2021年天津市滨海新区高考物理模拟试卷（附答案详解）

2021年天津市滨海新区高考物理模拟试卷

一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）

1.2020年12月，我国自主研制新一代“人造太阳”，“中国环流器二号装置首

次成功放电，标志我国核物理发展取得重大突破。“人造太阳”中的核反应方程为:

出+；"T$He+X.下列说法正确的是（）

A.该核反应是核聚变反应，聚变反应过程需要吸收能量才能进行

B.该核反应是核裂变反应，核反应方程式中的X是中子

C.人造太阳释放的能量大小的计算公式是△E=△me2

D.核反应表明，原子核越重，比结合能越大

2.如今共享单车随处可见，与大多山地自行车相比，共享单车具有以下特点：①质

量更小更轻便；②科技含量更高，携带GPS模块和S/M卡便于定位和传输信息；③

每辆车自带二维码，以方便手机扫描进行连接；④自行车可通过车轮转动给车内

电池进行充电。根据以上信息，下列说法不正确的是（）

A.共享单车比山地自行车惯性更大更容易改变运动状态

B.App上定位共享单车位置信息须通过人造通讯卫星

C.共享单车和手机之间是靠电磁波传递信息

D.共享单车内部电源的充电是利用电磁感应原理实现的

3.氏问》是中国战国时期诗人屈原创作的一首长诗，全诗问天间地问自然，表现了

作者对传统的质疑和对真理的探索精神。2020年7月23日，我国探测飞船天间一

号发射成功飞向火星，屈原的“天问”梦想成为现实。图中虚线为天间一号的

“地”“火”转移轨道，下列说法正确的是（）

A.天问一号最小发射速度为7.9km/s

B.天间一号由虚线轨道进入火星轨道需要点火加速

C.天问一号由地球到火星的虚线轨道上线速度逐渐变大

D.天问一号从地球飞到火星轨道的时间大于火星公转周期的一半

4.关于热学的说法中，下列表述正确的是（）

A.花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于花粉颗粒内部分子无规则热运动引起的

B.冰箱在制冷过程中，能将热量从温度低的物体传到温度高的物体，所以冰箱工

作时不遵守热力学第二定律

C.在完全失重的状态下，密闭容器对容器壁压强为零

D.在绝热过程中，外界对一定质量的理想气体做功，气体的内能必然增加

5.海上作业和军事领域中，在雷达无法使用的时候，经常通过解析海上浮标的位置信

号来粗略地定位船舶和潜艇。设某海域内常态下海浪表面波长为100，〃，延海浪传

播方向有“、b、c三个间距150%的浮标，常态下浮标上下浮动周期为5s,而当某

小型潜艇经过时，系统检测到a浮标发生异常浮动，36后和6s后又相继检测到b、

A.浮标随海水波浪方向向前移动

B.浮标区域常态下海水波浪速度为20m/s

C.根据数据可推测小型潜艇行驶速度约为2（hn/s

D.常态下浮标a到达最高点时，浮标b处在海平面位置

二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）

6.高压输电可大大节能，至2017年11月，我国己建成投运8项1000匹特高压交流

工程和11项±800kU特高压直流工程。中国全面掌握了特高压核心技术，成为世界

首个也是唯成功掌握并实际应用特高压技术的国家。某小型水电站的电能输送示意

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图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器Ti和降压变压器72向用户

