上海市青浦区2021届新高考模拟物理试题(市模拟卷)含解析

上海市青浦区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．如图所示，理想变压器的原线圈接在
u=2202sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为4∶1，电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是（ ）
A ．原线圈的输入功率为2W
B ．电流表的读数为1 A
C ．电压表的读数为55V
D ．通过电阻R 的交变电流频率是100Hz
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
C ．原线圈的交流电电压的有效值是220V ，原、副线圈匝数之比为4∶1，由1122
U n U n =可得副线圈上得到的电压有效值为
21155V 4
U U == 所以电压表测电压有效值，则示数是55V ，选项C 正确；
B ．副线圈上的电流为
255V 1A 55ΩI == 又由于1221
I n I n =，则原线圈中的电流为 1210.25A 4
I I == 则电流表的读数为0.25A ，故B 错误；
A ．原线圈输入的电功率
11220V 0.25A 55W P U I ==⨯=
故A 错误；
D ．原副线圈的交流电的频率相同，则副线圈中的交流电的频率也是50Hz ，故D 错误。

故选C 。

2．如图，质量为M =3kg 的小滑块，从斜面顶点A 静止开始沿ABC 下滑，最后停在水平面D 点，不计滑块从AB 面滑上BC 面，以及从BC 面滑上CD 面的机械能损失．已知：AB=BC=5m ，CD=9m ，θ=53°，β=37°，重力加速度g=10m/s 2，在运动过程中，小滑块与接触面的动摩擦因数相同．则（ ）
A ．小滑块与接触面的动摩擦因数μ=0.5
B ．小滑块在AB 面上运动时克服摩擦力做功，等于在B
C 面上运动克服摩擦力做功
C ．小滑块在AB 面上运动时间大于小滑块在BC 面上的运动时间
D ．小滑块在AB 面上运动的加速度a 1与小滑块在BC 面上的运动的加速度a 2之比是5/3
【答案】C
【解析】
【详解】
A 、根据动能定理得：
()()Mg 0AB BC AB BC CD S sin S sin Mg S cos S cos MgS θβμθβμ+-+-=,解得：7μ16
=，故A 错误； B 、小滑块在AB 面上运动时所受的摩擦力大小 f 1=μMgcos53°，小滑块在BC 面上运动时所受的摩擦力大小 f 2=μMgcos37°，则f 1＜f 2，而位移相等，则小滑块在AB 面上运动时克服摩擦力做功小于小滑块在BC 面上运动克服摩擦力做功，故B 错误。

C 、根据题意易知小滑块在A 、B 面上运动的平均速度小于小滑块在B 、C 面上的平均速度，故小滑块在AB 面上运动时间大于小滑块在BC 面上运动时间，C 正确；
D 、小滑块在AB 面上运动的加速度2143/8
a gsin gcos m s θμθ=-=，小滑块在BC 面上运动的加速度225/2
a gsin gcos m s βμβ=-=
，则 12:43:20a a =， 故D 错误。

故选C ． 3．如图所示，质量为m 的小球用两根细线OA OB 、连接，细线OA 的另一端连接在车厢顶，细线OB 的另一端连接于侧壁，细线OA 与竖直方向的夹角为37,OB θ︒
=保持水平，重力加速度大小为g ，车向左做加速运动，当OB 段细线拉力为OA 段细线拉力的两倍时，车的加速度大小为
（sin 370.6,cos370.8︒︒
==）（ ）
A．g B．5 4
g C．
3
2
g D．
7
4
g
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设OA段细线的拉力为F，则
cos37
F mg
︒=
2sin37
F F ma
︒
-=
求得
7
4
a g
=，选项D正确，ABC错误。

故选D。

4．如图，两质点a，b在同一平面内绕O沿逆时针方向做匀速圆周运动，a，b的周期分别为2 s和20 s，a，b和O三点第一次到第二次同侧共线经历的时间为()
A．
9
20
s B．
20
9
s C．
11
20
s D．
20
11
s
【答案】B
【解析】
a、b和O三点第一次到第二次同侧共线即质点a要比质点b多运动一周．则要满足1
a b
t t
T T
-=,代入数据得解得：
20
9
t s
=，B正确．
故选B
5．如图所示，橡皮筋的一端固定在O点，另一端拴一个可以看做质点的物体，O点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑细杆。

