吉林省通化市2021届新高考物理第二次调研试卷含解析

吉林省通化市2021届新高考物理第二次调研试卷
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，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m 的小球沿轨道做完整的圆周运动．已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N 1，在高点时对轨道的压力大小为N 2.重力加速度大小为g ，则N 1–N 2的值为
A ．3mg
B ．4mg
C ．5mg
D ．6mg
【答案】D
【解析】 试题分析：在最高点，根据牛顿第二定律可得222v N mg m r
+=，在最低点，根据牛顿第二定律可得211v N mg m r
-=，从最高点到最低点过程中，机械能守恒，故有221211222mg r mv mv ⋅=-，联立三式可得126N N mg -=
考点：考查机械能守恒定律以及向心力公式
【名师点睛】根据机械能守恒定律可明确最低点和最高点的速度关系；再根据向心力公式可求得小球在最高点和最低点时的压力大小，则可求得压力的差值．要注意明确小球在圆环内部运动可视为绳模型；最高点时压力只能竖直向下．
2．如图所示，四个等量异种的点电荷，放在正方形的四个顶点处。

A 、B 、C 、D 为正方形四个边的中点，O 为正方形的中心，下列说法正确的是（ ）
A ．A 、C 两个点的电场强度方向相反
B ．O 点电场强度等于零
C ．将一带正电的试探电荷从B 点沿直线移动到
D 点，电场力做正功
D ．O 点的电势低于A 点的电势
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．利用点电荷场强的合成A、O、C三点的合场强均水平向右，AB错误；
C．在BD直线上场强方向垂直BD向右，则沿着BD移动正电荷电场力不做功，C错误；
D．沿着电场线方向电势降低，则O点的电势低于A点的电势，选项D正确.
故选D。

3．如图所示为光电效应实验装置图。

实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计有示数；而用b光照射光电管时，灵敏电流计没有示数。

则下列说法中正确的是（）
A．a光频率大于b光频率
B．若增加b光的照射时间，灵敏电流计将会有示数
C．若增大b光的光照强度，灵敏电流计将会有示数
D．用b光照射时，适当增大电源的电压，灵敏电流计将会有示数
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A．实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计有示数，说明能够发生光电效应；而用b光照射光电管时，灵敏电流计没有示数，说明不能发生光电效应，可知a光频率大于b光频率，选项A正确；
BC．根据光电效应的规律可知，若增加b光的照射时间以及增加b光的光照强度，都不能发生光电效应，则灵敏电流计都不会有示数，选项BC错误；
D．用b光照射时不能发生光电效应，即使适当增大电源的电压，也不会发生光电效应，灵敏电流计也不会有示数，选项D错误。

故选A。

4．可看作质点的甲、乙两汽车沿着两条平行车道直线行驶，在甲车匀速路过A处的同时，乙车从此处由静止匀加速启动，从某时刻开始计时，两车运动的v t 图象如图所示，0t时刻在B处甲，乙两车相遇。

下面说法正确的是
A ．,A
B 两处的距离为00v t
B ．0t 时刻乙车的速度是02v
C ．0t =时刻两车并排行驶
D ．0t =时刻乙车行驶在甲车前面
【答案】B
【解析】
【详解】
AB.将乙车的运动图象反向延长，与横轴的交点对应车道上的A 位置，当汽车乙追上汽车甲时，两车位移相等，0t 时刻乙车的速度是02v ，A 、B 两处的距离大于00v t ，选项A 错误、选项B 正确；
CD.从A 到B 一直是乙车在后面追赶甲车，选项C 、D 错误。

5．与下列图片相关的物理知识说法正确的是（ ）
A ．甲图，汤姆生通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型
B ．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于n=4能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子
C ．丙图，“光电效应”实验揭示了光的粒子性，爱因斯坦为此提出了相对论学说，建立了光电效应方程
D ．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续得进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为235
141
9219256360U Ba Kr 2n →++
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．甲图为卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的概念，建立了原子的核式结构模型，故A 错误；
B ．乙图中，大量处于n=4能级的原子向低能级跃迁时，能辐射的光子种类为
2
443C 62
⨯== 即共辐射出6种不同频率的光子，故B 正确；
C ．丙图的“光电效应”实验揭示了光的粒子性，爱因斯坦为此提出了光子说，建立了光电效应方程，故C 错误；
D ．重核裂变称为链式反应是因为生成的多个中子继续作为反应物又轰击铀核，反应方程为
235
1
14192192056360U+n Ba Kr 3n →++
故D 错误。

