福建省宁德市2021届新高考物理一模考试卷含解析

福建省宁德市2021届新高考物理一模考试卷
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．图示为两质点P 、Q 做匀速圆周运动的向心加速度大小a 随半径r 变化的图线，其中表示质点P 的图
线是一条双曲线，表示质点Q 的图线是过原点的一条直线。

由图线可知，在半径r 逐渐增大的过程中（ ）
A ．质点P 的线速度大小保持不变
B ．质点Q 的线速度大小保持不变
C ．质点P 的角速度不断增大
D ．质点Q 的角速度不断增大
【答案】A
【解析】
【详解】
A ．由向心加速度2v a r
=可知若a 与r 成反比，即图线是双曲线，则线速度大小保持不变，选项A 正确； C ．由角速度v r
ω=，线速度不变，则P 的角速度与半径成反比，选项C 错误； BD ．根据2a r ω=，若a 与r 成正比，即图线是过原点的直线，则角速度保持不变，即质点Q 的角速度保持不变，而线速度v r ω=，可见Q 的线速度与半径成正比，选项BD 错误。

故选A 。

2．如图甲所示，开口向上的导热气缸静置于水平桌面，质量为m 的活塞封闭一定质量气体，若在活塞上加上质量为m 的砝码，稳定后气体体积减小了△V 1，如图乙；继续在活塞上再加上质量为m 的砝码，稳定后气体体积又减小了△V 2，如图丙．不计摩擦，环境温度不变，则（ ）
A ．△V 1＜△V 2
B ．△V 1=△V 2
C ．△V 1＞△V 2
D ．无法比较△V 1与△V 2大小关系
【解析】
【详解】
设大气压强为0p，起初活塞处于平衡状态，所以：0p S Mg pS
+=
解得该气体的压强为：
0mg
p p
S =+
则甲状态气体的压强为：
10
mg
p p
S
=+
乙状态时气体的压强为：
20
2mg
p p
S
=+
丙状态时气体的压强为：
30
3mg
p p
S
=+
由玻意耳定律得：112233
p V p V p V
==
得：0
21
2
p S mg
V V
p S mg
+
=⋅
+，
32
3
p S mg
V V
p S mg
+
=⋅
+
所以1121
2
mg
V V V V
p S mg
∆=-=⋅
+
121311
2
2
3
mg
V V V V V V
p S mg
∆+∆=-=⋅<∆
+
所以：12
V V
∆>∆．
故本题选C．
【点睛】
对活塞进行受力分析，由平衡条件分别求出几种情况下的气体压强；由玻意耳定律可以求出气体体积，然后比较体积的变化即可．
3．如图，两梯形木块M、P（均可看成质点）叠放在水平地面上，M、P之间的接触面倾斜。

连接M与天花板之间的细绳沿竖直方向。

关于力的分析，下列说法正确（）
A．木块M不可能受二个力作用
B．木块M可能受三个力作用
C．木块M一定受四个力作用
D．地面可能受到水平方向的摩擦力
【答案】B
【解析】
ABC 、对A 受力分析，若细线伸直且拉力等于重力时，AB 间只接触无弹力，即A 只受重力、拉力作用，此时A 只受两个力，且AB 之间无摩擦，若A 细线未伸直即拉力为零，此时A 受重力、支持力、摩擦力作用，故AC 错误，B 正确。

C 、对整体进行分析，整体受重力、支持力或重力、支持力、拉力作用，而水平方向没有外力，故水平地面对B 物体没有摩擦力，故
D 错误；
4．甲乙两车在水平地面上的同一位置同时出发，沿一条直线运动，两车均可看做质点，甲乙两车的速度时间图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A ．t=1s 时甲车加速度为零
B ．前4s 内两车间距一直增大
C ．t=4s 时两车相遇
D ．两车在前4s 内的最大距离为5m
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由v t -可知，甲车一直做匀加速直线运动，故A 错误；
B ．在2s t =时两车速度相等，且乙车在甲车前，2s 到4s 由于甲车速度大于乙车速度，所以两车间距离减小，故B 错误；
C ．由v t -图像与坐标轴所围面积表示位移可知，4s 内乙车的位移为
=24m 8m x ⨯=乙
由图可知，甲车的加速度为
222m/s 2m/s 1
a == 由于甲车前2s 的位移为0，由后2s 的位移
21(2222)m 8m 2
x =⨯+⨯⨯=甲 故两车相遇，故C 正确；
D ．在2s t =时两车速度相等，距离最大即为
22m 4m x ∆=⨯=
故D 错误。

