2021年山西省太原市高考物理一模试卷(含答案详解)

2021年山西省太原市高考物理一模试卷

一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）

1.X和力是二种不同元素，分别进行下列衰变：X'PAQ，AMRSS.其中X和R时同位素，则下

面说法中正确的是（）

A.P和Q的质量数不相同B.P和S的质量数相同

C.4和Q的原子序数相同D.尸和S的原子序数不同

2.如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，|'.p

d4S

极板水平放置，极板间距为d,有一带电粒子尸静止在电容器上部1nl丰

空间中，当在其下极板上快速插入一厚度为L的不带电的金属板

后，粒子P开始运动，重力加速度为0粒子运动加速度大小为（）

A.%B.£gC.崇gD.罪

3.一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后□

穿出磁场区域继续下落，如图所示，贝M）

A.若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程一定是匀速运动

B.若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程一定是加速运动

C.若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动

D.若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是加速运动

4.一个半径为R的绝缘光滑圆环竖直放置在方向水平向右的场强为E的匀

强电场中，如图所示，环上a、c是竖直直径的两端，b、d是水平直径

的两端，质量为m的带电小球套在圆环上，并可沿环无摩擦滑动，小球

自a点由静止释放后，它会沿abc运动到d点时的速度恰好为零，由此可

知（）

A.小球带正电

B.由a点到b点的过程中，小球的电势能减小

C.由a点到d点的过程中，能量转化只发生在电势能和重力势能之间

D.小球在d点时加速度为零

5.如图所示，倾角为a=37。的足够长的固定斜面处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，一带正电小

物块从斜面顶端由静止开始沿斜面向下滑动，运动时间与速度图象如图所示.（已知SM37。=0.6,

cos37°=0.8,g=10m/s2）,则下列说法正确的是（）

A.小物块下滑的加速度为:m/s2

B.小物块最终将飞离斜面做曲线运动

C.小物块下滑过程中机械能守恒

D.如小物块质量为0.1kg,则t=0.25s时，重力的功率为1.5W

二、多选题（本大题共4小题，共23.0分）

6.某单位应急供电系统配有一小型发电机，该发电机内的矩形线圈面积为S=0.2m2、电阻为r=

5.0。，线圈所处的空间是磁感应强度为B=^T的匀强磁场，发电机正常供电时线圈的转速为

2

n=tr/min,如图所示是配电原理示意图，理想变压器原副线圈的匝数比为5：2,%=5.00、

&=5.2。，电压表、电流表均为理想电表，系统正常运作时电流表的示数为1=104交流电

压表的示数为700V,则下列说法中正确的是（）

A.线圈在磁场中产生电动势的有效值为720V

B,变压器输出的总功率为2720W

C.灯泡的工作电压为272U

D.线圈匝数为100匝

7.高铁项目的建设加速了国民经济了发展，铁路转弯处的弯道半径r是根据高速列车的速度决定的。

弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差九的设计与r和速率u有关。下列说法正确的是（）

A.r一定的情况下，预设列车速度越大，设计的内外轨高度差九就应该越小

B.八一定的情况下，预设列车速度越大，设计的转弯半径r就应该越大

C.八九一定，高速列车在弯道处行驶时，速度越小越安全

D.高速列车在弯道处行驶时，速度太小或太大会对都会对轨道产生很大的侧向压力

8.如图1所示，真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q,坐标轴上4、B两点的坐标分别为0.2m和

0.7m。在4点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，力、B两点的试探电

荷受到电场力的方向都跟%轴正方向相同，电场力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图2

中直线a、b所示。下列说法正确的是（）

图1图2

A.B点的电场强度的大小为0.25N/C

B.4点的电场强度的方向沿x轴负方向

C.点电荷Q是负电荷

D.点电荷Q的位置坐标为0.3m

9.一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,压强随体积变化的关系如

4B

图所示，这个过程（）一一…

A.气体的温度一直降低

B.气体的密度一直变小-----

C.气体的内能一直变大

D.气体一直对外界做功

E.气体一直向外界散热

三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）

10.质点做简谐运动时，位移随时间变化情况如图所示，从图中可以知道，质点做简谐运动的周期

是s,在0.6s内，质点通过的路程是rrto

ycm

四、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11.如图是某同学打下的一条匀加速直线运动的纸带，相邻的两个计数点间还有4个点未画出，相邻

两计数点间的距离依次为尤1=2.60cm、x2=4.11cm、x3=5.59cm、x4=7.11cm、x5=8.60cm.

