江苏省无锡市(六校联考)2021届新高考模拟物理试题含解析

江苏省无锡市(六校联考)2021届新高考模拟物理试题含解析

江苏省无锡市 (六校联考） 2021 届新高考模拟物理试题 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．如图所示为五个点电荷产生的电场的电场线分布情况， a、b、 c、d 是电场中的四个点，曲线 cd 是一 带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，则下列说法正确的是（ ） A．该带电粒子带正电 B． a 点的电势高于 b 点的电势 C．带电粒子在 c 点的动能小于在 d 点的动能 D．带电粒子在 c 点的加速度小于在 d 点的加速度 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A．带电粒子做曲线运动，所受的合力指向轨迹凹侧，分析可知该带电粒子带负电， A 错误； BC．根据等势面与电场线垂直，画出过 a 点的等势面如图所示。 则 a a 根据沿电场线方向电势逐渐降低知 b a 所以 b a 同理可得 c d 由于带电粒子带负电，则粒子的电势能 p pc dE E 根据能量守恒定律知，带电粒子的动能 k kc dE E B 错误， C 正确； D．电场线的疏密程度表示电场强度的大小 c dE E 则带电粒子受到的电场力 c dF F 由牛顿第二定律知带电粒子的加速度 c da a D 错误。 故选 C。 2．图甲为一列简谐横波在 t=0 时刻的波形图，图甲中质点 Q 运动到负向最大位移处时，质点 P 刚好经过 平衡位置。图乙为质点 P 从此时刻开始的振动图像。下列判断正确的是（ ） A．该波的波速为 40m/s B．质点 P 的振幅为 0 C．该波沿 x 轴负方向传播 D． Q 质点在 0.1s 时的速度最大 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 AC ．根据题意可知，图乙为质点 P 从此时开始的振动图像，得出质点向下振动，则可确定波的传播方向 为 x 轴负方向传播，再由振动图像与波动图像可知，波速 4 m/s 20m/s 0.2 v T 故 A 错误， C 正确； B．振幅为质点离开平衡位置的最大距离，由图乙可知，质点 P 的振幅为 20cm，故 B 错误； D．周期为 0.2s，经过 0.1s 即半周期，质点 Q 振动到波峰位置即速度为 0，故 D 错误。 故选 C。 3．嫦娥四号探测器（以下简称探测器）经过约 110 小时奔月飞行后，于 2018 年 12 月 12 日到达且月球附 近进入高度约 100 公里的环月圆形轨道Ⅰ， 如图所示：并于 2018 年 12 月 30 日实施变轨，进入椭圆形轨 道Ⅱ。探测器在近月点 Q 点附近制动、减速，然后沿抛物线下降到距月面 100 米高处悬停，然后再缓慢 竖直下降到距月面仅为数米高处， 关闭发动机， 做自由落体运动， 落到月球背面。 下列说法正确的是 （ ） A．不论在轨道还是轨道无动力运行，嫦娥四号探测器在 P 点的速度都相同 B．嫦娥四号探测器在轨道 I 无动力运行的任何位置都具有相同的加速度 C．嫦娥四号探测器在轨道 II 无动力运行的任何位置都具有相同动能 D．嫦娥四号探测器在轨道 II 无动力运行从 P 点飞到 Q 点的过程中引力做正功 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．嫦娥四号探测器在Ⅰ轨道 P 点处的速度大于在Ⅱ轨道 P 点处的速度，故 A 错误； B．因为加速度是矢量，有方向，加速度的方向时刻都在变化，故 B 错误； C．因为轨道 II 是椭圆形轨道，所以嫦娥四号探测器在轨道 II 无动力运行的速度大小一直在变化，所以 不是任何位置都具有相同动能，故 C 错误； D．因为嫦娥四号探测器在轨道 II 无动力运行从 P 点飞到 Q 点的过程中， 引力与速度的方向夹角小于 2 ， 所以做正功，故 D 正确。 故选 D。 4．如图所示，吊篮 A、物体 B、物体 C 的质量均为 m，两物体分别固定在竖直弹簧两端，弹簧的质量不 计，整个系统在轻绳悬挂下处于静止状态，现将悬挂吊篮的轻绳剪断在轻绳刚被剪断的时间（ ） A．物体 B 的加速度大小为 g B．物体 C 的加速度大小为 2g C．吊篮 A 的加速度大小为 g D．吊篮 A 与物体 C 间的弹力大小为 0.5mg 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．