黑龙江省黑河市2021届新高考物理仿真第三次备考试题含解析

黑龙江省黑河市2021届新高考物理仿真第三次备考试题
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
1．一根细线一端系一小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω，细线的张力为F T，则F T随ω2变化的图象是（）
A．B．
C．D．
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由题知小球未离开圆锥表面时细线与竖直方向的夹角为θ，用L表示细线长度，小球离开圆锥表面前，细线的张力为F T，圆锥对小球的支持力为F N，根据牛顿第二定律有
F T sinθ－F N cosθ＝mω2Lsinθ
F T cosθ＋F N sinθ＝mg
联立解得
F T＝mgcosθ＋ω2mLsin2θ
小球离开圆锥表面后，设细线与竖直方向的夹角为α，根据牛顿第二定律有
F T sinα＝mω2Lsinα
解得
F T＝mLω2
故C正确。

故选C。

2．如图是世界物理学史上两个著名实验的装置图，下列有关实验的叙述正确的是
A ．图甲是α粒子散射实验装置，卢瑟福指导他的学生们进行α粒子散射实验研究时，发现了质子和中子
B ．图甲是α粒子散射实验装置，汤姆孙根据α粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”结构
C ．图乙是研究光电效应的实验装置，根据光电效应规律，超过极限频率的入射光频率越大，则光电子的最大初动能越大
D ．图乙是研究光电效应的实验装置，根据光电效应规律，超过极限频率的入射光光照强度一定，则光的频率越大所产生的饱和光电流就越大 【答案】C 【解析】 【详解】
AB 、图甲是α粒子散射实验装置，卢瑟福提出了核式结构模型；卢瑟福通过用α粒子轰击氮原子放出氢核，发现了质子；查得威克发现了中子；汤姆孙通过研究阴极射线中粒子的性质发现了电子，故选项A 、B 错误；
C 、图乙是研究光电效应的实验装置，根据光电效应方程km E hv W =-可知超过极限频率的入射光频率越大，则光电子的最大初动能越大，故选项C 正确；
D 、光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大，入射光的光强一定时，频率越大，光电子的最大初动能最越大，而不是所产生的饱和光电流就越大，故选项D 错误． 3．如图甲所示为历史上著名的襄阳炮，因在公元1267-1273年的宋元襄阳之战中使用而得名，其实质就是一种大型抛石机。

它采用杠杆式原理，由一根横杆和支架构成，横杆的一端固定重物，另一端放置石袋，发射时用绞车将放置石袋的一端用力往下拽，而后突然松开，因为重物的牵缀，长臂会猛然翘起，石袋里的巨石就被抛出。

将其工作原理简化为图乙所示，横杆的质量不计，将一质量m=10kg ，可视为质点的石块，装在横杆长臂与转轴O 点相距L=5m 的末端口袋中，在转轴短臂右端固定一重物M ，发射之前先利用外力使石块静止在地面上的A 点，静止时长臂与水平面的夹角α=37°，解除外力后石块被发射，当长臂转到竖直位置时立即停止运动，石块被水平抛出，落在水平地面上，石块落地位置与O 点的水平距离s=20m ，空气阻力不计，g 取10m/s 2。

则（ ）
A ．石块水平抛出时的初速度为5
B ．石块水平抛出时的初速度为20m/s
C ．从A 点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为2050J
D ．从A 点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为2500J 【答案】C 【解析】 【详解】
AB ．石块被抛出后做平抛运动，竖直高度为
21sin 2
h L L gt α=+=
可得
2(sin )2
10s 5
L L t g α+=
=
水平方向匀速直线运动
0s v t =
可得平抛的初速度为
0510m/s v =
故AB 错误；
C D ．石块从A 点到最高点的过程，由动能定理
2
0102
W mgh mv -=-
解得长臂对石块做的功为
2
012050J 2
W mgh mv =+=
故C 正确，D 错误。

