全国卷普通高等学校招生统一考试物理模拟卷 6.docx
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全国卷普通高等学校招生统一考试物理模拟卷6
2021年普通高等学校招生统一考试物理(wùlǐ)模拟卷6
(总分值:
100分,时间(shíjiān):
90分钟)
一、选择题(此题共16小题(xiǎotí),共38分,第1~10小题为单项选择题,每题2分,第11~16小题为多项选择题,每题3分)
1.(2021·黑龙江省重点中学三模)在物理学研究过程(guòchéng)中科学家们创造出了许多物理学研究方法,如理想实验法、控制变量法、极限法、理想模型法、微元法等。
以下关于所用物理学研究方法的表达不正确的选项是( )
A.牛顿采用微元法提出了万有引力定律,并计算出了太阳和地球(dìqiú)之间的引力
B.根据速度定义式v=
,当Δt非常小时,
就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义采用了极限法
C.将插有细长玻璃管的玻璃瓶内装满水,用力捏玻璃瓶,通过细管内液面高度的变化,来反映玻璃瓶发生了形变,该实验采用了放大的思想
D.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看成匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法
A [牛顿采用理想模型法提出了万有引力定律,没有计算出太阳和地球之间的引力,选项A的表达错误;根据速度定义式v=
,当Δt非常小时,
就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义采用了极限法,选项B的表达正确;将插有细长玻璃管的玻璃瓶内装满水,用力捏玻璃瓶,通过细管内液面高度的变化,来反映玻璃瓶发生了形变,该实验采用了放大的思想,选项C的表达正确;在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看成匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法,选项D的表达正确。
]
2.关于近代物理学,以下说法正确的选项是( )
A.光电效应现象揭示了光具有波动性
B.一群氢原子从n=4的激发态跃迁时,最多能辐射6种不同频率的光子
C.卢瑟福通过α粒子散射实验证实原子核由质子和中子组成
D.氡的半衰期为3.8天,假设取4个氡原子核,经过7.6天后一定剩下1个氡原子核
B [光电效应现象揭示了光具有粒子性,故A错误;一群氢原子从n=4的激发态跃迁时,最多能辐射C
=6,即6种不同频率的光子,故B正确;卢瑟福通过α粒子散射实验证实原子的核式结构模型,故C错误;半衰期只适用大量原子核,对极个别原子核不适用,故D错误。
]
3.一个质点(zhìdiǎn)做简谐运动的图象如下列图,以下说法不正确的选项是( )
A.质点振动(zhèndòng)的频率为4Hz
B.在10s内质点经过(jīngguò)的路程是20cm
C.在5s末,质点(zhìdiǎn)的速度为零,加速度最大
D.t=1.5s和t=4.5s两时刻质点(zhìdiǎn)的位移大小相等,都是
cm
A [由题图图象可知,质点振动的周期为T=4s,故频率f=
=0.25Hz,选项A错误;在10s内质点振动了2.5个周期,经过的路程是10A=20cm,选项B正确;在5s末,质点处于正向最大位移处,速度为零,加速度最大,选项C正确;由题图图象可得振动方程是x=2sin
cm,将t=1.5s和t=4.5s代入振动方程得x=
cm,选项D正确。
]
4.2021年2月13日,平昌冬奥会女子单板滑雪U形池工程中,我国选手刘佳宇荣获亚军。
如下列图为U形池模型,其中a、c为U形池两侧边缘且在同一水平面上,b为U形池最低点。
刘佳宇(可视为质点)从a点上方高h的O点自由下落由左侧进入池中,从右侧飞出后最高点上升至相对c点高度为
的d点。
不计空气阻力,以下判断正确的选项是( )
A.运发动从O到d的过程中机械能减少
B.运发动再次进入池中后,刚好到达左侧边缘a然后返回
C.运发动第一次进入池中,由a到b的过程与由b到c的过程相比损耗机械能较小
D.运发动从d返回到b的过程中,重力势能全部转化为动能
A [运发动从高h处自由下落由左侧进入池中,从右侧飞出后上升的最大高度为
,此过程中摩擦力做负功,机械能减小,且减少的机械能为
;再由右侧进入池中时,平均速率要小于由左侧进入池中过程中的平均速率,根据圆周运动的知识,可知速率减小,对应的正压力减小,那么平均摩擦力减小,克服摩擦力做的功减小,即摩擦力做的功小于
