上海市徐汇区2021届第二次新高考模拟考试物理试卷含解析

上海市徐汇区2021届第二次新高考模拟考试物理试卷
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．如图所示，车厢水平底板上放置质量为M 的物块，物块上固定竖直轻杆。

质量为m 的球用细线系在杆上O 点。

当车厢在水平面上沿直线加速运动时，球和物块相对车厢静止，细线偏离竖直方向的角度为θ，此时车厢底板对物块的摩擦力为f 、支持力为N ，已知重力加速度为g ，则（ ）
A ．f=Mgsinθ
B ．f=Mgtanθ
C ．N=(M+m)g
D ．N=Mg
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
以m 为研究对象，受力如图所示
由牛顿第二定律得
tan mg ma θ=
解得
tan a g θ=
而绳的拉力为
cos mg
T θ=
以M 为研究对象，受力如图所示
在竖直方向上，由平衡条件有
()cos N Mg T M m g θ=+=+
在水平方向上，由牛顿第二定律有
sin f T Ma θ-=
解得
()tan f M m g θ=+
故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

2．将三个质量均为m 的小球a b c 、、用细线相连后（b c 、间无细线相连），再用细线悬挂于O 点，如图所示，用力F 拉小球c ，使三个小球都处于静止状态，且细线Oa 与竖直方向的夹角保持30θ=o ，则F 的最小值为（ ）
A ．mg
B ．2mg
C ．32mg
D 3 【答案】C
【解析】
【详解】 静止时要将三球视为一个整体，重力为3mg ，当作用于c 球上的力F 垂直于oa 时，F 最小，由正交分解
法知：水平方向Fcos30°=Tsin30°，竖直方向Fsin30°
+Tcos30°=3mg ，解得F min =1.5mg ．故选C ． 3．如图所示，固定斜面上放一质量为m 的物块，物块通过轻弹簧与斜面底端的挡板连接，开始时弹簧处于原长，物块刚好不下滑。

现将物块向上移动一段距离后由静止释放，物块一直向下运动到最低点，此时刚好不上滑，斜面的倾角为θ，重力加速度为g ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在物块向下运动过程
中，下列说法不正确的是()
A ．物块与斜面间的动摩擦因数为tan θ
B ．当弹簧处于原长时物块的速度最大
C ．当物块运动到最低点前的一瞬间，加速度大小为sin g θ
D ．物块的动能和弹簧的弹性势能的总和为一定值
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．由于开始时弹簧处于原长，物块刚好不下滑，则
sin cos mg mg θμθ=
得物块与斜面间的动摩擦因数
tan μθ=
选项A 正确；
B ．由于物块一直向下运动，因此滑动摩擦力始终与重力沿斜面向下的分力平衡，因此当弹簧处于原长时，物块受到的合外力为零，此时速度最大，选项B 正确；
C ．由于物块在最低点时刚好不上滑，此时弹簧的弹力
sin cos 2sin F mg mg mg θμθθ=+=
物块在到达最低点前的一瞬间，加速度大小为
2sin F a g m
θ== 选项C 错误；
D ．对物块研究
F G f k W W W E ++=∆
而重力做功和摩擦力做功的代数和为零，因此弹簧的弹力做功等于物块动能的变化量，即弹簧的弹性势能和物块的动能之和为定值，选项D 正确。

故选C 。

4．2019年诺贝尔物理学奖授予了三位天文学家，以表彰他们对于人类对宇宙演化方面的了解所作的贡献。

其中两位学者的贡献是首次发现地外行星，其主要原理是恒星和其行星在引力作用下构成一个“双星系统”，恒星在周期性运动时，可通过观察其光谱的周期性变化知道其运动周期，从而证实其附近存在行星。

若观测到的某恒星运动周期为T ，并测得该恒星与行星的距离为L ，已知万有引力常量为G ，则由这些物理量可以求得（ ）
A ．行星的质量
B ．恒星的质量
C ．恒星与行星的质量之和
D ．恒星与行星圆周运动的半径之比
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
恒星与行星组成双星，设恒星的质量为M ，行星的质量为m 。

以恒星为研究对象，行星对它的引力提供了向心力，假设恒星的轨道半径为r 1，动力学方程为 2
122GMm M r L T π⎛⎫= ⎪⎝⎭
得到行星的质量 22124L r m GT
π= 以行星为研究对象，恒星对它的引力提供了向心力，假设行星的轨道半径为r 2，动力学方程为 2
222GMm m r L T π⎛⎫= ⎪⎝⎭
得到恒星的质量 22224L r M GT
π= 则有
23
24L M m GT
π+= 故ABD 错误，C 正确。

