山东省菏泽市2021届新高考物理五模考试卷含解析

山东省菏泽市2021届新高考物理五模考试卷
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，S 是波源，振动频率为100Hz ，产生的简谐横波向右传播，波速为40m/s 。

波在传播过程中经过P 、Q 两点，已知P 、Q 的平衡位置之间相距0.6m 。

下列判断正确的是（ ）
A ．Q 点比P 点晚半个周期开始振动
B ．当Q 点的位移最大时，P 点的位移最小
C ．Q 点的运动方向与P 点的运动方向可能相同
D ．当Q 点通过平衡位置时，P 点也通过平衡位置
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据v f λ=可知，波长
40m 0.4m 100
v f λ=
== 又 0.6m 1.5PQ λ==
故Q 点比P 点晚1.5个周期开始振动，A 错误；
BC ．P 、Q 两点的平衡位置距离是半个波长的奇数倍，故两者振动情况完全相反，即两点的运动方向始终相反，当Q 点的位移最大时，P 点的位移也最大，但两者方向相反，BC 错误；
D 、两点平衡位置距离是半个波长的奇数倍，所以当Q 通过平衡位置时，P 点也通过平衡位置，但两者运动方向相反，D 正确。

故选D 。

2．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是
A ．改用红光照射
B ．改用X 射线照射
C ．改用强度更大的原紫外线照射
D ．延长原紫外线的照射时间
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
发生光电效应的原因是入射的光子能量hν超过了金属表面电子逸出的逸出功0W，若不能发生光电效应，说明入射光子能量过小，频率太低，应该换用频率更高的入射光，对照选项B对．
3．如图甲所示的理想变压器，原线圈接一定值电阻R0，副线圈与一额定电流较大的滑动变阻器R相连接，现在M、N间加如图乙所示的交变电压。

已知变压器原、副线圈的匝数比为1
2
10
1
n
n
=，定值电阻的额定电流为2.0A，阻值为R=10Ω。

为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的电阻值至少为（）
A．1ΩB2Ω
C．10ΩD．102Ω
【答案】A
【解析】
【详解】
由题意可知，定值电阻R0在额定电流情况下分得的电压为：
2.010V20V
R
U IR
==⨯=
则原线圈输入电压：
U1=220V－20V=200V
由变压器的工作原理：
11
22
U n
U n
=
可知：
2
21
1
1
200V20V
10
n
U U
n
==⨯=
允许电流最大时原线圈的输入功率为：
P1=U1I=200×2W=400W
由变压器输出功率等于输入功率可得：
P2=P1=400W
又由公式可知
222U
P R
= 可得：
22
22201400
U R P ==Ω=Ω 故A 正确，BCD 错误。

4．如图所示，在与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直的平面内，有一根长为s 的导线，量得导线的两个端点间的距离ab =d ，导线中通过的电流为I ，则下列有关导线受安培力大小和方向的正确表述是（ ）
A ．大小为BIs ，方向沿ab 指向b
B ．大小为BIs ，方向垂直ab
C ．大小为BId ，方向沿
ab 指向a
D ．大小为BId ，方向垂直ab
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】 导线的等效长度为d ，则所受的安培力为F=BId ，由左手定则可知方向垂直ab 。

故选D 。

5．A 、B 两小车在同一直线上运动，它们运动的位移s 随时间t 变化的关系如图所示，已知A 车的s-t 图象为抛物线的一部分，第7s 末图象处于最高点，B 车的图象为直线，则下列说法正确的是（ ）
A ．A 车的初速度为7m/s
B ．A 车的加速度大小为2m/s 2
C ．A 车减速过程运动的位移大小为50m
D ．10s 末两车相遇时，B 车的速度较大
【答案】B
【解析】
【详解】
AB ．A 车做匀变速直线运动，设A 车的初速度为0v ，加速度大小为a ，由图可知7s t =时，速度为零，由运动学公式可得：
7070v v a =-=
根据图象和运动学公式可知10s t =时的位移为：
1040m 040m x =-=
21000110502
x v t at v a =-=- 联立解得22m /s a =，014m /s v =，故选项B 正确，A 错误；
C ．A 车减速过程运动的位移大小为0700147m 49m 22
v x t ++==⨯=，故选项C 错误； D ．位移时间图象的斜率等于速度，10s 末两车相遇时B 车的速度大小为：
B 4m /s x v t
∆==∆ A 车的速度为：
A 06m /s v v at =-=-
两车的速度大小相等，故选项D 错误。

