高考物理全真模拟信息卷四 解析版.docx
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高考物理全真模拟信息卷四解析版
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2021年普通高等学校招生全国统一考试
全真模拟信息卷（四）
物理部分
第Ⅰ卷（选择题，共48分）
二、选择题：
本题共8小题，每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。
全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
14．矩形导线框固定在匀强磁场中，如图甲所示。
磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则（ ）
甲 乙
A．从0～t1时间内，导线框中电流的方向为a→b→c→d→a
B．从0～t1时间内，导线框中电流越来越小
C．从0～t2时间内，导线框中电流的方向始终为a→d→c→b→a
D．从0～t2时间内，导线框bc边受到的安培力越来越大
【答案】C
【解析】由题图乙可知，0～t2时间内，导线框中磁通量的变化率相同，故0～t2时间内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为adcba方向，故A错误，C正确；从0～t1时间内，导线框中磁通量的变化率相同，感应电动势恒定不变，电路中电流大小恒定不变，故B错误；从0～t2时间内，磁场的变化率不变，则电路中电流大小恒定不变，由F＝BIL可知，F与B成正比，即先减小后增大，故D错误。
15.如图所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑，则（ ）
A．A、B间没有静摩擦力B．A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上
C．A受到斜面的滑动摩擦力大小为mgsinθD．A与斜面间的动摩擦因数μ＝tanθ
【答案】D
【解析】对物体B受力分析可知，B一定受重力、支持力，将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，B能匀速下滑，受力一定平衡，故A对B应有沿斜面向上的静摩擦力；根据力的相互作用规律可知，A受到B的静摩擦力应沿斜面向下，故A、B错误；对A、B整体分析，并将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与摩擦力等大反向，故A受的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为2mgsinθ，C错误；对A、B整体分析，受重力、支持力和滑动摩擦力，由于匀速下滑，故重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力平衡，故2mgsinθ＝μ·2mgcosθ，解得μ＝tanθ，D正确。
16.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。
质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。
若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。
此离子和质子的质量比约为（ ）
A．11B．12C．121D．144
【答案】D
【解析】带电粒子在加速电场中运动时，有qU＝
mv2，在磁场中偏转时，其半径r＝
，由以上两式整理得：
r＝
。
由于质子与一价正离子的电荷量相同，B1∶B2＝1∶12，当半径相等时，解得：
＝144，选项D正确。
17.如图所示，在固定的水平杆上，套有质量为m的光滑圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着质量为M的木块，现有质量为m0的子弹以大小为v0的水平速度射入木块并立刻留在木块中，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．子弹射入木块后的瞬间，速度大小为
B．子弹射入木块后的瞬间，绳子拉力等于（M＋m0）g
C．子弹射入木块后的瞬间，环对轻杆的压力大于（M＋m＋m0）g
D．子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统动量守恒
【答案】 C
【解析】 子弹射入木块后的瞬间，子弹和木块系统的动量守恒，以v0的方向为正方向，则m0v0＝（M＋m0）v1，得v1＝
