2021年北京市海淀区高考物理二模试卷(含答案详解)

2021年北京市海淀区高考物理二模试卷

一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）

1.用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电

压的关系如图所示。已知普朗克常量为八,被照射金属的逸出功为%,

遏止电压为Uc,电子的电荷量为e,则下列说法正确的是（）

A.甲光的强度小于乙光的强度

B.甲光的频率为安吗

n

C.甲光的频率大于乙光的频率

D.甲光照射时产生的光电子初动能均为eUc

2.下列说法中正确的是（）

A.£衰变现象说明电子是原子核的组成部分

B.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态及外部条件有关

C.在核反应方程,He+尹N-yO+X中，X表示的是中子

D.氢原子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减少

3.关于分子间的作用力下面说法正确的是（其中r0为分子间平衡位置之间的距离）（）

A.两个分子间距离小于小时，分子间只有斥力

B.两个分子间距离大于r0时，分子间只有引力

C.压缩物体时，分子间斥力增大，引力减小

D.拉伸物体时，分子斥力和引力都要减小

4.如图所示为两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生干涉的

示意图，实线表示波峰，虚线表示波谷，。点为振动加强点.若图示位置

开始经过半个周期，则以下说法正确的是（）

A.4点振动加强

B.B点振动加强

C.C点振动减弱

D.。点振动加强

5.如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有两根竖直放置的平行金属导

轨，顶端用一电阻R相连，两导轨所在的竖直平面与磁场方向垂直.一根金属棒

以初速度为沿导轨竖直向上运动，到某一高度后又向下运动返回到原出发点.整个过程中金属

棒与导轨保持垂直且接触良好，导轨与棒间的摩擦及它们的电阻均可忽略不计.则在金属棒上

行与下行的两个过程中，下列说法不正确的是（）

A.回到出发点的速度u等于初速度处

B.上行过程中通过R的电量等于下行过程中通过R的电量

C.上行过程中R上产生的热量大于下行过程中R上产生的热量

D.上行的运动时间小于下行的运动时间

6.一理想变压器原、副线圈的匝数比出：电=2：1，原线圈两端接”V

JII-------"

一正弦式交变电流，其电压“随时间t变化的规律如图所示，则副J\

线圈两端电压的有效值和频率分别为（）-3"-

A.1107；0.5HzB.110V；50Hz

C.220K；50HzD.220叭0.5Hz

7.以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是（）

A.摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷

B.摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移

C.摩擦起电和感应起电的物体都必须是导体

D.不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移

8.小明在做用单摆测定重力加速度的实验中，根据实验数据计算出重力加速度明显小于当地重力

加速度，他在实验过程可能出现的错误操作是（）

A.记录秒表读数时，没有注意到记录分钟的指针过了半格

B.记录摆动次数"时，单摆实际摆动了n+1次

C.忘记测量小球直径，用摆线长作为单摆长度进行数据处理

D.测量了小球直径，用摆线长加小球直径作为单摆长度进行数据处理

9.如图，质量为铺好的木板放在光滑水平面上，质量为腌的物块放在木板上，它们之间有摩擦，

木板足够长，两者都以铭©心;的初速度向相反方向运动，当木板的速度为向右取痴时，物块

做（）

A.匀速运动B.加速运动C.减速运动D.静止不动

10.位于赤道上随地球自转的物体P和地球的同步通信卫星Q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运

动.已知地球同步通信卫星的轨道半径为r,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g.仅利用

以上已知条件丕能求出（）

A.地球同步通信卫星的运行速率

B.第一宇宙速度

C.赤道上随地球自转的物体的向心加速度

D.万有引力常量

11.关于光子说的基本内容有以下几个方面不正确的是（）

A.在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子

B.光子是具有质量、能量和体积的实物微粒

C.光子的能量跟它的频率有关

D.紫光光子的能量比红光光子的能量大

12.如图所示，矩形导线框必abed固定在水平桌面上，通有恒定电流的长直导线

MU靠近水平桌面，且平行于ab边，在长直导线匀速从ab平移到cd边的过程

中，下列说法正确的是（）

A.导线框中有逆时针方向的感应电流

B.导线框中感应电流的方向先顺时针后逆时针

C.导线框所受的安培力的合力方向水平向右

D.导线框所受的安培力的合力方向先水平向右后水平向左

13.中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔

奖级的成果.如图所示，厚度为九，宽度为d的金属导体，当磁场方

向与电流方向垂直时，在金属导体上下表面会产生电势差，这种现

象称为霍尔效应.下列说法正确的是（）

A.上表面的电势高于下表面电势

B.仅增大d时，上下表面的电势差减小

C.仅增大无时，上下表面的电势差增大

D.仅增大电流/时，上下表面的电势差减小

14.一物体从某高处由静止释放，设所受空气阻力恒定，当它下落无时的动量大小为B，当它下落2无

时的动量大小为P2,那么Pi：等于（）

A.1：1B.1:yf2C.1：2D.1：4

二、实验题(本大题共2小题，共18.0分)

