像中可以得到：电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电 压和光的强度有关 C．图丙中，若电子电荷量用 e 表示， 1 2 1v v U、 、 已知，由 cU v 图像可求得普朗克常量的表达式为 1 2 1 eUh v v D．图丁中，由光电子最大初动能 kE 与入射光频率 v 的关系图像可知，该金属的逸出功为 E 或 0hv 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器也带正电，选 项 A 错误； B．图乙中，从光电流与电压的关系图像中可以得到：电压相同时，光照越强，饱和光电流越大，但是遏 止电压和光的强度无关，选项 B 错误； C．根据 CU e h W逸出功 ，则由 cU v 图像可得 1 1 2 Uhk e 解得 1 2 1 eUh v v 选项 C 错误； D．图丁中，根据 kE h W逸出功 ，由光电子最大初动能 kE 与入射光频率 v 的关系图像可知，该金属的 逸出功为 E 或 0hv ，选项 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．下列说法中正确的是 ________ A．悬浮在液体中的微粒越小，则在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，布朗运动越不明显 B．随着分子间距离的增大，分子势能一定先减小后增大 C．人们感到特别闷热时，说明空气的相对湿度较大 D．热量可以自发的从内能小的物体转移给内能大的物体 E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关 【答案】 BCE 【解析】 【详解】 A. 悬浮在液体中的微粒越小， 受到液体分子碰撞时运动状态越容易改变， 则布朗运动越明显， 选项 A 错误； B.随着分子间距离的增大，分子力先做正功后做负功，故分子势能一定先减小后增大，选项 B 正确； C.人们感到特别闷热时，说明空气的相对湿度较大，选项 C 正确； D.热量可以自发的从温度高的物体转移给温度低的物体，选项 D 错误； E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关，温度越 高，单位体积的分子数越多，则气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数越多，选项 E 正确； 8．如图所示，等量同种正电荷固定在 M 、N 两点，虚线框 ABCD 是以 MN 连线的中点为中心的正方形， 其中 G、H、E、F 分别为四条边的中点，则以下说法中正确的是（ ） A．若 A 点电势为 5V，则 B 点电势为 5V B．同一正电荷在 A 点具有的电势能大于在 D 点具有的电势能 C．在 G 点释放一个带正电粒子 (不计重力 )，粒子将沿 GH 连线向 H 点运动 D．在 E 点释放一个带正电粒子 (不计重力 )，粒子将沿 EF 连线向 F 点运动 【答案】 AD 【解析】 【分析】 【详解】 A．根据等量同种电荷等势面分布情况和对称性可知， A 点和 B 点电势相等，若 A 点电势为 5V，则 B 点 电势为 5V ，故 A 正确； B．根据等量同种电荷等势面分布情况和对称性可知， A 点和 D 点电势相等，则同一正电荷在 A D 两点具 有的电势能相等，故 B 错误； C．由 G 点释放一个带正电粒子 (不计重力 ) ，该粒子所受的电场力垂直于 MN 连线向上，所以粒子将沿 GH 连线向上运动，故 C 错误； D．在 E 点电场强度方向由 E 到 F，带正电的粒子受到的电场力方向由 E 到 F，粒子将沿 EF 连线向 F 点 运动，故 D 正确。 故选 AD 。 9．一质量为 m 的电动汽车在平直公路上以恒定的功率加速行驶，当速度大小为 v 时，其加速度大小为 a （ 0a ），设汽车所受阻力恒为 kmg （ 1k ），重力加速度为 g ，下列说法正确的是（ ） A．汽车的功率为 kmgv B．汽车的功率为 ( )kmg ma v C．汽车行驶的最大速率为 1 a v kg D．汽车行驶的最大速率为 a v kg 【答案】 BC 【解析】 【详解】 AB ．车的额定功率为 P，汽车的速度为 v 时，根据牛顿第二定律得 P kmg ma v 得 ( )P kmg ma v 故 A 错误， B 正确。 