黑龙江省哈尔滨市2021届新高考物理四模考试卷含解析

⿊龙江省哈尔滨市2021届新⾼考物理四模考试卷含解析⿊龙江省哈尔滨市2021届新⾼考物理四模考试卷
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．下列说法中正确的是（）
A．光电效应揭⽰了光的波动性
B．中⼦与质⼦结合成氘核时放出能量
C．在所有核反应中，都遵从“质量守恒，核电荷数守恒”规律
D．200个镭226核经过⼀个半衰期后，⼀定还剩下100个镭226没有发⽣衰变
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．光电效应揭⽰了光的粒⼦性，A错误；
B．中⼦与质⼦结合成氘核时会质量亏损，所以放出能量，B正确；
C．在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”规律，C错误；
D．半衰期是⼤量原⼦核衰变的统计规律，研究个别原⼦核⽆意义，D错误。

故选B。

图像中，直线I为某⼀电源的路端电压与电流的关系图像，直线II为某⼀电阻R 2．在如图所⽰的U I
的伏安特性曲线。

⽤该电源与电阻R组成闭合电路。

由图像判断错误的是
A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为1Ω
C．电源的效率为80%
D．电源的输出功率为4 W
【答案】C
【解析】
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律得：
U=E-Ir
当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率⼤⼩，则：
3Ω0.5Ω6U r I ?===? A 正确；
B ．根据图像可知电阻：
1ΩU R I
== B 正确；
C ．电源的效率：
2100%=100%=100%=66.7%3
P UI P EI η=出
总 C 错误；
D ．两图线的交点表⽰该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路时⼯作状态，由图读出电压U=2V ，电流I=2A ，则电源的输出功率为：
P 出=UI=4W
D 正确。

故选C 。

3．⽔平地⾯上的物体由静⽌开始竖直向上运动，在运动过程中，物体的动能E k 与位移x 的关系图像如图所⽰，则满⾜机械能守恒的阶段是（）
A ．0～h
B ．h ～2h
C ．2h ～3h
D ．3h ～5h
【答案】C
【解析】
【详解】 0-h 阶段，动能增加量为2mgh ，重⼒势能的增加量为mgh ，所以机械能增加了3mgh ；h-2h 阶段，动能不变，重⼒势能增加mgh ，所以机械能不守恒；2h-3h 阶段，重⼒势能增加mgh ，动能减⼩mgh ，所以机械能守恒；3h-5h 阶段，重⼒势能增加2mgh ，动能减⼩mgh ，机械能增加，ABD 错误，不符合题意；C 正确，符合题意。

故选C 。

4．下列说法中正确的是（）
A ．天然放射现象的发现，揭⽰了原⼦核是由质⼦和中⼦组成的
B ．汤姆逊通过对阴极射线的研究提出了原⼦核具有复杂的结构
C．氢原⼦的能级理论是玻尔在卢瑟福核式结构模型的基础上提出来的
D．卢瑟福的α粒⼦散射实验揭⽰了原⼦只能处于⼀系列不连续的能量状态中
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．天然放射现象揭⽰了原⼦核有复杂结构，A错误；
B．汤姆逊发现电⼦揭⽰了原⼦具有复杂结构，⽽不是原⼦核具有复杂的结构，B错误
C．玻尔的原⼦结构理论是在卢瑟福核式结构学说基础上引进了量⼦理论，C正确；
D．卢瑟福的α粒⼦散射实验揭⽰了原⼦具有核式结构，D错误。

故选C。

5．以下各物理量属于⽮量的是()
A．质量
B．时间
C．电流
D．磁感应强度
【答案】D
【解析】
【详解】
⽮量是既有⼤⼩，⼜有⽅向的物理量；
AB．质量、时间只有⼤⼩⽽没有⽅向，都是标量，选项AB错误；
C．电流有⼤⼩和⽅向，但电流的合成不满⾜平⾏四边形定则，也是标量，选项C错误；
D．磁感应强度有⼤⼩，也有⽅向，是⽮量，故选项D正确。