15.某同学利用“测定电池电动势和内阻”实验所得的U、/数据，根据电池的输出功率P=/U,得

出被测电池组的输出功率尸随外电阻R变化的图线如图所示.若外电路分别为2.5。和100的电阻

时，它们的实际功率分别为卬和勿.实际使用时，在这两个电阻中选择阻值为

。的电阻较好，理由是：.理论研究证明，当电路的外电阻等于电源电源内阻时，

电源电源的输出功率最大，则由上题所得图线可知，被测电池组的内阻r=n,电动势

=V

16.用如图1所示的实验装置验证TH1、血2组成的系统机械能守恒.巾2从高处由静止开始下落，加1上

拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.图2给出的

是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点图中未标出，

打点计时器的频率为f,计数点间的距离如图所示.已知澳1、瓶2,且爪2＞巾1重力加速度9,则：

匚,工3••

图1图2

(1)在纸带上打下计数点5时的速度%=

(2)用已知量和测量量写出在打点0-5过程中验证机械能守恒的表达式是,

三、计算题(本大题共4小题，共40.0分)

17.在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量.如图所示,

托盘和弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端通过一水平绝缘轻杆

与弹簧上端相连，当托盘中没有放物体时，电压表示数为零.设变阻

器的总电阻为R，总长度为3电源电动势为E,内阻r,限流电阻的

阻值为扁，弹簧劲度系数为k,不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想电压表.当托盘上放上

某物体时，电压表的示数为U,求此时称量物体的质量.

18.某研究学习小组设计如图游戏装置。整条联通的轨道竖直圆轨道与其两侧水平轨道组成，且圆

轨道底部与两侧水平轨道平滑连接水平轨道FG右端固定一块竖直挡板N,挡板N的左侧区域4A

与BB'间有一匀强电场，场强方向水平向右。在水平轨道的P点静止释放一质量m=0.02kg,电

荷量为q=2x10-3。的带电小球(可视作点电荷)，若小球与N挡板碰撞，电荷量减小为碰前的k

倍(k<l,碰撞前后机械能不变。已知整条轨道均是绝缘光滑的，圆轨道半径为R=0.3m,AA'

与间的电势差U=600V,间距为d=0.4m,P点距离为:d,不计空气阻力，设BB'处的

电势为零，则:

(1)小球在P点的电势能多大？

(2)化满足什么条件时，小球与N挡板共碰撞2次，且不脱离圆轨道？

(3)若k=［，小球在电场中运动的总路程为多少？

19.磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能,

如图是它的示意图.平行金属板4、B之间有一个很强的磁场，将一

束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)喷入

磁场，A、B两板间便产生电压.如果把4、B和用电器连接，力、B就是一个直流电源的两个电

极.

(1)图中4、B板哪一个是发电机的正极？

(2)若4、B两板相距为d,板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B,等离子体以速度"沿垂直于

B的方向射入磁场，该发电机的电动势是多大？提示：复习第二章第二节电动势的定义.

20.一静止的质量为的铀核28U)发生a衰变转变成质量为牡核(77i),放出的a粒子速度为、质量

为.假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为a粒子和杜核的动能。

(1)写出衰变的核反应方程.(2)求铉核的反冲速度大小”

(3)求出衰变过程中释放的核能.(4)求出a粒子和针核的动能之比.

