陕西省咸阳市2021届新高考物理第一次押题试卷含解析

陕西省咸阳市2021届新高考物理第一次押题试卷
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，空间P 点离地面足够高，从P 点以很小的速度向右水平抛出一个小球，小球能打在竖直的墙壁上，若不断增大小球从P 点向右水平抛出的初速度，则小球打在竖直墙壁上的速度大小
A ．一定不断增大
B ．一定不断减小
C ．可能先增大后减小
D ．可能先减小后增大
【答案】D
【解析】
【详解】
设P 点到墙壁的距离为d ，小球抛出的初速度为v 0，运动时间0
d t v = 竖直速度0
y gd v gt v == 刚小球打到墙壁上时速度大小为 2222000
y d v v v g v +=+（）根据数学知识：
22220000
2d d v g v g gd v v +≥⋅（）（） 即2v gd 。

由此可见速度有最小值，则小球打在竖直墙壁上的速度大小可能先减小后增大。

A ．一定不断增大。

故A 不符合题意。

B ．一定不断减小。

故B 不符合题意。

C ．可能先增大后减小。

故C 不符合题意。

D ．可能先减小后增大。

故D 符合题意。

2．如图所示，固定在水平地面的斜面体，其斜面倾角α=30°、斜面长x=1.6m ，底端与长木板B 上表面等高，B 静止在光滑水平地面上，左端与斜面接触但不粘连，斜面底端与B 的上表面接触处平滑连接。

一可
视为质点的滑块A 从斜面顶端处由静止开始下滑，最终A 刚好未从B 上滑下。

已知A 、
B 的质量均为1kg ，A 与斜面间的动摩擦因数μ1=3，A 与B 上表面间的动摩擦因数μ2=0.5，重力加速度g 取10m/s 2，下列说法正确的是（ ）
A ．A 的最终速度为0
B ．B 的长度为0.4m
C ．A 在B 上滑动过程中，A 、B 系统所产生的内能为1J
D ．A 在B 上滑动过程中，A 、B 系统所产生的内能为2J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A ． 设A 、
B 的质量均为m ，A 刚滑上B 的上表面时的速度大小为v 1．滑块A 沿斜面下滑的过程，由动能定理得：
1sin cos mgx mgx αμα-=
20102
mv - 解得：
v 1=2m/s 设A 刚好滑B 右端的时间为t ，两者的共同速度为v 。

滑块A 滑上木板B 后，木板B 向右做匀加速运动，A 向右做匀减速运动。

根据牛顿第二定律得：对A 有
μ2mg=ma A
对B 有
μ2mg=ma B
则
v=v 1-a A t=a B t 联立解得
t=1.2s ，v=1m/s
所以，A 的最终速度为1m/s ，故A 错误；
B ． 木板B 的长度为
00A B 20.2m 0.2m 2222
v v v v L x x t t t +=-=
-==⨯= 故B 错误；
CD ．A 在B 上滑动过程中，A 、B 系统所产生的内能为
Q=μ1mgL=1.5×1×11×1.2J=1J
故C 正确，D 错误。

故选C 。

3．利用放置在绝缘水平面上的环形电极与环外点电极，可模拟带电金属环与点电荷产生电场的电场线分布情況，实验现象如图甲所示，图乙为实验原理简图。

图乙中实线为电场线，a 、d 关于直线MN 对称，b 、c 为电场中的点，e 为环内一点。

由图可知( )
A ．带电金属环与点电荷带等量异种电荷
B ．b 、c 、e 三点场强的大小关系为E b ＞E c ＞E e
C ．a 、d 的场强相同
D ．c 点的电势比d 点高
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．由图可知金属环与点电荷一定带异种电荷，但不一定等量，故A 错误；
B ．由电场线的疏密可知
b c E E
又因为e 点为金属环内部一点，由静电平衡可知金属环内部场强处处为零，故B 正确；
C ．a 、d 场强大小相等方向不同，故C 错误；
D ．由等势面与电场线垂直和沿电场线电势逐渐降低可知c 点的电势比d 点低，故D 错误。

