天津市静海县2021届新高考一诊物理试题含解析

天津市静海县2021届新高考一诊物理试题
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
1．14C 测年法是利用14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t 表示时间，纵坐标m 表示任意时刻14C 的质量，m 0为t=0时14C 的质量．下面四幅图中能正确反映14C 衰变规律的是
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】C 【解析】
设衰变周期为T ，那么任意时刻14
C 的质量01()2
t T
m m ，可见，随着t 的增长物体的质量越来越小，且
变化越来越慢，很显然C 项图线符合衰变规律．故选C ．
【点睛】本题考查衰变规律和对问题的理解能力．根据衰变规律表示出两个物理量之间的关系再选择对应的函数图象．
2．一蹦床运动员竖直向上跳起，从离开蹦床算起，上升到最大高度一半所用的时间为，速度减为离开
蹦床时速度一半所用的时间为，若不计空气阻力，则
与
的大小关系为（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．不能确定
【答案】A 【解析】 【详解】
根据速度位移公式得，设上升到最大高度一半的速度为v ，则有：
联立解得：
则运动的时间为：
速度减为初速一半所用的时间为t1：。

则：
t1＜t1．
A．，与结论相符，选项A正确；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．不能确定，与结论不相符，选项D错误；
故选A。

3．2019年的诺贝尔物理学奖于10月8日公布，有一半的奖金归属了一对师徒——瑞士的天文学家MichelMayor和DidierQueloz，以表彰他们“发现了一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星"。

由于行星自身不发光，所以我们很难直接在其他恒星周围找到可能存在的系外行星，天文学家通常都采用间接的方法来侦测太阳系外的行星，视向速度法是目前为止发现最多系外行星的方法。

行星自身的质量使得行星和恒星围绕着他们共同的质量中心在转动，在地球上用望远镜就有可能看到行星引力对于恒星的影响。

在视线方向上，恒星受行星引力作用，时而远离时而靠近我们，这种细微的摇摆反应在光谱上，就会造成恒星光谱不断地红移和蓝移。

我们称这种探测系外行星的方法为视向速度法。

结合以上信息，下列说法正确的是（）
A．在绕着共同的质量中心转动的恒星和行星组成的双星系统中，恒星和行星做圆周运动的线速度大小一定相等
B．在绕着共同的质量中心转动的恒星和行星组成的双星系统中，由于恒星质量大，转动半径小，所以恒星做圆周运动的周期比行星的周期小
C．若某恒星在靠近我们，该恒星发出光的频率将变高，因此接收到的频率就会变高，即恒星光谱会出现蓝移
D．若某恒星在远离我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率低，即恒星光谱会出现红移
【答案】D
【解析】 【分析】 【详解】
AB ．双星间的万有引力提供它们各自圆周运动的向心力，则恒星和行星做圆周运动的角速度大小相等，周期相同，则
2
12Mm G
m
r L ω= 222Mm
G M r L
ω=
可得
12r M r m
= 由于恒星与行星质量不同，则轨道半径不同，由公式v r ω=可知，恒星和行星做圆周运动的线速度大小不同，故AB 错误；
C ．根据多普勒效应可知，若某恒星在靠近我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率，即恒星光谱会出现蓝移，故C 错误；
D ．根据多普勒效应可知，若某恒星在远离我们，该恒星发出光的频率不变，但我们接收到的频率会比它发出时的频率低，即恒星光谱会出现红移，故D 正确。

