江苏省宿迁市2021届新高考物理考前模拟卷(3)含解析

江苏省宿迁市2021届新高考物理考前模拟卷（3）
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
1．一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能E p随位移x变化的关系如图所示，其中0～x2段是关于直线x=x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是
A．x1处电场强度最小，但不为零
B．粒子在0～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动
C．若x1、x3处电势为1、3，则1<3
D．x2～x3段的电场强度大小方向均不变
【答案】D
【解析】E P-x图像的斜率表示粒子所受电场力F，根据F=qE可知x1处电场强度最小且为零，故A错误；
B、粒子在0～x2段切线的斜率发生变化，所以加速度也在变化，做变速运动，x2～x3段斜率不变，所以做匀变速直线运动，故B错误；
C、带负电的粒子从x1到x3的过程中电势能增加，说明电势降低，若x1、x3处电势为1、3，则1>3,故C错误；
D、x2～x3段斜率不变，所以这段电场强度大小方向均不变，故D正确；
故选D
点睛：E P-x图像的斜率表示粒子所受电场力F，根据F=qE判断各点场强的方向和大小，以及加速度的变化情况。

至于电势的高低，可以利用结论“负电荷逆着电场线方向移动电势能降低，沿着电场线方向移动电势能升高”来判断。

2．在2019年武汉举行的第七届世界军人运动会中，21岁的邢雅萍成为本届军运会的“八冠王”。

如图是定点跳伞时邢雅萍运动的v-t图像，假设她只在竖直方向运动，从0时刻开始先做自由落体运动，t1时刻速度达到v1时打开降落伞后做减速运动，在t2时刻以速度v2着地。

已知邢雅萍（连同装备）的质量为m，则邢雅萍（连同装备）（）
A ．0~t 2内机械能守恒
B ．0~t 2内机械能减少了2112mv
C ．t 1时刻距地面的高度大于1221()()2v v t t +-
D ．t 1~t 2内受到的合力越来越小
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．0~t 1时间内，邢雅萍做自由落体，机械能守恒，t 1~ t 2由于降落伞的作用，受到空气阻力的作用，空气阻力做负功，故0~t 2内机械能不守恒，故A 错误；
B ．机械能损失发生在t 1~ t 2的时间段内，设t 1时刻物体距离地面高度为h ，则有
22f 211122
W mgh mv mv +=- 解得
22f 211122
W mv mv mgh =-- 阻力做负功，故机械能的减小量为 22f 121122E W mv mgh mv ∆=-=
+- 故B 错误；
C ．v t -图象与时间轴围成面积表示位移大小，如图
若物体做匀减速直线运动，则有21~t t 时间里平均速度
122
v v v += 由图可知运动员21~t t 时间里位移小于红线表示的匀减速运动的位移，故21~t t 两段时间里，邢雅萍的平
均速度小于122v v +，故t 1时刻距地面的高度小于1221()()2
v v t t +-；故C 错误； D ．v t -图象的斜率表示加速度，由图像可知，在21
~t t 时间内运动员做加速度不断减小的减速运动，故
D 正确。

故选D 。

3．如图甲所示，AB 两绝缘金属环套在同一铁芯上，A 环中电流i A 随时间t 的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是（ ）
A ．t 1时刻，两环作用力最大
B ．t 2和t 3时刻，两环相互吸引
C ．t 2时刻两环相互吸引，t 3时刻两环相互排斥
D ．t 3和t 4时刻，两环相互吸引
【答案】B
【解析】
t 1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，则选项A 错误；t 2时刻A 环中电流在减小，则B 环中产生与A 环中同向的电流，故相互吸引，t 3时刻同理也应相互吸引，故选项B 正确，C 错误；t 4时刻A 中电流为零，两环无相互作用，选项D 错误．
4．如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，结果受到激发后的氢原子能辐射出六种不同频率的光子。

