宁夏石嘴山市2021届新高考物理教学质量调研试卷含解析

宁夏石嘴山市2021届新高考物理教学质量调研试卷
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
1．一个物体在外力F的作用下静止在倾角为θ的光滑固定斜面上，关于F的大小和方向，下列说法正确的是（）
A．若F=mg，则F的方向一定竖直向上
B．若F=mgtanθ，则F的方向一定沿水平方向
C．若F=mgsinθ，则F的方向一定沿斜面向上
D．若F=mgcosθ，则F的方向一定垂直于斜面向上
【答案】C
【解析】
【详解】
A．由甲图可知，若F=mg，则F的方向可能竖直向上，也可能与竖直方向成2θ角斜向下，选项A错误；
B．由乙图可知，若F=mgtanθ，则F的方向可能沿水平方向，也可能与斜面成θ角斜向上，选项B错误；C．由甲图可知，若F=mgsinθ，则F的方向是唯一的，一定沿斜面向上，选项C正确；
D．由图丙可知，若F=mgcosθ，则若以mgcosθ为半径做圆，交过G且平行于N的直线于两个点，则说明F的解不是唯一的，且F的方向一定不是垂直于斜面向上，选项D错误；故选C。

2．如图所示，质量分别为m、M的两个物体系在一根通过定滑轮(质量忽略不计)的轻绳两端，M放在水平地板上，m被悬挂在空中，若将M沿水平地板向右缓慢移动少许后M仍静止，则()
A．绳的张力变大
B．M对地面的压力变大
C．M所受的静摩擦力变大
D．悬挂滑轮的绳的张力变大
【答案】D
【解析】
【详解】
A．因m处于静止状态，故绳子的拉力等于m的重力，即F＝mg，绳的张力不变，故选项A错误；BC．对M受力分析如图甲所示，把F进行正交分解可得关系式：
N＋Fsin θ＝Mg
Fcos θ＝f
当M向右移动少许后，θ变大，故N减小，f减小，故选项B、C错误；
D．对滑轮受力分析如图乙所示，把拉物体的绳子的拉力合成得F合＝T．因F不变，两绳的夹角变小，则F合变大，故悬挂滑轮的绳的张力变大，选项D正确．
3．如图所示，甲球用细线悬挂于车厢顶，乙球固定在竖直轻杆的下端，轻杆固定在天花板上，当车向右加速运动时，细线与竖直方向的夹角为θ=45°，已知甲球的质量为m，乙球的质量为2m，重力加速度为g。

则轻杆对乙球的作用力大小等于（）
A．mg B．2mg C．2mg D．2
【答案】D
【解析】
【详解】
对甲球由牛顿第二定律知
ma=mgtanθ
则加速度大小为：
a=gtanθ
设杆对乙球的作用力为F，则
222
-=
F mg ma
(2)
解得：
F=22mg；
A. mg，与结论不相符，选项A错误；
B. 2mg，与结论不相符，选项B错误；
C. 2mg，与结论不相符，选项B错误；
D. 22mg，与结论相符，选项D正确；
4．如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是:
A．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型
B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强
C．电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关
D．铀235只要俘获中子就能进行链式反应
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型，故A正确；
B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，贯穿能力最强，故B错误；
C．由图可以知道,光照越强,光电流越大,但遏止电压是一样,说明遏止电压与光的强度无关,故C错误; D．链式反应需要达到临界体积才可以，故D错误；
故选A．
5．如图所示是旅游景区中常见的滑索。

研究游客某一小段时间沿钢索下滑，可将钢索简化为一直杆，滑轮简化为套在杆上的环，滑轮与滑索间的摩擦力及游客所受空气阻力不可忽略，滑轮和悬挂绳重力可忽略。

游客在某一小段时间匀速下滑，其状态可能是图中的（）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
设索道的倾角为α，若不考虑任何阻力，对滑轮和乘客组成的整体，由牛顿第二定律得
（M+m）gsinα=（M+m）a
对乘客由于满足
Mgsinα=Ma
可知绳子与索道垂直。

若索道与滑轮之间有摩擦，而乘客不受空气阻力，则当匀速运动时，绳子在竖直方向；若同时考虑滑轮与索道之间的摩擦以及人所受的空气阻力，则绳子应该在垂直于索道与竖直方向之间，则选项B正确，ACD错误；故选B。