故选B 。

6．小球在水中运动时受到水的阻力与小球运动速度的平方成正比，即2f kv =，则比例系数k 的单位是 A ．2kg m ⋅
B ．kg m ⋅
C ．kg /m
D ．2kg /m
【答案】C
【解析】
【详解】
由2f kv =可得k 的单位为kg /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 上述分析结论相符，故C 正确；
D.D 项与 上述分析结论不相符，故D 错误。

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
7．一列简谐橫波沿x 轴正方向传播，已知0t =时的波形如图所示，波上有P 、Q 两点，其纵坐标分别为2cm 2cm P Q y y ==-，，下列说法中正确的是
A ．P 点的振动形式传到Q 点需要2T
B ．P 、Q 在振动的过程中的任一时刻，位移的大小总相同
C ．在
54
T 内，P 点通过的路程为20cm D ．经过38T ，Q 点回到平衡位置 【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】
由图看出,P 、Q 两点平衡位置间的距离等于半个波长,因简谐波传播过程中,在一个周期内传播一个波长,所
以振动形式从P 传到Q 需要半个周期
2
T ,故A 正确；P 、Q 的振动情况总是相反,所以在振动过程中,它们的位移大小总是相等,故B 正确；若图示时刻P 在平衡位置或最大位移处,在54
T 内,P 点通过的路程为:554cm 20cm S A ==⨯= ,而实际上图示时刻,P 点不在平衡位置或最大位移处, 在54T 内，P 点通过的路程不等于20cm ，故C 错误；图示时刻,Q 点向下运动,速度减小,所以从图示位置运动到波谷的时间大于8T ,再从波谷运动到平衡位置的时间为4T ,所以经过38
T ,Q 点没有回到平衡位置.故D 错误.故选AB 8．在粗糙水平桌面上，长为l=0.2m 的细绳一端系一质量为m=2kg 的小球，手握住细绳另一端O 点在水平面上做匀速圆周运动，小球也随手的运动做匀速圆周运动。

细绳始终与桌面保持水平，O 点做圆周运动的半径为r=0.15m ，小球与桌面的动摩擦因数为=0.6μ，210m/s g =。

当细绳与O 点做圆周运动的轨迹相切时，则下列说法正确的是（ ）
A ．小球做圆周运动的向心力大小为6N
B ．O 点做圆周运动的角速度为42rad/s
C 2m/s
D ．手在运动一周的过程中做的功为6πJ
【答案】BCD
【详解】
A ．由几何关系可知小球做圆周运动的轨道半径
220.25m R r l =+=
小球做圆周运动，根据牛顿第二定律
n cos F T θ=
sin T mg θμ=
其中
0.153tan 0.24
r l θ=
== 解得 n 16N F =
选项A 错误；
B ．由于
2n F mR ω=
解得
42rad /s ω=
O 点做圆周运动的角速度和小球一样，所以选项B 正确；
C ．由于
2
n v F m R
= 解得
2m/s v =
选项C 正确；
D ．手在运动一周的过程中做的功等于小球克服摩擦力做的功，故
26J W mg R =⋅=μππ
选项D 正确。

9．如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的分子力F和分子势能E p随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，E p=0。

现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是______。

A．虚线1为E p-r图线、实线2为F-r图线
B．当分子间距离r<r2时，甲乙两分子间只有分子斥力，且分子斥力随r减小而增大
C．乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的减速运动
D．乙分子从r4到r1的过程中，分子势能先增大后减小，在r1位置时分子势能最小
E.乙分子的运动范围为r4≥r≥r1
【答案】ACE
【解析】
【详解】
A．因两分子间距在平衡距离r0时，分子力表现为零，此时分子势能最小，可知虚线1为E p-r图线、实线2为F-r图线，选项A正确；
B．当分子间距离r<r2时，甲乙两分子间斥力和引力都存在，只是斥力大于引力，分子力表现为斥力，且分子斥力随r减小而增大，选项B错误；
C．乙分子从r4到r2所受的甲分子的引力先增加后减小，则做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1因分子力表现为斥力且逐渐变大，可知做加速度增大的减速运动，选项C正确；
D．乙分子从r4到r1的过程中，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，在r2位置时分子势能最小，选项D错误；
E．因乙分子在r4处分子势能和动能均为零，到达r1处时的分子势能又为零，由能量守恒定律可知，在r1处的动能也为零，可知乙分子的运动范围为r4≥r≥r1，选项E正确；
故选ACE.
10．如图所示，粗糙的固定水平杆上有A、B、C三点，轻质弹簧一端固定在B点正下方的O点，另一端与套在杆A点、质量为m的圆环相连，此时弹簧处于拉伸状态。

