河南省三门峡市2021届新高考物理考前模拟卷(1)含解析

河南省三门峡市2021届新高考物理考前模拟卷（1）
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．近年来，人类发射了多枚火星探测器，火星进行科学探究，为将来人类登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础。

假设火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，若测得该探测器运动的周期为T ，则可以算得火星的平均密度2k T ρ=，式中k 是一个常量，该常量的表达式为（已知引力常量为G ） A ．3k π=
B ．3k G π=
C ．3k G π=
D ．24k G
π= 【答案】C
【解析】
【详解】
由万有引力定律，知 2
224Mm G m r r T
π= 得
23
24r M GT
π= 又
343
M R ρ=⋅π 而火星探测器绕火星做“近地”圆周运动，有r R =，解得
2
3GT πρ= 故题中的常量
3k G
π= 故选C 。

2．如图所示电路中，电流表A 和电压表V 均可视为理想电表．现闭合开关S 后，将滑动变阻器滑片P 向左移动，下列说法正确的是（ ）
A ．电流表A 的示数变小，电压表V 的示数变大
B ．小灯泡L 变亮
C ．电容器C 上电荷量减少
D ．电源的总功率变大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A 、
B 闭合开关S 后，将滑动变阻器滑片P 向左移动时，变阻器接入电路的电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流I 减小，则小灯泡L 变暗，电流表A 的示数变小．电压表的示数U=E ﹣I （R L +r ），I 减小，其他量不变，则U 增大，即电压表V 的示数变大．故A 正确，B 错误．
C 、电容器的电压等于变阻器两端的电压，即等于电压表的示数，U 增大，由Q=CU ，知电容器C 上的电荷量增大．故C 错误．
D 、电源的总功率P=EI ，I 减小，则电源的总功率变小．故D 错误．
故选A
3．一个小物体从斜面底端冲上足够长的斜面，然后又滑回斜面底端，已知小物体的初动能为E ，返回斜面底端时的速度为v ，克服摩擦力做功为
2E 若小物体冲上斜面的初动能为2E ，则下列选项中正确的一组是（ ）
①物体返回斜面底端时的动能为E ②物体返回斜面底端时的动能为32
E ③物体返回斜面底端时的速度大小为2v
A ．①③
B ．②④
C ．①④
D ．②
【答案】C
【解析】
【详解】
以初动能为E 冲上斜面并返回的整个过程中，由动能定理得： 22
12 E mv E -=-…①
设以初动能为E 冲上斜面的初速度为v 0，则以初动能为2E 冲上斜面时，v 0，而加速度相同。

对于上滑过程，根据-2ax=v 2-v 02可知，202v x a =，所以第二次冲上斜面的位移是第一次的两倍，上升过程中克服摩擦力做功是第一次的两倍，上升和返回的整个过程中克服摩擦力做功是第一次的两倍，即为E 。

以初动能为2E 冲上斜面并返回的整个过程中，运用动能定理得：
21 22
mv E E '-=-…② 所以返回斜面底端时的动能为E ；由①②得：
v′=2v 。

故①④正确，②③错误；
A ．①③，与结论不相符，选项A 错误；
B ．②④，与结论不相符，选项B 错误；
C ．①④，与结论相符，选项C 正确；
D ．②，与结论不相符，选项D 错误；
故选C 。

4．如图所示，为某静电除尘装置的原理图，废气先经过机械过滤装置再进入静电除尘区、图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A 、B 两点是轨迹与电场线的交点，不考虑尘埃在迁移过程中的相作用和电荷量变化，则以下说法正确的是
A ．A 点电势高于
B 点电势
B ．尘埃在A 点的加速度大于在B 点的加速度
C ．尘埃在迁移过程中做匀变速运动
D ．尘埃在迁移过程中电势能始终在增大
【答案】B
【解析】沿电场线方向电势降低，由图可知，B 点的电势高于A 点电势，故A 错误；由图可知，A 点电场线比B 点密集，因此A 点的场强大于B 点场强，故A 点的电场力大于B 点的电场力， 则A 点的加速度大于B 点的加速度，故B 正确；放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的．故粒子不可能做匀变速运动，故C 错误；由图可知，开始速度方向与电场力方向夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大；后来变为锐角，电场力做正功，电势能减小；对于全过程而言，根据电势的变化可知，电势能减小，故D 错误．故选B ．
点睛：本题考查考查分析实际问题工作原理的能力，解题时要明确电场线的分布规律，并且能抓住尘埃的运动方向与电场力方向的关系是解题突破口．
5．2020年全国第十四届冬季运动会在呼伦贝尔市举行。

