（新高考）2021届高三入学考试试卷 物理（四） 教师版

此卷只装订不密封班级姓名此卷只装订不密封班级姓名准考证号考场号座位号物理（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．下列叙述正确的是()A．康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面，前者表明光子具有能量，后者表明光子除具有能量之外还具有动量B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近轨道，放出光子，电子的动能减小，电势能增加C．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定大于吸收光子的频率D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度偏转提出了原子的核式结构模型【答案】D【解析】康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面，前者表明光子除具有能量之外还具有动量，后者表明光子具有能量，A错误；氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近轨道，释放一定频率的光子，电子的轨道半径变小，电场力做正功，电子的动能增大，电势能减小，B错误；处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率应小于或等于吸收光子的频率，C错误；α粒子散射实验中极少数α粒子发生大角度偏转，是卢瑟福提出原子核式结构模型的主要依据，D正确。2．如图所示是某一单色光由空气射入截面为等腰梯形的玻璃砖，或由该玻璃砖射入空气时的光路图，其中正确的是(已知该玻璃砖对该单色光的折射率为1.5)()A．图甲、图丙B．图甲、图丁C．图乙、图丙D．图乙、图丁【答案】C【解析】单色光由空气射入玻璃砖时，折射角小于入射角，图甲错误，图乙正确；当该单色光由玻璃砖射入空气时，发生全反射的临界角的正弦值sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(2,3)，因为sin45°＝eq\f(\r(2),2)＞eq\f(2,3)，所以临界角C＜45°，图丙、图丁中该单色光由玻璃砖射入空气时的入射角为47°，大于临界角，会发生全反射，图丙正确，图丁错误。3．人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.2s，取重力加速度g＝10m/s2，下列分析正确的是()A．手机与眼睛作用过程中手机动量变化约为0.48kg·m/sB．手机对眼睛的冲量大小约为0.48N·sC．手机对眼睛的冲量方向竖直向上D．手机对眼睛的作用力大小约为0.24N【答案】B【解析】根据自由落体运动公式v＝eq\r(2gh)＝2m/s，选取向上为正方向，手机与眼睛作用后手机的速度变成0，所以手机与眼睛作用过程中动量变化为Δp＝0－(－mv)＝0.24kg·m/s，故A错误；手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力，选取向上为正方向，则Iy－mgt＝Δp，代入数据可得Iy＝0.48N·s，手机对眼睛的作用力与眼睛对手机的作用力大小相等，方向相反，作用的时间相等，所以手机对眼睛的冲量大小约为0.48N·s，方向竖直向下，故B正确，C错误；由冲量的定义Iy＝Ft，代入数据可得F＝2.4N，故D错误。4．如图所示，虚线为某电场中的三条电场线1、2、3，实线表示某带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，则下列说法中正确的是()A．粒子在a点的加速度大小大于在b点的加速度大小B．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能C．粒子在a点的速度大小大于在b点的速度大小D．a点的电势高于b点的电势【答案】B【解析】电场线的疏密程度表示电场强度的弱强，a点处的电场线相对b点较为稀疏，所以Ea<Eb，电场力提供加速度，根据牛顿第二定律可知aa<ab，A错误；假设粒子从a→b，在a点，粒子速度方向与受力方向如图，电场力做正功，电势能减小，同理，若粒子从b→a，电场力做负功，电势能增加，所以粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，B正确；粒子运动过程中仅受电场力，则电势能和动能相互转化，因为粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，则Eka<Ekb，根据Ek=eq\f(1,2)mv2可知va<vb，C错误；粒子的电性和电场线的方向均未知，所以a、b两点电势无法判断，D错误。5．