供电，已知输电线的总电阻为七降压变压器72的原、副线圈匝数之比为4：1,它

的副线圈两端的交变电压如图乙所示，若将变压器视为理想变压器，则下列说法中

正确的是（）

A.降压变压器乃原线圈的输入电压为880V

B.降压变压器R的输入功率与输出功率之比为4：1

C.当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小

D.当用户端用电量增大时，发电厂输出的功率也增大

7.每逢沙尘暴天气，天空中的太阳往往呈现蓝色光芒，通过查阅资料可以了解到，那

是因为阳光遇到沙尘微粒发生散射导致的。除了散射以外，不同颜色的光因频率与

波长的差异还会有很多奇妙的自然现象，下列说法中表述正确的有（）

A.在玻璃中传播时，红光比蓝光速度更快

B.照射到某金属表面时，红光比蓝光更容易发生光电效应

C.观察双缝干涉实验中干涉条纹的宽度时，红光比蓝光的条纹更宽

D.红蓝复色光从水中射向空气时，随着入射角的增大，红光比蓝光的折射光线先

消失

8.天津港是我国的八大港口之一，也是华北地区冷链食品的重要输送通道，而在新冠

肺炎防控期间，冷链食品成为主要的病毒输入来源。为防止操作工人感染，天津港

某企业采用斜面运送冷链食品，简化如图甲所示。电动机通过绕过定滑轮的轻细绳,

与放在倾角。=30。的足够长斜面上的物体相连，启动电动机后物体沿斜面上升；

在0〜6s时间内物体运动的u-t图象如图乙所示，其中除1〜5s时间段图象为曲线

外，其余时间段图象均为直线，1s后电动机的输出功率保持不变。已知物体的质量

为2kg,不计一切摩擦，重力加速度g=10m/s2,则下列判断不正确的是（）

乙

A.在0〜Is内电动机所做的功为50J

B.1s后电动机的输出功率为50W

C.在1〜5s内电动机牵引力的冲量大小为50N•s

D.在0〜5s内物体沿斜面向上运动了32.5m

三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）

9.用双缝干涉测光的波长。实验装置如图（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离及=

100mm,双缝与屏的距离乙2=700mm,双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量

亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右

移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图（乙）所示），记下此时手轮上的读

数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读

数。

建光昌内建双戏无・皿

1T4-V1

S3乙第I条时读效

（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（

丙）所示，则对准第1条时读数无1=2.190nun、对准第4条时读数&=mm

（2）根据以上条件，可算出这种光的4=mn（保留三位有效数字）

（3）在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，下列操作中可以使条纹变稀疏的

是______

A.改用波长较短的光（如紫光）做入射光

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B.增大双缝到屏的距离

C.减少双缝间距

D增大双缝间距

10.某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：

A被测干电池一节

B.电流表1：量程0〜0.64,内阻r=0.3。

C.电流表2：量程0〜0.6A,内阻约为0.10

D电压表1：量程。〜3U,内阻未知

E.电压表2：量程0〜15V,内阻未知

产.滑动变阻器1：0〜100,2A

G.滑动变阻器2：0〜1000,M

凡开关、导线若干

伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果

存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻.

(1)在上述器材中请选择适当的器材(填写器材前的字母)：电流表选择,电

压表选择，滑动变阻器选择.

(2)实验电路图应选择如图中的(填“甲”或“乙”)；

(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-/图象，则在修正了

实验系统误差后，干电池的电动势后=V,内电阻r=O.

四、计算题(本大题共3小题，共48.0分)