为此全市都在开展丰富多彩的冰上运动。

如图所示，在游乐场的滑冰道上有甲、乙两同学坐在冰车上进行游戏。

当甲从倾角为θ的光滑冰道顶端A 由静
止开始自由下滑时，在斜面底部B 处的乙通过冰钎作用于冰面，从静止开始沿光滑的水平冰道向右做匀加速直线运动。

已知甲、乙和冰车均可视为质点，甲通过斜面与水平面的交接处（B 处）时，速度的方向改变、大小不变，且最终甲刚好能追上乙，则（ ）
A ．到甲刚好追上乙时，甲在水平面上和斜面上的滑行时间一定不相等
B ．到甲刚好追上乙时，甲在水平面上和斜面上的滑行时间一定相等
C ．甲在斜面上的加速度一定小于乙的加速度
D ．无法求出甲从过B 点至追上乙行进的距离与AB 距离之比
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．设甲到达B 的时间为t 1，追上B 的时间为t 2，水平面都是光滑的，A 到达水平面后做匀速直线运动，设甲的速度为v ，则甲在水平面上的位移
221()x v t t =- ①
乙做匀加速直线运动，被甲追上时的速度也是v ，乙的位移
222
v x t = ② 联立①②可得
212122()t t t t ==-
可知到甲刚好追上乙时，甲在水平面上和斜面上的滑行时间一定相等，故A 错误，B 正确；
C ．由以上的分析可知，甲的速度达到v 用的时间少，所以甲在斜面上的加速度一定大于乙的加速度，故C 错误；
D ．AB 之间的距离
22112222
t x v v x t =⋅=⋅= 所以甲从过B 点至追上乙行进的距离与AB 距离之比为2，故D 错误。

故选B 。

6．如图所示，半径为R 的光滑半圆形刚性细杆竖直固定，O 点为其圆心，AB 为水平直径，在细杆的A 点固定一个光滑的小圆环，穿过小圆环的不可伸长的细线一端 与质量为4m 的重物相连，另一端与质量为m 且套在细杆上的带孔小球相连。

开始时小球静止在细杆的C 点，重物在A 点正下方，细线恰好伸直，将重物由静止释放后，小球在重物拉动下沿细杆运动。

已知重力加速度为g ，当小球运动到P 点时，重物
下落的速度为（ OP 、OC 均与水平方向成60°角）（ ）
A ．33-32gR
B ．33-15gR
C ．332gR
D ．(31)gR -
【答案】A
【解析】
【详解】
设重物下落的速度大小为v ，小球的速度大小为v '，由几何关系可知
cos30v v '︒=
由能量关系
()
221144322
mv mv mg R R '⨯+⨯=- 联立解得 3332
v gR -= 故选A 。

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，把半径为d 的玻璃半球体放在纸面上，让它的凸面向上，分别从A 、B 两处（其中A 处为玻璃半球体的最高点）观察玻璃半球体中心O 处纸面上的文字，下列说法正确的是（ ）
A ．从A 处看到的字比从
B 处看到的字高
B ．从B 处看到的字比从A 处看到的字高
C ．从A 处看到的字和从B 处看到的字一样高
D ．从A 处看到的字和没有放玻璃半球体时一样高
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
只有入射角不等于零时才会发生折射，当人通过玻璃半球体看中心O 处的字的时候，进入眼睛的光线沿着半球体半径，也就是球面法线，所以不发生折射，物像重合，从A 处看到的字和从B 处看到的字一样高，而且和没有放玻璃半球时一样高，CD 正确，AB 错误。

故选CD 。

8．如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，电流表和电压表均为理想电表，下述正确的是（ ）
A ．若R 2短路，电流表示数变小，电压表示数变大
B ．若R 2短路，电流表示数变大，电压表示数变小
C ．若R 4断路，电流表示数变大，电压表示数变小
D ．若R 4断路，电流表示数变大，电压表示数变大
【答案】AD
【解析】
【详解】
AB.若R 2短路，电路总电阻减小，电路总电流I 增大，电源内电压增大，电源的路端电压U 减小，流过R 3的电流33U I R =减小，电流表示数变小；电源的路端电压U 减小，流过R 4的电流44
U I R =减小，流过R 1的电流134I I I I =--增大，R 1的两端的电压111U I R =增大，电压表示数变大；故A 项正确，B 项错误。

CD.若R 4断路，电路总电阻增大，电路总电流I 减小，电源内电压减小，电源的路端电压U 增大，流过R 3的电流33U I R =增大，电流表示数变大；电源的路端电压U 增大，R 1的两端的电压1112U U R R R =+增大，电压表示数变大；故C 项错误，D 项正确。

