黑龙江省佳木斯市2021届新高考物理五模试卷含解析

黑龙江省佳木斯市2021届新高考物理五模试卷
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．关于原子能级跃迁，下列说法正确的是（）
A．处于n=3能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射三种频率的光子
B．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯
C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能减小
D．已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV，则动能等于12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态
【答案】B
【解析】
【详解】
A．处于n=3的一个氢原子回到基态时可能会辐射一种频率的光子，或两种不同频率的光子。

处于n=3的“一群”氢原子回到基态时会辐射三种频率的光子；故A错误；
B．根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，故选项B正确；
C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，会辐射一定频率的光子，同时氢原子的电势能减小，电子的动能增大。

故选项C错误；
D．根据能量守恒可知，要使原来静止并处于基态的氢原子从基态跃迁到某一激发态，需要吸收的能量为1．09eV，则必须使动能比1．09eV大得足够多的另一个氢原子与这个氢原子发生碰撞，才能跃迁到某一激发态，故D错误。

故选B。

2．如图所示，a、b、c、d为圆上的四个点，ac、bd连线过圆心且相互垂直，置于圆心处带正电的点电荷在a点产生的场强大小为E。

若在该空间再施加一沿ac方向的大小为2E的匀强电场后，以下说法正确的是( )
A．a点的场强大小为3E，方向由c到a
B．c点的场强大小为3E，方向由c到a
C．b、d5
D ．b 、d 两点的场强不相同，但大小都为5E
【答案】D
【解析】
【详解】
A ．由点电荷在a 点产生的场强与匀强电场方向相反可知，a 点的合场强大小为E ，方向由a 到c ，故A 错误；
B ．由点电荷在c 点产生的场强与匀强电场方向相同可知，c 点的合场强大小为3E ，方向由a 到c ，故B 错误；
CD.．由平行四边形定则可知，b 、d 两点的场强方向不同，但大小都为5E ，故C 错误，D 正确。

故选D 。

3．如图所示，木箱置于水平地面上，一轻质弹簧一端固定在木箱顶部，另一端系一小球，小球下端用细线拉紧固定在木箱底部。

剪断细线，小球上下运动过程中木箱刚好不能离开地面。

已知小球和木箱的质量相同，重力加速度大小为g ，若0t 时刻木箱刚好不能离开地面，下面说法正确的是
A ．0t 时刻小球速度最大
B ．0t 时刻小球加速度为零
C ．0t 时刻就是刚剪断细线的时刻
D ．0t 时刻小球的加速度为2g
【答案】D
【解析】
【详解】
小球运动到最高点时木箱恰好不能离开地面，此时小球速度为零，对木箱受力分析有: F Mg =，对小球受力分析有:
mg F ma '+=
又F F '=，M m =，解得:
2m M a g g m
+== A.A 项与 上述分析结论不相符，故A 错误；
B.B 项与 上述分析结论不相符，故B 错误；
C.C 项与 上述分析结论不相符，故C 错误；
D.D 项与 上述分析结论相符，故D 正确。

4．下列说法正确的是( )
A ．图甲中，有些火星的轨迹不是直线，说明炽热微粒不是沿砂轮的切线方向飞出的
B ．图乙中，两个影子在x 、y 轴上的运动就是物体的两个分运动
C ．图丙中，小锤用较大的力去打击弹性金属片，A 、B 两球可以不同时落地
D ．图丁中，做变速圆周运动的物体所受合外力F 在半径方向的分力大于所需要的向心力
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．题图甲中炽热微粒是沿砂轮的切线方向飞出的，但是由于重力及其他微粒的碰撞而改变了方向，故A 错误；
B ．题图乙中沿y 轴的平行光照射时，在x 轴上的影子就是x 轴方向的分运动，同理沿x 轴的平行光照射时，在y 轴上的影子就是y 轴方向的分运动，故B 正确；
C ．无论小锤用多大的力去打击弹性金属片，只会使得小球A 的水平速度发生变化，而两小球落地的时间是由两球离地面的高度决定的，所以A 、B 两球总是同时落地，故C 错误；
D ．做变速圆周运动的物体所受合外力F 在半径方向的分力等于所需要的向心力，故D 错误。

