（新高考）2021届高三第二次模拟考试卷 物理（四）试卷版

（新高考）2021届高三第二次模拟考试卷物理（四）注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．据报道，位于安徽省合肥市科学岛上的“东方超环”(EAST)——俗称“人造小太阳”，预计将于2021年5月完成升级改造。参与核反应的燃料为氘核和氚核，反应后产生氦核和某种粒子X，下列说法正确的是()A．此核反应为裂变反应B．X带正电C．X为高频电磁波D．氘核和氚核的总质量大于氦核和X的总质量2．如图所示细线的上端系在墙上的A点，下端连一光滑小球B（视为质点），eq\f(1,4)圆柱体静置于粗糙水平地而上细线恰好与eq\f(1,4)圆柱体相切于B。现对eq\f(1,4)圆柱体施加一水平向右的拉力，使之沿地面缓慢向右移动，直至小球B到达C点则在该过程中()A．细线的拉力增大B．eq\f(1,4)圆柱体对小球的支持力增大C．地面对eq\f(1,4)圆柱体的支持力不变D．地面对eq\f(1,4)圆柱体的摩擦力不变3．试管内封有一定质量的气体，静止时气柱长为L0，大气压强为p0，其他尺寸如图所示，当试管绕竖直轴以角速度ω在水平面内匀速转动时气柱长变为L，设温度不变，管横截面积为S，水银密度为ρ，则转动时管内被封气体的压强为()A．p0＋ρL1ω2(L2＋L0－L＋eq\f(1,2)L1)B．p0＋ρL1ω2(L2＋eq\f(1,2)L1)C．p0＋ρgL1D．4．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，电阻R1＝R2＝55Ω，D1、D2为理想二极管，A为理想电流表。原线圈接u＝220eq\r(2)sin(100πt)V的交流电，则()A．二极管的反向耐压值应大于110VB．副线圈中交流电频率为100HzC．电流表示数为2AD．理想变压器输入功率为440W5．夜空中我们观测到的亮点，其实大部分并不是单一的一颗恒星，而是多星系统。在多星系统中，双星系统又是最常见的，双星系统是两颗恒星在相互之间的万有引力作用下，连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的天体系统。设双星系统中其中一颗恒星的线速度大小为v，加度大小为a，周期为T，所受的向心力为F，它们之间的距离为r，不计其他天体的影响，两颗恒星的质量不变。下列各图可能正确的是()6．如图，等腰三角形ABC为真空中竖直面内的棱镜横截面，其底边BC水平，∠B＝30°，AB＝L，P为过C点的竖直光屏。一束平行于BC边的光线射到AB边上D点，然后从AC边上F点（图中未画出）射出后在屏上产生光点。已知棱镜的折射率n＝eq\r(3)，真空中的光速为c，BC边只考虑一次反射，下列说法错误的是()A．无论BD等于多少，在玻璃中光传播时间相同B．无论BD等于多少，从AC边射出的光彼此平行C．当BD＝eq\f(1,3)L时，从AC射出的点距离C点距离为eq\f(1,3)LD．当BD＝eq\f(1,3)L时，光线射到PC的时间为7．如图所示，竖直光滑杆上穿有两个弹性小球A、B，其质量关系满足mA>>mB，彼此间隔一小段距离，将两个球从距底座高为h（h远大于小球半径）处由静止同时释放，所有碰撞时间极短且无机械能损失，则A、B第一次碰撞后B球上升的最大高度最接近()A．4hB．6hC．8hD．9h8．如图所示，空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里。一带电小球恰能以速度v0做直线运动，其轨迹如图虚线所示，虚线与水平方向成30°角，小球最终穿过一轴线沿小球运动方向且固定摆放的光滑绝缘管道（管道内径略大于小球直径），下列说法正确的是()A．小球一定带负电B．磁场和电场的大小关系为E＝eq\r(3)v0BC．小球可能是从管道的乙端运动到甲端D．若小球刚进入管道时撤去磁场，小球将在管道中做匀速直线运动二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．