浙江省杭州市2021届新高考物理二月模拟试卷含解析

浙江省杭州市2021届新高考物理二月模拟试卷
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．我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星”）“墨子号”发射升空。

已知引力常量为G ，地球半径为R ，“墨子号”距地面高度为h ，线速度为1v ，地球表面的重力加速度为g ，第一宇宙速度为2v ，下列说法正确的是
A ．12
v R h
v R +=
B ．卫星距离地面的高度h 可用221gR v 来表示
C ．地球的质量可表示为2
1()
v R h G +
D g R 【答案】C
【解析】
【详解】
A ．由万有引力提供向心力，有
212()()GMm mv R h R h =++，2
22GMm
mv R R =
联立得
1i v R
v R
h +
选项A 错误；
B ．对量子卫星有
2
1
2()()GMm mv R h R h =++
得
21
GM
R h v +=
代入2GM gR =，得
221gR R h v =+，2
21
gR R v h =-
选项B 错误；
C ．对量子卫星有
212()
()
GMm mv R h R h =++ 得
21()v R h M G
+= 选项C 正确； D ．
对量子卫星有
22
()()GMm m R h R h =++ω 代入2GM gR =，得此卫星角速度为
2
3=()gR R h +ω<g R
选项D 错误。

故选C 。

2．一平行板电容器的电容为C ，A 极板材料发生光电效应的极限波长为0λ，整个装置处于真空中，如图所示。

现用一波长为λ（λ＜0λ）的单色光持续照射电容器的A 极板，B 极板接地。

若产生的光电子均不会飞出两极板间，则下列说法正确的是（ ）（已知真空中的光速为c ，普朗克常量为h ，光电子的电量为e ）
A ．光电子的最大初动能为0hc λλ
- B ．光电子的最大初动能为()00h c λλλλ
- C ．平行板电容器可带的电荷量最多为()00hc C e λλλλ
- D ．平行板电容器可带的电荷量最多为()00h C ce λλλλ
- 【答案】C
【解析】
【详解】
AB ．根据光电效应方程可知 00
0()km hc hc
hc
E λλλλλλ-=-=
选项AB 错误；
CD ．随着电子的不断积聚，两板电压逐渐变大，设最大电压为U ，则
km Ue E =
且
Q=CU
解得
()00hc C Q e λλλλ
-= 选项C 正确，D 错误。

故选C 。

3．氢原子的能级示意图如图所示，锌的逸出功是3.34eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征，下列说法正确的是（ ）
A ．大量氢原子从高能级向3n =能级跃迁时发出的光可以使锌发生光电效应
B ．大量氢原子从3n =能级向低能级跃迁时，最多发出两种不同频率的光
C ．大量氢原子从3n =能级向低能级跃迁时，用其发出的光照射锌板，有两种光能使锌板发生光电效应
D ．若入射光子的能量为1.6eV ，不能使3n =能级的氢原子电离
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光，其光子的能量值最大为1.51eV ，小于3.34eV ，不能使锌发生光电效应，故A 错误。

B ．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为3种，故B 错误。

C ．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为3种，其中有2种大于3.34ev 能使锌板发生光电效应，故C 正确。

D ．当氢原子吸收的光子能量刚好等于能级差时，氢原子会跃迁到对应的高能级上去。

若入射光子的能量
为1.6eV ，能使n=3能级的氢原子电离，故D 错误。

故选C 。

4．一弹簧振子做简谐运动，周期为T ，以下描述正确的是
A ．若△t=2T ，则在t 时刻和（t+△t ）时刻弹簧长度一定相等
B ．若△t=T ，则在t 时刻和（t+△t ）时刻振子运动的加速度一定相等
C ．若t 和（t+△t ）时刻振子运动速度大小相等，方向相反，则△t 一定等于
2T 的整数倍 D ．若t 和（t+△t ）时刻振子运动位移大小相等，方向相反，则△t 一定等于T 的整数倍
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．一弹簧振子做简谐运动，周期为T ，若△t=2
T ，则在t 时刻和（t+△t ）时刻振子的位移相反，在t 时刻和（t+△t ）时刻弹簧长度可能不相等，故A 项错误；
B ．一弹簧振子做简谐运动，周期为T ，若△t=T ，则在t 时刻和（t+△t ）时刻振子的位移相同，t 时刻和（t+△t ）时刻振子运动的加速度一定相等，故B 项正确；
C ．一弹簧振子做简谐运动，周期为T ，若t 和（t+△t ）时刻振子运动速度大小相等，方向相反，则t 和（t+△t ）时刻振子的位移有可能相同或相反，所以△t 有可能不等于2
T 的整数倍，故C 项错误； D ．一弹簧振子做简谐运动，周期为T ，若t 和（t+△t ）时刻振子运动位移大小相等，方向相反，则△t 一定不等于T 的整数倍，故D 项错误。