圆环从A处由静止释放，向右运动经过B点时速度为v、加速度为零，到达C点时速度为零，下列说法正确的是（）
A ．从A 到C 过程中，圆环在
B 点速度最大
B ．从A 到B 过程中，杆对环的支持力一直减小
C ．从A 到B 过程中，弹簧对圆环做的功一定大于212mv
D ．从B 到C 过程中，圆环克服摩擦力做功等于
212mv 【答案】BC
【解析】
【详解】
A ．圆环由A 点释放，此时弹簧处于拉伸状态，则圆环加速运动，设A
B 之间的D 位置为弹簧的原长，则A 到D 的过程中，弹簧弹力减小，圆环的加速度逐渐减小，D 到B 的过程中，弹簧处于压缩状态，则弹簧弹力增大，圆环的加速度先增大后减小，B 点时，圆环合力为零，竖直向上的弹力等于重力，从B 到
C 的过程中，圆环可能做减速运动，无论是否存在弹簧原长的位置，圆环的加速度始终增大，也可能先做加速后做减速运动，加速度先减小后增大，故B 点的速度不一定最大，故A 错误；
B ．当圆环从A 到D 运动时，弹簧为拉力且逐渐减小，此时杆对环的支持力等于环的重力与弹簧弹力向下的分量之和，可知杆对环的支持力随弹簧弹力的减小而减小；当圆环从D 到B 运动时，弹簧被压缩，且弹力沿弹簧向上逐渐增加，此时杆对环的支持力等于环的重力与弹簧弹力向上的分量之差，可知杆对环的支持力随弹簧弹力的增加而减小；即从A 到B 过程中，杆对环的支持力一直减小，选项B 正确；
C ．从A 到B 过程中，弹簧对圆环做的功、摩擦力做负功，根据功能关系可知，弹簧对圆环做功一定大于12
mv 2，故C 正确； D ．从B 到C 过程中，弹簧弹力做功，圆环克服摩擦力做功，根据功能关系可知，圆环克服摩擦力做功不等于12
mv 2，故D 错误。

故选BC 。

11．如图所示电路中，三只灯泡原来都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头向右移动时，下面判断正确的是( )
A ．电路中总电阻减小
B ．L 1变亮
C ．L 2变亮
D ．L 3变暗
【答案】CD
【解析】
【详解】
A. 当滑片右移时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大，故A 误差。

B. 电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小，故L 1变暗，故B 错误。

CD. 电路中电流减小，故内阻及R 0、L 1两端的电压减小，而电动势不变，故并联部分的电压增大，故L 2变亮；因L 2中电流增大，干路电流减小，故流过L 3的电流减小，故L 3变暗；故CD 正确。