真空中静止点电荷Q1、Q2所产生的电场线分布如图所示，图中A、B两点关于点电荷Q2水平对称。某带电粒子（仅受电场力作用）在电场中的运动轨迹如图中虚线所示，C、D是轨迹上的两个点。以下说法正确的是()A．A、B两点的场强大小相等B．A点的电势大于B点电势C．该粒子带正电，在C点的加速度小于D点的加速度D．该粒子带负电，在C点的加速度大于D点的加速度10．一定质量的理想气体经历如图所示的一系列状态变化过程，a、b状态的连线与横轴垂直，b、c状态的连线与纵轴重直，c、a状态连线的延长线经过坐标原点。下列说法正确的是()A．b、c两状态单位体积内分子数相同B．a状态的压强大于b状态的压强C．c状态气体分子平均动能大于a状态分子的平均动能D．a→b过程，气体放热11．如图所示，物块与圆环通过光滑轻质定滑轮用细绳连结在一起，圆环套在光滑的竖直杆上。开始时连接圆环的细绳水平，竖直杆与滑轮间的距离为L。某时刻圆环由静止释放，依次经过竖直杆上的A、B两点，在A点处细绳与竖直杆成53°，圆环下落到B点时，速度达到最大，此时细绳与竖直杆成37°。已知圆环的质量为m，重力加速度为g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，空气阻力不计，下列判断正确的是()A．物块的质量为eq\f(5,4)mB．在A位置时，圆环的加速度大小为eq\f(1,4)gC．圆环下落的最大速度为eq\f(2,3)eq\r(gL)D．圆环下落的最大距离为12．如图所示，在直角坐标系xOy第一象限内x轴上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在y轴上S处有一粒子源，它可向右侧纸面内各个方向射出速率相等的质量大小均为m，电荷量大小均为q的同种带电粒子，所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点。已知OP＝eq\r(3)OS＝eq\r(3)d，粒子带负电，粒子重力及粒子间的相互作用均不计，则()A．粒子的速度大小为B．从O点射出的粒子在磁场中的运动时间为C．沿平行x轴正方向射入的粒子离开磁场时的位置到O点的距离为eq\f(1,2)dD．从x轴上射出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为9∶4三、非选择题：本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13．(6分)多用电表是电学实验中常用的电学工具，其内部的部分电路如图所示，则：(1)将B和C两端点连接红黑表笔可以测电路的__________（填“电压”或“电流”），转换开关S接__________（填“a”或“b”）的量程更大。(2)用多用电表探究黑箱内的电路，电路由四个阻值均为1Ω的相同电阻构成，黑箱面板上有三个接线柱1、2和3，测得1、2接线柱之间的电阻为1Ω，2、3接线柱之间的电阻为1.5Ω，1、3接线柱之间的电阻为2.5Ω。请在虚线框中画出黑箱中电阻连接方式。14．(8分)某兴趣实验小组的同学利用如图甲所示装置测定物块与木板AD、DE间的动摩擦因数μ1、μ2；两块粗糙程度不同的木板AD、DE对接组成斜面和水平面，两木板在D点光滑连接（物块在此处运动不损失机械能），且AD板能绕D点转动。现将物块在AD板上某点由静止释放，滑块将沿AD下滑，最终停在水平板的C点；改变倾角，让物块从不同的高度由静止释放，且每次释放点的连线在同一条竖直线上（以保证图中物块水平投影点B与接点D间距s不变），用刻度尺量出释放点与DE平面的竖直高度差h、释放点与D点的水平距离s、D点与最终静止点C的水平距离x，利用多次测量的据绘出x－h图象，如图乙所示，则：(1)下列说法正确的是______。A．物块在AD板上受到的摩擦力大小随θ增大而减小B．从起点到D的过程中摩擦力对A做的功可能随θ增大而增大C．