河北省衡水市2021届新高考物理最后模拟卷含解析

河北省衡水市2021届新高考物理最后模拟卷
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，A、B两点固定有电荷量分别为+Q1和+Q2的点电荷，A、B连线上有C、D两点，且AC=CD=DB。

试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，则（）
A．Q1一定大于Q2
B．C、D两点的场强方向可能相同
C．+q的加速度大小先减小后增大
D．+q的动能和电势能的总和先减小后增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，电场线先向右后向左，可知在CD之间存在场强为零的位置，但是不能确定与两电荷的距离关系，则不能确定两电荷带电量的关系，故A错误；
B．由以上分析可知，C、D两点的场强方向相反，故B错误；
C．因CD之间存在场强为零的位置，则试探电荷从C向D移动时，所受电场力先减小后增加，加速度先减小后增加，故C正确；
D．因+q只有电场力做功，则它的动能和电势能的总和保持不变，故D错误。

故选C。

2．如图所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球，t=0时，甲静止，乙以6m/s的初速度向甲运动。

它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动（整个运动过程中没有接触），它们运动的v—t图像分别如图（b）中甲、乙两曲线所示。

则由图线可知
A．两小球带电的电性一定相反
B．甲、乙两球的质量之比为2∶1
C．t2时刻，乙球的电势能最大
D．在0~t3时间内，甲的动能一直增大，乙的动能一直减小
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．由图可知乙球减速的同时，甲球正向加速，说明两球相互排斥，带有同种电荷，故A 错误；
B ．两球作用过程动动量守恒
m 乙△v 乙=m 甲△v 甲
解得 2 1
m m =甲乙 故B 正确；
C ．t 1时刻，两球共速，距离最近，则乙球的电势能最大，故C 错误；
D ．在0〜t 3时间内，甲的动能一直増大，乙的动能先减小，t 2时刻后逐渐增大，故D 错误。

故选B 。

3．一平直公路上有甲、乙两辆车，从t ＝0时刻开始运动，在0～6 s 内速度随时间变化的情况如图所示．已知两车在t ＝3 s 时刻相遇，下列说法正确的是( )
A ．两车的出发点相同
B ．t ＝2 s 时刻，两车相距最远
C ．两车在3～6 s 之间的某时刻再次相遇
D ．t ＝0时刻两车之间的距离大于t ＝6 s 时刻两车之间的距离
【答案】D
【解析】 由图可得，0~3s 内，乙的位移
1(20.5)3 3.75m 2⨯+⨯=，甲的位移11(24)2(43)19.5m 22
⨯+⨯+⨯+⨯=，二者t=0时刻相距9.5m-3.75m=5.75m ，选项A 错误；3~6s 内，乙的位移1(10.5)1m 0.75m 2
-⨯+⨯=-，甲的位移133m 4.5m 2⨯⨯=，二者相距4.5m+0.75m=5.25m.所以t=0时刻两质点之间的距离大于t=6s 时刻两质点之间的距离，选项D 正确；0~2s 内，两质点间距逐渐减小，t=2s 时刻不是相距最远，选项B 错误；两质点在3~6s 之间距离越来越大，不可能再次相遇，选项C 错误；故选D ．
点睛：本题考查v-t 图象的性质，本题的关键在于v-t 图象中图象的面积表示位移的应用，要求能从图中得出两车各自位移的变化情况，从而两车距离的变化情况．
4．如图，质量为m 、带电荷量为＋2q 的金属块a ，在绝缘光滑水平台面上以水平初速度v 0向右匀速运动，
正碰完全相同的不带电的静止金属块b ，碰后金属块b 从高台上水平飞出，金属块a 恰好无初速度下落(金
属块a ，b 均可视为质点)。

