新疆乌鲁木齐市2021届新高考物理模拟试题(3)含解析

新疆乌鲁木齐市2021届新高考物理模拟试题(3)含解析

新疆乌鲁木齐市 2021 届新高考物理模拟试题（ 3） 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．如图甲所示，一倾角 θ＝30°的斜面体固定在水平地面上，一个物块与一轻弹簧相连，静止在斜面上。 现用大小为 F＝ kt （k 为常量， F、t 的单位均为国际标准单位）的拉力沿斜面向上拉轻弹簧的上端，物块 受到的摩擦力 F f 随时间变化的关系图像如图乙所示，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重 力加速度 g＝10m/s2，则下列判断正确的是（ ） A．物块的质量为 2.5kg B． k 的值为 1.5N/s C．物块与斜面间的动摩擦因数为 3 5 D． 6st 时，物块的动能为 5.12J 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A. 当 0t 时，则可知： 5NfF mgsin 解得： 1kgm 故 A 错误； B.当 2st 时，由图像可知： 0fF 说明此时刻 5NF ，则： 2.5N/mk 故 B 错误； C.后来滑动，则图像可知： 6NfF mgcos 解得： 2 3 5 故 C 错误； D.设 1t 时刻开始向上滑动，即当： fF F mgsin 即： 1 6N 5Nkt 解得： 1 4.4st 即 4.4s时刻物体开始向上滑动， 6s时刻已经向上滑动了，则合力为： fF kt F mgsin合 即： 11NF kt合 根据动量定理可得： 2 0F F t mv合 合 = 即： 0 4 6 2 4.4 1 v= 解得： 3.2m/sv 即当 6st 时所以速度大小为 3.2m/s，则动能为： 2 21 1 1 J 5.12J 2 2 3.2k mvE 故 D 正确； 故选 D。 2．家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的重要诱因。家庭装修中的射线来源往往是不合格的瓷砖、洁 具等，瓷砖、洁具释放的氡气 ( 22 86 Rn )具有放射性，氡 222 衰变为钋 218( 218 84 Po )的半衰期为 3.8 天，则氡 222 衰变释放出的粒子和密闭房间中氡气浓度减小 1．5% 需要的时间分别为 A．电子， 11.4 天 B．质子， 7.6 天 C．中子， 19 天 D． α粒子， 11.4 天 【答案】 D 【解析】 【详解】 氡 222 衰变为钋 218 的过程，质量数减少 4，质子数减少 2，可判断发生了 α衰变，放出的粒子为 α粒子； 根据半衰期公式方程 0 1 2 T t N N余 氡气浓度减小 1.5% 时有 0 12.5% N N 余 解得： t=3T=11.4 天 故 ABC 错误， D 正确。 故选 D。 3．北斗卫星导航系统 (BDS) 是中国自行研制的全球卫星定位和导轨系统， 预计 2020 年形成全球覆盖能力。 如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知 a、b、c 三颗卫星均做匀速圆周运动，轨道半径 ，其中 a 是地球同步卫星，不考虑空气阻力。则 A． a 的向心力小于 c 的向心力 B． a、b 卫星的加速度一定相等 C． c 在运动过程中不可能经过北京上空 D． b 的周期等于地球自转周期 【答案】 D 【解析】因 a、c 的质量关系不确定，则无法比较两卫星的向心力的大小，选项 A 错误； a、b 卫星的半径 相同，则加速度的大小一定相同，选项 B 错误； c 是一般的人造卫星，可能会经过北京的上空，选项 C 错 误； a、b 的半径相同，则周期相同，因 a 是地球的同步卫星，则两卫星的周期都等于地球自转的周期， 选项 D 正确；故选 D. 4．某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示， S 为光源，当有烟雾进入探测器时， S 发出的光被烟雾散射 进入光电管 C。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于 I 时，探测器触发报警系统报 警。已知真空中光速为 c，钠的极限频率为 υ0，电子的电荷量为 e，下列说法正确的是（ ） A．要使该探测器正常工作，光源 S 发出的光波长应大于 0 c v B．若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作 C．若射向光电管 C 的光子中能激发出光电子的光子数占比为 η，报警时， t 时间内射向光电管钠表面的 光子数至少是 It e D．