故选B 。

5．如图所示，圆环固定在竖直平面内，打有小孔的小球穿过圆环．细绳a 的一端固定在圆环的A 点，细绳b 的一端固定在小球上，两绳的联结点O 悬挂着一重物，O 点正好处于圆心．现将小球从B 点缓慢移到B'点，在这一过程中，小球和重物均保持静止．则在此过程中绳a 的拉力（ ）
A ．一直增大
B ．一直减小
C ．先增大后减小
D ．先减小后增大
【答案】A
【解析】
对联结点O 进行受力分析，受三个拉力保持平衡，动态三角形如图所示：
可知小球从B 点缓慢移到B′点过程中，绳a 的拉力a F 逐渐变大，故A 正确，BCD 错误．
6．放射性元素A 经过2次α衰变和1次β 衰变后生成一新元素B ，则元素B 在元素周期表中的位置较元素A 的位置向前移动了
A ．1位
B ．2位
C ．3位
D ．4位
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
α粒子是42He ，β 粒子是01e -，因此发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β 衰变电荷数增加1，据题
意，电荷数变化为：2213-⨯+=-，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位．故选项C 正确．
【点睛】
衰变前后质量数和电荷数守恒，根据发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β 衰变电荷数增加1可以计算出放射性元素电荷数的变化量．
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，一定质量的理想气体从状态A 依次经过状态B 、C 和D 后再回到状态A 。

其中，状态A B →和状态C D →为等温过程，状态B C →和状态D A →为绝热过程。

在该循环过程中，下列说法正确的是__________。

→的过程中，气体对外界做功，气体放热
A．A B
→的过程中，气体分子的平均动能减少
B．B C
→的过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加
C．C D
→的过程中，外界对气体做功，气体内能增加
D．D A
E.在该循环过程中，气体内能增加
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A．A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，温度不变，内能不变，气体吸热，故A错误；
B．B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B正确；
C．C→D过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确；
D．D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，故D正确；
E．循环过程的特点是经一个循环后系统的内能不变。

故E错误。

故选BCD。

8．下列说法正确的是____________.
A．液体表面张力是液体表面层分子间距离小，分子力表现为斥力所致
B．水黾可以停在水面上是因为存在表面张力
C．不管是单晶体还是多晶体，它们都有固定的熔点
D．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现
E. 热量能够从低温物体传到高温物体
【答案】BCE
【解析】
【详解】
A．液体表面层内的分子比较稀疏，分子间作用力表现为引力，故A错误；
B．水黾可以停在水面是因为存在表面张力，故B正确；
C．只要是晶体就有固定熔点，故C正确；
D ．气体能充满整个容器，是气体分子不停做无规则运动的结果，故D 错误；
E ．热量可以从低温物体传到高温物体，但是要引起其他变化，这不违背热力学第二定律，故E 正确。

9．如图所示,平行板电容器与电动势为E 的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略。

一带负电油滴被固定于电容器中的P 点。

现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,则下列说法中正确的是（ ）
A ．平行板电容器的电容值将变小
B ．静电计指针张角变小
C ．带电油滴的电势能将减少
D ．若先将上极板与电源正极的导线断开,再将下极板向下移动一小段距离,则带电油滴所受电场力不变
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A ．根据4S C kd επ=知，d 增大，则电容减小，故A 正确；
B ．静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B 错误；
C ．电势差不变，d 增大，则电场强度减小，故P 点与上极板的电势差减小，则P 点的电势升高，因油滴带负电，可知带电油滴的电势能将减小，故C 正确；
D ．电容器与电源断开，则电荷量不变，再将下极板向下移动一小段距离，即d 变大，根据4S C kd επ=，Q C U
= ，U E d = 可得 4kQ E S
πε= 则两板间场强不变，油滴受电场力不变，选项D 正确；故选ACD 。

