吉林省延边朝鲜族自治州2021届新高考物理仿真第四次备考试题含解析

吉林省延边朝鲜族自治州2021届新高考物理仿真第四次备考试题
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．如图所示，木箱置于水平地面上，一轻质弹簧一端固定在木箱顶部，另一端系一小球，小球下端用细线拉紧固定在木箱底部。

剪断细线，小球上下运动过程中木箱刚好不能离开地面。

已知小球和木箱的质量相同，重力加速度大小为g ，若0t 时刻木箱刚好不能离开地面，下面说法正确的是
A ．0t 时刻小球速度最大
B ．0t 时刻小球加速度为零
C ．0t 时刻就是刚剪断细线的时刻
D ．0t 时刻小球的加速度为2g
【答案】D
【解析】
【详解】
小球运动到最高点时木箱恰好不能离开地面，此时小球速度为零，对木箱受力分析有: F Mg =，对小球受力分析有:
mg F ma '+=
又F F '=，M m =，解得:
2m M a g g m
+== A.A 项与 上述分析结论不相符，故A 错误；
B.B 项与 上述分析结论不相符，故B 错误；
C.C 项与 上述分析结论不相符，故C 错误；
D.D 项与 上述分析结论相符，故D 正确。

2．如图所示是旅游景区中常见的滑索。

研究游客某一小段时间沿钢索下滑，可将钢索简化为一直杆，滑轮简化为套在杆上的环，滑轮与滑索间的摩擦力及游客所受空气阻力不可忽略，滑轮和悬挂绳重力可忽略。

游客在某一小段时间匀速下滑，其状态可能是图中的（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
设索道的倾角为α，若不考虑任何阻力，对滑轮和乘客组成的整体，由牛顿第二定律得
（M+m）gsinα=（M+m）a
对乘客由于满足
Mgsinα=Ma
可知绳子与索道垂直。

若索道与滑轮之间有摩擦，而乘客不受空气阻力，则当匀速运动时，绳子在竖直方向；若同时考虑滑轮与索道之间的摩擦以及人所受的空气阻力，则绳子应该在垂直于索道与竖直方向之间，则选项B正确，ACD错误；故选B。

3．下列说法正确的是（）
A．牛顿第一定律并不是在任何情况下都适用的
B．根据F=ma可知，物体的加速度方向一定与物体所受拉力F的方向一致
C．绕地球飞行的宇航舱内物体处于漂浮状态是因为没有受到重力作用
D．人在地面上起跳加速上升过程中，地面对人的支持力大于人对地面的压力
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.牛顿第一定律只能适用于宏观、低速的物体，故A正确；
B.F=ma中的物体加速度对应的是物体所受的合外力，而不仅仅是拉力F，故B错误；
C.绕地球飞行的宇航舱内物体依旧受到地球的吸引作用，故依旧受到重力作用，故C错误；
D.地面对人的支持力与人对地面的压力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故D错误。

故选A。

4．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则() A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
C ．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小
D ．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
根据光电效应方程0km E h W γ=-得，光强度不影响光电子的最大初动能，光电子的最大初动能与入射光的频率有关；光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与光的强度无关；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光的强度减弱，单位时间内发出光电子数目减少．故A 正确，BCD 错误． 5．雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气阻力对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，则图所示的图像中，能正确反映雨滴下落运动情况的是：( )
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】C
【解析】
【详解】
当雨滴刚开始下落时，阻力f 较小，远小于雨滴的重力G ，即f ＜G ，故雨滴做加速运动；由于雨滴下落时空气对它的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，由mg-f=ma 可知加速度减小，故当速度达到某个值时，阻力f 会增大到与重力G 相等，即f=G ，此时雨滴受到平衡力的作用，将保持匀速直线运动；故C 正确，ABD 错误。

6．下列现象中属于分子斥力的宏观表现的是
A．镜子破碎后再对接无法接起B．液体体积很难压缩
C．打气筒打气，若干次后难再打进D．橡皮筋拉伸后放开会自动缩回
【答案】B
【解析】
【详解】
镜子破碎后再对接无法接起，并不是因为分子间表现为斥力，而是由于分子间距离大于分子直径的10倍以上，分子间的作用力太小，不足以使碎玻璃片吸引到一起，故A错误．液体难于被压缩是因为液体中分子距离减小时表现为斥力，故B正确．打气筒打气，若干次后难再打进，是因为气体的压强增大的缘故，不是因为分子间存在斥力，故C错误．橡皮筋拉伸后放开会自动缩回，是由于分子间存在引力的缘故，故D错误．故选B.
【点睛】
本题考查了热学的基础知识，关键要明确分子间同时存在着引力和斥力，二者都随分子间距离的增加而减小，而斥力减小得快，根据现象分析出斥力的表现．
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．质谱仪用来分析带电粒子的质量与电荷量，其构造原理如图所示。

