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文档介绍
湖南省衡阳市2021届新高考物理模拟试题(2)含解析
湖南省衡阳市 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.如图所示, 一质量为 m 0=4kg 、倾角 θ =45°的斜面体 C 放在光滑水平桌面上, 斜面上叠放质量均为 m=1kg 的物块 A 和 B,物块 B 的下表面光滑, 上表面粗糙且与物块 A 下表面间的动摩擦因数为 μ=0.5,最大静摩 擦力等于滑动摩擦力;物块 B 在水平恒力 F 作用下与物块 A 和斜面体 C 一起恰好保持相对静止地向右运 动,取 g=10m/s2,下列判断正确的是( ) A.物块 A 受到摩擦力大小 5NfF B.斜面体的加速度大小为 a=10m/s 2 C.水平恒力大小 F=15N D.若水平恒力 F 作用在 A 上, A、B、C 三物体仍然可以相对静止 【答案】 A 【解析】 【详解】 ABC .对物块 A 和 B 分析,受力重力、斜面体对其支持力和水平恒力,如图所示 根据牛顿第二定律则有 sinθ 2F N ma 其中 cosθ 2N mg 对物块 A、B 和斜面体 C 分析,根据牛顿第二定律则有 0(2 )F m m a 联立解得 25m/sa 30NF 对物块 A 分析,根据牛顿第二定律可得物块 A 受到摩擦力大小 5NfF ma 故 A 正确, B、C 错误; D.若水平恒力 F 作用在 A 上,则有 AF mg ma 解得 225m/sAa a 所以物块 A 相对物块 B 滑动,故 D 错误; 故选 A。 2.电阻为 R 的单匝闭合金属线框,在匀强磁场中绕着与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势的 图像如图所示。下列判断正确的是( ) A. 2 T 时刻线框平面与中性面平行 B.穿过线框的磁通量最大为 0 2 E T C.线框转动一周做的功为 2 0E T R D.从 4 Tt 到 3 4 Tt 的过程中,线框的平均感应电动势为 0 2 E 【答案】 B 【解析】 【详解】 A.由图可知 2 Tt 时刻感应电动势最大,此时线圈所在平面与中性面垂直, A 错误; B.当感应电动势等于零时,穿过线框回路的磁通量最大,且由 mE NBS 得 0 0m m 2 21 E E TE N T B 正确; C.线圈转一周所做的功为转动一周的发热量 2m 22 0 ( ) 2 2 E EEQ T T T R R R C 错误; D.从 4 T 到 3 4 T 时刻的平均感应电动势为 0m 22 2 2 EE T T D 错误。 故选 B。 3.安培曾假设:地球的磁场是由绕地轴的环形电流引起的。现代研究发现:地球的表面层带有多余的电 荷,地球自转的速度在变慢。据此分析,下列说法正确的是( ) A.地球表面带有多余的正电荷,地球的磁场将变弱 B.地球表面带有多余的正电荷,地球的磁场将变强 C.地球表面带有多余的负电荷,地球的磁场将变弱 D.地球表面带有多余的负电荷,地球的磁场将变强 【答案】 C 【解析】 【详解】 地球自西向东自转,地球表面带电,从而形成环形电流。这一环形电流产生地磁场。若从北极俯视地球地 磁场由外向里, 由安培定则知产生磁场的环形电流方向应自东向西, 与地球自转方向相反, 则地球带负电。 地球自转速度变小,则产生的环形电流 I 变小,则产生的磁场变弱, ABD 错误, C 正确。 故选 C。 4.甲、 乙两车在同一平直公路上运动, 两车的速度 v 随时间 t 的变化如图所示。 下列说法正确的是 ( ) A.甲乙两车的速度方向可能相反 B.在 t1 到 t 2 时间内,甲车的加速度逐渐增大 C.在 t1 到 t2 时间内,两车在同一时刻的加速度均不相等 D.若 t=0 时刻甲车在前,乙车在后,在运动过程中两车最多能相遇三次 【答案】 D 【解析】 【详解】 A.速度是矢量,速度大于零代表一个方向,速度小于零则代表相反方向,所以两车速度方向相同,选项 A 错误; B.速度时间图像的斜率即加速度,在 t1 到 t2 时间内,甲车的加速度逐渐减小,选项 B 错误; C.