10．如图所示，倾角为α=37°的斜面体固定在水平面上，质量为m=1kg 可视为质点的物块由斜面体的顶端A 静止释放，经过一段时间物块到达C 点。

已知AB=1.2m 、BC=0.4m ，物块与AB 段的摩擦可忽略不计，
物块与BC 间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度为g=10m/s 2，sin37°
=0.6，cos37°=0.8。

则下列说法正确的是（ ）
A ．物块在BC 段所受的摩擦力大小为6N
B ．上述过程，物块重力势能的减少量为9.6J
C ．上述过程，因摩擦而产生的热量为1.6J
D ．物块到达C 点的速度大小为4m/s
【答案】BCD
【解析】
【详解】
A ．物块在BC 段，所受的摩擦力大小
cos 4N f mg μα==
故A 项错误；
B ．物块从顶端A 到达
C 点，物块重力势能的减少量
p ()sin 110 1.60.6J 9.6J E mg AB BC α∆=+=⨯⨯⨯=
故B 项正确；
C ．物块在通过BC 段时，因摩擦产生的热量等于克服摩擦力做功
cos 1.6J Q mg BC μα=⋅=
故C 项正确；
D ．物块从顶端A 到达C 点，根据动能定理
21()sin cos 2
mg AB BC mgBC mv αμα+-=
解得：物块到达C 点的速度大小 4m/s v =
故D 项正确。

11．在如图所示的轴上有M 、N 两质点，两点之间的距离为x=12m ，已知空间的简谐横波由M 向N 传播，
某时刻两质点的振动图像如图所示，已知该简谐横波的波长介于8m 和10m 之间。

下列正确的是（ ）
A ．该简谐横波的传播周期为0.8s
B ．该简谐波的波长可能为48m
C ．该简谐波的波长一定等于9.6m
D ．该简谐横波的传播速度大小为12m/s
E.0~1.2s 的时间内质点M 点的路程为120cm
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由振动图像可知这列波的周期为T=0.8s ，A 正确；
BCD ．由于简谐波由M 向N 传播，则有 1()4
x n λ=+，（n=0、1、2、3…） 又因为8m<λ<10m ，所以n=1时，λ=9.6m ，则波速由
v T λ
=
可得
v=12m/s
B 错误，CD 正确；
E ．一个周期内质点通过的路程为振幅的4倍，1.2s 为1.5个周期，则M 点通过的路程为振幅的6倍，即60cm ，E 错误。

故选ACD 。

12．真空区域有宽度为d 、磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN 、PQ 是磁场的边界．比荷为k 的带负电粒子，沿着与MN 夹角θ＝60°的方向射入磁场中，刚好没能从PQ 边界射出磁场．下列说法正确的是（ ）
A ．粒子的速率大小是23
Bdk B ．粒了在磁场中运动的时间是
23kB π C ．仅减小粒了的入射速率，在磁场中的运动时间将增大
D ．仅增人粒子的入射速率，在磁场中的运动时间将减小
【答案】AD
【解析】
【详解】
AB.粒子刚好没能从PQ 边界射出磁场时，其运动轨迹刚好与PQ 相切，如图
设带电粒子圆周运动的轨迹半径为R ，由几何关系有：
cos θL R R =+
解得：
23
R L = 根据牛顿第二定律得：
2
v qvB m R
= 解得：
23
Bdk v = 运动时间为： ()2243R t v kB πθπ-=
= 故A 正确，B 错误；
C.减小粒了的入射速率，粒子的周期不变，半径变小，粒子仍然从左边界出磁场，圆心角不变，则运动时间不变，故C 错误；
D.增人粒子的入射速率，粒子从磁场的右边界出磁场，粒子运动轨迹所对应的圆心角减小，则运动时间变小，故D 正确．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．物理社找到一根拉力敏感电阻丝，其阻值随拉力F 变化的图像如图甲所示，社员们按图乙所示电路制作了一个简易“吊杆”。