9．如图所示，一列简谐波沿x 轴传播，实线为t ＝0时的波形图，此时P 质点向y 轴负方向振动；虚线为0.02 s(小于1个周期)时的波形图，则( )
A ．波沿x 轴正方向传播
B ．波速为3.5 m/s
C ．t ＝0.02 s 时，x ＝8 cm 处质点向y 轴负方向振动
D ．t ＝0至t ＝0.08 s ，质点P 通过的路程为0.04 m
【答案】AC
【解析】
【详解】
A ．P 质点向y 轴负方向运动，根据同侧法可知波沿x 轴正方向传播，A 正确；
B ．波速为：
v ＝x t ∆∆＝0.5 m/s B 错误；
C ．根据图像可知t ＝0.02 s 时，x ＝8 cm 处质点沿y 轴负方向运动，C 正确；
D ．周期：
T ＝v
λ＝0.16 s 在t ＝0至t ＝0.08 s ，质点P 振动
12个周期，通过的路程为： 2×1 cm ＝2 cm
D 错误。

故选AC 。

10．如图甲所示，固定光滑斜面AC 长为L ，B 为斜面中点．一物块在恒定拉力F 作用下，从最低点A 由静止开始沿斜面向上拉到B 点撤去拉力F ，物块继续上滑至最高点C ，设物块由A 运动到C 的时间为t 0，下列描述该过程中物块的速度v 随时间t 、物块的动能E k 随位移x 、加速度a 随位移x 、机械能E 随位移x 变化规律的图象中，可能正确的是( )
A．B．C．
D．
【答案】BD
【解析】
【详解】
AB. 合力先做正功再做负功，根据动能随x的表达式知，动能先均匀增加，然后均匀减小，则知物块先做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动，匀加速直线运动的位移和匀减速直线运动的位移大小相等，匀减速直线运动的平均速度大于匀加速直线运动的平均速度，则匀减速运动的时间小于匀加速直线运动的时间，故A错误，B正确。

C. 物体先向上匀加速后向上匀减速运动，速度方向不变，故过程中加速度改变方向，故C错误。

D. 根据除重力以外其它力做功等于机械能的增量，知前半段恒力F做正功，可知机械能随x均匀增加，后半段只有重力做功，机械能守恒，故D正确。

11．下列说法正确的是
A．做简谐振动的物体，速度和位移都相同的相邻时间间隔为一个周期
B．当障碍物的尺寸小于波长或与波长差不多时才能发生衍射
C．波的周期与波源的振动周期相同，波速与波源的振动速度相同
D．电磁波在与电场和磁场均垂直的方向上传播
E.相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
【答案】ADE
【解析】
【详解】
A．做简谐振动的物体，两相邻的位移和速度始终完全相同的两状态间的时间间隔为一个周期，故A正确；B．当障碍物的尺寸小于波长或与波长差不多时才能发生明显衍射，故B错误；
C．波的周期与波源的振动周期相同，波速是波在介质中的传播速度，在均匀介质中波速是不变的，而波源的振动速度是波源做简谐运动的速度，是时刻变化的，故C错误；
D ．电磁波在与电场和磁场均垂直的方向上传播，电磁波是横波，故D 正确；
E ．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，故E 正确。

故选ADE 。

12．某探究小组利用图甲所示的电路探究一标签模糊的理想变压器的原、副线圈匝数比。

R 为定值电阻，1L 、2L 为两只标有“5V ，2A”的相同小灯泡，在输入端加如图乙所示的交变电压。

开关S 断开时，灯泡1L 正常发光，测得电阻R 两端的电压与灯泡1L 两端电压相等，则下列说法正确的是（ ）
A ．理思变压器原副线圈的匝数比为2:1
B ．理想变压器原副线圈的匝数比为3:1
C ．定值电阻的阻值为7.5Ω
D ．闭合开关S 后，灯泡1L 变暗
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．由图乙可知，输入电压的有效值为20V ，断开S ，灯泡L 1正常发光，故灯泡两端的电压为5V ，灯泡中的电流为2A ，即副线圈输出电压为5V ，又因电阻R 两端的电压为5V ，故变压器原线圈的输入电压为15V ，原、副线圈的匝数比
11223 1
n U n U =＝ 故A 错误，B 正确；
C ．由理想变压器输入功率等于输出功率可知，原、副线圈中的电流之比
1221
n I n I ＝ 解得电阻R 中的电流为23
A ，由欧姆定律可知 1
7.5R U R I ==Ω 故C 正确：
D．开关S闭合后，电路的总电阻减小，设副线圈输出电压保持不变，故副线圈输出电流增大，根据变流比可知，原线圈输入电流增大，电阻R两端电压增加，则变压器原线圈输入电压减小，故副线圈输出电压减小，灯泡L1两端电压降低，灯泡L1变暗，故D正确。

