浙江省宁波市2021届新高考物理考前模拟卷(2)含解析
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浙江省宁波市2021届新高考物理考前模拟卷(2)
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.如图甲所示的理想变压器,原线圈接一定值电阻R 0,副线圈与一额定电流较大的滑动变阻器R 相连接,现在M 、N 间加如图乙所示的交变电压。
已知变压器原、副线圈的匝数比为
12101
n n =,定值电阻的额定电流为2.0A ,阻值为R=10Ω。
为了保证电路安全,滑动变阻器接入电路的电阻值至少为( )
A .1Ω
B 2Ω
C .10Ω
D .102Ω
【答案】A
【解析】
【详解】 由题意可知,定值电阻R 0在额定电流情况下分得的电压为:
00 2.010V 20V R U IR ==⨯=
则原线圈输入电压:
U 1=220V -20V=200V
由变压器的工作原理:
1122
U n U n = 可知:
22111200V 20V 10
n U U n ==⨯= 允许电流最大时原线圈的输入功率为:
P 1=U 1I=200×2W=400W
由变压器输出功率等于输入功率可得:
P 2=P 1=400W
又由公式可知
222U
P R
= 可得:
22
22201400
U R P ==Ω=Ω 故A 正确,BCD 错误。
2.如图所示为氢原子的能级图,一群氢原子由n=4的激发态向低能级跃迁,则产生波长最长的光子的能量为( )
A .12.75eV
B .10.2eV
C .0.66eV
D .2.89eV
【答案】C
【解析】
【详解】 从n=4能级跃迁到n=3能级释放出的光子能量最小,波长最长,该光子的能量为
-0.85eV -(-1.51eV )=0.66eV
C 正确,
ABD 错误。
故选C 。
3.如图所示,某生产厂家为了测定该厂所生产的玩具车的性能,将两个完全相同的玩具车A 、B 并排放在两平行且水平的轨道上,分别通过挂钩连接另一个与玩具车等质量的货车(无牵引力),控制两车以相同的速度v 0做匀速直线运动。
某时刻,通过控制器使两车的挂钩断开,玩具车A 保持原来的牵引力不变,玩具车B 保持原来的输出功率不变,当玩具车A 的速度为2v 0时,玩具车B 的速度为1.5v 0,运动过程中受到的阻力仅与质量成正比,与速度无关,则正确的是( )
A .在这段时间内两车的位移之比为6∶5
B .玩具车A 的功率变为原来的4倍
C .两车克服阻力做功的比值为12∶11
D .两车牵引力做功的比值为3∶1
【答案】C
【解析】
【详解】
B .设玩具车、货车质量都为m ,动摩擦因数为μ,那么两车的挂钩断开与货车分离,玩具车的速度为v 0,牵引力F=2μmg ,加速度为a=μg ,电机输出功率
P=Fv 0=2μmgv 0
变为原来的2倍,则B 错误;
A .玩具车A 保持原来的牵引力不变前进,那么加速度不变,那么当玩具车A 的速度为2v 0时,位移
2200202322()A v S g a
v v μ-== 功率
P A ′=F•2v 0=2P A
克服摩擦力做的功
2032
f A W mgS mv μ==
牵引力做的功: W FA =Fs A =3mv 02;
玩具车B 保持原来的输出功率不变前进,当玩具车A 的速度为2v 0时,玩具车B 的速度为1.5v 0,由动能定理可得:
()2200002111.522
B v v P mgS m v mv a μ-⋅-=- 所以位移
20118B v S g
μ= 所以
s A :s B =12:11;
则A 错误
CD .克服摩擦力做的功:
20118fB B m W mgS v μ==
所以 W fA :W fB =12:11;
牵引力做的功:
200022FB v v W P mv a
-=⋅
= 所以 W FA :W FB =3:2
故C正确,D错误;
故选C。
4.一个质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法不正确的是()
A.质点振动的频率为4 Hz
B.在10s内质点经过的路程是20 cm
C.在5s末,质点的速度为零,加速度最大
D.t=1.5 s和t=4.5 s2cm
【答案】A
【解析】
【详解】
A.由题图图象可知,质点振动的周期为T=4s,故频率
f=1
T
=0.25Hz
故A符合题意;
B.在10 s内质点振动了2.5个周期,经过的路程是
10A=20cm
故B不符合题意;
C.在5s末,质点处于正向最大位移处,速度为零,加速度最大,故C不符合题意;D.由题图图象可得振动方程是
x=2sin
2t
π⎛⎫
⎪
⎝⎭
cm
将t=1.5s和t=4.5s代入振动方程得