11.2022年冬奥会将在北京举办，为助力冬奥我国自主研发了一款“人体高速弹射装

置”。在装置协助下，只需几秒一名滑冰运动员就能从静止状态达到指定速度。现

有一质量75kg的运动员甲在弹射装置协助下，通过加速段后获得一定初速

度，匀速通过变道段后，进入半径为R=10加的弯道。假设在过弯道时冰刀与冰面

弯道凹槽处的接触点如放大图所示，即可认为冰面对人的弹力沿身体方向，身体与

冰面的夹角0=45。，忽略冰面对选手的一切摩擦力。

加射装置

交道段-I

(1)求此时运动员转弯的速度为及弹射装置对运动员做的功w；

(2)根据第一问的数据，运动员甲获得上述初速度后，与速度为"乙=2m/s的运动

员乙发生碰撞完成接力，相互作用后甲速度减为=2m/s,方向不变。已知运

动员乙的质量为血乙=60kg。求在此过程中两位运动员增加的动能小E。

12.如图所示，直角坐标平面第I象限内存在大小为E=4x105W/C,方向水平向左的

匀强电场，在第n象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，x轴下方为无限大的

真空区域。荷质比为5=2.5Xl()9c/kg的带正电粒子从X轴上的A点以初速度为=

2xlC)7m/s垂直x轴射入电场，。4=0.2m,不计重力。求：

(1)粒子第一次经过)，轴时的位置到原点。的距离；

(2)求当磁感应强度B的值为多少时，粒子第二次通过y轴时的纵坐标与第一次关

于原点对称。

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13.电磁弹射是我国最新研究的重大科技项目，原理可用下述模型说明.如图甲所示,

虚线右侧存在一个竖直向上的匀强磁场,一边长L的正方形单匝金属线框abed

放在光滑水平面上，电阻为R,质量为m,外边在磁场外侧紧靠虚线边界.t=0

时起磁感应强度8随时间，的变化规律是B=%+为大于零的常数)，空气阻

力忽略不计.

(1)求t=0时刻，线框中的感应电流/及其功率尸；

(2)若线框〃边穿出磁场时速度为v,求线框穿出磁场过程中，安培力对线框所做

的功W及通过导线截面的电荷量力

(3)若用相同的金属线绕制相同大小的〃匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量

为M的负载物，求t=0时线框加速度的大小和方向.