,那么运发动再次进入池中后,能够冲击左侧边缘a然后返回,故A正确,B错误;同理可知,运发动第一次进入池中,由a到b过程的平均速率大于由b到c过程的平均速率,由a到b过程中的平均摩擦力大于由b到c过程中的平均摩擦力,前一过程损耗机械能较大,故C错误;运发动从d返回到b的过程中,摩擦力做负功,重力势能转化为动能和内能,故D错误。
]
5.(2021·湖南六校联考)甲、乙两车在平直公路(gōnglù)上同向行驶,其vt图象(túxiànɡ)如下列图。
两车在t=3s时相遇(xiānɡyù),那么( )
A.在t=1s时,甲车在乙车后面(hòumian)
B.在t=0时,甲车在乙车前7.5m
C.两车另一次相遇(xiānɡyù)的时刻是t=2s
D.两车两次相遇的位置之间沿公路方向的距离为45m
B [根据速度—时间图线与横轴围成图形的面积表示位移可知,在1~3s时间内两车位移相等,两车在t=3s时相遇,所以在t=1s时,甲车和乙车也相遇,选项A、C错误;在0~1s时间内,甲车的位移为x1=5m,乙车的位移为x2=12.5m,那么在t=0时,甲车在乙车前Δx=x2-x1=7.5m,选项B正确;在1~3s时间内两车位移相等,甲车的位移是x=
×2m=40m,所以两车两次相遇的位置之间沿公路方向的距离为40m,选项D错误。
]
6.(2021·重庆七校高三联考)如下列图,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,导轨左端接一定值电阻R,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内。
金属棒ab在水平恒力F的作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动,导轨电阻不计,在金属棒匀速运动前,以下有关圆环的说法正确的选项是( )
A.圆环内产生变大的感应电流,圆环有收缩的趋势
B.圆环内产生变小的感应电流,圆环有收缩的趋势
C.圆环内产生变大的感应电流,圆环有扩张的趋势
D.圆环内产生变小的感应电流,圆环有扩张(kuòzhāng)的趋势
B [金属棒ab在水平(shuǐpíng)恒力F的作用下从磁场(cíchǎng)左边界ef处由静止开始(kāishǐ)向右运动,金属棒ab切割磁感线产生感应电动势和感应电流,由于(yóuyú)受到与速度成正比的安培力作用,金属棒ab的速度逐渐增大,加速度逐渐减小,左侧金属圆环内的磁通量逐渐增大,但磁通量变化率逐渐减小,根据法拉第电磁感应定律可知,圆环内产生逐渐变小的感应电流;根据楞次定律可知,圆环有收缩的趋势,选项B正确,A、C、D错误。
]
7.将由两根相同的短杆组成的一个自锁定起重吊钩放入空罐内,使其张开一定的夹角压紧罐壁,罐的内部结构如下列图。
当钢绳向上提起时,两杆对罐壁越压越紧,摩擦力足够大时,就能将空罐提起来。
假设罐的质量为m,短杆与竖直方向的夹角均为θ=60°。
那么匀速吊起该罐时,短杆对罐壁的压力大小为(短杆的质量不计,重力加速度为g)( )
A.mgB.
mgC.
mgD.
mg
B [
先对罐和两根短杆组成的整体受力分析,受重力和拉力,根据平衡条件,拉力等于重力,故:
T=mg;再将钢绳的拉力沿着两个短杆方向分解,那么有T1=T2=T=mg,最后将沿短杆方向的分力在水平和竖直方向正交分解,可知在水平方向短杆对罐壁的压力为FN=
mg,B正确。
]
8.一理想自耦变压器如下列图,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈,通过滑动触头取该线圈的一局部,接在c、d间作为副线圈,副线圈两端连有一电阻R。
在a、b间输入电压为U1的交变电压时,c、d间的电压为U2,在将滑动触头从图中M点逆时针旋转到N点的过程中( )
A.U2有可能大于U1B.U1、U2均增大
C.U1不变、U2增大D.a、b间输入功率不变
C [根据变压器的电压关系有
=
,由于n2<n1,所以U2<U1,故A错误。
当滑动触头逆时针转动时,即n2增大时,输入电压U1不变,电压U2=
U1应该增大,B错误,C正确。
因负载不变,故输出功率增大,那么变压器的输入功率增大,D错误。
]
9.(2021·武汉市三模)2021年7月29日09时48分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,以“一箭双星〞方式成功发射第33、34颗北斗导航卫星。
火箭将两颗卫星送入同一个轨道上的不同位置,如下列图。
如果(rúguǒ)这两颗卫星与地心连线的夹角为θ(弧度),在轨运行(yùnxíng)的加速度大小均为a,均沿顺时针方向(fāngxiàng)做圆周运动。
地球的半径为R,地球外表(wàibiǎo)的重力加速度为g,那么第33颗北斗卫星从图示位置运动(yùndòng)到第34颗北斗卫星图示位置所用的时间为( )
A.
