山东省东营市2021届新高考物理四模试卷含解析

山东省东营市2021届新高考物理四模试卷
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，在光滑绝缘的水平面上，虚线左侧无磁场，右侧有磁感应强度0.25T B =的匀强磁场，磁场
方向垂直纸面向外，质量0.001kg c m =、带电量3210C c q -=-⨯的小球C 静置于其中；虚线左侧有质量
0.004kg A m =，不带电的绝缘小球A 以速度020m/s v =进入磁场中与C 球发生正碰，碰后C 球对水平面压力刚好为零，碰撞时电荷不发生转移，g 取10m/s 2，取向右为正方向．则下列说法正确的是（ ）
A ．碰后A 球速度为15m/s
B ．
C 对A 的冲量为0.02N s ⋅ C ．A 对C 做功0.1J
D ．AC 间的碰撞为弹性碰撞
【答案】A
【解析】
【详解】 A ．设碰后A 球的速度为v 1，C 球速度为v 2。

碰撞后C 球对水平面压力刚好为零，说明C 受到的洛伦兹力等于其重力，则有
Bq c v 2=m c g
代入数据解得
v 2=20m/s
在A 、C 两球碰撞过程中，取向右为正方向，根据动量守恒定律得
m A v 0=m A v 1+m c v 2
代入数据解得
v 1=15m/s
故A 正确。

B ．对A 球，根据动量定理，
C 对A 的冲量为
I=m A v 1-m A v 0=（0.004×15-0.004×20）N•s=-0.02N•s
故B 错误。

C ．对A 球，根据动能定理可知A 对C 做的功为
2221100.00120J=0.2J 22
C W m v =-=⨯⨯ 故C 错误；
D ．碰撞前系统的总动能为
220110.00420J=0.8J 22
k A E m v ==⨯⨯ 碰撞后的总动能为
222121110.00415J+0.2J 0.65J 222
k A C E m v m v '=+=⨯⨯= 因E k ′＜E k ，说明碰撞有机械能损失，为非弹性碰撞，故D 错误。

故选A 。

2．一颗子弹沿水平方向射向一个木块，第一次木块被固定在水平地面上，第二次木块静止放在光滑的水平地面上，两次子弹都能射穿木块而继续飞行，这两次相比较（ ）
A ．第一次系统产生的热量较多
B ．第一次子弹的动量的变化量较小
C ．两次子弹的动量的变化量相等
D ．两次子弹和木块构成的系统动量都守恒
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
ABC ．因为第一次木块固定，所以子弹减少的能量全部转化成内能，而第二次木块不固定，根据动量守恒，子弹射穿后，木块具有动能，所以子弹减少的能量转化成内能和木块的动能，因为产热
Q f x =⋅∆
即两次产热相同，所以第二次子弹剩余动能更小，速度更小，而动量变化量等于
p m v ∆=∆
所以第一次速度变化小，动量变化小，故AC 错误，B 正确；
D ．第一次木块被固定在地面上，系统动量不守恒，故D 错误。

故选B 。

3．如图所示为氢原子能级的示意图，下列有关说法正确的是
A ．处于基态的氢原子吸收10.5eV 的光子后能跃迁至，n ＝2能级
B ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光
C ．若用从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定能发生光电效应
D ．用n ＝4能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34 eV 的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41eV
【答案】D
【解析】
【详解】
A ．处于基态的氢原子吸收10.2eV 的光子后能跃迁至n=2能级，不能吸收10.2eV 的能量．故A 错误；
B ．大量处于n=4能级的氢原子，最多可以辐射出24
C 6=种，故B 错误；
C ．从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光的能量值大于从n=4能级跃迁到n=3能级辐射出的光的能量值，用从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n=4能级跃迁到n=3能级辐射出的光，照射该金属时不一定能发生光电效应，故C 错误；
D ．处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级辐射出的光的能量为：
410.85(13.6)12.75eV E E E =-=---=，根据光电效应方程，照射逸出功为6.34eV 的金属铂产生的光电子的最大初动能为：12.75 6.34 6.41eV km E E W =-=-=，故D 正确；
4．如图所示，一有界区域磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里，磁场宽度为L;正方形导线框abcd 的边长也为L ，当bc 边位于磁场左边缘时，线框从静止开始沿x 轴正方向匀加速通过磁场区域。

若规定逆时针方向为电流的正方向，则反映线框中感应电流变化规律的图像是
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】B
【解析】
【分析】
由楞次定律可判断线圈中的电流方向；由E=BLV 及匀加速运动的规律可得出电流随时间的变化规律。

