山西省长治市2021届新高考物理一月模拟试卷含解析

山西省长治市2021届新高考物理一月模拟试卷
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．如图所示，带电荷量为Q 的等量同种正电荷固定在水平面上，在其连线的中垂线（竖直方向）上固定一光滑绝缘的细杆，细杆上套一个质量为m ，带电荷量为q +的小球，小球从细杆上某点a 由静止释放，到达b 点时速度为零，b 间的距离为h ，重力加速度为g 。

以下说法正确的是（ ）
A ．等量同种正电荷在a 、b 两处产生的电场强度大小关系a b E E >
B ．a 、b 两处的电势差ab mgh U q
= C ．小球向下运动到最大速度的过程中小球电势能的增加量等于其重力势能的减少量
D ．若把两电荷的位置往里移动相同距离后固定，再把带电小球从a 点由静止释放，则小球速度减为零的位置将在b 点的上方
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．小球由a 到b 先加速再减速，a 点加速度向下a mg qE >，b 点加速度向上b mg qE <，所以b a E E >，A 错误；
B ．由a 到b 根据动能定理
0ab mgh qU +=
得
ab mgh U q
=- B 错误；
C ．根据能量守恒，小球向下运动到最大速度的过程中小球重力势能转化为电势能和动能，所以小球电势能的增加量小于其重力势能的减少量，C 错误；
D ．若把两同种电荷的位置往里移动相同距离后固定，根据电场强度叠加原理在中垂线上相同位置电场强度变大了，再由动能定理可知小球速度减为零的位置将在b 点的上方，选项D 正确。

2．如图，装备了“全力自动刹车”安全系统的汽车，当车速v 满足3.6km/h≤v≤36km/h 、且与前方行人之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动刹车”，使汽车避免与行人相撞。

若该车在不同路况下“全力自动刹车”的加速度取值范围是4~6m/s 2，则该系统设置的安全距离约为（ ）
A ．0.08m
B ．1.25m
C ．8.33 m
D ．12.5m
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意知，车速3.6km/h≤v≤36km/h 即1m/s 10m/s v ≤≤，系统立即启动“全力自动刹车”的加速度大小约为4~6m/s 2，最后末速度减为0，由推导公式22v ax =可得 2210m 12.5m 224
v x a ≤==⨯ 故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

3．如图所示，用轻质弹簧将篮球拴在升降机底板上，此时弹簧竖直，篮球与光滑的侧壁和光滑的倾斜天花板接触，在篮球与侧壁之间装有压力传感器，当电梯在竖直方向匀速运动时，压力传感器有一定的示数。

现发现压力传感器的示数逐渐减小，某同学对此现象给出了下列分析与判断，其中可能正确的是（ ）
A ．升降机正在匀加速上升
B ．升降机正在匀减速上升
C ．升降机正在加速下降，且加速度越来越大
D ．升降机正在加速上升，且加速度越来越大
【答案】D
【解析】
【详解】
篮球在水平方向上受力平衡，即侧壁对篮球的弹力与倾斜天花板对篮球的弹力在水平方向的分力平衡，随着压力传感器的示数逐渐减小，篮球受到倾斜天花板在水平方向的分力减小，则其在竖直方向的分力减小，而弹簧的弹力不变，故篮球必然有竖直向上且增大的加速度，选项D 项正确，ABC 错误。

4．在边长为L 的正方形abcd 的部分区域内存在着方向垂直纸面的匀强磁场，a 点处有离子源，可以向正方形abcd 所在区域的任意方向发射速率均为v 的相同的正离子，且所有离子均垂直b 边射出，下列说法正确的是（ ）
A ．磁场区域的最小面积为224L π-
B ．离子在磁场中做圆周运动的半径为2L
C ．磁场区域的最大面积为24L π
D ．离子在磁场中运动的最长时间为
23L v π 【答案】C
【解析】
【详解】
A B ．由题可知，离子垂直bc 边射出，沿ad 方向射出的粒子的轨迹即为磁场区域的边界，其半径与离子做圆周运动的半径相同，所以离子在磁场中做圆周运动的半径为R=L ；磁场区域的最小面积为 222min 11(2)2()422
L S L L ππ-=-= 故AB 错误；
CD ．磁场的最大区域是四分之一圆，面积
2max 14
S L π= 离子运动的最长时间
42T L t v
π＝＝ 故C 正确，D 错误。