物块在D点的速度大小随θ增大而增大D．物块在D点的速度大小随θ增大而减小(2)写出x－h的函数表达式：__________________（用μ1、μ2、h及s表示）。(3)若实验中s＝0.4m，x－h图象的横轴截距a＝0.2纵轴截距b＝0.6，则μ1＝______，μ2＝______。（计算结果均保留2位有效数字）15．(8分)如图甲为某波源的振动图像，图乙是该波源产生的横波在某时刻的波动图像，波动图像中的O点表示波源，P、Q是介质中的两点。求：(1)这列波的波速及波源的起振方向；(2)当波动图像中质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P已经经过的路程。16．(10分)我国的嫦娥五号探测器从月球采样后，返回舱从太空向地球表面按预定轨道返回，在离地10km的高度打开阻力降落伞开始减速下降，这一过程中若返回舱所受阻力与速度的平方成正比，比例系数(空气阻力系数)为k，设返回舱总质量M＝3000kg，所受空气浮力恒定不变，且可认为返回过程为竖直降落。从某时刻开始计时，返回舱运动的v－t图象如图所示，图中AB是曲线在A点的切线，切线与横轴交点B的坐标为(8s，0)，CD是平行横轴的直线，与纵轴交点C的坐标为(0，8m/s)。g取10m/s2，请回答下列问题：(1)在初始时刻，即v0＝160m/s时，返回舱的加速度多大？(2)求空气阻力系数k的数值；(结果保留三位有效数字)(3)返回舱在距离地面高度h＝1m时，底部的4个反推力小火箭点火工作，使其速度由8m/s迅速减至1m/s后落在地面上，若忽略燃料质量的减少对返回舱总质量的影响，并忽略此阶段速度变化而引起空气阻力的变化，试估算每支小火箭的平均推力大小(结果保留两位有效数字)。17．(13分)如图所示，质量为m、带电荷量为－q(q＞0)的小物块静止在墙壁A处，A处有一个弹射器（未画出），可让小物块瞬间获得动能，并向右运动，AB是长度为4R的绝缘水平轨道，B端与半径为R的光滑绝缘半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，且BD的右侧空间有水平向右的匀强电场（图中未画出），电场强度，g为重力加速度。小物块与AB间的动摩擦因数μ＝0.5。若小物块恰能通过半圆轨道，求：(1)小物块在A点获得的动能Ek；(2)小物块运动到半圆轨道最高点D时对轨道的压力大小。18．(15分)如图所示，一滑块放在水平轨道上，下方用绝缘杆固定一边长L＝0.4m、匝数为10匝的正方形金属线框，已知线框的总阻值R＝1.0Ω，线框、绝缘杆以及滑块的总质量M＝2kg，滑块与水平轨道之间的的动摩擦因数μ＝0.5。水平轨道的正下方有长为4L、宽为L的长方形磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，且线框的上边缘刚好与磁场区域的中心线重合。现给滑块施加一水平向右的外力F，使整个装置以恒定的速度v＝0.4m/s通过磁场区域，从线框进入磁场瞬间开始计时，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，重力加速度g＝10m/s2。(1)正方形线框刚要全部进入磁场时外力应为多大？(2)正方形线框从刚进入磁场到刚好离开磁场的过程中，外力做的功为多少？（新高考）2021届高三第二次模拟考试卷物理（四）答案一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．【答案】D【解析】此核反应为聚变反应，A错误；根据核反应电荷守恒定律，有粒子X不显电性，为中子，BC错误；核反应过程，释放能量，出现质量亏损，所以氘核和氚核的总质量大于氦核和X的总质量，D正确。2．【答案】B【解析】小球B的受力情况如图所示，在B缓慢沿弧面上移的过程中，细线与竖直方向的夹角增大，圆柱体对小球的支持力与竖直向上方向的夹角θ减小，故细线的拉力T减小，圆柱体对小球的支持力N增大，A错误，B正确；B对圆柱体的压力N′（N′与N大小相等）的竖直分力大小Ny＝N′cosθ，当θ减小时Ny增大，使得地面对圆柱体的支持力增大，C错误；地面对圆柱体的摩擦力大小f＝μ(Ny＋G)，其中G为圆柱体的重量，可知地面对圆柱体的摩擦力增大，D错误。