【详解】
设导体棒运动的加速度为a ，则某时刻其速度v at =
所以在0-t 1时间内（即当bc 边位于磁场左边缘时开始计时，到bc 边位于磁场右边缘结束）
根据法拉第电磁感应定律得：E BLv BLat ==，电动势为逆时针方向 由闭合电路欧姆定律得：BLa I t R =，电流为正。

其中R 为线框的总电阻。

所以在0-t 1时间内，I t ∝，故AC 错误；
从t1时刻开始，换ad 边开始切割磁场，电动势大小E BLat =，其中12t t t <≤，电动势为顺时针方向为负
电流：BLa I t R =
，电流为负（即BLa I t R
=-，12t t t <≤） 其中01BLa I t R =，电流在t 1时刻方向突变，突变瞬间，电流大小保持01BLa I t R =不变。

故B 正确，D 错误。

故选B 。

【点睛】
对于电磁感应现象中的图象问题，经常是根据楞次定律或右手定则判断电流方向，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解感应电流随时间变化关系，然后推导出纵坐标与横坐标的关系式，由此进行解答，这是电磁感应问题中常用的方法和思路．
5．竖直向上抛出一物块，物块在运动过程中受到的阻力大小与速度大小成正比，取初速度方向为正方向。

则物块从抛出到落回抛出点的过程中列物块的加速度a 、速度υ与时间t 的关系图像中可能正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】D
【解析】
【详解】
AB ．物块上升过程中，加速度方向向下，取初速度方向为正方向，则加速度为负值，故AB 错误；
CD ．由于物块所受阻力与速度大小成正比，所以加速度随速度变化而变化，其速度－时间图像不是直线，而是曲线，故C 错误，D 正确。

故选D 。

6．2016里约奥运会男子50米自由泳决赛美国埃尔文夺得金牌。

经视频分析发现：他从起跳到入水后再经过加速到获得最大速度2.488m/s 所用的时间总共为2.5秒，且这一过程通过的位移为x 1=2.988m 。

若埃尔文以最大速度运动的时间为19s ，若超过该时间后他将做1m/s 2的匀减速直线运动。

则这次比赛中埃尔文的成绩为（ ）
A ．19.94s
B ．21.94s
C ．20.94s
D ．21.40s 【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
埃尔文匀速运动能走过的最大位移为
x 2=vt 2=2.488×19=47.272m
因为
x 1+x 2=2.988+47.272=50.26>50m
则运动员没有匀减速运动的过程，所以他匀速运动的时间为
50 2.98818.895s 2.488s t t -==≈
则埃尔文夺金的成绩为：
t=2.5+18.895=21.40s
A ．19.94s 与分析不符，故A 错误；
B ．21.94s 与分析不符，故B 错误；
C ．20.94s 与分析不符，故C 错误；
D ．21.40s 与分析相符，故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．如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈（线圈电阻不计）绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动，线圈通过电刷与理想变压器原线圈相连，副线圈接一滑动变阻器R ，原、副线圈匝数分别为n 1、n 2。

要使电流表的示数变为原来的2倍，下列措施可行的是
A ．n 2增大为原来的2倍，ω、R 不变
B ．ω增大为原来的2倍，n 2、R 不变
C ．ω和R 都增大为原来的2倍，n 2不变
D ．n 2和R 都增大为原来的2倍，ω不变
【答案】BD
【解析】
【详解】
线圈转动产生的电压有效值为：
12
U U == 根据理想变压器的规律：
1122
U n U n = 1221
I n I n = 根据欧姆定律：
22U I R
= 联立方程解得：222121112n U n I n R n R
⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，ω增大为原来的2倍，n 2、R 不变、n 2和R 都增大为原来的2倍，ω不变均可电流表的示数变为原来的2倍，BD 正确，AC 错误。