已知在足够高的光滑高台边缘右边空间中存在水平向左的匀强电场(电场区域足够大)。

场强大小E ＝2mg q
，碰撞前后两金属块之间的库仑力不计，空气阻力不计。

则（ ）
A ．在水平台面上碰后金属块b 带电荷量为＋2q
B ．在水平台面上碰撞后金属块b 的速度为02
v C ．第一次碰撞后两金属块不可能发生第二次碰撞
D ．碰撞后运动过程中金属块b 距高台边缘的最大水平距离204v g
【答案】D
【解析】
【详解】
A ．由于金属块a 与金属块b 完全相同，根据接触后先中和再平分可知金属块a 与金属块b 的电荷量相等，即在水平台面上碰后金属块b 带电荷量为q +，故A 错误；
B ．金属块a 与金属块b 碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
0a b m v m v =
解得在水平台面上碰撞后金属块b 的速度为：
0v v =
故B 错误；
C ．碰后金属块a 在竖直方向做自由落体运动，在水平方向受到电场力和高台边缘对金属块a 的支持力，处于静止状态；碰后金属块b 在竖直方向做自由落体运动，在水平方向受到向左电场力，做匀减速直线运动，所以第一次碰撞后两金属块会发生第二次碰撞，故C 错误；
D ．碰撞后运动过程中金属块b 在水平方向有： 2q
E a g m
== 距高台边缘的最大水平距离：
220024v v x a g
==
故D 正确。

故选D 。

5．如图，水平导体棒PQ 用一根劲度系数均为k=80 N/m 的竖直绝缘轻弹簧悬挂起来，置于水平向里的匀强磁场中，PQ 长度为L=0.5 m ，质量为m=0.1 kg 。

当导体棒中通以大小为I=2 A 的电流，并处于静止时，弹簧恰好恢复到原长状态。

欲使导体棒下移2 cm 后能重新处于静止状态，（重力加速度g 取10 m/s 2）则（ ）
A ．通入的电流方向为P→Q ，大小为1.2 A
B ．通入的电流方向为P→Q ，大小为2.4 A
C ．通入的电流方向为Q→P ，大小为1.2 A
D ．通入的电流方向为Q→P ，大小为2.4 A
【答案】C
【解析】
【详解】
由题意知通电后弹簧恢复到原长，说明安培力方向向上，由平衡条件可得ILB=mg ，代入数据解得磁感应强度大小B=mg IL
=1 T 。

欲使导体棒下移2 cm 后能重新处于静止状态，假设安培力方向向下，由平衡条件可得mg+I′LB=kx ，解得：I′=1.2 A ，假设成立，此时通入的电流方向为Q→P ，故C 正确，ABD 错误。

6．将质量为1.00 kg 的模型火箭点火升空，50 g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。

在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）
A ．30kg m/s ⋅
B ．5.7×102kg m/s ⋅
C ．6.0×102kg m/s ⋅
D ．6.3×102kg m/s ⋅ 【答案】A
【解析】
开始总动量为零，规定气体喷出的方向为正方向，根据动量守恒定律得，0=m 1v 1+p ，解得火箭的动量110.05600kg m/s 30kg m/s p m v =-=-⨯⋅=-⋅，负号表示方向，故A 正确，BCD 错误；
【点睛】解决本题的关键掌握动量守恒定律的条件，以及知道在运用动量守恒定律时，速度必须相对于地面为参考系。