石拱桥是中国传统的桥梁四大基本形式之一。假设某拱形桥为圆的一部分，半径为R。一辆质量为m的汽车以速度v匀速通过该桥，图中Q为拱形桥的最高点，圆弧PQS所对的圆心角为90°，P、S关于QO对称，汽车运动过程中所受阻力恒定，重力加速度为g。下列说法正确的是()A．汽车运动到P点时对桥面的压力大于mgcos45°B．汽车运动到Q点时牵引力大于阻力C．汽车运动到Q点时，桥面对汽车的支持力等于汽车重力D．汽车从P点运动到S点过程中，其牵引力一定一直减小【答案】D【解析】汽车运动到P点时，重力垂直于桥面的分力等于mgcos45°，由于汽车在竖直面内做匀速圆周运动，沿半径方向有向心加速度，所以汽车对桥面的压力小于mgcos45°，同理，汽车运动到Q点时，桥面对汽车的支持力小于汽车重力，故AC错误；汽车在竖直面内做匀速圆周运动，运动到Q点（圆弧最高点）时牵引力等于阻力，故B错误；汽车从P点运动到Q点过程中，重力沿圆弧切线方向的分力一直减小，设汽车与Q之间圆弧所对圆心角为θ，其牵引力F＝mgsinθ＋f，一直减小，汽车从Q点运动到S点过程中，重力沿圆弧切线方向的分力一直增大，其牵引力F＝f－mgsinθ，一直减小，所以汽车从P点运动到S点过程中其牵引力一定一直减小，故D正确。6．在圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间越长的带电粒子()A．速率一定越小 B．速率一定越大C．在磁场中通过的路程越长D．在磁场中的周期一定越大【答案】A【解析】根据公式T＝eq\f(2πm,qB)可知，粒子的比荷相同，它们进入匀强磁场后做匀速圆周运动的周期相同，选项D错误；如图所示，设这些粒子在磁场中的运动圆弧所对应的圆心角为θ，则运动时间t＝eq\f(θ,2π)T，在磁场中运动时间越长的带电粒子，圆心角越大，运动半径越小，根据r＝eq\f(mv,qB)可知，速率一定越小，选项A正确，B错误；当圆心角趋近180°时，粒子在磁场中通过的路程趋近于0，所以选项C错误。7．如图甲所示为一霓虹灯供电的电路。变压器输入端接有熔断电阻，其允许最大电流为100mA，阻值忽略不计，原、副线圈匝数比为10∶1，副线圈电路中接有10个霓虹灯，每个霓虹灯的额定电压为10V，额定功率为1W，R为滑动变阻器。当变压器输入端电压为220V时，示波器描绘出每一个霓虹灯的电流图象如图乙所示(霓虹灯的电阻可视为不变)()A．变压器输入端的电流频率为100HzB．此时滑动变阻器的阻值为20ΩC．该电路允许并联连接的霓虹灯的个数为25个D．电路正常工作时，若某一个霓虹灯发生故障而断路，那么应当将滑动变阻器的阻值减少，才能保证其他霓虹灯保持原有的亮度【答案】C【解析】由变压器输出端的电流图象可知，频率为50Hz，因此A错。在电路中每个霓虹灯的电流大小为0.04A，那么变压器输出端电流为0.4A，变压器的输出电压为22V，霓虹灯的电阻为100Ω，霓虹灯的电压为4V，因此滑动变阻器的阻值为R＝22-40.4Ω＝45Ω，B错。该变压器允许输出电流最大为1A，那么允许连接的霓虹灯个数为25个，C对。若有一个霓虹灯发生断路故障，输出端的总电阻将变大，滑动变阻器上的电流将减小，电压减小，剩余霓虹灯上的电压增大，因此需要增大滑动变阻器的电阻减小霓虹灯上的电压，8．如图，一正方形闭合线圈，从静止开始下落一定高度后，穿越一个有界的匀强磁场区域，线圈上、下边始终与磁场边界平行。自线圈开始下落到完全穿越磁场区域的过程中，线圈中的感应电流I、受到的安培力F及速度v随时间t变化的关系，可能正确的是()【答案】A【解析】若线圈刚进入磁场时，安培力等于重力，做匀速直线运动，感应电流I恒定，全部进磁场后只受重力，做加速运动，出磁场时安培力大于重力，做减速运动，感应电流减小，做加速度减小的减速运动，A正确；若线圈进入磁场做匀速直线运动，速度不变，电流不变，上边刚进磁场，下边又出磁场，又继续做匀速直线运动，电流的方向反向，但受到的安培力方向不变，始终向上，B错误；线框进入磁场，安培力大于重力，先做减速运动，完全进入磁场做加速运动，出磁场时，安培力大于重力，仍然做减速，应该做加速度减小的减速运动，C、D错误。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．下列说法正确的是()A．布朗运动就是液体分子的无规则运动B．空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降至热力学零度D．将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则这两个分子间分子力先增大后减小最后再增大，分子势能是先减小再增大【答案】BD【解析】布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，选项A错误；空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值，选项B正确；尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不可以使温度降至热力学零度，选项C错误；将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则这两个分子间分子力先增大后减小最后再增大，分子势能是先减小再增大，选项D正确。