故选BD 。

8．如图为磁流体发电机的原理示意图，间距为d 的平行金属板M 、N 间有磁感应强度大小为B 且方向垂直纸面向里的匀强磁场，将一束含有大量带正电和带负电的等离子体以速度v 水平喷入磁场，两金属板间就产生电压.定值电阻0R 、滑动变阻器R （最大值为02R ）及开关S 串联后接在M 、N 两端，已知磁流体发电机的电阻为r （001.52R r R <<），则在电路闭合、滑动变阻器的滑片P 由a 端向b 端滑动的过程中（ ）
A ．金属板M 为电源正极，N 为电源负极
B ．电阻0R 消耗功率的最大值为()2220
20B d v R R r +
C ．滑动变阻器消耗功率的最大值为222
B d v r R + D ．发电机的输出功率先增大后减小
【答案】BD
【解析】
【详解】
A ．等离子体喷入磁场后，由左手定则可知正离子向N 板偏转，负离子向M 板偏转，即金属板M 为电源负极，N 为电源正极，故A 错误；
B ．等离子体稳定流动时，洛伦兹力与电场力平衡，即
E Bqv q d
= 可得电源电动势E Bdv =，当滑片P 位于b 端时，电路中电流最大，电阻0R 消耗的功率最大，且为
()()()2202102200
0Bdv R E R P I R R r R r ===++
故B 正确； C ．滑动变阻器最大阻值为02R ，小于定值电阻与电源内阻之和，故滑动变阻器阻值为02R 时消耗的功率最大，且为
()()22220
022*******E R B d v R R r P R r ⋅=++=
故C 错误；
D ．因001.52R r R <<，所以滑片P 由a 端向b 端滑动的过程中，外电路电阻减小，必然在某位置有 0r R R =+滑
由外电阻与内阻相等时电源输出功率最大可知，滑片P 由a 端向b 端滑动的过程中，发电机的输出功率先增大后减小，故D 正确。

故选：BD 。

9．一定质量的理想气体，从状态A变到状态D，其状态变化过程的体积V随温度T变化的规律如图所示，已知状态A时气体的体积为V0，温度为T0，则气体由状态A变到状态D过程中，下列判断正确的是（）
A．气体从外界吸收热量，内能增加
B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数增大
C．若状态D时气体的体积为2V0，则状态D的温度为2T0
D．若气体对外做功为5 J，增加的内能为9 J，则气体放出的热量为14 J
【答案】AC
【解析】试题分析：气体由状态A变到状态D过程中，温度升高，内能增大；体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律分析吸放热情况．根据体积变化，分析密度变化．根据热力学第一定律求解气体的吸或放热量．
气体由状态A变到状态D过程中，温度升高，内能增大；体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律分析得知，气体从外界吸收热量，A正确；由图示图象可知，从A到D过程，气体的体积增大，两个状态的V与T成正比，由理想气体状态方程可知，两个状态的压强相等；A、D两状态气体压强相等，而D的体积大于A的体积，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，B错误；由图示图象可知，从A到D过程，两个状态的V与T成正比，由理想气体状态方程可知，两个状态的压强相等，从A到D是等压变化，由盖吕萨克定律得，即，解得，C正确；气体对外做功为5J，则，内能增加9J，则，由热力学第一定律得，，气体吸收14J的热量，故D错误．
10．下列说法正确的是（）
A．悬浮颗粒的无规则运动并不是分子的运动，但能间接地反映液体分子运动的无规则性
B．一种物质温度升高时，所有分子热运动的动能都要增加
C．液体能够流动说明液体分子间的相互作用力比固体分子间的作用力要小
D．一定质量的物质，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等
E.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
【答案】AE
【解析】
【分析】
【详解】
A ．布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动并不是分子的运动，但能间接地反映液体分子运动的无规则性，A 正确；
B ．一种物质温度升高时，分子的平均动能增加，这是一种统计规律，可能有的分子热运动的动能要增加，有的反而要减少，B 错误；
C ．液体能够流动与液体分子间作用力无必然联系，固体有固定形状也与固体间分子作用力无必然联系，C 错误；
D ．一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等，D 错误；
E ．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，E 正确。

故选AE 。

11．如图所示，MN 是一半圆形绝缘线，O 点为圆心，P 为绝缘线所在圆上一点，且 OP 垂直于 MN ，等量异种电荷分别均匀分布在绝缘线上、下14
圆弧上．下列说法中正确的( )
A ．O 点处和 P 点处的电场强度大小相等，方向相同
B ．O 点处和 P 点处的电场强度大小不相等，方向相同
C ．将一正点电荷沿直线从 O 移动到 P ，电场力始终不做功
D ．将一正点电荷沿直线从 O 移动到 P ，电势能增加
【答案】BC
【解析】
【详解】
分别画出正、负电荷产生的电场强度的方向如图，
由图可知，O 点与P 点的合场强的方向都向下，同理可知，在OP 的连线上，所以各点的合场强的方向均向下。

AB. 由库仑定律可知：2kQ E r
，O 点到两处电荷的距离比较小，所以两处电荷在O 点产生的场强都大于在P 处产生的场强，而且在O 点两处电荷的场强之间的夹角比较小，所以O 点的合场强一定大于P 点的
合场强。

