山东省威海市2021届新高考模拟物理试题(市模拟卷)含解析

山东省威海市2021届新高考模拟物理试题(市模拟卷)含解析

山东省威海市 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．如图所示，两根相距为 L 的平行直导轨水平放置， R 为固定电阻，导轨电阻不计。电阻阻值也为 R 的 金属杆 MN 垂直于导轨放置， 杆与导轨之间有摩擦， 整个装置处在竖直向下的匀强磁场中， 磁感应强度大 小为 B。t=0 时刻对金属杆施加一水平外力 F 作用，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动。下列关于通 过 R 的电流 I、杆与导轨间的摩擦生热 Q、外力 F、外力 F 的功率 P 随时间 t 变化的图像中正确的是 （ ） A． B． C． D． 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 A． t 时刻杆的速度为 v=at 产生的感应电流 2 2 2 E BLv BLaI t R R R 则 I ∝t；故 A 错误。 B．摩擦生热为 2 21 1 2 2 Q fx f at fat 则 Q ∝t 2，故 B 正确。 C．杆受到的安培力 2 2 2 B L vF BIL R安 根据牛顿第二定律得 F-f-F 安 =ma 得 2 2 2 2 2 2 B L v B L aF f ma t f ma R R F 随 t 的增大而线性增大，故 C 错误。 D．外力 F 的功率为 2 2 2 B L aP Fv t f ma at R （ ） P-t 图象应是曲线，故 D 错误。 故选 B。 2．关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ） A．玛丽 g居里发现了天然放射现象 B．天然放射现象说明原子是可以分割的 C．原子序数大于或等于 83 的元素都具有放射性 D．温度越高，放射性元素的放射性就越强 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A．贝可勒尔发现天然放射现象，故 A 错误； B．天然放射现象说明原子核内部是有结构的，并不是原子可以再分的，故 B 错误； C．原子序数大于或等于 83 的元素，都具有放射性，原子序数小于 83 的元素，有的也具有放射性，故 C 正确； D．放射性元素的放射性由原子核内部因素决定，即与元素的种类有关，与温度无关，故 D 错误； 故选 C。 3．如图所示，条形磁铁静止放在桌面上，当在其左上方放一电流方向垂直纸面向里的通电直导线后，则 磁铁受到的摩擦力和弹力 A．摩擦力为零 B．摩擦力方向向左 C．弹力保持不变 D．摩擦力方向向右 【答案】 B 【解析】 【详解】 磁铁的磁感线从 N 到 S，故通电导线所处位置的磁场方向为斜向左下， 根据左手定则可知导线受到斜向左 上的安培力， 根据牛顿第三定律可得磁铁受到导线给的斜向右下的作用力， 该作用力可分解为水平向右和 竖直向下，故磁铁受到的摩擦力水平向左，弹力增大， B 正确． 4．一辆汽车遇到险情紧急刹车，刹车过程做匀减速运动，刹车后第 1s 内的位移为 16m，最后 1s 内的位 移为 8m，则汽车的刹车时间为 A． 1s B．1.5s C．2 s D． 2.5s 【答案】 B 【解析】 【详解】 最后 1s 内的汽车位移为 8m，根据 x= 1 2 at2，可知加速度大小为 a=16m/s 2 刹车后第 1s 内的平均速度大小 v= 16 1 m/s=lm/s ，则刹车的时间 : t=0.5s+ 16 16 s=1.5s A． 1s。故 A 不符合题意。 B． 1.5s。故 B 符合题意。 C． 2 s。故 C 不符合题意。 D． 2.5s。故 D 不符合题意。 5．在如图所示的位移（ x）—时间（ t）图象和速度（ v）—时间（ t）图象中，给出的四条图线甲、乙、丙、 丁分别代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况，则下列说法正确的是（ ） A． 0~t1 时间内，乙车的速度一直大于甲车的速度 B． 0~t1 时间内，甲车与乙车之间的距离先增大后减小 C． 0~t2 时间内，丙、丁两车的距离逐渐减小 D． 0~t2 时间内，丁车的速度先大于丙车，后小于丙车 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．根据位移－时间图象的斜率表示速度，由图象可知，乙车的速度在 0~t 1 时间内并不是一直大于甲车的 速度，故 A 错误； B．