广东省云浮市2021届新高考模拟物理试题(市模拟卷)含解析

广东省云浮市2021届新高考模拟物理试题（市模拟卷）
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．在如图所示的U I -图像中，直线I 为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线II 为某一电阻R 的伏安特性曲线。

用该电源与电阻R 组成闭合电路。

由图像判断错误的是
A ．电源的电动势为3 V ，内阻为0.5Ω
B ．电阻R 的阻值为1Ω
C ．电源的效率为80%
D ．电源的输出功率为4 W
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．根据闭合电路欧姆定律得：
U=E-Ir
当I=0时，U=E ，由读出电源的电动势E=3V ，内阻等于图线的斜率大小，则：
3Ω0.5Ω6
U r I ∆===∆ A 正确；
B ．根据图像可知电阻：
1ΩU R I
== B 正确；
C ．电源的效率：
2100%=100%=100%=66.7%3
P UI P EI η=⨯⨯⨯出
总 C 错误；
D ．两图线的交点表示该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V ，电流I=2A ，则电源的输出功率为：
P 出=UI=4W
D 正确。

2．甲乙两车在相邻的平行车道同向行驶，做直线运动，v －t 图像如图所示，二者最终停在同一斑马线处，则（ ）
A ．甲车的加速度小于乙车的加速度
B ．前3s 内甲车始终在乙车后边
C ．t=0时乙车在甲车前方9.4m 处
D ．t=3s 时甲车在乙车前方0.6m 处
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据v －t 图的斜率大小表示加速度大小，斜率绝对值越大加速度越大，则知甲车的加速度大于乙车的加速度，故A 错误；
BCD ．设甲运动的总时间为t ，根据几何关系可得
31518
t = 解得
3.6s t =
在0－3.6s 内，甲的位移
18 3.6=m=32.4m 2
x ⨯甲 0－4s 内，乙的位移 124=
m=24m 2x ⨯乙 因二者最终停在同一斑马线处，所以，t=0时乙车在甲车前方
=8.4m x x x ∆=-甲乙
0－3s 内，甲、乙位移之差
63m 9m 2
x ⨯∆== 因t=0时乙车在甲车前方8.4m 处，所以t=3s 时甲车在乙车前方0.6m 处，由此可知，前3s 内甲车先在乙车后边，后在乙车的前边，故BC 错误，D 正确。

3．2010 年命名为“格利泽 581g”的太阳系外行星引起了人们广泛关注，由于该行星的温度可维持表面存在液态水，科学家推测这或将成为第一颗被发现的类似地球世界，遗憾的是一直到 2019 年科学家对该行星的研究仍未有突破性的进展。

这颗行星距离地球约 20 亿光年(189.21 万亿公里)，公转周期约为 37 年，半径大约是地球的 2 倍，重力加速度与地球相近。

则下列说法正确的是
A ．飞船在 Gliese581g 表面附近运行时的速度小于 7.9km/s
B ．该行星的平均密度约是地球平均密度的
12
C ．该行星的质量约为地球质量的 8 倍
D ．在地球上发射航天器前往“格利泽 581g”，其发射速度不能超过 11.2km/s
【答案】B
【解析】
【详解】
ABC ．忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力得： mg =m 2
v R
得到
万有引力等于重力，2
GMm R =mg ，得到 M=2
gR G
ρ=2
33443
gR M g G V GR R ππ== 这颗行星的重力加速度与地球相近，它的半径大约是地球的2倍，所以它在表面附近运行的速度是地球表
倍，大于1．9km/s ，质量是地球的4倍，密度是地球的12。

故B 正确，AC 错误。

D ．航天器飞出太阳系所需要的最小发射速度为第三宇宙速度，即大于等于2．1km/s ，故D 错误。

4．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/s 2，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：
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 。