故选C 。

4．汽车在平直公路上以108km/h 的速度匀速行驶，司机看到前面有突发情况，紧急利车，从看到突发情况到刹车的反应时间内汽车做匀速运动，刹车后汽车做匀减速直线运动，从看到突发情况到汽车停下，汽
车行驶的距离为90m ，所花时间为5.5s ，则汽车匀减速过程中所受阻力约为汽车所受重力的（ ） A ．0.3倍 B ．0.5倍
C ．0.6倍
D ．0.8倍
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
设反应时间为t ，匀减速时间为't ，行驶距离为s ，初速度为v ，则
2
2v vt s a
+= ，'v at = ，'t t t +=总
解得：
26m/s a = ，0.5s t = ，'5s t =
根据牛顿第二定律得：
=f ma
故
0.6f
mg
= 故C 正确ABD 错误。

故选C 。

5．已知声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时（ ） A ．频率变小，波长变长 B ．频率变大，波长变短 C ．频率不变，波长变长 D ．频率不变，波长变短
【答案】D 【解析】 【详解】
当声音由钢轨传到空气中时，频率不变，由题意得知波速减小，由波速公式v=λf 可知，波长变短。

A ．频率变小，波长变长，与结论不相符，选项A 错误； B ．频率变大，波长变短，与结论不相符，选项B 错误； C ．频率不变，波长变长，与结论不相符，选项C 错误； D ．频率不变，波长变短，与结论相符，选项D 正确；
6．如图甲所示，一个圆形线圈放于一个随时间变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面），以垂直纸面向里为正方向。

磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示。

取图示线圈中电流方向为正方向，用i 表示线圈中的感应电流，则下列表示电流随时间变化的4幅i-t 图像正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】B 【解析】 【详解】
AB ．由楞次定律判定感应电流方向。

0~1s 、4~5s 两时间段内电流方向与题意正方向相反，1~2s 、2～3s 两时间段内电流方向与题意正方向相同。

所以B 正确，A 错误； CD ．由电磁感应定律和欧姆定律得感应电流
E S B i R t R R t
∆Φ∆=
==⋅∆⋅∆ 则i 的大小与
B
t
∆∆的大小成正比。

结合题图乙知，3~4s 时间内 0B
t
∆=∆ 无感应电流。

其他时间段内B
t
∆∆的大小相等，则感应电流大小恒定，即各段电流大小相等。

所以CD 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．如图，条形磁铁在固定的水平闭合导体圆环正上方，从离地面高h 处由静止开始下落，下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过，最后落在水平地面上。

条形磁铁A 、B 两端经过线圈平面时的速度分别为v 1、v 2，线圈中的感应电流分别为I 1、I 2，电流的瞬时功率分别为P 1、P 2.不计空气阻力，重力加速度为g ，下列说法正确的是（ ）
A ．从上往下看，I 2的方向为顺时针
B ．I 1：I 2=v 1：v 2
C ．P 1：P 2=v 1：v 2
D ．磁铁落地时的速率为2gh 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】
A ．条形磁铁
B 端经过线圈平面时，穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，从上往下看，I 2的方向为顺时针，选项A 正确；
BC ．条形磁铁AB 端经过线圈平面时磁感应强度相同，根据E=BLv 以及E
I R
=可知 I 1：I 2=v 1：v 2
根据P=I 2R 可知电流的瞬时功率之比为
2222
121212P P I I v v ==：：：
选项B 正确，C 错误；
D ．若磁铁自由下落，则落地的速度为2gh ；而由于磁铁下落过程中有电能产生，机械能减小，则磁铁落地时的速率小于2gh ，选项D 错误。

故选AB 。

8．如图所示，平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度。

若不改变电容器的带电量，下列操作可能使静电计指针的偏转角度变小的是（ ）
A ．将左极板向左移动少许，同时在两极板之间插入电介质
B ．将左极板向左移动少许，同时取出两极板之间的金属板
C ．将左极板向左移动少许，同时在两极板之间插入金属板
D ．将左极板向下移动少许，同时取出两极板之间的电介质 【答案】AC
【解析】 【分析】 【详解】
A ．将左极板向左移动少许，则d 变大，同时在两极板之间插入电介质，则ε变大，根据4S
C kd
επ=
可知C 可能变大，根据Q=CU 可知，U 可能减小，即静电计指针的偏转角度可能变小 ，选项A 正确； B ．将左极板向左移动少许，则d 变大，同时取出两极板之间的金属板，则也相当于d 变大，根据4S C kd
επ=可知C 一定变小，根据Q=CU 可知，U 变大，即静电计指针的偏转角度变大 ，选项B 错误；
C ．将左极板向左移动少许，则d 变大，同时在两极板之间插入金属板，则相当于d 又变小，则总体来说可能d 减小，根据4S
C kd
επ=
可知C 可能变大，根据Q=CU 可知，U 变小，即静电计指针的偏转角度可能变小 ，选项C 正确；
D ．将左极板向下移动少许，则S 减小，同时取出两极板之间的电介质，则ε变小，根据4S
C kd
επ=
可知C 一定减小，根据Q=CU 可知，U 变大，即静电计指针的偏转角度一定变大 ，选项D 错误； 故选AC 。