x2cm
故D不符合题意。
故选A。
5.如图甲所示,一倾角θ=30°的斜面体固定在水平地面上,一个物块与一轻弹簧相连,静止在斜面上。
现用大小为F=kt(k为常量,F、t的单位均为国际标准单位)的拉力沿斜面向上拉轻弹簧的上端,物块受到的摩擦力F f随时间变化的关系图像如图乙所示,物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2,则下列判断正确的是()
A .物块的质量为2.5kg
B .k 的值为1.5N/s
C .物块与斜面间的动摩擦因数为
35
D .6s t =时,物块的动能为5.12J
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.当0t =时,则可知: 5N f F mgsin θ==
解得:
1kg m =
故A 错误;
B.当2s t =时,由图像可知:
0f F =
说明此时刻5N F =,则:
2.5N/m k =
故B 错误;
C.后来滑动,则图像可知:
6N f F mgcos μθ==
解得:
235
μ= 故C 错误;
D.设1t 时刻开始向上滑动,即当:
f F F mgsin θ=+
即:
16N 5N kt =+
解得:
1 4.4s t =
即4.4s 时刻物体开始向上滑动,6s 时刻已经向上滑动了,则合力为:
f F kt F mgsin θ=--合
即:
11N F kt =-合
根据动量定理可得: 2 0F F t mv +'⋅∆-合合= 即:
()04 62
4.41v +⨯-⨯= 解得:
3.2m/s v =
即当6s t =时所以速度大小为3.2m/s ,则动能为:
22111J 5.12J 22
3.2k m v E ==⨯⨯= 故D 正确;
故选D 。
6.如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN 为两电荷连线的中垂线,a 、b 、c 三点所在直线平行于两电荷的连线,且a 与c 关于MN 对称,b 点位于MN 上,d 点位于两电荷的连线上。
以下判断正确的是( )
A .b 点场强大于d 点场强
B .b 点场强为零
C .a 、b 两点间的电势差等于b 、c 两点间的电势差
D .试探电荷+q 在a 点的电势能小于在c 点的电势能
【答案】C
【详解】
A.在两等量异种点电荷连线上中点的场强最小,在两等量异种点电荷连线的中垂线上中点的电场强度最大。
所以b 点的场强小于连线中点的场强,d 点的场强大于中点的场强,则b 点场强小于d 点场强,选项A 错误;
B.根据适矢量的叠加,b 点的合场强由b 指向c ,不为零,选项B 错误;
C.由对称性可知,a 、b 两点的电势差等于b 、c 两点间的电势差,选项C 正确;
D.因a 点的电势高于c 点的电势,故试探电荷+q 在a 点的电势能大于在c 点的电势能,选项D 错误。
故选C 。
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.如图甲所示,两个点电荷Q 1、Q 2固定在z 轴上,其中Q i 位于原点O ,a 、b 是它们连线延长线上的两点。
现有一带负电的粒子q 以一定的初速度沿z 轴从a 点开始经b 点向远处运动(粒子只受电场力作用),设粒子经过a 、b 两点时的速度分别为v a 、v b ,其速度随坐标x 变化的图象如图乙所示,则以下判断正确的是
A .ab 连线的中点电势最低
B .a 点的电势比b 点的电势高
C .x=3L 处场强一定为零
D .Q 2带负电且电荷量小于Q 1
【答案】CD
【解析】
【详解】
A.带电粒子在电场中只受电场力作用,电势能和动能之和不变,由图可知,在a 、b 连线的中点3L 处,动能最大,电势能最小,因为粒子带负电荷,所以a 、b 连线的中点3L 处电势最高,故A 错误;
B.根据A 选项分析可知,a 点动能比b 点小,电势能比b 点大,所以a 点的电势比b 点低,故B 错误;
C.在3L 点前做加速运动,3L 点后做减速运动,可见3L 点的加速度为0,则x=3L 处场强为零,故C 正确;
D.由于在x=3L 点前做加速运动,所以Q 2带负电,3L 点的加速度为0,则有1222
(3)(2)kQ q kQ q L L ,故Q 2带正电且电荷量小于Q 1,故D 正确。
8.如图所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波1s t =时刻波形图,该时刻M 点开始振动,再过1.5s ,N 点开始振动。
下列判断正确的是_____________。
A .波的传播速度4m /s
B .质点M 的振动方程0.5sin(2)2y t ππ=+
C .质点M N 、相位相差是π