根据位移－时间图象的斜率表示速度，由图象可知，甲图线的斜率不变，说明甲的速度不变，做匀速 直线运动， 乙车的速度先大于甲车的速度后小于甲车的速度， 且由同一地点向同一方向运动， 则 0~t1 时间 内，甲车与乙车之间的距离先增大后减小，故 B 正确； CD ．由速度－时间图像可知， 0~t 2时间内，丁车的速度一直比丙车速度大，且由同一地点向同一方向运 动，则两车间的距离一直增大，故 CD 错误。 故选 B。 6．如图所示， “娃娃机 ”是指将商品陈列在一个透明的箱内，其上有一个可控制的抓取玩具的机器手臂的 机器，使用者要凭自己的技术操控手臂，以取到自己想要的玩具。不计空气阻力，关于 “娃娃机 ”，下列说 法正确的是（ ） A．玩具从机械爪处自由下落时，玩具的机械能守恒 B．机械爪抓到玩具匀速水平移动时，玩具的动能增加 C．机械爪抓到玩具匀速上升时，玩具的机械能守恒 D．机械爪抓到玩具加速上升时，机械爪做的功等于玩具重力势能的变化量 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 A．在没有空气阻力的情况下，玩具从机器手臂处自由落下时，重力势能转化为动能，没有能量的损失， 即玩具的机械能守恒，故 A 正确； B．机器手臂抓到玩具水平匀速运动时，玩具的质量和速度均不变，则动能不变，故 B 错误； C．机器手臂抓到玩具匀速上升时，动能不变，重力势能增大，所以玩具的机械能变大，故 C 错误； D．机器手臂抓玩具加速上升时，动能和重力势能均变大，所以手臂做的功等于玩具重力势能与动能的增 大量之和，故 D 错误。 故选 A。 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，一定量的理想气体经历了 A→ B→ C→ D→A 的循环， ABCD 位于矩形的四个顶点上。下列说法 正确的是 。 A．状态 C 的温度为 0 3 2 T B．从 A→B ，分子的平均动能减少 C．从 C→D ，气体密度增大 D．从 D→A ，气体压强增大、内能减小 E.经历 A→ B→ C→ D→A 一个循环，气体吸收的热量大于释放的热量 【答案】 ACE 【解析】 【分析】 【详解】 A． A B 过程为等压过程，则有 A B A B V V T T 即有 1 2 0 02 3 V V T T 解得 1 2 2 3 V V C D 过程也为等压过程，则有 C D C D V V T T 即 1 2 0 C V V T T 解得 2 C 0 0 1 3 2 VT T T V 故 A 正确； B．从 A→B 从 A→B ，温度升高，分子平均动能增大，故 B 错误； C． C D 过程为等压变化过程，由图可知，气体体积减小，气体质量不变，则气体密度增大，故 C 正 确； D．从 D→A ，由图可知，气体压强增大，温度升高，气体内能增大，故 D 错误； E．经历 A→ B→ C→ D→A 一个循环 ,气体内能不变；在 p-V 图象中，图象与坐标轴围成面积表示功，所以 AB DCW W ，即整个过程，气体对外界做功，所以气体吸收的热量大于释放的热量，故 E 正确。 故选 ACE 。 8．图中小孩正在荡秋千，在秋千离开最高点向最低点运动的过程中，下列说法中正确的是（ ） A．绳子的拉力逐渐增大 B．绳子拉力的大小保持不变 C．小孩经图示位置的加速度可能沿 a 的方向 D．小孩经图示位置的加速度可能沿 b 的方向 【答案】 AC 【解析】小孩在最高点时，速度为零；受重力和拉力，合力沿着切线方向，绳子的拉力是重力沿绳子方向 的分力，小于重力；而在最低点，小孩受到的拉力与重力的合力提供向上的向心力，所以绳子的拉力大于 重力．可知在秋千离开最高点向最低点运动的过程中，绳子的拉力逐渐增大，故 A 正确，故 B 错误；当 秋千离开最高点，向最低点运动的过程中，小孩的速度增大，合外力的一个分力指向圆心，提供向心力， 另一个分力沿着切线方向，使小孩速度增大所以加速度方向可能沿图中的 a 方向，故 C 正确， D 错误。所 以 AC 正确， BD 错误。 9．关于气体压强的产生，下列说法正确的是 ______。 A．气体的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的 B．气体对器壁产生的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 C．气体对器壁的压强是由于气体的重力产生的 D．气体的温度越高，每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大 E.