参考答案及解析

I.答案：B

解析：解：4、根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较

大，故A错误；

w+Uc

B、根据：=hy-Wo-Uce,可得：y=°^,故3正确；

22

C、由光电效应方程：^mv=hY-W0,1mv=Uce,由图可知，甲乙的截止电压相同，故甲乙的

频率相同，故C错误；

。、甲光照射时产生的光电子的最大初动能均为e4,故。错误；

故选：B。

根据光的强度越强，形成的光电流越大；并根据光电效应方程，即可求解•

本题考查了产生光电效应的原理和电子的最大初动能公式，理解光电效应方程的应用，注意光电流

影响因素。

2.答案：D

解析：解：4、0衰变是原子核向外放出电子的现象，其本质是原子核中的中子衰变为质子和电子而

出现的现象，不能说明电子是原子核的组成部分，故4错误；

B、放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态及外部条件无关，它是一个非常稳定的物理量，故8

错误；

C、根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1,核电荷数为1,即X表示的是质子，不是中

子，故C错误；

。、氢原子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减少，故力正确。

故选：D。

，衰变是中子转变成质子而放出的电子；

半衰期的大小是有原子核内部决定，与原子所处的化学状态和外在环境无关等；

根据质量数守恒和电荷数守恒判断X的质量数和电荷数判断粒子种类；

氢原子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子的能量减小；

像这类理解、记忆的问题，学生在解答过程中是很容易出错的，只要充分理解教材中的相关概念，

就可正确解答，同时注意理解0衰变的实质，掌握玻尔理论的内容，及影响半衰期的因素。

3.答案：。

解析：解：4分子间同时存在相互作用的引力与斥力，当r<r0时分子间的斥力大于分子间的引力，

分子间作用力表现为斥力，不是只有斥力。故A错误；

从分子间同时存在相互作用的引力与斥力，当r>r0时分子间的引力大于斥力，分子间的作用力表

现为引力，故8错误；

C、压缩物体时，分子间距减小，则分子间斥力和引力都增大，故C错误；

拉伸物体时，分子间距变大，则分子斥力和引力都要减小，故。正确。

故选：D。

分子间同时存在引力和斥力，引力和斥力都随分子间距的增加而减小，随分子间距的减小而增大，

但斥力变化较快。当分子间距大于10倍分子平衡距离时分子力微弱到可以忽略。

本题考查了分子间的作用力规律，熟练掌握分子动理论的基础知识，明确分子力的特点，知道分子

间同时存在引力和斥力。

4.答案：A

解析：解：4、4点是波峰和波峰叠加，为振动加强点，且始终振动加强。故A正确。

8、B点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱。故8错误。

C、C点处于振动加强区，振动始终加强，但经过半个周期，这一点处于平衡位置。故C错误。

。、。点为波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱。故。错误。

故选：A«

波峰和波峰、波谷与波谷叠加的点为振动加强点，波峰与波谷叠加的点为振动减弱点.振动加强点

始终振动加强，振动减弱点始终减弱.

解决本题的关键知道波峰和波峰、波谷与波谷叠加的点为振动加强点，波峰与波谷叠加的点为振动

减弱点，注意加强区域总是加强，但位移不一定最大.

5.答案：A

解析：解：

4、从出发点到回到出发点的过程中，棒因切割磁感线产生感应电流，回路中产生内能，回到出发点

时，根据能量守恒知，棒的重力势能不变，内能增加，则动能必定减小，所以回到出发点的速度“小

于初速度处.故A错误。

B、上行和下行两个过程中，回路的磁通量变化量△。相等，根据感应电量表达式q=竽，可知两个

R

过程中通过R的电量相等，故8正确。

C、上行和下行两个过程中，安培力方向都与棒的速度方向相反，安培力都做负功，即金属棒均克服

安培力。由于上行与下行经过同一位置时，上行速度大，产生的感应电动势和感应电流大，棒所受

的安培力大，而两个过程位移大小相等，所以上升过程中金属棒克服安培力做的功比下降过程中克

服安培力做的功多，根据功能关系可知：上升过程中产生的热量大于下降过程中产生的热量。故c

正确。

D，除最高点外，在任何一个位置，上升到此位置的速度大于下落到此位置的速度，所以上行过程

的平均速度较大，而上升的位移和下降的位移大小相等，则上升的时间小于下落的时间。故。正确。

本题选错误，故选：A.

根据能量守恒定律，判断回到出发点的速度与初速度的大小.

电磁感应中通过导体的电量q=等，分析两个过程通过R的电量关系.

比较上升与下落经过同一位置的速度关系，确定安培力关系，判断出两个过程棒克服安培力做功的

关系，即可分析R上产生的热量关系；

比较出在任何一个位置，上升到此位置和下落到此位置的速度大小，即可比较出上升的时间和下落

过程的时间.

解决本题的关键通过能量守恒定律比较出回到出发点的速度和初速度的大小，从而确定每个位置感

应电流和速度的大小.记住感应电荷公式q=等。

6.答案：B

解析：解：根据图象可知，交流电的最大值为3111Z,所以原线圈的电压的有效值为詈=220V,

根据电压与匝数成正比可得，£=£=|，

所以副线圈的电压/为/=110K,

有图象可知，交流电的周期为0.02s,所以频率为50Hz,

变压器不会改变交流电的频率，所以副线圈的电流的频率也为50Hz.

故B正确，ACO错误.

故选：B

根据图象可以知道交流电的最大值和交流电的周期，根据电压与匝数成正比可以求得副线圈的电压

的大小.

本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电的最大值和周期，根据电压和匝数之间的关系

即可求得.

7.答案：D

解析：解：4、摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，感应起电过程电荷在电场力作

用下，从物体的一部分转移到另一个部分。

两个过程都没有产生电荷，故A8错误；

C、摩擦起电的两摩擦物体可以是导体，感应起电的物体不一定是导体，故C错误：

。、不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移，故O正确；

故选：D。

摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体，并没有创造电荷.感应起电的实质是电荷可

以从物体的一部分转移到另一个部分.