让辐射出的光子照射某种金属，所有光线中，有三种不同波长的光可以使该金属发生光电效应，则下列有关说法中正确的是（ ）
A ．受到激发后的氢原子处于n=6能级上
B ．该金属的逸出功小于10.2eV
C ．该金属的逸出功大于12.75eV
D ．光电子的最大初动能一定大于2.55eV
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据公式26n C =可知
4n =
所以由跃迁规律可得由第4能级向低能级跃迁时，产生6种不同频率的光子，故A 错误；
BC ．由题意及能级差关系可知跃迁到基态的三种光能使其发生光电效应，所以金属逸出功小于由2n =跃迁到1n =产生的光子能量
1221 3.4(13.6)eV 10.2eV E E E ∆=-=---=
金属逸出功大于由4n =跃迁到2n =产生的光子能量
42420.85( 3.4)eV 2.55eV E E E ∆=-=---=
故B 正确，C 错误；
D ．由于金属的逸出功0W 不知具体数值，所以根据0k
E hv W =-可知光电子的最大初动能也不能确定具体值，故D 错误；
故选B 。

5．下列关于原子物理知识的叙述正确的是（ ）
A ．β衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子
B ．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
C ．两个轻核结合成一个中等质量的核，核子数不变质量不亏损
D ．对于一个特定的氡原子，知道了半衰期，就能准确的预言它在何时衰变
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，故A 正确；
B ．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合能大，原子核不一定越稳定，故B 错误；
C ．两个轻核结合成一个中等质量的核，会释放一定的能量，根据爱因斯坦质能方程可知存在质量亏损，故C 错误；
D ．半衰期是统计规律，对于一个特定的衰变原子，我们只知道它发生衰变的概率，并不知道它将何时发生衰变，发生多少衰变，故D 错误。

故选A 。

6．用木板搭成斜面从卡车上卸下货物，斜面与地面夹角有两种情况，如图所示。

同一货物分别从斜面顶
端无初速度释放下滑到地面。

已知货物与每个斜面间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。

则货物（ ）
A ．沿倾角α的斜面下滑到地面时机械能的损失多
B ．沿倾角α的斜面下滑到地面时重力势能减小得多
C ．沿两个斜面下滑过程中重力的功率相等
D ．沿两个斜面下滑过程中重力的冲量相等
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．设斜面长为L ，货物距地面的高度为h ，根据功的定义式可知，滑动摩擦力对货物做的功为 cos θcos θcot θsin θ
f f h W F L mgL m
g mg
h μμμ=-=-=-=- 所以货物与斜面动摩擦因数一定时，倾角θ越小，克服摩擦力做功越多，机械能损失越多，故A 正确； B ．下滑到地面时的高度相同，重力做功相同，重力势能减少量相同，故B 错误；
CD ．沿倾角大的斜面下滑时货物的加速度大，所用时间短，根据W P t =可知沿斜面下滑过程中重力的功率大，根据I Ft =可知沿斜面下滑过程中重力的冲量小，故C 、D 错误；
故选A 。

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．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D 形金属盒半径为R ，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直，A 处粒子源产生质量为m 、电荷量为+q 的粒子，在加速电压为U 的加速电场中被加速，所加磁场的磁感应强度、加速电场的频率可调，磁场的磁感应强度最大值为B m 和加速电场频率的最大值f m 。

则下列说法正确的是（ ）
A ．粒子获得的最大动能与加速电压无关
B ．粒子第n 次和第n+11n n +
C ．粒子从静止开始加速到出口处所需的时间为2
π2BR t U
= D ．若 2πm m qB f m
<，则粒子获得的最大动能为2222πkm m E mf R =
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A.当粒子出D 形盒时，速度最大，动能最大，根据qvB=m 2
v R
，得 v=qBR m
则粒子获得的最大动能
E km =12mv 2=222
2q B R m
粒子获得的最大动能与加速电压无关，故A 正确。

B.粒子在加速电场中第n 次加速获得的速度，根据动能定理 nqU=
12mv n 2 可得
v n 同理，粒子在加速电场中第n+1次加速获得的速度
v n+1
粒子在磁场中运动的半径r=
mv qB
，则粒子第n 次和第n+1，故B 错误。

C.粒子被电场加速一次动能的增加为qU ，则粒子被加速的次数
n=km E qU =222qB R mU 粒子在磁场中运动周期的次数
n′=2n =22
4qB R mU
粒子在磁场中运动周期T=2m qB
π，则粒子从静止开始到出口处所需的时间 t=n′T=2224qB R m mU qB π⨯=2
π2BR U
故C 正确。

D. 加速电场的频率应该等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即2πqB f m =， 当磁感应强度为B m 时，加速电场的频率应该为2πm Bm B q f m =
，粒子的动能为E k =12mv 2。