故选D 。

4．真空中相距L 的两个固定点电荷E 、F 所带电荷量大小分别是Q E 和Q F ，在它们共同形成的电场中，有一条电场线如图中实线所示，实线上的箭头表示电场线的方向．电场线上标出了M 、N 两点，其中N 点的切线与EF 连线平行，且∠NEF ＞∠NFE ．则（ ）
A ．E 带正电，F 带负电，且Q E > Q F
B ．在M 点由静止释放一带正电的检验电荷，检验电荷将沿电场线运动到N 点
C ．过N 点的等势面与EF 连线垂直
D ．负检验电荷在M 点的电势能大于在N 点的电势能 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
根据电场线的指向知E 带正电，F 带负电；N 点的场强是由E 、F 两电荷在N 点产生场强的叠加，电荷E
在N点电场方向沿EN向上，电荷F在N点产生的场强沿NF向下，合场强水平向右，可知F电荷在N 点产生的场强大于E电荷在N点产生的场强，而，所以由点电荷场强公式知,A错误；只有电场线是直线，且初速度为0或初速度的方向与电场平行时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合．而该电场线是一条曲线，所以运动轨迹与电场线不重合．故在M点由静止释放一带正电的检验电荷，不可能沿电场线运动到N点，B错误；因为电场线和等势面垂直，所以过N点的等势面与过N点的切线垂直，C正确；沿电场线方向电势逐渐降低，，再根据，q为负电荷，知，D错误；故选C．
【点睛】
只有电场线是直线，且初速度为0或初速度的方向与电场平行时，带电粒子的运动轨迹才与电场线重合．电场线和等势面垂直．N点的切线与EF连线平行，根据电场线的方向和场强的叠加，可以判断出E、F的电性及电量的大小．先比较电势的高低，再根据，比较电势能．
5．如图甲所示为用伏安法测量某合金丝电阻的实验电路。

实验中分别用最大阻值是5Ω、50Ω、500Ω的三种滑动变阻器做限流电阻。

当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别作
出电流表读数I随x
L
（
x
L
指滑片移动的距离x与滑片在变阻器上可移动的总长度L的比值）变化的关系
曲线a、b、c，如图乙所示。

则图乙中的图线a对应的滑动变阻器及最适合本实验的滑动变阻器是（）
A．最大阻值为5Ω的滑动变阻器∶图线a对应的滑动变阻器
B．最大阻值为50Ω的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器
C．最大阻值为500Ω的滑动变阻器；图线b对应的滑动变阻器
D．最大阻值为500Ω的滑动变阻器；图线c对应的滑动变阻器
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
从图乙中可以看出a曲线在滑片移动很小距离，就产生了很大的电流变化，说明该滑动变阻器阻值远大于被测量电阻阻值，所以a图对应500Ω滑动变阻器，c图线电流几乎不随着距离x变化，说明该滑动变阻
器是小电阻，所以对应是5Ω的图像，本实验采用的是伏安法测量电阻，为了减小实验误差，应该要保证被测电阻中的电流变化范围适当大一些，所以选择图中b 所对应的滑动变阻器，故ABD 错误，C 正确。

故选C 。

6．用一质量不计的细线将质量为m 的氢气球拴在车厢地板上A 点，此时细线与水平面成θ=37°角，气球与固定在水平车顶上的压力传感器接触。

小车静止时，细线恰好伸直但无弹力，压力传感器的示数为小球重力的0.5倍。

重力加速度为g 。

现要保持细线方向不变而传感器示数为零，下列方法中可行的是（ ）
A ．小车向右加速运动，加速度大小为0.5g
B ．小车向左加速运动，加速度大小为0.5g
C ．小车向右减速运动，加速度大小为
2
3g
D ．小车向左减速运动，加速度大小为23
g
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
静止时细线无弹力，小球受到重力mg 、空气浮力f 和车顶压力F N ，由平衡条件得 f=mg+F N =1.5mg
即浮力与重力的合力为0.5mg ，方向向上。