CD ．汽车匀速运动时牵引力等于阻力， 速率最大，故有 1m P av v kmg kg 故 C 正确， D 错误。 故选 BC 。 10．如图所示，匀强磁场垂直铜环所在的平面向里，磁感应强度大小为 B．导体棒 A 的一端固定在铜环的 圆心 O 处，可绕 O 匀速转动，与半径分别为 r 1、 r 2 的铜环有良好接触。通过电刷把大小铜环与两竖直平 行正对金属板 P、Q 连接成电路。 R1、R 2 是定值电阻， R 1=R 0，R 2=2R 0，质量为 m、电荷量为 Q 的带正 电小球通过绝缘细线挂在 P、Q 两板间，细线能承受的最大拉力为 2mg，已知导体棒与铜环电阻不计， P、 Q 两板间距为 d，重力加速度大小为 g。现闭合开关，则（ ） A．当小球向右偏时，导体棒 A 沿逆时针方向转动 B．当细线与竖直方向夹角为 45°时，平行板电容器两端电压为 mgQ d C．当细线与竖直方向夹角为 45°时，电路消耗的电功率为 2 2 2 0 3 4 m g d Q R D．当细线恰好断裂时（此时小球的加速度为零） ，导体棒 A 转动的角速度为 2 2 1 2 3 3mgd QB r r 【答案】 AD 【解析】 【详解】 A．当小球向右偏时， P 板带正电，通过 R2 的电流向上，则由右手定则可知，导体棒 A 沿逆时针方向转 动，选项 A 正确； BC．当细线与竖直方向夹角为 45°时，则 tan 45QE mg o UE d 解得平行板电容器两端电压为 mgdU Q 此时电路中的电流 2 02 U mgdI R QR 电路消耗的电功率为 2 2 2 2 1 2 2 0 3( ) 4 m g dP I R R Q R 选项 BC 错误； D．当细线恰好断裂时，此时 3QE mg UE d 电动势 0 0 3 2 U R R 2 21 2 1 2 1 2 1( ) ( )= ( ) 2 2 r rB r r B r r 解得导体棒 A 转动的角速度为 2 2 1 2 3 3= mgd QB r r 选项 D 正确。 故选 AD 。 11．如图甲所示为足够长、倾斜放置的平行光滑导轨，处在垂直斜面向上的匀强磁场中，导轨上端接有一 定值电阻，导轨平面的倾角为 37 ，金属棒垂直导轨放置，用一平行于斜面向上的拉力 F 拉着金属棒由静 止向上运动，金属棒的质量为 0.2kg ，其速度大小随加速度大小的变化关系如图乙所示，且金属棒由静止 加速到最大速度的时间为 1s，金属棒和导轨的电阻不计， sin 37 =0.6，cos37 =0.8，g 取 10m/s2，则 （ ） A． F 为恒力 B． F 的最大功率为 0.56W C．回路中的最大电功率等于 0.56W D．金属棒由静止加速到最大速度这段时间内定值电阻上产生的焦耳热是 0.26J 【答案】 ACD 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．对棒受力分析有 2 2 sin 37B L vF mg ma R 变形得 2 2 2 2 sin 37( )mR F mgv a R B L B L 结合图乙可知 2 2 1.0 2.8 mR B L 2 2 sin 37( ) 1F mg R B L 联立解得 2 2 251.76N, 14 RF B L 且由 P Fv 可知， F 的最大功率为 1.76WP 故 A 正确， B 错误； C．当棒的速度为 1m/s 时，回路中的电流最大，回路中的电功率最大为 2 2 2 2 max 0.56WB L vP I R R 故 C 正确； D．金属棒由静止加速到最大速度由动量定理得 2 2 sin 37B L vtFt mg t mv R 即 2 2 sin 37B L xFt mg t mv R 解得 0.72mx 金属棒由静止加速到最大速度，由动能定理得 21sin37 2AFx mg x W mv 解得 0.26JAW 由功能关系可知 0.26JAQ W 故 D 正确。 故选 ACD 。 12．一定质量的理想气体经历下列过程后，说法正确的是（ ） A．保持体积不变，增大压强，气体内能增大 B．降低温度，减小体积，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数可能增大 C．