B.θ
C.
D.
B [设卫星绕地球运动的轨道半径为r,由万有引力定律和牛顿运动定律有,G
=ma,G
=m0g,G
=m
,t=
,联立解得t=θ
,选项B正确。
]
10.(2021·安徽示范高中联考)平面OM和平面ON之间的夹角为30°,其横截面(纸面)如下列图,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。
一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q>0)。
粒子沿纸面以大小为v的速度从OM上某点向左上方射入磁场,速度方向与OM成30°角。
该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场。
不计粒子重力。
那么粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为( )
A.
B.
C.
D.
D [带电粒子垂直(chuízhí)进入磁场中做匀速圆周运动,qvB=m
,那么(nàme)R=
,由题意可知,粒子运动(yùndòng)轨迹与ON相切,如下列图,由图中几何(jǐhé)关系知出射点Q到O的距离等于(děngyú)半径的4倍,D正确。
]
11.(2021·成都二诊)如下列图,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与一轻质水平状态的弹簧相连,弹簧的另一端固定在墙上O点,且处于原长。
现让圆环从A点由静止开始下滑,滑到O点正下方B点时速度为零。
那么在圆环下滑过程中( )
A.圆环的机械能先减小再增大,再减小
B.弹簧的弹性势能先增大再减小
C.与圆环在A点的加速度相同的位置还有两处
D.弹簧再次恢复到原长时圆环的速度最大
AC [弹簧的弹力对圆环先做负功再做正功再做负功,故圆环的机械能先减小后增大,再减小,A正确。
弹簧的弹性势能先增大后减小,再增大,B错误。
圆环在A处a=gsinθ,当弹簧恢复原长时和弹簧与杆垂直时,也有a=gsinθ,C正确。
合力为零时,圆环的速度最大,不是弹簧再次恢复到原长时,D错误。
]
12.如下列图,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,A球脱离弹簧时的速度为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,P、Q为半圆形轨道竖直的直径,g取10m/s2。
以下说法正确的选项是( )
A.弹簧弹开过程(guòchéng),弹力对A的冲量(chōngliàng)大小大于对B的冲量(chōngliàng)大小
B.A球脱离(tuōlí)弹簧时B球获得的速度(sùdù)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.假设半圆轨道半径改为0.9m,那么A球不能到达Q点
BCD [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的冲量大小等于对B的冲量大小,选项A错误;由动量守恒定律得mv1=Mv2,解得A球脱离弹簧时B球获得的速度大小为v2=2m/s,选项B正确;设A球运动到Q点时速度为v,对A球从P点运动到Q点的过程,由机械能守恒定律得
mv
=mg·2R+
mv2,解得v=4m/s,根据动量定理得I=mv-(-mv1)=1N·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,选项C正确;假设半圆轨道半径改为0.9m,小球到达Q点的临界速度为vC=
=3m/s,对A球从P点运动到Q点的过程,由机械能守恒定律,
mv
=mg·2r+
mv′2,解得v′=2m/s,小于小球到达Q点的临界速度vC,那么A球不能到达Q点,选项D正确。
]
13.(2021·广东六校联考)如下列图,两条平行导轨MN、PQ的间距为L,水平导轨的左端与两条竖直固定、半径为r的
光滑圆弧导轨相切,水平导轨的右端连接阻值为R的定值电阻,从水平导轨左端起宽度为d的区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。
现将一金属杆从圆弧导轨的最高处由静止释放,金属杆滑到磁场右边界时恰好停止。
金属杆的质量为m、电阻也为R,且与水平导轨间的动摩擦因数为μ,金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,导轨的电阻不计,重力加速度大小为g,那么( )
A.金属杆到达圆弧导轨的最低点前瞬间对导轨的压力大小为3mg
B.金属杆在磁场(cíchǎng)中运动的最大加速度为
C.整个过程中,通过(tōngguò)金属杆横截面的电荷量为
D.整个过程中,定值电阻上产生(chǎnshēng)的焦耳热为mg(r-μd)
AC [金属杆沿圆弧导轨下滑过程(guòchéng)中机械能守恒,mgr=
mv2,在到达(dàodá)最低点前瞬间,F-mg=m