，选项A错误；子弹射入木块后的瞬间，FT－（M＋m0）g＝（M＋m0）
，可知绳子拉力大于（M＋m0）g，选项B错误；子弹射入木块后的瞬间，对圆环：
FN＝FT＋mg>（M＋m＋m0）g，由牛顿第三定律知，选项C正确；子弹射入木块之后，圆环、木块和子弹构成的系统只在水平方向动量守恒，选项D错误．
18.如图所示，在等边三角形ABC的两个顶点A、B处垂直于纸面固定两根互相平行的长直导线，导线中通以方向如图所示、大小相同的电流。
CE垂直AB，交点为D，CD＝DE，E未画出，现在三角形ABC所在平面加一与CE平行、磁感应强度大小为B0的匀强磁场，使C处的磁感应强度恰好为零。
三角形ABC的中心为P（未画出）。
已知通电长直导线在其周围某点产生的磁场的磁感应强度大小为B＝
，其中I为通电长直导线中的电流，r为该点到通电长直导线的距离，k为常量，则下列说法正确的是（ ）
A．A处导线在C处产生的磁场的磁感应强度大小为
B0
B．E点处磁场的磁感应强度大小为2B0
C．A、B两处导线受到的安培力等大反向
D．P处的磁感应强度是D处的磁感应强度的
【答案】D
【解析】根据安培定则可知，两通电长直导线在C处产生的磁感应强度方向如图所示
根据几何关系知其夹角为120°，合磁场的磁感应强度与一根导线在该处产生的磁场的磁感应强度大小相等，方向垂直AB向上，加一与CE平行、磁感应强度大小为B0的匀强磁场，使C处的磁感应强度恰好为零，则一根导线在C处产生的磁场的磁感应强度大小也为B0，所加磁场方向垂直AB向下，A错误；结合右手螺旋定则及磁场的叠加知E点的磁感应强度与A、B处的磁感应强度均为零，即A、B处导线不受安培力，B、C错误；设等边三角形ABC的边长为a，两根长直导线各自在D处产生的磁场的磁感应强度大小均为2B0，方向垂直AB向上，则D处磁感应强度大小为3B0，根据几何关系知AP＝
a×
＝
a，P点处的磁感应强度大小BP＝2
·cos30°－B0＝2B0，D正确。
19.用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流的大小与入射光的强度、频率等物理量的关系。
图中A、K两极板间的电压大小可调，电源的正、负极也可以对调。
分别用a、b、c三束单色光照射K，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。
由图可知（ ）
甲 乙
A．单色光a和c的频率相同，但a更强些B．单色光a和c的频率相同，但c更强些
C．单色光b的频率大于a的频率D．单色光b的频率小于a的频率
【答案】AC
【解析】根据遏止电压与光电子最大初动能的关系有eUc＝
mv2，由爱因斯坦光电效应方程有
mv2＝hν－W0，又a、c图线与横轴交于同一点，可知单色光a和c的频率相同，由于a的饱和光电流大于c的，说明单色光a照射K产生的光电子数目大于单色光c照射K产生的光电子数目，所以单色光a更强些，选项A正确，B错误；根据遏止电压与光电子最大初动能的关系有eUc＝
mv2，又U2>U1，可知单色光b照射K产生光电子的最大初动能大于单色光a照射K产生光电子的最大初动能，由爱因斯坦光电效应方程有
mv2＝hν－W0，可知单色光b的频率大于单色光a的频率，选项C正确，D错误。
20.如图甲所示，物体以一定的初速度从倾角为α＝37°的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3.0m．选择地面为参考平面，上升过程中物体的机械能E机随高度h的变化如图乙所示．g取10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.则（ ）
A．物体的质量m＝1.0kgB．物体与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.80
C．物体上升过程中的加速度大小a＝10m/s2D．物体回到斜面底端时的动能Ek＝10J
【答案】：
ACD
【解析】：
物体上升到最高点时，E＝Ep＝mgh＝30J，得m＝1.0kg，物体损失的机械能ΔE损＝μmgcosα·
＝20J，得μ＝0.50，A正确，B错误．物体上升过程中的加速度大小a＝gsinα＋μgcosα＝10m/s2，C正确．下降过程摩擦生热也应为20J，故物体回到斜面底端时的动能Ek＝50J－40J＝10J，D正确．
21.中国科学院云南天文台研究人员在对密近双星半人马座V752进行观测和分析研究时，发现了一种特殊双星轨道变化的新模式，这种周期的突变有可能是受到了来自其伴星双星的动力学扰动，从而引起了两子星间的物质交流，周期开始持续增加。
若小质量子星的物质被吸引而转移至大质量子星上（两子星质量和恒定），导致周期增大为原来的k倍，则下列说法正确的是（ ）