平移乙的图像,在 t 1到 t 2时间内,有一时刻两车的加速度相等,选项 C 错误; D.若 t=0 时刻甲车在前,乙车在后,在以后的运动过程中可能乙会追上甲,甲再追上乙,甲再被乙反超, 两车最多能相遇三次,选项 D 正确。 故选 D。 5.某工厂检查立方体工件表面光滑程度的装置如图所示,用弹簧将工件弹射到反向转动的水平皮带传送 带上,恰好能传送过去是合格的最低标准。假设皮带传送带的长度为 10m 、运行速度是 8m/s,工件刚被 弹射到传送带左端时的速度是 10m/s,取重力加速度 g=10m/s 2。下列说法正确的是( ) A.工件与皮带间动摩擦因数不大于 0.32 才为合格 B.工件被传送过去的最长时间是 2s C.若工件不被传送过去,返回的时间与正向运动的时间相等 D.若工件不被传送过去,返回到出发点的速度为 10m/s 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 AB .工件恰好传到右端,有 2 00 2v gL 代入数据解得 0.5 工件与皮带间动摩擦因数不大于 0.5 才为合格,此时用时 0 2svt g 故 A 错误 B 正确; CD . 若工件不被传送过去,当反向运动时,最大速度与传送带共速,由于传送带的速度小于工件的初速 度,根据匀变速运动速度时间关系可知,返回的时间与正向运动的时间不相等,故 CD 错误。 故选 B。 6.如图所示,质量为 m 的小球用两根细线 OA OB、 连接,细线 OA的另一端连接在车厢顶,细线 OB 的 另一端连接于侧壁,细线 OA与竖直方向的夹角为 37 ,OB 保持水平,重力加速度大小为 g ,车向左 做加速运动,当 OB 段细线拉力为 OA段细线拉力的两倍时,车的加速度大小为 ( sin 37 0.6,cos37 0.8 )( ) A. g B. 5 4 g C. 3 2 g D. 7 4 g 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 设 OA段细线的拉力为 F ,则 cos37F mg 2 sin 37F F ma 求得 7 4 a g ,选项 D 正确, ABC 错误。 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( a)所示,在匀强磁场中,一电阻均匀的正方形单匝导线框 abcd 绕与磁感线垂直的转轴 ab 匀速 转动,线圈产生的交变电动势随时间变化的规律如图( b)所示,若线框总电阻为 5Ω,则( ) A. cd 边两端电压的有效值为 16.5V B.当线框平面与中性面的夹角为 45o 时,线框产生的电动势的大小为 22V C.从 0t 到 0.01st 时间内,通过线框某一截面的电荷量为 24.4 10 C D.线框转动一周产生的焦耳热为 3.87J 【答案】 AB 【解析】 【详解】 A.根据电动势随时间的变化曲线可得,交流电的电动势的瞬时值为 22 2 sin (V) 22 2 sin100 π(V)e t t 则交流电的电动势的有效值为 22VE cd 边两端电压的有效值为 3 16.5V 4cdU E 所以 A 正确; B.当线框平面与中性面的夹角为 45o 时,即 π 4 t 则此时的电动势为 22Ve 所以 B 正确; C.由图象可得交流电的周期为 0.02sT 从 0t 到 0.01st 时间内,即半个周期内,通过线框某一截面的电荷量为 2BSq R R 由电动势的瞬时值表达式可知 m 2π 22 2VBSE BS T 211 2πT m 50 BS 则 -22 11 2πC 3.9 10 C 125 BSq R 所以 C 错误; D.此交流电的电流有效值为 4.4AEI R 根据焦耳定律可得,线框转动一周产生的焦耳热为 2 1.936JQ I RT 所以 D 错误。 故选 AB 。 8.2019 年 1 月 3 日 10 时 26 分, “嫦娥四号 ”探测器成功在月球背面着陆,标志着我国探月航天工程达到 了一个新高度,如图所示为 “嫦娥四号 ”到达月球背面的巡视器。已知地球质量大约是月球质量的 81 倍, 地球半径大约是月球半径的 4 倍。