5．一质点以初速度v 0沿x 轴正方向运动，已知加速度方向沿x 轴正方向，当加速度a 的值由零逐渐增大到某一值后再逐渐减小到零的过程中，该质点( )
A ．速度先增大后减小，直到加速度等于零为止
B ．位移先增大，后减小，直到加速度等于零为止
C ．位移一直增大，直到加速度等于零为止
D ．速度一直增大，直到加速度等于零为止
【答案】D
【解析】
【详解】
AD ．由题意知：加速度的方向始终与速度方向相同，加速度a 的值由零逐渐增大到某一值后再逐渐减小到0的过程中，由于加速度的方向始终与速度方向相同，所以速度逐渐增大，故A 错误，D 正确；
C ．由于质点做方向不变的直线运动，所以位移位移逐渐增大，加速度等于零时做匀速运动，位移仍然增大，故C 错误。

6．某同学用两种不同的金属做光电效应实验。

实验中他逐渐增大入射光的频率，并测出光电子的最大初动能。

下面四幅图像中能符合实验结果的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】C
【解析】
【详解】
由光电效应方程
k 0E h W ν-＝
可知图像斜率都为普朗克常量h ，故得出的两条图线一定为平行线，由于两金属的逸出功不同，则与横轴的交点不同，ABD 错误，C 正确。

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，两根平行金属导轨所在的平面与水平面的夹角为30°，导轨间距为0.5 m 。

导体棒 a 、b 垂直导轨放置，用一不可伸长的细线绕过光滑的滑轮将b 棒与物体c 相连，滑轮与b 棒之间的细线平行于导轨。

整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为0.2 T 。

物体c 的质量为0. 06 kg ，a 、b 棒的质量均为0.1kg ，电阻均为0.1Ω，与导轨间的动摩擦因数均为310。

将a 、b 棒和物体c 同时由静止释放，运动过程中物体c 不触及滑轮，a 、b 棒始终与两导轨接触良好。

导轨电阻不计且足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g 取10m/s 2.则（ ）
A ．b 棒刚要开始运动时，a 棒的加速度大小为3.5 m/s 2
B ．b 棒刚要开始运动时，a 棒的速度大小为5.0 m/s
C ．足够长时间后a 棒的加速度大小为25m /s 13
D ．足够长时间后a 棒的速度大小为7.0 m/s
【答案】BC
【解析】
【详解】
A ．b 棒所受的最大静摩擦力
cos300.110N=0.15N m f f mg μ===
⨯o 而 11sin 300.110N=0.5N 2
G mg ==⨯⨯o 则b 棒刚要开始运动时，所受的安培力方向向下，大小为
1=0.25N c m F m g f G +-=安
此时a 棒受到向上的安培力大小仍为F 安=0.25N ，则 a 棒的加速度大小为
12-0.50.150.251m/s 0.1
G f F a m ---===安
选项A 错误；
B ．b 棒刚要开始运动时，对a 棒
F 安=BIL
2E I R
= E=BLv
联立解得
v=5m/s
选项B 正确；
CD ．足够长时间后，两棒的速度差恒定，设为∆v ，此时两棒受的安培力均为
22'
2B L v F R ∆= 此时对a 棒
'
1-a G f F a m
-=
'1+c
b c
G F f m g a m m --=+ 其中
=a b a a
解得
25=
m/s 13
a a 81m/s 13v ∆= 此时导体棒a 的速度不是恒定值，不等于7.0m/s ，选项C 正确，D 错误；
故选BC 。

8．如图所示，某空间存在一竖直方向的电场，其中的一条电场线如图甲所示，一个质量为m 。

电荷量为q 的带正电小球，从电场线中O 点由静止开始沿电场线竖直向上运动x 1的过程中，以O 为坐标原点，取
竖直向上为x 轴的正方向，小球运动时电势能ε与位移x 的关系如图乙所示，运动忽略空气阻力，则（ ）
A ．沿x 轴正方向的电场强度大小可能增加
B ．从O 运动到x 1的过程中，如果小球的速度先增后减 ，则加速度一定先减后增
C ．从O 点运动x 1的过程中，每经过相等的位移，小球机械能的增加变少
D ．小球运动位移x 10112(-)mgx m εε-【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．电势能ε与位移x 的图象ε-x 图象的斜率的绝对值x
εV V 表示小球所受电场力的大小，由图乙可知图象沿x 轴正方向的斜率越来越小，说明小球所受电场力沿x 轴越来越小，即沿x 轴正方向的电场强度大小一直减小，故A 错误；
B ．从O 运动x 1的过程中，如果小球的速度先增后减，说明开始时小球所受电场力F 大于重力mg 向上做加速运动，后来电场力小于重力，向上做减速运动。