故A 错误，B 正确；
CD. 由于在OP 的连线上，所以各点的合场强的方向均向下，将一正试探电荷沿直线从O 运动到P 电场力始终与运动的方向垂直，不做功，电势能不变。

故C 正确，D 错误。

12．如图所示，两个平行的导轨水平放置，导轨的左侧接一个阻值为R 的定值电阻，两导轨之间的距离为L.导轨处在匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为B ，方向竖直向上.一质量为m 、电阻为r 的导体棒ab 垂直于两导轨放置，导体棒与导轨的动摩擦因数为μ。

导体棒ab 在水平外力F 作用下，由静止开始运动了x 后，速度达到最大，重力加速度为g ，不计导轨电阻。

则（ ）
A ．导体棒ab 的电流方向由a 到b
B ．导体棒ab 运动的最大速度为22
()()F mg R r B L μ-+ C ．当导体棒ab 的速度为v 0（v 0小于最大速度）时，导体棒ab 的加速度为220()B L v F g m R r m
μ--+ D ．导体棒ab 由静止达到最大速度的过程中，ab 棒获得的动能为E k ，则电阻R 上产生的焦耳热是k Fx mgx E μ--
【答案】BC
【解析】
【详解】
A ．根据楞次定律，导体棒ab 的电流方向由b 到a ，A 错误；
B ．导体棒ab 垂直切割磁感线，产生的电动势大小
E=BLv
由闭合电路的欧姆定律得
E I R r
=+ 导体棒受到的安培力
F A =BIL
当导体棒做匀速直线运动时速度最大，由平衡条件得
22m B L v mg F R r
μ+=+ 解得最大速度
tn 22()()F mg R r v B L
μ-+= B 正确；
C ．当速度为v 0由牛顿第二定律得
220B L v F mg ma R r
μ--=+ 解得
220()B L v F a g m R r m
μ=--+ C 正确；
D ．在整个过程中，由能量守恒定律可得
E k +μmgx+Q=Fx
解得整个电路产生的焦耳热为
Q=Fx －μmgx －E k
D 错误。

故选BC 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．如图所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先把方格纸固定在木板上。

再把玻璃砖放在方格纸上，并确定a 和b 为玻璃砖的上下界面的位置。

在玻璃砖的一刻插上两枚大头针1P 和2P ，再从玻璃砖的另一侧插上大头针3P 和4P 。

请完成以下实验步骤：
(1)下列操作步骤正确的是__________；（填正确答案标号）
A ．插上大头针3P ，使3P 挡住2P 的像
B ．插上大头针3P ，使3P 挡住1P 、2P 的像
C ．插上大头针4P ，使4P 挡住3P 的像
D ．插上大头针4P ，使4P 挡住3P 和1P 、2P 的像
(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针3P 、4P 的位置（图中已标出），在图中作出完整的光路图；
（____）
(3)利用光路图计算此玻璃砖的折射率n =__________。

【答案】BD
10 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针1P 和2P ，确定入射光线，然后插上大头针3P ，使3P 挡住1P ，2P 的像，再插上大头针4P ，使4P 挡住3P 和1P 、2P 的像，从而确定出射光线。

则BD 正确。

(2)[2]．光路图如图所示。

(3)[3]．在光路图中构造三角形，由图得145θ=︒，所以
12sin 2
θ= 25sin θ= 由折射定律
12sin 10sin 2
n θθ== 14．某同学用如图甲所示的电路测量一段总阻值约为10Ω的均匀电阻丝的电阻率ρ。

在刻度尺两端的接线柱a 和b 之间接入该电阻丝，金属夹P 夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，从而可改变接入电路的电阻丝长度。

实验提供的器材有：
电池组E （电动势为3.0V ，内阻约1Ω）；
电流表A 1（量程0~0.6A ）；
电流表A 2（量程0~100mA ）；
电阻箱R （0~99.99Ω）；
开关、导线若干。

实验操作步骤如下：
①用螺旋测微器测出电阻丝的直径D ；
②根据所提供的实验器材，设计如图甲所示的实验电路；
③调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；
④闭合开关，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R 和接入电路的电阻丝长度L ；
⑤改变P 的位置，调整________，使电流表再次满偏；
⑥重复多次，记录每一次的R 和L 数据；
(1)电流表应选择________（选填“A 1”或“A 2”）；
(2)步骤⑤中应完善的内容是_______；
(3)用记录的多组R 和L 的数据，绘出了如图乙所示图线，截距分别为r 和l ，则电阻丝的电阻率表达式ρ=_____（用给定的字母表示）；
(4)电流表的内阻对本实验结果__________（填“有”或“无”）影响。