D .0.5s t =时刻, 1.0m x =处质点在波峰
E. 2.5s t =时刻,质点M N 、与各自平衡位置的距离相等
【答案】ACE
【解析】
【详解】
A .质点M 和N 相距6m ,波的传播时间为1.5s ,则波速: 126m/s=4m/s 1.5
x v t ∆-==∆, 故A 正确;
B .波长λ=4m ,根据波长、波速和周期的关系可知周期为:
1s T v λ
==,
圆频率:
2=2 rad /s T
πωπ=, 质点M 起振方向向上,t=1s 时开始振动,则质点M 的振动方程为y=0.5sin (2πt -2π),故B 错误; C .相隔半波长奇数倍的两个质点,相位相差为π,质点M 、N 相隔1.5λ,故相位相差π,故C 正确; D .t=0.5s=0.5T ,波传播到x=4.0m 处,此时x=1.0m 处质点处于波谷,故D 错误;
E .t=2.5s=2.5T ,N 点开始振动,质点M 、N 相隔1.5λ,振动情况完全相反,故质点M 、N 与各自平衡位置的距离相等,故E 正确。
故选ACE 。
9.如图水平且平行等距的虚线表示某电场三个等势面,电势值分别为-U 、O 、U ()0U >,实线是电荷量为-q 的带电粒子的运动轨迹,a 、b 、c 为轨迹上的三点,且都位于等势面上,不计重力。
下列说法正
确的( )
A .若粒子在a 点的动能为2eV ,则在c 点的动能可能为0
B .粒子在b 点所受电场力方向水平向右
C .粒子在三点的电势能大小为p p p b a c E E E >>
D .粒子从a 到c 过程中电场力对它做的功为qU
【答案】CD
【解析】
【详解】
A .由题意可知,a 点的电势低于c 点电势,带负电的粒子在a 点的电势能大于c 点的电势能,由能量守恒可知,粒子在a 点的动能小于在c 点的动能,故A 错误;
B .因表示电场中三个等势面的三条虚线是平行且等间距的,由此可判断电场是匀强电场,根据电场线与等势面垂直,电场线竖直向上,结合轨迹的弯曲方向知粒子在b 点的电场力竖直向下,故B 错误;
C .由题可知
c a b ϕϕϕ>>
根据负电荷在电势高处电势能小可知
p p p b a c E E E >>
故C 正确;
D .粒子由a 到c 过程中电场力做正功,则有
0W q U qU =--=()
故D 正确。
故选CD 。
10.图示为一简谐横波在0t =时刻的波形图,P 是平衡位置在1m x =处的质点,此时刻P 点振动方向沿y
轴正方向,并经过0.3s 第一次到达平衡位置,Q 是平衡位置为4m x =处的质点,下列分析正确的是( )
A .该波沿x 轴负方向传播
B .该波的传播速度为10m/s
C .P 点与Q 点的振动方向总是相反
D .从此刻起1min 内Q 点通过的路程为30m
E.质点Q 的振动方程可表示为10sin5(cm)y xt =
【答案】ABD
【解析】
【详解】
A .因此时P 点沿y 轴正方向振动,根据同侧法可知波沿x 轴负方向传播,A 正确;
B .因P 点的平衡位置在1m x =处,所以
0.3s 84
T T += 所以
0.8s T =
计算波速
10m/s λv T
== B 正确;
C .P 、Q 两点的平衡位置间的距离大于
4λ,小于2
λ,所以其振动方向有时相同,有时相反,C 错误; D .根据 1min 60s 75T ==
经过的路程
75430m s A =⨯=
D 正确;
E .根据图像可知
2 2.5rad /s T
πωπ== 质点Q 此时由平衡位置向下振动,振动方程可表示为
10sin 2.5(cm)y t π=-
E 错误。
故选ABD 。
11.如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中,线框面积为S ,电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动,线框转过
6π时的感应电流为I ,下列说法正确的是( )
A .线框中感应电流的有效值为2I
B .线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为2IR ω
C .从中性面开始转过2
π的过程中,通过导线横截面的电荷量为2I ω D .线框转一周的过程中,产生的热量为
28RI πω
【答案】BC
【解析】 试题分析:根据法拉第电磁感应定律可得产生的电动势,电流,线框转过6π时的感应电流为,电流的有效值,故A 错误;线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS ,又
,解得BS=2IR ω,所以B 正确;从中性面开始转过2π的过程中,通过导线横截面的电荷量为,故C 正确;转一周产生的热量代入解得:
,故D 错误.