故选C 。

5．四个水球可以挡住一颗子弹！如图所示，是央视《国家地理》频道的实验示意图，直径相同（约30cm 左右）的4个装满水的薄皮气球水平固定排列，子弹射入水球中并沿水平线做匀变速直线运动，恰好能穿出第4个水球，气球薄皮对子弹的阻力忽略不计。

以下判断正确的是（ ）
A ．子弹在每个水球中的速度变化相同
B ．每个水球对子弹做的功不同
C ．每个水球对子弹的冲量相同
D ．子弹穿出第3个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．子弹向右做匀减速运动，通过相等的位移时间逐渐缩短，所以子弹在每个水球中运动的时间不同。

加
速度相同，由v at =V
知，子弹在每个水球中的速度变化不同，选项A 错误； B ．由W fx =-知，f 不变，x 相同，则每个水球对子弹的做的功相同，选项B 错误；
C ．由I ft =知，f 不变，t 不同，则每个水球对子弹的冲量不同，选项C 错误；
D ．子弹恰好能穿出第4个水球，则根据运动的可逆性知子弹穿过第4个小球的时间与子弹穿过前3个小球的时间相同，子弹穿出第3个水球的瞬时速度即为中间时刻的速度，与全程的平均速度相等，选项D 正确。

故选 D 。

6．质量为m 的长木板放在光滑的水平面上，质量为
12
m 的物块放在长木板上，整个系统处于静止状态.若对物块施加水平拉力（如图甲），使物块能从长木板上滑离，需要的拉力至少为F 1；若对长木板施加水平拉力（如图乙），也使物块能从长木板上滑离，需要的拉力至少为F 2，则12
F F 为
A ．12
B ．2
C ．23
D ．32
【答案】A
【解析】
【详解】
设物块与长木板间的动摩擦因数为μ，要使物块滑离，则
1132
F ma = 112
mg ma μ= 2232
F ma =
1
2
1
2
F
F
=.
A．
1
2
，与结论相符，选项A正确；
B．2，与结论不相符，选项B错误；
C．
2
3
，与结论不相符，选项C错误；
D．
3
2
，与结论不相符，选项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．如图所示为质谱仪的结构原理图带有小孔的两个水平极板1S、2S间有垂直极板方向的匀强电场，圆筒N内可以产生质子和氚核，它们由静止进入极板间，经极板间的电场加速后进入下方的匀强磁场，在磁场中运动半周后打到底片P上。

不计质子和氚核的重力及它们间的相互作用。

则下列判断正确的是（）
A．质子和氚核在极板1S、2S间运动的时间之比为3
B．质子和氚核在磁场中运动的时间之比为1:3
C．质子和氚核在磁场中运动的速率之比为3
D．质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比为1:3
【答案】AD
【解析】
【详解】
由题意可知质子和氚核的质量之比为1：3；电量之比为1：1；
A．粒子在电场中做初速度为零的匀加速动，电场力提供加速度，则有
t =故质子和氚核在极板间运动的时间之比
12t t == 故A 正确；
B ．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期
2πm T qB
= 质子和氚核在磁场中均运动半个周期，则质子和氚核在磁场中运动的时间之比
11221213
t m q m q t =''= 故B 错误；
C ．根据动能定理有
212
qU mv =
得
121
v v == 故C 错误；
D ．由公式
mv r qB
= 得质子和氚核在磁场中运动的轨迹半径之比
11122221r m v q r m v q == 故D 正确。