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．下列关于热学现象的说法，正确的是。

A．在水中撒入适量花椒粉，加热发现花椒粉在翻滚，说明温度越高，布朗运动越剧烈
B．为了把地下的水分引上来，采用磙子将地面压紧，是利用了毛细现象
C．将与水面接触的干净玻璃板提离水面，实验时发现拉力大于玻璃板重力，主要原因是玻璃板受大气压力
D．密闭容器内的液体经很长时间液面也不会降低，但容器内仍有液体分子飞离液面
E.同等温度下，干湿泡湿度计温度差越大，表明该环境相对湿度越小
【答案】BDE
【解析】
【详解】
A．在加热时发现花椒粉在翻滚，该运动是由水的翻滚引起的，不是布朗运动，故A错误；
B．为了把地下的水分引上来，采用磙子将地面压紧，是利用了毛细现象，故B正确；
C．将与水面接触的干净玻璃板提离水面，实验时发现拉力大于玻璃板重力，主要原因是因为玻璃板受到水分子的分子引力，故C错误；
D．密闭容器内的液体经很长时间液面也不会降低，但容器内仍有液体分子飞离液面，只是飞离液面的分子数与进入液面的分子数相等，故D正确；
E．干泡温度计和湿泡温度计组成，由于蒸发吸热，湿泡所示的温度小于干泡所示的温度。

干湿泡温度计温差的大小与空气湿度有关，温度相差越大，表明该环境相对湿度越小，空气越干燥。

故E正确。

故选BDE。

8．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，此时波刚好传播到x=5m处的M点，再经时间t =1s，在x=10m处的Q质点刚好开始振动。

下列说法正确的是____。

A．波长为5m
B．波速为5m/s
C．波的周期为0.8s
D．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向
E.从t=0到质点Q第一次到达波峰的过程中，质点M通过的路程为80cm
【答案】BCE
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由波形图可知，波长为4m ，选项A 错误；
B ．再经时间t ∆=1s ，在x=10m 处的Q 质点刚好开始振动，则波速 5m/s=5m/s 1
x v t ∆==∆ 选项B 正确；
C ．波的周期为
4s=0.8s 5
T v λ== 选项C 正确；
D ．质点M 开始振动的方向沿y 轴负方向，则质点Q 开始振动的方向也沿y 轴负方向，选项D 错误；
E ．质点Q 第一次到达波峰的时间
102 1.6s 5
t -== 从t=0开始到质点Q 第一次到达波峰，质点M 振动的时间为1.6s=2T ，则通过的路程为8A=80cm ，选项E 正确。

故选BCE 。

9．如图所示，半径为r 、电阻为R 的单匝圆形线框静止于绝缘水平面上，以圆形线框的一条直径为界，其左、右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场，以垂直纸面向里的磁场为正，两部分磁场的磁感应强度B 随时间t 变化的规律分别如图乙所示。

则0~t 0时间内，下列说法正确的是（ ）
A ．0 2
t
时刻线框中磁通量为零 B ．线框中电流方向为顺时针方向
C ．线框中的感应电流大小为20
0r B t R π
D ．线框受到地面向右的摩擦力为23
002B r t R
π 【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．02
t 时刻，两部分磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，线框中的磁通量为零，A 正确。

B ．根据楞次定律可知，左侧的导线框的感应电流是逆时针，而右侧的导线框的感应电流也是逆时针，则
整个导线框的感应电流方向为逆时针，B 错误。

C ．由法拉第电磁感应定律，因磁场的变化，导致导线框内产生感应电动势，结合题意可知整个导线框产生感应电动势为左、右两侧电动势之和，即
20022
r B E t =⨯π
由闭合电路欧姆定律，得感应电流大小
200r B E I R t R
==π 故C 正确。

D ．由左手定则可知，左、右两侧的导线框均受到向左的安培力，则所受地面的摩擦力方向向右、大小与线框所受的安培力大小相等，即
()23012120022222B r T B I r B I r B B I r B Ir t R
=⋅+⋅=+⋅==π 故D 正确。

故选ACD 。

10．如图所示，粗细均匀的光滑直杆竖直固定，轻弹簧一端连接于竖直墙上，另一端连接于套在杆上的小球上，小球处于静止状态。

现用平行于杆向上的力F 拉球，使小球沿杄缓慢向上移动，当弹簧水平时恰好处于原长，则从小球开始向上运动直到弹簧水平的过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．拉力F 越来越大
B ．拉力F 先减小后增大
C ．杆对球的作用力一直减小
D ．杆对球的作用力先增大后减小
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】 AB ．弹簧的弹力一直减小到零，弹力与竖直方向的夹角一直增大，设弹簧弹力F 弹与竖直方向的夹角为α，在小球缓慢向上运动的过程中
cos F mg F α=-弹
可以分析得到F 一直增大，故A 正确，B 错误；
CD ．设弹簧的原长为L ，则杆对小球弹力
sin sin (1sin )sin N L F F k L kL αααα⎛⎫==-=- ⎪⎝⎭
随α增大，N F 减小，故C 正确，D 错误。