已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，现用水平拉力F使物体在粗糙的水平面上从B 点沿水平方向匀速向右运动至C点，已知运动过程中橡皮筋处于弹性限度内且物体对水平地面有压力，下列说法正确的是（）
A ．如果橡皮筋的自然长度等于OA ，物体所受地面的摩擦力变大
B ．如果橡皮筋的自然长度等于OA ，物体所受地面的支持力变小
C ．如果橡皮筋的自然长度小于OA ，物体所受地面的摩擦力变大
D ．如果橡皮筋的自然长度小于OA ，物体所受地面的支持力变小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．设开始时A 离地面的高度为L ，设某一时刻橡皮筋与竖直方向的夹角为θ，则橡皮筋的弹力为 cos kL T θ
= 其向上分力
cos y F T kL θ==
物体对地面的压力为
N mg kL =-
保持不变，因f=μN ，故摩擦力也保持不变，故AB 错误；
CD ．设开始时A 离地面的高度为L ，橡皮筋的自然长度比OA 小x ，设某一时刻橡皮筋与竖直方向的夹角为θ，则橡皮筋的弹力为
'()cos L T k x θ
=+ 其向上分力
''cos cos y F T kx kL θθ==+
物体对地面的压力为
'cos N mg kL kx θ=--
由于θ变大，则物体对地面的压力变大，因f=μN ，故摩擦力变大，故C 正确，D 错误。

故选C 。

6．关于物理学史，正确的是（ ）
A ．库仑利用扭秤实验，根据两电荷之间力的数值和电荷量的数值以及两电荷之间的距离推导得到库仑定律
B．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电磁感应
C．法拉第通过实验总结出法拉第电磁感应定律
D．欧姆通过实验得出欧姆定律，欧姆定律对金属和电解质溶液都适用，但对气体导电和半导体元件不适用
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．库仑利用扭秤实验，得到两电荷之间的作用力与两电荷之间距离的平方成反比，与电量的乘积成正比，从而推导出库仑定律，但当时的实验条件无法测出力的数值和电荷量的数值，选项A错误；
B．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应，不是电磁感应现象，选项B错误；C．法拉第发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯通过实验总结出了法拉第电磁感应定律，人们为了纪念法拉第，所以将其命名为法拉第电磁感应定律，故C错误；
D．欧姆定律是个实验定律，适用于金属导体和电解质溶液，对气体导电、半导体导电不适用。

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
7．一列简谐横波沿x轴传播，如图所示为t=0时刻的波形图，M是平衡位置在x=70 m处的一个质点，此时M点正沿y轴负方向运动，之后经过0.4 s第二次经过平衡位置，则。

A．该波沿x轴正向传播
B．M点振动周期为0.5 s
C．该波传播的速度为100 m/s
D．在t=0.3 s时刻，质点M的位移为0
E.题中波形图上，与M点振动总是相反的质点有2个
【答案】ACE
【解析】
【详解】
t 时刻，M点正沿y轴负方向运动，根据同侧法可知波沿x轴正方向运动，A正确；
A．由于0
BC．经过0.4s，M点第二次经过平衡位置，根据波形平移法，30m处质点的振动形式传递至70m处，所以传播距离为40m，波速：
40m /s 100m/s 0.4
x v t === 周期：
60s 0.6s 100
T v λ
=== B 错误，C 正确；
D ．经过10.3s=2
T ，质点运动到关于平衡位置对称的位置，因此M 质点的位移肯定不为0，D 错误； E ．与M 质点距离为半波长奇数倍的质点，振动与M 点总是相反，因此题中波形图上，与M 点振动总是相反的质点有两个，分别为40m 和100m 处的质点，E 正确。