故选AD 。

8．下列关于热现象的说法正确的是________．
A ．小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力
B ．液体分子的无规则运动称为布朗运动
C ．热量不可能从低温物体传到高温物体
D ．分子间的距离增大时，分子势能可能减小
E.分子间的距离减小时，分子引力和斥力都增大
【答案】ADE
【解析】
草叶上的露珠存在表面张力，它表面的水分子表现为引力，从而使它收缩成一个球形，与表面张力有关，故A 正确；布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故B 错误；热力学第二定律是说热量不能自发地从低温物体传向高温物体，此说法略去了“自发地”，通过外力做功是可以把热量从低温物体提取到高温物体的.例如电冰箱的制冷就是这一情况，所以C 错误；当分子间距小于r0时，分子力表现为斥力，随着分子间距离的增大，分子势能减小，所以D 正确；分子间的距离减小时，分子引力和斥力都增大，斥力增大的较快，所以E 正确．
9．如图所示，在光滑的水平桌面上有体积相同的两个小球A 、B ，质量分别为m=0.1kg 和M=0.3kg ，两球中间夹着一根压缩的轻弹簧，原来处于静止状态，同时放开A 、B 球和弹簧，已知A 球脱离弹簧的速度为6m/s ，接着A 球进入与水平面相切，半径为0.5m 的竖直面内的光滑半圆形轨道运动，PQ 为半圆形轨道竖直的直径，2
10/g m s =，下列说法正确的是
A ．弹簧弹开过程，弹力对A 的冲量大于对
B 的冲量
B ．A 球脱离弹簧时B 球获得的速度大小为2m/s
C ．A 球从P 点运动到Q 点过程中所受合外力的冲量大小为1N·s
D ．若半圆轨道半径改为0.9m ，则A 球不能到达Q 点
【答案】BCD
【解析】
【详解】
弹簧弹开两小球的过程，弹力相等，作用时间相同，根据冲量定义可知，弹力对A 的冲量大小等于B 的冲量大小，故A 错误；由动量守恒定律12mv Mv =，解得A 球脱离弹簧时B 球获得的速度大小为22/v m s =，故B 正确；设A 球运动到Q 点时速率为v ，对A 球从P 点运动到Q 点的过程，由机械能守恒定律可得22111222
mv mg R mv =⋅+，解得：v=4m/s ，根据动量定理1()1I mv mv N s =--=⋅，即A 球从P 点运动到Q 点过程中所受合外力的冲量大小为1N·
s ，故C 正确；若半圆轨道半径改为0.9m ，小球到达Q 点的临界速度3/Q v gR m s ==，对A 球从P 点运动到Q 点的过程，由机械能守恒定律
22111222
mv mg R mv =⋅+，解得0v =，小于小球到达Q 点的临界速度，则A 球不能达到Q 点，故D 正确。

故选BCD 。

10．甲、乙两物体在同一条直线上运动，其运动的位置一时间图象如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A ．在3～5s 时间内，甲的速度大小等于乙的速度大小
B ．甲的出发位置在乙的前面
C ．甲、乙在20m 处相遇
D ．在3～7s 的时间内，甲的平均速度大小小于乙的平均速度大小
【答案】CD
【解析】
【详解】
A ．因为x-t 图像的斜率等于速度，可知在3～5s 时间内，甲的速度大小小于乙的速度大小，选项A 错误；
B ．甲和乙出发的位置都在x=0位置，选项B 错误；
C ．由图像可知，甲、乙在20m 处相遇，选项C 正确；
D ．在3～7s 的时间内，甲的位移小于乙的位移，根据x v t =
可知，甲的平均速度大小小于乙的平均速度大小，选项D 正确；
故选CD 。

11．两材料完全相同的、可视为质点的滑块甲和滑块乙放在粗糙的水平上，在两滑块的右侧固定一挡板。

已知两滑块与水平面之间的动摩擦因数均为μ，甲、乙两滑块的质量分别为m 1=3m 、m 2=2m ，且在水平面上处于静止状态。

现给滑块甲一向右的初速度v 0（未知），使滑块甲和滑块乙发生无能量损失的碰撞，经过一段时间滑块乙运动到挡板处且被一接收装置接收，而滑块甲未与挡板发生碰撞，开始两滑块之间的距离以及滑块乙与挡板之间的距离均为L ，重力加速度为g 。

滑块甲与滑块乙碰后的瞬间速度分别用v 1、v 2表示，下列正确的说法是（ ）
A ．v 1∶v 2=1∶5
B ．v 1∶v 2=1∶6
C ．v 06118gL μ
D ．v 0103
gL μ
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．两滑块碰撞过程满足动量守恒定律和机械能守恒定律，设碰撞前瞬间滑块甲的速度为v ，则有 m 1v ＝m 1v 1＋m 2v 2
由机械能守恒定律得 12m 1v 2＝12m 1v 12＋12
m 2v 22 联立解得
v 1＝5v ，v 2＝65
v 则二者速度大小之比为
v 1∶v 2＝1∶6
A 错误，
B 正确；
CD ．当滑块甲初速度最小时，碰后滑块乙应刚好运动到右侧的挡板，则
－μm 2gL ＝－12
m 2v 22 碰前滑块甲做减速运动
－μm 1gL ＝
12m 1v 2－12m 1v 02 可得
v 0＝6118
gL μ C 正确，D 错误。

故选BC 。

12．如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为θ，以恒定速率v=4m/s 顺时针转动。

一煤块以初速度v 0=12m/s 从A 端冲上传送带，煤块的速度随时间变化的图像如图乙所示，取g=10m/s 2，则下列说法正确的是（ ）
A ．倾斜传送带与水平方向夹角的正切值tan θ=0.75：
B ．煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5。