故选AC 。

11． “风云二号”是我国发射的一颗地球同步卫星，有一侦查卫星A 与“风云二号”卫星位于同一轨道平面，两卫星绕地球运转方向相同。

在赤道卫星观测站的工作人员在两个昼夜里能观测到该侦查卫星三次。

设地球的半径、自转周期分别为R E 和T E ，g 为其表面重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A
E R B ．侦查卫星与风云二号的周期比为7:3 C ．侦查卫星的线速度大于风云二号的线速度 D
．侦查卫星的轨道半径为R 【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由于风云二号是地球同步卫星，故它的运转周期为T E 。

设地球质量为M ，风云二号的质量为m 、轨道半径为r 、周期等于T E ，由万有引力提供向心力得
222E Mm G m r r T π⎛⎫= ⎪⎝⎭
在天体的表面有 G 2E
Mm
R =mg 由以上两式解得
r =
E R ，故A 正确； BC ．假设每隔T ∆时间赤道上的人可看到A 卫星一次，则有
A E
22()2T T T πππ-∆= 解得
E A E A T T
T T T ∆=- 考虑到两个昼夜看到三次的稳定状态，则有
E 23T T ∆= 解得 A E 25
T T = 根据开普勒第三定律可知，侦查卫星的线速度大于风云二号的线速度，故B 错误，C 正确； D ．设侦查卫星的轨道半径为R ，有牛顿第二定律得：
2E 22A
4GM m m R R T π= 解得
22E
E 3225gR T R π
= 故D 正确。

故选ACD 。

12．如图所示，质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是（ ）
A ．物体在传送带上的划痕长2
2v g
μ B ．传送带克服摩擦力做的功为
212mv C ．电动机多做的功为232
mv D ．电动机增加的功率为mgv μ
【答案】AD
【解析】
【详解】
A ．物体在传送带上的划痕长等于物体在传送带上的相对位移，物块达到速度v 所需的时间
v t g
μ=
在这段时间内物块的位移
2
12v x g μ= 传送带的位移
2
2v x vt g
μ== 则物体相对位移
2
212v x x x g
μ=-= 故A 正确；
BC ．电动机多做的功转化成了物体的动能和内能，物体在这个过程中获得动能就是
212
mv ，由于滑动摩擦力做功，相对位移等于 2
2v x g
μ= 产生的热量
22122
v Q mg mv g μμ=⨯= 传送带克服摩擦力做的功就为电动机多做的功为2mv ，故BC 错误；
D ．电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率，大小为
fv mgv μ=
故D 正确。

故选AD 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某同学用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系。

实验中用砂和砂桶的总重力表示小车所受合力。

（1）下列关于该实验的操作，正确的有_____。

A ．砂和砂桶的总质量应远小于小车的质量
B ．实验所用电磁打点计时器的工作电源应选用电压约为6V 的蓄电池
C ．实验时，应先让打点计时器正常工作，后释放小车
D ．平衡摩擦力时，应挂上空砂桶，逐渐抬高木板，直到小车能匀速下滑
（2）图乙为实验得到的一条点迹清晰的纸带，A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 是纸带上7个连续的点。