故选B 。

6．关于速度、速度变化量和加速度的关系，正确说法是
A ．物体运动的速度越大，则其加速度一定越大
B ．物体的速度变化量越大，则其加速度一定越大
C ．物体的速度变化率越大，则其加速度一定越大
D ．物体的加速度大于零，则物体一定在做加速运动
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．物体运动的速度大时，可能做匀速直线运动，加速度为零，故A 项错误；
B ．据∆=∆v a t
可知，物体的速度变化量大时，加速度不一定大，故B 项错误； C ．物体的速度变化率就是v t
∆∆，物体的速度变化率越大，则其加速度一定越大，故C 项正确； D ．当物体的加速度大于零，速度小于零时，物体的速度方向与加速度方向相反，物体做减速运动，故D 项错误。

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MNQP 中有一垂直纸面向里匀强磁场。

质量和电荷量都相等的带电粒子a 、b 、c 以不同
的速率从O 点沿垂直于PQ 的方向射入磁场。

图中实线是它们的轨迹。

已知O 是PQ 的中点。

不计粒子重力。

下列说法中正确的是（ ）
A ．粒子c 带正电，粒子a 、b 带负电
B ．射入磁场时粒子c 的速率最小
C ．粒子a 在磁场中运动的时间最长
D ．若匀强磁场磁感应强度增大，其它条件不变，则a 粒子运动时间不变
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．带电粒子在磁场中受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则可知粒子c 带正电，粒子a 、b 带负电，A 正确；
B ．洛伦兹力提供向心力
2
v qvB m R
= 解得
qBR v m
= 根据几何关系可知粒子a 运动的半径最小，所以粒子a 的速率最小，B 错误；
C ．粒子在磁场中运动的周期为
22R m T v qB
ππ== 粒子a 在磁场中轨迹对应的圆心角最大，大小为180︒，所以粒子a 在磁场中运动的时间最长，为半个周期，C 正确；
D ．洛伦兹力提供向心力
2
v qvB m R
= 解得粒子运动半径
磁感应强度B 增大，可知粒子a 运动的半径减小，所以粒子运动的圆心角仍然为180︒，结合上述2m T qB
π=可知粒子运动的周期改变，所以粒子a 运动的时间改变，D 错误。

故选AC 。

8．如图所示，水平面(未画出)内固定一绝缘轨道ABCD ，直轨道AB 与半径为R 的圆弧轨道相切于B 点，圆弧轨道的圆心为O ，直径CD//AB 。

整个装置处于方向平行AB 、电场强度大小为E 的匀强电场中。

一
质量为m 、电荷量为q 的带正电小球从A 点由静止释放后沿直轨道AB 下滑。

记A 、
B 两点间的距离为d 。

一切摩擦不计。

下列说法正确的是（ ）
A ．小球到达C 点时的速度最大，且此时电场力的功率最大
B ．若d=2R ，则小球通过
C 点时对轨道的压力大小为7qE
C ．若d=53
R ，则小球恰好能通过D 点 D ．无论如何调整d 的值都不可能使小球从D 点脱离轨道后恰好落到B 处
【答案】BD
【解析】
【详解】
A ．小球到达C 点时，其所受电场力的方向与速度方向垂直，电场力的功率为零，故A 错误；
B ．当d=2R 时，根据动能定理有
2132
C qE R mv ⋅= 小球通过C 点时有
2C v N qE m R
-= 解得
N=7qE
根据牛顿第三定律可知，此时小球对轨道的压力大小为7qE ，故B 正确；
C ．若小球恰好能通过
D 点，则有
又由动能定理有
21()2
D q
E d R mv -=
解得 32
d R = 故C 错误；
D ．当小球恰好能通过D 点时，小球从D 点离开的速度最小。

小球离开D 点后做类平抛运动，有
212qE R t m
=⋅ D x v t =
解得
2x R =
由于
x>R
故小球从D 点脱离轨道后不可能落到B 处，故D 正确。