故选B 。

4．2019年11月5日1时43分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第49颗北斗导航卫星，该卫星发射成功，标志着北斗三号系统3颗IGSO 卫星（倾斜地球同步轨道卫星）全部发射完毕。

该卫星在轨道上运动的周期与地球自转周期相同，但该轨道平面与赤道平面有一定的夹角，因此该轨道也被称为倾斜同步轨道，根据以上信息请判断，下列说法中不正确的是（ ）
A ．该卫星做匀速圆周运动的圆心一定是地球的球心
B ．该卫星离地面的高度等于地球同步卫星离地面的高度
C ．地球对该卫星的万有引力一定等于地球对地球同步卫星的万有引力
D ．只要倾角合适，处于倾斜同步轨道上的卫星可以在每天的固定时间经过同一城市的上空
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．倾斜同步轨道围绕地球做匀速圆周运动，圆心一定是地球的球心，故A 正确，不符合题意；
B ．根据万有引力提供向心力
2
224πMm G m r r T
= 得
r = 因为倾斜地球同步轨道卫星的周期与赤道上空的同步卫星的周期相同，故它的轨道髙度与位于赤道上空的同步卫星的轨道高度相同，故B 正确，不符合题意；
C ．根据
2Mm F G r
= 可知，由于不知道该卫星和地球同步卫星质量的关系，所以无法判断万有引力的关系。

故C 错误，符合题意；
D ．倾斜同步轨道卫星相对于地球非静止的，所以倾斜同步轨道卫星从地球上看是移动的，故该卫星不可能始终位于地球表面某个点的正上方，而且该卫星的周期为24h ，所以只要倾角合适，处于倾斜同步轨道上的卫星可以在每天的固定时间经过同一城市上空，故D 正确，不符合题意。

故选C 。

5．有关原子结构和原子核的认识，下列说法正确的是（ ）
A ．爱因斯坦最先发现天然放射现象
B ．伦琴射线的发现揭示了原子具有核式结构
C ．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D ．在核裂变方程
2351891920360U+n X+Kr+3n+γ→中，X 原子核的质量数是142
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．最先发现天然放射现象的是贝克勒尔，选项A 错误；
B ．α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，选项B 错误；
C ．在光电效应中，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，选项C 正确；
D ．根据质量数和电荷数守恒可知，在核裂变方程
2351891920360U+n X+Kr+3n+γ→中，X 原子核的质量数是
144，选项D 错误。

故选C 。

6．如图(a)，R 为电阻箱，A 为理想电流表，电源的电动势为E ，内阻为r 。

图(b)为电源的输出功率P 与A 示数I 的关系图像，其中功率P 0分别对应电流I 1、I 2。

则
A ．I 1＋I 2＞
E r B ．I 1＋I 2＜E r C ．I 1＋I 2＝E r D ．I 1＝I 2＝E r
【答案】C
【解析】
【详解】 电源的输出功率：
P=EI−I 2r
则：
221122EI I r EI I r -=-
整理得：
12E I I r
+=
A. I 1＋I 2＞E r。

与上述结论不符，故A 错误； B. I 1＋I 2＜E r。

与上述结论不符，故B 错误； C. I 1＋I 2＝E r。

与上述结论相符，故C 正确； D. I 1＝I 2＝E r 。

与上述结论不符，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
7．2019年9月23日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第47、48颗北斗导航卫星。