已知电源频率为50Hz ，则打点计时器在打D 点时纸带的速度v ＝_____m/s （保留三位有效数字）。

（3）该同学平衡了摩擦力后进行实验，他根据实验数据画出了小车动能变化△E k 与绳子拉力对小车所做功W 的关系图象，他得到的图象应该是_____。

A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】AC 0.475（0.450～0.500都对） A
【解析】
【详解】
（1）[1]．A ．实验中用砂和砂桶的总重力表示小车所受合力，为了使小车的合力近似等于砂和砂桶的总重力，砂和砂桶的总质量应远小于小车的质量，故A 正确；
B ．实验所用电磁打点计时器的工作电源应选用电压约为6V 的交流电源，而蓄电池提供的是直流电源，故B 错误；
C ．实验时，应先让打点计时器正常工作，后释放小车，才能够在纸带上打出足够多的点，故C 正确；
D ．平衡摩擦力时，不应挂上空砂桶，故D 错误。

故选：AC 。

（2）[2]．C 点的读数为1.65cm ，E 点的读数为3.55cm ，CE 的距离x CE ＝（3.55﹣1.65）cm ＝1.90cm 。

中间时刻的速度等于该时间段的平均速度，所以打点计时器在打D 点时纸带的速度
v D ＝CE x 2T ＝21.901020.02
-⨯⨯m/s ＝0.475m/s 。

（3）[3]．根据动能定理：W ＝△E k ，小车动能变化△E k 与绳子拉力对小车所做功W 的关系图象是经过原点的一条直线，故A 正确。

14．用图（a ）所示的实验装置，探究小车匀加速运动的加速度a 与其质量m 及所受拉力F 的关系。

实验所用交变电流的频率为50Hz 。

(1)保持沙桶及沙的总质量不变，改变小车上砝码的质量，分别做了5次实验。

在图（b ）所示的1a m
-坐标系中标出了相应的实验数据。

(2)再进行第6次实验，测得小车及砝码总质量为0.25kg ，实验得到图（c ）所示的纸带。

纸带上相邻计数点之间还有4个点未画出，由纸带数据计算加速度为__________2m /s 。

（保留3位有效数字）
(3)请把第6次实验的数据标在图（b ）所示的1a m -坐标系中，并作出实验的1a m
-图像________。

【答案】0.633
【解析】
【详解】 (2)[1]相邻计数点时间间隔为
0.02s 50.1s t =⨯=V
由逐差法计算加速度有
2227.977.33(6.70 6.07)cm /s 0.633m /s (2)
a t +-+=≈V (3)[2]本次实验的数据为：
111 4.0kg 0.25kg
m -== 20.633m /s a =
将其在坐标系内描点，坐标系上全部的6个点均有效。

画--条平滑的、细的直线，使各点对称分布在直线的两侧，且直线过坐标原点。

图像如图所示：
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，长为3l 的不可伸长的轻绳，穿过一长为l 的竖直轻质细管，两端拴着质量分别为m 、2m 的小球A 和小物块B ，开始时B 先放在细管正下方的水平地面上．手握细管轻轻摇动一段时间后，B 对地面的压力恰好为零，A 在水平面内做匀速圆周运动．已知重力加速度为g ，不计一切阻力．
（1）求A 做匀速圆周运动时绳与竖直方向夹角θ；
（2）求摇动细管过程中手所做的功；
（3）轻摇细管可使B 在管口下的任意位置处于平衡，当B 在某一位置平衡时，管内一触发装置使绳断开，求A 做平抛运动的最大水平距离．
【答案】（1）θ=45° ；（2）2(1)4mgl -
；(3) 2l 。