摩擦起电和感应起电的实质都电子发生了转移，只是感应起电是电子从物体的一部分转移到另一个

部分.摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体.

8.答案：C

解析：解：A、根据单摆做简谐振动的周期公式7=2兀£,g=等重力加速度明显偏小，可能是摆

长偏小或者是周期偏大的错误操作造成。记录秒表读数时，没有注意到记录分钟的指针过了半格，

时间少读了30秒，这样会使周期变小，从而使测出的重力加速度偏大，故A错误；

B、记录摆动次数n时，单摆实际摆动了m+1次，这样会使计算出的周期变大，故3错误；

C、忘记测量小球直径，用摆线长作为单摆长度进行数据处理，计算出的重力加速度变小，故C正

确；

。、测量了小球直径，用摆线长加小球直径作为单摆长度进行数据处理，计算出的重力加速度变大，

故。错误。

故选：Co

根据单摆周期公式7=2rtg可得出重力加速度表达式g=等，根据公式即可分析g的测量值偏小的

原因。

本题的关键要掌握实验原理：单摆的周期公式T=27r明确误差来源，知道摆长等于线长加小球

半径，而不是线长加小球直径。

9.答案:B

解析：开始阶段，嗨向左减速，盛?向右减速，根据系统的动量守恒定律得：当粮的速度为零时，

设此时豳的速度为噪，根据动量守恒定律得（心寥—琬）瞅=豳用，代入解得％仁鳖羯滤此后腌将向

右加速，合继续向右减速；当两者速度达到相同时，设共同速度为,.由动量守恒定律得

«）削=（勰/，代入解得%=毁型骸$用，两者相对静止后，一起向左匀速直线运动，由此

可知当牌的速度为鹫:射时，除处于向左加速过程中，故选项B正确，选项4C。错误

考点：牛顿第二定律、动量守恒定律

10.答案：D

解析：解：4、根据G,=mg结合G等=m?可以求出地球同步通信卫星的运行速率，故A正确；

B、第一宇宙速度是卫星绕地球表面运动的速度，根据=mg求出〃即可，故8正确；

C、根据地球同步通信卫星的运行速率求出角速度，而赤道上随地球自转的物体的角速度与同步通信

卫星角速度相同，再根据a=3?R求出向心加速度，故C正确；

。、根据题目提供条件不能求出万有引力常量，故。错误.

本题选不能求出的

故选：D

地球同步卫星绕地球做圆周运动，周期与地球自转的周期相等，应用万有引力公式、牛顿第二定律

运动学公式分析答题即可.

本题考查了万有引力定律的应用，应用万有引力公式、牛顿第二定律与各物理量间的关系可以解题，

难度适中.

11.答案：B

解析：

该题考查光子的概念和光子的能量，解决本题的关键知道光子的能量E=hv,与频率成正比.属于

基础题目.

人根据光子的定义：光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的能量，每一份叫做一个

光子.故A正确；

B、光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的能量，没有静止质量，也没有具体的体积.故

B错误；

C、根据E=成判断出光子的能量与光子的频率因素有关，故C正确；

。、根据E=的判断出光子的能量与光子的频率因素有关，紫色光的频率大于红色光的频率，所以

紫光光子的能量比红光光子的能量大.故。正确.

本题选择不正确的，故选：B

12.答案：C

解析：解：4B、直导线中通有向上的电流，根据安培定则知，通过线框的磁场方向先垂直向里减小，

然后垂直向外增大，根据楞次定律知感应电流的方向为顺时针方向，故A、8错误；

CD,根据左手定则知I,ab边所受安培力方向水平向右，cd边所受安培力方向水平向右，则线框所受

安培力的合力方向水平向右，故C正确，。错误。

故选：Co

根据安培定则确定导线周围的磁场分布，再根据楞次定律分析电流的方向；由左手定则分析安培力

的方向。

本题考查楞次定律、左手定则以及安培定则的应用，要注意明确楞次定律的应用，能正确分析感应

电流方向是解题的关键。

13.答案：B

解析：解：力、根据左手定则，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电

势高于上表面.故4错误；

B、根据48=哼解得U=uB/i,根据电流的微观表达式/=neSv,故〃=・皿=焉知仅增

大d时，上下表面的电势差减小.故8正确；

C、根据euB=吟解得U=vBh,根据电流的微观表达式/=neSv,故U=±Bh=焉,知增大人

上下表面的电势差不变，与人无关，故C错误；

D、根据=8=*,解得〃=4仙根据电流的微观表达式/=neS〃，电流越大,电子的速度越大,

故上下表面的电势差越大，故。错误；

故选：B.

金属导体中移动的是自由电子，根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出电子的偏转方向，比

较出电势的高低.最终电子受洛伦兹力和电场力平衡，根据平衡得出电势差的大小