当2πm m qB f m
≥时，粒子的最大动能由B m 决定，则 2
m m mv qB v R
= 解得粒子获得的最大动能为
()
2km 2m qB R E m =
当2πm m qB f m
<时，粒子的最大动能由f m 决定，则 v m =2πf m R
解得粒子获得的最大动能为
E km =2π2mf m 2R 2
故D 正确。

故选ACD.
8．如图所示，在光滑水平面上有宽度为d 的匀强磁场区域，边界线MN 平行于PQ 线，磁场方向垂直平面向下，磁感应强度大小为B ，边长为L （L ＜d ）的正方形金属线框，电阻为R ，质量为m ，在水平向右的恒力F 作用下，从距离MN 为d/2处由静止开始运动，线框右边到MN 时速度与到PQ 时的速度大小相等，运动过程中线框右边始终与MN 平行，则下列说法正确的是（ ）
A ．线框进入磁场过程中做加速运动
B 22
B L Fd R
m C Fd m
D ．线框右边从MN 到PQ 运动的过程中，线框中产生的焦耳热为Fd
【答案】BD
【解析】
【详解】
A 、线框右边到MN 时速度与到PQ 时速度大小相等，线框完全进入磁场过程不受安培力作用，线框完全进入磁场后做加速运动，由此可知，线框进入磁场过程做减速运动，故A 错误；
B 、线框进入磁场前过程，由动能定理得：21122d F mv
⋅=，解得：1Fd v m
=，线框受到的安培力：2222
1B L v B L Fd F BIL R R m
=== ，故B 正确； C 、线框完全进入磁场时速度最小，从线框完全进入磁场到右边到达PQ 过程，对线框，由动能定理得：221min 11()22F d L mv mv -=- 解得：min 2()Fd F d L v m m
-=- ，故C 错误； D 、线框右边到达MN 、PQ 时速度相等，线框动能不变，该过程线框产生的焦耳热：Q ＝Fd ，故D 正确； 9．在x 轴上0x =和1m x =处，固定两点电荷1q 和2q ，两电荷之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，在0.6m x =处电势最低，下列说法中正确的是（ ）
A ．两个电荷是同种电荷，电荷量大小关系为1294
q q = B ．两个电荷是同种电荷，电荷量大小关系为1232
q q = C ．0.5m x =处的位置电场强度不为0
D ．在1q 与2q 之间的连线上电场强度为0的点有2个
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．φ－x 图线的切线斜率表示电场强度的大小，0.6m x =点切线斜率为零即电场强度为0，则有 1222
0.60.4q q k k = 则
21220.690.44
q q ==
根据沿电场线方向电势降低可知，00.6m :内电场强度沿x 轴正方向，0.6m 1.0m :内电场强度沿x 轴负方向，则两个电荷是同种电荷，故A 正确，B 错误；
C ．φ－x 图线的切线斜率表示电场强度的大小，0.5m x =点切线斜率不为零，则电场强度不为0，故C 正确；
D ．由于两个电荷是同种电荷，根据电场的叠加可知，在1q 的左边和2q 的右边合场强不可能为0，所以只有在0.6m x =处合场为0即只有一处，故D 错误。

故选AC 。

10．下列说法正确的是
A ．饱和汽压与温度和体积都有关
B ．绝对湿度的单位是Pa ，相对湿度没有单位
C ．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快
D ．气体做等温膨胀，气体分子单位时间对汽缸壁单位面积碰撞的次数一定变少
E. 饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等
【答案】BDE
【解析】
【详解】
饱和汽压与温度有关，和体积无关，选项A 错误；绝对湿度及压强表示其单位是Pa ，相对湿度没有单位，则B 正确；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，则C 错误；气体做等温膨胀，分子密度变小，气体分子单位时间对汽缸壁单位面积碰撞的次数一定变少，则D 正确；饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等，则E 正确；故选BDE 。

11．在天文观察中发现，一颗行星绕一颗恒星按固定轨道运行，轨道近似为圆周。

若测得行星的绕行周期T ，轨道半径r ，结合引力常量G ，可以计算出的物理量有（ ）
A ．恒星的质量
B ．行星的质量
C ．行星运动的线速度
D ．行星运动的加速度
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A ．设恒星质量为M ，根据 2
224πMm G m r r T
= 得行星绕行有
2T =解得
2324r M GT
π= 所以可以求出恒星的质量，A 正确；
B ．行星绕恒星的圆周运动计算中，不能求出行星质量，只能求出中心天体的质量。