9．如图所示，质量为 m 的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦。

a 态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b 态是气缸从容器中移出后，在室温（27 °
C ）中达到的平衡状态。

气体从 a 态变化到 b 态的过程中大气压强保持不变。

若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是（ ）
A ．与 b 态相比，a 态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多
B ．与 a 态相比，b 态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量较大
C ．在相同时间内，a 、b 两态的气体分子对活塞的冲量相等
D ．从 a 态到 b 态，气体的内能增加，外界对气体做功，气体向外界释放了热量 E.从 a 态到 b 态，气体的内能增加，气体对外界做功，气体向外界吸收了热量 【答案】AC
E 【解析】 【分析】 【详解】
A ．因压强不变，而由a 到b 时气体的温度升高，故可知气体的体积应变大，故单位体积内的分子个数减少，故a 状态中单位时间内撞击活塞的个数较多，故A 正确；
BC ．因压强不变，故气体分子在单位时间内撞击器壁的冲力不变，故冲量不变，故B 错误，C 正确；
DE ．因从a 到b ，气体的温度升高，故内能增加；因气体体积增大，故气体对外做功，则由热力学第一定律可知气体应吸热，故D 错误，E 正确； 故选ACE 。

10．荷兰某研究所推出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划. 登陆火星需经历如图所示的变轨过程，已知引力常量为G ，则下列说法正确的是（ ）
A ．飞船在轨道上运动时，运行的周期1m n T T T >>
B ．飞船在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能
C ．飞船在P 点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P 点朝速度方向喷气
D ．若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度 【答案】ACD 【解析】 【详解】
A 、根据开普勒第三定律可知，飞船在轨道上运动时，运行的周期T T T >>ⅢⅡⅠ，故选项A 正确； BC 、飞船在P 点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P 点朝速度方向喷气，从而使飞船减速到达轨道Ⅰ，则飞船在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能，故选项
B 错误，
C 正确；
D 、根据2
2Mm G m R R ω=以及343M R πρ=，解得234G
ωρπ=，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以
推知火星的密度，故选项D 正确。