将第-种粒子源放于S处，经加速电场（电压为U）加速后垂直于磁场方向、垂直于磁场边界进入匀强磁场。

在磁场中运动后到达磁场边界上的P点。

换第二种粒子源也放在S处，其粒子同样到达P点。

粒子从粒子源射出的初速度均为零，不计粒子重力。

则下列说法正确的是（）
A．若第二种粒子的电性与第一种不同，需同时改变电场方向与磁场方向
B．若第二种粒子的电性与第一种不同，只需改变电场方向或磁场方向即可
C．若第二种粒子与第--种粒子是同位素，其质量比为26
27
，保持电场电压不变，则磁场磁感应强度需调整26
27
D．若第二种粒子与第--种粒子的质量比为13
14
、电荷量比为
12
13
，保持磁场磁感应强度不变，则电场电压
需调整为原来的168 169
【答案】ACD
【解析】
【详解】
AB ．如图所示
带电粒子运动有3个子过程。

两种粒子要在电场中加速，则电场力方向相同。

因电性不同，则电场方向相反。

粒子进入磁场时速度方向相同，在磁场中均向下偏转，所受洛伦兹力方向相同，由左手定则知粒子电性不同，则磁场方向不同，故A 正确，B 错误；
CD ．加速电场加速有
212
qU mv = 磁场中圆周运动有
2
v qvB m r
= 解得
12mU B r q
=第二种粒子与第-种粒子是同位素，其电荷量q 相同，若质量比为
2627，则 22112627
B m B m ==解得
22111212141681313169
U q m U q m =⨯=⨯= 故CD 正确。

故选ACD 。

8．质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。

由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O 进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN 上的P 1、P 2、P 3三点，已知底板MN 上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为B 1、B 2，速度选择器中匀强电场的电场强度的大小为E 。

不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，则
A ．速度选择器中的电场方向向右，且三种粒子均带正电
B ．三种粒子的速度大小均为2
E B C ．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P 3点的粒子质量最大
D ．如果三种粒子电荷量均为q ，且P 1、P 3的间距为Δx ，则打在P 1、P 3两点的粒子质量差为
122qB B x E
∆ 【答案】ACD
【解析】
【详解】
A ．根据粒子在磁场
B 2中的偏转方向，由左手定则知三种粒子均带正电，在速度选择器中，粒子所受的洛伦兹力向左，电场力向右，知电场方向向右，故A 正确；
B ．三种粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受力平衡，有 1qE qvB =
得
1
E v B = 故B 错误；
C ．粒子在磁场区域B 2中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
2
2v qvB m R
= 得：
2
mv R qB = 三种粒子的电荷量相等，半径与质量成正比，故打在P 3点的粒子质量最大，故C 正确；
D ．打在P 1、P 3间距
31313122212
222222()m v m v v E x R R m m m qB qB qB qB B ∆=-=
-=-=∆ 解得：
122qB B x m E
∆∆= 故D 正确；
故选ACD 。

9．2011年9月29日晚21时16分，我国将首个目标飞行器天宫一号发射升空，它将在两年内分别与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船对接，从而建立我国第一个空间实验室，假如神舟八号与天宫一号对接前所处的轨道如图所示，当它们在轨道运行时，下列说法正确的是( )
A ．神州八号的加速度比天宫一号的大
B ．神州八号的运行速度比天宫一号的小
C ．神州八号的运行周期比天宫一号的长
D ．神州八号通过加速后变轨可实现与天宫一号对接
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
根据万有引力定律和牛顿第二定律有：2Mm G r ＝2
v m r
＝224mr T π⋅＝ma n ，解得：v GM r ，T ＝3
2r GM
，a n ＝2GM r ，由图可知神州八号的轨道半径比天宫一号的小，所以神州八号的运行速度比天宫一号的大，神州八号的运行周期比天宫一号的短，神州八号的加速度比天宫一号的大，故BC 错误，A 正确；神州八号通过加速后将做离心运动，可运行至较高轨道与天宫一号对接，故D 正确。