所以B 错误；
C ．综合圆周运动规律，行星绕行速度有
2r v T
π= 所以可以求出行星运动的线速度，C 正确；
D ．由
2T
πω= 得行星运动的加速度
22
24r a r T πω== 所以可以求出行星运动的加速度，D 正确。

故选ACD 。

12．如图所示，足够长的粗糙斜面固定于竖直向上的匀强电场E 中，两个带等量负电荷的物体AB （不计AB 间的相互作用）用质量不计的轻弹簧直接相连，在恒力F 作用下沿斜面向上做匀速运动，AB 与斜面间的动摩擦因数分别为12μμ、且12μμ>，物体所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

某时刻轻弹簧突然断开，A 在F 作用下继续前进，B 最后静止在斜面上，则（ ）
A ．轻弹簧断开前，摩擦力对
B 的冲量大于对A 的冲量
B ．B 静止前，A 和B 组成的系统动量守恒
C ．轻弹簧断开瞬间，B 物体加速度为零
D ．轻弹簧断开后，A 物体所受重力的功率变大、电势能增大
【答案】BD
【解析】
【详解】
A ．设A
B 所带电荷量均为q -，则物A 所受摩擦力
1()cos A A f m g qE μθ=+
2(cos )B B f m g qE μθ=+
由于不知道A m 与B m 的大小，故无法判断A f t 与B f t 的大小关系，故A 错误；
B ．B 静止前，AB 组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故B 正确；
C ．轻弹簧断开瞬时，B 物体受重力、斜面支持力和摩擦力作用，加速度不为零，故C 错误；
D ．物体A 在轻弹簧断开前，在拉力作用下匀速向上运动弹簧断开后，少了向下的拉力，物体A 所受合力向上，做加速运动，所以重力的功率增大，电场力做负功，电势能增大，故D 正确。

故选BD 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度如图甲所示，用游标卡尺测一金属块的长度如图乙所示。

图甲所示读数为_________mm ，图乙所示读数为_______mm 。

【答案】6.869（6.868~6870均可） 9.60
【解析】
【详解】
[1]螺旋测微器固定刻度部分读数为6.5mm ，可动刻度部分读数为
36.90.01mm 0.369mm ⨯=，所以金属板厚度测量值为6.869mm ，由于误差6.868mm~6870mm 均可
[2]游标卡尺主尺部分读数为9mm ，游标尺部分读数为120.05mm 0.60mm ⨯=，所以金属块长度测量值为9.60mm
14．某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的电动势E 和内阻r ，又能同时测量未知电阻R x 的阻值。

器材如下：
A ．电池组（四节干电池）
B ．待测电阻R x （约l0Ω）
C ．电压表V 1（量程3V 、内阻很大）
D ．电压表V 2（量程6V 、内阻很大）
E ．电阻箱R （最大阻值99. 9Ω）
F ．开关一只，导线若干
实验步骤如下：
（1）将实验器材连接成如图(a)所示的电路，闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表V 1接近满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出两只电压表的读数。

（2）根据记录的电压表V 1的读数U 1和电压表V 2的读数U 2,以12
U U 为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R 为横坐标，得到的实验结果如图(b)所示。

由图可求得待测电阻R x =____ Ω（保留两位有效数字）。

（3）图(c)分别是以两电压表的读数为纵坐标，以两电压表读数之差与电阻箱阻值的比值21U U R
-为横坐标得到结果。

由图可求得电池组的电动势E=__V ，内阻r=____Ω；两图线的交点的横坐标为___A ，纵坐标为________V .（结果均保留两位有效数字）
【答案】8.0 6.0 4.0 0.50 4.0
【解析】
【详解】
(2)[1]串联电路电流处处相等，由图（a ）所示电路图可知：
12X X
U U I R R R ==+ 则：
1211X
U R U R =+ 则12
U R U -图象的斜率： 13116
X k R -== 解得：
R X =8.0Ω
(3)[2][3]由图（a ）所示电路图可知：
21U U I R
-= 212U U U R
--图线是电源的U-I 图象，由图示图象可知，电源电动势：E=6.0V ，电源内阻： 1216 4.01.5U r U U R
∆===Ω-∆ [4][5]211U U U R
--图线是R X 的U-I 图象，两图线交点反应的是电源与定值电阻直接串联时的情况，交点
的横坐标：
6
0.50A
8.0 4.0
X
E
I
R r
===
++
纵坐标：
U=E-Ir=6-0.50×4=4.0V
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，MN是半径为R=0.8m的竖直四分之一光滑弧轨道。