6．下列说法正确的是（）
A．卢瑟福的α粒⼦散射实验揭⽰了原⼦核具有复杂的结构
B．在⼀根长为0.2m的直导线中通⼊2A的电流将导线放在匀强磁场中，受到的安培⼒为0.2N，则匀强磁场的磁感应强度的⼤⼩可能是0.8T
C．伽利略利⽤理想斜⾯实验得出物体不受外⼒作⽤时总保持静⽌或匀速直线运动的状态，开创了物理史实验加合理外推的先河
D．⽐值定义法是物理学中定义物理量的⼀种常⽤⽅法，电流强度I的定义式是
U I
R =
【答案】B 【解析】【详解】
A ．天然放射现象的发现揭⽰了原⼦核具有复杂的结构，故A 错误；
B ．长为0.2m 的直导线中通⼊2A 的电流，将导线放在匀强磁场中,受到的安培⼒为0.2N ，故有 0.20.5sin 20.2sin sin F B IL θθθ
===?? 因为
0sin 1θ<≤
故可得0.5T B ≥，即⼤⼩可能是0.8T ，故B 正确；
C ．物体不受外⼒作⽤时总保持静⽌或匀速直线运动的状态，是⽜顿在伽利略、笛卡尔的研究基础上得到的⽜顿第⼀定律，故
C 错误；
D ．⽐值定义法是物理学中定义物理量的⼀种常⽤⽅法，电流强度I 的定义式是
q I t
= 故D 错误。

故选B 。

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．关于热现象和热⼒学定律，下列说法正确的是
A ．⼀定质量100℃的⽔变成100℃的⽔蒸⽓，其分⼦势能⼀定增加
B ．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分⼦的⽆规则热运动
C ．在⼀定条件下，可以利⽤分⼦扩散向半导体材料掺⼊其他元素
D ．⽓体被压缩时，内能⼀定增加
E.从单⼀热源吸收热量使之全部变成机械功是可能的
【答案】ACE
【解析】
【详解】
A ．⼀定质量100℃的⽔变成100℃的⽔蒸⽓，⼀定吸收热量，分⼦平均动能不变，则分⼦势能⼀定增加，故A 正确；
B ．悬浮颗粒受到液体分⼦不均匀的撞击从⽽做⽆规则运动，即为布朗运动，所以布朗运动是悬浮颗粒的运动，故B 错误；
C ．分⼦永不停息地做⽆规则热运动，所以在⼀定条件下，可以利⽤分⼦扩散向半导体材料掺⼊其他元素，故C 正确：
D ．⽓体被压缩时，同时对外传热，根据热⼒学第⼀定律知内能可能不变，故D 错误；
E ．由热⼒学第⼆定律可知，从单⼀热源吸取热量，使之全部变成机械功是可能的，但会产⽣其他影响，故E 正确。

故选：ACE 。

8．下列说法正确的是
A．声波在空⽓中的传播速度⽐在⽔中的传播速度快
B．受迫振动中驱动⼒的频率不⼀定等于物体的固有频率
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装⼀个偏振⽚是为了增加透射光的强度
D．宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，地球上的⼈认为飞船上的时钟变慢
E.机械波的波长越长，则该波越容易发⽣衍射现象
【答案】BDE
【解析】
【详解】
A．声波属于机械波，其在⽔中的传播速度⽐在空⽓中的传播速度快，故A错误；
B．在受迫振动中，物体振动的频率等于驱动⼒的频率，与固有频率不⼀定相等，故B正确；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，由于玻璃表⾯反射光的⼲扰，影像会不清楚，如果在镜头前加装⼀个偏振⽚就可以减弱反射光的强度，故C错误；
D．字航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性可知，地球上的⼈观察到飞船上的时间间隔变长，时钟变慢，故D正确；
E．障碍物、孔的尺⼨越⼩或者机械波波长越长，越容易发⽣衍射现象，故E正确。

故选BDE。

9．⼀质量为0.5kg的物块沿直线运动的速度-时间（v t ）图像如图所⽰，下列说法正确的是（）
A．0.25s时的速度⽅向与1.25s时的速度⽅向相反
B．1.5s末受到的合⼒⼤⼩为2N
C．0~0.5s内合⼒做的功为1J
D．前2s的平均速度⼤⼩为0.75m/s
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图象知，0.25s时的速度⽅向与1.25s时的速度⽅向都为正⽅向，⽅向相同，故A错误。

B．由图象知，1.5s末的加速度
224m/s 0.5a == 所以合⼒
F=ma=2N
故B 正确。

C ．由动能定理知，0～0.5s 内合⼒做的功
221100.52J=1J 22W mv =-=?? 故C 正确。

D ．由图象的⾯积表⽰位移知，前2s 的位移
110.5 1.52m 0.52m=1.5m 22
x =?+?-??（）前2s 的平均速度
1.5 m/s=0.75m/s 2
x v t == 故D 正确。