故选AD 。

10．天文学家观测发现的双子星系统“开普勒—47”有一对互相围绕运行的恒星，其中一颗大恒星的质量为M ，另一颗小恒星只有大恒星质量的三分之一，引力常量为G ，据此可知（ ）
A ．大、小两颗恒星的转动周期之比为1：3
B ．大、小两颗恒星的转动角速度之比为1：1
C ．大、小两颗恒星的转动半径之比为3：1
D ．大、小两颗恒星的转动半径之比为1：3
【答案】BD
【解析】
【详解】
AB ．互相围绕运行的恒星属于双星系统，大、小两颗恒星的转动周期和角速度均相等，故A 错误，B 正 确；
CD ．设大恒星距离两恒星转动轨迹的圆心为1x ，小恒星距离两恒星转动轨迹的圆心为2x ，由 22123
M M x x ωω= 可得大，小两颗恒星的转动半径之比为1：3，故C 错误、D 正确。

故选BD 。

11．下列说法正确的是（ ）
A ．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离
B ．密闭容器中的理想气体温度不变，体积增大，则气体一定吸热
C ．分子间距增大时，分子势能增大，分子力做负功
D ．热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其他变化
E.液体不浸润固体的原因是，附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏
【答案】ABE
【解析】
【分析】
【详解】
A ．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间距离，分子力表现为引力，故液体表面存在表面张力；故A 正确；
B ．密闭容器中的理想气体温度不变，气体内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可得
U W Q ∆=+
气体一定要从外界吸热，故B 正确；
C ．当分子间作用力表制现为斥力时，距离增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子间作用力表现为引力时，距离增大，分子力做负功，分子势能增大。

故C 错误；
D ．根据热力学第二定律的另一种表述可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化，故D 错误；
E ．液体不浸润固体的原因是，附着层的液体分子可能比液体内部稀疏，也就是说，附着层内液体分子间的距离大于分子力平衡的距离，附着层内分子间的作用表现为引力，附着层由收缩的趋势，就像液体表面张力的作用一样。

这样的液体与固体之间表现为不浸润，所以E 正确。

故选ABE 。

12．下列说法正确的是（ ）
A ．石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体
B ．一定质量的理想气体经过等容过程，吸收热量，其内能不一定增加
C ．足球充足气后很难压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
D ．当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部 E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关
【答案】ADE
【解析】
【详解】
A ．石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体，A 正确；
B ．根据U Q W ∆=+可知，一定质量的理想气体经过等容过程，0W =，吸收热量0Q >，则0U ∆>，即其内能一定增加，B 错误；
C ．足球充气后很难压缩，是因为足球内大气压作用的结果，C 错误；
D ．由于表面张力的作用，当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是沿液体的表面，即表面形成张力，合力指向内部，D 正确；
E ．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分子数和气体温度有关，E 正确。

故选ADE 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．利用图示装置可以做力学中的许多实验．
（1）以下说法正确的是____________.
A ．利用此装置“研究匀变速直线运动” 时，须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响
B ．利用此装置探究 “小车的加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的a-M 关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比
C ．利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响
(2).小华在利用此装置“探究加速度a 与力F 的关系”时，因为不断增加所挂钩码的个数，导致钩码的质量远远大于小车的质量，则小车加速度a 的值随钧码个数的增加将趋近于__________的值.
【答案】（1）C （2）g
【解析】
【分析】
【详解】
（1）A ．此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，所以A 不准确；
B．曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种，所以若a﹣M图象是曲线，不能断定曲线是双
曲线，即不能断定加速度与质量成反比，应画出a﹣1
M
图象，故B
错误；
C．探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力，方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响，从而小车受到的合力即为绳子的拉力，故C正确．
（2）设小车质量为m，钩码质量为M，则对小车有：
Mg F Ma
=
﹣
对钩码有：
F mg ma
μ=
﹣
联立解得：
M m
a g
M m
μ
-
=
+
将上式变形为：
1
1
m
M
a g
m
M
μ
-
=
+
可见当M?m时，加速度a趋近于g．
14．图甲为一个简单的多用电表的电路图，其中电源的电动势E=1.5V、内阻r=1.0Ω，电流表内阻R g=10Ω、满偏电流I g=10mA。

该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度。

(1)选择开关接“1”，指针指在图乙所示位置时示数为_____（结果保留三位有效数字）。

(2)如果选择开关接“3”，图甲中电阻R2=240Ω，则此状态下多用电表为量程_____的电压表。

(3)如果选择开关接“2”，该多用电表可用来测电阻，C刻度应标为_______Ω。

(4)如果选择开关接“2”，红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针刚好满偏，再测量某一电阻，指针指在图乙所示位置，则该电阻的测量阻值为_______Ω（保留两位有效数字）。