6．某一小车从静止开始在水平方向上做直线运动，其运动过程中的加速度随时间变化关系如图所示，则关于小车的运动下列说法中正确的是（）
A．小车做先加速后减速，再加速再减速的单向直线运动
B．小车做往复直线运动，速度反向时刻为1s、3s末
C．小车做往复直线运动，且可以运动到出发点的另一侧
D．小车运动过程中的最大速度为2.5m/s
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．由加速度时间图线可判断，0~1s内，小车沿正向做加速度增大的加速运动，1s~2s内小车沿正向做加速度减小的减速运动，由对称性知2s末小车速度恰好减到零，2s~3s内小车沿负向做加速度增大的加速度运动，3s~4s内小车沿负向做加速度减小的减速运动，4s末小车速度恰好减到零。

由于速度的变化也是对称的，所以正向位移和负向位移相等，即4s末小车回到初始位置，故ABC错误；
D．小车在1s末或3s末速度达到最大，图线与时间轴所围面积表示速度的变化，所以最大速度为
max 1
15m/s 2.5m/s 2
v=⨯⨯=
故D 正确。

故选D 。

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（a ）所示，光滑绝缘斜面与水平面成30θ=︒角放置，垂直于斜面的有界匀强磁场边界M 、N 与斜面底边平行，磁感应强度大小为3T B =。

质量0.05kg m =的“日”字形导线框在沿斜面向上的外力作用下沿斜面向上运动，导体框各段长度相等，即=0.1m ab bc cd dc af fa fc L =======，ab 、fc ，ed 段的电阻均为2Ωr =，其余电阻不计。

从导线框刚进入磁场开始计时，fc 段的电流随时间变化如图（b ）
所示（电流由f 到c 的方向为正），重力加速度210m/s g =下列说法正确的是（ ）
A ．导线框运动的速度大小为10m/s
B ．磁感应强度的方向垂直斜面向上
C ．在0t =至0.03s t =这段时间内，外力所做的功为0.24J
D ．在0.01s t =至0.02s t =这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.3N
【答案】AD
【解析】
【详解】
B ．由于在0~0.01s 时间内，电流从f 到c 为正，可知cd 中电流从d 到c ，则由右手定则可知，磁感应强度的方向垂直斜面向下，选项B 错误；
A ．因为cd 刚进入磁场时，通过fc 的电流为0.5A ，可知通过cd 的电流为1A ，则由
2
cd BLv I r r =
+ 解得 v=10m/s
选项A 正确；
C ．在0t =至0.03s t =这段时间内，线圈中产生的焦耳热为
2233130.01J=0.09J Q I R t ==⨯⨯⨯总
线框重力势能的增加量
3sin 300.075J P E mg L =⋅=o
则外力所做的功为
0.165J P W Q E =+=
选项C 错误；
D ．在0.01s t =至0.02s t =这段时间内，导线框的cf 边在磁场内部，则所受的安培力大小为
310.1N=0.3N cf F BIL ==⨯⨯
选项D 正确。

故选AD 。

8．下列说法正确的是（ ）
A ．人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象
B ．在双缝干涉实验中，光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽
C ．梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会向外发射电磁波
D ．狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
E.火车鸣笛向我们驶来，我们听到的声音频率比声源振动的频率低
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．超声波比人耳听到的声波波长短，而波长越长越容易发生光的衍射，所以人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象，A 正确；
B ．根据双缝干涉实验中相邻亮（暗）条纹的间距公式
l x d
λ∆= 可知，光的频率越高，波长越短，光屏上出现的条纹越窄，所以B 错误；
C ．梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会产生变化的电磁场，即可向外发射电磁波；所以C 正确；
D ．狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关，所以D 正确；
E ．火车鸣笛向我们驶来，即波源与观察者相互靠近，我们听到的声音频率比声源振动的频率高，所以E 错误。