故选BD 。

9．如图所示，虚线a 、b 、c 、d 代表匀强电场中间距相等的一组等势面。

一电子仅在电场力作用下做直线运动，经过a 时的动能为9eV ，从a 到c 过程其动能减少了6eV 。

已知等势面c 的电势为3V 。

下列说法正确的是（ ）
A ．等势面a 的电势为0
B ．该电子到达d 等势面时的动能为0
C ．该电子从a 到c 其电势能减少了6eV
D ．该电子经过a 时的速率是经过c 3
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AC ．虚线a 、b 、c 、d 代表匀强电场内间距相等的一组等势面，电子经过a 时的动能为9eV ，从a 到c 的过程中动能减小6eV ，由能量守恒可知，电势能增加6eV ，则
6V ac U =
所以等势面a 的电势为9V ，故AC 错误；
B ．匀强电场中间距相等的相邻等势面间的电势差相等，电场力做功相等，动能变化相等，a 到c 动能减小6eV ，则a 到d 动能减小9eV ，所以该电子到达d 等势面时的动能为0，故B 正确；
D ．经过a 时的动能为9eV ，a 到c 动能减小6eV ，则经过c 时的动能为3eV ，由公式2k 12
E mv =可得
v =
则速率之比等动能之比再开方，即电子经过a 时的速率是经过c D 正确。

故选BD 。

10． “嫦娥五号”是我国首个实施无人月面取样且返回的探测器，它由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成，由长征五号运载火箭从文昌航天发射场发射。

若“嫦娥五号” 探测器环月工作轨道为圆形，其离月球表面高度为h 、运行周期为 T ，月球半径为 R 。

由以上数据可求的物理量有（ ） A ．月球表面飞船所受的重力
B ．“嫦娥五号”探测器绕月球运行的加速度
C ．“嫦娥五号”探测器绕月球运行的速度
D ．月球对“嫦娥五号”探测器的吸引力
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．探测器绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有
2
224 ()()GMm m R h R h T
π=++ 可得月球的质量
23
24()R h M GT
π+= 不考虑天体自转，在月球表面，万有引力等于飞船所受的重力，则有
2
GMm mg R = 可得月球表面飞船所受的重力为
32224() m R R
h mg T π+= 由于飞船质量未知，所以无法求出月球表面飞船所受的重力，故A 错误；
B ．探测器绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有
2
()GMm ma R h =+ 解得探测器绕月球运行的加速度
22
4()R h a T π+= 则探测器绕月球运行的加速度可求出，故B 正确；
C ．根据周期和线速度的关系可知
2()R h v T
π+= 探测器绕月球运行的速度可求出，故C 正确；
D ．月球对探测器的吸引力
2
()GMm F R h =+ 探测器的质量未知，无法确定月球对其的吸引力，故D 错误；
故选BC 。

11．如图所示，理想变压器的原线圈接在2202sin100πV u t =（）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2∶1，电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是
A ．电流表的读数为1.00 A
B ．电流表的读数为2.00A
C ．电压表的读数为110V
D ．电压表的读数为155V
【答案】AC
【解析】
【详解】
CD ．原线圈电压有效值U 1=220V ，根据原副线圈匝数比为2:1可知次级电压为U 2=110V ，则电压表的读数为110V ，选项C 正确，D 错误；
AB ．根据变压器输入功率等于输出功率，即
2211U U I R
解得I 1=1.00A ，选项A 正确，B 错误；
故选AC.
12．如图所示，光滑半圆轨道竖直放置，在轨道边缘处固定一光滑定滑轮(忽略滑轮大小)，一条轻绳跨过定滑轮且两端分别连接小球A 、B ，小球A 在水平拉力F 作用下静止于轨道最低点P 。