故选C 。

5．某学校科技活动小组设计了一个光电烟雾探测器（如图甲），当有烟雾进入探测器时（如图乙），来自
时，便会触发报警系统报警。

已知钠的极限频率为6.0×
1014Hz ，普朗克常量h=6.63×10-34J·s ，光速c=3.0×108m/s ，则下列说法正确的是（ ）
A ．要使该探测器正常工作，光源S 发出的光波波长不能小于5.0×10-7m
B ．若光电管发生光电效应，那么光源的光变强时，并不能改变光电烟雾探测器的灵敏度
C ．光电管C 中能发生光电效应是因为光发生了全反射现象
D ．当报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子最少数目是N=6.25×1010个
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据光电效应方程有
00km c
E h W h h υυλ=-=-
则光源S 发出的光波最大波长
8
7140310m 510m 0.5μm 6.0010max c
λυ-⨯⨯⨯＝＝＝＝ 即要使该探测器正常工作，光源S 发出的光波波长不能大于0.5μm ，选项A 错误；
B ．光源S 发出的光波能使光电管发生光电效应，那么光源越强，被烟雾散射进入光电管
C 的光越多，越容易探测到烟雾，即光电烟雾探测器灵敏度越高，选项B 错误；
C ．光电管C 中能发生光电效应是因为照射光电管的光束能量大于其逸出功而使其发射出电子，选项C 错误；
D ．光电流等于10-8 A 时，每秒产生的光电子的个数
81019101 6.25101.610
It n e --⨯=⨯⨯=个=个 选项D 正确。

故选D 。

6．如图(甲)所示，劲度系数为k 的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m 的小球，从高弹簧上端高h 处自由下落．若以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建立一坐标轴OX,小球的速度v
关于A 、B 、C 三点对应的x 坐标及加速度大小，下列说法正确的是( )
A ．,
0A A X h a == B ．,
A A X h a g == C ．,
B B mg X h a g k
=+= D ．2,0C C mg X h a k
=+= 【答案】B
【解析】
【详解】
AB.OA 段对应着小球下落h 的过程，则X A =h ，到达A 点时的加速度为a A =g ，选项B 正确，A 错误；
C.B 点是速度最大的地方，此时重力和弹力相等，合力为0，加速度也就为0，由mg=kx ，可知mg x k =，所以B 得坐标为h+mg k
，所以C 错误． D.取一个与A 点对称的点为D ，由A 点到B 点的形变量为
mg k ，由对称性得由B 到D 的形变量也为mg k ，故到达C 点时形变量要大于 h+2mg k
，加速度a c ＞g ，所以D 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．下列说法正确的是（ ）
A ．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
B ．无论科学技术怎样发展，热量都不可能从低温物体传到高温物体
C ．晶体在熔化过程中要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
D ．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
E.悬浮在液体中的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈
【答案】ADE
【解析】
【详解】
A ．根据热力学第二定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了
B．热量可以从低温物体传到高温物体，比如空调制冷，故B错误。

C．晶体在熔化过程中要吸收热量，温度不变，内能增大，故C错误。

D．对于一定质量的气体，如果压强不变，体积增大，根据理想气体状态方程可知，温度升高，内能增大，根据热力学第-定律可知，气体对外做功，它-定从外界吸热，故D正确。

E．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的，颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，故E正确。

故选ADE。

8．图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是
A．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定
C．只要增大电压，光电流就会一直增大
D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】
由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故A正确；根据光电效应方程知，E km=hv-W0=eU c，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故B正确；增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故C错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，与入射光的强度无关，故D错误．
故选AB．
9．1966年科研人员曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的实验。

实验时，用双子星号宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组（可视为质点），接触后，开动飞船尾部的推进器，使飞船和火箭组共同加速，如图所示。