12．如图所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片．保持理想变压器的输入电压1U 不变，闭合电建S ，下列说法正确的是
A ．P 向下滑动时，灯L 变亮
B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变
C ．P 向上滑动时，变压器的输入电流减小
D ．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压2U 不变，滑片P 滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项A 错误；
B ．滑片P 下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，故选项B 正确；
C ．滑片P 上滑，电阻减小，电流2I 增大，则原线圈输入电流1I 也增大，故选项C 错误；
D ．此时变压器输出功率222P U I 将变大，故选项D 正确．
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．为了测定金属丝的电阻率，某实验小组将一段金属丝拉直并固定在米尺上，其两端可作为接线柱，一小金属夹夹在金属丝上，且可在金属丝上滑动．请完成以下内容．
(1)某次用螺旋测微器测该金属丝的直径，示数如图甲所示，则其直径d＝____mm．
(2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为3Ω．
(3)准备的实验器材如下：
A．电压表V(量程0~3 V，内阻约20 kΩ)
B．定值电阻10Ω
C．定值电阻100Ω
D．蓄电池(电动势约12 V，内阻不计)
E．开关S一只
F．导线若干
实验小组利用上述器材设计并完成实验．实验中通过改变金属夹的位置进行了多次测量，在实验操作和测量无误的前提下，记录了金属丝接入电路中的长度l和相应的电压表的示数U，并作出了－的关系图像，
如图乙所示．根据题目要求，在图丙所示的虚线框内完成设
计的实验电路图．其中定值电阻R应选____(填“B”或“C”)；金属丝电阻率的表达式＝
____________________(用a、b、c、d、R表示)．
【答案】0.750 B
【解析】
【分析】
（1）螺旋测微器固定刻度最小分度为1mm，可动刻度每一分度表示0.01mm，由固定刻度读出整毫米数包括半毫米数，由可动刻度读出毫米的小数部分。

（2）电路分为测量电路和控制电路两部分。

测量电路采用伏安法。

根据电压表、电流表与待测电阻阻值倍数关系，选择电流表外接法。

变阻器若选择R2，估算电路中最小电流，未超过电流表的量程，可选择限流式接法。

【详解】
（1）螺旋测微器固定刻度为0.5mm，可动刻度为25.0×0.01mm，两者相加就是0.750mm。

（2）因为只有电压表，当连入电路的电阻丝变化时，其两端的电压也将发生变化，找到电压U与长度l 的关系，画出图象就能求出电阻丝的电阻率，按题意就可以画出电路如图所示，
由于电阻丝的电阻只有3Ω，所以定值电阻选较小的B.
（4）据欧姆定律可以写出电阻丝两端的电压
所以
结合图象有：（截距）
当时，
而S=π()2
联立可得：
【点睛】
本实验测电阻丝的电阻率比较巧妙，利用图象法减小了偶然误差，再结合数学图象的知识，更是本题的精华部分；测量电阻最基本的原理是伏安法，电路可分为测量电路和控制电路两部分设计。

测量电路要求精确，误差小。

14．如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可验证机械能守恒定律.
（1）已准备的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需要的器材是______（填字母代号）.
A．直流电源、天平及砝码B．直流电源、毫米刻度尺
C ．交流电源、天平及砝码
D ．交流电源、毫米刻度尺
（2）实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h.某同学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，这些方案中合理的是__________（填字母代号）.
A ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，由打点间隔数算出下落的时间t ，通过v=gt 算出瞬时速度v
B ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，并通过v v
C ．根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时
速度v ，并通过2
2v h g
=计算得出高度h D ．用刻度尺测出物体下落的高度h ，根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v
（3）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是_________（填字母代号）.
A ．该误差属于偶然误差
B ．该误差属于系统误差
C ．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D ．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
【答案】D D BD
【解析】
【分析】
【详解】
（1）打点计时器需接交流电源．机械能守恒中前后都有质量，所以不要天平和砝码．计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，故选D ．
（2）在验证机械能守恒时不能用有关g 值来计算速度，利用v gt = 、22v gh = ，在计算高度时直接测量距离，在计算速度时利用中点时刻的速度等于平均速度求解，故ABC 错误；D 正确
（3）由于系统内不可避免的存在阻碍运动的力，比如空气阻力，纸带与限位孔之间的摩擦力等系统误差导致重力势能的减小量与动能的增加量不相等，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故BD 正确
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，光滑水平面上有一被压缩的轻质弹簧，左端固定，质量为A 1kg m =的滑块A 紧靠弹簧右端（不拴接），弹簧的弹性势能为p 32J E =。

质量为B 1kg m =的槽B 静止放在水平面上，内壁间距为0.6m L =，槽内放有质量为C 2kg m =的滑块C （可视为质点），C 到左侧壁的距离为0.1m d =，槽与滑块C 之间的动摩擦因数0.1μ=。

现释放弹簧，滑块A 离开弹簧后与槽B 发生正碰并粘连在一起。

已知槽与
滑块C 发生的碰撞为弹性碰撞。

（210m/s g =）求：
(1)滑块A 与槽碰撞前、后瞬间的速度大小；
(2)槽与滑块C 最终的速度大小及滑块C 与槽的左侧壁碰撞的次数；
(3)从槽开始运动到槽和滑块C 相对静止时各自对地的位移大小。