气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关 【答案】 ABE 【解析】 【分析】 【详解】 A．气体对容器的压强是大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，故 A 正确； B．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故 B 正确； C．气体对器壁的压强是由于大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，与气体的重力无关，故 C 错误； D．气体的温度越高，分子平均动能越大，但不是每个气体分子的动能越大，所以气体的温度越高，并不 是每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大，故 D 错误； E．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁碰撞作用产生的， 压强的大小跟气体分子的平均动能、 分子的密集程度有关，故 E 正确。 故选 ABE 。 10．如图所示，在光滑的水平桌面上有体积相同的两个小球 A、B，质量分别为 m=0.1kg 和 M=0.3kg ，两 球中间夹着一根压缩的轻弹簧，原来处于静止状态，同时放开 A、B 球和弹簧，已知 A 球脱离弹簧的速度 为 6m/s，接着 A 球进入与水平面相切，半径为 0.5m 的竖直面内的光滑半圆形轨道运动， PQ 为半圆形轨 道竖直的直径， 210 /g m s ，下列说法正确的是 A．弹簧弹开过程，弹力对 A 的冲量大于对 B 的冲量 B． A 球脱离弹簧时 B 球获得的速度大小为 2m/s C． A 球从 P 点运动到 Q 点过程中所受合外力的冲量大小为 1N·s D．若半圆轨道半径改为 0.9m ，则 A 球不能到达 Q 点 【答案】 BCD 【解析】 【详解】 弹簧弹开两小球的过程，弹力相等，作用时间相同，根据冲量定义可知，弹力对 A 的冲量大小等于 B 的 冲量大小，故 A 错误；由动量守恒定律 1 2mv Mv ，解得 A 球脱离弹簧时 B 球获得的速度大小为 2 2 /v m s ，故 B 正确；设 A 球运动到 Q 点时速率为 v，对 A 球从 P 点运动到 Q 点的过程，由机械能守 恒定律可得 2 2 1 1 12 2 2 mv mg R mv ，解得： v=4m/s ，根据动量定理 1( ) 1I mv mv N s ，即 A 球 从 P 点运动到 Q 点过程中所受合外力的冲量大小为 1N·s，故 C 正确； 若半圆轨道半径改为 0.9m，小球到 达 Q 点的临界速度 3 /Qv gR m s，对 A 球从 P 点运动到 Q 点的过程，由机械能守恒定律 2 2 1 1 12 2 2 mv mg R mv ，解得 0v ，小于小球到达 Q 点的临界速度，则 A 球不能达到 Q 点，故 D 正 确。 故选 BCD 。 11．一列波源在 x 轴原点的简谐横波沿 x 轴正方向传播，如图所示为 t=0 时刻的波形，此时波源正好运动 到 y 轴的 1cm 处，此时波刚好传播到 x=7m 的质点 A 处， 已知波的传播速度为 24m/s，下列说法正确的是 （ ） A．波源的起振方向沿 y 轴正方向 B．从 t=0 时刻起再经过 1 3 s 时间，波源第一次到达波谷 C．从 t=0 时刻起再经过 2.75s 时间质点 B 第一次出现在波峰 D．从 t=0 吋刻起到质点 B 第一次出现在波峰的时间内，质点 A 经过的路程是 48cm 【答案】 BC 【解析】 【分析】 【详解】 A. 波向 x 轴的正方向传播，此时波传到质点 A 位置，此时质点 A 的振动方向沿 y 轴负方向，所以波源的 起振方向沿 y 轴负方向，故 A 错误； B.该波的波长为 12m，周期 12 1s s 24 2 T v 从 t=0 时刻起波源振动到波谷需要的振动时间 1 1 2 1 s 2 4 3 3 t T T 故 B 正确； C.波从质点 A 传播到质点 B 需要的时间为 1 64 7 57 s 12 24 t T 质点 B 从开始振动到第一次到达波峰所用的时间为 2 3 3s 4 8 Tt 所以时间为 1 2 2.75st t t 故 C 正确； D.从 t=0 时刻起到质点 B 第一次出现在波峰，经历的时间为 2.75s，则 A 经过的路程是 2.75 8cm 44cms T 故 D 错误。 故选 BC 。 12．如图所示，在粗糙水平面上放置质量分别为 m、m、2m、3m 的四个木块 A、B、C、D，木块 A、B 用一不可伸长的轻绳相连，木块间的动摩擦因数均为 ，木块 C、D 与水平面间的动摩擦因数相同，最大 静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g。