5．大喇叭滑梯是游客非常喜爱的大型水上游乐设施。

如图所示，一次最多可坐四人的浮圈从高为h 的平台由静止开始沿滑梯滑行，到达底部时水平冲入半径为R 、开口向上的碗状盆体中，做半径逐渐减小的圆周运动。

重力加速度为g ，下列说法正确的是（ ）
A ．人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于超重状态
B ．人和浮圈刚进入盆体时的速度大小为2gh
C ．人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力指向其运动轨迹的内侧
D ．人和浮圈进入盆体后，所受支持力与重力的合力大于所需的向心力
【答案】D
【解析】
【详解】
A ．由于人和浮圈沿滑梯下滑过程中有向下的分加速度，所以人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于失重状态，故A 错误。

B ．若不考虑摩擦阻力，根据机械能守恒有
212
mgh mv = 可得2v gh =。

由于人和浮圈沿滑梯下滑过程中受到了阻力作用，所以人和浮圈刚进入盆体时的速度一定小于2gh ，故B 错误。

C ．人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力为滑动摩擦力，与运动方向相反，故C 错误。

D ．人和浮圈进入盆体后做半径逐渐减小的圆周运动，为向心运动，其所受支持力与重力的合力大于所需的向心力，故D 正确。

故选D 。

6．一个带负电的粒子从x=0处由静止释放，仅受电场力作用，沿x 轴正方向运动，加速度a 随位置变化的关系如图所示，x 2－x 1=x 3－x 2可以得出（ ）
A ．从x 1到x 3过程中，电势先升高后降低
B ．在x 1和x 3处，电场强度相同
C ．粒子经x 1和x 3处，速度等大反向
D ．粒子在x 2处，电势能最大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 AB ．由图可知，20x :加速度方向沿x 轴正方向，23x x :加速度方向沿x 轴负方向，由于粒子带负电，则20x :电场强度方向沿x 轴负方向，23x x :电场强度沿x 轴正方向，根据沿电场线方向电势降低可知，从x 1到x 3过程中，电势先升高后降低，在x 1和x 3处，电场强度方向相反，故A 正确，B 错误； C ．a t 图像与坐标轴所围面积表示速度变化量，由图像可知，13x x :速度变化为0，则粒子经x 1和x 3处，速度相同，故C 错误；
D ．20x :电场强度方向沿x 轴负方向，23x x :电场强度沿x 轴正方向，则在x 2处电势最高，负电荷的电势能最小，故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．下列说法正确的是________。

A ．单摆的周期与振幅无关
B ．机械波和电磁波都可以在真空中传播
C ．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率
D ．两列波产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域交替排列
【答案】AD
【解析】
【详解】
A ．单摆周期为：
T ＝与振幅无关，A 正确；
B ．机械波必须在弹性媒介中传输，不能在真空中传播；电磁波可以在真空中传播，故B 错误.
C ．受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振动显著增强，当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振，C 错误；
D ．两列波相叠加产生干涉现象时，振动加强区域与减弱区域间隔出现，这些区域位置不变，D 正确． 8．一根轻弹賛下端固定，竖直立在水平面上.其正上方一定局度处有一质量为m ＝0.2kg 的小球从静止开
始下落，不计空气阻力.从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中（弹簧一直保持竖直且在弹性限度内），当弹簧压缩量x ∆为0.1m 时，小球的重力等于弹簧对它的弹力，重力加速度g 取10m/s 2，小球和弹簧接触瞬间的机械能损失不计，则（ ）
A ．该弹簧的劲度系数为20N/m
B ．当弹簧压缩量0.05m x ∆=时，小球处于超重状态
C ．小球刚接触弹簧时速度最大
D ．从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球的加速度先减小后增大
【答案】AD
【解析】
【详解】
A ．当弹簧压缩量x ∆为0.1m 时，小球的重力等于弹簧对它的弹力。

由
k x mg ∆=
解得 0.210N /m 20N /m 0.1
mg k x ⨯===∆ 故A 正确；
B ．当弹簧压缩量0.05m x ∆=，小球的重力大于弹簧对它的弹力；小球加速下降，加速度向下，处于失重状态，故B 错误；
C ．当弹簧压缩量x ∆为0.1m 时，小球的速度最大，随后减小，故C 错误；
D ．当0.1m x ∆=时，小球的加速度为零，当弹簧的压缩量最大时，小球的加速度最大，即小球的加速度大小先减小后增大，故D 正确。

