北京市怀柔区2021届新高考物理第四次押题试卷含解析

北京市怀柔区2021届新高考物理第四次押题试卷
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．绿化工人在街道旁边栽种大树时，为了确保树干不倾斜，需要用铁杆来支撑。

通常是用一个铁环紧套在树干上，三根长度不同的铁杆一端均匀分布在固定的铁环上，另一端固定在同一个水平地面上，大树栽好后竖直压在地上，如图所示。

由于树刚栽，地面对大树的作用力，除了竖直向上的支持力以外，其它力可以不考虑。

则下列说法中正确的是（）
A．三根铁杆对大树的作用力大小一定相等
B．大树对地面的作用力一定大于自身的重力
C．铁杆对大树的作用力与地面对大树的支持力是一对平衡力
D．铁杆对大树的作用力在水平方向的合力为零
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．三根铁杆长度不等，与地面的夹角不等，则对大树的作用力大小不相等，选项A错误；
B．由平衡知识可知，地面对大树的作用力与铁杆对大树的作用力的合力等于大树的重力，可知地面对大树的作用力小于大树的重力，则大树对地面的作用力一定小于自身的重力，选项B错误；
C．因为地面对大树的作用力与铁杆对大树的作用力的合力等于大树的重力，可知铁杆对大树的作用力与地面对大树的支持力不是一对平衡力，选项C错误；
D．大树栽好后竖直压在地上，则铁杆对大树的作用力在水平方向的合力为零，选项D正确。

故选D。

2．如图所示，甲球用细线悬挂于车厢顶，乙球固定在竖直轻杆的下端，轻杆固定在天花板上，当车向右加速运动时，细线与竖直方向的夹角为θ=45°，已知甲球的质量为m，乙球的质量为2m，重力加速度为g。

则轻杆对乙球的作用力大小等于（）
A．mg B．2mg C．2mg D．22mg
【答案】D
【解析】
【详解】
对甲球由牛顿第二定律知
ma=mgtanθ
则加速度大小为：
a=gtanθ
设杆对乙球的作用力为F，则
222
-=
(2)
F mg ma
解得：
F=22mg；
A. mg，与结论不相符，选项A错误；
B. 2mg，与结论不相符，选项B错误；
C. 2mg，与结论不相符，选项B错误；
D. 22mg，与结论相符，选项D正确；
3．如图所示，在竖直平面内一根不可伸长的柔软轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物。

轻绳一端固定在墙壁上的A点，另一端从墙壁上的B点先沿着墙壁缓慢移到C点，后由C点缓慢移到D点，不计一切摩擦，且墙壁BC段竖直，CD段水平，在此过程中关于轻绳的拉力F的变化情况，下列说法正确的是（）
A．F一直减小B．F一直增小
C．F先增大后减小D．F先不变后增大
【答案】D
【解析】
【详解】
当轻绳另一端在C点时，设轻绳左右两侧间的夹角为2θ以滑轮为研究对象，分析受力情况，受力分析图如图所示∶
根据平衡条件得
2Fcosθ=mg
得到轻绳的拉力
mg
F=
2cosθ
轻绳另一端从B点沿墙壁缓慢移到D点，由几何知识可知，θ先不变后增大，cosθ先不变后减小，轻绳的拉力F先不变后增大，D项正确，ABC错误；
故选D。

4．如图所示，将一小木块和一小钢珠分别用手拿着并压缩两根一端分别竖直固定在地面上的弹簧上端。

=（k为常现同时释放小木块和小球，若小木块在整过运动过程中所受空气的阻力f与其速度v满足f kv
数），而小钢珠的运动忽略空气阻力，且两物体同时离开弹簧，取向上为运动的正方向，则下图能正确反应两物体离开弹簧后的运动情况的v-t图像的是（）
A．B．C．
D．
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
对于小钢球没空气阻力时只受重力，是竖直上抛运动，v-t图像是直线，故图中直线为钢球的运动图像。

对于小木块有空气阻力时，上升阶段由牛顿第二定律得
==+
F ma mg f
解得
kv
a g
=+
m
由于阻力随速度的减小而减小，故上升阶段加速度逐渐减小，最小值为g。

