安徽省宣城市2021届新高考模拟物理试题(校模拟卷)含解析

安徽省宣城市2021届新高考模拟物理试题（校模拟卷）
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，P是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成a、b两束光线，则下列说法中正确的是（）
A．a光频率小于b光频率
B．在玻璃砖中传播的时间a光比b光长
C．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动180°，P光线保持不变，则a、b两束光线也保持不变
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
AC．由图看出a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，折射率大则频率大，则a光的频率大，AC错误；
B．根据公式
c
v
n
可知a光的折射率较大，则在玻璃砖中，a光的速度小于b光的速度，则在玻璃砖中
传播的时间a光比b光长，B正确；
D．旋转前，发生折射过程是由玻璃射向空气中，而旋转180°后，发生的折射过程是由空气射向玻璃，故光线会发生变化，D错误。

故选B。

2．如图所示，斜面固定，平行于斜面处于压缩状态的轻弹簧一端连接物块A，另一端固定，最初A静止．在A上施加与斜面成30°角的恒力F，A仍静止，下列说法正确的是（）
A．A对斜面的压力一定变小
B．A对斜面的压力可能不变
C．A对斜面的摩擦力一定变大
D ．A 对斜面的摩擦力可能变为零
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设斜面倾角为θ，对物体进行受力分析，沿下面方向，最初支持力等于mgcosθ，施加恒力F 后，支持力等于mgcosθ+Fsin30°，支持力一定增大．根据牛顿第三定律，A 对斜面的压力一定变大，故A 错误，B 错误；平行于斜面处于压缩状态的轻弹簧，，最初摩擦力向可能向上，可能向下，也可能为0，施加恒力F 后，F 沿斜面向上的分力为Fcos30°，由于F 大小未知，摩擦力可能仍向上，也可能等于0；可能沿斜面向下，摩擦力的大小可能增大，也可能减小，故C 错误，D 正确．故选：D
3．如图所示，左侧是半径为R 的四分之一圆弧，右侧是半径为2R 的一段圆弧．二者圆心在一条竖直线上，小球a 、b 通过一轻绳相连，二者恰好等于等高处平衡．已知37θ=︒，不计所有摩擦，则小球a 、b 的质量之比为
A ．3:4
B ．3:5
C ．4:5
D ．1:2
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 对a 和b 两个物体受力分析，受力分析图如下，因一根绳上的拉力相等，故拉力都为T ；
由力的平衡可知a 物体的拉力
cos37a T m g =︒，
b 物体的拉力
1sin b T m g OO C =∠，
1sin 37cos
0.82R R OO C R
+︒∠==， 则137OO C ∠=︒
联立可解得3=4
a b m m ，A 正确． 4．如图所示，金属棒MN 两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由M 到N 的恒定电流I ，细线的拉力不为零，两细线竖直．现将匀强磁场磁感应强度B 大小保持不变，方向缓慢地转过90°变为竖直向下，在这个过程中(
)
A ．细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大
B ．细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大
C ．细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小
D ．细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
开始时，金属棒的重力和安培力大小相等．当磁场方向由垂直纸面向里缓慢地转过90°变为竖直向下，知安培力的大小F A =BIL 不变，方向由竖直向上向里变为垂直纸面向里．根据共点力平衡知，细线向纸面内偏转，因为金属棒受重力、拉力和安培力平衡，重力和安培力的合力于拉力大小等值方向，重力和安培力
的大小不变，之间的夹角由180°变为90°，知两个力的合力一直增大，所以拉力一直增大，故A 正确，
BCD 错误．
5．如图所示，一小物块在一足够长的木板上运动时，其运动的v-t 图象，如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A ．木板的长度至少为12m
B ．木板的长度至少为6m
C ．小物块在0～4s 内的平均速度是2m/s
D ．在0～4s 内，木板和小物块的平均加速度相同
【答案】B
【解析】
【详解】 AB ．由图像可知，当物块和木板共速时，物块相对木板的位移即为木板的最小长度，即 1(44) 1.5m=6m 2L =+⨯ 选项A 错误，B 正确；
C ．小物块在0～4s 内的位移
1111432-1m 22
x =⨯⨯-⨯⨯= 负号表示物块的位移向右，则平均速度是
111m/s=0.25m/s 4
x v t == 选项C 错误；
D ．在0～4s 内，木板的位移
211(24) 1.52 2.57m 22
x =+⨯+⨯⨯= 根据2012
x v t at =+可知，木板和小物块的平均加速度不相同，选项D 错误； 故选B 。