10．一列横波沿水平方向传播，质点A平衡位置位于x＝0.2m处，质点P平衡位置位于x＝1.2m处，质点A的振动图象如图甲所示，如图乙所示是质点A刚振动了0.1s时的波形图，以下说法正确的是()A．波速v＝2m/sB．波源的最初振动方向向上C．t＝0.4s时波传到P点D．当质点P点处于波峰位置时，A质点处于波谷位置【答案】AD【解析】由图甲知T＝0.2s，由图乙知λ＝0.4m，可得波速v＝2m/s，A正确；结合两图可判断，该波沿x轴正方向传播，根据题图乙知t＝0.1s时，波源的振动传到x＝0.4m处，可知波源最初振动方向向下，B错误；波从x＝0.4m处传到x＝1.2m处需要，此时t＝0.6s，C错误；质点A、P平衡位置间距为1m，等于2.5λ，去整留零相当于0.5λ，当质点P点处于波峰位置时，质点A处于波谷位置，D正确。11．已知一人造卫星在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地球的半径为R，万有引力常量为G。则下列说法中正确的是()A．卫星运行的线速度大小为B．卫星运行的线速度小于第一宇宙速度C．卫星的向心加速度大小为D．地球表面的重力加速度大小为【答案】BC【解析】卫星在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，卫星的轨道半径为r＝R＋h，则线速度大小为v＝2πrT＝2π(R＋h)T，A错误；卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，GMm(R＋h)2＝mv2R＋h，得v＝GMR＋h，当h＝0时，v最大，即为第一宇宙速度，卫星的轨道高度h＞0，故卫星的线速度小于第一宇宙速度，B正确；卫星的向心加速度大小a＝4π12．如图甲所示，小物块静止在倾角θ＝37°的粗糙斜面上。现对物块施加一个沿斜面向下的推力F，力F的大小随时间t的变化情况如图乙所示，物块的速率v随时间t的变化规律如图丙所示，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A．物块的质量为1kgB．物块与斜面间的动摩擦因数为0.7C．0～3s时间内力F做功的平均功率为0.32WD．0～3s时间内物块克服摩擦力做的功为5.12J【答案】AD由速度图象知在1～3s时间内，物块做匀加速直线运动，则0.8N＋mgsinθ－μmgcosθ＝ma，a＝0.8-03-1m/s2＝0.4m/s2。在3～4s时间内，物块匀速运动，受力平衡，则μmgcosθ－mgsinθ＝0.4N，解得m＝1kg，μ＝0.8，选项A正确，B错误；0～1s时间内，物块静止，力F不做功，1～3s时间内，力F＝0.8N，物块的位移x＝12×0.4×22m＝0.8m，0～3s内力F做功的平均功率为Fxt3＝0.8×0.83三、非选择题：本题共6小题，共60分。13．(5分)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，小张同学选用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度，当金属丝的左端与毫米刻度尺的“0”刻度对齐时，右端如图甲所示；用螺旋测微器测量金属丝的直径如图乙所示；用伏安法测得多组U、I数据，做出该金属丝的伏安特性曲线如图丙所示。(1)金属丝的有效长度L为______cm，直径D为______mm，电阻R为______Ω。(2)将测得的数据代入公式ρ＝______，即可求出金属丝的电阻率。（用第(1)问给出的字母表示）【答案】(1)98.70(1分)5.780(1分)6.5(1分)(2)(2分)【解析】(1)毫米刻度尺的最小刻度是1mm，需要估读到0.1mm，故金属丝的有效长度L为98.70cm；直径D为5.5mm＋28.0×0.01mm＝5.780mm；电阻R为。(2)。14．(11分)如图所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。(1)打点计时器使用的电源是_________（选填选项前的字母）。A．直流电源

B．交流电源(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_______（选填选项前的字母）。A．把长木板右端垫高

B．改变小车的质量(3)在不挂重物且______（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。A．计时器不打点

