山东省东营市2021届第四次新高考模拟考试物理试卷含解析

山东省东营市2021届第四次新高考模拟考试物理试卷
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．如图所示为A ．B 两辆摩托车沿同一直线运动的速度一时间(v-t)图象，已知：t=0时刻二者同时经过同一地点，则下列说法正确的是（ ）
A ．摩托车
B 在0~6s 内一直在做加速度减小的加速运动
B ．t=6s 时A 、B 两辆摩托车恰好相遇
C ．t=12s 时A 、B 两辆摩托车相距最远
D ．率托车A 在0~12s 内的平均速度大小为10m/s
【答案】D
【解析】
【详解】
A ．摩托车
B 在0~6s 内先做加速度减小的减速运动，然后反向做加速度减小的加速运动，故A 项错误； B
C ．A 、B 两辆摩托车在t=6s 时速度相等，两辆摩托车距离最远，故BC 项错误；
D ．摩托车A 在0~12s 内做匀减速运动，摩托车A 的平均速度就等于这段时间中间时刻的瞬时速度10m/s ，故D 项正确。

故选D 。

2．一半径为R 的球形行星自转周期为T ，其同步卫星距离行星表面的高度为3R ，则在该行星表面绕其做匀速圆周运动的卫星线速度大小为（ ）
A ．2R T π
B ．4R T π
C ．8R T π
D ．16R T
π 【答案】D
【解析】
【详解】
卫星的轨道半径r=R+3R=4R ，根据线速度的计算公式可得：
28r R v T T
ππ== 根据万有引力提供向心力可得
GM v r
=
所以
2v v ==卫 解得
16R v T
π=
卫。

A ．2R T π，与结论不相符，选项A 错误； B ．
4R T π，与结论不相符，选项B 错误； C ．8R T
π，与结论不相符，选项C 错误； D ．16R T
π，与结论相符，选项D 正确； 故选D 。

3． “礼让行人”是城市文明交通的体现。

小王驾驶汽车以36km/h 的速度匀速行驶，发现前方的斑马线上有行人通过，立即刹车使车做匀减速直线运动，直至停止，刹车加速度大小为10m/s 2。

若小王的反应时间为0.5s ，则汽车距斑马线的安全距离至少为
A ．5m
B ．10m
C ．15m
D ．36m
【答案】B
【解析】
【详解】
汽车的初速度为036km/h 10m/s v ==，反应时间10.5s t =内做匀速直线运动，有： 1015m x v t ==
刹车过程的加速度大小为210m/s a =，由匀减速直线运动的规律：
220202v ax -=-
可得刹车距离为
2025m 2v x a
== 故安全距离为：
12()10m d x x ≥+=；
故B 正确，ACD 错误；
故选B 。

4．已知地球和火星绕太阳公转的轨道半径分别为R 1和R 2（公转轨迹近似为圆），如果把行星和太阳连线扫过的面积和与其所用时间的比值定义为扫过的面积速率，则地球和火星绕太阳公转过程中扫过的面积速
率之比是（ ）
A
B
C ．12R R
D ．21
R R 【答案】A
【解析】
【详解】
公转的轨迹近似为圆，地球和火星的运动可以看作匀速圆周运动，根据开普勒第三定律知：
3
2
R C T ＝ 运动的周期之比：
12T T 在一个周期内扫过的面积之比为：
2211122222
S R R S R R ππ＝＝ 面积速率为
S T
，故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

5．2018年11月1日，第四十一颗北斗导航卫星成功发射。

此次发射的北斗导航卫星是北斗三号系统的首颗地球静止轨道（GEO ）卫星，也是第十七颗北斗三号组网卫星。

该卫星大幅提升了我国北斗系统的导航精度。

已知静止轨道（GEO ）卫星的轨道高度约36000km ，地球半径约6400km ，地球表面的重力加速度为g ，请你根据所学的知识分析该静止轨道（GEO ）卫星处的加速度最接近多少（ ） A ．
1g 36
B ．1g 6
C ．1g 12
D ．1g 72 【答案】A
【解析】
【分析】 近地卫星的加速度近似等于地球表面重力加速度，根据2
GM a r =
分析卫星的加速度。

【详解】
近地卫星的加速度近似等于地球表面重力加速度，根据2GM a r
=知，GEO 星的加速度与近地卫星的加速度之比222264001 (360006400)36
GEO GEO r a a r ==≈+近近，即GEO 星的加速度约为地球表面重力加速度的1/36倍，故A 正确，BCD 错误；故选A 。