考点:本题考查交流电
12.一列简谐横波在弹性介质中沿x 轴传播,波源位于坐标原点O ,t=0时刻波源开始振动,t=3 s 时波源停止振动,如图为t=3.2s 时的波形图。
其中质点a 的平衡位置离原点O 的距离为x=2.5m 。
以下说法正确的是_______。
A .波速为5m/s
B .波长 2.0m λ=
C .波源起振方向沿y 轴正方向
D .在t=3.3 s ,质点a 位于波谷
E.从波源起振开始计时,3.0 s 内质点a 运动的总路程为2.5 m
【答案】ABE
【解析】
【分析】
【详解】
A .t=3 s 时波源停止振动,t=3.2s 时,波传播了1.0m ,则波速 10m/s 5 m/s 323
x .v t .∆===∆- 选项A 正确;
B .由题图可知,波长 2.0m λ=,选项B 正确;
C .t=3.2s 时,波传播了
53216m x'vt .==⨯=
由于λ=2.0 m ,故t=3.2s 时,16m x'=处质点振动与x=2.0m 处质点的运动相同,可判断t=3.2s 时x=2.0m 处的质点向下振动,故波源起振方向沿y 轴负方向,选项C 错误;
D .波的周期
0.4s T v λ
==
从t=3.2s 时刻经
101s 4
t'.T ∆== 质点位于平衡位置,选项D 错误;
E .从0时刻起,波传递到质点需要的时间
25m 05s 5m/s
a a x .t .v === 则3.0s 内质点振动了
13025s 64
a a t '.t .T =-== 故质点运动的总路程为
s=6×4A+A=2.5 m
选项E 正确。
故选ABE 。
三、实验题:共2小题,每题8分,共16分
13.如图所示,某实验小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置,进行“探究做功与物体速度变化的关系”的实验,实验时使小车在砝码和托盘的牵引下运动,以此定量探究细绳拉力做功与小车速度变化的关系。
(1)实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、纸带、复写纸及如图所示的器材。
若要完成该实验,必需
的实验器材还有其中的________。
(2)为达到平衡摩擦力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做________运动。
(3)实验开始时,先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。
这样做的目的是________(填字母代号)。
A .避免小车的运动过程中发生抖动
B .可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C .可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D .可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
【答案】AC 匀速直线 D
【解析】
【详解】
(1)[1].根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量,通过研究纸带来研究小车的速度,利用天平测量小车的质量,利用砝码的重力代替小车的合外力,所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量,即还需要刻度尺,天平(带砝码),故选AC .
(2)[2].为达到平衡摩擦力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动;
(3)[3].实验过程中,为减少误差,提高实验的精确度,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行,目的是消除摩擦带来的误差,即平衡摩擦力后,使细绳的拉力等于小车的合力,故ABC 错误,D 正确.
14.某兴趣小组要精确测定额定电压为3V 的白炽灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻约500Ω,实验室提供的器材有:
A .电流表A (量程:0~3mA ,内阻15R =ΩA )
B .定值电阻11985R =Ω
C .滑动变阻器R (0~10Ω )
D .电压表V (量程:0~10V ,内阻1R =ΩV k )
E .蓄电池E (电动势为12V ,内阻r 很小)
F .开关S 一个
G .导线若干
(1)要精确测定白炽灯正常工作时的电阻应采用下面电路图中的____
(2)选择正确电路进行实验,若电压表的示数用U 表示,电流表的示数用I 表示,写出测量白炽灯电阻的表达式x R =___(用题目中给的相应字母表示),当电流表中的电流强度I=___mA 时,记下电压表的读数U 并代入表达式,其计算结果即为白炽灯正常工作时的电阻。
【答案】(1)C (2)1A V
()
I R R U I R +- (3)1.5
【解析】
【详解】
(1)[1]要精确测定额定电压为3V 的白炽灯正常工作时的电阻,需测量白炽灯灯两端的电压和通过白炽灯灯的电流,
由于电压表的量程较大,测量误差较大,不能用已知的电压表测量白炽灯两端的电压,可以将电流表A 与定值电阻串联改装为电压表测量电压;
白炽灯正常工作时的电流约为
3Ω6mA 500
U I R === 左右,电流表的量程较小,电流表不能精确测量电流,可以用电压表测量总电流,约:
10Ω10mA 1000
V V U I R ===; 因为滑动变阻器阻值远小于白炽灯的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法。
所以电路图选取C.