同理，有空气阻力时，下降阶段由牛顿第二定律可得
kv
=-
a g
m
由于阻力随速度增大而增大，故下降过程中加速度逐渐减小，v-t图像的斜率表示加速度，故图线与t轴相交时刻的加速度为g，此时实线的切线与虚线平行。

故D正确，ABC错误。

故选D。

5．高空抛物是一种不文明的行为，而且会带来很大的社会危害2019年6月26日，厦门市某小区楼下一位年轻妈妈被从三楼阳台丢下的一节5号干电池击中头部，当场鲜血直流，若一节质量为0.1kg的干电池从1.25m高处自由下落到水平地面上后又反弹到0.2m高度，电池第一次接触地面的吋间为0.01s，第一次落地对地面的冲击力跟电池重量的比值为k，重力加速度大小g=10m/s2，则（）
A．该电池的最大重力势能为10J
B．该电池的最大动能为100J
C．k=71
D．电池在接触地面过程中动量的变化量大小为0.3kg•m/s
【答案】C
【解析】
【详解】
A．电池的最大重力势能为：
E P=mgh=0.1×10×1.25J=1.25J
故A错误。

B．最大动能与最大重力势能相等，为1.25J，故B错误。

CD．选向下为正，接触地面过程中动量的变化量为：
△P=mv′（kgm/s=-7kgm/s
由动量定理：
（mg-kmg）△t=△p
代入数据得：
K=71
故C 正确，D 错误。

故选C 。

6．为了探测某星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r 1的圆轨道上运动，周期为T 1，总质量为m 1，环绕速度为v 1。

随后登陆舱脱离飞船，变轨到离该星球更近的半径为r 2的圆轨道上运动环绕速度为v 2，周期为T 2，登陆舱的质量为m 2，引力常量为G ，则（ ）
A ．该星球的质量为212
14=r M GT π B ．该星球表面的重力加速度为2121
4x r g T π= C
．12v v =D
．2T T = 【答案】D
【解析】
【详解】 由221111121112=Mm v G m r m r T r π⎛⎫= ⎪⎝⎭和2
22222222222=Mm v G m r m r T r π⎛⎫= ⎪⎝⎭ A ．该星球的质量为
2312
14=r M GT π 选项A 错误；
B ．由
112
Mm G m g R = 星球的半径R 未知，不能求解其表面的重力加速度，选项B 错误；
C ．由表达式可知
12v v =选项C 错误；
D ．由表达式可知
2T T =
选项D正确。

故选D。

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．下列说法正确的是（）
A．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变
B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
C．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小
D．光的偏振特征说明光是横波
E.水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
【答案】BDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．单色光从光密介质进入光疏介质时，频率不变，光速发生了变化，所以光的波长也发生变化，选项A 错误；
B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的，选项B正确；
C．根据光的干涉条纹间距公式
L
x
d
V＝，可知红光的波长长，则红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干
涉条纹的相邻条纹间距大，选项C错误；
D．光的偏振特征说明光是横波，选项D正确；
E．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，即从光密介质射向光疏介质时，一部分光在界面上发生了全反射，选项E正确。

故选BDE。

8．如图，竖直放置的均匀等臂U型导热玻璃管两端封闭，管内水银封有A、B两段气柱，左管水银面高于右管水银面，高度差为h，稳定时A、B气柱的压强分别为p A和p B，则
A．若环境温度升高，p A增大，p B减小
B．若环境温度降低，稳定后AB气柱的压强比值增大
C．若环境温度升高，稳定后AB气柱压强变化△p A一定小于△p B
D．若环境温度降低，稳定后A处液面高度变化△h可能大于
2
h
【答案】BC
【解析】
【详解】
AC．假设若环境温度升高后，h不变化，则两部分气体均做等容变化，由查理定律得：p
P T
T
∆=∆
由题意知：
B A
P P
>，
B A
p p
∆>∆
则水银柱向左移动，h增大，A的体积减小，温度升高，由理想气体状态方程可知，A的压强A P增大，由于B A
P P h
=+，则B的压强也增大，故A错误，C正确；
B．假设若环境温度降低后，h
∆不变化，则两部分气体均做等容变化，由查理定律得：1
1
P
P T
T
∆=∆
由题意知：
B A
P P
>，
B A
p p
∆>∆
若温度降低，压强都减小，左边气体压强降的多，则水银柱会向下移动，h将减小，由于B A
P P h
=+，h 减小，B压强减小的多，A压强减小的少，若环境温度降低，稳定后A、B气柱的压强比值增大，故B 正确；
D．假设若环境温度降低，水银柱向下运动，但A A B B
P V P V
>，所以左侧气体的压强仍然大于右侧的压强，所以稳定后左侧的液面仍然低于右侧的液面，所以h
∆小于
2
h
，故D错误；
故选BC。

