内蒙古包头市2021届新高考第一次质量检测物理试题含解析

内蒙古包头市2021届新高考第一次质量检测物理试题
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30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．下列关于物理学史、物理学研究方法的叙述中，正确的是（ ）
A ．库仑提出一种观点，认为在电荷周围存在着由它产生的电场
B ．伽利略通过观察发现了行星运动的规律
C ．牛顿通过多次实验发现力不是维持物体运动的原因
D ．卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ． 法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着由它产生的电场，故A 错误；
B ． 开普勒通过分析第谷观测的天文数据，发现了行星运动的规律，故B 错误；
C ． 伽利略通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持，故C 错误；
D ． 卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力常量，故D 正确。

故选D 。

2．平均速度定义式为s v t ∆=
∆，当△t 极短时，s t ∆∆可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义应用了下列哪种物理方法（ ）
A ．极限思想法
B ．微元法
C ．控制变量法
D ．等效替代法
【答案】A
【解析】
【分析】
当t ∆极短时，
s t ∆∆ 可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该物理方法为极限的思想方法。

【详解】 平均速度定义式为=s v t
∆∆，当时间极短时，某段时间内的平均速度可以代替瞬时速度，该思想是极限的思想方法，故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

【点睛】
极限思想法是一种很重要的思想方法，在高中物理中经常用到．要理解并能很好地掌握。

3．如图所示，两同心圆环A、B置于同一光滑水平桌面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，若A环以图示的顺时针方向，绕圆心由静止转动起来，则（）
A．B环将顺时针转动起来
B．B环对桌面的压力将增大
C．B环将有沿半径方向扩张的趋势
D．B环中将有顺时针方向的电流
【答案】C
【解析】
略考点：导体切割磁感线时的感应电动势；楞次定律．
分析：因带电绝缘环A的运动，相当于电荷定向移动，从而产生电流，导致圆环B中的磁通量发生变化，产生感应电流．使得处于磁场中的B圆环受到力的作用．
解答：解：A、A环以图示的顺时针方向，绕圆心由静止转动起来，设绝缘环带正电，所以产生顺时针方向的电流，使得B环中的磁通量变大，由楞次定律可得感应电流方向是逆时针的，两环的电流方向相反，则具有沿半径扩张趋势．若绝缘环带负电，所以产生逆时针方向的电流，使得B环中的磁通量仍变大，由楞次定律可得感应电流方向是顺时针的，两环的电流方向仍相反，则仍具有沿半径扩张趋势．
由上可知，B环不会转动，同时对桌面的压力不变．
故选C
点评：由楞次定律来确定感应电流方向，同时当电流方向相同时，两者相吸引；而当电流方向相反时，两者相排斥．
4．a、b为两只相同的灯泡，L为理想电感线圈（线圈电阻不计连），连接成如图所示的电路。

下列判断正确的是（）
A．闭合开关的瞬间，a灯比b灯亮B．闭合开关的瞬间，a灯和b灯亮度相同
C．断开开关后，b灯立即熄灭D．断开开关后，a灯和b灯逐渐变暗直至熄灭
【答案】D
【解析】
【详解】
AB．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，b立即变亮，由于线圈的阻碍，流过a灯泡的电流逐渐增加，
故其亮度逐渐增加，最后稳定，二者亮度相同，故A 错误，B 错误；
CD ．开关在断开瞬间，线圈相当于电源，电流大小从a 稳定时的电流开始减小，由于a 与b 是相同的，所以电路中的电流稳定时两个支路的电流值相等，所以在开关由闭合至断开，在断开瞬间，a 、b 灯都逐渐熄灭，不能再闪亮一下，故C 错误，D 正确。