故选：AD 。

9．如图所示．直线1和2分别为两个不同电源的路端电压和电流的关系图象，E 1、r 1，分别为电源1的电动势和内阻，E 2、r 2分别为电源2的电动势和内阻，则下述说法正确的是（ ）
A ．E 1=E 2
C ．当两个电源短路时电源l 的短路电流大
D ．当两个电源分别接相同电阻时，电源2的输出功率小
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据闭合电路欧姆定律
U=E ﹣Ir
当I=0时
U=E
说明图线纵轴截距等于电源的电动势，由图可知，两电源的电动势相等，即
E 1=E 2
故A 正确；
B ．根据数学知识可知，图线的斜率大小等于电源的内阻，由图可知，图线2的斜率大于图线1的斜率，则
r 2＞r 1
故B 错误；
C ．短路电流 I=E R
故电源1的短路电流要大，故C 正确；
D ．根据
2
2E P I R R R r ⎛⎫== ⎪+⎝⎭
当两个电源分别接相同电阻时，电源内阻大即电源2的输出功率小，故D 正确.
故选ACD ．
10．广西壮族自治区处在北纬2054'2624'︒︒~之间，某极地卫星通过广西最北端与最南端正上方所经历的时间为t ，查阅到万有引力常量G 及地球质量M 。

卫星的轨道视为圆形，忽略地球自转，卫星的运动视为匀速圆周运动，根据以上信息可以求出（ ）
A ．该卫星周期
B ．该卫星受到的向心力
C ．该卫星的线速度大小
D ．地球的密度
【解析】
【详解】
A ．广西壮族自治区处在北纬2054'2624'︒︒~之间，某极地卫星通过广西最北端与最南端正上方所经历的时间为t ，已知转过对应角度的时间，则可以求得运动一周的时间即卫星的周期 360T t θ︒=⋅
A 正确；
B ．因为不知道该卫星的质量，根据万有引力定律
2Mm F G r
= 无法求得卫星受到的向心力大小，B 错误；
C ．据万有引力提供圆周运动向心力
2
224mM G m r r T
π= 已知质量M 和周期T 及常量G 可以求得卫星的轨道半径r ，根据
2r v T
π= 可以求得卫星的线速度大小，C 正确；
D ．因为不知道卫星距地面的高度，故无法求得地球的半径R ，所以无法得到地球的密度，D 错误。

故选AC 。

11．一定质量的理想气体的状态变化图像如图所示，它由状态a 经过状态b 到状态c 。

关于这一过程的说法，正确的是
A ．理想气体的体积先增大后保持不变
B ．理想气体的体积一直增加
C ．理想气体的内能先增大后保持不变
D ．理想气体对外做功，吸收热量
E.外界对理想气体做功，理想气体放出热量
【答案】BCD
【解析】
【详解】
AB ．由理想气体状态方程PV C T
=,由状态a 经过状态b,压强不变，温度升高，体积增大。

态b 到状态c ，温度不变，压强减小，体积增大。

所以体积一直增大。

故A 错误。

B 正确。

C ．一定量理想气体的内能由温度决定，状态a 经过状态b 到状态c ，温度向增大，后不变。

所以内能先增大后保持不变。

故C 正确。

DE ．状态a 经过状态b 到状态c ，体积一直增大，所以理想气体对外做功。

又内能先增大后保持不变，总体相对于初始增大。

由热力学第一定律U W Q ∆=+,内能增大且对外做功，必须吸收热量。

所以D 正确,E 错误。

12．如图所示为手机无线充电原理图，若连接电源的为发射线圈N ，手机端为接收线圈M ，接收线圈匝数为n ，电阻为r ，横截面积为S ，手机可看成纯电阻R ，匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈。