卫星的工作轨道是比同步卫星轨道低一些的中圆轨道，卫星由发射轨道a 变轨到中圆轨道b 上，轨道a 、b 相切于P 点。

则卫星在两轨道上运行时。

下列说法正确的是（ ）
A ．卫星在轨道b 运行周期大于24小时
B ．卫星由地面到P 点所受引力逐渐减小
C ．卫星在轨道a 上经过P 点时的加速度等于轨道b 上经过P 点时的加速度
D ．卫星在轨道a 上经过P 点时的动能大于卫星在轨道b 上经过P 点时的动能
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．同步卫星周期为24小时，轨道b 比同步卫星轨道低一些，周期小于24小时，选项A 错误；
B ．由2Mm F G
r
=万可知，距离地面越远，引力越小，选项B 正确； C ．由于2M a G r =，卫星从轨道a 和轨道b 经过P 点时加速度相同，选项C 正确； D ．卫星从a 轨道到b 轨道，需点火加速，动能增大，D 错误。

故选BC 。

8．图（a ）为一交流发电机示意图，线圈abcd 在匀强磁场中绕固定轴OO'沿顺时针方向匀速转动，图（b ）是该发电机的电动势已随时间t 按余弦规律变化的图像。

已知线圈电阻为2.5Ω，定值电阻R=10Ω，电表均为理想交流电表。

由此可以判定（ ）
A ．电流表读数为0.8A
B ．电压表读数为10V
C ．t=0.1s 时刻，穿过线圈的磁通量为零
D ．0~0.05s 内，通过电阻R 的电荷量为0.04C
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．电动势有效值为
10V 2m E == 电流表的读数 10A=0.8A 10 2.5
E I R r ==++ 电压表读数
8V U IR ==
选项A 正确，B 错误；
C ．t=0.1s 时刻，感应电动势最大，此时穿过线圈的磁通量为零，选项C 正确；
D ．0~0.05s 内，通过电阻R 的电荷量为
()
E q t R r =∆+ 2m m E TE NBS E t t t
ωπ=
==∆∆∆ 则 0.210222C C 2()2(10 2.5)25m TE q R r πππ
⨯===++ 选项D 错误。

故选AC 。

9．如图所示，在竖直纸面内有四条间距均为L 的水平虚线L 1、L 2、L 3、L 4，在L 1、L 2之间与L 3，L 4之间存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。

现有一矩形线圈abcd ，长边ad=3L ，宽边cd=L ，质量为m ，电阻为R ，将其从图示位置（cd 边与L 1重合）由静止释放，cd 边经过磁场边界线L 3时恰好开始做匀速直线运动，整个运动过程中线圈始终处于同一竖直面内，cd 边始终水平，已知重力加速度g=10 m/s 2，则（ ）
A ．ab 边经过磁场边界线L 1后线圈要做一段减速运动
B ．ab 边经过磁场边界线L 3后线圈要做一段减速运动
C ．cd 边经过磁场边界线L 2和L 4的时间间隔大于23
2B L mgR
D ．从线圈开始运动到cd 边经过磁场边界线L 4过程中，线圈产生的热量为2mgL －322
442m g R B L
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．cd 边经过磁场边界线L 3时恰好开始做匀速直线运动，cd 边从L 3到L 4的过程中做匀速直线运动，cd 边到L 4时ab 边开始到达L 1，则ab 边经过磁场边界线L 1后做匀速直线运动，故A 错误；
B ．ab 边从L 2到L 3的过程中，穿过线圈的磁通量没有改变，没有感应电流产生，不受安培力，线圈做匀加速直线运动，则ab 边进入下方磁场的速度比cd 边进入下方磁场的速度大，所受的安培力增大，所以ab 边经过磁场边界线L 3后线圈要做一段减速运动，故B 正确；
C ．cd 边经过磁场边界线L 3时恰好做匀速直线运动，根据平衡条件有
mg BIL =
而
BLv I R
= 联立解得
22
mgR v B L = cd 边从L 3到L 4的过程做匀速运动，所用时间为
23
2L B L t v mgR
== cd 边从L 2到L 3的过程中线圈做匀加速直线运动，加速度为g ，设此过程的时间为t 1，由运动学公式得 0111222
v v v L t t vt +=
<= 得 23
1L B L t v mgR
>= 故cd 边经过磁场边界线L 2和L 4的时间间隔为
23
1222L B L t t t v mgR
=+>= 故C 正确；
D ．线圈从开始运动到cd 边经过磁场边界线L 4过程，根据能量守恒得
322
24413322m g R Q mg L mv mgL B L
=⋅-=-
故D 错误。