电路中电源电动势E=3V ，内阻r=1Ω；灵敏毫安表的量程为10mA ，内阻R g =5Ω；R 1是可变电阻。

A ，B 两接线柱等高且固定。

现将这两根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘杆，将其两端接在A ，B 接线柱上。

通过光滑绝缘杆可将重物吊起。

不计敏感电阻丝的重力，现完成下列操作步骤： 步骤a ：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻R 1使毫安表指针满偏；
步骤b ：滑杆下吊上已知重力的重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；
步骤c ：保持可变电阻R 1接入电路阻值不变，读出此时毫安表示数I ；
步骤d ：换用不同已知重力的物理，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；
步骤e ：将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘
（1）写出敏感电阻丝上的拉力F 与重物G 的关系：F=___________。

（2）设R-F 图像斜率为k ，写出毫安表示数I 与待测重物重力G 关系的表达式：I=___________。

（用E ，r ，R 1，R g ，R 0，k ，θ表示）
（3）若R-F 图像中R 0=50Ω，k=0.2Ω/N 。

测得θ=45°，毫安表指针半偏，则待测重物的重力G=________N 。

（4）关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是________。

A ．重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线均匀
B ．重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线不均匀
C ．重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线不均匀
D ．重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线均匀
（5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台简易“吊秤”称重前，进行了步骤a 操作，则测量结果________。

（填“偏大”“偏小”或“不变”） 【答案】2cos G θ 2cos g E I E kG I θ
=+ 3N C 不变 【解析】
【详解】
(1)[1]对重物，可得
2cos F G θ= 即2cos G F θ
=; （2）[2]不挂重物时，由闭合电路欧姆定律可得
10
g g E I r R R R =+++ 挂重物后，
1g E
I r R R R
=
+++
由图中关系可知
002cos kG
R R kF R θ
=+=+
整理得
2cos g E I E kG I θ
=
+
（3）[3]将数据带入[2]中表达式可得
2cos 15002N g θE E G k I I ⎛⎫
=-
= ⎪ ⎪⎝⎭
（4）[4]由（2）中分析可知，不挂重物时，电表满偏，此时应该为重力的0刻线，由2cos g
θE E
G k I I ⎛⎫=-
⎪ ⎪⎝⎭
可知，G I -不成线性关系，故刻度为不均匀的，故C 正确，A 、B 、D 错误； 故选B 。

（5）[5]由于称重前现将电表调满偏，当电源内阻变化时，满偏时总电阻不变，故电源内阻变化对测量结果无影响。

14．某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验器材有一个电流表、一个电阻箱R 、一个1Ω的定值电阻R 0，一个开关和导线若干，该同学按如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 R （Ω） 4.0 10.0 16.0 22.0 28.0 I （A ）
1.00
0.50
0.34
0.25
0.20
(1)该同学为了用作图法来确定电池的电动势和内电阻，若将R 作为直角坐标系的纵坐标，则应取____________作为横坐标。