弹簧开始的弹力 F=mg 剪断细线的瞬间，弹簧弹力不变， B 的合力仍然为零，则 B 的加速度为 0，故 A 错误； BC．剪断细线的瞬间，弹力不变，将 C 和 A 看成一个整体，根据牛顿第二定律得 AC 2 2 1.5 2 2 F mg mg mga g m m 即 A 、C 的加速度均为 1.5g，故 BC 错误； D．剪断细线的瞬间， A 受到重力和 C 对 A 的作用力，对 A 有 CF mg ma 得 C 0.5F ma mg mg 故 D 正确。 故选 D。 5．据科学家研究发现，由于潮汐作用，现阶段月球每年远离地球 3.8cm，在月球远离地球的过程中，地 球正转得越来越慢，在此过程中月球围绕地球的运动仍然看成圆周运动，与现在相比，若干年后（ ） A．月球绕地球转动的角速度会增大 B．地球同步卫星轨道半径将会增大 C．近地卫星的环绕速度将会减小 D．赤道上的重力加速度将会减小 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 A．对月球绕地球转动，则 2 2 MmG m r r 3 GM r 随着月球绕地球转动半径的增大，角速度减小，选项 A 错误； B．对地球的同步卫星，由 2 2 2( )MmG m r r T 可知， T 变大，则 r 变大，即地球同步卫星轨道半径将会增 大，选项 B 正确； C．对近地卫星，由 2 2 Mm vG m r r 可得 GMv R 可知，近地卫星的环绕速度不变，选项 C 错误； D．由 2 GMg R 可知，赤道上的重力加速度将不变，选项 D 错误。 故选 B。 6．A B 两物体同时同地从静止开始运动， 其运动的速度随时间的 v— t 图如图所示， 关于它们运动的描述 正确的是（ ） A．物体 B 在直线上做往返运动 B．物体 A 做加速度增大的曲线运动 C． AB 两物体在 0-1s 运动过程中距离越来越近 D． B 物体在第 1s 内、第 2s 内、第 3s 内的平均速度大小为 1:3:2 【答案】 D 【解析】 v－t 图，其数值代表速度大小和方向，斜率表示加速度，面积表示位移；由图可知， B 先匀加速 直线，再做匀减速直线，速度为正值，为单向直线运动。物体 A 做加速度增大的直线运动；在 0-1s 内， B 物体在前， A 物体在后，距离越来越远；由于面积表示位移，可求 1s 内、第 2s 内、第 3s 内的位移比为 1:3:2 ，由 ，可知平均速度大小为 1:3:2 。综上分析， D 正确。 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．A 、B 两物体质量均为 m，其中 A 带正电，带电量为 +q，B 不带电，通过劲度系数为 k 的绝缘轻质弹 簧相连放在水平面上，如图所示，开始时 A、B 都处于静止状态。现在施加竖直向上的匀强电场，电场强 度 2mgE q ，式中 g 为重力加速度，若不计空气阻力，不考虑 A 物体电量的变化，则以下判断正确的是 （ ） A．刚施加电场的瞬间， A 的加速度大小为 2g B．从施加电场开始到 B 刚要离开地面的过程中， A 物体速度大小一直增大 C．从施加电场开始到 B 刚要离开地面的过程中， A 物体的机械能增加量始终等于 A 物体电势能的减少量 D． B 刚要离开地面时， A 的速度大小为 2 mg k 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 A．在未施加电场时， A 物体处于平衡状态，当施加上电场力瞬间， A 物体受到的合力为施加的电场力， 故 qE ma 解得 2a g 方向向上，故 A 正确； B． B 刚要离开地面时，地面对 B 弹力为 0，即 F mg弹 对 A 物体 Eq mg F弹 即 A 物体合力为 0，因此从开始到 B 刚要离开地面过程， A 物体做加速度逐渐变小的加速运动，即 A 物 体速度一直增大，故 B 正确； C．从开始到弹簧恢复原长的过程， A 物体的机械能增量等于电势能的减少量与弹性势能的减少量之和， 从弹簧恢复原长到 B 刚要离开地面的过程， A 物体的机械能增量等于电势能的减少量与弹性势能的增加量 之差，故 C 错误； D．当 B 离开地面时，此时 B 受到弹簧的弹力等于 B 的重力，从施加电场力到 B 离开地面，弹簧的弹力 做功为零， A 上升的距离为 2mgx k 根据动能定理可知 21 2 qEx mgx mv 解得 2 mv g k= 故 D 正确。 故选 ABD 。 8．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． 