故选ACD 。

9．如图所示，在半径为R 的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为B 。

P 是磁场边界上的一点，大量电荷量为q 、质量为m 、相同速率的离子从P 点沿不同方向同时射入磁场。

其中有两个离子先后从磁场边界上的Q 点（图中未画出）射出，两离子在磁场边缘的出射方向间的夹角为60︒，P 点与Q 点
的距离等于R 。

则下列说法正确的是（ ）
A ．离子在磁场中的运动半径为36R
B ．离子的速率为3qBR
C ．两个离子从Q 点射出的时间差为
23m qB π D ．各种方向的离子在磁场边缘的出射点与P 点的最大距离为
23R 【答案】BCD
【解析】
【详解】 从Q 点能射出两个离子，则离子圆周运动半径r 小于磁场区域圆半径R ，运动轨迹如图所示。

PQO ∆为等边三角形。

A ．由几何关系得
2
R PM =
又有 sin 60
PM r ︒= 解两式得
3r R =① 选项A 错误；
B ．在磁场中做圆周运动有
2mv qvB r =② 解①②式得
3qBR v = 选项B 正确；
C ．圆周运动的周期为
2m T qB
π= 两离子在磁场中运动的时间分别为
13
T t =
223T t = 则从磁场射出的时间差为
23m t qB
π∆= 选项C 正确；
D ．各种方向的离子从磁场中的出射点与P 点的最大距离为
2323
R r = 选项D 正确；
故选BCD.
10．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比是2：1，AB 两点之间始终加2202sin100u t π=（V ）的交变电压。

R 是输电线的电阻，L 是标有“100V 、100W”的白炽灯。

M 是标有“100V 、200W”的电动机，其线圈电阻r=10Ω。

开关S 断开时，电动机正常工作。

下列说法正确的是（ ）
A ．输电线的电阻阻值20R =Ω
B ．电动机的输出功率为180W
C ．开关S 闭合后，电动机的电功率减小
D ．开关S 闭合后，白炽灯的功率为100W
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A ． 开关S 断开时，电动机正常工作，副线圈两端电压100V ，副线圈电流
22A P I U
== 根据变压器原理可知，原线圈两端电压200V ，原线圈电流1A ，在原线圈回路
11I R U =+ 解得
20R =Ω
故A 正确；
B ． 电动机的输出功率为
22M 160W P P I R =-=出
故B 错误；
CD ． 开关S 闭合后，副线圈回路电流变大，则原线圈回路电流变大，电阻R 上分压变大，则原线圈两端电压减小，根据变压器原理，副线圈两端电压减小，小于100V ，则电动机的电功率减小，白炽灯的功率小于100W ，故C 正确D 错误。

故选AC 。

11．下列说法不正确的是_____。

A ．竖直玻璃管里的水银面不是平面，而是“上凸”的，这是因为水银对玻璃管不浸润的结果
B ．相对湿度是空气里水蒸气的压强与大气压强的比值
C ．物理性质表现为各向同性的固体一定是非晶体
D ．压缩气体需要用力，这是气体分子间有斥力的表现
E.汽缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少
【答案】BCD
【解析】
【详解】
A ．竖直玻璃管里的水银面不是平面，而是“上凸”的，这是表面张力产生的不浸润现象所致，故A 正确不符合题意；
B ．相对湿度等于水蒸气的实际压强与同温下水的饱和汽压的比值，故B 错误符合题意；
C ．多晶体和非晶体均具有各向同性，故物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体，故C 错误符合题意；
D ．气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体内部压强产生的阻力造成的，并非由于分子之间的斥力造成，故D 错误符合题意；
E ．气缸里一定质量的理想气体发生等压膨胀时，根据理想气体的状态方程PV C T
=可知，压强不变而体积增大，则气体的温度一定升高；温度是分子的平均动能的标志，温度升高则分子的平均动能增大，单个分子对器壁的撞击力增大，压强不变则单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少，故E 正确不符合题意。

故选：BCD 。

12．粗细均匀的电阻丝围成如图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B ，方向垂直于线框平面，图中ab=bc=2cd=2de=2ef=2fa=2L 。

现使线框以同样大小的速度v 匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度始终与线框最先进入磁场的那条边垂直。