以上说法都不对 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A．根据 c 可知，光源 S 发出的光波波长 0 c 即要使该探测器正常工作，光源 S 发出的光波波长小于 0 c ，故 A 错误； B．根据光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要频率小于光源 S 发出的光的频率，则该 探测器也能正常工作，故 B 错误； C．光电流等于 I 时， t 秒产生的光电子的个数 Itn e = t 秒射向光电管钠表面的光子最少数目 n ItN e 故 C 正确； D．由以上分析， D 项错误。 故选 C。 5．利用碘 131( 131 53 I )治疗是临床上常用的一种治疗甲亢的方法，它是通过含有 β射线的碘被甲状腺吸收， 来破环甲状腺组织，使甲状腺合成和分泌甲状腺激素水平减少来达到治愈甲亢的目的。已知碘 131 发生 β 衰变的半衰期为 8 天，则以下说法正确的是（ ） A．碘 131 的衰变方程为 131 131 0 53 52 1I Xe e B．碘 131 的衰变方程为 131 131 0 53 54 1I Xe e C． 32 g 碘 131 样品经 16 天后，大约有 8g 样品发生了 β衰变 D．升高温度可能会缩短碘 131 的半衰期 【答案】 B 【解析】 【详解】 AB ．原子核 衰变过程中放出电子，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，碘 131 的衰变方程为 131 131 0 53 54 1I Xe e，故 A 错误， B 正确； C． 32g 碘 131 样品经 16 天，即经过 2 个半衰期，大约有 8g 样品未发生衰变，衰变的质量为 24g，故 C 错误； D．改变温度或改变外界压强都不会影响原子核的半衰期，故 D 错误。 故选 B。 6．甲、乙两汽车在同一平直公路上做直线运动，其速度时间（ v－ t）图像分别如图中 a、b 两条图线所示， 其中 a 图线是直线， b 图线是抛物线的一部分，两车在 t 1 时刻并排行驶。下列关于两车的运动情况，判断 正确的是（ ） A．甲车做负方向的匀速运动 B．乙车的速度先减小后增大 C．乙车的加速度先减小后增大 D．在 t2 时刻两车也可能并排行驶 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A．甲车向正方向做匀减速运动，选项 A 错误； B．由图像可知，乙车的速度先增大后减小，选项 B 错误； C．图像的斜率等于加速度，可知乙车的加速度先减小后增大，选项 C 正确； D．因 t1 到 t2 时间内乙的位移大于甲的位移，可知在 t 2时刻两车不可能并排行驶，选项 D 错误。 故选 C。 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．如图所示，一直角斜劈绕其竖直边 BC 做圆周运动，物块始终静止在斜劈 AB 上。在斜劈转动的角速 度 ω缓慢增加的过程中，下列说法正确的是（ ） A．斜劈对物块的支持力逐渐减小 B．斜劈对物块的支持力保持不变 C．斜劈对物块的摩擦力逐渐增加 D．斜劈对物块的摩擦力变化情况无法判断 【答案】 AC 【解析】 【详解】 物块的向心加速度沿水平方向，加速度大小为 a=ω2r ，设斜劈倾角为 θ，对物块沿 AB 方向 f-mgsin θ =macosθ 垂直 AB 方向有 mgcosθ-N=masin θ 解得 f=mgsin θ +macosθ N=mgcosθ-masin θ 当角速度 ω逐渐增加时，加速度 a 逐渐增加， f 逐渐增加， N 逐渐减小，故 AC 正确， BD 错误。 故选 AC 。 8．如图所示， CD 、EF 是两条水平放置的、阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为 L ，在水平导轨的 左侧存在方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，磁场区域的宽度为 d，导轨的右端接 有一阻值为 R 的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接．将一阻值也为 R，质量为 m 的导体棒从弯曲 轨道上 h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处．已知导体棒与水平导轨接触良好，且动 摩擦因数为 μ．下列说法正确的是 A．通过电阻 R 的最大电流为 2 2 BL gh R B．