5．如图甲所示，将由两根短杆组成的一个自锁定起重吊钩放入被吊的空罐内，使其张开一定的夹角压紧在罐壁上，其内部结构如图乙所示。

当钢绳向上提起时，两杆对罐壁越压越紧，当摩擦力足够大时，就能将重物提升起来，且罐越重，短杆提供的压力越大。

若罐的质量为m ，短杆与竖直方向的夹角θ=60°，匀速吊起该罐时，短杆对罐壁的压力大小为 (短杆的质量不计，重力加速度为g) （ ）
A ．mg
B ．
C ．
D ．
【答案】B
【解析】
【分析】 先对罐整体受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件求解细线的拉力；再将细线的拉力沿着两个短杆方向
分解；最后将短杆方向分力沿着水平和竖直方向正交分解，水平分力等于短杆对罐壁的压力。

【详解】
先对罐整体受力分析，受重力和拉力，根据平衡条件，拉力等于重力，故：T=mg；再将细线的拉力沿着两个短杆方向分解，如图所示：
解得：，最后将短杆方向分力沿着水平和竖直方向正交分解，如图所示：
，根据牛顿第三定律可知故短杆对罐壁的压力为，故选B。

【点睛】
本题关键是灵活选择研究对象，画出受力分析图，然后多次根据共点力平衡条件列式分析。

6．如图所示，半径为R的圆环竖直放置，长度为R的不可伸长轻细绳OA、OB，一端固定在圆环上，另一端在圆心O处连接并悬挂一质量为m的重物，初始时OA绳处于水平状态。

把圆环沿地面向右缓慢转动，直到OA绳处于竖直状态，在这个过程中
A．OA绳的拉力逐渐增大
B．OA绳的拉力先增大后减小
C．OB绳的拉力先增大后减小
D．OB绳的拉力先减小后增大
【答案】B
【解析】
【详解】
以重物为研究对象，重物受到重力、OA绳的拉力1F、OB绳的拉力2F三个力平衡，构成矢量三角形，置
于几何圆中如图：
在转动的过程中，OA绳的拉力1F先增大，转过直径后开始减小，OB绳的拉力2F开始处于直径上，转动后一直减小，B正确，ACD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．下列说法中正确的是
A．光的偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象
B．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
D．某人在速度为0.5c的飞船上打开一光源，则这束光相对于地面的速度应为1.5c
E.火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁
【答案】ACE
【解析】
【详解】
光的偏振现象说明光具有波动性，只有横波才能发生偏振现象，故A正确．变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场；均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场；选项B错误；在光的双缝干涉实验中，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，绿光的波长比红光的短，则仅将入射光由红光改为绿光，干涉条纹间距变窄，故C正确．在速度为0.5c的飞船上打开一光源，根据光速不变原理，则这束光相对于地面的速度应为c，故D错误；火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥，故E正确．
8．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为4∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，除R以外其余电阻不计。

从某时刻开始单刀双掷开关掷向a，在原线圈两端加上如图乙所示交变电压，则下列说法中正确的是（）
A ．当开关与a 连接时，电压表的示数为55V
B ．当开关与a 连接时，滑动变阻器触片向下移，电压表示数不变，电流表的示数变大
C ．开关由a 扳到b 时，副线圈电流表示数变为原来的2倍
D ．当单刀双掷开关由a 拨向b 时，副线圈输出电压的频率变为原来2倍
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据输入电压的图像可读出变压器原线圈两端的电压有效值为
1m 1220V 2
U == 而变压器两端的电压比等于匝数比，有
22111220V=55V 4
a n U U n ==⨯ 电压表测量的是副线圈输出电压的有效值为55V ，故A 正确；
B ．当开关与a 连接时，滑动变阻器触片向下移，因1220V U =不变，则2=55V U 不变，即电压表的示数不变，负载电阻变小，则副线圈的电流变大，即电流表的示数变大，故B 正确；
C ．开关由a 扳到b 时，副线圈的电压变为
22111220V=110V 2
b n U U n '==⨯ 电压变为原来的2倍，负载电阻不变，则电流表的示数变为原来的2倍，故C 正确；
D ．变压器能改变电压和电流，但不改变交流电的频率，则当单刀双掷开关由a 拨向b 时，副线圈输出电压的频率不变，故D 错误。