根据纸带可计算出各计数点的瞬时速度，则%=m/s,并计算纸带所对应小车的加速

度a=m/s2(本题结果均要求保留三位有效数字)

012345

■・•・■

cm

12.(1)小明同学用多用电表测量一物理量的值。经过规范操作后，所选挡位及指针位置分别如图甲、

乙所示，则读数为;

图丙

(2)在“测定电池的电动势和内阻”实验中:

①如图丙所示，已经连接了一部分电路，请将电路连接完整。

②合上开关后，测出6组/、U值，在U-/坐标系中描出各对应点，如图丁所示•请在答题纸对应位

置的图中作出U-/图象。

③与图丁对应的状态，电池的电动势为忆内阻为______3

五、计算题(本大题共4小题，共52.0分)

13.一列火车做匀变速直线运动向站台驶来，一个人站在站台上，发现在相邻的两个10s内列车分别

从他跟前驶过8节和6节车厢，每节车厢长8m,连接处长度不计.求火车加速度a和人开始计时

时火车的速度.

14.如图所示，长木板4静置于水平面上，物块B(可视为质点)静置于木

板右端，4、B质量均为m=lkg,长木板4与水平面间动摩擦因数

%=0.2,物块B与长木板4间动摩擦因数〃2=0.1,现对4施加水平恒力尸=7N,经过时间t=Is,

撤去水平力F,已知木板足够长，物块B不会离开长木板4最大静摩擦力等于动摩擦力，重力

加速度g=10m/s2,求

(1)刚撤去水平力产时，力，B各自速度大小以，vB；

(2)刚撤去水平力尸时，B离4右端距离d。

15.如图所示，绝热气缸中间有一可无摩擦移动的绝热活塞把气缸分为体积相等£「

的a、b两部分.开始时a、b两部分密闭有温度均为27久的同种气体，现有电

阻丝对a中气体加热，当4中气体温度升高100K时，匕中气体的体积变为原来的《，求此时b中气

体的温度.(绝热零度为-273。&忽略气体分子之间的作用)

16.在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥

的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图

所示，有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上,

光束的中心轴与圆锥的轴重合，已知玻璃的折射率为n=V3,则：

(1)通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点发生全反射？

(2)光束在桌面上形成的光斑半径为多少？

参考答案及解析

1.答案：c

解析：解：4、由于P经过0哀变后变成Q,而6衰变的过程中质量数不变，所以P与Q的质量数是相等

的。故A错误；

8、。、同位素是指质子数相同（核电荷数相同）而质量数不同的同一类元素，由于元素X是R的同位素，

因此X经过a后的P；同时R经过a衰变后的S,质子数仍相同，故P与S还是同位素，原子序数相同，

但质量数不同。故B错误，。错误；

C、X经过a和S衰变后的Q,经过a衰变后质子数减少2个，而经过口衰变后质子数增加1个，所以Q的

质子数比X少一个；

A经过0衰变后的R,质子数增加一个，所以4的质子数比R少一个；

由于其中X和R时同位素，质子数相等，所以4与Q的质子数也是相等的，则4与Q的原子序数是相同

的。故C正确；

故选：C。

正确解答本题需要掌握：根据质量数和电荷数守恒正确书写衰变方程；注意a、口衰变的实质以及a、

。衰变对电荷数和质量数的影响；明确同位素的概念；明确质子数、质量数、原子序数之间关系.

本题考查了衰变过程中的质量数和电荷数守恒的应用，同时要明确质量数、电荷数、中子数之间关

系，对于这些基础知识要熟练掌握并正确应用.

2.答案：B

解析：

金属板内部场强为零，有厚度为L的金属板，相当于平行板电容器的间距减小了L;粒子受重力和电

场力，根据平衡条件和牛顿第二定律列式求解加速度。

本题要记住平行板电容器内插入金属板，可以等效成极板间距减小了；然后结合共点力平衡条件和

牛顿第二定律列式分析。本题难度不大。

解：粒子受重力和电场力，开始时平衡，有：

巾9=*①

当把金属板从电容器中快速插入后，根据牛顿第二定律，有：

q三一mg=ma②

CL-L

联立①②解得:

Q=或7°;故ACO错误，B正确。

a-L

故选B。

3.答案：C

解析：

线圈从高处自由下落，以一定的速度进入磁场，会受到重力和安培力。线圈全部进入磁场后只受重

力，会做加速运动。线圈出磁场时的速度要大于进磁场的速度，根据受力关系确定运动情况.