要使传感器示数为零，则细线有拉力F T ，如图所示
由等效受力图（b ）可得
0.5tan37mg
ma
=︒ 小车加速度大小为
23
a g =
方向向左。

故小车可以向左加速运动，也可以向右做减速运动，C 正确，ABD 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．迄今为止，大约有1000颗卫星围绕地球正常工作，假如这些卫星均围绕地球做匀速圆周运动，关于这些卫星，下列说法正确的是 A ．轨道高的卫星受到地球的引力小 B ．轨道高的卫星机械能大 C ．线速度大的卫星周期小 D ．线速度大的卫星加速度大
【答案】CD 【解析】 【详解】
A. 引力的大小不仅与轨道半径有关，还与卫星质量有关，故A 错误；
B. 机械能的大小也与质量有关，故B 错误； CD.根据
22224Mm v G mr ma m r T r
=== 可知线速度越大，轨道半径越小，加速度越大，周期越小，故CD 正确。

8．如图所示，实线为正电荷与接地的很大平板带电体电场的电场线，虚线为一以点电荷为中心的圆，a 、b 、c 是圆与电场线的交点.下列说法正确的是( )
A ．虚线为该电场的一条等势线
B ．a 点的强度大于b 点的强度
C ．a 点的电势高于b 点的电势
D ．检验电荷-q 在b 点的电势能比c 点的大
【答案】CD 【解析】 【详解】
A ．虚线上各点的电场线与虚线不都是垂直的，则虚线不是该电场的一条等势线，选项A 错误；
B ．因b 点的电场线较a 点密集，则a 点的强度小于b 点的强度，选项B 错误；
C ．正电荷到a 点间平均场强比正电荷到b 点的平均场强小，则正电荷与a 点间电势差小于正电荷与b 点间电势差，可知a 点的电势高于b 点的电势，选项C 正确；
D ．通过画出过b 点的等势线可知，b 点的电势低于c 点，则检验电荷-q 在b 点的电势能比c 点的大，选项D 正确。

9．某列简谐横波在t 1＝0时刻的波形如图甲中实线所示，t 2＝3.0s 时刻的波形如图甲中虚线所示，若图乙是图甲a 、b 、c 、d 四点中某质点的振动图象，则正确的是________
A ．这列波的周期为4s
B ．波速为0.5m/s
C ．图乙是质点b 的振动图象
D ．从t 1＝0到t 2＝3.0s 这段时间内，质点a 通过的路程为1.5m E.t 3＝9.5s 时刻质点c 沿y 轴正方向运动 【答案】AB
E 【解析】 【分析】 【详解】
A ．由图乙可知，波的振动周期为4s ，故A 正确；
B ．由甲图可知，波长λ=2m ，根据波速公式
2
m/s 0.5m/s 4
v T ＝＝＝
故B 正确；
C ．在t 1=0时刻，质点b 正通过平衡位置，与乙图情况不符，所以乙图不可能是质点b 的振动图线，故C 错误；
D ．从t 1=0 s 到t 2=3.0 s 这段时间内为
3
4T ，所以质点a 通过的路程为s=34
×4A=15cm=0.15m ，故D 错误； E ．因为t 3＝9.5s ＝23
8T ，2T 后质点c 回到最低点，由于3 482
T T T ＜＜，所以t 3=9.5s 时刻质点c 在平衡位
置以上沿y 轴正向运动，故E 正确。

故选ABE 。

10．如图，从倾角为45°的足够长斜面顶端垂直于斜面向上抛出一质量为m 的物体（可视为质点），物体初速度大小为v ，受到水平向右、大小与物体重力相等的水平风力作用，重力加速度为g ，不计空气阻力，从抛出开始计时，下列说法正确的是
A ．物体距斜面的最远距离为2
2g
B ．以抛出点所在水平面为零势能面，物体重力势能的最大值为2
4
mv
C ．经过时间
g
，物体回到斜面
D 【答案】BD 【解析】 【详解】
AC ．根据题意可知，物体受竖直向下的重力和与重力等大的水平向右的风力，则物体受到的合外力沿着斜面向下，与初速度方向相互垂直，物体做类平抛运动，无法落在斜面上，并且离斜面的距离越来越远，故AC 错误；
B ．物体在竖直方向上上升的最大高度为
22sin45=24()v v h g g
︒＝
则重力势能的最大值为
2
4
mp mv E mgh ＝＝ 故B 正确；
D ．物体重力势能最大时，竖直方向的速度为0，所用时间为
sin 452v t g g
o ＝＝
水平方向的速度为
cos45x v v gt =︒+=
所以水平风力的瞬时功率为
x P Fv =
故D 正确。