9．质量为 m 电量为 q 的小滑块 (可视为质点 )，放在质量为 M 的绝缘长木板左端，木板放在光滑的水平 地面上，滑块与木板之间的动障擦因数为 ，木板长为 L，开始时两者都处于静止状态，所在空间存在范 围足够大的一个方向竖直向下的匀强电场 E，恒力 F 作用在 m 上，如图所示，则（ ） A．要使 m 与 M 发生相对滑动，只须满足 F mg Eg B．若力 F 足够大，使得 m 与 M 发生相对滑动，当 m 相对地面的位移相同时， m 越大，长木板末动能越 大 C．若力 F 足够大，使得 m 与 M 发生相对滑动，当 M 相对地面的位移相同时， E 越大，长木板末动能越 小 D．若力 F 足够大，使得 m 与 M 发生相对滑动， E 越大，分离时长本板末动能越大 【答案】 BD 【解析】 A、 m 所受的最大静摩擦力为 f mg Eq ,则根据牛顿第二定律得 F f fa m M ,计算得出 ( )mg Eq M m F M .则只需满足 ( )mg Eq M m F M ,m 与 M 发生相对滑动 .故 A 错误 . B、当 M 与 m 发生相对滑动 ,根据牛顿第二定律得 ,m 的加速度 F mg Eq a m ,知 m 越大 ,m 的加速 度越小 ,相同位移时 ,所以的时间越长 ,m 越大 ,m 对木板的压力越大 ,摩擦力越大 ,M 的加速度越大 ,因为作用时 间长 ,则位移大 ,根据动能定理知 ,长木板的动能越大 .所以 B 选项是正确的 . C、当 M 与 m 发生相对滑动 ,E 越大 ,m 对 M 的压力越大 ,摩擦力越大 ,则 M 相对地面的位移相同时 ,根据动 能定理知 ,长木板的动能越大 .故 C.错误 D、根据 2 2 1 2 1 1 2 2 L a t a t 知 ,E 越大 ,m 的加速度越小 ,M 的加速度越大，知时间越长 ,因为 E 越大 ,M 的 加速度越大 ,则 M 的位移越大 ,根据动能定理知 ,分离时长木板的动能越大 .所以 D 选项是正确的 .， 故选 BD 点睛：当 m 与 M 的摩擦力达到最大静摩擦力 ,M 与 m 发生相对滑动 ,根据牛顿第二定律求出 F 的最小值 . 当 F 足够大时 ,M 与 m 发生相对滑动 ,根据牛顿第二定律 ,结合运动学公式和动能定理判断长木板动能的变 化 . 10．目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，立体图如图甲所示，侧视图如图乙所示，其 工作原理是：燃烧室在高温下将气体全部电离为电子与正离子，即高温等离子体，高温等离子体经喷管提 速后以速度 v＝1000 m/s 进入矩形发电通道， 发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场 （图乙中垂直纸 面向里） ，磁感应强度大小 B 0＝5T ，等离子体在发电通道内发生偏转，这时两金属薄板上就会聚集电荷， 形成电势差。已知发电通道长 L ＝ 50cm，宽 h＝20cm，高 d＝20cm，等离子体的电阻率 ρ＝4Ωm，电子 的电荷量 e＝1.6 ×10－19C。不计电子和离子的重力以及微粒间的相互作用，则以下判断正确的是（ ） A．发电机的电动势为 2500V B．若电流表示数为 16A ，则单位时间（ 1s）内打在下极板的电子有 1020 个 C．当外接电阻为 12Ω时，电流表的示数为 50 A D．当外接电阻为 50Ω时，发电机输出功率最大 【答案】 BC 【解析】 【详解】 A．由等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡得 qvB 0＝ Eq d 则得发电机的电动势为 E＝ B0dv＝1000V 故 A 错误； B．由电流的定义可知 neI t ，代入数据解得 n＝1020 个 故 B 正确； C．发电机的内阻为 r＝ ρ d Lh ＝8Ω 由闭合电路欧姆定律 I ＝ E R r ＝ 50A 故 C 正确； D．当电路中内、外电阻相等时发电机的输出功率最大，此时外电阻为 R＝ r＝8Ω 故 D 错误。 故选 BC 。 11．如图所示，竖直平面 xOy 内存在沿 x 轴正方向的匀强电场 E 和垂直于平面 xOy 向内的匀强磁场 B ， 下面关于某带正电粒子在 xOy 平面内运动情况的判断，正确的是（ ） A．若不计重力，粒子可能沿 y 轴正方向做匀速运动 B．若不计重力，粒子可能沿 x 轴正方向做匀加速直线运动 C．若重力不能忽略，粒子不可能做匀速直线运动 D．若重力不能忽略，粒子仍可能做匀速直线运动 【答案】 AD 【解析】 【详解】 A．