推进器的平均推力为F，开动时间Δt，测出飞船和火箭的速度变化是Δv，下列说法正确的有（）
A ．推力F 通过飞船传递给火箭，所以飞船对火箭的弹力大小应为F
B ．宇宙飞船和火箭组的总质量应为
F t v
∆∆ C ．推力F 越大，v t ∆∆就越大，且v t ∆∆与F 成正比 D ．推力F 减小，飞船与火箭组将分离
【答案】BC
【解析】
【详解】
A ．对飞船和火箭组组成的整体，由牛顿第二定律，有
12()F m m a =+
设飞船对火箭的弹力大小为N ，对火箭组，由牛顿第二定律，有
2N m a =
解得
212
m F N F m m =<+ 故A 错误；
B ．由运动学公式，有∆=∆v a t
，且 12()F m m a =+
解得
12F t m m v
∆+=∆ 故B 正确；
C ．对整体
12()v F m m t
∆=+∆ 由于（m 1+m 2）为火箭组和宇宙飞船的总质量不变，则推力F 越大，
v t ∆∆就越大，且v t ∆∆与F 成正比，故C 正确；
D ．推力F 减小，根据牛顿第二定律知整体的加速度减小，速度仍增大，不过增加变慢，所以飞船与火箭组不会分离，故D 错误。

10．空间中有水平方向的匀强电场，电场强度大小为E 。

在电场中的P 点由静止释放一个电荷量为q 、质量为m 的带电微粒，经过一段时间后微粒运动至Q 点，微粒一直在电场中运动。

若P 、Q 两点间的水平距离为d ，重力加速度为g 。

关于微粒在P 、Q 两点间的运动，下列说法中正确的是（ ）
A ．微粒运动的加速度为qE g m +
B
C ．P 、Q 两点间对应的竖直高度为d
D ．运动过程中电场力做功大小为qEd
【答案】BD
【解析】
【详解】 A ．带电微粒受力情况、水平方向有电场力、竖直方向有重力；
根据平行四边形定则可得合外力
F =根据牛顿第二定律微粒运动的加速度为
a =故A 错误；
B ．水平方向加速度为
1qE a m
= 根据运动学公式可得
2112
d a t = 解得微粒运动的时间为
t =故B 正确；
C ．微粒在竖直向下为自由落体运动，下降高度
212
y gt = 解得P 、Q 两点间对应的竖直高度为
mgd y qE
=
D ．运动过程中电场力做功
W qEd =
故D 正确；
故选BD 。

11．2019年11月5日，我国成功发射了“北斗三号卫星导航系统”的第3颗倾斜地球同步轨道卫星。

“北斗三号卫星导航系统”由静止地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星组成。

中圆地球轨道卫星轨道周期是12个小时左右，“同步轨道”卫星的轨道周期等于地球自转周期，卫星运行轨道面与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。

根据轨道倾角的不同，可将“同步轨道”分为静止轨道（倾角为零）、倾斜轨道（倾角不为零）和极地轨道。

根据以上信息，下列说法正确的有（ ）
A ．倾斜地球同步轨道卫星的高度等于静止地球同步轨道卫星的高度
B ．中圆地球轨道卫星的线速度大于地球同步轨道卫星的线速度
C ．可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，静止在扬州上空
D ．可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，每天同一时间经过扬州上空
【答案】ABD
【解析】
【详解】
A ．“同步轨道“卫星的轨道周期等于地球自转周期，根据万有引力提供向心力可知
222π()Mm G m r r T
= 解得
2T = 同步卫星的周期相同，则其轨道半径相等，距地面高度相等，故A 正确；
B ．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力
2
2Mm v G m r r
= 解得
v = 中圆地球轨道卫星的轨道半径小，线速度大，故中圆地球轨道卫星的线速度大于地球同步轨道卫星的线速度，故B 正确；
C ．倾斜地球同步轨道卫星的周期虽与地球自转周期相同，但不能与地球表面相对静止，不能静止在扬州上空，故C 错误；
故D正确。

故选ABD。

12．下列说法正确的（）
A．晶体在熔化过程中吸收热量内能增加，温度保持不变
B．给篮球打气时越来越费劲，说明分子间存在斥力作用
C．能源危机是指能量的过度消耗，导致自然界的能量不断减少
D．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，使得液面存在表面张力
E.空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸发得越慢
【答案】ADE
【解析】
【分析】
【详解】
A. 晶体在熔化过程中吸收热量内能增加，温度保持不变，故A正确；
B. 给篮球打气时越来越费劲，这是气体压强作用的缘故，与分子间的作用力无关，故B错误；
C. 能源危机是指能量的过度消耗，导致自然界中可利用的能源不断减少，故C错误；
D. 由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，使得液面存在表面张力，故D正确；
E. 空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度下水的饱和气压，水蒸发得越慢，故E正确。