故选BD 。

11．下列说法正确的是________(填正确答案标号)
A ．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B ．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
【答案】BCE
【解析】
【详解】
A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动，而不是反映花粉分子的热运动，选项A错误；
B.由于表面张力的作用使液体表面收缩，使小雨滴呈球形，选项B正确；
C.液晶的光学性质具有各向异性，彩色液晶显示器就利用了这一性质，选项C正确；
D.高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小，水的沸点随大气压强的降低而降低，选项D错误；
E.由于液体蒸发时吸收热量，温度降低，所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，选项E正确。

故选BCE。

12．如图所示，上、下表面平行的玻璃砖置于空气中，一束复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成a、b两束单色光。

下列说法中正确的是()
A．a、b两束单色光相互平行
B．a光在玻璃中的传播速度大于b光
C．在玻璃中a光全反射的临界角大于b光
D．用同一双缝干涉装置进行实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
【答案】AD
【解析】
【详解】
A．据题意，通过平行玻璃砖的光，出射光线与入射光线平行，故选项A正确；
B．单色光a偏折程度较大，则a光的折射率较大，据v＝c
n
可知，在介质中a光的传播速度较小，故选
项B错误；
C．据sinC＝1
n
可知，a光发生全反射的临界角较小，故选项C错误；
D．a光折射率较大，a光的波长较小，又据Δx＝L
d
λ可知，a光进行双缝干涉实验时条纹间距较小，故
选项D正确。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某同学用图（a ）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz 、30 Hz 和40 Hz ，打出纸带的一部分如图（b ）所示．
该同学在实验中没有记录交流电的频率f ，需要用实验数据和其他条件进行推算．
（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f 和图（b ）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B 点时，重物下落的速度大小为_________，打出C 点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度的大小为________.
（2）已测得1s =8.89cm ，2s =9.5.cm ，3s =10.10cm ；当重力加速度大小为9.80m/2s ，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%．由此推算出f 为________ Hz ． 【答案】()1212s s f + ()2312s s f + ()2311
2
s s f - 40 【解析】 【分析】 【详解】
（1）[1]打B 点时，重物下落的速度等于AC 段的平均速度，所以
()12121
22B s s v s s f T +=
=+； [2]同理打出C 点时，重物下落的速度
()23231
22
B s s v s s f T +=
=+； [3]由加速度的定义式得
()2311
2
v a s s f t ∆=
=-∆ （2）[4]由牛顿第二定律得：
mg kmg ma -= ，
解得：
31
2(1)k
g
f
s s
-
=
-
，
代入数值解得：
f=40Hz．
【点睛】
本题主要考查验证机械能守恒定律实验、纸带数据分析．解决这类问题的关键是会根据纸带数据求出打某一点的瞬时速度、整个过程的加速度；解决本题要特别注意的是打点计时器的频率不是经常用的50 Hz．14．在研究匀变速直线运动的实验中，某同学选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每隔一个点取一个计数点，如下图中0、1、2……6点所示。

a．测量1、2、3......6计数点到0计数点的距离，分别记作：x1、x2、 (x6)
b．分别计算x1、x2……x6与对应时间的比值1
1
x
t、
2
2
x
t、
36
36
x x
t t
L
c．以上为纵坐标、1为横坐标，标出x与对应时间l的坐标点，画出了
x
t
t
-图线如图所示
根据图线可以计算：物体在计时起点的速度v0=_____cm/s；加速度a=___m/s2。