故选BC 。

10．一辆汽车在平直路面上从静止开始在1500 N 的合外力作用下以恒定加速度启动，当速度达到20 m/s 时功率达到额定功率，接着以额定功率继续加速，最后以30m/s 的最大速度匀速运动，整个运动过程中汽车所受阻力恒定，下列说法正确的是
A ．汽车的额定功率为60kW
B ．汽车的额定功率为90kW
C ．汽车受到的阻力大小为2000N
D ．汽车受到的阻力大小为3000N
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
当速度达到v 1=20m/s 时功率达到额定功率P ，最大速度为v 2=30m/s ，匀加速时 1P
f ma v -= 其中
1500N ma =
匀速时
2P fv =
联立解得：
P=90000W=90kW ，f=3000N
A. 汽车的额定功率为60kW ，与计算结果不符，故A 错误．
B. 汽车的额定功率为90kW ，与计算结果相符，故B 正确．
C. 汽车受到的阻力大小为2000N ，与计算结果不符，故C 错误．
D. 汽车受到的阻力大小为3000N ，与计算结果相符，故D 正确．
11．如图所示，在同一软铁芯上绕有两个独立的线圈甲与乙，甲线圈连接电池、滑动变阻器、电阻R 。

乙线圈中接有电容器C ，向左移动滑动变阻器的滑片P ，使甲线圈中的电流均匀变化。

已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，下列说法正确的是（ ）
A ．电容器的上极板带正电
B ．电容器的上极板带负电
C ．电容器所带的电荷量恒定
D ．电容器所带的电荷量增大
【答案】BC
【解析】
【详解】
AB ．电池电路的电流如图所示，在铁芯中产生向下的磁场。

向左移动滑片P ，滑动变阻器有效电阻减小，由欧姆定律知电路电流增大。

由题意知电流均匀增大，则该磁场均匀增强。

应用楞次定律知乙线圈的感应电流如图所示，则电容器的上极板带负电，故A 错误，B 正确；
CD ．穿过乙线圈的磁通量Φ均匀增加，由电磁感应定律知
E n t
∆Φ=∆ 该值恒定。

由电路规律知电容器的板间电压U E =，则电容器两极板间电压恒定，则电容器所带电荷量 Q CU =
恒定，故C 正确，D 错误。

故选BC 。

12．我国北斗卫星导航系统（BDS ）已经开始提供全球服务，具有定位、导航、授时、5G 传输等功能。

A 、B 为“北斗”系统中的两颗工作卫星，其中A 是高轨道的地球静止同步轨道卫星，B 是中轨道卫星。

已知地球表面的重力加速度为g ，地球的自转周期为T 0下列判断正确的是（ ）
A ．卫星A 可能经过江苏上空
B ．卫星B 可能经过江苏上空
C ．周期大小T A =T 0>T B
D ．向心加速度大小a A <a B <g 【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．A 是高轨道的地球静止同步轨道卫星，静止在赤道上空，不可能经过苏州上空，故A 错误；
B ．B 是中轨道卫星不是静止同步轨道卫星，所以卫星B 可能经过江苏上空，故B 正确；
C ．根据
2224Mm mR
G R T
π= 可得
23
4R T GM
π= 半径越大，周期越大，所以T A =T 0>T B ，故C 正确；
D ．根据万有引力提供向心力
2Mm ma G
R = 2M a G R
= 半径越大，向心加速度越小，所以向心加速度大小a A <a B <g ，故D 正确。

故选BCD 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某学习小组的同学要应用自由落体运动知识测当地重力加速度g ，现已找来了如下器材：如图所示的对称“工”字形金属薄片、铁架台及其附件、光电计时器1套。