故选BCD 。

10．如图所⽰，从S 处发出的电⼦经加速电压U 加速后垂直进⼊相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电⼦向下极板偏转。

设两极板间电场的电场强度⼤⼩为E ，磁场的磁感应强度⼤⼩为B 。

欲使电⼦沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可⾏的是（）
A ．适当减⼩电场强度⼤⼩E
B ．适当减⼩磁感应强度⼤⼩B
C ．适当增⼤加速电场两极板之间的距离
D ．适当减⼩加速电压U
【答案】BD
【解析】
【详解】
电⼦通过加速电场的过程，有
212
qU mv = 欲使电⼦沿直线从电场和磁场区域通过，则应有
qE qvB =
⽽电⼦流向下极板偏转，则
故应增⼤E 或减⼩B U 、，故BD 正确，AC 错误。

故选BD 。

11．如图，倾⾓为30°的粗糙绝缘斜⾯固定在⽔平⾯上，在斜⾯的底端A 和顶端B 分别固定等量的同种负电荷。

质量为m 、带电荷量为q -的物块从斜⾯上的P 点由静⽌释放，物块向下运动的过程中经过斜⾯中点O 时速度达到最⼤值m v ，运动的最低点为Q （图中没有标出），则下列说法正确的是（）
A ．P ，Q 两点场强相同
B ．PO OQ U U =
C ．P 到Q 的过程中，物体先做加速度减⼩的加速，再做加速度增加的减速运动
D ．物块和斜⾯间的动摩擦因数3µ=
【答案】CD
【解析】
【详解】
ABD ．物块在斜⾯上运动到O 点时的速度最⼤，加速度为零，⼜电场强度为零，所以有 sin -cos 0θµθ=mg mg 所以物块和斜⾯间的动摩擦因数3tan µθ==，由于运动过程中 sin -cos 0θµθ=mg mg
所以物块从P 点运动到Q 点的过程中受到的合外⼒为电场⼒，因此最低点Q 与释放点P 关于O 点对称，则有
-=PO OQ U U
根据等量的异种点电荷产⽣的电场特征可知，P 、Q 两点的场强⼤⼩相等，⽅向相反，故AB 错误，D 正确；
C ．根据点电荷的电场特点和电场的叠加原理可知，沿斜⾯从P 到Q 电场强度先减⼩后增⼤，中点O 的电场强度为零。

设物块下滑过程中的加速度为a ，根据⽜顿第⼆定律有，物块下滑的过程中电场⼒qE 先⽅向沿斜⾯向下逐渐减少后沿斜⾯向上逐渐增加，所以物块的加速度⼤⼩先减⼩后增⼤，所以P 到O 电荷先做加速度减⼩的加速运动，O 到Q 电荷做加速度增加的减速运动，故C 正确。

12．下列图中线圈按图⽰⽅向运动时（图⽰磁场均为匀强磁场，除B项外，其余选项中的磁场范围均⾜够⼤）能产⽣感应电流的是（）
A．B．C．
D．
【答案】BC
【解析】
【详解】
A中线圈运动过程中磁通量不变化，不能产⽣感应电流；D中线圈在运动的过程中穿过线圈的磁通量始终是零，不能产⽣感应电流；B、C两种情况下线圈运动过程中磁通量发⽣了变化，故能产⽣感应电流；故选BC。