A．两子星间的万有引力增大B．两子星的间距增大为原来的2
倍
C．两子星间的万有引力减小D．两子星的间距增大为原来的
倍
【答案】CD
【解析】m1＝r1
①，G
＝r2
②，r1＋r2＝R0 ③，联立解得G
＝R0
，质量转移后有G
＝r11
④，G
＝r21
⑤，r11＋r21＝R ⑥，联立解得G
＝R
，又T＝kT0，解得R＝
R0，B项错误，D项正确；质量未转移时万有引力为G
，质量转移后万有引力为G
＝G
，比较可得两子星间的万有引力减小了，A项错误，C项正确。
第Ⅱ卷
二、非选择题：
共62分，第22～25题为必考题，每个试题考生都必须作答。
第33～34题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：
共47分。
22.（6分）如图甲是验证机械能守恒定律的实验装置。
小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定。
将轻绳拉至水平后由静止释放。
在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如图乙所示，重力加速度为g。
则：
甲 乙
（1）小圆柱的直径d＝________cm。
（2）测出悬点到小圆柱重心的距离l，若等式gl＝__________成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒。
（3）若在悬点O安装一个拉力传感器，测出轻绳上的拉力F，则要验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是________________（用文字和字母表示），若等式F＝____________成立，则可验证向心力公式Fn＝m
。
【答案】
（1）1.02
（2）
（3）小圆柱的质量m mg＋m
【解析】
（1）小圆柱的直径d＝10mm＋2×0.1mm＝10.2mm＝1.02cm。
（2）根据机械能守恒定律得mgl＝
mv2，所以只需验证gl＝
v2＝
，就说明小圆柱下摆过程中机械能守恒。
（3）小圆柱在最低点时，由牛顿第二定律得F－mg＝m
，若等式F＝mg＋m
成立，则可验证向心力公式，可知需要测量小圆柱的质量m。
23.（9分）为了比较准确的测量阻值约为100Ω的定值电阻Rx，实验室提供如下的实验器材：
A．电动势E＝6V，内阻很小的直流电源
B．量程5mA，内阻为RA1＝50Ω的电流表
C．量程0.6A，内阻为RA2＝0.2Ω的电流表
D．量程6V，内阻RV约为15kΩ的电压表
E．定值电阻R1＝5Ω
F．定值电阻R2＝500Ω
G．最大阻值15Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
H．最大阻值15kΩ，最大允许电流0.5A的滑动变阻器
I．开关一个，导线若干
（1）为了能比较精确地测量Rx的电阻值，电流表应选用________（填“B”或“C”）、定值电阻应选用________（填“E”或“F”）、滑动变阻器应选用________（填“G”或“H”）；
（2）请根据所选用的实验器材，设计测量电阻的电路，并在方框中画出电路图；
（3）如果电压表的示数为U（单位为V），电流表的示数为I（单位为A），则待测电阻的计算式为Rx＝________（表达式中所用到的电阻值必须用对应的电阻符号表示，不得直接用数值表示）．
【答案】：
（1）B E G
（2）
（3）
【解析】：
（1）电路中最大电流I＝
＝
A＝0.06A＝60mA，所以电流表选择B，由于电流表量程较小，所以要改装电流表，扩大量程，则需要并联电阻，所以定值电阻选择E，由于被测电阻约100Ω，为方便调节，则滑动变阻器选择G.
（2）为了能比较精确地测量Rx的电阻值，滑动变阻器使用分压式，由于电压表的内阻不知，所以不能使用外接法，则实验电路图如图所示．
（3）根据欧姆定律得：
Rx＝
24.（12分）如图所示，质量为m、电荷量为e的电子，从A点以速度v0垂直于电场方向射入一个电场强度为E的匀强电场中，从B
点射出电场时的速度方向与电场线成120°角，电子重力不计．求：
（1）电子在电场中的加速度大小a及电子在B点的速度大小vB；
（2）A、B两点间的电势差UAB；
（3）电子从A运动到B的时间tAB.
【答案】：
（1）
v0
（2）－
（3）
【解析】：
（1）电子在电场中受电场力作用，根据牛顿第二定律可得a＝
①
将电子在B点的速度分解（如图）可知
vB＝
＝
v0②
（2）由动能定理可知：
－eUAB＝
mvB2－
mv02③
解②③式得UAB＝－
.
（3）在B点设电子在B点沿电场方向的速度大小为vy，则有：
vy＝v0tan30°④
vy＝atAB⑤
解①④⑤式得：
tAB＝
.