(5)如果将该多用电表的电池换成一个电动势为1.5V、内阻为1.2Ω的电池，正确调零后测量某电阻的阻值，其测量结果_____（选填“偏大”、“偏小”或“准确”）。

【答案】7.46mA 2.5V 150 51 准确
【解析】
【详解】
(1)[1]选择开关接“1”时测电流，电表表盘下面刻度的最小分度值为0.2mA ，指针在两最小刻度之间进行估读，故其示数为
37.4mA 0.2mA 7.46mA 10
+⨯= 说明：估读方法符合最新高考评分标准。

(2)[2]根据串联电路有分压作用可知，当电表满偏时有
()2 2.5V g g U I R R =+=
所以开关接“3”时为量程2.5V 的电压表。

(3)[3]欧姆表的内阻
150Ωg
E R I ==内 由于欧姆表的中值电阻等于欧姆表内阻，故C 处刻度为150Ω。

(4)[4]根据闭合电路欧姆定律有
x
E I R R =+内 其中
7.46mA I =，150ΩR =内
解得
51Ωx R =
(5)[5]因为电源内阻的变化，可以通过调零电阻阻值的变化来抵消，所以调零后测量某电阻阻值的测量结果是准确的。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．将电容器的极板水平放置分别连接在如图所示的电路上，改变滑动变阻器滑片的位置可调整电容器两极板间电压。

极板下方三角形ABC 区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，其中∠B=30︒、∠C=90︒，底边AB 平行于极板，长度为L ，磁感应强度大小为B 。

一粒子源O 位于平行板电容器中间位置，可产生无初速度、电荷量为+q 的粒子，在粒子源正下方的极板上开一小孔F ，OFC 在同一直线上且垂直于极板。

已知电源电动势为E ，内阻忽略不计，滑动变阻器电阻最大值为R ，粒子重力不计，求：
(1)当滑动变阻器滑片调节到正中央时，粒子从小孔F 射出的速度；
(2)调整两极板间电压，粒子可从AB 边射出。

若使粒子从三角形直角边射出且距离C 点最远，两极板间所加电压应是多少。

【答案】 2Eq m (2)22
316qB L m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)当滑动变阻器调到2
R 时，两极板间电压为 =2
E U 设粒子加速电压为1U ，则有
1=4
E U 由动能定理可得
2112
qU mv =
解得 2qE v m
=(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，与AB 相切，设轨道半径为r ，由几何关系得
3r L = 由牛顿第二定律可知
211v qv B m r
= 设两极板间电压为2U ，由动能定理得
221122
U q mv = 解得
22
2316qB L U m
= 16．如图甲所示为足够长、倾斜放置的平行光滑导轨，处在垂直斜面向上的匀强磁场中，导轨上端接有一定值电阻，导轨平面的倾角为37°，金属棒垂直导轨放置，用一平行于斜面向上的拉力F 拉着金属棒由静止向上运动，金属棒的质量为0.2 kg ，其速度大小随加速度大小的变化关系如图乙所示.金属棒和导轨的电阻不计，sin370.6,37cos 0.8︒︒==，求：
（1）拉力F 做功的最大功率
（2）回路中的最大电功率
【答案】（1） 1.76W ； （2）0.56W 。

【解析】
【详解】
（1）当用拉力F 拉着金属棒向上运动时
22sin B v F mg m R
L a θ--= 由于v 与a 成线性关系，因此拉力F 为恒力，当速度为零时，拉力
sin 37 1.76N m F mg ma =︒+=
金属棒运动过程中的最大速度为1m/s ，因此拉力的最大功率为
m 1.76W F P Fv ==
（2）当加速度为零时，安培力最大
sin 0.56N m F F mg θ=-=安
根据功能关系可知，电路中的最大电功率等于克服安培力做功的最大功率
m 0.561W 0.56W m P F v ==⨯=安
17．一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面AOB 镀银，O 表示平圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M 点入射，经过AB 面反射后从N 点射出。

已知光线在M 点的入射角为37︒，60MOA ∠=︒，30NOB ∠=︒，求：
①光线在M 点的折射角；
②透明物体的折射率。

【答案】①15°②()3625n =+ 【解析】 【详解】
①如图，透明物体内部的光路为折线MPN ，Q 、M 点相对于底面EF 对称，Q 、P 和N 三点共线，在M 点处，光的入射角为i ，折射角为r ，OMQ α∠=，PNF β∠=，根据题意有30α=︒ 由几何关系得，PNO PQO r ∠=∠=，于是60r β+=︒，且r αβ+=得15r =︒
②根据折射率公式有sin sin i n r =得3
625n =。