答案和解析

1.【答案】C

【解析】解：AB、尽管核聚变在高温高压下才能发生，但聚变过程会放出大量热量，

根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数A=2+3-4=1,电荷数Z=1+1-

2=0,故X为中子乩，此为核聚变反应，故AB错误；

C、由于核聚变过程放出能量，有质量亏损，释放的能量用△E=amc2计算，故C正

确；

。、中等质量的原子核比结合能较大，故。错误。

故选：C。

根据质量数守恒和电荷数守恒判断生成物，根据生成物判断反应类型；

轻核聚变将放出大量的能量，可知有质量亏损，释放的核能用质能方程计算；

中等质量的原子核比结合能较大，从而即可判定分析。

考查核反应方程书写规律，掌握质能方程的内容，理解聚变反应与裂变反应的区别，解

决本题的关键知道轻核聚变反应有质量亏损，放出大量的能量，及注意结合能与比结合

能的区别。

2.【答案】A

【解析】解：A、共享单车的质量小，故其惯性小，所以才能比山地自行车更容易改变

运动状态，故A错误；

B、App上单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的，故B正确；

C、共享单车和手机不需要接触即可传递信息，二者之间是靠电磁波传递信息，故C正

确；

。、单车在运动过程通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电，故。正确。

本题选错误的，

故选：4。

明确质量是惯性大小的唯一量度；明确电磁波的应用，知道手机是利用电磁波传递信息

的，知道单车的定位是通过人造通讯卫星进行定位的；内部电源的充电是利用电磁感应

原理实现的。

本题利用生活中熟知的单车综合考查了惯性、电磁波的应用等，要求掌握相应物理规律

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在生产生活中的应用。

3.【答案】H

【解析】解：4天问一号要离开地球到达火星，所以“天问一号”的最小发射速度要

大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度，故A错误；

3、根据题给图片，天问一号在图中地球位置加速做离心运动，此时速度大于地球绕太

阳的公转速度，之后到达虚线轨道远日点之后，再加速才能进入火星轨道，故8正确；

C、天问一号由地球到火星的虚线轨道向火星运动的过程中，只有重力做功，重力势能

增加，动能减小，机械能守恒，故线速度逐渐减小，故C错误；

。、天问一号椭圆轨道半长轴小于火星轨道半径，由开普勒第三定律可知，火星运行周

期较长，天问一号从地球飞到火星轨道的时间小于半个火星年，故。错误。

故选：8。

7.9km/s是卫星绕地球表面飞行的环绕速度，11.2km/s是卫星脱离地球引力的束缚的最

小发射速度；根据万有引力提供向心力，即可判断出加速度和速度的的变化关系，根据

开普勒第三定律求得周期即可判断。

本题考查了万有引力定律的应用，解决本题的关键是理解卫星的变轨过程，以及万有引

力定律的灵活运用，这类问题也是高考的热点问题。

4.【答案】D

【解析】解：A、花粉颗粒在液体中的布朗运动是花粉小颗粒的运动，是由于液体分子

无规则热运动引起的，故A错误；

B、冰箱在制冷过程中，能将热量从温度低的物体传到温度高的物体，产生了其它影响，

即消耗了电能，所以冰箱工作时不违背热力学第二定律，故B错误；

C、大量气体分子单位时间作用在器壁上单位面积上的压力，在完全失重状态下，依然

存在碰撞，依然产生气体压强，故C错误；

D、在绝热过程中，即Q=0,外界对理想气体做功，即W>0,由热力学第一定律△U=

Q+W,可知△〃>(),即气体的内能增大，故。正确。

故选：DQ

布朗运动是固体小颗粒的运动，它反映了液体分子的无规则运动；根据热力学第二定律

判断：根据气体压强的微观解释判断；根据热力学第一定律判断。

本题考查了布朗运动、热力学第二定律、气球压强、热力学第一定律等热学基础知识点,

知识点多，关键是平时加强对基础知识的掌握，强化记忆。

5.【答案】B

【解析】解：A、浮标随着海浪上下移动，不会随海浪方向移动，故A错误；

B、由题知，海水波浪的波长为100〃?，态下浮标上下浮动周期为5s,即周期为5s,由

u=：=T^M/s=20m/S,可知B正确；

C、由题意可知潜艇的速度"膻=詈6/5=50加/5,故C错误；

D、a人间距150加，刚好为|人故两点运动相差半波长，即。最高点时，6在最低点，故

。错误；

故选：8。

浮标随着海浪上下移动，不会随海浪方向移动；根据题意可求得波速、潜艇速度，相差

半波长的点运动情况总相反。

本题属于波的周期、波长、速度的计算问题，以及在实际生活的应用.