故选ADE。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．如图甲所示，是一块厚度均匀、长宽比为5：4的长方形合金材料薄板式电阻器，a、b和c、d是其两对引线，长方形在a、b方向的长度大于在c、d方向的长度。

已知该材料导电性能各向同性。

某同学想测定该材料的电阻率。

他选取的器材有：①多用电表；②游标卡尺；③螺旋测微器；④学生电源；⑤电压表V（量程：3V，内阻约为3kΩ）；⑥电流表A（量程：0.6A，内阻约为0.2Ω）；⑦滑动变阻器R0（最大阻值10Ω）；⑧开关S、导线若干。

（1）用多用电表粗测该电阻器的电阻值。

他首先调整多用电表“指针定位螺丝”，使指针指在零刻度；再将选择开关旋至电阻挡“×1”挡位，两支表笔金属部分直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω”。

然后，用两支表笔分别连接电阻器的a、b引线，多用电表表盘指针位置如图乙所示。

a、b两引线之间的电阻值R=___________Ω。

（2）用游标卡尺和螺旋测微器分别测量薄板的宽度和厚度，结果如图丙所示，则宽度L=_______mm，厚度D=_______mm。

（3）为了精确测定a、b两引线之间的电阻值R，该同学在图丁所示的实物中，已经按图丁中电路图正确连接了部分电路；请用笔画线代替导线，完成剩余电路的连接_______。

（4）若该同学保持电路不变，只将a、b引线改接为c、d引线，测量c、d之间的电阻值，则测量c、d 之间电阻值的相对误差___________（填“大于”、“小于”或“等于”）测量a、b之间电阻值的相对误差。

（5）计算该材料电阻率的表达式ρ=___________。

(式中用到的物理量的符号均要取自（1）（2）（3）问)
【答案】6 50.60 1.200 小于
4
DR
5
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]开关旋至电阻挡“×1”挡位，故电阻为6Ω。

(2)[2][3]游标卡尺读数为
50mm 0.0512mm 50.60mm L =+⨯=
螺旋测微器读数
1mm 0.01mm 20.0 1.200mm D =+⨯=
(3)[4]根据电路图可知，连线如下
(4)[5]因为cd 间电阻小于ab 间电阻，则电压表分流更小，带来的误差更小，测量c 、d 之间电阻值的相对误差小于测量a 、b 之间电阻值的相对误差。

(5)[6]根据 54ab L L R S L D
ρρ==⋅ 可知
45
DR ρ=
14．某同学利用如图装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验．A 、B 是质量均为m 的小物块，C 是质量为M 的重物，A 、B 间由轻弹簧相连，A 、C 间由轻绳相连．在物块B 下放置一压力传感器，重物C 下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C 的速度．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g ．实验操作如下：
(1)开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零．现释放C ，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C 的速度为v ．
(2)在实验中保持A ，B 质量不变，改变C 的质量M ，多次重复第(1)步．
①该实验中，M 和m 大小关系必需满足M______m （选填“小于”、“等于”或“大于”）
②为便于研究速度v 与质量M 的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应______（选填“相同”或“不同”）
③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出______（选填“v 2-M”、“v 2-1M ”或“v 2-1M m +”）图线． ④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b ，则弹簧的劲度系数为______（用题给的已知量表示）．
【答案】大于 相同 v 2-1M m + 2
4mg b 【解析】
试题分析：①根据题意，确保压力传感器的示数为零，因此弹簧要从压缩状态到伸长状态，那么C 的质M 要大于A 的质量m ；
②要刚释放C 时，弹簧处于压缩状态，若使压力传感器为零，则弹簧的拉力为F mg =，因此弹簧的形变
量为122mg mg mg x x x k k k
∆=∆+∆=
+=，不论C 的质量如何，要使压力传感器示数为零，则A 物体上升了2mg k ，则C 下落的高度为2mg k
，即C 下落的高度总相同； ③选取AC 及弹簧为系统，根据机械能守恒定律，则有：()()2212mg M m g M m v k -⨯=+，整理得，2222
814m g mg v k M m k =-++，为得到线性关系图线，因此应作出21v M m -+图线． ④由上表达式可知，2
4mg b k
=，解得24mg k b =． 考点：验证机械能守恒定律
【名师点睛】理解弹簧有压缩与伸长的状态，掌握依据图象要求，对表达式的变形的技巧．
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，在竖直平面内，有一倾角为θ的斜面CD 与半径为R 的光滑圆弧轨道ABC 相切于C 点，B 是最低点，A 与圆心O 等高。