6．2019年11月5日我国成功发射第49颗北斗导航卫星，标志着北斗三号系统3颗地球同步轨道卫星全部发射完毕。

人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道I 的A 点先变轨到椭圆轨道II ，然后在B 点变轨进人地球同步轨道III ，则（ ）
A ．卫星在轨道II 上过A 点的速率比卫星在轨道II 上过
B 点的速率小
B ．若卫星在I 、II 、III 轨道上运行的周期分别为T 1、T 2、T 3，则T 1<T 2<T 3
C ．卫星在B 点通过减速实现由轨道II 进人轨道I
D ．该卫星在同步轨道III 上的运行速度大于7.9km/s
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．卫星在轨道II 上从A 点到
B 点，只有受力万有引力作用，且万有引力做负功，机械能守恒，可知势能增加，动能减小，所以卫星在轨道II 上过B 点的速率小于过A 点的速率，故A 错误；
B ．根据开普勒第三定律
32
R k T
= 可知轨道的半长轴越大，则卫星的周期越大，所以有T 1<T 2<T 3，故B 正确；
C ．卫星在B 点通过加速实现由轨道II 进人轨道III ，故C 错误；
D ．7.9km/s 即第一宇宙速度，是近地卫星的环绕速度，也是卫星做匀圆周运动最大的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，所以同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故D 错误。

故选B 。

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，一定量的理想气体经历了A→B→C→D→A 的循环，ABCD 位于矩形的四个顶点上。

下列说法正确的是 。

A ．状态C 的温度为032
T
B ．从A→B ，分子的平均动能减少
C ．从C→
D ，气体密度增大
D ．从D→A ，气体压强增大、内能减小
E.经历A→B→C→D→A 一个循环，气体吸收的热量大于释放的热量
【答案】ACE
【解析】
【分析】
【详解】
A ．A
B →过程为等压过程，则有 A B A B
V V T T = 即有
1200
23V V T T =
解得
1 2
2 3
V
V
=
C D
→过程也为等压过程，则有
C D
C D
V V
T T
=
即
12
0C
V V
T T
=
解得
2
C00
1
3
2
V
T T T
V
==
故A正确；
B．从A→B从A→B，温度升高，分子平均动能增大，故B错误；
C．C D
→过程为等压变化过程，由图可知，气体体积减小，气体质量不变，则气体密度增大，故C正确；
D．从D→A，由图可知，气体压强增大，温度升高，气体内能增大，故D错误；
E．经历A→B→C→D→A一个循环,气体内能不变；在p-V图象中，图象与坐标轴围成面积表示功，所以AB DC
W W
>，即整个过程，气体对外界做功，所以气体吸收的热量大于释放的热量，故E正确。

故选ACE。

8．如图所示，小球甲从A点水平抛出，同时将小球乙从B点自由释放，两小球先后经过C点时的速度大小相等，速度方向夹角为37°。

已知B、C两点的高度差 1.25m
h=，重力加速度
2
10m/s,sin370.6,cos370.8
g︒︒
===，两小球质量相等，不计空气阻力。

根据以上条件可知（）
A．小球甲水平抛出的初速度大小为3m/s
B．小球甲从A点到达C点所用的时间为0.4s
C．A、B两点的高度差为0.45m
D．两小球在C点时重力的瞬时功率相等
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】
A ．小球乙到C 的速度为
5m /s v ==
此时小球甲的速度大小也为v ，又因为小球甲速度与竖直方向成37︒角，可知水平分速度为
sin 373m /s v =o 。

故A 正确；
B ．根据
cos37y v v gt ==o
计算得小球甲从A 点到达C 点所用的时间为0.4s ，故B 正确；
C ．A 、C 两点的高度差为
210.8m 2
AC h gt == 故A 、B 两点的高度差为1.25m 0.8m 0.45m -=，故C 错误；
D ．由于两球在竖直方向上的速度不相等，所以两小球在C 点时重力的瞬时功率也不相等。