现增大拉力F 使小球A 沿着半圆轨道运动，当小球A 经过Q 点时速度为v ，OQ 连线与竖直方向的夹角为30°，则下列说法正确的是( )
A ．小球A 、
B 2∶2
B ．小球A 经过Q 点时，小球B 的速度大小为2
v C ．小球A 从P 运动到Q 的过程中，小球A 、B 组成的系统机械能一定在增加
D ．小球A 从P 运动到Q 的过程中，小球B 的动能一直增加
【答案】BC
【解析】
【详解】
A ．根据题述条件，不能够得出小球A 、
B 的质量之比，A 错误；
B ．当小球A 经过Q 点时速度为v ，沿轻绳方向的分速度大小为：
vcos 60°＝2
v 等于此时B 的速度大小，B 正确；
C ．小球A 从P 运动到Q 的过程中，水平拉力F 做正功，小球A 、B 组成的系统机械能一定增加，C 正确；
D ．小球A 从P 运动到Q 的过程中，小球B 的重力势能一直增加，机械能一直增加，但动能不一定一直增加，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，用质量为m 的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况．利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验．
(1)打点计时器使用的电源是_________（选填选项前的字母）．
A．直流电源B．交流电源
(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力．正确操作方法是_______（选填选项前的字母）．
A．把长木板右端垫高B．改变小车的质量
(3)在不挂重物且______（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响．
A．计时器不打点B．计时器打点
(4)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O．在纸带上依次去
A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T．测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图所示．
实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点打B点的过程中，拉力对小车做的功W=_______，打B点时小车的速度v=________．
(5)以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作如图所示的v2–W图象．由此图象可得v2随W变化的表达式为_________________．根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_________．
(6)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图中正确反映v2–W关系的是______________．
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】B A B mgx 2
312x x T
- 20.008 4.69v W =+ 质量 A 【解析】
【详解】
(1)[1]打点计时器均使用交流电源；
A.直流电源与分析不符，故A 错误；
B.交流电源与分析相符，故B 正确； (2)[2]平衡摩擦和其他阻力，是通过垫高木板右端，构成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡；
A.与分析相符，故A 正确；
B.与分析不符，故B 错误；
(3)[3]平衡摩擦力时需要让打点计时器工作，纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力，且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动；
A.与分析不符，故A 错误；
B.与分析相符，故B 正确；
(4)[4]小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此拉力对小车做的功：
2W mgx =
[5]小车做匀变速直线运动，因此打B 点时小车的速度为打AC 段的平均速度，则有：
312B x x v T
-= (5)[6] 由图示图线可知：
22
()0.4710 4.710
v k W -∆⨯===∆ 纵截距为：
0.01b =
则2v 随W 变化的表达式为：
20.01 4.7v W =+
[7]功是能量转化的量度，所以功和能的单位是相同的，斜率设为k ，则
2
v k W
=
代入单位后，k 的单位为1kg -，所以与该斜率有关的物理量为质量；
(6)[8] 若重物质量m 不满足远小于小车质量M ，则绳子对小车的拉力实际不等于重物的重力，由()mg M m a =+和F Ma =可得： M F mg M m =+ 由动能定理得：
212
Fx Mv =
222F mg v x x M M m =+= 而：
W mgx =
则实际2v W -图线的斜率：2k M m
=
+，重物质量m 与小车质量M 不变，速度虽然增大，但斜率不变； A.与分析相符，故A 正确；
B.与分析不符，故B 错误；
C.与分析不符，故C 正确；
B.与分析不符，故D 错误．
【名师点睛】
实验总存在一定的误差，数据处理过程中，图象读数一样存在误差，因此所写函数表达式的比例系数在一定范围内即可；第（6）问有一定的迷惑性，应明确写出函数关系，再进行判断．
14．为了测某电源的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：
电阻箱R ，定值电阻R 0、两个电流表A 1、A 2，电键K 1，单刀双掷开关K 2，待测电源，导线若干．实验小组成员设计如图甲所示的电路图．
(1)闭合电键K 1，断开单刀双掷开关K 2，调节电阻箱的阻值为R 1，读出电流表A 2的示数I 0；然后将单刀
双掷开关K 2接通1，调节电阻箱的阻值为R 2，使电流表A 2的示数仍为I 0，则电流表A 1的内阻为_____．
(2)将单刀双掷开关K 2接通2，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R 及电流表A 1的示数I ，该同学打算用图像处理数据，以电阻箱电阻R 为纵轴，为了直观得到电流I 与R 的图像关系，
则横轴x 应取（_________）
A ．I
B ．I 2
C ．1I -
D ．I (3)根据(2)选取的x 轴，作出R-x 图像如图乙所示，则电源的电动势E=_____，内阻r=______．（用R 1，R 2，R 0，及图像中的a 、b 表示）
【答案】R 2-R 1 C E=
a b
r=a-R 0-（R 2-R 1） 【解析】
【详解】
(1)由题意可知，电路电流保持不变，由闭合电路欧姆定律可知，电路总电阻不变，则电流表A 1内阻等于两种情况下电阻箱阻值之差，即A121R R R =-． (2)单刀双掷开关K 2接通2时，据欧姆定律可得：0A1()E I r R R R =+++，整理得：
0A1()E R r R R I =-++，为得到直线图线，应作1R I
-图象．故C 项正确，ABD 三项错误． (3)由1R I -图象结合0A1()E R r R R I =-++得：图象斜率0()0
a k E
b --==-、图象纵截距0A1()a r R R -=-++，解得：电源的电动势a E b
=、电源的内阻0A1021()()r a R R a R R R =-+=---． 四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图，T 型硬质轻活塞上端与力传感器固连，下端与气缸光滑接触且不漏气．已知大气压强p 0=1.0×105Pa ，活塞横截面积为S ，活塞到气缸底部距离为H=20cm ，气缸底部到地面高度为h ，此时气体温度为127t =℃。