(1)根据实验目的，需要的器材还有（____）
A ．天平
B ．打点计时器
C ．秒表、
D ．游标卡尺
(2)需要测量的物理量除了“工” 字形金属薄片上、下水平部分的厚度d 和它们之间竖直部分的长度L 外（d<<L ），还需要测量的物理量是_____（ 说明物理量名称和表示它的字母符号）；
(3)用(2)中的物理量字母表示实验中测重力加速度的表达式g =___。

【答案】D “工”字形金属薄片上、下水平部分分别通过光电计时器的时间1t 和2t
22
211122d d g L t L t ⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．此实验不必测量质量，不需天平；用光电计时器计时，故不需打点计时器和秒表；需要用游标卡
尺测量“工”字形金属薄片上、下水平部分的厚度d ，故选D ．
(2)[2]．要测当地重力加速度g ，就必须测得“工”字形金属薄片上、下水平部分分别通过光电计时器的速度，故而需要测量“工”字形金属薄片上、下水平部分分别通过光电计时器的时间1t 和2t ．
(3)[3]．“工”字形金属薄片上、下水平部分分别通过光电计时器的速度
22d v t =
11d v t =
又
22212gL v v =-
得
22
211122d d g L t L t ⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
14．小鹏用智能手机来研究物体做圆周运动时向心加速度和角速度、半径的关系。

如图甲，圆形水平桌面可通过电机带动绕其圆心O 转动，转速可通过调速器调节，手机到圆心的距离也可以调节。

小鹏先将手机固定在桌面某一位置M 处，通电后，手机随桌面转动，通过手机里的软件可以测出加速度和角速度，调节桌面的转速，可以记录不同时刻的加速度和角速度的值，并能生成如图乙所示的图象。

(1)由图乙可知，60.0s t =时，桌面的运动状态是______________（填字母编号）；
A ．静止
B ．匀速圆周运动
C ．速度增大的圆周运动
D ．速度减小的圆周运动
(2)仅由图乙可以得到的结论是：____________；
(3)若要研究加速度与半径的关系，应该保持_________不变，改变______，通过软件记录加速度的大小，此外，还需要的测量仪器是：__________________。

【答案】B 半径一定，角速度大小不变时，加速度大小也不变；角速度增大时，加速度也增大 转速（或角速度） 手机到圆心的距离（或半径） 刻度尺
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图乙可知，60.0s t =时，加速度大小不变，角速度大小也不变，所以此时桌面在做匀速圆周运动，所以B 正确，ACD 错误。

故选B 。

(2)[2]由图乙可以看出，加速度和角速度的变化曲线大致一样，所以可以得到的结论是：半径一定时，角速度大小不变时，加速度大小也不变；角速度增大时，加速度也增大。

(3)[3][4]物体做圆周运动的加速度为
2224πa r n r ω==
若要研究加速度与半径的关系，应该保持转速（或角速度）不变，改变手机到圆心的距离（或半径）；
[5]所以还需要的测量仪器是刻度尺。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，AB 是重力为G 的匀质细直杆，其中A 端通过光滑铰链固定于竖直墙壁上，B 端受一与细直杆夹角恒为60o 的拉力作用，使杆子由水平位置缓慢沿逆时针方向转到竖直位置。

求：
(1)当杆与墙壁的夹角为60o 时，杆A 、B 端受到的作用力的大小；
(2)当杆与墙壁的夹角为30o 时，杆A 、B 端分别受到的作用力的大小。

【答案】 (1)2B G F =， 3A G F =；(2)396A F G '=，36
B F G '= 【解析】
【详解】 (1)当杆与墙壁的夹角为60o ，对杆的受力分析如图所示：
据平衡条件可得
sin 302B G F G ==
o 3cos302
A G F G ==o (2)当杆与墙壁的夹角为30o 时，对杆的受力分析如图所示：
由三力组成的矢量三角形与ACD ∆相似，有
A B F F G AD CD AC
''== 设杆子长为0l ，由几何关系知
04
l CD = 03AC = 0134AD =
解得
396A F '=
3B F '= 16．如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN 、PQ 固定在竖直平面内，两导轨间的距离为L=1m ，导轨间连接的定值电阻R=3Ω，导轨上放一质量为m=0. 1kg 的金属杆ab ，金属杆始终与导轨接触良好，杆的电阻r=1Ω，其余电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=1T 的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨
平面向里．重力加速度g 取10m/s 2。