故D 错。

故选AB 。

9．2019 年北京时间 4 月 10 日 21 时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞
温度”T ： 3
8hc T kGM
π=，其中 h 为普朗克常量，c 为真空中的光速，G 为万有引力常量，M 为黑洞质量，k 是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（ ）
A ．kg m K s
⋅⋅ B ．22kg m K s ⋅⋅ C ．1J K -⋅ D ．W s K
⋅ 【答案】BCD
【解析】
【详解】 根据3
8hc T kGM
π=得
38hc k TGM π= h 的单位为J•s=Nms=kg•m 2/s ，c 的单位是m/s ，G 的单位是N•m 2/kg 2=kg•m 3/s 2，M 的单位是kg ，T 的单
位是K ，代入上式可得k 的单位是212kg m W s J k K s K
-⋅⋅=⋅=⋅ ，不等于kg m K s ⋅⋅。

A ．kg m K s
⋅⋅，与结论不相符，选项A 错误； B ．2
2kg m K s
⋅⋅，与结论相符，选项B 正确； C ．1J K -⋅，与结论相符，选项C 正确；
D ．W s K
⋅，与结论相符，选项D 正确； 10．近年来，我国的高速铁路网建设取得巨大成就，高铁技术正走出国门。

在一次高铁技术测试中，机车由静止开始做直线运动，测试段内机车速度的二次方v 2与对应位移x 的关系图象如图所示。

在该测试段内，下列说法正确的是（ ）
A ．机车的加速度越来越大
B ．机车的加速度越来越小
C ．机车的平均速度大于
02v D ．机车的平均速度小于02
v 【答案】BC
【解析】
【详解】 AB ．如图所示，在该测试段内，随着机车位移的增大，在相等位移x ∆上，速度的二次方的差值逐渐减小，由2()2v a x ∆=∆可知，机车的加速度逐渐减小，故A 错误，B 正确；
CD ．由于机车做加速度减小的变加速直线运动，故在该测试段内机车的平均速度大于
02
v ，故C 正确，D 错误。

故选BC 。

11．质量m=2kg 的小物块在某一高度以v 0=5m/s 的速度开始做平抛运动，若g=10m/s 2，当运动到竖直位移与水平位移相等时，对于物块（ ）
A ．此时的瞬时速度大小为 m/s
B ．此时重力的瞬时功率大小为200W
C ．此过程动量改变大小为10）kgm/s
D ．此过程重力的冲量大小为20Ns 【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
物块做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，当运动到竖直位移与水平位移相等时
201 2
gt v t ＝ 解得
t=1s
A ．此时竖直方向的速度为
v y =gt=10m/s
则此时的速度为
v
故A 错误；
B ．此时的重力瞬时功率为
P=mgv y =200W
故B 正确；
C ．根据动量定理
I=△P=mgt=20kgm/s
故C 错误；
D ．此过程重力的冲量大小为
I=mgt=20N•s
故D 正确。

故选BD 。

12．在等边△ABC 的顶点处分别固定有电荷量大小相等的点电荷，其中A 点电荷带正电，B 、C 两点电荷带负电，如图所示。

O 为BC 连线的中点，a 为△ABC 的中心，b 为AO 延长线上的点，且aO=bO 。

下列说法正确的是（ ）
A．a点电势高于O点电势
B．a点场强小于b点场强
C．b点的场强方向是O→b
D．a、O间电势差的绝对值大于b、O间电势差的绝对值
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．若将一正电荷从a点移到O点，则电场力做正功，则电势能减小，则从a点到O点电势降低，可知a 点电势高于O点电势，选项A正确；
B．因为BC两处的负电荷在a点的合场强向下，在b处的合场强向上，而A处的正电荷在ab两点的场强均向下，则根据场强叠加可知，a点场强大于b点场强，选项B错误；
C．根据场强叠加可知，b点的场强等于两个负点电荷BC在b点的场强与正点电荷A在b点场强的叠加，因BC在b点的合场强竖直向上，大小等于B在b点场强的大小，此值大于A在b点的场强大小，可知b 点的场强方向是b→O，竖直向上，选项C错误；
D．由场强叠加可知，aO之间的场强大于Ob之间的场强，根据U=Ed可知，a、O间电势差的绝对值大于b、O间电势差的绝对值，选项D正确。