现对活塞下部气体缓慢加热，同时记录力传感器示数，最后得到如图的F ﹣t 图象。

整个过程中活塞与气缸始终密闭。

（g 取10m/s 2）求：
(1)气缸质量M ；
(2)h 大小；
(3)活塞截面积S 。

【答案】（1）2kg （2）1.8cm （3）1.41×
10﹣3m 2 【解析】
【详解】
(1)加热时，气体先做等压变化，气缸活塞整体平衡，由平衡条件得：
20N F Mg ==
解得：
2kg M =
(2)气体体积保持不变，气体发生等压变化，由查理定律得：
11()273273
2HS H h S t t +=++ 解得：
1.8cm h =
(3)气体温度从12t 到14t 过程气体发生等容变化，由查理定律得：
3223273273
p p t t =++ 其中：
20Mg p p S
=-
，30p p = 解得： 321.4110m S =⨯﹣
16．如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，截面积为40cm 2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A 封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底60cm 处设有a 、b 两限制装置，使活塞只能向上滑动．开
始时活塞搁在a 、b 上，缸内气体的压强为p 0(p 0＝1.0×
105Pa 为大气压强)，温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K 时，活塞恰好离开a 、b ；当温度为360K 时，活塞上升了4cm.g 取10m/s 2求：
①活塞的质量；
②物体A 的体积．
【答案】（1）4kg （2）640cm 3
【解析】
①设物体A 的体积为ΔV .
T 1＝300K ，p 1＝1.0×105Pa ，V 1＝60×40－ΔV
T 2＝330K ，p 2＝(1.0×105＋4
4010mg -⨯)Pa ，V 2＝V 1 T 3＝360K ，p 3＝p 2，V 3＝64×40－ΔV
由状态1到状态2为等容过程11
P T ＝22
P T 3分 代入数据得m ＝4kg 2分
②由状态2到状态3为等压过程3223
V V T T =3分 代入数据得ΔV ＝640cm 3 1分
17．如图为一个简易的“高度计”示意图，在一竖直放置于水平地面上的密闭玻璃瓶中竖直插入一根较长透明细吸管，瓶内有一定量的蓝黑墨水和空气，由于内外压强差，吸管内水面将与瓶内有一定高度差h 。

通过查阅资料，地面附近高度每升高12m ，大气压降低lmmHg ，设lmmHg 相当于13.6mm 高蓝黑墨水水柱产生的压强，不计管内水面升降引起的瓶内空气体积的变化。

Ⅰ．现将玻璃瓶放到离地1．2m 高的平台上时，吸管内水面将________（填“上升”或“下降”）_______mm （温度保持不变）；
Ⅱ．已知玻璃瓶放在地面上时，瓶附近温度为27℃，大气压为750mmHg ，测得水面高度差为136mm 。

然后将玻璃瓶缓慢平移到某高处，稳定后发现水面升高了136mm ，同时测得瓶附近温度比地面高3℃，则此处距地面多高？
【答案】Ⅰ．上升， 1.36； Ⅱ．28.8m
【解析】
【详解】
Ⅰ．根据平衡可得：
0p p h =+
由于是密封玻璃瓶，瓶内气体压强p 不变，而外界大气压强p 0减小，故吸管内水面将上升。

每升高12m ，大气压降低lmmHg ，lmmHg 相当于13.6mm 高蓝黑墨水水柱产生的压强，则升高1.2m 时吸管内水面将上升1.36mm 。

Ⅱ．玻璃瓶在地面上时：温度T 1=300K ，压强：
1136750mmHg 760mmHg 13.6
p =+=（） 玻璃瓶在高处时：温度T 2=303K ，压强p 2，由于瓶内空气体积一定，故根据查理定律可得：
1212
p p T T = 解得：p 2=767.6mmHg
此高度处大气压为：
136767.6136mmHg 747.6mmHg 13.6
p =-+=（） 则此处高度为：h=（750-747.6）×
12m=28.8m。