9．质量均为m的相同物块P、Q静止于同一水平面上，它们与水平面间的动摩擦因数均为0.5。

现分別给两物块施加等大的作用力F，方向如图所示。

设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）
A．若0.2
F mg
=，则P受到的摩擦力比Q受到的摩擦力小
B．若0.2
F mg
=，则P受到的摩擦力与Q受到的摩擦力大小相等
C ．若0.4F mg =，则P 受到的摩擦力比Q 受到的摩擦力小
D ．若0.4F mg =，则P 受到的摩擦力与Q 受到的摩擦力大相等
【答案】BD
【解析】
【详解】
施加作用力F 后，、在水平方向上分力相等，由于P 与地面间的最大静摩擦力小于Q 与地面间的最大静摩擦力，所以，若P 静止，Q 一定静止。

P 静止时满足关系式
cos30( sin 30)F mg F μ︒︒≤-
解得 4320.4511
F mg mg -≤≈ 因0.2mg 和0.4mg 均小于0.45mg ，故当0.2F mg =和0.4F mg =时，P 、Q 均静止，P 、Q 受到的摩擦力均为静摩擦力，且大小都等于cos30F ︒，BD 正确。

故选BD 。

10．如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r ，a 是它边缘上的一点．左侧是一轮轴，大轮的半径为4r ，小轮的半径为2r ．b 点在小轮上，到小轮中心的距离为r ．c 点和d 点分别位于小轮和大轮的边缘上．若在传动过程中，皮带不打滑．则（ ）
A ．a 点与c 点的线速度大小相等
B ．b 点与d 点的角速度大小相等
C ．a 点与d 点的向心加速度大小相等
D ．a 点与b 点的向心加速度大小相等
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】 AB ．根据圆周运动的规律可得：a 点与c 点在相等时间内转过的弧长是相等的，所以二者的线速度大小相等；b 点与d 点在相等时间内转过的角度是相等的，所以二者角速度大小相等；AB 正确．
CD ．设a 点的线速度大小为v ，则c 点的线速度大小为v ，c 、b 、d 三点的角速度大小均为2v r
；据向心加速度公式：22v a R R ω==可得，a 点的向心加速度大小为2v r ，c 点的向心加速度大小为2
2v r
，b 点的向
心加速度大小为：
2
22
()
24
ω==
v v
r r
r r
，d点的向心加速度大小为：
2
22
4()4
2
ω==
v v
r r
r r
．故C正确，
D错误．
11．A、B两物体质量均为m，其中A带正电，带电量为+q，B不带电，通过劲度系数为k的绝缘轻质弹簧相连放在水平面上，如图所示，开始时A、B都处于静止状态。

现在施加竖直向上的匀强电场，电场强
度
2mg
E
q
=，式中g为重力加速度，若不计空气阻力，不考虑A物体电量的变化，则以下判断正确的是
（）
A．刚施加电场的瞬间，A的加速度大小为2g
B．从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中，A物体速度大小一直增大
C．从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中，A物体的机械能增加量始终等于A物体电势能的减少量
D．B刚要离开地面时，A的速度大小为2m k
【答案】ABD
【解析】
【详解】
A．在未施加电场时，A物体处于平衡状态，当施加上电场力瞬间，A物体受到的合力为施加的电场力，故
qE ma
=
解得
2
a g
=
方向向上，故A正确；
B．B刚要离开地面时，地面对B弹力为0，即
F mg
=
弹
对A物体
Eq mg F
=+
弹
即A物体合力为0，因此从开始到B刚要离开地面过程，A物体做加速度逐渐变小的加速运动，即A物体速度一直增大，故B正确；
C．从开始到弹簧恢复原长的过程，A物体的机械能增量等于电势能的减少量与弹性势能的减少量之和，
从弹簧恢复原长到B 刚要离开地面的过程，
A 物体的机械能增量等于电势能的减少量与弹性势能的增加量之差，故C 错误；
D ．当B 离开地面时，此时B 受到弹簧的弹力等于B 的重力，从施加电场力到B 离开地面，弹簧的弹力做功为零，A 上升的距离为 2mg x k
= 根据动能定理可知 212qEx mgx mv -=
解得
2m v g k
= 故D 正确。