6.【答案】AD

【解析】解；4令降压变压器的原副线圈电压的有效值分别为％、U2,匝数分别为七、

n2,

由图象得到，降压变压器副线圈两端交变电压U=220es讥100a匕

则外=22017,降压变压器原、副线圈匝数之比为最=p

且晟=最，所以72的原线圈的输入电压为必=£4=4x220=880V,故A正确；

A降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为1：1,故B错误；

C.当用户端的电量增大时，由于功率增大，72中副线圈电压恒为220匕故乃中副线圈

的电流增大，

输电线上电流增大，因为输电线上损耗的功率△P=/2.r,所以输电线上损耗的功率增

大，故C错误；

D当用电量增大时，输电线上电流增大，故升压变压器的原线圈电流增大，又原线圈电

压不变，

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故发电厂输出的功率P=U/增大，故。正确；

故选：A。。

(1)根据电压与匝数成正比，可以求得降压变压器原线圈电压，

(2)根据理想变压器的输入功率等于输出功率求解比值；

(3)用户端电量增大即用户端功率变大，根据功率P=U/求出电流变化情况，

再求解损耗的功率及发电厂输出的功率：

(1)知道在不做特殊说明是题中所提的电压为有效值，知道有效值和最大值的关系；

(2)熟记变压器原副线圈的电流、电压、和功率的关系；

7.【答案】AC

【解析】解：A、玻璃对红光的折射率比对蓝光的小，根据u=:分析可知，在玻璃中传

播时，红光比蓝光速度更快，故A正确；

8、红光的频率比蓝光的小，照射到某金属表面时，红光比蓝光更不容易发生光电效应，

故B错误；

C、红光的波长比蓝光的长，根据知观察双缝干涉实验中干涉条纹的宽度时，

红光比蓝光的条纹更宽，故C正确；

D、红光的折射率比蓝光的小，根据sinC=；知红光的临界角比蓝光的大，红蓝复色光

从水中射向空气时，随着入射角的增大，入射角先达到蓝光的临界角，蓝光先发生全反

射，则蓝光比红光的折射光线先消失，故。错误。

故选：AC。

红光的折射率比蓝光的小，根据〃=；分析两光在玻璃中传播速度大小；红光的频率比

蓝光的小，蓝光比红光更容易发生光电效应；红光的波长比蓝光的长，红光比蓝光的双

缝干涉条纹更宽；红光的临界角比蓝光的大，结合全反射条件进行分析。

对于七种色光的折射率、频率、波长等关系要牢固掌握，能结合光速公式双缝

干涉条纹间距公式△X=5人临界角公式sine=工等规律来分析红光与蓝光各个量的关

an

系。

8.【答案】BD

【解析】解：A、设在时间Q=1s内，物体的位移为Xi，1s末速度为。1=5m/s,则由

运动学公式得：

xx=y=(|xl)m=2.5m,

设在0〜Is内电动机做的功为W,由动能定理得：

1,

W-mgx^ind=-mv^

代入数据解得：W=50J,故A正确；

B、设1s末电动机的牵引力为Fi，由图像知0〜1s内物体做加速度为a=5m/s2的匀加

速运动，

由牛顿定律得：&-mgsinO=ma,即&=ma+mgsinG=(2x5+2xl0x0.5)N=

20N,

电动机的输出功率为P=K%=(20x5)W=100I¥,

由于Is后电动机的输出功率保持不变，故1s后电动机的输出功率为100W,故B错误：

C、由图像知5s后物体做匀速运动，故牵引力

F2-mgsind=(2x10X0.5)N—ION,

7n

由P=F2Vm得:外屋=詈/s=10m/s.

设1-5s电动机牵引力的冲量大小为/,以女方向为正方向由动量定理得：

I—mgsindt=mvm—mvt

代入数据得：I=5QN-s,故C正确；

。、设l-5s内物体位移为小，由动能定理得：

11

Pt-mgx2sin0=-mv^--mvl

解得：x2=32.5m

在0〜5s内物体沿斜面向上运动的位移：x=%i+%2=(2.5+32.5)m=357n,故。错

误。

本题选错误的

故选：BD。

0-1S物体做匀加速运动，先求位移，再由动能定理求电动机做的功；由。-1s做匀加

速运动，利用牛顿第二定律解出1s末的牵引力，利用瞬时功率表达式求其输出功率；

先解出％”在1-5s内应用动量定理，求这段时间牵引力的冲量；利用动能定理求1-5s

内物体的位移，再求0〜5s内物体沿斜面的位移。

本题实际是一道机车启动问题的变形题，涉及动量定理、动能定理、牛顿定律、运动学

公式和运动图像，是一道综合性极强的试题。解答时注意分三个阶段处理，即第一阶段，

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匀加速运动，处理时应用牛顿定律即可；第二阶段恒定功率阶段，注意此阶段为变加速