6．a 、b 为两只相同的灯泡，L 为理想电感线圈（线圈电阻不计连），连接成如图所示的电路。

下列判断正确的是（ ）
A ．闭合开关的瞬间，a 灯比b 灯亮
B ．闭合开关的瞬间，a 灯和b 灯亮度相同
C ．断开开关后，b 灯立即熄灭
D ．断开开关后，a 灯和b 灯逐渐变暗直至熄灭
【答案】D
【解析】
【详解】 AB
．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，b 立即变亮，由于线圈的阻碍，流过a 灯泡的电流逐渐增加，故其亮度逐渐增加，最后稳定，二者亮度相同，故A 错误，B 错误；
CD ．开关在断开瞬间，线圈相当于电源，电流大小从a 稳定时的电流开始减小，由于a 与b 是相同的，所以电路中的电流稳定时两个支路的电流值相等，所以在开关由闭合至断开，在断开瞬间，a 、b 灯都逐渐熄灭，不能再闪亮一下，故C 错误，D 正确。

故选D 。

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．如图所示为内壁光滑的半球形容器，半径为R 。

质量为m 的小球在容器内的某个水平面内做匀速圆周运动，小球与球心O 连线方向与竖直方向夹角为α。

下列说法正确的是（ ）
A ．小球所受容器的作用力为
sin mg α
B ．小球所受容器的作用力为cos mg α
C sin g R α
D ．小球的角速度cos g R α
【答案】BD
【解析】
【详解】 AB ．对小球受力分析，如图所示：
根据力的合成，可得小球所受容器的作用力为支持力：
cos mg N α
= A 错误，B 正确；
CD ．根据力的合成，可得小球所受合外力
tan F mg α=
小球做圆周运动的轨道半径为：
sin r R α=
根据向心力公式得：
2tan mg m r αω=
解得角速度cos g R ωα
=
，C 错误，D 正确。

故选BD 。

8．如图甲所示，水平地面上有足够长平板车M ，车上放一物块m ，开始时M 、m 均静止。

t=0时，车在外力作用下开始沿水平面向右运动，其v-t 图像如图乙所示，已知物块与平板车间的动摩擦因数为0.2，取g=10m/s 2。

下列说法正确的是（ ）
A ．0-6s 内，m 的加速度一直保持不变
B ．m 相对M 滑动的时间为3s
C ．0-6s 内，m 相对M 滑动的位移的大小为4m
D ．0-6s 内，m 、M 相对地面的位移大小之比为3：4
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．物块相对于平板车滑动时的加速度
22m /s mg a g m μμ===
若其加速度一直不变，速度时间图像如图所示
有图像可以算出t=3s 时，速度相等，为6m/s 。

由于平板车减速阶段的加速度大小为
2218m /s 2m /s 62
a a ===- 故二者等速后相对静止，物块的加速度大小不变，方向改变。

物块相对平板车滑动的时间为3s 。

故A 错误，B 正确；
C ．有图像可知，0-6s 内，物块相对平板车滑动的位移的大小
186128m 1m 36m=6m 222
x +∆=⨯⨯+⨯-⨯⨯ 故C 错误；
D ．0-6s 内，有图像可知，物块相对地面的位移大小 1166m=18m 2
x =⨯⨯ 平板车相对地面的位移大小
2168m=24m 2
x =⨯⨯ 二者之比为3：4，故D 正确。

故选BD 。

9．如图，电源内阻不能忽略，电流表和电压表均为理想电表，R1=R2＜R3＜R4，下列说法中正确的是（）
A．若R2短路，电流表示数变小，电压表示数变小
B．若R2断路，电流表示数变大，电压表示数为零
C．若R1短路，电流表示数变小，电压表示数为零
D．若R4断路，电流表示数变小，电压表示数变大
【答案】BC
【解析】
【分析】
由图可知电路结构，则由各电阻的变化可知电路中总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律可知电流的变化、内电压及路端电压的变化，再分析局部电路可得出电流有及电压表的示数的变化。

【详解】
A．若R2短路，则总电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，路端电压减小，而外电路并联，故流过A 中的电流减小，电流表示数减小；电压表由测R1两端的电压变为测R3两端的电压，由题意可知，电压表的示数变大，故A错误；
B．若R2断路，则总电阻增大，则电路中电流减小，内电压减小，路端电压增大，电流表示数增大；因右侧电路断路，故电压表示数变为零，故B正确；
C．若R1短路，则总电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，路端电压减小，而外电路并联，故流过A 中的电流减小，电流表示数减小；电压表测R1两端的电压，R1短路，电压为零，所以电压表示数为零，故C正确；
D．若R4断路，则总电阻增大，总电流减小，故路端电压增大，因右侧并联电路没有变化，故电流表示数增大；电压表示数增大，故D错误。