故选ABD 。

12．如图甲所示为一台小型发电机的构造示意图，其线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示。

发电机线圈内阻为1Ω，接灯泡的电阻为9Ω，则（ ）
A ．电压表的示数为6V
B ．发电机的输出功率为3.24W
C ．2110s t -=⨯时刻，穿过线圈的磁通量最大
D ．2210s t -=⨯时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大
【答案】BC
【解析】
【详解】
A ．由题图乙知，交流发电机电动势的有效值为6V ，则灯泡两端电压的有效值
5.4V R U E R r
==+ A 项错误；
B ．灯泡消耗的功率
2
3.24W U P R ==
B 项正确；
C ．由题图乙知，2110s -=⨯t 时刻，电动势为零，此时穿过线圈的磁通量最大，C 项正确；
D ．2210s t -=⨯时刻，电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，D 项错误。

故选BC 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．图甲是某同学验证动能定理的实验装置。

其步骤如下：
A ．易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带。

合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑。

B ．取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细沙的质量m 1以及小车质量m 2。

C ．撤去细绳和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙(中间部分未画出)，O 为打下的第一点。

己知打点计时器的打点时间间隔为T ，重力加速度为g 。

(1)步骤C 中小车所受的合外力大小为___
(2)为验证从O —C 过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出BD 间的距离为1x ，OC 间距离为2x ，则C 点速度大小为___，需要验证的关系式为____ (用所测物理量的符号表示)。

【答案】（1）m 1g ； （2）12x T ， 2211228m x m gx T
= 【解析】
【详解】
（1）[1] 小车匀速下滑时受到重力、支持力、摩擦力和轻绳的拉力，合力为零；撤去拉力后，其余力不变，故合力等于撤去轻绳的拉力，而轻绳的拉力等于易拉罐和细沙的重力，所以小车所受的合外力为m 1g ； （2）[2]匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻瞬时速度，故
12C x v T
=； [3]动能增量为：
222122128k C m x E m v T
∆==， 合力的功为：
12W m gx =，
需要验证的关系式为：
2211228m x m gx T
14．在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的的实验器材。

(1)甲同学按电路图a 进行测量实验，其中R 2为保护电阻，则
①请用笔画线代替导线在图b 中完成电路的连接______；
②根据电压表的读数U 和电流表的读数I ，画出U-I 图线如图c 所示，可得电源的电动势E=___________V ，内电阻r=___________Ω(结果保留两位有效数字)。

(2)乙同学误将测量电路连接成如图d 所示，其他操作正确，根据电压表的读数U 和电流表的读数I ，画出U-I 图线如图e 所示，可得电源的电动势E=___________V ，内电阻r=___________Ω(结果保留两位有效数字)。