(2)[2]根据欧姆定律知,灯泡两端的电压
U=I(R 1+R A ),
通过灯泡的电流为:
V
U I I R =-灯, 所以白炽灯正常工作时的电阻为:
1A V
()=I R R U R U I I R +=-灯;
[3]改装后的电压表内阻为:R V =1985+15Ω=2000Ω,则当I=1.5mA 时,白炽灯两端的电压为3V ,达到额
定电压,测出来的电阻为正常工作时的电阻。
四、解答题:本题共3题,每题8分,共24分
15.如图甲所示,正方形闭合线圈ABCD 的边长10cm a =、总电阻2r =Ω、匝数100n =,匀强磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度大小B 随时间t 的变化关系如图乙所示,周期2110s T -=⨯,磁场方向以垂直线圈平面向里为正。
试求:
(1)8T t =时,线圈的AD 边所受安培力的大小和方向。
(2)在0~2
T 时间内,通过导线横截面的电荷量。
【答案】(1)2.5N ,方向向左;(2)23.7510C -⨯。
【解析】
【详解】
(1)设在0~4
T 时间内线圈中感应电动势的大小为1E 11120V B E n nS t t
∆Φ∆===∆∆ 线圈中电流
1110A E I r
=
= 8T t =时,磁感应强度大小21 2.510T B -=⨯,则线圈AD 边所受安培力大小 11 2.5N F nB I L ==
根据左手定则,安培力方向向左。
(2)设在时间内,线圈中感应电动势的大小为2E 22210V B E n
nS t t ∆Φ∆===∆∆,225A E I R == 前2
T 时间内,通过导线横截面的电荷量 212 3.7510C 44
T T q I I -=⋅+⋅=⨯ 16.如图所示,竖直固定的绝热气缸,上下由横截面不同的圆筒制成,气缸内壁光滑,导热薄活塞a 、b 用长为40cm L =的细杆连接,活塞内封闭一定质量理想气体,活塞移动过程中不漏气,a 、b 面积
b a 3S S =。
初始时理想气体温度1500K T =,活塞a 距气缸连接处120cm L =,处于静止状态,已知活塞
b 下部气体与大气相通,大气压强保持为50 1.010Pa p =⨯不变,已知圆柱气缸足够长,活塞和杆重力可
忽略,求:
(1)初始时气体压强大小;
(2)气体温度缓慢降至2200K T =时,气体压强大小。
【答案】 (1)51.010Pa ⨯ (2) 48.010Pa ⨯
【解析】
【详解】
(1)对a 、b 活塞整体进行受力分析,有
1001a b a b p S p S p S p S +=+
解得
51 1.010Pa p =⨯
(2)温度缓慢降低,初始时压强不变,体积减小,因此活塞a 、b 均向上移动,当活塞b 到达连接处时,根据盖•吕萨克定律
1a 2b a 13
L S L S LS T T += 根据计算可得:
32250K 200K T T =>=
此后气体体积不变,根据查理定律
0232
p p T T = 可得
428.010Pa p =⨯
17.如图所示,一定质量的理想气体从状态a 变化到状态b ,在这一过程中,若a 对应的温度为T 1=200K ,求:
①b 点的温度;
②若从a 到b 的过程中内能增加2.5×105J ,在这个过程中气体从外界吸收的热量是多少。
【答案】①3200K ;②5×
105J 【解析】
【详解】
①气体从a 到b ,由气体状态方程
a a
b b a b
p V p V T T = 即
5511014104=200b
T ⨯⨯⨯⨯ 解得
T b =3200K
②若从a 到b 的过程气体对外做功
551(14)10(41)J=7.510J 2
W =+⨯⨯-⨯ 内能增加2.5×
105J ;则 5552.5107.510510J Q E W =∆-=⨯-⨯=-⨯
在这个过程中气体从外界吸收的热量是5×
105J 。