故选ABC 。

9．在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P +和P 3+，经电压为U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示．已知离子P +在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P +和P 3+ ( )
A ．在电场中的加速度之比为1:1
B ．在磁场中运动的半径之比为3:1
C ．在磁场中转过的角度之比为1:2
D ．离开电场区域时的动能之比为1:3 【答案】BCD
【解析】
【详解】
A ．两个离子的质量相同，其带电量是1:3的关系，所以由qU a md
=
可知，其在电场中的加速度是1:3，故A 错． B ．离子在离开电场时速度2qU v m =，可知其速度之比为1:3．又由2
v qvB m r
=知，mv r qB =，所以其半径之比为3:1，故B 正确．
C ．由B 的分析知道，离子在磁场中运动的半径之比为3:1，设磁场宽度为L ，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有sin L R
θ=，则可知角度的正弦值之比为1:3，又P +的角度为30°，可知P 3+角度为60°，即在磁场中转过的角度之比为1:2，故C 正确．
D ．离子在电场中加速时，据动能定理可得:212
qU mv =，两离子离开电场的动能之比为1:3，故D 正确． 10．如图所示，固定在水平地面上的弹射装置可以向任意方向以同样大小的速度发射小球。

当小球射出时速度与水平面成θ角时，小球刚好水平飞入固定在水平平台上竖直放置的光滑半圆形管道内。

当小球运动到轨道最高点时，恰与管壁无相互作用。

已知小球质量m=0.5kg ，初速度v 0=6m/s ，半圆形管道半径R=0.18m ，g 取10m/s 2。

则有（ ）
A ．小球在最高点的速度为0
B ．小球在轨道最低点时对轨道的压力大小为30N
C ．θ=60°
D ．圆轨道最低点距地面高度h=1.8m
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．小球在最高点恰与管壁无相互作用力，根据牛顿第二定律
21v mg m R
= 解得
1m/s 5
v ==
A 错误；
B ．小球从圆轨道最低点至最高点由机械能守恒有
222111222
mgR mv mv =
- 解得 23m/s v =
在最低点有
22N v F mg m R
-= 解得
N 30N F =
根据牛顿第三定律可知小球在轨道最低点时对轨道的压力大小为30N ，B 正确；
C ．平抛运动水平方向上做匀速直线运动，分解速度
02cos v v θ=
解得
1cos 2
θ=
解得 60θ︒=
C 正确；
D ．在竖直方向上做竖直上抛运动，逆过程为自由落体运动，根据运动学公式
20(sin )2v h g
θ= 解得
1.35m h =
D 错误。

故选BC 。

11．如图所示，一由玻璃制成的直角三棱镜ABC ，其中AB ＝AC ，该三棱镜对红光的折射率大于。

一束平行于BC 边的白光射到AB 面上。

光束先在AB 面折射后射到BC 面上，接着又从AC 面射出。

下列说法正确的是________。

A ．各色光在A
B 面的折射角都小于30°
B ．各色光在B
C 面的入射角都大于45°
C ．有的色光可能不在BC 面发生全反射
D ．从AC 面射出的有色光束中红光在最上方
E. 从AC 面射出的光束一定平行于BC 边
【答案】ABE
【解析】
【分析】
由临界角的范围，由临界角公式求出折射率的范围，从而确定各色光的折射角大小，根据临界角的性质确定能否发生发全射，并根据几何关系和折射定律确定各色光的位置。

【详解】
设光在AB 面的折射角为α，由折射定律知，，解得sin α＜，即各色光在AB 面的折射角都小于30°，故A 正确；由几何关系知，各色光射向BC 面时，入射角都大于45°，故B 正确；由临界角公式sin θ=1/n 知，各色光全反射的临界角都小于45°，各色光都在BC 面发生全反射，故C 错误；从AC 面射出的光束一定平行于BC 边，由于红光射向BC 面时的入射角最大，故红光射到AC 面时处于最下方，故E 正确，D 错误。