B．计时器打点(4)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次去A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点打B点的过程中，拉力对小车做的功W＝_______，打B点时小车的速度v＝________。(5)以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作如图所示的v2－W图象，由此图象可得v2随W变化的表达式为_________________。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_________。(6)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图中正确反映v2－W关系的是______________。【答案】(1)B(1分)(2)A(1分)(3)B(1分)(4)mgx2(1分)(1分)(5)v2＝0.02＋4.6W(2分)质量(2分)(6)A(2分)【解析】(1)打点计时器均使用交流电源，B正确。(2)平衡摩擦和其他阻力，是通过垫高木板右端，构成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡，A正确。(3)平衡摩擦力时需要让打点计时器工作，纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力，且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动，B正确。(4)小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此拉力对小车做的功W＝mgx2，小车做匀变速直线运动，因此打B点时小车的速度为打AC段的平均速度，则有。(5)由图示图线可知，纵截距b＝0.02，则v2随W变化的表达式为v2＝0.02＋4.6W，功是能量转化的量度，所以功和能的单位是相同的，斜率设为k，则，代入单位后，k的单位为kg－1，所以与该斜率有关的物理量为质量。(6)若重物质量m不满足远小于小车质量M，则绳子对小车的拉力实际不等于重物的重力，由mg＝(M＋m)a和F＝Ma可得，由动能定理得Fx＝eq\f(1,2)Mv2，，而W＝mgx，则实际v2－W图线的斜率，重物质量m与小车质量M不变，速度虽然增大，但斜率不变，故A正确。15．(8分)如图所示，长0.32m的不可伸长的轻绳一端固定于O点，另一端拴一质量为0.3kg的小球B静止在水平面上，绳恰好处于伸直状态。一质量为0.2kg的小球A以某一速度沿水平面向右运动，与小球B发生弹性正碰，碰撞后小球B恰好能在竖直平面内完成完整的圆周运动，不计空气阻力，重力加速度取10m/s2，求：(1)碰撞后小球B的速度大小；(2)碰撞前小球A的速度大小。【解析】(1)小球B通过最高点时，由牛顿第二定律得：(1分)对小球B从最低点到最高点由动能定理得：(1分)解得：vB＝2m/s。(2分)(2)小球A与小球B发生弹性正碰，由动量守恒定律得：(1分)由能量守恒定律得：(1分)解得：v0＝5m/s。(2分)16．(8分)在光滑水平地面上有xOy坐标系，质量m＝100g的质点以速度v0＝10m/s沿x轴正方向运动，通过坐标原点O时受到与y轴平行的力F＝1N，F大小保持不变。(1)F沿y轴正方向作用2s后立即变为沿y轴负方向，求t＝3s时质点速度的大小和方向；(2)F沿y轴正方向作用1s后立即变为沿y轴负方向，又作用1s后立即变为沿y轴正方向，求t＝3s时质点的位置坐标。【解析】(1)已知m＝100g＝0.1kg，质点做类平抛运动，在x轴方向做匀速直线运动，在y轴方向先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，加速度为(1分)t＝3s时质点沿y轴方向的分速度vy＝at1－at2＝10m/s(1分)故t＝3s时质点速度的大小为(1分)因为vy＝v0，所以t＝3s时质点速度方向与x轴正方向、y轴正方向均成45°角。(1分)(2)根据运动过程的对称性可知，质点在第1s内、第2s内、第3s内沿y轴方向的位移相等，则t＝3s时质点沿y轴方向分位移为(2分)t＝3s时质点沿x轴方向的分位移x＝v0t＝30m(1分)因此，t＝3s时质点的位置坐标为(30m，15m)。(1分)17．(10分)如图所示，一根长L＝100cm、一端封闭的细玻璃管开口向上竖直放置，管内用h＝25cm长的水银柱封闭了一段长L1＝30cm的空气柱。已知大气压强为75cmHg，玻璃管周围环境温度为27℃。求：(1)若将玻璃管缓慢倒转至开口向下，玻璃管中气柱将变成多长？(2)若使玻璃管开口水平放置，缓慢升高管内气体温度，温度最高升高到多少摄氏度时，管内水银不能溢出？【解析】(1)设一定质量气体初状态的压强为p1，