【答案】（1）① ②2.8 0.60 （2）3.0 0.50
【解析】
【详解】
解：(1)①根据原理图可得出对应的实物图，如图所示；
②根据闭合电路欧姆定律可得：U E Ir =-，则由数学规律可知电动势 2.8E V =，内电阻2.8
1.60.600.2
U r I ∆-==Ω=Ω∆； (2)由乙同学的电路接法可知1R 左右两部分并联后与2R 串联，则可知在滑片移动过程中，滑动变阻器接入电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，所以出现图e 所示的图象，则由图象可知当电压为2.5V 时，电流为0.5A ，此时两部分电阻相等，则总电流为11I A =；而当电压为2.4V 时，电流分别对应0.33A 和0.87A ，则说明当电压为2.4V 时，干路电流为20.330.87 1.2I A A =+=；则根据闭合电路欧姆定律可得2.5E r =-，2.4 1.2E r =-，解得电源的电动势 3.0E V =，内电阻0.50r =Ω；
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，竖直放置的均匀细U 型试管，左侧管长30cm ，右管足够长且管口开口，底管长度AB=20cm ，初始时左右两管水银面等高，且水银柱高为10cm ，左管内被水银封闭的空气柱气体温度为27℃，已知大气压强为0p =75cmHg ．
①现对左侧封闭气体加热，直至两侧水银面形成5cm 长的高度差.则此时气体的温度为多少摄氏度? ②若封闭的空气柱气体温度为27℃不变，使U 型管竖直面内沿水平方向做匀加速直线运动，则当左管的水银恰好全部进入AB 管内时，加速度为多少？
【答案】87℃； 0.8g
【解析】
（1）p 2=p 0+ρgh=80 cmHg L 2=L 1+2
h =32.5cm 从状态1到状态2由理想气体状态方程112212
PV PV T T = 代入数据2
75208022.5300T ⨯⨯＝ 得T 2=360K 即t 2=87℃
（2）当水银全部进入AB 管内时，气体的压强00
3375205030
p l p cmHg cmHg l ⨯=== 此时对AB 部分水银，根据牛顿定律：03AB p s p s ma l s a ρ-==
解得a=0.8g
16．在呼伦贝尔草原的夏季，滑草是非常受游客欢迎的游乐项目。

一个滑草专用滑道由斜坡部分和水平部分组成，两部分在C 点由极小的圆弧平滑连接，斜坡滑道与水平面成37︒角，在水平滑道上距C 点40米的D 点放置一个汽车轮胎，某游客从斜坡轨道上的A 点推动滑车经过一段助跑到达B 点跳上滑车，跳上滑车时即获得速度v 0，B 点距C 点的距离为24.5米，滑车与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ=0.25，空气阻力忽略不计，人和滑车可看做质点。

g=10m/s 2（sin 37︒=0.6，cos 37︒=0.8）求：
(1)人在斜坡滑道BC 段下滑时的加速度为多大；
(2)为了避免滑车和轮胎碰撞则在B 点的速度v 0应取何值。

【答案】 (1)4m/s 2；(2)2m/s
【解析】
【分析】
【详解】
(1)在斜面BC 部分的下滑的加速度为1a ，则有
1sin cos 3737mg mg ma μ︒︒-=
得
214m/s a =
(2)在水平CD 部分的滑动的加速度为2a ，则有
2mg ma μ=
22012C BC v v a s -=
2202C CD v a s -=-
得
02m/s v =
为了避免滑车和轮胎碰撞则在B 点的速度
02m/s v ≤
17．如图所示的装置可以用来测量水的深度。

该装置由左端开口的气缸M 和密闭的气缸N 组成，两气缸由一细管（容积可忽略）连通，两气缸均由导热材料制成，内径相同。

气缸M 长为3L ，气缸N 长为L ，薄活塞A 、B 密闭性良好且可以无摩擦滑动。

初始时两气缸处于温度为27℃的空气中，气缸M 、N 中分别封闭压强为0p 、02p 的理想气体，活塞A 、B 均位于气缸的最左端。

将该装置放入水中，测得所在处的温度为87℃，且活塞B 向右移动了12
L 。

已知大气压强为0p ，相当于10m 高水柱产生的压强。

求：
(1)装置所在处水的深度；
(2)活塞A 向右移动的距离。

【答案】 (1)38m h = ；(2)114x L =
【解析】
【详解】
(1)气缸N 中气体初状态：10112,300,N N p p T K V LS ===
气缸N 中气体末状态：221360,2N T K V LS ==
根据理想气体状态方程有 112212
N N p V p V T T = 放入水中后气缸M 中的气体压强与气缸N 中的气体压强相等，即
22M N p p =
在此处水产生的压强为
20M p p p =-水
解得
03.8p p =水
10m 高的水柱产生的压强为0p ，所以此处水深38m h =
(2)装置放在水中后，设活塞A 向右侧移动的距离为x
气缸M 中气体初状态：
1110,300,3M M p p T K V LS ===
气缸M 中气体末状态：
22221,360,32N M M p p T K V L L x S ⎛⎫===+- ⎪⎝⎭
根据理想气体状态方程 112212M M M M p V p V T T = 解得
114
x L =。