当加速运动时，根据牛顿第二定律可得加速度 F mg -
因为F 逐渐减小，故a 逐渐减小。

当向上减速运动时，有 mg F a m
-'＝ 因为F 逐渐减小，故a'逐渐增大。

所以从O 运动x 1的过程中，如果小球的速度先增后减，加速度一定是先减后增，故B 正确；
C ．根据能的转化和守恒定律可知，在小球向上运动的过程中电场力做正功，电势能减小，减小的电势能转化为机械能。

由图乙可知从O 点运动x 1的过程中，每经过相等的位移，小球所受电场力逐渐减小，则电势能减小的越来越少，则小球机械能的增加变少，故C 正确；
D ．规定O 点所在的水平面为零重力势能面，设小球运动位移x 1时的速度为v ，根据能量守恒定律得 ε0＝ε1+mgx 1+
12mv 2 解得 0112()mgx v m
εε--＝ 故D 错误。

故选BC 。

9．某物体以30m/s 的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g 取10m/s 2 ． 4s 内物体的（ ）
A ．路程为50m
B ．位移大小为40m ，方向向上
C ．速度改变量的大小为20m/s ，方向向下
D ．平均速度大小为10m/s ，方向向上
【答案】ABD
【解析】
【详解】
由v=gt 可得物体的速度减为零需要的时间，故4s 时物体正在下落；路程应等于向上的高度与下落1s 内下落的高度之和，由v 2=2gh 可得，h==45m ，后1s 下落的高度h'=gt′2=5m ，故总路程为：s=（45+5）m=50m ；故A 正确；位移h=v 0t-gt 2=40m ，位移在抛出点的上方，故B 正确；速度的改变量△v=gt=10×4=40m/s ，方向向下，故C 错误；平均速度
，故D 正确；故选ABD 。

【点睛】 竖直上抛运动中一定要灵活应用公式，如位移可直接利用位移公式求解；另外要正确理解公式，如平均速度一定要用位移除以时间；速度变化量可以用△v=at 求得．
10．火星探测项目是我国继载人航天工程、嫦娥工程之后又一个重大的太空探索项目，如图所示，探测器
火星探测器( )
A．发射速度介于第一、第二宇宙速度之间
B．在椭圆轨道上运行周期大于火星公转周期B
C．从A点运动到B点的过程中动能逐渐减小
D．在B点受到的太阳引力小于在A点受到的太阳引力
【答案】CD
【解析】
【详解】
A．离开地球围绕太阳运动，发射速度要大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，A错误；
B．两个轨道都围绕太阳，根据开普勒行星第三定律，轨道半径（半长轴）小的，周期小，所以椭圆轨道运行周期小，所以B错误；
C．根据开普勒行星第二定律，近日点速度最大，远日点速度最小，从A到B速度不断减小，动能不断减小，C正确；
D．B点到太阳的距离大于A点到太阳的距离，万有引力与距离的平方成反比，所以在B点受到的太阳引力小于在A点受到的太阳引力，D正确；
故选D。

11．如图所示，一条形磁铁竖直放置，金属线圈从磁铁正上方某处下落，经条形磁铁A、B两端时速度分别为v1、v2，线圈中的电流分别为I1、I2，线圈在运动过程中保持水平，则()
A．I1和I2的方向相同B．I1和I2的方向相反
C．I1∶I2＝v2
1∶v2
2
D．I1∶I2＝v1∶v2
【答案】BD 【解析】【详解】
导致感应电流产生的磁场方向先向下，后向上，根据右手螺旋定则可知，则I 1和I 2感应电流的方向先顺时针，后逆时针（从上向下），即它们的方向相反，故A 错误，B 正确；
CD ．依据法拉第电磁感应定律，及闭合电路欧姆定律，则有 I==E BLv R R
即I 与v 成正比，故C 错误，D 正确。