故选BC。

10．如图甲所示，质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直放置在光滑水平导轨上，导轨由两根足够长、间距为d的平行金属杆组成，其电阻不计，在导轨左端接有阻值R的电阻，金属棒与导轨接触良好，整个装置位于磁感应强度为B的匀强磁场中。

从某时刻开始，导体棒在水平外力F的作用下向右运动(导体棒始终与导轨垂直)，水平外力随着金属棒位移变化的规律如图乙所示，当金属棒向右运动位移x时金属棒恰好匀速运动。

则下列说法正确的是（）
A ．导体棒ab 匀速运动的速度为022()+=F R r v
B d
B ．从金属棒开始运动到恰好匀速运动，电阻R 上通过的电量为2()
+Bdx R r C ．从金属棒开始运动到恰好匀速运动，电阻R 上产生的焦耳热220044()122
R mF R r Q F x B d +=- D ．从金属棒开始运动到恰好匀速运动，金属棒克服安培力做功22
00441()22克+=-mF R r W F x B d
【答案】AD
【解析】
【详解】
A ．金属棒在外力F 的作用下从开始运动到恰好匀速运动，在位移为x 时做匀速直线运动，根据平衡条件有
0F F BId ==安
根据闭合电路欧姆定律有
E I R r
=+ 根据法拉第电磁感应定律有
E Bdv =
联立解得()
022F R r v B d +=，故A 正确；
B ．此过程中金属棒R 上通过的电量
q I t =∆
根据闭合电路欧姆定律有
E I R r
=+ 根据法拉第电磁感应定律有
E t
∆Φ=∆
联立解得q R r
∆Φ=
+ 又 Bdx ∆Φ= 解得Bdx q R r
=+，故B 错误； CD ．对金属棒，根据动能定理可得 212m W W v -=
外克 由乙图可知，外力做功为
012
W F x =外 联立解得()220044122mF R r W F x B d
+=-克 而回路中产生的总热量
()2
20044122mF R r F B Q W x d
+==-克 根据回路中的热量关系有 R r Q Q Q =+
所以电阻R 上产生的焦耳热
()220044122R mF R R Q R r Q R r r F x B d R =+⎡⎤+=-⎢⎢⎣+⎥⎥⎦
故C 错误，D 正确。

故选AD 。

11．下列说法正确的是( )
A ．在摆角很小时单摆的周期与振幅无关
B ．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率
C ．变化的电场一定能产生变化的磁场
D ．两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域应交替出现
【答案】AD
【解析】
【详解】
A ．单摆周期T ＝
A 项正确；
B ．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即共振，B 项错误；
C．均匀变化的电场产生稳定的磁场，C项错误；
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项正确。

故选AD。

12．关于固体、液体、气体和物态变化，下列说法中正确的是______________。

A．液体表面存在着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．一定质量的某种理想气体状态改变时，内能必定改变
C．0C︒的铁和0C︒的冰，它们的分子平均动能相同
D．晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征
E.扩散现象在液体和固体中都能发生，且温度越高，扩散进行得越快
【答案】ACE
【解析】
【详解】
A．由于液体表面分子间距大于内部分子间距，故表面处表现为引力，故A正确；
B．一定质量理想气体的内能由温度决定，状态变化时温度可能不变，内能也就可能不变，故B错误；C．因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子平均动能相同，故C正确；
D．晶体分单晶体和多晶体，只有单晶体具有规则形状，某些性质表现出各向异性，而多晶体没有规则形状，表现出各向同性，故D错误；
E．气体、液体和固体物质的分子都在做无规则运动，所以扩散现象在这三种状态的物质中都能够进行，且温度越高，扩散进行得越快，故E正确。

故选ACE。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．在没有天平的情况下，实验小组利用以下方法对质量进行间接测量，装置如图甲所示：一根轻绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物P、Q相连，重物P、Q的质量均为m（已知），在重物Q的下面通过轻质挂钩悬挂待测物块Z。