流过电阻 R 的电荷量为 2 BdL R C．整个电路中产生的焦耳热为 mgh D．电阻 R 中产生的焦耳热为 1 ( ) 2 mg h d 【答案】 ABD 【解析】 【详解】 A．金属棒下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得： 21 2 mgh mv 金属棒到达水平面时的速度 2v gh 金属棒到达水平面后进入磁场受到向左的安培力做减速运动， 则刚到达水平面时的速度最大， 所以最大感 应电动势为 E=BLv 最大的感应电流为 2 2 2 BL ghBLvI R R 故 A 正确； B．通过金属棒的电荷量 2 BLdq R r R V 故 B 正确； C．金属棒在整个运动过程中，由动能定理得： mgh-W B-μ mgd=0-0 则克服安培力做功： W B=mgh- μ mgd 整个电路中产生的焦耳热为 Q=W B=mgh- μ mgd 故 C 错误； D．克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳 热： 1 1 2 2RQ Q mg h d（ ） 故 D 正确． 9．下列说法正确的是 ________。 A．物体放出热量，温度一定降低 B．温度是物体分子平均动能大小的标志 C．布朗运动反映的是液体分子的无规则运动 D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 E.气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的频繁碰撞作用产生的 【答案】 BCE 【解析】 【详解】 A．物体放出热量， 但是如果外界对物体做功， 则物体的内能不一定减小， 温度不一定降低， 选项 A 错误； B．温度是物体分子平均动能大小的标志，选项 B 正确； C．布朗运动反映的是液体分子的无规则运动，选项 C 正确； D．根据热力学第二定律可知， 热量可以从低温物体传到高温物体， 但是要引起其他的变化， 选项 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的频繁碰撞作用产生的，选项 E 正确； 故选 BCE. 10．质量为 m 的汽车在平直的路面上启动，启动过程的速度 -时间图象如图所示，其中 OA 段为直线， AB 段为曲线， B 点后为平行于横轴的直线．已知从 t1 时刻开始汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所 受阻力的大小恒为 f，以下说法正确的是 ( ) A． 0～t 1 时间内，汽车牵引力的数值为 m 1 1 v t +f B． t1～t 2 时间内，汽车的功率等于（ m 1 1 v t ＋f）v2 C． t1～ t2 时间内，汽车的平均速率小于 1 2 2 v v D．汽车运动的最大速率 v2＝（ 1 1 mv ft ＋1）v1 【答案】 AD 【解析】 【详解】 A、由题图可知， 0～t 1阶段，汽车做匀加速直线运动 1 1 va t ，根据牛顿第二定律得 F1－f=ma ，联立可得 F1= m 1 1 v t +f，故 A 正确； B、在 t1 时刻汽车达到额定功率 P=F 1v1=（m 1 1 v t ＋ f）v1，t 1～t 2 时间内，汽车保持额定功率不变，故 B 错 误； C、由 v-t 图线与横轴所围面积表示位移的大小可知， t 1～ t2 时间内，汽车的平均速度大于 1 2 2 v v ，故 C 错误； D、 t2 时刻，速度达到最大值 v2，此时刻 F 2=f，P=F 2v2，可得 1 2 1 2 f 1 mvPv 1 v F F t ，故 D 正确 . 故选 AD. 11．如图所示（俯视图） ，位于同一水平面内的两根固定金属导轨 MN 、 A B CD ，电阻不计，两导轨之 间存在竖直向下的匀强磁场。现将两根粗细均匀、完全相同的铜棒 ab、 cd放在两导轨上，若两棒从图示 位置以相同的速度沿 MN 方向做匀速直线运动，始终与两导轨接触良好，且始终与导轨 MN 垂直，不计 一切摩擦，则下列说法中正确的是（ ） A．回路中有顺时针方向的感应电流 B．回路中的感应电动势不变 C．回路中的感应电流不变 D．回路中的热功率不断减小 【答案】 BD 【解析】 【分析】 【详解】 A．两棒以相同的速度沿 MN 方向做匀速直线运动，回路的磁通量不断增大，根据楞次定律可知，感应电 流方向沿逆时针，故 A 错误； BC．设两棒原来相距的距离为 s，M′ N′与 MN 的夹角为 α，回路中总的感应电动势 tan tancd ab cd abE BL v BL v Bv L L Bv s Bvs（ ） 保持不变，由于回路的电阻不断增大，所以回路中的感应电流不断减小，故 B 正确， C 错误； D．