故选ABE 。

12．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A ．改用红色激光
B ．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝l
d
λ可知，改用红色激光，波长变大，则条纹的间距变大，
选项A正确；
B. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝l
d
λ可知，改用蓝色激光，则波长变短，则条纹的间距变小，
选项B错误；
C. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝l
d
λ可知，减小双缝间距d，则条纹的间距变大，选项C正
确；
D. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝l
d
λ可知，将屏幕向远离双缝的位置移动，即l变大，则条
纹的间距变大，选项D正确；
E. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝l
d
λ可知，将光源向远离双缝的位置移动对条纹间距无影响，
选项E错误.
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某同学通过实验测量玩具上的小直流电动机转动的角速度大小，如图甲所示，将直径约为3cm的圆盘固定在电动机转动轴上，将纸带的一端穿过打点计时器后，固定在圆盘的侧面，圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘的侧面上，打点计时器所接交流电的频率为50Hz.
(1) 实验时，应先接通________(选填“电动机”或“打点计时器”)电源．
(2) 实验得到一卷盘绕在圆盘上的纸带，将纸带抽出一小段，测量相邻2个点之间的长度L1，以及此时圆盘的直径d1，再抽出较长的一段纸带后撕掉，然后抽出一小段测量相邻2个点之间的长度L2，以及此时圆盘的直径d2，重复上述步骤，将数据记录在表格中，其中一段纸带如图乙所示，测得打下这些点时，纸带运动的速度大小为________m/s.测得此时圆盘直径为5.60cm，则可求得电动机转动的角速度为
________rad/s.(结果均保留两位有效数字)
(3) 该同学根据测量数据，作出了纸带运动速度(v)与相应圆盘直径(d)的关系图象，如图丙所示．分析图线，可知电动机转动的角速度在实验过程中________(选填“增大”“减小”或“不变”)．
【答案】打点计时器 1.8 64 不变
【解析】
【分析】
（1）实验时,应先接通打点计时器电源，再接通电动机的电源；（2）根据求解线速度，根据求解角速度；（3）根据v=ωr=ωD结合图像判断角速度的变化.
【详解】
（1）实验时,应先接通打点计时器电源，再接通电动机的电源；
（2）纸带运动的速度大小为；
角速度；
（3）根据v=ωr=ωD，因v-D图像是过原点的直线，可知ω不变.
14．一电阻标签被腐蚀，某实验小组想要通过实验来测量这个电阻的阻值，实验室准备有如下实验器材：A．电池组E（电动势约3V，内阻可忽略）；
B．电压表V（0~3V，内阻约5kΩ）；
C．电流表A（0~1mA，内阻为1000Ω）；
D．滑动变阻器1R（最大阻值10Ω）；
E.滑动变阻器2R（最大阻值200Ω）；
F.电阻箱3R（0~999.9Ω）；
G.多用电表；
H.开关一个，导线若干。

⨯”位置，短接红、黑表笔进行调零，然后测量待测(1)粗测电阻。

把多用电表的选择开关旋转到欧姆挡“1
电阻，多用电表的示数如图甲所示，则多用电表的读数为_______Ω。

(2)实验小组选择器材用伏安法进一步测量电阻的阻值，首先要把电流表改装成200mA的电流表，电阻箱应调节到______Ω。

(3)请设计电路并在图乙所示的方框中画出电路图，要求易于操作，便于测量，并标出所选器材的符号
______。

(4)小组在实验中分别记录电流表和电压表的示数，并在坐标纸上描点如图丙所示，请正确作出I U
-关系图线_________，由图线可求得待测电阻阻值x R=_________Ω。

（保留三位有效数字）
【答案】9.0 5.0 10.0
（9.90～10.2均可）
【解析】
【详解】
(1)[1]欧姆挡读数乘以倍率得到测量值，即多用电表的读数为9.019
Ω⨯=Ω
(2)[2]将电流表量程扩大200倍，则需并联的电阻箱阻值为
A
A
3
A
0.0011000
5.0
0.20.001
I R
R
I I
⨯
==Ω≈Ω
--
(3)[3]根据要求，滑动变阻器需采用分压式接法，选总阻值较小的1R，同时因电流表已改装成合适的量程，并且已知其内阻，故采用电流表内接法，电路图如答图1所示
(4)[4]根据题图丙描绘的点，用直线进行拟合，注意让尽可能多的点在直线上，若有不在直线上的点，则
应大致分布在直线两侧，偏离直线较远的点舍去，如答图2所示
[5]由实验原理得
15.0200A x U R R I ∆+==Ω∆⨯ 解得待测电阻
(15.0 5.0)10.0x R =-Ω=Ω
由于误差9.90Ω～10.2Ω均可
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为r 、圆心在O 点，过圆心放置一长度为2r 、电阻为2R 的均匀辐条，辐条与圆环接触良好。