3．【答案】A【解析】以水银柱为研究对象，水平方向受力为向右的p0S，向左的pS，由牛顿第二定律，知pS－p0S＝ma＝mω2(L1＋L2＋L0－L－eq\f(1,2)L1)，则p＝p0＋ρL1ω2(L2＋L0－L＋eq\f(1,2)L1)，故A正确，BC错误；若以被封闭气体为研究对象，由等温变化可知p0L0S＝pLS，解得p＝p0，故D错误。4．【答案】C【解析】根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，副线圈两端电压的最大值U2M＝110eq\r(2)V，故二极管的反向耐压值应大于110eq\r(2)V，A错误；变压器可以改变电压和电流的值，但不能改变频率，因此副线圈中交流电频率仍为50Hz，B错误；由于二极管的作用，副线圈两个电阻交替工作，与没有二极管一个电阻R始终工作完全相同，因此电流表的示数，理想变压器输入功率等于电阻消耗的功率P＝U2I2＝220W，C正确，D错误。5．【答案】B【解析】根据＝m1ω2r1＝m2ω2r2，可知m1r1＝m2r2，又r1＋r2＝L，得，，根据，可知，故v与r不是线性关系，A错误；根据，解得，故a－r2图线是过原点的直线，B正确；根据，解得，T与r2不是线性关系，C错误；根据，可知F－r2图线为曲线，D错误。6．【答案】C【解析】光路如图所示，在D点，根据折射定律可得折射角为30°，在E点，入射角为60°，在F点，入射角为30°，则根据光路可逆，其折射角为60°，出射时方向与BC平行。所以根据几何关系，有DE＝BD，FE＝AD，所以光在棱镜中的光程为AB，即无论BD等于多少，在玻璃中光传播的路程不变，则时间也相同，AB正确；当BD＝eq\f(1,3)L时，则CF＝EF＝AD＝AB－BD＝eq\f(2,3)L，C错误；当BD＝eq\f(1,3)L时，F到光屏的距离d＝CFcos30°＝eq\f(\r(3),3)L，光线射到PC的时间为，D正确。7．【答案】D【解析】由于A球做自由落体运动，由v2＝2gh可知，A球与地面碰撞前的速度大小为v＝eq\r(2gh)，A、B彼此间隔一小段距离，可认为B球与A球碰撞前的速度大小也为v＝eq\r(2gh)，两球发生弹性碰撞，系统动量守恒、机械能守恒，设碰撞后小球的速度大小为v1，大球速度大小为v2，选向上方向为正方向，由动量守恒定律得mAv－mBv＝mBv1＋mAv2，由机械能守恒定律得eq\f(1,2)mAv2＋eq\f(1,2)mBv2＝eq\f(1,2)mBv12＋eq\f(1,2)mAv22，解得，当mA>>mB时v1＝3v，小球B上升的高度，故D正确，ABC错误。8．【答案】D【解析】小球做匀速直线运动，当带正电时，电场力水平向左，重力竖直向下，从甲端运动到乙端时，洛伦兹力垂直于虚线斜向右上三力恰好平衡，能保证小球沿图中虚线运动；当小球带负电时，电场力水平向右，重力竖直向下，从甲端运动到乙端时或者从乙端运动到甲端时，洛伦兹力垂直于虚线斜向左上或者右上，均不能使小球沿直线运动，故AC错误；由A项可知，电场力和洛伦兹力关系为，得，故B错误；未撤磁场时，小球三力平衡，其中电场力和重力沿虚线方向的合力为零，当撤去磁场时，在管道中所受重力和电场力均没有变化，故沿虚线方向（管道方向）合力仍为零。而管道的支持力垂直于管道，即小球合力仍为零，做匀速直线运动，故D正确。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．【答案】BC【解析】根据电场线的方向，点电荷Q1带正电，Q2带负电。电场线的疏密表示电场的强弱，所以A处电场较强，A错误；在Q2的电场中，A、B两点的电势相等，在Q1的电场中，A点的电势大于B点电势，所以综合来看，A点的电势大于B点电势，B正确；电场力指向凹面，所以该粒子带正电，C点电场线较疏，电场较弱，电场力较小，加速度较小，所以在C点的加速度小于D点的加速度，C正确，D错误。