重物P的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度为g。

(1)某次实验中。

先接通频率为50Hz的交流电源，再由静止释放系统，得到如图乙所示的纸带。

相邻两计数点间还有四个点没画出，则系统运动的加速度a=______________m/s²（保留两位有效数字）。

(2)在忽略阻力的情况下，物块Z质量M的表达式为M=________（用字母m、a、g表示）。

(3)由(2)中理论关系测得的质量为M，而实际情况下，空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦、定滑轮中的滚动摩擦不可以忽略，使物块Z的实际质量与理论值M有一定差异。

这是一种_______（填“偶然误差”
或“系统设差”）。

【答案】0.32 2ma g a
- 系统误差 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据逐差法求解加速度 22220.03290.02950.02640.0232m/s 0.32m/s 440.1
CE AC x x a T -+--===⨯ (2)[2]对P 、Q 、Z 构成的系统应用牛顿第二定律
()()m M g mg m m M a +-=++
解得
2ma M g a
=- (3)[3]根据题意可知这种误差为客观因素造成的不可避免的误差，应为系统误差。

14．用如图甲所示装置来探究功和物体速度变化的关系，木板上固定两个完全相同的遮光条A B 、，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计C 相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D 上，轨道固定在水平桌面上，动滑轮上可挂钩码，滑轮质量、摩擦均不计。

（1）实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是__________；
（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度d =______cm ；
（3）主要实验步骤如下：
①测量木板（含遮光条）的质量M ，测量两遮光条间的距离L ，按图甲正确连接器材。

②将木板左端与轨道左端对齐。

由静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数F 及遮光条B A 、先后经过光电门所用的时间2t t t 、，则可以测出遮光条B A 、通过光电门时的速度大小和合外力对木板做的功；
③加挂钩码，重复②的操作，建立木板速度v 和细线拉力对木板做的功W 的相关图像，分析得出实验结论。

（4）根据实验中可能遇到的困难，回答下列问题：
①由静止释放木板的瞬间，弹簧测力计的示数会_______（填“变大”“变小”或“不变”）；
②如果将钩码的个数成倍增加，细线拉力对木板做的功W 将_______（填“会”或“不会”）成倍增加；
③利用图像法处理实验结果时，应该建立_______（填“v W ∆-”“2v W -”或“2v W ∆-”）图像，如果得到的图像是线性变化的，则说明实验探究成功，此时图像的斜率的表达式为k =________（用已知物理量的符号表示）。

【答案】平衡摩擦力 0.560 变小 不会 2v W ∆-
2M
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]实验中轨道应倾斜一定角度，是利用木板的重力沿轨道向下的分力来平衡摩擦力；
（2）[2]根据游标卡尺的读数方法可得遮光条的宽度为 0.5cm 120.05mm 0.5cm 0.060cm 0.560cm +⨯=+=
（4）[3]释放木板前，设弹簧测力计的示数为1F ，根据受力平衡有
12F mg =
释放的瞬间，对木板有
F Ma '=
对钩码有
122
mg F m a '-=⋅ 则有
12mg F = 1
22F mg m M '=⋅+
故有
1F F '<
弹簧测力计的示数会变小
[4]由
1
22F mg m M '=⋅+
可知，当钩码的个数成倍增加，即m 加倍时，F '不是成倍增加的，而每次位移相等，故细线拉力做的功不会成倍增加；
[5][6]以木板为研究对象，根据动能定理有
222111222
A B FL Mv Mv M v =-=∆ 故应该建立2v W ∆-图像，图像对应的函数关系为
22v W M ∆=
⋅ 故
2k M
= 四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分 15．如图所示，一个上表面绝缘、质量为m A =1kg 的不带电小车A 置于光滑的水平面上，其左端放置一质量为、带电量为的空盒B ，左端开口。

小车上表面与水平桌面相平，桌面上水
平放置着一轻质弹簧，弹簧左端固定，质量为的不带电绝缘小物块C 置于桌面上O 点并与弹簧的右端接触，此时弹簧处于原长，现用水平向左的推力将C 缓慢推至M 点（弹簧仍在弹性限度内）时，推力做的功为，撤去推力后，C 沿桌面滑到小车上的空盒B 内并与其右壁相碰，碰撞时间极短且
碰后C 与B 粘在一起。