运动，不可使用牛顿定律定量处理，应使用动能定理和动量定理解决；第三阶段为匀速

运动，处理起来比较简单。

9.【答案】7.868676BC

【解析】解：(1)螺旋测微器的固定刻度为7.5nun,可动刻度为36.8xO.Olnun=

0.368mm,所以最终读数为7.5m?n+0.368mm=7.868mm,所以对准第4条时读数为

x27.868mm；

(2)相邻条纹的间距为△x=红声=7868-219°mm=1.89mm,根据波长为4=676Mm；

(3)根据得要使条纹变稀疏，则减小双缝间距，增大双缝到屏的距离，或增大

入射光的波长，故BC正确，AO错误。

故答案为：(1)7.868；(2)676；⑶BC。

(1)螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读。

(2)根据双缝干涉条纹的间距公式，求出波长。Inm=10-9m«

(3)由波的干涉中条纹的间距公式^x=即可求解。

解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上

可动刻度读数，需估读。

根据双缝干涉条纹的间距公式计算波长。

本题考查光波的干涉条纹的间距公式，应牢记条纹间距的决定因素，不要求定量计算，

但要求定性分析。

10.【答案】8。尸甲1.500.7

【解析】解：(1)干电池的电动势约为L5V,故为了读数准确，电压表应选择D内阻较

小，为了准确测量内阻，选择已知内阻的电流表B；滑动变阻器阻值较小有利于电表的

数值变化，减小误差，故选F.

(2)根据以上分析可知，电流表与电池串联，将电流表内阻等效为电源内阻，故电路图

选择甲；

(3)由图可知，电源的电动势E=1.50V；

内电阻r+RA=--R=-0.3=0.70

△/人A0.5

故答案为：①B,D,F；②甲；③1.50,0.7.

(1)实验中要能保证安全和准确性选择电表；

(2)本实验应采用电阻箱和电压表联合测量，由实验原理可得出电路原理图；

(3)由原理利用闭合电路欧姆定律可得出表达式，由数学关系可得出电动势和内电阻.

本题为设计性实验，在解题时应注意明确实验的原理；并且要由实验原理结合闭合电路

欧姆定律得出表达式，由图象得出电动势和内电阻.

11.【答案】解：(1)此时运动员转弯时，对运动员受力分析，受到弯道地面沿着身体方

向的支持力，和重力，运动员受力分析如图所示：

运动员在拐弯时，合力提供向心力，即

瓶甲9瓶甲诏

tan0R

解得：%=10m/s

弹射装置对运动员做的功为：W甲诺=：x75x102/=37507

(2)运动员甲和乙碰撞过程中，动量守恒，取运动员甲初速度方向为正，则

，

m严o+血乙〃/=m伊"/，+mzvz

解得：-12m/s

在此过程中两位运动员增加的动能△E=如甲琮+：m乙琢一(如甲诏+：m乙吃)

代入数据解得：△E=600J

答：

(1)此时运动员转弯的速度先为10m/s及弹射装置对运动员做的功W为3750J

(2)在此过程中两位运动员增加的动能△E为600Jo

【解析】(1)运动员转弯时合力提供向心力求出拐弯时的速度，根据能量守恒可求出弹

射装置对运动员做的功；

(2)两运动员碰撞过程中，动量守恒可求出碰后运动员乙的速度，然后根据碰撞过程能

量守恒求出两位运动员增加的动能。

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本题考查牛顿第二定律可碰撞过程中动量守恒、能量守恒，解答此类问题首先要对运动

员受力分析，由合力提供向心力求出速度，然后根据功能关系求出弹射装置对运动员做

功。

12.【答案】解：（1）粒子在电场中做类平抛运动，设粒子在电场中运动的时间为3粒

子经过y轴时的位置与原点。的距离为y,则

由牛顿第二定律得：a=*代入数据解得：a=1.0xl0i5m/s2,

OA=lat2,代入数据解得：t=2.0x10-85,

y=vot,代入数据解得：y=0.4m；

（2）粒子经过），轴时在电场方向的分速度为：

7

vx=Q3代入数据解得：=2x10m/s,

设粒子经过y轴时的速度与y轴方向夹角为。，则的9="

代入数据解得：。=45。

粒子离开电场时的速度为：v=-^77，解得：v=2>/2x107m/s

cost?'

粒子进入磁场后由洛伦兹力提供向心力，粒子做匀速圆周运动，离开磁场进入X轴下方

后做匀速直线运动；

根据半径与线速度的垂直关系，可知圆周运动的轨迹的圆心以及一条直径必然在直线：

y=x+0.4上，该直线与x轴的交点的横坐标为一0.4