故选BCD。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某实验小组做“探究加速度和力、质量的关系”实验。

(1)用如图甲所示的装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感器可直接显示细线所受拉力的大小。

实验时，下列操作必要且正确的是__________。

A．将长木板右端适当垫高，使小车前端的滑轮不挂砂桶时，小车能自由匀速滑动
B．为了减小误差，实验中要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
C．实验时，拉小车前端滑轮的细线必须保持水平
D．实验时，使小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数
(2)在正确、规范的操作下，打出一条如图乙所示的纸带，每相邻两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器电源的频率为50Hz。

则打计数点3时，小车
m/s。

（结果均保的速度大小3v=__________m/s；小车做匀加速直线运动的加速度大小a=__________2
留三位有效数字）
(3)带滑轮的长木板水平放置，保持小车质量M不变，改变砂桶里砂的质量测出每次拉力传感器的示数F
-图象。

下列图线正确的是_____。

和小车对应的加速度a，作a F
A．B．C．D．
【答案】AD 1.13 2.50 B
【解析】
【详解】
(1)[1]A ．为使小车的合外力等于小车受到的拉力，必须平衡摩擦力，故A 正确；
B ．小车受到的拉力等于拉力传感器的两倍，不需要用细线的拉力近似等于砂和砂桶的重力，实验中不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故B 错误；
C ．细线必须与木板保持平行，因为平衡了摩擦力，木板不水平，所以细线也不水平，故C 错误；
D ．为充分利用纸带，小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数，故D 正确。

故选AD 。

(2)[2] 打点计时器电源的频率为50Hz ，相邻两个计数点之间还有四个计时点没有画出来，则相邻计数点间时间间隔
0.10s T =
根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于这段的平均速度可得
3432x x v T
+= 代入数据可得
3 1.13m/s v ≈
[3]根据逐差法有
45612329x x x x x x a T
++---= 代入数据可得
22.50m/s a ≈
(3)[4]木板水平放置时，没有平衡小车受到的摩擦力，则有
2F f Ma -=
整理得
2f a F M M
=- 则a F -图象为不过原点的斜线，故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

14．利用如图所示的电路既可以测量电压表和电流表的内阻，又可以测量电源电动势和内阻，所用到的实验器材有：
两个相同的待测电源（内阻r 约为1Ω）
电阻箱R 1（最大阻值为999.9Ω）
电阻箱R 2（最大阻值为999.9Ω）
电压表V （内阻未知）
电流表A （内阻未知）
灵敏电流计G ，两个开关S 1、S 2
主要实验步骤如下：
①按图连接好电路，调节电阻箱R 1和R 2至最大，闭合开关S 1和S 2，再反复调节R 1和R 2，使电流计G
的示数为0，读出电流表A 、电压表V 、电阻箱R 1、电阻箱R 2的示数分别为0.40A 、
12.0V 、30.6Ω、28.2Ω； ②反复调节电阻箱R 1和R 2（与①中的电阻值不同），使电流计G 的示数为0，读出电流表A 、电压表V 的示数分别为0.60A 、11.7V 。

回答下列问题：
(1)步骤①中，电流计G 的示数为0时，电路中A 和B 两点的电势差U AB =______ V ；A 和C 两点的电势差U AC =______ V ；A 和D 两点的电势差U AD =______ V ；
(2)利用步骤①中的测量数据可以求得电压表的内阻为_______ Ω，电流表的内阻为______Ω；
(3)结合步骤①步骤②的测量数据，电源电动势E 为___________V ，内阻为________Ω。

【答案】0 12.0V -12.0V 1530Ω 1.8Ω 12.6V 1.50
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3]．步骤①中，电流计G 的示数为0时，电路中AB 两点电势相等，即A 和B 两点的电势差U AB =0V ；A 和C 两点的电势差等于电压表的示数，即U AC =12V ；A 和D 两点的电势差U AD = =-12 V ；
(2)[4][5]．利用步骤①中的测量数据可以求得电压表的内阻为
1121530120.430.6
V U R U I R ==Ω=Ω-- 电流表的内阻为
21228.2 1.80.4
DA A U R R I =-=-=Ω (3)[6][7]．由闭合电路欧姆定律可得
2E=2U AC +I∙2r
即
2E=24+0.8r
同理
''222AC E U I r =+⋅
即
2E=2×11.7+0.6∙2r
解得
E=12.6V
r=1.50Ω
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．在电子技术中，科研人员经常通过在适当的区域施加磁场或电场束控制带电粒子的运动。