若用水平拉力 F 拉木块 B，使四个木块一起匀速前进，则需 要满足的条件是（ ） A．木块 C、D 与水平面间的动摩擦因数最大为 3 B．木块 C、D 与水平面间的动摩擦因数最大为 4 C．轻绳拉力 TF 最大为 mg D．水平拉力 F 最大为 7 mg 【答案】 BC 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．设左侧 A 与 C 之间的摩擦力大小为 f 1F ，右侧 B 与 D 之间摩擦力大小为 f 2F ，设木块 C、D 与水平 面间的动摩擦因数最大为 ，对 A 、C 整体分析知轻绳的拉力大小为 T 4F mg A 刚要滑动时，静摩擦力达到最大值，则有 TF mg 联立两式得木块 C、D 与水平面间的动摩擦因数最大为 4 ，故 A 错误， B 正确； CD ．对 B、D 分析知，水平拉力 F 最大不能超过最大静摩擦力的大小，则有 7(7 ) 4 mgF mg ， (4 )TF mg mg 故 C 正确， D 错误。 故选 BC 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．一根均匀的细长空心金属圆管，其横截面如图甲所示，长度为 L ，电阻 R 约为 5Ω，这种金属的电阻 率为 ρ，因管线内径太小无法直接测量，某同学设计下列实验方案尽可能精确测定它的内径 d； (1)用螺旋测微器测量金属管线外径 D，图乙为螺旋测微器校零时的示数， 用该螺旋测微器测量的管线外径 读数为 5.200mm ，则所测金属管线外径 D=_______mm ． (2)为测量金属管线的电阻 R，取两节干电池（内阻不计） 、开关和若干导线及下列器材： A．电流表 0～0.6A，内阻约 0.05 Ω B．电流表 0～3A，内阻约 0.01 Ω C．电压表 0～3V，内阻约 10k Ω D．电压表 0～15V ，内阻约 50k Ω E．滑动变阻器， 0～10Ω（额定电流为 0.6A ） F．滑动变阻器， 0～100Ω（额定电流为 0.3A） 为准确测出金属管线阻值，电流表应选 _______，电压表应选 ______，滑动变阻器应选 _______(填序号 ) (3)如图丙所示，请按实验要求用笔代线将实物图中的连线补充完整 _______． (4)根据已知的物理量（长度 L 、电阻率 ρ）和实验中测量的物理量（电压表读数 U、电流表读数 I 、金属 管线外径 D），则金属管线内径表达式 d＝______________ 【答案】 5.167 A C E 2 4 ILD U 【解析】 【详解】 (1)[1] 螺旋测微器校零时的示数 3.3 ×0.01mm=0.033mm 螺旋测微器测量的管线外径读数为 5.200mm ，则所测金属管线外径 D=5.200-0.033mm=5.167mm ． (2)[2] 两节新的干电池电动势为 3V ，因此电压表选择 3 V 的量程，即为 C； [3] 因为电量中最大电流大约为 3 A 0.6A 5m EI R 为了测量的精确，电流表应选择 A， [4] 滑动变阻器采用限流式接法，因为待测电阻较小，所以滑动变阻器选择 E． (3) [5] 由于待测电阻的平方小于电压表与电流表内阻的乘积，属于小电阻，所以电流表采用外接法，连接 滑动变阻器的滑片接头错误，应该在接线柱； (4)[6] 该实验需要测量空心金属管的内径，通过欧姆定律测出电阻的大小，结合电阻定律测出横截面积， 从而根据外径求出内径的大小．故所需测量的物理量为金属管的长度 L 、金属管的外径 D、加在管两端的 电压 U、通过管的电流强度 I． 据欧姆定律得， UR I ，又 LR S ，则 LIS U ，因为 2 2 2 2 D dS （ ） （ ） 解得 : 2 4 ILd D U 14．在 “探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数 ”实验中，实验装置如图甲所示。实验时先 测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将 5 个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度。数据 记录如下表所示： （弹力始终未超过弹性限度，取 210m/sg ） 记录数据组 1 2 3 4 5 6 钩码总质量 g 0 30 60 90 120 150 弹簧总长 cm 6.00 7.11 8.20 9.31 10.40 11.52 （ 1）在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小 F 与弹簧总长度 x 之间的函数关系的图线 _______。 （ 2）由图线求得该弹簧的劲度系数 k __________ N/m 。（保留两位有效数字） 【答案】 28 【解析】 【详解】 (1)[1] 按照表中所给数据在坐标系中描点并用一条直线连接即可，要注意让尽可能多的点连在线上，不通 过直线的点大致均匀地分布在直线两侧，偏差过大的点是测量错误，应该舍去。 (2)[2] 根据表达式 0F k x x ，得图线的斜率表示弹簧的劲度系数，故 28N/mFk x 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示的装置可以用来测量水的深度。该装置由左端开口的气缸 M 和密闭的气缸 N 组成，两气缸 由一细管（容积可忽略）连通，两气缸均由导热材料制成，内径相同。气缸 M 长为 3L ，气缸 N 长为 L ， 薄活塞 A 、 B 密闭性良好且可以无摩擦滑动。初始时两气缸处于温度为 27℃的空气中，气缸 M 、 N 中 分别封闭压强为 0p 、 02 p 的理想气体，活塞 A 、 B 均位于气缸的最左端。将该装置放入水中，测得所在 处的温度为 87℃，且活塞 B 向右移动了 1 2 L 。已知大气压强为 0p ，相当于 10m 高水柱产生的压强。求： (1)装置所在处水的深度； (2)活塞 A向右移动的距离。 【答案】 (1) 38mh ； (2) 11 4 x L 【解析】 【详解】 (1)气缸 N 中气体初状态： 1 0 1 12 , 300 ,N Np p T K V LS 气缸 N 中气体末状态： 2 2 1360 , 2NT K V LS 根据理想气体状态方程有 1 1 2 2 1 2 N Np V p V T T 放入水中后气缸 M 中的气体压强与气缸 N 中的气体压强相等，即 2 2M Np p 在此处水产生的压强为 2 0Mp p p水 解得 03.8p p水 10m高的水柱产生的压强为 0p ，所以此处水深 38mh (2)装置放在水中后，设活塞 A 向右侧移动的距离为 x 气缸 M 中气体初状态： 1 11 0, 300 , 3MMp p T K V LS 气缸 M 中气体末状态： 2 22 2 1, 360 , 3 2N MMp p T K V L L x S 根据理想气体状态方程 1 1 2 2 1 2 M M M Mp V p V T T 解得 11 4 x L 16．如图所示，两根平行粗糙金属导轨固定于绝缘水平面上，导轨左侧间连有阻值为 r 的电阻，两平行导 轨间距为 L。一根长度大于 L 、质量为 m、接入电路的电阻也为 r 的导体棒垂直导轨放置并接触良好，导 体棒初始均处于静止， 导体棒与图中虚线有一段距离， 虚线右侧存在竖直向上、 磁感应强度为 B 的匀强磁 场。现给导体棒一个水平向右的恒力，使其从静止开始做匀加速直线运动，进入磁场前加速度大小为 a0， 然后进入磁场，运动一段时间后达到一个稳定速度，平行轨道足够长，导体棒与平行导轨间的动摩擦因数 处处相等，忽略平行轨道的电阻。求： （ 1）导体棒最后的稳定速度大小； （ 2）若导体棒从开始运动到达稳定速度的过程中，通过导轨左侧电阻的电荷量为 q，求此过程中导体棒 在磁场中运动的位移。 【答案】 （1） vm = 0 2 2 2ma r B L （ 2）x= 2qr BL 【解析】 【详解】 （ 1）设水平恒力为 F，导体棒到达图中虚线处速度为 v，在进入磁场前，由牛顿运动定律有： F-μ mg=ma0 导体棒进入磁场后，导体棒最后的稳定速度设为 vm，由平衡条件有： F-μ mg- 2 2 2 mB L v r =0 联立上面各式，得： vm = 0 2 2 2ma r B L （ 2）导体棒从进入磁场到达稳定速度的过程中，运动的位移设为 x，由法拉第电磁感应定律有： BLxE t t 2 EI r q= It 联立解得： x= 2qr BL 17．如图所示，一张纸上用笔点一个点 A，纸放在水平桌面上，用一高度为 h 的平行玻璃砖放置在纸上且 点 A 在玻璃砖的下面，设光在玻璃砖内的折射率为 n，从正上方向下看点 A，看到点 A 的深度为多少？ 【答案】 h n 【解析】 【详解】 取从 A 点发出的射向界面的两条光线：一条是垂直射向界面；另一条是斜射到界面的光线，且入射角 AON 且很小；折射角为 MOB ，则由光的折射定律可得 sin sin n 由几何关系 'tan OQ OQ PQ h tan OQ h 由于 αβ均较小，则 tan sin tan sin 联立解得： ' hh n