三、实验题:共2⼩题，每题8分，共16分
13．如图甲所⽰，在“探究功与速度变化的关系”的实验中，主要过程如下：
A．设法让橡⽪筋对⼩车做的功分别为W、2W、3W、……；
B．分析纸带，求出橡⽪筋做功使⼩车获得的速度v1、v2、v3、……；
C．作出W-v图象；
D．分析W- v图象．如果W-v图象是⼀条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝v等关系．(1)实验中得到的⼀条如图⼄所⽰的纸带，求⼩车获得的速度应选______________（选填“AB”或“CD”）段来计算．
(2)关于该实验，下列说法正确的有_______________
A．通过增加橡⽪筋的条数可以使橡⽪筋对⼩车做的功成整数倍增加
B．通过改变⼩车质量可以改变橡⽪筋对⼩车做的功
C．每次实验中，橡⽪筋拉伸的长度必需保持⼀致
D．先接通电源，再让⼩车在橡⽪筋的作⽤下弹出
(3)在该实验中，打点计时器正常⼯作，纸带⾜够长，点迹清晰的纸带上并没有出现⼀段等间距的点，造成这种情况的原因可能是___________．（写出⼀条即可）
【答案】CD ACD 没有平衡摩擦⼒或⽊板的倾⾓过⼤或过⼩
【解析】
【详解】
（1）由图知：在AB之间，由于相邻计数间的距离不断增⼤，⽽打点计时器每隔0.02s打⼀个点，所以⼩车做加速运动．在CD 之间相邻计数间距相等，说明⼩车做匀速运动．⼩车离开橡⽪筋后做匀速运动，应选⽤CD段纸带来计算⼩车的速度v．求⼩车获得的速度应选CD段来计算；
（2）该实验中利⽤相同橡⽪筋形变量相同时对⼩车做功相同，通过增加橡⽪筋的条数可以使橡⽪筋对⼩车做的功成整数倍增加．故A正确，B错误；为保证每根橡⽪条对⼩车做功⼀样多每次实验中，橡⽪筋拉伸的长度必需保持⼀致，故C正确；在中学阶段，⽤打点计时器测量时间时，为有效利⽤纸带，总是先接通电源后释放纸带，故D正确；故选ACD.
（3）在该实验中，打点计时器正常⼯作，纸带⾜够长，点迹清晰的纸带上并没有出现⼀段等间距的点，造成这种情况的原因可能是没有平衡摩擦⼒或⽊板的倾⾓过⼤或过⼩.
【点睛】
明确了该实验的实验原理以及实验⽬的，即可了解具体操作的含义，以及如何进⾏数据处理；数据处理时注意数学知识的应⽤，本题是考查实验操作及数据处理的⽅法等问题．
14．某同学要测量⼀节⼲电池的电动势和内电阻：
①实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：
电压表：V（量程3V，内阻R v=10kΩ）
电流表：G（量程3mA，内阻R g=100Ω）
电流表：A （量程3A ，内阻约为0.5Ω）
滑动变阻器：R 1（阻值范围0-10Ω，额定电流2A ）
R 2（阻值范围0-1000Ω，额定电流1A ）
定值电阻：R 3=0.5Ω
该同学依据器材画出了如图所⽰的原理图，他没有选⽤电流表A 的原因是___________；
②该同学将电流表G 与定值电阻R 3并联，实际上是进⾏了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是_______A ；
③为了能准确地进⾏测量，同时为了操作⽅便，实验中应选⽤的滑动变阻器_______（填写器材的符号）；④该同学利⽤上述实验原理图测得数据，以电流表G 读数为横坐标，以电压表V 读数为纵坐标绘出了如图所⽰的图线，根据图线可求出电源的电动势E=_______V （结果保留三位有效数字），电源的内阻r=_______Ω（结果保留两位有效数字）。

【答案】量程与被测电流值相⽐较太⼤ 0.603 R 1 1.48 0.84（0.70-0.90之间都给分）
【解析】
【分析】
【详解】
①[1] ⼀节⼲电池的电动势约E=1．5V ，为⽅便实验操作，滑动变阻器应选R 1，它的阻值范围是0-10Ω，电路中最⼩电流约为min 0.15A E I R
== 电流表A 的量程是3A ，被测电流值与电流表量程相⽐差距太⼤，因此不能⽤电流表A 。

②[2] 改装后电流表量程：
30.003100.003A 0.603A 0.5
g g
g I R I I R ?=+=+= ③[3]根据以上分析可知，选⽤的滑动变阻器是R 1。

④[4][5] 由上可知，改装后电流表的量程是电流表G 量程的200倍，图象的纵截距b 等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为：
E=1．48V
图线的斜率⼤⼩k=r ，由数学知识知：
0.84U k I
==V V 则电源的内阻为：
r=k=0.84Ω
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所⽰，让摆球从图中的A 位置由静⽌开始下摆，正好摆到最低点B 位置时线被拉断。

设摆线长l ＝1.6 m ，悬点到地⾯的竖直⾼度为H ＝6.6 m ，不计空⽓阻⼒，求：
(1)摆球落地时的速度；
(2)落地点D到C点的距离（g＝10 m/s2）。