在通过如图所示的位置时，下列说法中正确的是（ ）
A ．图甲中a 、b 两点间的电压最大
B ．图丙与图丁中电流相等且最小
C ．维持线框匀速运动的外力的大小均相等
D ．图甲与图乙中ab 段产生的电热的功率相等
【答案】ABD
【解析】
【详解】 A ．图甲中ab 两点间的电势差等于外电压，其大小为：
33242
U B Lv BLv ==g 其它任意两点之间的电势差都小于路端电压，A 正确；
B ．图丙和图丁中，感应电动势大小为：
E BLv =
感应电流：
BLv I R
= 感应电动势大小小于图甲和图乙，所以图丙与图丁中电流相等且最小，B 正确；
C ．根据共点力的平衡条件可知，维持线框匀速运动的外力的大小等于安培力大小，根据安培力公式：
F BIL =
图甲和图乙的安培力大于图丙和图丁的安培力，所以维持线框匀速运动的外力的大小不相等，C 错误； D ．图甲和图乙的电流强度相等，速度相同，进入磁场的时间也相等，根据焦耳定律：
2Q I Rt =
可得图甲与图乙中ab 段产生的电热的功率相等，D 正确。

故选ABD 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某同学在实验室利用图甲所示的装置探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”。

图中长木板水平固定，小吊盘和盘中物块的质量之和m 远小于滑块（含滑块上的砝码）的质量M 。

(1)为减小实验误差，打点计时器应选用________________（填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”）。

(2)该同学回到教室处理数据时才发现做实验时忘记了平衡摩擦力，也没有记下小吊盘和盘中物块的质量之和。

图乙为实验中所得的滑块的加速度a 与滑块（含滑块上的砝码）的质量的倒数1M
的关系图象。

取g=10m/s 2，根据图象可求出小吊盘和盘中物块的质量之和约为________________kg ，滑块与长木板之间的动摩擦因数为________________。

【答案】电火花打点计时器 0.02 0.2
【解析】
【详解】
(1)[1]电磁打点计时器纸带运动时，振针振动，计时器与纸带存在较大摩擦，而电火花打点计时器由火花放电，摩擦小，故选用电火花打点计时器误差小；
(2)[2]根据牛顿第二定律，对滑块有
T Mg Ma μ-=
变形后得
T a g M
μ=- 图像斜率表示合外力则有
2=N 0.2N 10
T k == 由于小吊盘和盘中物块的质量之和m 远小于滑块（含滑块上的砝码）的质量M ，则小吊盘和盘中物块的
总重力近似等于合力，所以小吊盘和盘中物块的总质量为
0.02kg T m g
== [3]乙图中纵截距
2g μ-=-
则滑块与木板间的动摩擦因数为
=0.2μ
14．某同学要测量一电池的电动势E 和内阻r ，实验器材有一个电阻箱R 、一个开关S 、导线若干和一个灵敏电流计G （满偏电流1mA ，内阻未知）。

由于G 量程太小，需要改装成量程更大的电流表A ，实验过程如下：
(1)使用多用电表测灵敏电流计内阻时，选择开关拨至“×10”挡，欧姆档调零后测量，指针的位置如图甲所示，阻值为____Ω；
(2)用图乙电路图进行测量，需要电流表A 的量程为0.6A ， 则对灵敏电流计G 进行改装，需要在G 两端___（选填“并"或“串”）联一个阻值为___Ω的电阻（结果保留一位有效数值）。

(3)该同学在实验中测出多组电流表A 的电流I 与电阻箱的阻值R 的实验数据，作出1I
—R 图像。

在坐标纸上做出如图所示的图线，由做出的图线可知，该电池的电动势是____V ，内电阻为______Ω（小数点后保留两位数值）。

【答案】180 并 0.3 1.41~1.45 0.38~0.44
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．多用表欧姆挡读数为刻度值与倍率的乘积，即灵敏电流计内阻r g =18×10Ω=180Ω。

(2)[2][3]．灵敏电流计扩大量程需要并联一个小电阻R 0，设灵敏电流计的满偏电流为I g =1mA ，内阻r g =180Ω，扩大量程后的电流为I m =0.6A ，并联电路电压相等，根据欧姆定律有
I g r g =（I m -I g ）R 0
得
1180
0.3
600
g g
m g
I
r
R
I I
⨯
=≈Ω=Ω
-
(3)[4][5]．扩大量程后的安培表内阻
1800.3
0.3
1800.3
g
g
g
R r
r
R r
⨯
'==Ω≈Ω
++
根据闭合电路欧姆定律
E=I（R+r g′+r）
整理得
11g
r r
R
I E E
+'
=⋅+
结合
1
R
I
-图象有
160.5
80
k
E
-
==
-
0.5
g
r r
b
E
+'
==
联合解得
E≈1.45V
r≈0.43Ω。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑斜面，一劲度系数为k的轻质弹簧的一端固定在斜面底端，弹簧处于自然状态。