【答案】 (1)08m/s v =，14m/s v =；(2)22m/s v =，4n =；(3)B 3.9m s =，C 4.1m s =
【解析】
【详解】
(1)设滑块与槽碰撞前后的速度分别为v 0、v 1。

弹簧将A 弹开，由机械能守恒定律得
2p 012
A E m v =
① 解得 08m/s v =②
A 与
B 发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得：
()01A A B m v m m v =+③
解得
14m/s v =④
(2)最终滑块C 与槽共速，设为v 2，由动量守恒定律得
()()12A B A B C m m v m m m v +=++⑤
解得
22m/s v =⑥
设滑块C 与槽的相对运动路程为s ，由能量守恒定律得
()()22121122
C A B A B C m gs m m v m m m v μ=
+-++⑦ 解得
s=4m ⑧ 设C 与槽的左侧壁碰撞次数为n ，则有
12s d n L
-=+⑨ 解得
n=4.25
取n=4 ⑩
(3)设槽和滑块A 碰后加速度大小为a 1，滑块C 的加速度大小为a 2，由牛顿第二定律得
()1C A B m g m m a μ=+⑪
2C C m g m a μ=⑫
解得
211m/s a =⑬
221m/s a =⑭
槽（含滑块A ）和滑块C 的质量相等，发生弹性碰撞后互换速度，最终以共同速度22m/s v =一起运动。

设从碰后到一起运动的时间为t ，则
21
v t a =⑮ 解得
t=2s ⑯
槽B 的位移
21132
B s a t d L =++⑰ 代入数据的得
3.9m B s =⑱
滑块C 的位移
2113(6)2
C s a t L s d L =++--⑲ 代入数据的得
4.1m C s =⑳
16．如图a 所示是常见的饮水机的压水器，他可以简化为图b 所示的模型，上面气囊的体积为V 1=0.5L ，挤压时可以把气囊中的气体全部挤入下方横截面积为S=0.05m 2的水桶中，随下方气体压强增大，桶中的
液体会从细管中流出，已知在挤压气囊过程中，气体的温度始终不变，略去细管的体积及桶口连接处的体积，已知外部大气压为P 0=105Pa ，水的密度为ρ=103kg/m 3，重力加速度为g=10m/s 2，某次使用过程时，桶内气体体积为V 2=12.5L ，挤压气囊一下后，桶内的水恰好上升到出水口处，认为每次挤压都能使气囊中的气体全部挤入桶中，则
①桶中液面离出水口多高？
②至少挤压多少次才能从桶内流出体积为V 3=2.5L 的水？
【答案】①0.4m ；②7次
【解析】
【分析】
【详解】
①压缩气囊过程中，温度不变，由于水管体积非常小，水桶中气体体积认为不变，由玻意耳定律可知： ()2021p V V pV +=
又
0p p gh ρ-=
代入数据可知
0.4m h =
②设挤压n 次后，水桶内水流出1V ，气体压强为2p ，体积为12V V +，由玻意耳定律可知：
()()012223=p nV V p V V ++
203V p p g h S ρ⎛⎫-=+ ⎪⎝
⎭ 解得
()3032301
V p V g h V V S n p V ρ⎛⎫+++ ⎪⎝⎭= 代入数据得
6.35n =
故至少挤压7次。

17．如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知水对该单色光的折射率为4/3，玻璃对该单色光的折射率为1.5，容器底部玻璃的厚度为d ，水的深度为2d ．求：
（1）该单色光在玻璃和水中传播的速度
（2）水面形成的圆形光斑的半径（不考虑两个界面处的反射光线）
【答案】（1）23c ；34c （2）256757r d ⎛=+ ⎝⎭
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由c v n
=得 光在水中的速度为
34
v c =水 光在玻璃中的速度为 23v c =
玻璃 （2）如图所示：光恰好在水和空气的分界面发生全反射时
113sin 4
C n == 在玻璃与水的分界面上，由
21
sin sin n C n θ= 得
2sin 3
θ= 则光斑的半径
2567r d =⎝⎭
．。