回路中的热功率为 2 = EP R ，由于 E 不变， R 增大，则 P 不断减小，故 D 正确。 故选 BD 。 12．封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（ ） A．气体的密度增大 B．气体的压强增大 C．气体分子的平均动能减小 D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 【答案】 BD 【解析】 一定质量的气体， 如果保持气体体积不变， 根据密度公式得密度也就不变． 故 A 错误． 根据气体状态方程 PV/T=C ，如果保持气体体积不变，当温度升高时，气体的压强就会增大．故 B 正确．温度是气体分子平 均动能变化的标志， 当温度升高时， 气体分子的平均动能增大， 故 C 错误． 气体压强是气体分子撞击器壁 而产生的，由于气体的压强增大，所以每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多．故 D 正确．故选 BD． 点睛：能够运用控制变量法研究多个物理量变化时的关系．温度是气体分子平均运动剧烈程度的标志，当 温度越高时，分子平均动能增大；当温度越低时，分子平均减小． 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．如图所示，在用 “插针法 ”测定平行玻璃砖的折射率实验中： 测定平行玻璃砖的折射率实验中： (1)下列措施对提高实验精度没有作用的是 ________。 A．入射角 α不宜过小 B． P1P2 间距适当大些 C．选用 d 稍微大点的玻璃砖 D． OP2 间距尽可能小些 (2)下列因素对 Δy大小没有影响的是 ________。 A．入射角 α B．玻璃砖的折射率 n C． P1P2 之间的距离 D．玻璃砖的厚度 d 【答案】 D C 【解析】 【详解】 (1)[1] 增大 α角， P1P2 距离适当大一些，选用较厚的玻璃砖都可以提高精度， OP 2 距离小一些不会提高精 度， ABC 错误， D 正确。 故选 D； (2)[2] 直接根据图中的光路分析可得， P1P2 间的距离对于 Δy无影响， ABD 错误， C 正确； 故选 C。 14．某校物理兴趣小组利用如图甲所示装置探究合力做功与动能变化的关系。在滑块上安装一遮光条，系 轻细绳处安装一拉力传感器（可显示出轻细绳中的拉力） ，把滑块放在水平气垫导轨上 A 处，细绳通过定 滑轮与钩码相连，光电门安装在 B 处，气垫导轨充气，将滑块从 A 位置由静止释放后，拉力传感器记录 的读数为 F，光电门记录的时间为 t 。 (1)多次改变钩码的质量（拉力传感器记录的读数 F 相应改变） ，测得多组 F 和 t 数据，要得到线性变化 图像，若已经选定 F 作为纵坐标，则横坐标代表的物理量为 ___； A． t B． 2( )t C． 1 t D． 2 1 t (2)若正确选择横坐标所代表的物理量后，得出线性变化图像的斜率为 k ，且已经测出 A 、B 之间的距离为 s ，遮光条的宽度为 d ，则滑块质量（含遮光条和拉力传感器）的表达式为 M ____。 【答案】 D 2 2ks d 【解析】 【详解】 (1) 1 设 A、B 之间的距离为 s ，遮光条的宽度为 d ，根据动能定理 21 2 Fs Mv dv t 联立解得 22 1 2 MdF s t 选定 F 作为纵坐标，要得到线性变化图像，则横坐标代表的物理量为 2 1 t ，故 D 正确， ABC 错误。 故选 D。 (2) 2 由 22 1 2 MdF s t 知，得出线性变化图像的斜率为 k ，则 2 2 Mdk s 滑块质量（含遮光条和拉力传感器）的表达式为 2 2ksM d 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示，水平线 ab 上方存在竖直向下的匀强电场， ab 以及 ab 下方都存在竖直向上的匀强电场， 场强大小都相等。在 ab 下方同时存在垂直纸面向外的匀强磁场。 P 为 ab 上方一点，到 ab 距离为 2L 。一 质量为 m、带电荷量为 -q（q>0）的带电小球从 P 点以大小为 4pv gL 、与竖直方向成 θ = 30 °斜向下抛 出。 g 为重力加速度，经过 ab 上 C 点（图中未画出）时速度水平。 (1)求电场强度大小； (2)小球经过 ab 下方 Q 点（图中未画出）时获得最大速度， Q 到 ab 的距离为 16 5 L ，求磁场的磁感应强度 大小。 【答案】 （1） 2 gL ；（2） 5 4 m gLB qL 。 