故选D 。

5．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为12:10:1n n =，a 、b 两点间的电压为
2202u = sin100V
πt （）
，R 为可变电阻，P 为额定电流1A 、用铅锑合金制成的保险丝．为使保险丝中的电流不超过1A ，可变电阻R 连入电路的最小阻值是（ ）
A ．2.2Ω
B ．2.22Ω
C ．22Ω
D ．222Ω 【答案】A
【解析】
原线圈输入电压12202
2202U V V ==
根据电压与匝数成正比1122
U n U n = 代入数据解得：2211
22n U U V n == 原线圈的最大输入功率为111220P U I W ==
输出功率等于输入功率21220P P W ==
由公式：222U P R
= 解得： 2.2R =Ω
故应选A ．
6．如图所示，质量相同的两物体a 、b ，用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的 轻质定滑轮两侧，a 在水平桌面的上方，b 在水平粗糙桌面上．初始时用力压住b 使a 、b 静止，撤去此压力后，a 开始运动，在a 下降的过程中，b 始终未离开桌面．在此过程中
A ．a 的动能一定小于b 的动能
B ．两物体机械能的变化量相等
C ．a 的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量
D ．绳的拉力对a 所做的功与对b 所做的功的代数和为正
【答案】A
【解析】
【详解】
A ．轻绳两端沿绳方向的速度分量大小相等，故可知a 的速度等于b 的速度沿绳方向的分量，a 的动能比b 的动能小，A 正确；
BC ．因为b 与地面有摩擦力，运动时有热量产生，所以该系统机械能减少，而B 、C 两项的说法均为系统机械能守恒的表现，故B 、C 错误；
D ．轻绳不可伸长，两端分别对a 、b 做功大小相等，一负一正，D 错误.
故选A 。

二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
7．一竖直放置的轻弹簧，一端固定于地面，一端与质量为3kg 的B 固定在一起，质量为1kg 的A 放于B 上。

现在A 和B 正在一起竖直向上运动，如图所示。

当A 、B 分离后，A 上升0.2m 到达最高点，此时B 速度方向向下，弹簧为原长，则从A 、B 分离起至A 到达最高点的这一过程中，下列说法正确的是(g 取10m/s 2)
A ．A 、
B 分离时B 的加速度为g
B ．弹簧的弹力对B 做功为零
C ．弹簧的弹力对B 的冲量大小为6N·s
D ．B 的动量变化量为零
【答案】ABC
【解析】
【详解】
A 、由分离的条件可知，A 、
B 物体分离时二者的速度、加速度相等，二者之间的相互作用力为0，对A 分析可知，A 的加速度A a g ，所以B 的加速度为g ，故A 正确；
B 、 A 、B 物体分离时弹簧恢复原长，A 到最高点弹簧恢复原长，从A 、B 分离起至A 到达最高点的这一
过程中弹簧的弹性势能变化为零，所以弹簧对B 做的功为零，故B 正确；
CD 、A 、B 物体分离后A 做竖直上抛运动，可知竖直上抛的初速度22100.22/v gh m s ==⨯⨯=，上升到最高点所需的时间：20.2h t s g
==，由运动的对称性可知此时B 的速度为2m/s ，方向竖直向下，对B 在此过程内用动量定理(规定向下为正方向)得：()B N B B m gt I m v m v +=--，解得弹簧的弹力对B 的冲量大小为：6N I N s =•，B 的动量变化量为()12/B B P m v m v kg m s ∆=--=•，故C 正确，D 错误； 故选ABC 。

8．一个长方体金属导体的棱长如图所示，将该长方体导体放在匀强磁场中，并使前侧面与磁场垂直，已知磁感应强度为B 。

导体的左右两侧面外接电源，产生由左向右的稳定电流时，测得导体的上、下表面间的电势差为U 。

则下列说法正确的是（ ）
A ．上、下两表面比较，上表面电势高
B ．上、下两表面比较，下表面电势高
C ．导体中自由电子定向移动的速率为
U dB D ．导体中自由电子定向移动的速率为U hB
【答案】BD
【解析】
【详解】 A B ．电流向右，则金属导体中的自由电子定向向左移动，由左手定则知洛伦兹力向上，则上表面累积负电荷，其电势低，选项B 正确，A 错误。