不考虑地球、月球自转的影响,则下列判断中最接近实际的是( ) A.地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比为 9:4 B.地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比为 81:16 C.地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为 9:2 D.地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为 2:9 【答案】 BC 【解析】 【详解】 AB .根据天体表面物体的重力等于万有引力,有 可得 所以地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比为 故 A 错误, B 正确; CD .当质量为 m 的物体在环绕天体表面飞行时的速度即为天体第一宇宙速度,根据万有引力提供向心力 有 可得第一宇宙速度 所以地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为 故 C 正确, D 错误。 故选 BC 。 9.在粗糙地面上,某吋刻乒乓球的运动状态如图所示,判断一段时间后乒乓球的可能运动状况( ) A.静止 B.可能原地向前无滑滚动 C.原地向左滚动 D.原地向右滚动 【答案】 ABCD 【解析】 【详解】 由图可知乒乓球角速度的方向与平动速度造成的效果是相反的, 故到稳定状态过程中选项中选项中的过程 都有可能出现的,故 ABCD 均正确。 故选 ABCD 。 10.如图甲所示,为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移 x 与斜面倾角 的关系,将某一物体每次以 大小不变的初速度沿足够长的斜面向上推出,调节斜面与水平方向的夹角 ,实验测得 x 与斜面倾角 的 关系如图乙所示, g 取 10 m/s2,根据图象可求出 A.物体的初速度 0v =6 m/s B.物体与斜面间的动摩擦因数 =0.6 C.取不同的倾角 ,物体在斜面上能达到的位移 x 的最小值 min 1.44x m D.当某次 = 30 时,物体达到最大位移后将沿斜面下滑 【答案】 AC 【解析】 【详解】 AB. 物体在粗糙斜面上向上运动,根据牛顿第二定律 sin cosmg mg ma 得加速度为 sin cosa g g 由运动学公式当 =90°时, 2 0 2v gx ,可得 0 m2 6 sv gx ,当 =0 时, 2 0 2v gx ,可得 2 0 3 2 4 v gx ,故 A 项正确, B 项错误; C. 根据运动学公式得物体能达到的位移 2 0 2( sin cos ) vx g g 由辅助角公式 2 2 0 2 1 sin( )v g x 可得位移 x 的最小值 2 0 min 2 1.44m 2 1 vx g 故 C 项正确; D.由于 > ant ,所以当物体在斜面上停止后,不会下滑,故 D 项错误。 11.下列说法中正确的是 。 A.光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一 B.变化的电场一定产生变化的磁场 C.光的偏振现象说明光是横波 D.无影灯是利用光的衍射原理 【答案】 AC 【解析】 【分析】 【详解】 A.狭义相对论的两条基本假设是光速不变原理和相对性原理 , 故 A 正确; B.均匀变化的电场一定产生恒定的磁场,故 B 错误; C.偏振是横波的特有现象,光的偏振现象说明光是一种横波,故 C 正确; D.无影灯是利用光的直线传播原理制成的,故 D 错误。 故选 AC 。 12.若宇航员到达某一星球后,做了如下实验 :(1)让小球从距离地面高 h 处由静止开始下落,测得小球下 落到地面所需时间为 t;(2) 将该小球用轻质细绳固定在传感器上的 O 点,如图甲所示。给小球一个初速度 后,小球在竖直平面内绕 O 点做完整的圆周运动,传感器显示出绳子拉力大小随时间变化的图象所示 (图 中 F 1、F 2 为已知 )。