若不计重力，当正电荷沿 y 轴正方向运动时，受到的电场力沿 x 轴正方向，受到的洛伦兹力沿 x 轴负 方向，若满足 qE qvB= ，则粒子做匀速直线运动，选项 A 正确； B．粒子沿 x 轴正方向运动时，因洛伦兹力沿 y 轴方向，粒子一定要偏转，选项 B 错误； CD ．重力不能忽略时，只要粒子运动方向和受力满足如图所示，粒子可做匀速直线运动，选项 C 错误、 D 正确。 故选 AD 。 12．下列说法中正确的是 __________。 A．光从一种介质进入另一种介质时，其频率不变 B．对同一种光学材料，不同颜色的光在该材料中的传播速度相同 C．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象 D．光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象 E.光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 【答案】 ACE 【解析】 【详解】 A．光从一种介质进入另一种介质时，其频率不变，选项 A 正确； B．对同一种光学材料，不同颜色的光在该材料中的传播速度不同，选项 B 错误； C．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，选项 C 正确； D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，选项 D 错误； E．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，选项 E 正确； 故选 ACE 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．某实验小组用 DIS来研究物体加速度与质量的关系，实验装置如图甲所示。 其中小车和位移传感器的 总质量为 M ，所挂钩码总质量为 m ，小车和定滑轮之间的绳子与轨道平面平行，不计轻绳与滑轮之间的 摩擦及空气阻力，重力加速度为 g 。 (1)若已平衡摩擦力， 在小车做匀加速直线运动过程中， 绳子中的拉力大小 TF =__________（用题中所给已 知物理量符号来表示） ；当小车的总质量 M 和所挂钩码的质量 m 之间满足 __________时，才可以认为绳 子对小车的拉力大小等于所挂钩码的重力； (2)保持钩码的质量不变，改变小车的质量，某同学根据实验数据画出 1a M 图线，如图乙所示，可知细 线的拉力为 __________ N （保留两位有效数字） 。 【答案】 Mmg M m M m 0.20 【解析】 【详解】 (1)[1] 平衡摩擦力后： Tmg F ma TF Ma 解得： T MF mg M m ； [2] 当小车和位移传感器的总质量 M 和所挂钩码的质量 m 之间满足 M m 时， 才可以认为绳子对小车的 拉力大小等于所挂钩码的重力； (2)由牛顿第二定律知： 1a F M 则 1a M 的图线的斜率是合外力，即绳子拉力 F ，则： 2.0 N 0.20N 10 F 。 14．小明同学用如图所示装置探究物体的加速度跟力的关系。 （ 1）图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的 5 个计数点 A 、 B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有 4 个点迹没有标出，测出各计数点到 A 点之间的距离，如图中所 示。已知打点计时器接在频率为 50Hz 的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值 a=________ 2m / s （结果保 2 位有效数字） 。 （ 2）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出 a-F 关系图线，如图所示。此图线的 AB 段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是 __________。 A．所挂钩码的总质量过大 B．所用小车的质量过大 C．平面轨道倾斜角度过小 D．平面轨道倾斜角度过大 【答案】 1.3 A 【解析】 【详解】 [1] （1）小车运动的加速度的测量值 2 24 3 2 1 2 2 ( ) 0.1910 0.0689 0.0689 m/s 1.3m/s 4 4 0.1 s s s sa T [2] （2）此实验要求所挂钩码的总质量要远远小于小车的质量。