11．如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d ，电荷量分别为＋Q 和－Q ，在它们连线的竖直中垂线上固定一根长为L 、内壁光滑的绝缘细管，有一带电荷量为＋q 的小球以初速度v0从上端管口射入，重力加速度为g ，静电力常量为k ，则小球（ ）
A ．下落过程中加速度始终为g
B ．受到的库仑力先做正功后做负功
C ．速度先增大后减小，射出时速度仍为v 0
D ．管壁对小球的弹力最大值为28qQ
k d
【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
A ．电荷量为+q 的小球以初速度v 0从管口射入的过程，因库仑力与速度方向垂直，竖直方向只受重力作用，加速度始终为g ，故A 正确；
B ．小球有下落过程中，库仑力与速度方向垂直，则库仑力不做功，故B 错误；
C ．电场力不做功，只有重力做功；根据动能定理，速度不断增加，故C 错误；
D ．在两个电荷的中垂线的中点，单个电荷产生的电场强度为：
E= 2
24()2
kQ kQ
d d
根据矢量的合成法则，则有电场强度最大值为
2
8kQ d ，因此电荷量为+q 的小球受到最大库仑力为2qQ
8k d ，
结合受力分析可知，弹力与库仑力平衡，则管壁对小球的弹力最大值为2qQ
8k d
，故D 正确； 故选AD.
点睛：对于等量异种电荷，根据矢量的合成法则，中垂线的中点的电场强度最大，在无穷远的电场强度为零；点电荷靠近两个电荷的连线的中点过程，电场力不做功；中点处的电场强度最大，则库仑力也最大，弹力也是最大，从而即可求解．
12．为探究小球沿光滑斜面的运动规律，小李同学将一小钢球分别从图中斜面的顶端由静止释放，下列说法中正确的是（ ）
A ．甲图中小球在斜面1、2上的运动时间相等
B ．甲图中小球下滑至斜面1、2底端时的速度大小相等
C ．乙图中小球在斜面3、4上的运动时间相等
D ．乙图中小球下滑至斜面3、4底端时的速度大小相等 【答案】BC 【解析】 【详解】
A ．设斜面与水平面的倾角为θ，根据牛顿第二定律得加速度为
sin sin mg a g m θ
θ=
= 甲图中，设斜面得高度为h ，则斜面得长度为
sin h L θ
=
小球运动的时间为
2212sin sin sin L h h
t a g g
θθθ=
==⋅ 可知小球在斜面2上运动的时间长，故A 错误； B ．达斜面底端的速度为
2v at gh ==
与斜面得倾角无关，与h 有关，所以甲图中小球下滑至斜面1、2底端时的速度大小相等，故B 正确； C ．乙图中，设底边的长度为d ，则斜面的长度为
cos d
s θ
=
根据2
12
s at =
得 224sin cos sin 2s d
d
t a
g g θθ
θ
=
==
可知=60θ︒和30°时，时间相等，故C 正确；
D ．根据2v gh =，可知速度仅仅与斜面得高度h 有关，与其他的因素无关，所以乙图中小球下滑至斜面4底端时的速度较大，故D 错误。

故选BC 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．光敏电阻是阻值随着光照度变化而发生变化的元件。

照度可以反映光的强弱。

光越强，照度越大，照度单位为l x 。

某光敏电阻R 在不同照度下的阻值如图甲所示。

某同学采用光敏电阻以及其他器材，通过改变光照度来测定一节干电池的电动势和内阻。

现备有下列器材： A ．待测的干电池（电动势约为1.5V ，内电阻小于1.0Ω）
B．电流表：量程0~0.6A，内阻0.1Ω
C．电流表：量程0~3A，内阻0.024Ω
D．电压表：量程0~3V，内阻约3kΩ
E.电压表：量程0~15V，内阻约15kΩ
F.光敏电阻（符号：）
H.开关，导线若干
在测定电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。

在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。

(1)在上述器材中电流表选___，电压表选___（填写选项前的字母）；
(2)在图乙方框中两出相应的实验电路图____；
(3)多次改变光的照度，得到多组电压、电流值。

利用测出的数据在图丙所示的坐标图中描出对应的点，由此绘出U－1图象____，在修正了实验系统误差后。

得出干电池的电动势E=1.50V，内电阻r=___Ω；(4)当电流表读数为0.30A时，光的照度为___l x。

（结果保留两位有效数字）
【答案】B D 0.76（0.74﹣0.78）
0.54（0.50-0.56）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]一节干电池的电动势为1.5V，则电压表选择D，因电流较小，故电流表选择B
(2)[3]电流表的内阻已知，可采用电流表外接电路，电路如图
(3)[4]根据描点，画出U－I图像，如图
[5]由实验原理得
A ()E U I R r =++
变形得
A ()U E R r I =-+
由图像可知，内阻为
A 1.5 1.07(0.1)Ω0.76Ω0.5
U r R I ∆-=-=-=∆ 由于误差(0.74V －0.78V)均可
(4)[6]当电流表读数为0.30A 时，读出
1.23V U =
则
1.23==Ω=4.1Ω0.30
U R I 对照图像可知，光的照度为0.54l x ，由于误差(0.50-0.56)l x 均可
14．如图甲所示为测量电动机转速的实验装置，半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动，在圆形卡纸的旁边垂直安装了一个改装了的电火花计时器，时间间隔为T 的电火花可在卡纸上留下痕迹。

（1）请将下列实验步骤按先后排序____。

①使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触
②接通电火花计时器的电源，使它工作起来
③启动电动机，使圆形卡纸转动起来
④关闭电火花计时器，关闭电动机；研究卡纸上留下的一段痕迹(如图乙所示)，写出角速度ω的表达式，代入数据，得出ω的测量值
（2）要得到ω的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是____
A ．秒表
B ．毫米刻度尺
C ．圆规
D ．量角器
（3）写出角速度ω的表达式ω=___，并指出表达式中各个物理量的意义____。