,解得F=3mg,结合牛顿第三定律可知A项正确;金属杆刚进入磁场时,所受安培力最大,加速度最大,对金属杆受力分析,由牛顿第二定律有
+μmg=mam,解得am=
+μg,B项错误;根据q=
可知,整个过程中通过金属杆横截面的电荷量为q=
,C项正确;根据能量的转化和守恒可知,整个过程中系统产生的热量Q总=mgr-μmgd,定值电阻上产生的焦耳热Q焦=
mg(r-μd),故D项错误。
]
14.如图甲所示,物块A与木板B叠放在粗糙水平面上,其中A的质量为m,B的质量为2m,且B足够长,A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。
对木板B施加一水平变力F,F随t变化的关系如图乙所示,A与B、B与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
以下说法正确的选项是( )
甲 乙
A.在0~t1时间内,A、B间的摩擦力为零
B.在t1~t2时间内,A受到的摩擦力方向水平向左
C.在t2时刻,A、B间的摩擦力大小为0.5μmg
D.在t3时刻以后,A、B间的摩擦力大小为μmg
AD [A、B间的滑动摩擦力fAB=μmg,B与地面间的滑动摩擦力f=3μmg,故在0~t1时间内,推力小于木板与地面间的滑动摩擦力,故B静止,此时A、B无相对滑动,故A、B间摩擦力为零,故A正确;
A在木板(mùbǎn)上产生的最大加速度为a=
=μg,此时(cǐshí)对B分析(fēnxī)可知F-3μmg=2ma,解得F=5μmg,故在t1~t2时间(shíjiān)内,A、B一起(yīqǐ)向右做加速运动,对A分析可知,A受到的摩擦力水平向右,故B错误;
在t2时刻,A、B未发生滑动,加速度a=
=
μg,对物块A:
f=ma=
μmg,故C错误;
在t3时刻以后,A、B发生滑动,故A、B间的摩擦力大小为μmg,故D正确。
]
15.如下列图,光滑绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,现有一个质量为0.1kg、电荷量为-2.0×10-8C的滑块P(可看做质点),仅在电场力作用下由静止沿x轴向左运动。
电场力做的功W与物块坐标x的关系用图中曲线表示,图中斜线为该曲线过点(0.3,3)的切线。
那么以下说法正确的选项是( )
A.此电场一定是匀强电场
B.电场方向沿x轴的正方向
C.点x=0.3m处的场强大小为1.0×10-5N/C
D.x=0.3m与x=0.7m间的电势差是100V
BD [根据W=Eqx可知,滑块P向左运动的过程中,随x的增加,图线的斜率逐渐减小,那么场强逐渐减小,此电场一定不是匀强电场,选项A错误;滑块P向左运动的过程中,电场力对带负电的电荷做正功,那么电场方向沿x轴的正方向,选项B正确;点x=0.3m处的电场力大小为F=Eq=k=
N=1.0×10-5N,那么E=
=
V/m=500V/m,选项C错误;x=0.3m与x=0.7m间,电场力做功为W=2×10-6J,可知电势差是U=
=
V=100V,选项D正确。
]
16.(2021·福建省五校联考)如下列图,空间存在水平向左的匀强电场E和垂直纸面向外的匀强磁场B,在竖直平面内从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球,不考虑两带电小球间的相互作用,两小球的电荷量始终不变,关于小球的运动,以下说法正确的选项是( )
A.沿ab、ac方向(fāngxiàng)抛出的小球都可能做直线运动
B.假设(jiǎshè)小球沿ac方向做直线运动,那么小球带负电(fùdiàn),可能做匀加速运动
C.假设(jiǎshè)小球沿ab方向做直线运动,那么小球带正电,且一定(yīdìng)做匀速运动
D.两小球在运动过程中机械能均守恒
AC [先分析沿ab方向抛出的带电小球,假设小球带正电,那么小球所受电场力方向与电场强度方向相同,重力竖直向下,由左手定那么知小球所受洛伦兹力方向垂直ab斜向上,小球受力可能平衡,可能做直线运动;假设小球带负电,那么小球受力不可能平衡。
再分析沿ac方向抛出的带电小球,同理可知,只有小球带负电时可能受力平衡,可能做直线运动。
假设小球做直线运动,假设小球同时做匀加速运动,那么小球受到的洛伦兹力持续增大,那么小球将无法做直线运动,假设不成立,小球做的直线运动一定是匀速运动,应选项A、C正确,选项B错误;在小球的运动过程中,洛伦兹力不做功,电场力对小球做功,故小球的机械能不守恒,选项D错误。
]
二、非选择题(此题共7小题,共62分)
17.(5分)如下列图为弹簧弹射装置,在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧,在弹簧两端各放置一个金属小球(两球直径略小于管径且与弹簧不相连),压缩弹簧并锁定。
现解除锁定,那么两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。
按下述步骤进行实验:
①用天平测出1、2两球的质量分别为m1、m2;
②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h;