CD ．稳定状态时，电子做匀速直线运动，受力平衡，有
eE evB =
又有
U E h
= 解得 U v hB =
选项C 错误，D 正确；
故选BD.
9．如图所示，竖直面内有一个半径为R 的光滑 圆弧轨道，质量为m 的物块(可视为质点)从顶端A 处静
止释放滑至底端B处，下滑过程中，物块的动能E k、与轨道间的弹力大小N、机械能E、重力的瞬时功率P随物块在竖直方向下降高度h变化关系图像正确的是( )
A．
B．
C．
D．
【答案】BC
【解析】A、设下落高度为h时，根据动能定理可知：，即为正比例函数关系，故选项A错误；
B、如图所示，
向心力为：，而且：，
则整理可以得到：
，则弹力F 与h 成正比例函数关系，故选
项B 正确； C 、整个过程中只有重力做功，物块机械能守恒，即物块机械能不变，故选项C 正确；
D 、根据瞬时功率公式可以得到： 而且由于，则 整理可以得到：，即功率P 与高度h 不是线性关系，故选项D 错误。

点睛：本题考查了动能定理、机械能守恒的应用，要注意向心力为指向圆心的合力，注意将重力分解。

10．如图，水平面上从B 点往左都是光滑的，从B 点往右都是粗糙的．质量分别为M 和m 的两个小物块甲和乙（可视为质点），与粗糙水平面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙，在光滑水平面上相距L 以相同的速度同时开始向右运动，它们在进入粗糙区域后最后静止。

设静止后两物块间的距离为s ，甲运动的总时间为t 1、乙运动的总时间为t 2，则以下说法中正确的是
A ．若M=m ，μ甲=μ乙，则s=L
B ．若μ甲=μ乙，无论M 、m 取何值，总是s=0
C ．若μ甲＜μ乙，M ＞m ，则可能t 1=t 2
D ．若μ甲＜μ乙，无论M 、m 取何值，总是t 1＜t 2
【答案】BC
【解析】
【详解】
A ．由动能定理可知：
2102
mgx mv μ-=- 若M m =，μμ=甲乙，则两物体在粗糙地面上滑动的位移相同，故二者的距离为零，故A 错误； B ．由动能定理可知：
2102
mgx mv μ-=- 解得：
2
v x g
μ=
滑行距离与质量无关，故若μμ=甲乙，无论M 、m 取何值，总是0s =，故B 正确；
CD ．两物体在粗糙斜面上的加速度：
a g μ=
则从B 点运动到停止的时间： v v t a g
μ== 若μμ<甲乙，则有：
t t >甲乙
因乙离B 点较远，故可能有：
12t t =
故C 正确，D 错误；
故选BC 。

11．利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。

霍尔元件常用两种半导体材料制成：一类是N 型半导体，其载流子是电子，另一类是P 型半导体，其载流子称为“空穴”，相当于带正电的粒子。

把某种材料制成的长方体霍尔元件竖直放在匀强磁场中，磁场B 的方向垂直于霍尔元件的工作面，当霍尔元件中通有如图所示方向的电流I 时，其上、下两表面之间会形成电势差。

则下列说法中正确的是（ ）
A ．若长方体是N 型半导体，则上表面电势高于下表面电势
B ．若长方体是P 型半导体，则上表面电势高于下表面电势
C ．在测地球赤道的地磁场强弱时，元件的工作面应与所在位置的水平面平行
D ．在测地球两极的地磁场强弱时，元件的工作面应与所在位置的水平面平行
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．若长方体是N 型半导体，由左手定则可知，电子向上表面偏转，则上表面电势低于下表面电势；若长方体是P 型半导体，则带正电的粒子向上表面偏转，即上表面电势高于下表面电势，选项A 错误，B
正确；
C．赤道处的地磁场是水平的，则在测地球赤道的地磁场强弱时，元件的工作面应与所在位置的水平面垂直，选项C错误；
D．两极处的地磁场是竖直的，在测地球两极的地磁场强弱时，元件的工作面应与所在位置的水平面平行，选项D正确。