将一质量为m 的小滑块从A 点正上方高h 处由静止释放后沿圆弧轨道ABC 运动，小滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，空气阻力不计，重力加速度为g ，取B 点所在的平面为零势能面，试求：
(1)小滑块在释放处的重力势能E p ；
(2)小滑块第一次运动到B 点时对轨道的压力F N ；
(3)小滑块沿斜面CD 向上滑行的最大距离x 。

【答案】（1）mg (h+R)，（2）23h R mg R
+，方向竖直向下，（3）cos sin cos h R θθμθ++。

【解析】
【详解】
(1)小滑块在释放处的重力势能：
E p =mg (h+R)；
(2)小滑块从释放处到B 点，根据动能定理有： mg(h+ R)= 2B 12
mv 在B 点，根据牛顿第二定律有：
B N 2v F mg m R
-= 解得：N 23h R F mg R
+= 根据牛顿第三定律，小滑块对轨道的压力为23N h R F mg R +=
，方向竖直向下； (3)从释放处到斜面的最高点，对小滑块，根据动能定理有：
(cos sin )cos 00mg h R x mg x θθμθ+--⋅=- 解得：cos sin cos h R x θθμθ
+=+。

16．一列简谐横波沿水平方向由质元a 向质元b 传播，波速为4m/s ，
a 、
b 两质元平衡位置间的距离为2m ，t=0时刻，a 在波峰，b 在平衡位置且向下振动。

①求波长；
②求经多长时间，质元b 位于波谷位置。

【答案】①8m 43n λ=+(012)n =L ，，；②012120124(43)n t k k n =⎧⎫⎛⎫=+⎨⎬ ⎪=+⎝⎭⎩⎭
L L ，，，， 【解析】
【分析】
【详解】
①根据0t =时刻，a 在波峰，b 在平衡位置且向下振动，可知波长满足
324n λ⎛⎫+= ⎪⎝⎭
(012)n =L ，， 化简得
843
m n λ=+(012)n =L ，， ②0t =时刻，b 在平衡位置且向下振动，质元b 位于波谷位置，时间满足
14t k T ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭
(012)k =L ，，
根据波长和波速的关系有 243
T v n λ
==+ 联立解得，时间t 满足
012120124(43)n t k k n =⎧⎫⎛⎫=+⎨⎬ ⎪=+⎝
⎭⎩⎭L L ，，，， 17．如图，长200cm L =，粗细均匀的玻璃管一端封闭。

水平放置时，0100cm L =的空气被水银柱封住，水银柱长50cm h =。

将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有025cm h =的水银柱进入玻璃管。

设整个过程中温度始终保持不变，大气压强075cmHg p =。

求插入水银槽后管内气体的压强。

【答案】52.0cmHg
【解析】
【详解】
设玻璃管截面积为s ，水平放置时，气体压强为P 1，体积为V 1，假设当转到竖直放置时，水银恰好未流出，气体压强为P 2，体积为V 2，则
P 1=P 0=75cmHg ，
V 1=L 0s ，
P 2=？，
V 2=（L-h ）s ，
由玻意耳定律：P 1V 1=P 2V 2
代入数据解得：
P 2=50cmHg ，
由于20100cmHg>P P gh ρ+=，所以水银必有流出。

设剩余水银柱长度为x ，气体的压强P 3，体积V 3，则
P 3=（P 0-x ）cmHg ，
V 3=（L-x ）s ，
由玻意耳定律：P 1V 1=P 3V 3
代入数据解得：
x≈30.7cm ，
插入水银柱后，设气体压强为P 4，体积V 4=（L-x-h 0）s
由玻意耳定律：P 1V 1=P 4V 4
代入数据解得：P4≈52.0cmHg；。