25.（20分）如图所示，一足够长的木板在粗糙水平地面上向右运动。
某时刻速度为v0＝2m/s，此时一与木板质量相等的小滑块（可视为质点）以v1＝4m/s的速度从右侧滑上木板，经过1s两者速度恰好相同，速度大小为v2＝1m/s，方向向左。
取重力加速度g＝10m/s2，试求：
（1）木板与滑块间的动摩擦因数μ1；
（2）木板与地面间的动摩擦因数μ2；
（3）从滑块滑上木板，到最终两者速度恰好相同的过程中，滑块相对木板的位移大小。
【思路点拨】解此题关键有两点：
①根据速度变化结合加速度定义求加速度，利用牛顿第二定律求动摩擦因数。
②逐段分析木板和小滑块的运动求相对位移。
【答案】
（1）0.3
（2）0.05 （3）2.75m
【解析】
（1）以向左为正方向，对小滑块分析，其加速度为：
a1＝
＝
m/s2＝－3m/s2，负号表示加速度方向向右，设小滑块的质量为m，根据牛顿第二定律有：
－μ1mg＝ma1，可以得到：
μ1＝0.3。
（2）对木板分析，向右减速运动过程，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到：
μ1mg＋μ2·2mg＝m
向左加速运动过程，根据牛顿第二定律以及运动学公式可以得到：
μ1mg－μ2·2mg＝m
而且t1＋t2＝t＝1s
联立可以得到：
μ2＝0.05，t1＝0.5s，t2＝0.5s。
（3）在t1＝0.5s时间内，木板向右减速运动，其向右运动的位移为：
x1＝
·t1＝0.5m，方向向右；
在t2＝0.5s时间内，木板向左加速运动，其向左加速运动的位移为：
x2＝
·t2＝0.25m，方向向左；
在整个t＝1s时间内，小滑块向左减速运动，其位移为：
x＝
·t＝2.5m，方向向左
则整个过程中滑块相对木板的位移大小为：
Δx＝x＋x1－x2＝2.75m。
（二）选考题：
共15分．请考生从2道题中任选一题作答．如果多做，则按所做的第一题计分．
33．[物理——选修3 3]（15分）
（1）（5分）下列说法正确的是（ ）（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
D．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性
E．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少，布朗运动越不明显
【答案】BCD
【解析】人感到潮湿时，是因为空气中的相对湿度较大，故A错误；气体压强本质上就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，选项B正确；根据热力学第二定律可知，能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，选项C正确；在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，选项D正确；悬浮微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，受力越不平衡，布朗运动越明显，故E错误。
（2）（10分）竖直放置的一粗细均匀的U形细玻璃管中，两臂分别灌有水银，水平部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为cm。
现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中。
已知大气压强p0＝75cmHg，环境温度不变，左管足够长。
求：
（1）此时右管封闭气体的压强；
（2）左管中需要倒入水银柱的长度。
【答案】
（1）90cmHg
（2）27cm
【解析】
（1）设玻璃管的横截面积为S，对右管中的气体，初态p1＝75cmHg，V1＝30S
末态体积：
V2＝（30－5）S＝25S
由玻意耳定律：
p1V1＝p2V2
解得：
p2＝90cmHg。
（2）对水平管中的气体，初态
p＝p0＋15cmHg＝90cmHg，V＝11S；
末态压强：
p′＝p2＋20cmHg＝110cmHg
根据玻意耳定律：
pV＝p′V′
解得V′＝9S，水平管中的空气柱长度变为9cm，此时原来左侧19cm水银柱已有11cm进入到水平管中，所以左侧管中倒入水银柱的长度应该是110cm－75cm－8cm＝27cm。
34．[物理——选修3 4]（15分）
（1）（5分）如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6m，ac＝8m。
在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4s时c点开始振动，则下列说法正确的是（ ）（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）
甲 乙
A．该机械波的传播速度大小为2m/s
B．该列波的波长是2m
C．两列波相遇后，c点振动加强
D．两列波相遇后，c点振动减弱
E．两列波相遇后，c点振动先加强后减弱
【答案】ABC
【解析】a点振动产生的机械波最先到达c点，则根据关系式v＝
可知波速v＝
＝2m/s，选项A正确；由于v＝
，则λ＝vT＝2m/s×1s＝2m，选项B正确；a波比b波早到达c点的时间t＝
－
＝
＝1s，即两列波到达c点时，使c点振动加强，产生共振，由于两列机械波频率相同相干涉，故c总是振动加强点，选项C正确，选项D、E错误。
（2）（10分）直角棱镜的折射率n＝1.5，其横截面如图所示，图中∠C＝90°，∠A＝30°。
截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。
（ⅰ）光线在BC边上是否会发生全反射？
说明理由；
（ⅱ）不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
【答案】（ⅰ）会发生全反射，理由见解析（ⅱ）
【解析】（ⅰ）如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r。
折射光线射到BC边上的E点。
设光线在E点的入射角为θ，由几何关系，有
θ＝90°－（30°－r）＞60° ①
根据题给数据得
sinθ＞sin60°＞
②
即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射。
（ⅱ）设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i′，折射角为r′，由几何关系、反射定律及折射定律，有
i＝30° ③
i′＝90°－θ ④
sini＝nsinr ⑤
nsini′＝sinr′ ⑥
联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得
sinr′＝
由几何关系，r′即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。
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