故选ACE 。

8．下列说法正确的是____________
A ．两个分子间的距离r 存在某一值r 0（平衡位置处），当r 大于r 0时，分子间斥力大于引力；当r 小于r 0时分子间斥力小于引力
B ．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以反映出分子在做无规则运动
C ．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙
D ．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，但最终还是达不到绝对零度
E.对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减少
【答案】BDE
【解析】
【详解】
A 、两个分子间的距离r 存在某一值r 0（平衡位置处），当r 大于r 0时，分子间斥力小于引力；当r 小球r 0时分子间斥力大于引力，所以A 错误；
B 、布朗运动不是液体分子的运动，是固体微粒的无规则运动，但它可以反映出液体分子在做无规则运动，所以B 正确；
C 、用手捏面包，面包体积会缩小，只能说明面包内有气孔，所以C 错误；
D 、绝对零度只能无限接近，不能到达，所以D 正确；
E 、对于一定质量的理想气体，在压强不变而体积增大时，单位面积上分子数减小，则单位时间碰撞分子数必定减少，所以E 正确．
9．如图所示。

竖直光滑杆固定不动，两根完全相同的轻质弹簧套在杆上，弹簧下端固定。

形状相同的两物块A 、B 分别置于两弹簧上端但不会拴接，A 的质量大于B 的质量。

现用外力作用在物体上，使两端弹簧具有相同的压缩量。

撤去外力后，两物块由静止向上运动并离开弹簧。

从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程中。

弹簧始终在弹性限度之内，以地面为零势能面。

下列说法正确的是（ ）
A ．上升过程中两物块机械能均守恒
B ．A 上升的最大高度小于B 上升的最大高度
C ．A 物体的最大速度大于B 物体的最大速度
D ．A 物体的最大加速度小于B 物体的最大加速度
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．上升过程中在弹簧恢复原长前，弹簧弹力一直对物块做正功，物块机械能增加，A 错误；
B ．物块从撤去外力到第一次速度减为0，根据能量守恒定律
p mgh E =弹
解得 p E h mg =弹
弹簧压缩量相同，所以对于两物块弹簧释放的弹性势能p E 弹相同，因为A B m m >，所以两小球上升的最大高度关系为
A B h h <
B 正确；
C ．物块速度最大时，加速度为0，假设初始状态弹簧的压缩量为0x ，达到最大速度前，合力满足 00()F k x x mg kx kx mg =--=-+-
x 为物块向上运动的位移，因为A B m m >，所以F x -图像为
F x -图线与位移轴围成的面积为合外力做功，物块从静止开始运动，根据动能定理可知合力为0时，B 物块动能大，根据动能表达式2k 12E mv =可知A 物体的最大速度小于B 物体的最大速度，C 错误； D ．撤去外力瞬间，物块的加速度最大，根据牛顿第二定律可知
F mg ma -=弹
解得
F a g m =-弹
因为A B m m >，所以
A B a a <
D 正确。

故选BD 。

10．如图为嫦娥三号登月轨迹示意图．图中M 点为环地球运动的近地点，N 为环月球运动的近月点．a 为环月运行的圆轨道,b 为环月球运动的椭圆轨道，下列说法中正确的是
A ．嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度大于11.2km/s
B ．嫦娥三号在M 点进入地月转移轨道时应点火加速
C ．设嫦娥三号在圆轨道a 上经过N 点时的加速度为a 1，在椭圆轨道b 上经过N 点时的加速度为a 2，则a 1＞ a 2
D ．嫦娥三号在圆轨道a 上的机械能小于在椭圆轨道b 上的机械能
【答案】BD
【解析】
试题分析：11.2km/s 为第二宇宙速度，嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度小于11.2km/s ，所以A 错误；从低轨道进入高轨道需点火加速，故B 正确；嫦娥三号在a 、b 两轨道上N 点，受月球引力相同，根据牛顿第二定律可知，加速度也相同，即a 1= a 2，故C 错误；从轨道a 进入轨道b 需在N 点加速，所以机械能增大，即轨道b 上机械能大于轨道a 上的机械能，所以D 正确．
考点：本题考查天体运动
11．在星球M 上一轻弹簧竖直固定于水平桌面，物体P 轻放在弹簧上由静止释放，其加速度a 与弹簧压缩量x 的关系如图P 线所示。