保持体积不变，降低温度，气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的次数减小 D．压强减小，降低温度，气体分子间的平均距离一定减小 E.保持温度不变，体积增大，气体一定从外界吸收热量 【答案】 ABC 【解析】 【分析】 【详解】 A．保持体积不变，增大压强，则温度升高，气体内能增大，选项 A 正确； B．降低温度，减小体积，则气体的压强可能变大，因气体分子数密度变大，分子平均速率减小，则气体 分子单位时间内碰撞器壁单位面积的平均冲力减小，则碰撞次数可能增大，选项 B 正确； C．保持体积不变，气体分子数密度不变，降低温度，则气体分子单位时间内碰撞器壁单位面积的碰撞次 数一定减小，选项 C 正确； D．压强减小，降低温度，气体的体积不一定减小，气体分子间的平均距离不一定减小，选项 D 错误； E． 真空等温膨胀 ，不一定吸热，选项 E 错误。 故选 ABC 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．某同学用气垫导轨做 “验证机械能守恒定律 “的实验，如图所示，用质量为 m 的钩码通过轻绳带动质 量为 M 的滑块在水平导轨上，从 A 由静止开始运动，测出宽度为 d 的遮光条经过光电门的时间 △ t，已知 当地重力加速度为 g，要验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是 ______，在这过程中系统的动能增 量为 ______。如果实验前忘记调节导轨水平，而是导轨略为向左倾斜，用现有测量数据 ______（填 “能” 或 “不能 ”）验证机械能守恒定律。 【答案】 A、B 的距离 L 2 1 2 dM m t 不能 【解析】 【详解】 [1] 要验证机械能守恒， 就需要求得动能的增加量和重力势能的减少量， 而要知道重力势能的减少量则还需 要测得 A、B 的距离 L 。 [2] 滑块通过光电门 B 时，因光电门宽度很小，用这段平均速度代替瞬时速度可得 B dv t 故滑块和钩码组成的系统从 A 到 B 动能的增加量为 2 21 1 2 2k B dE m M v m M t [3] 如果导轨不水平，略微倾斜，则实验过程中滑块的重力势能也要发生变化，因不知道倾角，故不能求得 滑块重力势能的变化，则不能验证机械能守恒定律。 14．某同学用气垫导轨做验证动能定理实验装置如图甲所示，重力加速度为 g，按要求完成下列问题。 (1)实验前先用游标卡尺测出遮光条的宽度测量示数如图乙所示，则遮光条的宽度 d=___________mm 。 (2)实验中需要的操作是 ___________ 。 A．调节螺钉，使气垫导轨水平 B．调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行 C．滑块与遮光条的总质量 M 一定要远大于钩码的质量 m D．使滑块释放的位置离光电门适当远一些 (3)按图示安装并调节好装置， 开通气源， 将滑块从图示位置由静止释放， 由数字计时器读出遮光条通过光 电门的时间为 △t，则物块通过光电门时的速度为 v=___________(用测得的物理量字母表示 ) (4)若保持钩码质量不变， 改变滑块开始释放的位置， 测出每次释放的位置到光电门的距离 x 及每次实验时 遮光条通过光电门的时间 △t，通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象 关系是 ___________时才能符合实验要求。 A． x－△t B． x－(△t) 2 C．x－(△t) －1 D．x－(△t)－ 2 【答案】 5.45 ABD D 【解析】 【详解】 (1)游标卡尺的主尺读数为 5mm ，游标读数为 ，所以最终读数为 5.45mm ； (2)A 项：调节螺钉，使气垫导轨水平，故 A 正确； B 项：为了使绳的拉力等于滑块的合外力，调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行，故 B 正确； C 项：对系统来说，无需滑块与遮光条的总质量 M 远大于钩码的质量 m，故 C 错误； D 项：使滑块释放的位置离光电门适当远一些，可以减小测量滑块运动位移的误关，故 D 正确。 故选： ABD 。 (3)滑块通过光电门的速度为： ； (4)由公式 ，解得： ，故选 D。 