故选AD。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．用如图甲所示装置结合频闪照相机拍摄的照片的来验证动量守恒定律，实验步骤如下：
①用天平测出A、B两个小球的质量m A和m B；
②安装好实验装置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；
③先不在斜槽的末端放小球B，让小球A从斜槽上位置P由静止开始释放，小球A离开斜槽后，频闪照相机连续拍摄小球A的两位置（如图乙所示）；
④将小球B 放在斜槽的末端，让小球A 仍从位置P 处由静止开始释放，使它们碰撞，频闪照相机连续拍摄下两个小球的位置（如图丙所示）；
⑤测出所需要的物理量．
请回答：
(1)实验①中A 、B 的两球质量应满足______
(2)在步骤⑤中，需要在照片中直接测量的物理量有______；（请选填“x 0、y 0、x A 、y A 、x B 、y B ”）
(3)两球在碰撞过程中若动量守恒，满足的方程是：______．
【答案】A B o m m x > ; A x ; B A o A A B B x m x m x m x =+ ;
【解析】
（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有m A v 0=m A v 1+m B v 2，在碰撞过程中动能守恒，故有
2220121112
22
A A
B m v m v m v =+，解得10A B A B m m v m m m -=+
，要碰后a 的速度v 1＞0，即m A -m B ＞0，m A ＞m B ；（2）由于频闪照相的频率固定，因此只需要测量小球的水平位移，在步骤⑤中，需要在照片中直接测量的物理量有x 0、x A 、x B ；（3）验证的方程为m A x 0＝m A x A ＋m B x B
14．在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中。

(1)安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径d ，测量的示数如图所示，则摆球直径d=______cm ，再测量摆线长l ，则单摆摆长L=______（用d 、l 表示）；
(2)摆球摆动稳定后，当它到达________（填“最低点”或“最高点”）时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n （n=1、2、3……），当n=60时刚好停表。

停止计时的秒表如图所示，其读数为________s ，该单摆的周期为T=________s （周期要求保留三位有效数字）；
(3)计算重力加速度测量值的表达式为g=___________（用T 、L 表示），如果测量值小于真实值，可能原因是___________；
A ．将摆球经过最低点的次数n 计少了
B ．计时开始时，秒表启动稍晚
C ．将摆线长当成了摆长
D ．将摆线长和球的直径之和当成了摆长
(4)正确测量不同摆L 及相应的单摆周期T ，并在坐标纸上画出T 2与L 的关系图线，如图所示。

由图线算出重力加速度的大小g___________m/s 2（保留3位有效数字，计算时π2取9.86）。

【答案】1.84cm 2d l + 最低点 67.5s 2.25s 224L T
π A C 9.86m/s 2 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]．摆球直径d=1.8cm+0.1mm×4=1.84cm ；
单摆摆长L=2
d l +； (2)[3][4][5]．摆球摆动稳定后，当它到达最低点时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n （n=1、2、3……），当n=60时刚好停表。

停止计时的秒表读数为67.5s ，该单摆的周期为 67.5s=2.25s 30
2
t T n ==； (3)[6]．根据2L T g =可得计算重力加速度测量值的表达式为 224πL g T
= A ．将摆球经过最低点的次数n 计少了，则计算周期T 偏大，则g 测量值较小，选项A 正确； B ．计时开始时，秒表启动稍晚，则周期测量值偏小，则g 测量值偏大，选项B 错误；
C ．将摆线长当成了摆长，则L 偏小，则g 测量值偏小，选项C 正确；
D ．将摆线长和球的直径之和当成了摆长,则L 偏大，则g 测量值偏大，选项D 错误；
故选AC 。

(4) [7]．根据2L T g π=可得 2
2
4T L g π= 由图像可知
2 4.85 3.25=41.2004.80
k g π-==- 解得
g=9.86m/s 2
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图（甲）所示，粗糙直轨道OB 固定在水平平台上，A 是轨道上一点，B 端与平台右边缘对齐，过B 点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E=1.0×106N/C ，方向水平向右的匀强电场。

带负电的小物体P 电
荷量是2.0×
10－5C ，质量为m=1kg 。

小物块P 从O 点由静止开始在水平外力作用下向右加速运动，经过0.75s 到达A 点，当加速到4m/s 时撤掉水平外力F ，然后减速到达B 点时速度是3m/s ，F 的大小与P 的速率v 的关系如图（乙）所示。

P 视为质点，P 与轨道间动摩擦因数μ=0.5，直轨道上表面与地面间的距离为h=1.25m ，P 与平台右边缘碰撞前后速度大小保持不变，忽略空气阻力，取g=10m/s 2。