竖直固定在水平桌面上，轨道末端处于桌子边缘并与水平桌面相切于N点。

把一质量为m=1kg的小球B静止放于N点，另一个与B完全相同的小球A由M点静止释放，经过N点时与B球发生正碰，碰后粘在一起水平飞出，落在地面上的P点，若桌面高度为h=1.25m，取重力加速度g=l0m/s2。

不计空气阻力，小球可视为质点。

求：
(1)与B球碰前瞬间，A球的速度大小0v：
(2)A、B两球碰后瞬间的共同速度大小1v；
(3)P点与N点之间的水平距离x。

【答案】(1)4m/s：(2)2m/s；(3)1.0m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)小球在圆弧轨道内下滑的过程中，由动能定理可得
2
1
2
mgR mv
=
解得
22100.m/s
84
v gR⨯⨯=
(2)两个小球碰撞的过程中水平方向上的动量守恒，选取向右为正方向，设碰撞后的共同速度为1v，则
01
2
mv mv
=
解得
10
11
42
22
m/s
v v
==⨯=
(3)小球从N点飞出后做平抛运动，在竖直方向上有
2
2 1.250.5s 10
h t g ⨯=== 在水平方向上有：
120.5 1.0m x v t ==⨯=
16．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数1500n =匝，横截面积220cm S =。

螺线管导线电阻 1.0Ωr =，1 4.0ΩR =，2 5.0ΩR =，30μF C =。

在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化。

求：
(1)螺线管中产生的感应电动势；
(2)闭合S ，电路中的电流稳定后，电阻1R 的电功率；
(3)S 断开后，流经2R 的电荷量。

【答案】 (1)1.2V ；(2)-25.7610W ⨯；(3)51.810C -⨯
【解析】
【详解】
(1)根据法拉第电磁感应定律有
n B E n S t t
∆Φ∆==⋅∆∆ 代入数据解得
1.2V E =
(2)根据闭合电路欧姆定律有
12 1.2A 0.12A 451
E I R R r ===++++ 电阻1R 的电功率
2-21 5.7610W P I R ==⨯
(3)S 断开后流经2R 的电荷量即为S 闭合时电容器极板上所带的电荷量Q ；S 闭合时，电容器两端的电压 20.125V 0.6V U IR ==⨯=
流经2R 的电荷量
6530100.6C 1.810C Q CU --==⨯⨯=⨯
17．某日清晨，中国海监船在执行东海定期维权巡航执法过程中，发现从事非法调查作业活动的某船只位于图甲中的A 处，预计在80秒的时间内将到达图甲的C 处，我国海监执法人员立即调整好航向，沿直线BC 从静止出发恰好在运动了80秒时到达C 处，而此时该非法船只也恰好到达C 处，我国海监部门立即对非法船只进行了驱赶．非法船只一直做匀速直线运动且AC 与BC 距离相等，我国海监船运动的v －t 图象如图乙所示。

(1)求非法船只的速度大小；
(2)若海监船加速与减速过程的加速度大小不变，海监船从B 处由静止开始若以最短时间准确停在C 点，需要加速的时间为多少？
【答案】 3s
【解析】
【详解】
(1)结合图乙可知海监船运行的位移即为v －t 图线与横坐标轴所围的面积：
170308020m 1 2[()]00m 2
x =⨯⨯－＋＝ 由运动学公式x ＝vt ，代入数据可求得：
v ＝15m/s
(2)由加速度定义式：∆=
∆v a t 代入数据可求加速与减速过程中加速度大小分别为： a 1＝20030-m/s 2＝23
m/s 2 a 2＝20010
-m/s 2＝2m/s 2 设加速时间为t 1，减速时间为t 2，要使时间最短有
1122a t a t ＝
2211221122
a t a t x += 解得
t 1＝3s。