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示， ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由 O 点垂直 AD 边 射入．已知棱镜的折射率 n＝ 2 ，AB ＝BC＝8 cm， OA ＝ 2 cm，∠ OAB ＝60°． ①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向． ②第一次的出射点距 C 多远． 【答案】①光线第一次从 CD 边射出与 CD 边成 45°斜向左下方； ② 4 3 3 m ； 【解析】 【分析】 根据 1sinC n ，求出临界角的大小，从而作出光路图，根据几何关系，结合折射定律求出出射光线的方 向；根据几何关系，求出第一次的出射点距 C 的距离； 【详解】 (1)因为 1 1 2 sinC n ，所以得临界角 45C 第一次射到 AB 面上的入射角为 60 ，大于临界角 ,所以发生全反射，反射到 BC 面上，入射角为 60 ，又 发生全反射，射到 CD 面上的入射角为 30i 根据折射定律得 sinrn sini 解得 45r 即光从 CD 边射出 ,与 CD 边成 45 斜向左下方； (2)根据几何关系得， AF=4cm 则 BF=4cm ∠BFG= ∠BGF ，则 BG=4cm 所以 GC=4cm 所以 4 3 3 CE cm 16．一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，波速为 6 m/s，t=0 时的波形如图。 P、Q 是介质中的两个质点，平 衡位置分别为 xP=9 m、xQ=11 m。求： （ i）质点 P 的振动表达式； （ ii） t=0.5 s 时质点 Q 偏离平衡位置的位移。 【答案】 (i) 1 sin( ) 10 y t (ii) -0.05m 【解析】 【详解】 (i) 由图可知波长 λ =12m，振幅 A=0.1m 周期 T v 简谐振动的表达式 2siny A t T 由题意可知 t=0 时 P 点从平衡位置向下振动，可得质点 P 的振动表达式为 1 sin( ) 10 y t (ⅱ)振动从质点 P 传到 Q 所需的时间 Q Px x t v 在 t=0.5s 时质点 Q 已经振动的时间 t t t 故 t=0.5s 质点 Q 偏离平衡位置的位移为 1 sin 10Qy t 解得 0.05mQy 17．如图，质量为 6m、长为 L 的薄木板 AB 放在光滑的平台上，木板 B 端与台面右边缘齐平． B 端上放 有质量为 3m 且可视为质点的滑块 C，C 与木板之间的动摩擦因数为 μ＝ 1 3 ，质量为 m 的小球用长为 L 的 细绳悬挂在平台右边缘正上方的 O 点，细绳竖直时小球恰好与 C 接触．现将小球向右拉至细绳水平并由 静止释放，小球运动到最低点时细绳恰好断裂，小球与 C 碰撞后反弹速率为碰前的一半． (1)求细绳能够承受的最大拉力； (2)若要使小球落在释放点的正下方 P 点，平台高度应为多大； (3)通过计算判断 C 能否从木板上掉下来． 【答案】 (1)3mg(2)L(3) 滑块 C 不会从木板上掉下来 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1）设小球运动到最低点的速率为 v0，小球向下摆动过程机械能守恒， 由机械能守恒定律得： 2 0 1 2 mgL mv 解得： 0 2v gL 小球在圆周运动最低点，由牛顿第二定律： 2 0vT mg m R 由牛顿第三定律可知，小球对细绳的拉力： T′=T 解得： T′=3mg （ 2）小球碰撞后平抛运动．在竖直方向上： 21 2 h gt 水平方向： L= 0 2 v t 解得： h=L （ 3）小球与滑块 C 碰撞过程中小球和 C 系统满足动量守恒，设 C 碰后速率为 v1，以小球的初速度方向 为正方向，由动量守恒定律得： 0 0 13 2 vmv m mv 设木板足够长，在 C 与木板相对滑动直到相对静止过程，设两者最终共同速率为 v2，由动量守恒定律的： 1 23 3 6mv m m v 由能量守恒定律得： 2 2 1 2 1 13 3 6 3 2 2 mv m m v mgs 联立⑨⑩ ? 解得： s=L/2 由 s

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