【解析】 【详解】 (1)小球在 ab 上方，受到电场力（竖直向上）与重力的合力 1F qE mg 产生的加速度大小为 1Fa m = 竖直向上 经过 ab 线时速度水平，则竖直分速度 0yv 从 P 点到 C 点，竖直方向分速度匀减速到 0，故 2 cos 2 2pv a L 解得 4mgE q (2)根据速度分解可知小球在 C 点时的速度为 sin 2pCv v gL 电场力和重力的合外力 2 5F qE mg mg 竖直向下； 之后在重力、电场力和洛伦兹力作用下做曲线运动。 根据左手定则可知小球运动到 Q 点时速度水平向右，设为 Qv 。 从 C 到 Q ，根据动能定理有 2 2 2 16 1 1 5 2 2Q CF L mv mv 解得 6Qv gL 把小球从 C 到 Q 的过程分成无数个小过程： 在第 1 个小过程中水平方向应用动量定理有 1 1 Cyqv B t mv mv 即 1 1 CqBy mv mv 在第 2 个小过程中水平方向应用动量定理有 2 2 1yqv B t mv mv 即 2 2 1qBy mv mv 在第 3 个小过程中水平方向应用动量定理有 3 3 2yqv B t mv mv 即 3 3 1qBy mv mv ⋯⋯ 在第 n 个小过程中水平方向应用动量定理有 1ny n nqv B t mv mv 即 1Qn nqBy mv mv 把以上各式相加有 1 2 3 n Q CqB y y y y mv mvL 而 1 2 2 16 5ny y y y LL 联立解得 5 4 m gLB qL 16．如图所示，在 xOy 坐标平面的第一象限内有沿 y 轴正方向的匀强电场，在第四象限内有垂直于纸面 向外的匀强磁场。有一质量为 m，电荷量为 q，带负电的粒子（重力不计）从坐标原点 O 射入磁场，其入 射方向与 y 轴负方向成 45°角。当粒子第一次进入电场到达 P 点时速度大小为 v0，方向与 x 轴正方向相同， P 点坐标为（ 4L ，L ）。求： （ 1）粒子从 O 点射入磁场时速度 v 的大小； （ 2）磁感应强度 B 的大小； （ 3）粒子从 O 点运动到 P 点所用的时间。 【答案】 （1） 02v v （2） 0mvB qL （ 3） 0 2 2 Lt v 【解析】 【分析】 带电粒子以与 x 轴成 45°垂直进入匀强磁场后，在 O 点根据平行四边性定则可得射入磁场时的速度；粒子 在电场中运动根据运动学方程和几何关系求出半径， 再根据牛顿第二定律求出磁感应强度； 求出粒子在电 场中的运动时间和在磁场中运的运动时间，即可求得总时间。 【详解】 （ 1）粒子从 O 点射入磁场时的速度为 0 02 cos45 vv v （ 2）粒子在电场中运动，沿 y 轴方向： 0tan45yv v ， 12 yv L t 沿 x 轴方向： 0 1x v t 解得 : 2x L 粒子在磁场中的运动轨迹为 1 4 圆周，由几何关系得： 4 2 2 2 L LR L 粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得： 2vqvB m R 解得 0mvB qL （ 3）粒子在电场中的运动时间为 1 2Lt v 粒子在磁场中运的运动时间为 2 0 1 2 4 2 R Lt v v 则从 O 点运动到 P 点所用的时间为 1 2 0 2 2 Lt t t v 【点睛】 可将粒子的运动轨迹逆向思考， 看成粒子在电场中以一定速度做类平抛运动后， 进入匀强磁场中做匀速圆 周运动。 17．如图所示，光滑水平面上放有用绝缘材料制成的 “L ”型滑板，其质量为 M ，平面部分的上表面光滑 且足够长。在距滑板的 A端为 L 的 B 处放置一个质量为 m 、带电量为 q 的小物体（可看成是质点） ，在 水平匀强电场作用下，由静止开始运动，已知 3M m ，电场的场强大小为 E ，假设物体在运动中及与滑 板 A端相碰时不损失电量。 (1)求物体第一次与滑板端相碰前的速度大小； (2)若小物体与滑板端相碰的时间极短， 而且为弹性碰撞， 求小物体从第一次与滑板碰撞到第二次碰撞的间 隔时间。 【答案】 (1) 2qEL m ；(2) 22 mL qE 【解析】 【分析】 【详解】 (1)设第一次撞击速度为 0v ，从初始状态到碰板前有 2 0 1 0 2 qEL mv 所以有 0 2qELv m (2)设碰撞后木板速度为 2v ，小物块速度为 1v ，第一次到第二次间隔时间为 t ，从碰撞到碰撞后，选向左为 正方向，则有 0 1 2 2 2 2 0 1 2 1 1 1 2 2 2 mv mv mv mv mv mv 解得 0 1 0 0 2 0 2 2 2 vm Mv v m M vmv v m M 对木板有 2 2S v t 对物块有 qEa m ， 20 1 1 2 2 vS t at 又 1 2S S= 解得 22 mLt qE