图线的 AB 段明显偏离直线，造成此现象 的主要原因是所挂钩码的总质量过大，选项 A 正确， BCD 错误。 故选 A。 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图 7 所示是一透明的圆柱体的横截面，其半径 R＝20 cm，折射率为， AB 是一条直径，今有一束平 行光沿 AB 方向射向圆柱体，试求： （ 1）光在圆柱体中的传播速度； （ 2）距离直线 AB 多远的入射光线，折射后恰经过 B 点． 【答案】 （1） 83 10 m/scv n （ 2）距离 AB 直线 10 3 cm 的入射光线经折射后能到达 B 点 【解析】 【详解】 （ 1）光在圆柱体中的传播速度 83 10 m/scv n （ 3 分） （ 2）设光线 PC 经折射后经过 B 点，光路图如图所示 由折射定律有： sin 3 sin n ① （3 分） 又由几何关系有： 2 ② （2 分） 解①②得 o60 （1 分） 光线 PC 离直线 AB 的距离 CD=Rsin α＝10 3 cm （2 分） 则距离 AB 直线 10 3 cm 的入射光线经折射后能到达 B 点（ 1 分） 16．如图所示。在 y≥0存在垂直 xOy 平面向外的匀强磁场，坐标原点 O 处有一粒子源，可向 x 轴和 x 轴 上方的各个方向均匀地不断发射速度大小均为 v、质量为 m、带电荷量为＋ q 的同种带电粒子。在 x 轴上 距离原点 x0 处垂直于 x 轴放置一个长度为 x0、厚度不计、 能接收带电粒子的薄金属板 P（粒子一旦打在金 属板 P 上，其速度立即变为 0）。现观察到沿 x 轴负方向射出的粒子恰好打在薄金属板的上端，且速度方 向与 y 轴平行。不计带电粒子的重力和粒子间相互作用力： (1)求磁感应强度 B 的大小； (2)求被薄金属板接收的粒子中运动的最长与最短时间的差值； (3)求打在薄金属板右侧面与左侧面的粒子数目之比。 【答案】 (1) 0 mv qx ；(2) 04 3 x v ；(3) 1 2 【解析】 【分析】 【详解】 （ 1）由左手定则可以判断带电粒子在磁场中沿顺时针方向做匀速圆周运动， 沿 x- 方向射出的粒子恰好打 在金属板的上方，如图 a 所示： 则： 0R x 2 qvB m R v 联立得： 0 mvB qx （ 2）粒子做匀速圆周运动的周期为 T，根据圆周运动公式可知： 022 RT v v x 图 b 为带电粒子打在金属板左侧面的两个临界点，由图可知，圆心 O 与坐标原点和薄金属板下端构成正 三角形，带电粒子速度方向和 x 轴正方向成 30°角，由图 b 可知到达薄金属板左侧下端的粒子用时最短， 即： 0 6 3 Tt v x 图 c 为打在右侧下端的临界点，圆心与坐标原点和薄金属板下端构成正三角形，带电粒子速度方向和 x 轴 正方向成 150 角，由图 a、 c 可知到达金属板右侧下端的粒子用时最长，即： ' 055 6 3 T v xt 则被板接收的粒子中最长和最短时间之差为： 04 3 t v x= （ 3）由图 a 和图 c 可知打在右侧面的粒子发射角为 30°，打在左侧面的粒子发射角为 60 ，所以打在薄金 属板右侧面与左侧面的粒子数目之比为： 0 1 0 2 30 1 60 2 t t 17．如图所示，将一个折射率为 7 2 n 的透明长方体放在空气中，矩形 ABCD 是它的一个截面，一单色 细光束入射到 P 点， AP 之间的距离为 d，入射角为 θ， 6AD AP ，AP 间的距离为 d=30cm，光速为 c=3.0 ×108m/s，求： (ⅰ)若要使光束进入长方体后正好能射至 D 点上，光线在 PD 之间传播的时间； (ⅱ)若要使光束在 AD 面上发生全反射，角 θ的范围。 【答案】 (i) 93.5 10 st ；(ii) 30 °≤θ≤ 60° 【解析】 【分析】 【详解】 (i) 由几何关系 2 26 7PD d d d 9 8 7 7 7 7 7 7 0.3m= 3.5 10 s 2 2 2 3 10 m/s d d d dt cv c c n (ii) 要使光束进入长方体后能射至 AD 面上，设最小折射角为 α，如图甲所示，根据几何关系有 2 2 7sin 7( 6 d) d d 根据折射定律有 sin sin n 解得角 θ的最小值为 θ=30° 如图乙，要使光束在 AD 面上发生全反射，则要使射至 AD 面上的入射角 β满足关系式 : sin β≥ sinC 1sin C n 2 2 sinsin cos 1 sin 1 n 解得 θ≤ 60° 因此角 θ的范围为 30°≤θ≤ 60°.