③解除弹簧锁定弹出两球,记录两球在水平地面上的落点P、Q。
答复以下问题。
(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能,还需测量的物理量有________。
(重力加速度为g)
A.弹簧的压缩量Δx
B.两球的落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2
C.小球(xiǎoqiú)直径d
D.两球从管口弹出到落地(luòdì)的时间t1、t2
(2)根据测量结果(jiēguǒ),可得弹性势能的表达式为Ep=_______________。
(3)如果满足关系式________________,那么说明弹射过程(guòchéng)中两小球组成的系统动量守恒(用上述所测得的物理量来表示)。
[解析(jiěxī)]
(1)弹簧的弹性势能等于两球的初动能之和,要求解两球的初动能必须知道两球的质量和各自弹射的初速度,由平抛运动规律,可知初速度公式为v0=
,故还需要测出两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2,B项正确。
(2)因弹簧的弹性势能全部转化为两小球的初动能,故弹簧的弹性势能Ep=
m1v
+
m2v
=
+
=
+
。
(3)如果满足关系式m1v1=m2v2,那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒,因x1=v1t1,x2=v2t2,由平抛运动规律知,t1=t2,故m1v1=m2v2成立,即m1x1=m2x2成立,那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。
[答案]
(1)B
(2)
+
(3)m1x1=m2x2
18.(7分)如图甲,用伏安法测定电阻约5Ω的均匀电阻丝的电阻率,电源是两节干电池。
每节电池的电动势约为1.5V,实验室提供电表如下:
A.电流表A1(0~3A,内阻0.0125Ω)
B.电流表A2(0~0.6A,内阻(nèizǔ)约为0.125Ω)
C.电压表V1(0~3V,内阻(nèizǔ)4kΩ)
D.电压表V2(0~15V,内阻(nèizǔ)15kΩ)
(1)为了使测量结果尽量(jǐnliàng)准确,电流表应选________,电压表应选________(填写仪器前字母代号)。
(2)用螺旋(luóxuán)测微器测电阻丝的直径如图乙所示,电阻丝的直径为________mm。
(3)根据原理图连接图丙的实物图。
丁
(4)闭合开关后,滑动变阻器滑片调至一适宜位置后不动,屡次改变线夹P的位置,得到几组电压、电流和对应的OP段的长度L,计算出相应的电阻后作出RL图线如图丁。
取图线上适当的两点计算电阻率。
这两点间的电阻之差为ΔR,对应的长度变化为ΔL,假设电阻丝直径为d,那么电阻率ρ=________。
[解析]
(1)由于电源电动势为3V,电表读数要到达半偏,那么电压表选C;由I=
可知电路中最大电流约为0.6A,那么电流表选B。
(2)螺旋测微器的固定刻度为0.5mm,可动刻度为20.0×0.01mm=0.200mm,所以最终读数为0.5mm+0.200mm=0.700mm。
(3)
(4)根据电阻定律ΔR=ρ
,S=π
,解得ρ=
。
[答案]
(1)B C
(2)0.700 (3)图见解析 (4)
19.(3分)如图是用双缝干预测光的波长的实验设备实物图。
(1)双缝放在图中哪个(nǎge)位置________(填“①〞或“②〞)。
(2)要使单缝和双缝相互(xiānghù)平行,应该使用________进行调节。
(3)双缝到毛玻璃之间的距离(jùlí)是L,双缝之间的距离(jùlí)是d,单缝到双缝之间的距离(jùlí)是s,在某次实验中,先将目镜中的中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数为x1,转动手轮使中心刻线对准第7条亮纹的中心,这时手轮上的示数为x7。
由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为________。
[解析]
(1)相干光频率必须相同,所以双缝应该放在②位置;
(2)相干光为单色光,振动方向相同,所以要保证单缝与双缝平行,需要借助拨杆调节;(3)根据相邻两条明条纹或者暗条纹之间的距离公式Δx=
λ可知,Δx=
=
λ,得λ=
。
[答案]
(1)②
(2)拨杆 (3)
20.(10分)我国不少省市ETC联网已经启动运行,ETC是电子不停车收费系统的简称,汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如下列图。
假设汽车以v1=12m/s的速度朝收费站沿直线行驶,如果过ETC通道,需要在距收费站中心线前d=10m处正好匀减速至v2=4m/s,匀速通过中心线后,再匀加速至v1正常行驶;如果过人工收费通道,需要恰好在中心线处匀减速至零,经过t0=20s缴费成功后,再启动汽车匀加速至v1正常行驶,设汽车加速和减速过程中的加