故选BD 。

12．a 、b 两物体沿同一直线运动，运动的位置一时间（x t -）图像如图所示。

分析图像可知（ ）
A ．1t 时刻两物体的运动方向相同
B ．21~t t 时间内的某时刻两物体的速度相等
C ．21~t t 时间内a 、b 两物体运动的路程不等
D ．2t 时刻b 物体从后面追上a 物体
【答案】BCD
【解析】 【详解】
A ．图像的切线斜率表示速度，1t 时刻a 的速度为正、b 的速度为负，运动方向相反，选项A 错误；
B ．如图所示，21~t t 时间内有一点N ，在这一点b 图像的斜率与a 图像的斜率相等，即二者速度相等（临界点），选项B 正确。

C ．1t 时刻和2t 时刻，二者位置坐标均相等，则21~t t 时间内两物体位移相等。

但该过程中，a 始终正向运动，b 先负向、后正向运动，则二者运动的路程不等，选项C 正确。

D ．2t 时刻两物体在同一位置，之前一段时间二者速度方向相同，且b 的速度大于a 的速度，则b 从后面追上a 。

选项D 正确；
故选BCD.
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究加速度与物体受力的关系”。

图中A 为质量为M 的小车，
连接在小车后的纸带穿过电火花计时器B ，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木板上，钩码P 的质量为m ，C 为弹簧测力计，实验时改变P 的质量，读出测力计不同读数F ，不计绳与滑轮的摩擦。

(1)在实验过程中，_______（选填“需要”或“不需要”）满足“小车的质量远大于钩码的质量”这一条件。

(2)乙图为某次实验得到的纸带，相邻计数点间还有四个计时点没有画出，已知电源的频率为f ，由纸带可得小车的加速度表达式为a=__________（用x 1、x 2、x 3、x 4、f 来表示）。

(3)实验完毕后，某同学发现实验时的电压小于220V ，那么加速度的测量值与实际值相比_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【答案】不需要 24321100
x x x x f +-- 不变 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]该实验可以用弹簧测力计测量绳子的拉力，故不需要满足小车的质量远大于钩码的质量的条件。

(2)[2]根据逐差法可知，小车的加速度为 23421432124(5)100
x x x x x x x x a f T +--+--=⋅＝ (3)[3]根据(2)中所得到的加速度的表达式可知，加速度与电源电压无关，所以加速度的测量值与实际值相比是不变的。

14．现有一种特殊的电池，它的电动势E 约为9V ，内阻r 约为50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA ，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进行实验，图中电压表的内阻
很大，对电路的影响可不考虑，R 为电阻箱，阻值范围0～9 999Ω，R 0是定值电阻，起保护电路的作用．
(1)实验室备有的定值电阻R 0有以下几种规格：
A ．10Ω 2.5 W
B ．100Ω 1.0 W
C ．200Ω 1.0 W
D ．2 000Ω 5.0 W
本实验应选哪一种规格？答______ ．
(2)该同学接入符合要求的R 0后，闭合开关S ，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图 (b)所示的图线（已知该直线的截距为0.1 V -1)．则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E 为_____V ，内阻r 为______Ω.（结果保留三位有效数字）
【答案】C 10 41.7
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]当滑动变阻器短路时，电路中通过的最大电流为50mA ，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最小阻值为：
0395********E R r I
-=-=-Ω=Ω⨯， 所以定值电阻R 0应选C ．
(2)[2][3]根据闭合电路欧姆定律：E=U+0U R R +，变形得：1U =1E +()0r E R R +，结合1U 与0
1R R +的图像可知，截距为1E
=0.1，电源电动势E=10V ；斜率k=r E =20.60.11210--⨯=4.17，所以内阻：r=41.7Ω。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，粗细均匀的U 形管，左侧开口，右侧封闭。