另一星球N 上用完全相同的弹簧，改用物体Q 完成同样过程，其加速度a 与弹簧压缩量x 的关系如Q 线所示，下列说法正确的是（ ）
A ．同一物体在M 星球表面与在N 星球表面重力大小之比为3：1
B ．物体P 、Q 的质量之比是6：1
C ．M 星球上物体R 由静止开始做加速度为3a 0的匀加速直线运动，通过位移x 0003a x
D ．图中P 、Q 6【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．分析图象可知，弹簧压缩量为零时，物体只受重力作用，加速度为重力加速度，则物体在M 星球表面的重力加速度：03M g a =，在N 星球表面的重力加速度：0N g a =，则同一物体在M 星球表面与在N 星球表面重力大小之比为3：1，故A 正确；
B ．分析物体的受力情况，加速度为零时，重力和弹簧弹力平衡，根据平衡条件可得
P M 0m g kx =，Q N 02m g kx = 解得
P Q 16
m m = 故B 错误；
C ．M 星球上，物体R 由静止开始做匀加速直线运动，加速度为3a 0，通过位移x 0，根据速度—位移公式 20023v a x =⨯⋅ 可知速度为006v a x =，故C 错误；
D ．根据动能定理可知，合外力做功等于动能变化，即
k ma x E ⋅=∆
根据图象的面积可得
kP P 00132E m
a x =⋅⋅，kQ Q 00122
E m a x =⋅⋅ 动能之比
kP P kQ Q
32E m E m = 结合前面的分析则最大速度之比
P Q 6v v = 故D 正确。

故选AD 。

12．用头发屑模拟各种电场的分布情况如甲、乙、丙、丁四幅图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A ．图甲一定是正点电荷形成的电场
B ．图乙一定是异种电荷形成的电场
C ．图丙可能是同种等量电荷形成的电场
D ．图丁可能是两块金属板带同种电荷形成的电场
【答案】BC
【解析】
【详解】
A ．点电荷的电场都是辐射状的，所以图甲模拟的可能是正点电荷形成的电场，也可能是负点电荷形成的电场，A 错误；
B ．根据等量异种电荷电场线分布的特点对比可知，图乙一定是异种电荷形成的电场，B 正确；
C ．根据等量同种电荷电场线的特点对比可知，图丙可能是同种等量电荷形成的电场，也可能是同种不等量电荷形成的电场，C 正确；
D ．由图可知，两个金属板之间的电场类似于匀强电场，所以图丁可能是两块金属板带异种电荷形成的电场，D 错误。

故选BC 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．小李同学设计实验测定一圆柱体合金的电阻率，需要精确测量合金的电阻值。

已知圆柱体合金长度为L 、电阻约为10Ω，现在手头备有如下器材：
A ．电流表A 1，量程为100mA 、内阻约为10Ω
B ．电流表A 2，量程为100μA 、内阻约为100Ω
C ．电阻箱r ，最大阻值为999.9Ω
D ．滑动变阻器1R ，最大阻值为50Ω
E ．滑动变阻器2R ，最大阻值为10k Ω
F ．电源，电动势约为3V 、内阻约为10Ω
G ．导线和开关若干
H ．刻度尺（最小刻度为1mm ）
I ．游标卡尺
(1)用游标卡尺测量圆柱体合金的直径如图所示，则直径d =_________cm 。

(2)如图所示是该同学设计的测量该合金电阻的电路图，请帮助他选择合适的电学器材，要求电表的示数大于其量程的三分之二、滑动变阻器方便调节，则电流表和滑动变阻器需选择_________（填对应器材前面的字母序号）。

按图连接好线路进行实验，即可测量出该合金的电阻值x R 。

(3)用以上已知量和所测量的物理量的字母，写出该合金电阻率的表达式为ρ=_________。

【答案】1.075 AD 24x d R L
π 【解析】
【详解】
（1）[1]．1cm 150.05mm 1.075cm d =+⨯=
（2）[2][3]．若电流表选A 1，电路总电阻约为3V 30100mA
=Ω；若电流表选A 2，电路总电阻约为3V 30000100μA
=Ω。

滑动变阻器R 2不能满足，则滑动变阻器选R 1。

（3）[4]．根据电阻定律有x L R S ρ=，其中2
12S d π⎛⎫= ⎪⎝⎭，联立解得 24x
d R L πρ=
14．某实验小组设计了如图（a ）所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加
速度以和所受拉力F 的关系图象。