【答案】(1) 10.8 m/s；(2)4 m。

【解析】
【分析】
【详解】
(1)球从A到B受重⼒和线的拉⼒，只有重⼒做功，球从B到D做平抛运动，也只有重⼒对球做功，故球从A到D运动的全过程中机械能守恒，取地⾯为参考⾯，则
mg（H－lcos60°）＝1
2
2
D mv
得
v D＝10.8 m/s
(2)在球从A到B的过程中，根据机械能守恒定律（取B点所在的⽔平⾯为参考⾯）得
mgl（1－cos60°）＝1
2
2
B mv
解得
v B＝4 m/s
球从B点开始做平抛运动到D点时下落的⾼度为h＝H－l＝5.0 m
则球做平抛运动的时间为
t 22 5.0
10
h
g
=＝1 s
球着地点D到C点的距离为
s＝v B t＝4×1 m＝4 m
16．⼀竖直放置、内壁光滑且导热良好的圆柱形⽓缸内封闭有可视为理想⽓体的O2，被活塞分隔成A、B 两部分，⽓缸的横截⾯积为S，达到平衡时，两部分⽓体的体积相等，如图（a）所⽰，此时A部分⽓体的压强为p0；将⽓缸缓慢顺时针旋转，当转过90°使⽓缸⽔平再次达到平衡时，A、B两部分⽓体的体积之⽐为1∶2，如图（b）所⽰。

已知外界温度不变，重⼒加速度⼤⼩为g，求：
(1)活塞的质量m；
(2)继续顺时针转动⽓缸，当⽓缸从⽔平再转过⾓度θ时，如图（c ）所⽰，A 、B 两部分⽓体的体积之⽐为1∶3，则sinθ的值是多少?
【答案】 (1)
0P S g ；(2)23
【解析】
【分析】
【详解】（1）⽓体做等温变化，在（a ）状态，对活塞受⼒分析可得
11A B =mg P S P S +
所以
B1A10mg mg p p p s s
=+=+ ⼜因为⼆者体积相同
A1B1V V V ==
在（b ）状态，此时A 处体积为
A223
V V = B 处体积为
B243
V V = 对A 部分⽓体，由玻意⽿定律得
023
p V p V =? 同理，对B 部分⽓体，由玻意⽿定律得
043mg p V p V S ??+=? ??
联⽴解得0p S m g
= （2）由题意知
A312V V =，B332
V V = 对A 部分⽓体，有
0A312p V p V =g 对B 部分⽓体，有
0332B mg p V p V S ??+=? ??
解得3043
B p p =。

活塞处于静⽌状态，有
B3A3sin p S mg p S +=θ
解得2sin 3
θ=。

17．如图所⽰，在区域Ⅰ中有⽔平向右的匀强电场，在区域Ⅱ中有竖直向上的匀强电场和垂直纸⾯向⾥的匀强磁场，磁感应强度⼤⼩ 4.0T B =；两区域中的电场强度⼤⼩相等，两区域⾜够⼤，分界线如甲图中虚线所⽰。

⼀可视为质点的带电⼩球⽤绝缘细线拴住静⽌在区域Ⅰ中的A 点，⼩球的⽐荷1C /kg q m
=，细线与竖直⽅向的夹⾓为45?，⼩球与分界线的距离x=0.4m 。

现剪断细线，⼩球开始运动，经过⼀段时间t 1从分界线的C 点进⼊区域Ⅱ，在其中运动⼀段时间后，从D 点第⼆次经过分界线。

图中除A 点外，其余各点均未画出，g=10m/s 2，求：（以下结果均保留两位有效数字）
(1)⼩球到达C 点时的速度⼤⼩v ；
(2)C 、D 两点间的距离d 及⼩球从C 点运动到D 点的时间t 2。

【答案】 (1) 4.0m/s v =；(2)1.4m ，1.2s
【解析】
【详解】
(1)⼩球处于静⽌状态时，受重⼒、电场⼒和细线的拉⼒的作⽤⽽处于平衡状态，故可知⼩球带正电，电场⼒⼤⼩
F Eq mg ==电
剪断细线后，⼩球做初速度为零的匀加速直线运动，根据⽜顿第⼆定律可知，⼩球的加速度 ()()
222102m/s mg Eq a +==
⼩球沿直线运动的距离
20.42m
L x
==
根据运动学公式有
22
v aL
=
解得⼩球到达C点时的速度⼤⼩
4.0m/s
=
v
(2)由于重⼒与电场⼒平衡，则⼩球在区域Ⅱ中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所⽰
根据洛伦兹⼒提供向⼼⼒，有2
v
qvB m
r
=
圆周运动的周期
2π2π
r m
T
v qB
==
所以C、D两点间的距离
2 1.4m
d r
==
⼩球从C点运动到D点的时间23
1.2s 4
t T ==。