右细管内有一段被水银封闭的空气柱，空气柱长为l=12cm ，左侧水银面上方有一块薄绝热板，距离管口也是l=12cm ，两管内水银面的高度差为h=4cm 。

大气压强为P 0=76cmHg ，初始温度t 0=27℃。

现在将左侧管口封闭，并对左侧空气柱缓慢加热，直到左右两管内的水银面在同一水平线上，在这个过程中，右侧空气柱温度保持不变，试求：
(1)右侧管中气体的最终压强；
(2)左侧管中气体的最终温度。

【答案】 (1)96cmHg ；(2)442K
【解析】
【分析】
【详解】
(1)以右管封闭气体为研究对象
10()P P h =+=80cmHg ，1l l ==12cm ，2l =l0cm
根据玻意耳定律
1122PV PV =
可得
122Pl P l =
2P =96cmHg
右管气体最终压强为96cmHg
(2)以左管被封闭气体为研究对象
0P =76cmHg ，3l l ==12cm ，1T =(273+27)K=300K ，2P =96cmHg ，4l =14cm
根据理想气体状态方程
112212
PV PV T T = 即
12412
Pl P l T T = 2421P l T p l
=，1T =442K 左管气体最终温度为442K 。

16．如图所示，在光滑水平面上距离竖直线MN 左侧较远处用弹簧锁定不带电绝缘小球A ，弹性势能为0.45J ，A 球质量M ＝0.1kg ，解除锁定后与静止在M 点处的小球B 发生弹性正碰，B 球质量m ＝0.2kg 、带电量q ＝＋10C 。

MN 左侧存在水平向右的匀强电场E 2，MN 右侧空间区域范围内存在竖直向上、场强大小E 1＝0.2N/C 的匀强电场和方向垂直纸面向里磁感应强度为B=0.2T 的匀强磁场。

（g ＝10m/s 2，不计一切阻力）求：
(1)解除锁定后A 球获得的速度v 1；
(2)碰后瞬间B 球速度v 2；
(3) E 2大小满足什么条件时，B 球能经电场E 2通过MN 所在的直线；（不考虑B 球与地面碰撞再次弹起的情况）
(4)在满足(3)问情景下B 球在电场E 2中与MN 的最大距离。

【答案】 (1)3m/s ，方向水平向右；(2)2m/s ，方向水平向右；(3)E 2≥0.283V/m ；(4)0.142m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)球和弹簧系统机械能守恒
2112
P E Mv = 得
P E v M
==123m/s 即解除锁定后获得的速度大小为3m/s ，方向水平向右
(2)A 、B 在MN 处理碰撞动量守恒，系统机械能守恒
'112Mv Mv mv =+
2'22112111222
Mv Mv mv =+ 2122m/s M v M m
v ==+ 方向水平向右
(3)B 球进入MN 右侧后，电场力
q E =2N mg =
即重力电场力平衡，因此小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
22mv qvB R
= 在电磁场区域运动半个圆周后速度方向垂直MN 水平向左射出，出射点距M 点距离
20.4m y R ==
在MN 左侧的运动竖直方向为自由落体运动，水平方向类似于竖直上抛运动，若B 球返回MN ，必须满足（向右为正方向）：
222v qE v t m
=⋅-（-）
2122y R gt =≥ 得
1222V/m 0.283V/m 5
mv E qt ≥== (4)由以上可知当22V/m 5E =
（0.283V/m ）时，B 球恰好能回到M 点，在此过程中水平方向速度为零时距离MN 最远
2211m 222m 0.142m 2210
v mv S qE qE m
==== 17．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T 1=300K 时，被封气柱长度130l =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=1×10-2m 2，大气压强p 0=1.0×105Pa 且保持不变，重力加速度g=10m/s 2.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：
1112
()l S l h S T T -= 解得
T 2=290K
②初态整体受力平衡，设弹簧伸长量为x 1，则有
kx 1=Mg
解得
x 1=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：
111113
p ()p l S l h x S T T '--∆= 解得
T 3=248.9K。