现让金属杆从AB 水平位置由静止释放，忽略空气阻力的影响，求：
（1）金属杆的最大速度
（2）达到最大速度后，某时刻若金属杆ab 到导轨顶端 MP 的距离为h ，为使ab 棒中不产生感应电流，从该时刻开始，磁感应强度B 应怎样随时间t 变化？推导这种情况下B 与t 的关系式。

【答案】（1）4m/s ；（2）254h B t t h
'=
++ 【解析】
【详解】 （1）设金属杆的最大速度为v m ，此时安培力与重力平衡，即：
BIL=mg……①；
又由：
m E BLv =……②；
E I R r
=+……③； 代入数据，联立①②③解得：
4m/s m v =……④；
（2）要使ab 棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化，在该时刻，穿过线圈平面的磁通量：
1BLh φ=，
设t 时刻的磁感应强度为B '，此时磁通量为：
221()2
m B L h v t gt φ++'=，
由12φφ=得： 254h B t t h
'=++。

17．两根距离为L=2m 的光滑金属导轨如图示放置，P 1P 2，M 1M 2两段水平并且足够长，P 2P 3，M 2M 3段导轨与水平面夹角为θ=37°。

P 1P 2，M 1M 2与P 2P 3，M 2M 3段导轨分别处在磁感应强度大小为B 1和B 2的磁场中，两磁场方向均竖直向上，B 1=0.5T 且满足B 1=B 2cosθ。

金属棒a ，b 与金属导轨垂直接触，质量分别为219
kg 和0.1kg ，电阻均为1Ω，b 棒中间系有一轻质绳，绳通过光滑滑轮与质量为0.2kg 的重物连接，重物距离地面的高度为10m 。

开始时，a 棒被装置锁定，现静止释放重物，已知重物落地前已匀速运动。

当重物落地时，立即解除b 棒上的轻绳，b 棒随即与放置在P 2M 2处的绝缘棒c 发生碰撞并粘连在一起，随后bc 合棒立即通过圆弧装置运动到倾斜导轨上，同时解除a 棒的锁定。

已知c 棒的质量为0.3kg ，假设bc 棒通过圆弧装置无能量损失，金属导轨电阻忽略不计，空气阻力不计，
sin37ο=0.6，cos37ο=0.8，g 取10m/s 2，求：
(1)b 棒与c 棒碰撞前的速度；
(2)b 棒从静止开始运动到与c 棒碰撞前，a 棒上产生的焦耳热；
(3)a 棒解除锁定后0.5s ，bc 合棒的速度大小为多少。

【答案】 (1)4m/s(2)8.8J(3)
27m/s 8
【解析】
【详解】 (1)由题可知，b 棒与c 棒碰前，已经匀速
由受力分析得：
Mg=F 安
221112B L v F B IL R
==安 可得
v 1=4m/s
方向水平向右
(2)由能量守恒得：
211()2
b Q Mgh M m v =-+总 可得：
Q 总=17.6J
所以：
18.8J 2
a Q Q ==总 (3)以向右为正方向，由动量守恒得：
m b v 1=(m b +m c )v 2
解得：
v 2=1m/s a 棒： F 安1=B 1IL=m a a 1 bc 合棒： (m b +m c )gsinθ-F 安2cosθ=(m b +m c )a 2 F 安2=B 2IL 21cos 2bc a B Lv B Lv I R θ-= 代入初始条件，v bc =v 2，v a =0； 解得： 12219m/s 4
a a == 可得，bc 合棒和a 棒接下来均做加速度为的
219m/s 4匀加速运动， '22bc v v a t =+ 解得： '27m/s 8
bc v =。