现将此装置的一部分置于磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰好与圆环的直径在同一直线上。

现使辐条以角速度ω绕O 点顺时针转动，右侧电路通过电刷与辐条中心和圆环的边缘良好接触，R 1=R ，右侧为水平放置的足够长的光滑平行导轨，间距为2r ，导轨之间有垂直导轨平面向里、磁感应强度大小也为B 的匀强磁场，质量为m 、电阻为R 的导体棒ab 垂直放置在导轨上且接触良好，不计其他电阻。

（1）若S 闭合，S 1断开时，求理想电表的示数；
（2）若S 、S 1都闭合，求出导体棒ab 能够获得的最大速度v m ；
（3）在导体棒ab 加速过程中通过的电荷量q 。

【答案】（1）2=6Br I R ω，21=6U Br ω （2）v m =116
r ω （3）=32m q B ω 【解析】
【详解】
（1）由题意知，在磁场内部的半根辐条相当于是电源，由右手定则可知辐条中心为负极，与圆环边缘接触的一端为正极，且始终有长为r 的辐条在转动切割磁感线，内电阻为R
产生的感应电动势大小为：
21=2
E Br ω 若S 闭合，S 1断开时，总电阻为：
13==22
R R R R '+ 理想电流表的示数为：
21==26E Br I R R
ω⨯' 理想电压表的示数为：
21=6
U I R Br ω⋅= （2）若S 、S 1都闭合，导体棒ab 获得最大速度v m 时，安培力为零，产生的感应电动势为：
m 2E B rv '=⋅
又知导体棒ab 上分得电压为：
21=8
ab U Br ω 故有：
218
ab E U Br ω'== 解得：
m 1=16
v r ω （3）在导体棒ab 加速过程中，设瞬间流过的电流为i ，取很短时间为t ∆，安培力为：
=2F Bi r ⋅
根据：
=Δq i t
动量定理：
=ΔI p
得：
m Δ=F t mv
整理后有：
=32m q B
ω 16．如图所示，轻杆BC 的C 点用光滑铰链与墙壁相连，在B 点正下方悬挂一个定滑轮(不计重力和摩擦),杆的B 点通过水平细绳AB 使杆与竖直墙壁保持30°的夹角．某人用轻绳绕过滑轮竖直向上匀加速地提起重物，已知重物的质量10kg m =,加速度大小22m /s a =,人的质量2
50kg,g 10m /s M ==，求此时:
(1)地面与人之间的弹力的大小;
(2)轻绳AB 的弹力大小．
【答案】（1）380N （2）803N
【解析】
【详解】
（1）对重物：
T mg ma -=
解得：
T=120N
对人：
T+N=Mg
解得：
N=380N
（2）因2240N OB T T ==
对B 点：
tan 30AB OB T T ︒=
解得
803N AB T =
17．如图所示，固定在竖直面内半径 R=0.4m 的光滑半圆形轨道 cde 与长 s=2.2m 的水平轨道 bc 相切于 c 点，倾角θ=37°的斜轨道 ab 通过一小段光滑圆弧与水平轨道 bc 平滑连接。

质量 m=1 kg 的物块 B 静止于斜轨道的底端 b 处，质量 M=3kg 的物块 A 从斜面上的 P 处由静止沿斜轨道滑下，与物块 B 碰撞后黏合在一起向右滑动。

已知 P 处与 c 处的高度差 H=4.8m ，两物块与轨道 abc 间的动摩擦因数μ=0.25，取 g=10m/s 2，sin37°=0.6，cos37°=0.8， A 、B 均视为质点，不计空气阻力。

求：
(1)A 与 B 碰撞后瞬间一起滑行的速度大小；
(2)物块 A 、B 到达 e 处时对轨道的压力大小。

【答案】 (1)6m/s ；(2)50N
【解析】
【分析】
【详解】
(1)A 沿斜轨道下滑时，由牛顿第二定律 1sin cos Mg Mg Ma θμθ-=
结合运动学公式
212sin H v a θ
=⋅ 两物块碰撞满足动量守恒，选取水平向右为正方向 12 () Mv M m v =+
解得
26m/s v =
(2)物块从b 运动到e 的过程，根据动能定理
223211()()2()()22
M m gs M m g R M m v M m v μ-+-+⋅=+-+ 在e 点，根据牛顿第二定律
()()23R
F m M g m M v ++=+ 解得
50N =F
根据牛顿第三定律可知物块对轨道e 点的压力大小为50N 。