下列说法正确是（ ）
A ．只要发射线圈N 中有电流流入，接收线圈M 两端一定可以获得电压
B ．只要接收线圈M 两端有电压，发射线圈N 中的电流一定不是恒定电流
C ．当接收线圈M 中磁感应强度大小均匀增加时，接收线圈M 中有均匀增加的电流
D ．若t ∆时间内，接收线圈M 中磁感应强度大小均匀增加B ∆，则接收线圈M 两端的电压为
()
nS BR t R r ∆∆+ 【答案】BD
【解析】
【详解】
A ．若发射线圈N 中有恒定电流，则产生的磁场不变化，在接收线圈中不会产生感应电流，也就不会获得电压，A 错误；
B ．只要接收线圈两端有电压，说明穿过接收线圈的磁场变化，所以发射线圈中的电流一定不是恒定电流，B 正确；
C ．若穿过接收线圈M 的磁感应强度均匀增加，如果线圈闭合，根据法拉第电磁感应定律 B E n n S t t
∆Φ∆==∆∆ 可知线圈中产生恒定的感应电动势，根据闭合电路欧姆定律可知接收线圈M 中有感应电流且恒定，C 错误；
D ．根据法拉第电磁感应定律有
B E n nS t t
∆Φ∆==∆∆ 根据分压规律得M 两端的电压
()
E nS BR U R R r t R r ∆==+∆+ D 正确。

故选BD 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．要测定一节干电池（电动势约1.5V ，内阻约0.5Ω，放电电流不允许超过0.6A ）的电动势和内电阻，要求测量结果尽量准确。

提供的器材有：
A ．电流表A 1：挡位1（0~3A ，内阻约0.05Ω），挡位2（0~0.6A ，内阻约0.2Ω）
B ．电流表A 2：0-300μA ，内阻r A =100Ω
C ．定值电阻：R 0=2Ω，R 1=900Ω，R 2=4900Ω
D ．滑动变阻器：R 3（0—5Ω，2A ），R 4（0~15Ω，1A ）
E.开关一只、导线若干
(1)测量电流的仪表：应选择电流表A 1的挡位____（填“1”或者“2”）。

(2)测量电压的仪表：应将定值电阻______（填“R 0”、“R 1”或“R 2”）与A 2串联，使其成为改装后的电压表。

(3)干电池内阻太小，应选择定值电阻____（填“R 0”、“R 1”或“R 2”）来保护电源。

(4)若要求A 1表电流在0.1A-0.5A 范围内连续可调。

则滑动变阻器应选择__________（填“R 3”或“R 4”）。

(5)为消除电流表内阻对测量精度可能造成的影响，在给出的两种电路原理图中（图中V 表为改装后的电压表），应选择____________（填“图（a ）”或“图（b ）”）。

(6)进行实验并记录数据。

用I 1、I 2分别表示A 1、A 2表的示数，根据测量数据作出如图（c ）所示的I 2-I 1图像，由图像可得：电池的电动势为________V ，内阻为________Ω。

（保留到小数点后两位）
【答案】2 R 2 R 0 R 4 图(a) 1.49 0.49
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．测量电流的仪表：应选择电流表A 1的挡位2。

(2)[2]．测量电压的仪表：应将定值电阻R 2与A 2串联，使其成为改装后量程为
62()300105000V=1.5V g A U I r R -=+=⨯⨯的电压表。