10．【答案】AD【解析】b、c体积相同，则单位体积内的分子数相同，A正确；由理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C得，则V－T图中，某点和原点连线的斜率，而ka＞kb，则a状态的压强小于状态的压强，B错误；温度是分子平均动能的标志，c状态温度低，则分子的平均动能小，C错误；a→b过程，温度不变，则气体的内能不变，体积减小，则外界对气体做功，根据ΔU＝W＋Q知，ΔU＝0而W＞0，则Q＜0，气体放热，D正确。11．【答案】AD【解析】由题意知圆环到达B点时速度最大，则加速度为0，即mg＝Mgsin37°，解得M＝eq\f(5,4)m，A正确；在A位置时圆环的加速度，由于重物加速上升，F≠Mg，故圆环的加速度大小a≠eq\f(1,4)g，B错误；下滑过程中系统机械能守恒，可得，解得，C错误；设圆环下落的最大距离为x，则，解得，D正确。12．【答案】AB【解析】由OP＝eq\r(3)OS＝eq\r(3)d，可得SP＝2d，如图所示，结合“在轨迹圆中，轨迹的直径为最长的弦”和题中“所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点”可知SP是其中一个轨迹的直径，由qvB＝meq\f(v2,r)，可得r＝d，则v＝，A正确；粒子在磁场中运动的周期T＝eq\f(2πm,qB)，由几何知识可得从O点射出的粒子，轨迹所对的圆心角为60°，在磁场中的运动时间t＝eq\f(1,6)T＝，B正确；沿平行x轴正方向射入的粒子，圆心在原点处，运动轨迹为四分之一圆，离开磁场时的位置到O点的距离为d，C错误；从x轴上射出磁场的粒子，从原点射出时在磁场中运动时间最短，运动轨迹与x轴相切时运动时间最长tm＝eq\f(3,4)T＝，则tm∶t＝9∶2，D错误。三、非选择题：本题共6小题，共60分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13．(6分)【答案】(1)电流a(2)见解析图【解析】(1)将B和C两端点连接红黑表笔可以测电路的电流，转换开关S接a时电流计上并联的电阻较小，则量程更大。(2)根据黑盒子内表现出的外部现象，可判断内部结构如图。14．(8分)【答案】(1)AC(2)(3)0.500.33【解析】(1)物块在AD板上受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为f＝μmgcosθ，随着θ的增大，f减小，故A正确；从起点到D的过程中摩擦力对A做的功，可知摩擦力对A做的功不变，故B错误；根据动能定理可知，物体运动整个过程中克服摩擦力做功相等，θ越大，h越大，重力做功越大，末速度越大，故C正确，D错误。(2)由动能定理得mgh－μ1mgcosθ‧AD－μ2mgx＝0，即。(3)对照图象，带入数值可知μ1＝0.50，μ2＝eq\f(1,3)＝0.33。15．(8分)【解析】(1)由题图可知，波源起振方向沿y轴负方向，T＝2s，λ＝2m则波速v＝eq\f(λ,T)＝1m/s。(2)波由质点P传到质点Q经历时间：t1＝eq\f(\x\to(PQ),v)＝eq\f(6,1)s＝6s＝3T波传到质点Q后，质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点Q振动的时间t2＝eq\f(T,2)P共振动时间：t＝t1＋t2＝eq\f(7,2)T则质点P经过的路程：s＝eq\f(7,2)×4A＝0.7m。16．(10分)【解析】(1)在v0＝160m/s时，过A点切线的斜率即为返回舱此时的加速度，设其大小为a1，则：a1＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(Δv,Δt)))＝eq\f(160,8)m/s2＝