已知该星球近地卫星的周期为 T,万有引力常量为 G,该星球可视为均质球体。下列 说法正确的是 A.该星球的平均密度为 2 3 GT B.小球质量为 2 2 1( ) 12 F F t h C.该星球半径为 2 2 24 hT t D.环绕该星球表面运行的卫星的速率为 2 Th t 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 A. 对近地卫星有 2 2 2 4πMmG m R R T ,星球密度 M V ,体积 34 π 3 V R ,解得 2 3π GT ,故 A 正确。 B.小球通过最低点时拉力最大,此时有 2 0 2 vF mg m r 最高点拉力最小,此时有 2 1 vF mg m r 最高点到最低点,据动能定理可得 2 2 0 1 1·2 2 2 mg r mv mv 可得 2 1 6F F mg ,小球做自由落体运动时,有 21 2 h gt 可得 2 2hg t , 2 2 1( ) 12 F F tm h ,故 B 正确。 C.根据 2 RT v 及 v gR 可得:星球平均密度可表示为 2 3π 3 4π g GT GR 可得 2 2 22π hTR t ,故 C 错误。 D.环绕该星球表面运行的卫星的速率可表示为 2π hTv gR t 故 D 正确。 三、实验题 :共 2 小题,每题 8 分,共 16 分 13.某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻,考虑到水果电池组的内阻较大,为了 提高实验的精确度,需要测量电压表的内阻。实验器材中恰好有一块零刻度在中央的双电压表,该同学便 充分利用这块电压表,设计了如图所示的实验电路,既能实现对该电压表的内阻的测量,又能利用该表完 成水果电池组电动势和内阻的测量,他用到的实验器材有: 待测水果电池组(电动势约 4V ,内阻约 50 )、双向电压表(量程为 2V ,内阻约为 2k )、电阻箱 ( 0 9999: )、滑动变阻器( 0 200: ),一个单刀双掷开关及若干导线。 ( 1)该同学按如图所示电路图连线后,首先测出了电压表的内阻。请完善测量电压表内阻的实验步骤: ①将 1R 的滑动触头滑至最左端,将 S 拨向 1 位置,将电阻箱阻值调为 0; ②调节 1R 的滑动触头,使电压表示数达到满偏; ③保持 ______不变,调节 2R ,使电压表的示数达到 ______; ④读出电阻箱的阻值,记为 2R ,则电压表的内阻 VR ______。 ( 2)若测得电压表内阻为 2k ,可分析此测量值应 ______(选填 “大于 ”“等于 ”或 “小于 ”)真实值。 ( 3)接下来测量水果电池组的电动势和内阻,实验步骤如下: ①将开关 S 拨至 ______(选填 “1”或 “2”)位置,将 1R 的滑动触片移到最 ______端,不再移动; ②调节电阻箱的阻值,使电压表的示数达到一个合适值,记录下电压表的示数和电阻箱的阻值; ③重复步骤②,记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值。 ( 4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为 R ,作出 1 1 U R 图象,则可消除系统误差,如图所示,其 中纵截距为 b,斜率为 k ,则电动势的表达式为 ______,内阻的表达式为 ______。 【答案】 (1)③ 1R 半偏(或最大值的一半) ④ 2R (2)大于 (3)① 2 左 ( 4) 1E b kr b 【解析】 【详解】 ( 1)由题图可知,当 S 拨向 1 位置,滑动变阻器 1R 在电路中为分压式接法,利用电压表的半偏法得:调 节 1R 使电压表满偏; [1]. 保持 1R 不变, 2R 与电压表串联; [2]. 调节 2R 使电压表的示数达到半偏(或最大值的一半) ; [3]. 则电压表的内阻 vR 与电阻箱示数 2R 相同。 ( 2) [4].由闭合电路欧姆定律可知,调节 2R 变大使电压表达到半偏的过程中,总电阻变大。