在桌面右方区域有一方向向左的水平匀强电场，电场强度大小为
，电场作用一段时间后突然消失，小车正好停止，货物刚好到达小车的最右端。

已知物块C 与桌面间动摩擦因数，空盒B 与小车间的动摩擦因数
，间距，点离桌子边沿点距离，物块、空盒体积大小不计，取。

求：
（1）物块C 与空盒B 碰后瞬间的速度；
（2）小车的长度L ；
（3）电场作用的时间。

【答案】（1）2m/s （2）0.67m （3）2s
【解析】
【详解】
（1）对物块C 由O→M→N 应用动能定理，设C 到N 点速度大小为得：
解得：
与空盒B右壁相碰，动量守恒：
解得：
（2）C与B碰后可看作一整体，令，则BC整体和小车加速度分别为：
；
设经过时间后B与C整体与小车A速度相等，此过程中二者位移分别为、；
假设速度相等后B与C整体与小车A相对静止，C整体与小车A间摩擦力为，则：，
；所以两者经时间后相对静止一起匀减速。

解得：
小车长度
（3）速度相等后BC与小车以共同加速度一起匀减速，最终速度为零。

运动时间
电场作用时间
16．如图所示，在光滑水平面上静止放置质量M=2kg、长L=2.17m、高h=0.2m的长木板C。

距该板左端距离x=1.81m处静止放置质量m A=1kg的小物块A，A与C间的动摩擦因数μ=0.2。

在板右端静止放置质量m B=1kg的小物块B，B与C间的摩擦忽略不计。

A、B均可视为质点，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。

现在长木板C上加一水平向右的力F，求：
(1)当F=3N时，小物块A的加速度；
(2)小物块A 与小物块B 碰撞之前运动的最短时间；
(3)若小物块A 与小物块B 碰撞之前运动的时间最短，则水平向右的力F 的大小(本小题计算结果保留整数部分)；
(4)若小物块A 与小物块B 碰撞无能量损失，当水平向右的力F=10N ，小物块A 落到地面时与长木板C 左端的距离。

【答案】 (1)1m/s 2；(2)t=0.6s ；(3)6N≤F≤26N ；(4)x 2=0.78m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)若长木板C 和小物块一起向右加速运动，设它们之间是静摩擦力为f ，由牛顿第二定律得: F=（M+m A ）a
解得
a=1m/s 2
则f=m A a=1N ＜μm A g=2N ，这表明假设正确，即A 的加速度为1m/s 2
(1)要使小物块A 在与小物块B 碰撞之前运动时间最短，小物块A 的加速度必须最大，则A 所受的摩擦力为最大静摩擦力或滑动摩擦力，有
μm A g=m A a 1
2112
L x a t -= 解得
t=0.6s
(3)要使小物块A 加速度最大，且又不从长木板C 的左端滑落，长木板C 的加速度有两个临界条件: ①由牛顿第二定律得:
F 1=（M+m A ）a 1
则
F 1=6N
②由牛顿第二定律得:
F 2-f=Ma 2
22211122
a t a t x -= 则
F 2=26N
故6N≤F≤26N
(4)若小物块A 与小物块B 碰撞点距从长木板C 的左端距离为x 1
F 3-f=Ma 3
223111122a t a t x x -=- 解得 x 1=1.45m
设小物块A 发生碰撞到从长木板C 左端滑落的时间为t 1，因有物块A 、B 发生弹性碰撞，速度交换，故有
2231311111122
a tt a t a t x +-= 解得
t 1=0.5s
设小物块A 碰撞到从长木板C 左端滑落时各自的速度分别为v m 、v M ，小物块A 落到地面时与长木板C 左端的距离为x 2
2212
h gt = F 3=Ma 4
v m =a 1t 1
v M =a 3t+a 3t 1
则有
v M t 2+24212
a t -v m t 2=x 2 x 2=0.78m
17．一细束平行光以一定的入射角从空气射到等腰直角三棱镜的侧面AB ，光线进入棱镜后射向另一侧面
AC 。

逐渐调整光线在AB 面的入射角，使AC 面恰好无光线射出，测得此时光线在AB 面的入射角为45o 。

求：
(1)该棱镜的折射率。

(2)光束在BC 面上的入射角的正弦值。

【答案】 (1)62
n =；(2)3636-
【解析】
【详解】
(1)设光线经过AB 面时的折射角为θ，由折射定律可知在AB 面上有 sin 45sin n θ
=o
在AC 面上有
()
1sin 90n θ=-o 解得
sin 3
θ=
n = (2)由三角函数关系可知
cos θ=由几何关系知，光束在BC 面上的入射角
45βθ=-o
所以
sin sin 45cos cos 45sin βθθ=-o o
解得
sin β=。