【答案】①③②④ D (1)n T θω=
- θ为n 个点对应的圆心角 【解析】
【详解】
(1)[1]该实验先将电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触，先使卡片转动，再打点，最后取出卡片进行数据处理．故次序为①③②④；
(2)[2]要测出角速度，需要测量点跟点间的角度，需要的器材是量角器，故选D ；
(3)[3]根据t
θω∆=∆，则 ()1N T θ
ω=-， [4]θ是n 个点对应的圆心角，T 是电火花计时器的打点时间间隔。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．彩虹的产生原因是光的色散，如图甲所示为太阳光射到空气中小水珠时的部分光路图，光通过一次折射进入水珠，在水珠内进行一次反射后，再通过一次折射射出水珠．现有一单色光束以入射角θ1＝45°射入一圆柱形玻璃砖，在玻璃砖内通过一次折射、一次反射、再一次折射射出玻璃砖，如图乙所示，已知射出光线与射入光线的夹角φ＝30°，光在真空中的速度为c ，求：
①该单色光的折射率；
②该单色光在玻璃中传播速度的大小．
【答案】 (1)2n =
（2）2v = 【解析】
【详解】
①如图所示，
设折射角为θ2，分析可知θ3=θ1-θ2
由等腰三角形可知θ4=θ2 由三角形内外角关系可得43
2φθθ=+ 得21
22φ
θθ=+，即θ2 =30°
该单色光的折射率12
sin 2sin n θθ==． ②由光在玻璃中的传播速度c v n
= 得22
v c =． 16．如图为一由透明介质制成的截面为14
圆的柱体，放在水平面上，其中O 点为圆心，该圆的半径为R ，一点光源发出一细光束，该光束平行水平面射到透明介质上的M 点，该光束经透明介质折射后射到水平
面上的Q 点。

已知12
OM R =，3OQ R =，光在空气中的速度为c 。

求：
①透明介质的折射率n 应为多少？
②该光束由M 点到Q 点的时间为多少？
【答案】①3 ②
52R c
【解析】
【详解】
①光线沿直线第一次到达圆弧面N 点的入射角130θ=︒。

由几何关系得： 30MNO NOQ ∠=∠=︒，所以折射角为260θ=︒
玻璃的折射率21sin 3sin n θθ== ②光在玻璃中传播的速度
3
c v n == 光在玻璃内从M 到N 的距离13cos30L R R =︒=
光在玻璃内传播的时间：133223
R R t c c
== NQ 间的距离2L R =
光从N 传播到Q 的时间为22L R t c c
=
= 解得：123522R R R t t t c c c =+=+= 17．一U 形管竖直放置，管内横截面积处处相等，左管绝热且上端封闭，右管导热且用活塞封闭。

活塞a 、b 、c 为厚度可忽略的光滑轻活塞，a 隔热，b 、c 导热，a 、b 活塞下方为水银，上方为空气（可视为理想气体）。

初始时，两空气柱和环境温度均为27℃，管内水银柱和空气柱长度如图所示。

缓慢向下推动活塞c ，直至a 、b 活塞处于同一高度为止。

测量发现左侧空气柱温度升高5℃。

已知大气压强p 0=76.0cmHg 。

（计算结果保留一位小数）
(1)求温度升高后左侧空气柱的压强；
(2)求c 活塞向下推动的距离。

【答案】 (1)116.6cmHg ；(2)8.5cm
【解析】
【详解】
(1)左管内气体初状态：p 1=86cmHg ，V 1=20cm•S ，T 1=300K
a 、
b 活塞等高时状态：p 1′=？，V 1′=15cm•S ，T 1′=305K
由理想气体状态方程得
111111 p V p V T T ''='
解得
p1′≈116.6cmHg
(2)右管内气体初状态：p2=76cmHg，V2=10cm•S
a、b活塞等高时状态：p2′=p1′≈116.6cmHg，V2′=？根据玻意耳定律得
p2V2=p2′V2′
解得
V2′≈6.5cm•S
故活塞下降的距离为
h=10-（6.5-5）=8.5cm。