干路总电流 变小,由 ·E I r U 外 得 U 外 变大,由电路知 U U U 右外 并 ,滑动变阻器的滑动触头右侧分得的电压 ·U I R右 右 变小,则 U 并 变大,电压表半偏时, 2R 上分得的电压就会大于电压表上分得的电压,那么 2R 的阻值就会大于电压表的阻值。 ( 3) [5].[6]. 测水果电池组的电动势和内阻,利用伏阻法, S 拨到 2 位置,同时将 1R 的滑动触头移到最左 端。利用 1 1 2 UE U r R , 1 1 2 UE U r R '' ' ,联立求 E、 r。 ( 4) [7].[8]. 由闭合电路欧姆定律得: UE U r R , 变形得 1 1 1r U E R E , 则 r k E , 1 b E , 解得: 1E b , kr b 。 14. (1)如图所示的四个图反映 “用油膜法估测分子的大小 ”实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排 列应是 ________(用符号表示) (2)用“油膜法 ”来粗略估测分子的大小,是通过一些科学的近似处理,这些处理有: ___________ 。 (3)某同学通过测量出的数据计算分子直径时,发现计算结果比实际值偏大,可能是由于( _____) A.油酸未完全散开 B.油酸溶液浓度低于实际值 C.计算油膜面积时,将所有不足一格的方格计为一格 D.求每滴溶液体积时, 1mL 的溶液的滴数多记了 10 滴 【答案】 dacb 把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜, 把形成油膜的分子看做紧密排列的球 形分子 A 【解析】 【详解】 (1)[1] “油膜法估测油酸分子的大小 ”实验步骤为:配制酒精油酸溶液 (教师完成,记下配制比例 ) →测定一 滴油酸酒精溶液的体积 (d) →准备浅水盘 →形成油膜 (a) →描绘油膜边缘 (c) →测量油膜面积 (b) →计算分子直 径;因此操作先后顺序排列应是 dacb; (2)[2] 在 “用油膜法估测分子的大小 ”实验中,我们的科学的近似处理是:①油膜是呈单分子分布的;②把 油酸分子看成球形;③分子之间没有空隙; (3)[3] 计算油酸分子直径的公式是 Vd S V 是纯油酸的体积, S 是油膜的面积。 A. 油酸未完全散开,测得的 S 偏小,测得的分子直径 d 将偏大,故 A 正确; B. 如果测得的油酸溶液浓度低于实际值,测得的油酸的体积偏小,测得的分子直径将偏小,故 B 错误; C. 计算油膜面积时将所有不足一格的方格计为一格,测得的 S 将偏大,测得的分子直径将偏小,故 C 错 误; D. 求每滴体积时, lmL 的溶液的滴数误多记了 10 滴,一滴溶液的体积 1 1 mLV n 可知,测得一滴液体的体积偏小,测得纯油酸的体积将偏小,测得的分子直径将偏小,故 D 错误。 四、解答题:本题共 3 题,每题 8 分,共 24 分 15.有一个容积 V=30L 的瓶内装有质量为 m 的某种气体,由于用气,瓶中的压强由 p1=50atm 降到 p 2 = 30atm ,温度始终保持 0℃,已知标准状况下 1mol 气体的体积是 22.4L ,求: ①使用掉的气体的质量 Δm; ②使用掉的气体的分子数. (阿伏加德罗常数 N A=6.0 ×1023mol -1,保留两位有效数字 ) 【答案】① Δm=0.4m ②n=1.6 ×1025 个 【解析】①用气过程中,温度不变,由 p1V 1=p 2V 2,V 2=50 L 可得用掉的气体在压强为 30 atm 时的体积为 ΔV=V 2-V 1=20 L ,Δm=0.4m ②再由 p 2ΔV=p 0V 3 可得这部分气体在标准状况下的体积为 V 3=600 L 所以, 23 253 600 6.0 10 =1.6 10 22.4A Vn N V摩 个 个 。 16.如图所示,光滑的水平桌面边缘处固定一轻质定滑轮, A 为质量为 2m 的足够长的木板, B、C、D 为 三个质量均为 m 的可视为质点的物块, B 放在 A 上, B 通过水平且不可伸长的轻绳跨过定滑轮与 D 连接, D 悬在空中。 C 静止在水平桌面上 A 的右方某处( A、C 和滑轮在同一直线上) 。