他们在水平轨道上做了实验，得到了a F -图线，如图（b ）所示。

滑块和位移传感器发射部分的总质量m =_________kg ；滑块和轨道间的动摩擦因数μ=_________（g 取10m/s 2）。

【答案】0.5 0.2
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图形b 得加速度a 和所受拉力F 的关系图象的斜率
2a k F == 所以滑块和位移传感器发射部分的总质量
10.5kg F m a k
=== [2]由图形b 得，在水平轨道上F=1N 时，加速度a=0，根据牛顿第二定律得
0F mg μ-=
解得
0.2μ=
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块A 和B 分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。

现将 A 无初速释放，A 与B 碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动。

已知圆弧轨道光滑，半径R=0.2m ；A 和B 的质量均为m=0.1kg ，A 和B 整体与桌面之间的动摩擦因数μ =0.2。

取重力加速度 g =10m/s 2。

求：
（1）与B 碰撞前瞬间A 对轨道的压力N 的大小；
（2）碰撞过程中A 对B 的冲量I 的大小；
（3）A 和B 整体在桌面上滑动的距离l 。

【答案】（1）3N ；（2）0.1N s ⋅；（3）0.25m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）滑块A 下滑的过程，机械能守恒，则有
212mgR mv =， 滑块A 在圆弧轨道上做圆周运动，在最低点，由牛顿第二定律得
2
N v F mg m R
-= 两式联立可得
F N =3N
由牛顿第三定律可得，A 对轨道的压力
N=F N =3N
（2）AB 相碰，碰撞后结合为一个整体，由动量守恒得
mv=2mv′
对滑块B 由动量定理得
0.1N s 12
I mv mv ='==⋅ （3）对AB 在桌面上滑动，水平方向仅受摩擦力，则由动能定理得
22012
2mg l mv μ-⋅⋅=-⨯' 解之得
l=0.25m
16．图a 所示为杂技“顶竿”表演，质量为150kg m =的甲站在地面上，肩上扛一质量为25kg m =的竖直竹竿，竿上有一质量为345kg m =的乙可视为质点，乙从竿的顶端A 恰好下滑到竿的末端B ，其速度－时间图象如图b 所示，g 取10m/s 2，求：
(1)竿AB 的长度；
(2)整个下滑过程中，竿对乙所做的功；
(3)1~3s 内甲对地面的压力大小。

【答案】 (1)3m ；(2)1350J -；(3)1045N
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由乙的速度图象可知竿长为 1(23)m 3m 2
s =⨯⨯=① (2)乙从A 到B 的过程中，设竿对乙做的功为W 。

由动能定理得
300W m gs +=-②
解得
1350J W =-③
(3)1~3s 内，乙匀减速下降，加速度方向向上，由图象可知其大小为
21m/s a =④
设地面对甲的支持力大小为F ，分析甲、乙和竿组成的整体，由牛顿第二定律得
1233)(F m m m g m a -++=⑤
解得
1045N F =⑥
由牛顿第三定律可知，甲对地面的压力
1045N F F '=-=-⑦
即甲对地面的压力大小1045N 。

17．如图所示，横截面为半圆形的玻璃砖，在其直径上A 点嵌入一个单色点光源，已知3AO R =
，玻璃对该单色光的折射率n=2，求：
(1)该单色光在玻璃和空气界面发生全反射时的临界角C ；
(2)图中横截面半圆弧上单色光无法射出的部分所对应的圆心角。

【答案】 (1)30°；(2)60°
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据 11sin 2
C n == 解得 30C ︒=
(2)由于临界角为30°，且3AO R =，可知圆弧最左侧M 点是一个临界点如图
即满足
3tan M AM AO O O =∠=
解得 30AMO ︒∠=
所以光线在M 点发生全反射；当光线射向另一个临界点N 时，由正弦定理
sin sin AO R C NAO
=∠ 可得
120NAO ︒∠=
所以
30NOA ︒∠=
综上所述，入射点在圆弧MN 之间时入射角大于临界角C ，会发生全反射，光线无法射出，故圆弧上光线无法射出部分即圆弧MN 对应的圆心角
903060MON MOA NOA ︒︒︒--∠==∠=∠。