（计算结果均保留2位有效数字）
【答案】4.0 1.0
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]物体做匀变速直线运动，根据运动学公式有
2
1
2
x v t at
=+
两边同时除以时间t，变形得
1
2
x
v at
t
=+
结合图线可知，初速度为纵轴截距
04.0cm/s
v=
斜率为1 2
k a
=，由图可得
()2
2
124101
16102
k a
-
-
-⨯
==
⨯
解得
1.0
a=m/s2
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，导热缸体质量M=10kg，气缸内轻质活塞被一劲度系数k=100N/cm的轻弹簧竖直悬挂于天花板上。

轻质活塞封闭一定质量的理想气体（气体重力不计），环境温度为T1=300K时，被封气柱长度1
30
l=cm，缸口离天花板高度h=1cm，已知活塞与缸壁间无摩擦，活塞横截面积S=1×10-2m2，大气压强p0=1.0×105Pa且保持不变，重力加速度g=10m/s2.求：
①环境温度降到多少时缸口恰好接触天花板；
②温度降到多少时天花板对缸体的压力等于缸体重力（缸口与天花板接触点不完全密闭）。

【答案】①290K；②248.9K。

【解析】
【详解】
①在环境温度下降到缸口恰好接触天花板的过程中，气体压强不变，弹簧的长度不变，由盖-吕萨克定律有：
11
12
()
l S l h S
T T
-
=
解得
T2=290K
②初态整体受力平衡，设弹簧伸长量为x1，则有
kx1=Mg
解得
x1=1cm
天花板对缸体的压力等于缸体的重力时
F N =Mg
F N +Mg=kx 2
x 2=2cm
△x=x 1-x 2
初态缸体平衡，有
p 1S+Mg=p 0S
末态缸体平衡，有
10N p S Mg F p S '++=
根据理想气体状态方程： 11
1113
p ()p l S l h x S T T '--∆= 解得 T 3=248.9K
16．如图所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距为l ，导轨上端接有电阻R 和一个理想电流表，导轨电阻忽略不计。

导轨下部的匀强磁场区域有虚线所示的水平上边界，磁场方向垂直于金属导轨平面向外。

质量为m 、电阻为r 的金属杆MN ，从距磁场上边界h 处由静止开始沿着金属导轨下落，金属杆进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I 。

金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。

已知重力加速度为g ，不计空气阻力。

求：
(1)磁感应强度B 的大小；
(2)电流稳定后金属杆运动速度的大小；
(3)金属杆刚进入磁场时，M 、N 两端的电压大小。

【答案】 (1)mg Il ；(2)2()I R r mg +；2mgR gh 【解析】
【分析】
【详解】
(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动，则有
BIl mg =
解得磁感应强度为 mg B Il = (2)设电流稳定后导体棒做匀速运动的速度为v ，则有
感应电动势
E Blv =
感应电流
E I R r
=+ 解得
2()I R r v mg
+= (3)金属杆在进入磁场前，机械能守恒，设进入磁场时的速度为0v ，则由机械能守恒定律，则有 2012
mv mgh = 此时的电动势
00E Blv =
感应电流
00E I R r
=+ M 、N 两端的电压
0MN U I R =
解得
2MN mgR gh U = 17．某型号的舰载飞机在航空母舰的跑道上加速时，其最大加速度为25/m s ，所需的起飞速度为50/m s ，为了使飞机在开始滑行时就有一定的初速度，航空母舰装有弹射装置，弹射系统使它具有30/m s 的初速度，求：
（1）舰载飞机若要安全起飞，跑道至少为多长？
（2）若航空母舰匀速前进，在没有弹射装置的情况下，要保证飞机安全起飞，航空母舰前进的速度至少为多大？
【答案】（1）160m （2）10m/s
【解析】
【详解】
（1）设跑道最短为L ，则有：2202aL υυ-=，
代人数据解得：160L m =.
（2）设航空母舰前进的速度最小为1υ，飞机起飞的时间为t ，则：
对航空母舰：11x t υ=①
对飞机：1at υυ=+②
22122ax υυ-=③
21x x L =+④
由①②③④联立解得：110/m s υ=.。