(3)[3]．干电池内阻太小，应选择与内阻阻值相当的定值电阻R 0来保护电源。

(4)[4]．若要求A 1表电流在0.1A-0.5A 范围内连续可调。

则滑动变阻器最大值为
max 1.520.512.50.1R =
--=Ω 最小值 min 1.520.550.5R =
--=Ω 则滑动变阻器应选择R 4。

(5)[5]．因改装后的电压表内阻已知，则为消除电流表内阻对测量精度可能造成的影响，在给出的两种电路原理图中，应选择图（a ）。

(6)[6][7]．由图可知电流计读数为I 2=298μA ，对应的电压值为
298 1.5V=1.49V 300
⨯ 则电池的电动势为E=1.49V ，内阻为 1.5(298150)3000.491.5r -⨯
=Ω=Ω
14．一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中：
（1）甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的F ﹣x 图象，其中F 为弹簧弹力，x 为弹簧长度．请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x 0＝_____cm ，弹簧的弹性系数k ＝_____N/m ．该同学将该弹簧制成一把弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x ＝_____cm ．
（2）乙同学使用两条不同的轻质弹簧a 和b ，得到弹力与弹簧长度的图象如图丙所示．下列表述正确的是_____．
A ．a 的原长比b 的长
B ．a 的劲度系数比b 的大
C ．a 的劲度系数比b 的小
D ．测得的弹力与弹簧的长度成正比．
【答案】8 25 20 B
【解析】
【详解】
（1）当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为:x 0＝8cm ，在F ﹣x 图象中斜率代表弹簧的劲度系数，
则:6
N
/m25N/m
0.24
F
k
x
∆
===
∆
，在乙图中弹簧秤的示数:F＝3.00N，根据F＝kx，可
知:
3
m0.12m0.12cm
25
F
x
k
====，故此时弹簧的长度:L＝x+x0＝20cm．
（2）A．在丙图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b的原长大于a的原长，故A错误；BC．斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B正确，C错误；
D．弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，在一竖直放置的圆环形管道内封闭有一定质量的理想气体．用一绝热的固定活塞C和绝热、不计质量、可自由移动的活塞A将管道内气体分隔成体积相等的两部分，A、C与圆环的圆心O等高，两部分气体的温度均为T0=300K．现保持下部分气体的温度不变，对上部分气体缓慢加热至T=500K，求此时活塞A的位置与O点的连线跟竖直方向OB之间的夹角θ．（不计两活塞的体积）
【答案】45°
【解析】
【分析】
【详解】
设圆环管道内上下两部分气体的初始体积为V0，加热前后两部分气体的压强分别为P0、P，
上部分气体体积的增加量为△V，对上部分气体，根据理想气体状态方程有
000
()
PV P V V
T T
+
=
V
对下部分气体，根据玻意耳定律有
P0V0=P（V0-△V）
解得
△V=
1
4
V0
故活塞A的位置与O点的连线和竖直方向的夹角为
θ=45°
【名师点睛】
本题关键是找到两部分气体的状态参量，然后根据玻意耳定律和气体的状态变化方程列式后联立求解，不难，要用耐心．
16．（1）下列说法中正确的是__________
A．如果气体温度升高，气体中每一个分子热运动的速率都将增加
B．100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子平均动能不变
C．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
D．由于金属的许多物理性质具有各向同性，故金属属于非晶体
E. 若液体对某种固体是浸润的，其附着层里的液体分子比液体内部更密，附着层里液体的分子力表现为斥力
（2）如图所示，一太阳能空气集热器的底面及侧面为绝热材料，顶面为透明玻璃板。

开始时集热器的进气口和出气口阀门关闭，集热器中密封了一定质量的理想气体，经过太阳曝晒后，集热器中气体的温度由27℃升高到87℃，求：
①集热器中气体的压强升为原来的多少倍？
②现保持集热器中气体温度为87℃不变，通过出气口缓慢放出温度为87℃的气体，直到集热器内的气体压强降为放气前压强的，求放出气体的质量与集热器内原来气体总质量的比值。

【答案】（1）BCE ；(2) ①1.2倍；②
【解析】
【详解】
(1)A．气体温度升高，分子平均动能增大，平均速率增大，但并不是所有分子的速率都增大，故A错误；B．温度是平均动能的标志，100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，温度不变，其分子平均动能不变，故B正确；
C．根据晶体具有固定的熔点可知，食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体，故C正确；D．金属都有固定的熔点，许多物理性质具有各向同性，是属于多晶体，故D错误；
E．根据浸润的成因可知当液体对某种固体是浸润的时，其附着层里的液体分子比液体内部更密，附着层里液体的分子力表现为斥力，故E正确。

故选BCE。

(2) ①由题意可知，集热器内气体在温度升高的过程中，体积不变，所以有
其中，，所以有
即压强升为原来的1.2倍；
②以集热器中所有气体为研究对象由等温变化可得
根据题意有
所以
即放出气体的质量与集热器内原有质量的比值为。

17．如图所示,甲为某一列简谐波t=t0时刻的图象,乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象,试讨论:
①波的传播方向和传播速度.
②求0~2.3 s内P质点通过的路程.
【答案】①x轴正方向传播，5.0m/s ②2.3m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据振动图象可知判断P点在t=t0时刻在平衡位置且向负的最大位移运动，则波沿x轴正方向传播，
由甲图可知，波长λ=2m，由乙图可知，周期T=0.4s，则波速
2
5m/s
0.4
v
T
λ
===
(2)由于T=0.4s，则
3
2.3s5s
4
t==,则路程
2323
440.1 2.3m
44
x A
=⨯=⨯⨯=
【点睛】
本题中根据质点的振动方向判断波的传播方向，可采用波形的平移法和质点的振动法等等方法，知道波速、波长、周期的关系.。