求：
(1)P 从开始运动至速率为1m/s 所用的时间；
(2)轨道OB 的长度；
(3)P 落地时的速度大小。

【答案】 (1)0.5s ；(2)2.825m ；26m/s
【解析】
【详解】
(1)P 的速率从零增加到v 1=1m/s ，受外力F 1=7N ，设其做匀变速直线运动的加速度为a 1，经过时间t 1，位移为x 1，有
11F mg ma μ-=
111v a t =
1112
v x t = 代入数据得
a 1=2m/s 2，t 1=0.5s ，x 1=0.25m
(2)P 从v 1=1m/s 运动至A 点，F 2=9N ，设其做匀变速直线运动的加速度为a 2，有：
22F mg ma μ-=
设P 从速度v 1经过t 2时间，在A 点的速度为v 2，位移为x 2，则
210.750.25s t t =-=
v 2=v 1+a 2t 2
12222
v v x t +=
解得 v 2=2m/s ，x 2=0.375m
P 从A 点至B 点，先做匀加速直线运动，速度达到v 3=4m/s ，位移为x 3，有：
2232232v v a x -=
解得
x 3=1.5m
P 达到速度v 3时撤掉水平外力，在摩擦力作用下减速，减速到达B 点时速度是v 4=3m/s ，位移为x 4，有 3mg ma μ-=
2243342v v a x -=
解得
x 4=0.7m
轨道OB 的长度
1234 2.825m x x x x x =+++=
(3)P 从B 点开始水平方向受向左的电场力，竖直方向上受重力，做曲线运动。

水平方向的加速度大小 220m/s x qE a m
== 水平方向上先向右做匀减速运动，再向左做匀加速运动，经时间
4320.3s x
v t a =⨯= 与平台右边缘碰相碰。

竖直方向上做自由落体运动，有2412
h gt =
，解得 t 4=0.5s
落地时水平方向的速度
4431)m/s x x v v a t t =--=-（
落地时竖直方向的速度
45m/s y v gt ==
落地时的速度大小为 2226m/s x y v v v =+=
16．如图甲所示，一列简谐波沿x 轴传播，A 、B 为平衡位置相距4m 的两个质点，它们的振动图像如图乙所示。

求该波的波速。

【答案】
4041
n +m/s 【解析】
【详解】 根据图乙知，该列波周期：
T=0.4s
由A 、B 振动图像可知，若简谐波沿x 轴正方向传播，振动由质点A 传播到质点B 所需的时间为
34
t nT T =+AB （n=1，2，3……） 根据波速定义式有：
x v t =AB AB
联立解得：
4043
v n =+m/s （n=0，1，2，3） 由A 、B 振动图像可知，若简谐波沿x 轴负方向传播，振动由质点B 传播到质点A 所需的时间为
14
t nT T =+BA （n=0，1，2，3） 根据波速定义式有：
x v t =BA BA
联立解得：
40
41
v
n
=
+
m/s（n=0，1，2，3）
17．由某种材料制成的直角三角形棱镜，折射率n1=2，AC边长为L，∠C=90o，∠B=30o，AB面水平
放置。

另有一半径为
2
L
，圆心角90o的扇形玻璃砖紧贴AC边放置，圆心O在AC中点处，折射率n2=2，如图所示。

有一束宽为d的平行光垂直AB面射入棱镜，并能全部从AC面垂直射出。

求：
(Ⅰ)从AB面入射的平行光束宽度d的最大值；
(Ⅱ)光从OC面垂直射入扇形玻璃砖后，从圆弧面直接射出的区域所对应的圆心角。

【答案】(1)L (2)45°
【解析】
【详解】
解：(I)在三角形棱镜中，设全反射临界角为C1，则有：1
1
1
SinC
n
=
解得：C1=30︒
如图，从D点射入的光线，在BC面反射到A点，则从B、D间垂直射入的光都能垂直射到AC面
由几何关系，有：
1
BD AB L
2
==，即宽度为d L
=
(II)设扇形玻璃砖全反射角为C2，且知：2
2
1
SinC
n
=
解得：C2=45︒
如图，当α=45︒时，从OC面垂直射入扇形玻璃砖的光线恰不能从圆弧面直接射出
故所求圆心角：θ45︒
=。