故选BD。

12．如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R=10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1，副线圈与用电器R0组成闭合电路.若T1、T2均为理想变压器, T2的副线圈两端电压．2202sin100
U tπ
=（V），当用电器电阻R0=llΩ时( )
A．通过用电器R0的电流有效值是20A
B．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小
C．发电机中的电流变化频率为100 Hz
D．升压变压器的输入功率为4650W
【答案】AD
【解析】
【详解】
A. 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为
2202
22
m=，负载电阻为11Ω，所以通过R0
电流的有效值是20A，故A正确；
B. 当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输出功率增大，则发电机的输出功率也增大，故B错误；
C. 交流电经过变压器，频率不变，则交流电的频率f=ω/2π=50Hz.故C错误；
D. 根据I3：I4=n4：n3得，输电线上的电流I3=5A，则输电线上损耗的功率P损= 2
3
I R=25×10W=250W，降压变压器的输入功率P3=U4I4=220×20W=4400W，则升压变压器的输出功率P=P3+P损
=4400+250W=4650W.故D正确；
故选AD
【点睛】
在输电的过程中，交流电的频率不变，结合降压变压器的输出电压和用电器的电阻，根据欧姆定律求出通
过用电器的电流，结合输电线上的功率损失求出升压变压器的输入功率．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．小明想要粗略验证机械能守恒定律。

把小钢球从竖直墙某位置由静止释放，用数码相机的频闪照相功能拍摄照片如图所示。

已知设置的频闪频率为f ，当地重力加速度为g 。

(1)要验证小钢球下落过程中机械能守恒，小明需要测量以下哪些物理量______（填选项前的字母）。

A ．墙砖的厚度d B ．小球的直径D C ．小球的质量m
(2)照片中A 位置______（“是”或“不是”）释放小球的位置。

(3)如果表达式___________（用题设条件中给出的物理量表示）在误差允许的范围内成立，可验证小钢球下落过程中机械能守恒。

【答案】A 不是 2g df =
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]．此题为粗略验证机械能守恒，对于小球直径没有必要测量，表达式左右两边都有质量，所以质量没有必要测量，只需要测量墙砖的厚度．
（2）[2]．图片上可以看出，:::1:2:3:4AB BC CD DE =，所以A 点不是释放小球的位置． （3）[3]．由匀变速直线运动规律
2x aT ∆=
周期和频率关系
1T f
= 其中
x d ∆=
若机械能守恒，则
a=g
即满足
2g df =
14．某实验小组要做“探究小车所受外力与加速度关系”的实验，采用的实验装置如图1所示。

（1）本实验中_______(填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力，______ (填“需要”或“不需要”）钩码的质量远小于小车的质量。

（2）该同学在研究小车运动时打出了一条纸带，如图2所示。

在纸带上，连续5个点为一个计数点，相邻两个计数点之间的距离依次为x1=1.45cm，x2=2.45 cm, x3=3.46cm，x4=4.44 cm, x5=5.45 cm, x6=6.46 cm，打点计时器的频率f=50Hz,则打纸带上第5个计数点时小车的速度为______m/s；整个过程中小车的平均加速度为_______m/s2。

(结果均保留2位有效数字）
【答案】需要不需要
【解析】
【详解】
（1）本实验是通过力传感器测量的细线的拉力，要想将拉力作为小车的合外力，需要平衡摩擦力；由于拉力可以直接读出，所以钩码的质量不需要远远小于小车的质量；
（2）频率，则周期，连续5个点为一个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔；第5个计数点的速度为，根据逐差法可知小车的加速度为：．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L，如图所示，装入6 L的药液后再用密封盖将贮液筒密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入300 cm3，1 atm的空气，设整个过程温度保持不变．
(1)要使贮气筒中空气的压强达到4 atm，打气筒应打压几次？
(2)在贮气筒中空气的压强达到4 atm时，打开喷嘴使其喷雾，直到内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液？
【答案】(1)15(2)1.5 L
【解析】
试题分析：气体发生等温变化，应用玻意耳定律求出打气的次数；当内外气压相等时，药液不再喷出，应
用玻意耳定律求出空气的体积，然后求出剩余的药液．
（1）设每打一次气，贮液筒内增加的压强为p，
由玻意耳定律得：1 atm×300cm3＝1.5×103cm3×p，p＝0.2atm，
需打气次数
41
15
0.2
n
-
==
(2)设停止喷雾时贮液筒内气体体积为V，
由玻意耳定律得：4 atm×1.5 L＝1 atm×V，V＝6 L，
故还剩贮液7.5 L－6 L＝1.5 L
点睛：本题考查了理想气体状态方程，分析清楚气体状态变化过程、求出气体的状态参量、应用玻意耳定律即可正确解题．
16．两根距离为L=2m的光滑金属导轨如图示放置，P1P2，M1M2两段水平并且足够长，P2P3，M2M3段导轨与水平面夹角为θ=37°。