A、B 间存在摩擦力,且 认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,在 D 的牵引下, A 和 B 由静止开始一起向右加速运动,一段时间 后 A 与 C 发生时间极短的弹性碰撞, 设 A 和 C 到定滑轮的距离足够远, D 离地面足够高, 不计滑轮摩擦, 已知重力加速度为 g。 (1)为使 A 与 C 碰前 A 和 B 能相对静止一起加速运动,求 A 与 B 间的动摩擦因数 μ应满足的条件; (2)若 A 与 B 间的动摩擦因数 μ =0.75,A 与 C 碰撞前 A 速度大小为 v0,求 A 与 C 碰后,当 A 与 B 刚好相 对静止时, C 与 A 右端的距离。 【答案】 (1) 1 2 ;( 2) 2 04 3 vd g 【解析】 【分析】 【详解】 ( 1) B 对 A 的最大静摩擦来提供 A 向前加速运动,加速度为 2 2 mg ga m 对 ABC 整体受力分析,根据牛顿第二定律可知 4mg ma 联立解得 1= 2 所以 μ应满足 1 2 。 ( 2)设 A 与 C 碰撞后, A 和 C 的速度分别为 vA 和 vC,则 02 2 A cmv mv mv 2 2 2 0 1 1 12 2 2 2 2 CAmv mv mv 解得 0 1 3Av v 0 4 3cv v 设 A 与 C 碰后,绳的拉力为 F' T , B 和 D 加速的加速度大小为 a2,则 T 2mg F ma T 2F mg ma 解得 2 1 8 a g A 的加速度大小为 a3,则 32mg ma 解得 3 3 8 a g 设碰后,经时间 t, A 和 B 的速度相同,则 A 3 0 2v a t v a t 时间 t 内 A 的位移 2 A A 3 1 2 x v t a t 时间 t 内 C 的位移 C Cx v t 所求距离为 C Ad x x 解得 2 04 3 vd g 17.如图所示, ABCD 为固定在竖直平面内的轨道, AB 段平直倾斜且粗糙, BC 段是光滑圆弧,对应的 圆心角 53 ,半径为 r ,CD 段水平粗糙,各段轨道均平滑连接,在 D 点右侧固定了一个 1 4 圆弧挡板 MN ,圆弧半径为 R,圆弧的圆心也在 D 点。倾斜轨道所在区域有场强大小为 9 5 mgE q 、方向垂直于斜 轨向下的匀强电场。 一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电小物块 (视为质点 )在倾斜轨道上的 A 点由静止释 放,最终从 D 点水平抛出并击中挡板。 已知 A,B 之间距离为 2r ,斜轨与小物块之的动摩擦因数为 1 4 , 设小物块的电荷量保持不变,重力加速度为 g, 53 0.8sin , 53 0.6cos 。求: (1)小物块运动至圆轨道的 C 点时对轨道的压力大小; (2)改变 AB 之间的距离和场强 E 的大小,使小物块每次都能从 D 点以不同的速度水平抛出并击中挡板的 不同位置,求击中挡板时小物块动能的最小值。 【答案】 (1)在 C 点小物块对圆轨道的压力大小为 13 5NF mg ;(2)小物块动能的最小值为 min 3 2kE mgR 【解析】 【详解】 (1)小物块由 A 到 B 过程由动能定理,得: 212 2 2 Bmgsin r mgcos qE r mv 解得: 4 5Bv gr 小物块由 B 到 C 过程由机械能守恒定律得: 2 21 11 cos 2 2C Bmgr mv mv 解得: 8 5Cv gr 在 C 点由牛顿第二定律,得: 2 C N vF mg m r 解得: 13 5NF mg 由牛顿第三定律可得,在 C 点小物块对圆轨道的压力大小为 13 5NF mg (2)小物块离开 D 点后做平抛运动,水平方向: 0x v t 竖直方向: 21 2 y gt 而: 2 2 2x y R 小物块平抛过程机械能守恒,得: 2 0 1 2kmgy E mv 由以上式子得: 2 3 4 4k mgR mgyE y 由数学中均值不等式可知: 2 3 32 4 4 2k mgR mgyE mgR y 则小物块动能的最小值为 min 3 2kE mgR查看更多