(2)利用实验数据在给出的直角坐标系上画出正确的图象__________________。

(3)由图象可知，该电池的电动势E=_________V ，内电阻r=_________Ω。

【答案】I -1/A -1 6.0（5.8~6.2） 1.0（0.8.~1.2）
【解析】 【详解】
(1)[1]根据闭合电路欧姆定律，有
0E
I R R r
=
++
公式变形，得到
01
()R E r R I
=⋅+--（）
所以若将R 作为直角坐标系的纵坐标，则应取1
I
作为横坐标； (2)[2]运用描点法作出图象：
(3)[3][4]对比一次函数y=kx+b，R相当于y，E相当于k，1
I
相当于x，（-r-R0）相当于b；故
E=k
-r-R0=b
解得：
E=k
r=-b-R0
所以由图象可知，该电池的电动势E=6.0V，内电阻r=1.0Ω。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，ABC为某玻璃砖的截面，OBC是半径为R的四分之一圆，O为圆心，AOB为等腰直角三角形，玻璃砖放在水平面上，一束单色光从AO边上的中点D垂直AO面射入，光线在AB面上刚好发生全反射．已知光在真空中传播的速度为c，求
（i）试判断光线第一次照射到圆面上会不会发生全反射，如果不发生全反射，则发生折射的折射角为多大;
（ⅱ）圆弧面的反射光线第一次照射到CO面上的入射点到D点的距离．
【答案】（i）45°；（ii）（13
23
）R
【解析】
【详解】
（i）由几何关系可知，光照射到AB面时，入射角i=45°
由于光在AB面刚好发生全反射，则临界角C=45°玻璃砖对光的折射率：
n=
1
2 sin C
=
由几何关系可知，光线照射到圆弧面上时入射角i满足：
sini=
1
1
2
2
R
R
=
i=30°<C，因此不会发生全反射，设折射角为θ
则：
n=
sin
sin i
θ
得：
θ= 45°
（ii）由几何关系可知，光线的出射点G到O的距离：
s GO=
1
3
2
cos30
R
=
︒
因此GD的距离：
s=（
13
2
+R
16．某日清晨，中国海监船在执行东海定期维权巡航执法过程中，发现从事非法调查作业活动的某船只位于图甲中的A处，预计在80秒的时间内将到达图甲的C处，我国海监执法人员立即调整好航向，沿直线BC从静止出发恰好在运动了80秒时到达C处，而此时该非法船只也恰好到达C处，我国海监部门立即对非法船只进行了驱赶．非法船只一直做匀速直线运动且AC与BC距离相等，我国海监船运动的v－t 图象如图乙所示。

(1)求非法船只的速度大小；
(2)若海监船加速与减速过程的加速度大小不变，海监船从B处由静止开始若以最短时间准确停在C点，需要加速的时间为多少？
【答案】 3s 【解析】 【详解】
(1)结合图乙可知海监船运行的位移即为v －t 图线与横坐标轴所围的面积：
1
70308020m 1 2[()]00m 2
x =⨯⨯－＋＝
由运动学公式x ＝vt ，代入数据可求得： v ＝15m/s
(2)由加速度定义式：∆=∆v
a t
代入数据可求加速与减速过程中加速度大小分别为： a 1＝
20030-m/s 2＝2
3m/s 2 a 2＝20010
-m/s 2＝2m/s 2
设加速时间为t 1，减速时间为t 2，要使时间最短有
1122a t a t ＝
22
11221122
a t a t x += 解得 t 1＝3s
17．如图所示，物体P 和Q 分别位于倾角37θ=︒的斜面和绝缘水平面上，用跨过光滑定滑轮O 的绝缘轻绳连接，绳OQ 段水平，绳OP 段平行于斜面，绝缘水平面上方空间有范围足够大、水平向右的匀强电场，已知P 、Q 与接触面间的动摩擦因数均为0.2μ=，质量均为1kg m =，P 不带电Q 带3110C -⨯的正电荷。

P 、Q 均恰好能匀速滑动。

P Q 、与接触面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取sin370.6︒=，
cos270.8︒=，210m/s g =。

求匀强电场的电场强度大小的可能值。

【答案】31 2.410N /C E =⨯或3
29.610N /C E =⨯
【解析】 【详解】
当P 沿斜面向下匀速滑动时，受到的摩擦力沿斜面向上，对P Q 、整体分析，由平衡条件有：
1sin cos mg mg qE mg θμθμ-=+
解得：
31 2.410N /C E =⨯
当P 沿斜面向上匀速滑动时，受到的摩擦力沿斜面向下，对P Q 、整体分析，由平衡条件有：
2sin cos mg mg qE mg θμθμ+=-
解得：
329.610N /C E =⨯。