如图所示，位于M 板处的粒子源不断产生质量为m 、电荷量为q 的粒子，粒子经小孔S 1不断飘入电压为U 的加速电场，其初速度可视为零；然后经过小孔S 2射出后沿x 轴方向从坐标原点O 垂直于磁场方向进入x 轴上方（含x 轴正半轴）的有界匀强磁场控制区，磁场的磁感应强度为B 。

粒子发生270°偏转后离开磁场竖直向下打在水平放置的荧光屏上，已知N 板到y 轴、荧光屏到x 轴的距离均为L ，不考虑粒了重力及粒子间的相互作用。

（l ）求粒子在磁场中运动半径的大小；
（2）求粒子从N 板射出到打在荧光屏上所需的时间；
（3）实际上加速电压的大小会在U±U ∆范围内微小变化，粒子以不同的速度进入磁场控制区域，均能发生270°偏转竖直打在荧光屏上，求有界磁场区域的最小面积S 。

【答案】（112mU B q （2）2(23)2m m L qU qB
π+，（3）()223m U qB π+∆。

【解析】
【详解】 （1）粒子在加速电场中加速：
212
qU mv =
粒子进入磁场，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律：
2
v qvB m R
=
解得：R =； （2）粒子射出到坐标原点的时间：
1L t v
= 粒子在磁场中运动的时间：
23323=442m m t T qB qB
ππ==⨯ 离开磁场到达荧光屏的时间：
3R L t v
+= 粒子运动的总时间：
123(23)2m t t t t qB
π+=++=； （3）粒子在电场中加速，根据：
212
qU mv = 速率最小值：
min v = 速率最大值：
max v = 粒子进入磁场后做轨迹为34
圆周的运动，根据： 2
mv Bqv R
= 最大速率对应的半径：
max R =最小速率对应的半径：
min
12()
m
U U
R
B q
-∆
=
如图两圆弧之前的阴影部分即为所加磁场区域的最小面积：
根据几何知识：
22
22
max max
max min2
33(23)
4242
R R m
S R R U
qB
π
ππ
⎛⎫⎛⎫+
=+-+=∆
⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭。

16．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V 图象如图所示．已知该气体在状态B时的热力学温度T B＝300K，求：
①该气体在状态A时的热力学温度T A和状态C时的热力学温度T C；
②该气体从状态A到状态C的过程中，气体内能的变化量△U以及该过程中气体从外界吸收的热量Q．
【答案】①900
A
T K
=；900
C
T K
=②0
U
∆=；200
Q J
=
【解析】
【详解】
①气体从状态A到状态B过程做等容变化，有：A B
A B
p p
T T
=
解得：900
A
T K
=
气体从状态B到状态C过程做等压变化，有：C
B
B C
V
V
T T
=
解得：900C T K =
②因为状态A 和状态C 温度相等，且气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志，所以在该过程中：0U ∆=
气体从状态A 到状态B 过程体积不变，气体从状态B 到状态C 过程对外做功，故气体从状态A 到状态C 的过程中，外界对气体所做的功为：
()533110*********W p V J J --=-∆=-⨯⨯⨯-⨯=-
由热力学第一定律有：U Q W ∆=+
解得：200Q J =
17．如图所示，细玻璃管中的水银柱将两部分理想气体封闭在大小不同的两个玻璃泡中，大玻璃泡的体积是小玻璃泡的4倍，当外界温度为T 0时，右侧水银面比左侧水银面高h ，现改变外界温度，使系统与外界
热平衡后，右侧水银面比左侧高3
h ，则外界温度应升高还是降低？升高或降低的温度△T 是多少？(不考虑细玻璃管中气体的体积)
【答案】降低023
T
【解析】
【详解】
设外界温度为0T 时，左侧气体的压强为1P ，右侧气体的压强为2P ，
则 12P P h =+（或12P
P gh ρ=+）① 两个玻璃泡中的气体均发生等容变化，由查理定律得：
1101
P P T T '= ② 2201
P P T T '=③ 123
h P P ''=+ （或123hg
P P ρ''=+）④
由①②③④得：
013
T T =⑤ 故外界温度应降低，降低的温度
01023
T T T T ∆=-=⑥。