P1P2，M1M2与P2P3，M2M3段导轨分别处在磁感应强度大小为B1和B2的磁场中，两磁场方向均竖直向上，B1=0.5T且满足B1=B2cosθ。

金属棒a，b与金属导轨垂直接触，质量分别
为
2
19
kg和0.1kg，电阻均为1Ω，b棒中间系有一轻质绳，绳通过光滑滑轮与质量为0.2kg的重物连接，
重物距离地面的高度为10m。

开始时，a棒被装置锁定，现静止释放重物，已知重物落地前已匀速运动。

当重物落地时，立即解除b棒上的轻绳，b棒随即与放置在P2M2处的绝缘棒c发生碰撞并粘连在一起，随后bc合棒立即通过圆弧装置运动到倾斜导轨上，同时解除a棒的锁定。

已知c棒的质量为0.3kg，假设bc棒通过圆弧装置无能量损失，金属导轨电阻忽略不计，空气阻力不计，sin37ο=0.6，cos37ο=0.8，g取10m/s2，求：
(1)b棒与c棒碰撞前的速度；
(2)b棒从静止开始运动到与c棒碰撞前，a棒上产生的焦耳热；
(3)a棒解除锁定后0.5s，bc合棒的速度大小为多少。

【答案】(1)4m/s(2)8.8J(3)27
m/s 8
【解析】【详解】
(1)由题可知，b 棒与c 棒碰前，已经匀速
由受力分析得：
Mg=F 安
221112B L v F B IL R
==安 可得
v 1=4m/s
方向水平向右
(2)由能量守恒得：
211()2
b Q Mgh M m v =-+总 可得：
Q 总=17.6J
所以：
18.8J 2
a Q Q ==总 (3)以向右为正方向，由动量守恒得：
m b v 1=(m b +m c )v 2
解得：
v 2=1m/s
a 棒：
F 安1=B 1IL=m a a 1
bc 合棒：
(m b +m c )gsinθ-F 安2cosθ=(m b +m c )a 2
F 安2=B 2IL
21cos 2bc a B Lv B Lv I R
θ-= 代入初始条件，v bc =v 2，v a =0；
解得：
12219m/s 4
a a == 可得，bc 合棒和a 棒接下来均做加速度为的
219m/s 4匀加速运动， '22bc v v a t =+
解得：
'
27m/s 8
bc v = 17．如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知水对该单色光的折射率为4/3，玻璃对该单色光的折射率为1.5，容器底部玻璃的厚度为d ，水的深度为2d ．求：
（1）该单色光在玻璃和水中传播的速度
（2）水面形成的圆形光斑的半径（不考虑两个界面处的反射光线）
【答案】（1）23c ；34c （2）2567r d =⎝⎭ 【解析】
【分析】
【详解】
（1）由c v n =得 光在水中的速度为
34
v c =水 光在玻璃中的速度为 23v c =
玻璃 （2）如图所示：光恰好在水和空气的分界面发生全反射时
113sin 4
C n == 在玻璃与水的分界面上，由
21
sin sin n C n θ= 得
2sin 3
θ= 则光斑的半径
2567r d ⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭
．。