【答案】A 2 电阻箱R 的阻值 2=
4rD l πρ 无 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．当电流表A 1接入电路，电流表满偏时电路中的总电阻为1350.6
g E I =Ω=Ω；而当电流表A 2接入电路，电流表满偏时电路中的总电阻为23300.1
g E I =Ω=Ω，可知电流表应选择A 2； (2)[2]．步骤⑤中应完善的内容是：改变P 的位置，调整电阻箱R 的阻值，使电流表再次满偏；
(3)[3]．当每次都是电流表满偏时，外电路的总电阻是恒定值，设为R 0，则
0L R R S ρ+= 即 0-R R L S ρ
=
由图像可知
r S
l
ρ
= 即 2
=4r rD S l l
πρ= (4)[4]．若考虑电流表的内阻，则表达式变为
0-A L R R R S
ρ+= 因R-L 的斜率不变，则测量值不变，即电流表的内阻对实验结果无影响。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B 。

纸面内有一正方形均匀金属线框abcd ，其边长为L ，每边电阻为R ，ad 边与磁场边界平行。

从ad 边刚进入磁场直至bc 边刚要进入的过程中，线框在垂直磁场边界向左的拉力作用下以速度v 匀速运动，求：
（1）线框中电流I 的大小和方向；
（2）拉力所做的功W ；
（3）ab 边产生的焦耳热Q 。

【答案】（1）4BLv R ；方向是由a 到d ；（2）234B L v R ；（3）2316B L v R
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由于ad 边向左切割磁感线，故产生的感应电动势为
E=BLv
故线框中的电流、
44E BLv I R R
== 由右手定则判断出电流的方向是由a 到d ；
（2）由于线框匀速运动，故拉力
F=F 安=BIL=224B L v R
拉力做的功
234W B R
F L L v == （3）拉力做功全部转化为电流产生的焦耳热，则ab 边产生的焦耳热
23114416ab B v Q R
Q L W ===总 16．底面积为S ，高度为L ，导热性能良好的气缸竖直放置，气缸开口向上，用一质量可忽略不计的活塞封闭了一定质量的气体，稳定时活塞恰好位于气缸口处。

一位同学把某种液体缓慢地倒在活塞上，使活塞
沿气缸壁无摩擦的缓慢向下移动，已知大气压强为P 0=1.0×
105Pa ，环境温度保持不变。

求： (1)若某种液体为水，为了满足题意，气缸的高度L 应满足什么条件？（ρ水=1.0×103kg/m 3）
(2)若某种液体为水银，气缸高度L=2.0m ，则活塞下降的高度h 为多少时就不再下降？（ρ水银=13.6×103kg/m 3）
【答案】 (1)L ＞10m ；(2)h=1.26m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设活塞下降的距离为ΔL ，为了满足题意，应有气体增加的压强Δp 小于水产生的压强，即 Δp ＜ρ水gΔL
气体做等温变化，有
p 0SL=(p 0+Δp)S(L －ΔL)
两式联立，得
L －ΔL ＞10m
活塞下降ΔL ＞0，所以
L ＞10m
(2)由(1)中分析知，活塞不再下降，即气体增加的压强等于水银产生的压强，有
Δp=ρ水银gh
p 0SL=(p 0+Δp)S(L －h)
联立两式并代入数据，得
h=1.26m
17．如图所示，实线和虚线分别是沿x 轴传播的一列简谐横波在t ＝0和t ＝0.06s 时刻的波形图．已知在t ＝0时刻，x ＝1.5m 处的质点向y 轴正方向运动．
(1)判断该波的传播方向；
(2)求该波的最小频率；
(3)若3T<t<4T ，求该波的波速．
【答案】 (1)向右传播(2)12.5Hz(3)75m/s
【解析】
【详解】
（1）在t ＝0时刻，x ＝1.5m 处的质点向y 轴正方向运动，则该波向右传播； （2）由波形图可知：30.06s 4nT T +=解得0.24s 43
T n =+ （n=0、1、2、3……） 当n=0时可求解最大周期0.08s m T =，则最小频率；f n ＝
1m T ＝12.5Hz （3）若3T<t<4T ，则由上述表达式可知n=3，即0.06s ＝(3＋34
)T ，解得：T ＝0.2415s ； 由图中读出波长为=1.2m λ ，则波速v ＝T λ＝1.20.24
×15m/s ＝75m/s.。