该题考查了电磁感应中的动力学问题。要注重运动过程和受力分析。

A、若线圈进入磁场过程是匀速运动，说明重力等于安培力，离开磁场时安培力大于重力，就会做减

速运动。故A错误。

B、若线圈进入磁场过程是加速运动，说明重力大于安培力，离开磁场时安培力变大，安培力与重力

大小关系无法确定，故B错误。

CD,若线圈进入磁场过程是减速运动，说明重力小于安培力，离开磁场时安培力仍然大于重力，所

以也是减速运动。故C正确，。错误。

故选:Co

4.答案：B

解析：解：4、小球运动过程只有重力和电场力做功，故对a到d的运动过程应用动能定理可得：重

力做的功等于克服电场力做的功，即电场力做负功，所以，电场力方向向左，故小球带负电；故4

错误；

8、由a点到b点的过程中，水平位移和电场力方向相同，故电场力做正功，故电势能减小，故B正

确；

C、小球运动过程只有重力和电场力做功，故由a点到d点的过程中，能量转化发生在电势能和重力

势能、动能之间，故C错误；

。、小球在d点受重力、电场力、支持力作用，支持力指向圆心，故合外力沿切线方向分量等于重力，

故加速度不为零，故。错误；

故选：B。

根据运动过程的受力情况及做功情况，由动能定理得到电场力做的功，进而得到电场力方向，故可

得小球所带电荷；再根据位移得到电场力做功情况，进而得到电势能的变化情况；最后由受力分析

得到合外力，进而判断加速度.

带电粒子在匀强电场中受到的电场力恒定，故一般通过受力分析(或运动分析)，由牛顿第二定律，

通过加速度得到运动情况(或受力情况).

5.答案：C

解析：

物体受的洛伦兹力方向垂直于斜面向下，与运动方向垂直，小物块下滑过程中机械能守恒，且不会

飞离斜面，从图2知物体的加速度.

本题重点考查了对图象的理解，从图2中获取加速度即某一时刻的瞬时速度，结合受力分析即可求解.

解：力、从图2知物体的加速度a=E=冷=6m/s2,故A错误；

At0.5s

8、物体受的洛伦兹力方向垂直于斜面向下，与运动方向垂直，不会飞离斜面，故B错误；

C、沿斜面方向：mgsin37°-f=ma,解得/=0,则说明斜面光滑，而洛伦兹力又不做功，所以

小物块下滑过程中机械能守恒，故C正确；

D、如小物块质量为0.1kg,贝此=0.25s时，从图2知速度v=1.5m/s,重力的功率为P=mgsin37°v=

0.9”,故。错误。

故选：CO

6.答案：ABD

解析：解：40、根据题意电流表的示数为104根据,=最，解得原线圈的电流为A=44则电压

表的读数为700V,根据闭合电路欧姆定律可知：U=E-Ir,解得：E=720K,线圈在磁场中产生

的感应电动势的有效值为：E=嗤,解得线圈的匝数为：N=100匝，故AO正确；

BC、原线圈的电压为：U1=E-4(^+r)=720/-4x(5.0+5.0)K=680V,根据法=导求出

副线圈上的电压为：U2=272V,所以副线圈上的功率为：P=I2U2=2720W,此时灯泡上的电压

为：U'=272V—10x5.2V=220V,故B正确，C错误：

故选：ABD.

根据理想变压器的变流比求出原线圈的电流，根据闭合电路欧姆定律求出发电机产生的感应电动势

最大值，求出有效值，计算线圈的匝数；根据变压比求出灯泡的工作电压；根据变压器原理求解变

压器输出的总功率。

本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有

一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等。

原线圈的电压决定副线圈的电压；理想变压器在改变电压和电流的同时，不改变功率和频率。

7.答案：BD

解析：解：设内外轨的水平距离为d,根据火车转弯时，重力与支持力的合力提供向心力得：mg^=

V2

m—

A、r一定的情况下，预设列车速度越大，设计的内外轨高度差九="就应该越大，故4错误；

rg

B、八一定的情况下，预设列车速度越大，设计的转弯半径「=中就应该越大，故B正确：

C、r、八一定，高速列车在弯道处行驶时，安全行驶速度"=舟，速度为定值，内外轨道没有侧向

作用力，若速度越小，内轨受到的作用力越大，故不安全，故C错误；

。、高速列车在弯道处行驶时，速度太小或太大，此时重力和支持力的合力不足以提供向心力，故

需要轨道的侧向力，故都会对轨道产生很大的侧向压力，故。正确；

故选：BD.