一质量为m的滑块从距离弹簧上端s处由静止释放，设滑块与弹簧接触过程中没有能量损失，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g。

（1）求滑块与弹簧上端接触瞬间速度v0的大小；
（2）若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度为v m，求滑块从释放到速度为v m的过程中弹簧的弹力所做的功W。

【答案】（1）
2sin
v gsθ
=（2）
1
2
2
m
mv－mgsinθ
sin
mg
s
k
θ
⎛⎫
+
⎪
⎝⎭
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由
mgsinθ=ma①v02=2as②
由①②式解得：
02sin
v gsθ
=③
（2）滑块速度最大时，有
mgsinθ=kx④
滑块从释放到速度达到最大的过程中，有
mgsinθ(s＋x)＋W=1
2
2
m mv⑤
由④⑤解得：
W=1
2
2
m
mv－mgsinθ
sin
mg
s
k
θ
⎛⎫
+
⎪
⎝⎭
⑥
16．如图所示，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。

P是圆外一点，OP=3r，一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从P点在纸面内沿着与OP 成60°方向射出（不计重力），求：
(1)若粒子运动轨迹经过圆心O，求粒子运动速度的大小；
(2)若要求粒子不能进入圆形区域，求粒子运动速度应满足的条件。

【答案】(1)3Bqr
；(2)
(332)
v
m
≤
+
或
(332)
v
m
≥
-
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，圆心为O'，依图题意作出轨迹图如图所示：
由几何知识可得：
OO R
'=
()
222(3)6sin OO R r rR θ'=+-
解得 3R r =
根据牛顿第二定律可得
2
v Bqv m R
= 解得
3Bqr v m
= (2)若速度较小，如图甲所示：
根据余弦定理可得
()
22211196sin r R R r rR θ+=+-
解得 1332
R =+ 若速度较大，如图乙所示：
根据余弦定理可得
()
22222296sin R r R r rR θ-=+-
解得 2332
R =
- 根据
BqR v m = 得
1(332)v m =+，2(332)v m
=- 若要求粒子不能进入圆形区域，粒子运动速度应满足的条件是
(332)v m ≤+或(332)v m
≥- 17．如图，由同种材料制成的三个斜面a 、b 、c ，底边长分别为L 、L 、2L ，高度分别为2h 、h 、h 。

现将一可视为质点的物块分别从三个斜面的顶端由静止释放，在物块沿斜面下滑到底端的过程中，下述可能正确的是
A ．物块运动的加速度a a > a b > a c
B ．物块运动的时间t c >t a >t b
C ．物块到达底端时的动能E ka =2E kb =4E kc
D ．物块损失的机械能∆
E c =2∆E b =2∆E a
【答案】ABD
【解析】
【详解】
A ．设任一斜面的倾角为α，斜面的长度为s ．根据牛顿第二定律得：
sin cos mg mg ma αμα-=，
得：
sin cos a g g αμα=-，
则可能有：
a b c a a a >>，
A 正确；
B ．由212
s at =得： 2s t a
=
对于a 、b ：
t = a 的斜面倾角大，可能有a b t t >。

对c 、a ：c 的加速度比a 的小，可能有c a t t >，则可能有c a b t t t >>，B 正确；
C ．对物体在任一斜面上滑动的过程，由动能定理得：
sin cos k mgs mg s E αμα-⋅=，
式中sin s α等于斜面的高度，cos s α等于斜面底边的长度。

则 22ka E mg h mgL mgh mgL μμ=⋅-=-，
kb E mgh mgL μ=-，
22kc E mgh mg L mgh mgL μμ=-⋅=-，
由数学知识可知，不可能有：
24ka kb kc E E E ==，
C 错误；
D ．根据功能关系知，物块损失的机械能等于克服摩擦力做功，则有 cos
E mg s μα∆=⋅，
cos s α等于斜面底边的长度，因此有：
2c E mgL μ∆=，b E mgL μ∆=，a E mgL μ∆=，
所以
22c b a E E E ∆=∆=∆，
D 正确。

故选ABD 。