【解析】
【分析】
【详解】 （1）B 对地面刚好无压力，对B 受力分析，得此时绳子的拉力为
2T mg =
对A 受力分析，如图所示
在竖直方向合力为零，故
cos T mg θ=
解得45θ=o
（2）对A 球，根据牛顿第二定律有
2
sin sin v T m l θθ
= 解得22
v gl =故摇动细管过程中手所做的功等于小球A 增加的机械能，故有
()212cos 124W mv mg l l mgl θ⎛=+-=- ⎝⎭
（3）设拉A 的绳长为x （l≤x≤2l ），根据牛顿第二定律有
2
sin sin v T m x θθ=
解得22
v gx = A 球做平抛运动下落的时间为t ，则有
212cos 2
l x gt θ-= 解得2222l x t g
⎛⎫- ⎪⎝⎭= 水平位移为
()22S vt x l x ==-
当2x l =时，位移最大，为2m S l =
16．如图所示，在磁感应强度为1013B t B =
+、方向竖直向下的磁场中有两个固定的半径分别为l 和2l 的水平放置的金属圆环形导线围成了如图回路，其总电阻为r ，开口很小，两开口端接有间距也为l 的且足够长的两个固定平行导轨AB CD 、，导轨与水平面夹角为θ，处于磁感应强度大小为2B 、方向垂直于导轨向下的匀强磁场中。

质量为m 、电阻为r 、长为l 的金属棒ab 与导轨良好接触。

滑动变阻器R 的最大电阻为3r ，其他电阻不计，一切摩擦和空气阻力不计，重力加速度为g 。

求：
(1)电磁感应中产生的电动势；
(2)若开关1K 闭合、2K 断开，求滑动变阻器的最大功率m P ；
(3)若开关1K 断开，2K 闭合，棒ab 由静止释放，棒能沿斜面下滑，求棒下滑过程中最大速度m v 以及某段时间t ∆内通过棒某一横截面的最大电荷量m q 。

【答案】 (1)2E l π=；(2)24
4m l P r π=；(3)322222sin m mgr B l v B l θπ-=，2sin m mg q t B l θ=∆ 【解析】
【详解】
(1)处在均匀变化的磁场中的有效面积
222(2)3S l l l πππ=-=
根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为
213
BS E S l t t π∆Φ∆====∆∆ (2)根据闭合电路欧姆定律
E I R r
=+ 滑动变阻器的功率
2P I R =
得
222
2()2E R E P r R r R r R
==+++ 当R r =时，P 有最大值
所以
224
44m E l P r r
π== (3)棒切割磁感线产生的最大感应电动势
2m E B lv '=
通过分析知道沿整个回路的感应电动势都为逆时针方向，因此总电动势为
m E E E '=+
对于整个回路，根据闭合电路欧姆定律有
2m m E I r
= 当棒匀速下滑时速度达到最大，此时受力平衡
2sin m mg B I l θ=
解得
3
22222sin m mgr B l v B l
θπ-= 当物体下滑速度最大时，在t ∆时间内通过导体棒的电荷量也最大
m m q I t =∆
解得
2sin m
mg q
t B l
θ=∆ 17．滑雪是人们喜爱的运动之一。

如图甲所示，固定于安全坐垫上的小孩抱一玩具熊，从如图乙所示雪道的A 点沿倾角为60︒的雪道AB 下滑，雪道BC 面水平，滑到C 点时把玩具熊平抛后小孩和玩具熊分别落在D E 、两点。

已知雪道上A 、C 两点的高度差为h ，B ，C 长度为3h ，安全坐垫与雪道间的动摩擦因数为3，2CD DE =。

不计空气阻力和小孩经过B 点时的能量损失。

重力加速度为g 。

求： （1）小孩滑至C 点时的速度大小；
（2）抛出玩具熊后，小孩的水平速度与玩具熊的水平速度之比。

【答案】（1gh ；（223
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由动能定理得 2f 12
mgh W mv -= 又
f 1cos60sin 602
BC h W mg mgx mgh μμ︒︒=⋅
+= 解得 v gh =（2）由2CD DE =可知，抛出玩具熊后小孩的水平位移与玩具熊的水平位移之比为
12:2:3x x =
由
tan 45y x
︒= 可得竖直位移之比为
12:2:3y y =
由平抛运动规律有
111x v t =，222x v t = 21112y gt =，22212y gt = 联立解得
12v v =。