列车拐弯时以规定速度行驶，此时列车的重力和支持力的合力提供圆周运动所需的向心力。若速度

大于规定速度，重力和支持力的合力不够提供，此时外轨对列车有侧压力；若速度小于规定速度，

重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对列车有侧压力。

解决本题的关键知道列车拐弯时对内外轨均无压力，此时靠重力和支持力的合力提供圆周运动的向

心力。

8.答案:CD

解析：解：力、由图可知，8点的电场强度EB=；=2.5X104N/C,故A错误；

B、在4点放一个带正电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同，

所以4点的电场强度的方向沿x轴正方向，故B错误；

C、放在4、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，而正电荷所受电场力与电场

强度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反。若点电荷在4的左侧或在B的右侧，正负电

荷所受电场力方向不可能相同，所以点电荷Q应位于4B两点之间，根据正负电荷所受电场力的方

向，知该点电荷带负电，故C正确；

。、由图可知，A点的电场强度5=；=4X105N/C.设点电荷Q的坐标为x,由点电荷的场强公式E=

当,可知

rz

行=需等=套解得：x=°-3m'故。正确；

故选：CD。

电场强度等于电荷所受电场力和该电荷电量的比值，即E=，方向与正电荷所受电场力方向相同。

放在Z、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，而正电荷所受电场力与电场强

度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反。从而知道点电荷位于4、B之间。根据点电荷

场强公式E=与分析。

rz

解决本题的关键是掌握电场强度的定义式E=£和点电荷的场强公式E=华，以及知道电场强度的方

qr2

向，与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反。

9.答案：BCD

解析：解：4、气体从状态4到状态8,发生等压变化，根据盖吕萨克定律知，体积与热力学温度成

正比，体积增加，气体的温度一直升高，故A错误。

B、根据密度p=£,质量不变，体积变大，密度变小，故B正确。

C、理想气体的内能只与温度有关，4到B温度升高，内能变大，故C正确。

。、因为气体体积变大，故气体一直对外界做功，故。正确。

E、根据热力学第一定律，△(/=〃+(?,内能增加仆y>0,气体一直对外做功小<0,所以Q>0,

气体一直从外界吸热，故E错误。

故选：BCD。

一定质量的理想气体由状态4变化到状态8,发生等压变化，体积增大，根据盖•吕萨克定律分析温度

变化，温度升高，气体的内能增大.气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律分析吸放热情

况.

本题考查了判断气体状态参量如何变化、判断气体做功情况、吸热与放热情况、判断气体密度如何

变化，由图示图象判断出气体压强与体积如何变化，应用气体状态方程与热力学第一定律即可正确

解题.

10.答案:0.40.30

解析：解：由振动图象可知，周期7=0.4s,

在t=0.6s=117,质点通过的路程为：s=44+24=64=6x5czn=30cm=0.30m。

故答案为:0.4,0.30；

由振动图象判断振动周期，根据振动时间和周期关系计算质点通过的路程。

本题解题的关键是掌握简谐运动的周期性，知道振子在一个周期内通过的路程是四个振幅，来求解

振子通过的路程。

11.答案：0.336；1.50

解析：解：相邻的两个计数点间还有4个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔7=0.1s,

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上1点时小车的瞬

时速度大小.

v=2,6。产11*io-2=0.336m/s

12X0.1/

根据匀变速直线运动的推论公式△x=a72可以求出加速度的大小，

得：%3—%1=2a

x4-x2=2a12

为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值

得：a=海+a。=（苗+2的X10-2=1.50

故答案为：0.336；1.50.

根据匀变速直线运动的推论公式△%=。产可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点

的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上1点时小车的瞬时速度大小.

要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解

与应用.

12.答案：1.15K1.220.89

解析：解:（1）图示多用电表的档位为直流2.51/电压档，最小分度为0.05V,则读数为U=1.15U

（2）①电压表测量路端电压，实物图如丙图：

②如丁图

③据丁图可知：截距为E,E=1.22%=华=磬黑0=0.890

△/0.55—0.10

故答案为：（1）1.15，（2）①如丙图②如丁图③1.220.89

(1)由所选档位确定读数，注意估读。

(2)据电压表测量的路端电压连接电路，画出U-/图，截距表电动势，斜率值表内阻。

明确实验电路，由实验电路连实物图要注意导线不能交叉，不能断开，要接在接线柱上，图象法数

据处理知道截距，斜率的物理意义。

13.答案：解：在连续相等时间内的位移分别为64m,48m.

根据△x—a72得，。=黄=4^~^4m/s2=—0.16m/s2.

由x=v0T+得，

v0=(-0.16)x10=7.2m/s

答：⑴火车的加速度为-0.16m/s2.

(2)人开始观察时火车速度的大小为7.2rn/s.

解析：在连续相等时间内的位移之差是一恒量，即Ax=aT2,根据该规律求出火车的加速度.再根

据匀变速直线运动的位移时间公式求出初速度.

解决本题的关键掌握匀变速直线运动的规律，会灵活运用运动学公式进行求解.

14.答案：解：(1)撤去F前，设4和8的加速度分别为期和as，4和B的质量为m,=MB=m=1kg

根据牛顿第二定律可得：

对力：尸一一〃27nBg=解得以=2m/s2,

对B:=根8。8，解得=lm/s2,

刚撤去水平力尸时，4的速度大小以=aAt=2m/s,

B的速度大小为%=aBt=lm/s；

(2)刚撤去水平力尸时，B离4右端距离d=(段一:)t=(|-j)xlm=0.5m。

答：(1)刚撤去水平力F时，4的速度大小为2m/s,8的速度大小为lm/s；

(2)刚撤去水平力尸时，B离4右端距离为0.5m。

解析：(1)分别以4和8为研究对象，根据