安徽省宣城市2021届新高考物理五模试卷含解析

安徽省宣城市2021届新高考物理五模试卷
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，一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上，顶端与竖直墙壁接触，现打开尾端阀门，气体往外喷出，设喷口面积为S ，气体密度为ρ，气体往外喷出的速度为v ，则气体刚喷出时钢瓶顶端对竖直墙的作用力大小是（ ）
A ．vS ρ
B ．2v S ρ
C ．212v S ρ
D ．2v S ρ
【答案】D
【解析】
【详解】 对喷出气体分析，设喷出时间为t ，则喷出气体质量为m Svt ρ=，由动量定理，有
Ft =mv
其中F 为瓶子对喷出气体的作用力，可解得
2S S vtv
F v t ρρ==
根据牛顿第三定律，喷出气体对瓶子作用力大小为F ，再对瓶子分析，由平衡条件和牛顿第三定律求得钢瓶顶端对竖直墙壁的作用力大小也是F ，故D 正确，ABC 错误。

故选D 。

2．物块M 在静止的传送带上匀加速下滑时，传送带突然转动，传送带转动的方向如图中箭头所示.则传送带转动后( )
A ．M 减速下滑
B ．M 仍匀加速下滑，加速度比之前大
C ．M 仍匀加速下滑，加速度与之前相同
D ．M 仍匀加速下滑，加速度比之前小
【答案】C
【解析】
【详解】
传送带静止时，物块加速向下滑，对物块受力分析，垂直传送带方向
sin N mg θ=
平行传送带斜向下
sin mg N ma θμ-=
所以
sin cos a g g θμθ=-
传送带突然向上转到，物块依然相对传送带向下运动，受力没有变化，摩擦力依然平行传送带向上，所以小物块加速度不变，所以C 正确，ABD 错误；
故选C 。

3．如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的右端上方固定一根与条形磁误垂直的长直导线。

当导线中没有电流通过时，磁铁受到的支持力为N F ，受到的摩擦力为f F 。

当导线中通以如图所示方向的电流时，下列说法正确的是（ ）
A ．N F 减小，f F 水平向左
B ．N F 增大，f F 水平向右
C ．N F 减小，f F 为零
D ．N F 增大，f F 为零
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】 以导线为研究对象，由左手定则判断可知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律可知，导线对磁铁的反作用力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到桌面水平向右的摩擦力；同时磁铁对桌面的压力增大，桌面对磁铁的支持力也将增大。

故选B 。

4．在如图所示的位移（x ）—时间（t ）图象和速度（v ）—时间（t ）图象中，给出的四条图线甲、乙、丙、丁分别代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况，则下列说法正确的是（ ）
A ．0~t 1时间内，乙车的速度一直大于甲车的速度
B ．0~t 1时间内，甲车与乙车之间的距离先增大后减小
C ．0~t 2时间内，丙、丁两车的距离逐渐减小
D ．0~t 2时间内，丁车的速度先大于丙车，后小于丙车
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．根据位移－时间图象的斜率表示速度，由图象可知，乙车的速度在0~t 1时间内并不是一直大于甲车的速度，故A 错误；
B ．根据位移－时间图象的斜率表示速度，由图象可知，甲图线的斜率不变，说明甲的速度不变，做匀速直线运动，乙车的速度先大于甲车的速度后小于甲车的速度，且由同一地点向同一方向运动，则0~t 1时间内，甲车与乙车之间的距离先增大后减小，故B 正确；
CD ．由速度－时间图像可知，0~t 2时间内，丁车的速度一直比丙车速度大，且由同一地点向同一方向运动，则两车间的距离一直增大，故CD 错误。

故选B 。

5．如图所示，一倾角为30°的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离d 处有一带负电的电荷量为q 、质量为m 的小物体与圆盘始终保持相对静止．整个装置放在竖直向上的匀强电场中，电场强度2mg E q
=
,则物体与盘面间的动摩擦因数至少为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 为重力加速度）( )
A ．23(34)9g d g ω+
B ．22(31)3d g
ω
C
．24)3g d g
ω+ D
．22)3g d g
ω+ 【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】 物体以恒定角速度ω转动，所以，物体在垂直盘面方向上合外力为零，故支持力
13024N F mg mg cos mg ⎛⎫=+︒= ⎪⎝⎭
物体在盘面上的合外力即向心力
2F m d 向ω=
则最大静摩擦力至少为
2133024f F mg mg sin m d mg ω⎛⎫=++︒=+ ⎪⎝⎭
向 故物体与盘面间的动摩擦因数至少为
)
223349N m d mg g d f F g ωω++== 故A 正确，BCD 错误.
6．左手定则中规定大拇指伸直方向代表以下哪个物理量的方向（ ）
A ．磁感强度
B ．电流强度
C ．速度
D ．安培力
【答案】D
【解析】
【详解】
左手定则内容：张开左手，使四指与大拇指在同一平面内，大拇指与四指垂直，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指的方向与导体中电流方向的相同，大拇指所指的方向就是安培力的方向，故ABC 错误，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．如图所示为匀强电场中的一组等间距的竖直直线，一个带电粒子从A 点以一定的初速度斜向上射入电场，结果粒子沿初速度方向斜向右上方做直线运动，则下列说法正确的是（ ）
A．若竖直直线是电场线，电场的方向一定竖直向上
B．若竖直直线是电场线，粒子沿直线向上运动过程动能保持不变
C．若竖直直线是等势线，粒子一定做匀速直线运动
D．若竖直直线是等势线，粒子沿直线斜向上运动过程电势能增大
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．粒子做直线运动，则粒子受到的合力与初速度共线，因此粒子一定受重力作用，若竖直直线是电场线，粒子受到的电场力一定竖直向上，粒子斜向右上做直线运动，因此合力一定为零，粒子做匀速直线运动，动能不变，由于粒子的电性未知，因此电场方向不能确定，选项A错误，B正确；
CD．若竖直直线是等势线，电场力水平，由于粒子斜向右上做直线运动，因此电场力一定水平向左，合力与粒子运动的速度方向相反，粒子斜向右上做减速运动；粒子受到的电场力做负功，因此粒子沿直线斜向上运动过程电势能增大，选项C错误，D正确。

故选BD。

8．如图所示，带有正电荷的A粒子和B粒子同时以同样大小的速度(速度方向与边界的夹角分别为30°、60°)从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点射入磁场，又恰好都不从另一边界飞出，则下列说法中正确的是（）
A．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为13
B．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为3(23∶1
C．A、B3∶1
D ．A 、B 两粒子的比荷之比是(2＋3)∶3
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．设AB 两粒子在磁场中做圆周运动的半径分别为R 和r ，
根据上图可知
cos30R R d ︒+=
cos60r r d ︒+=
联立解得
3(23)23R r -==-故A 错误，B 正确。

CD ．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力， 由牛顿第二定律得
2
v qvB m r
= 解得q v m Br
=，由题意可知，两粒子的v 大小与B 都相同，则AB 两粒子的q m 之比与粒子的轨道半径成反比，即粒子比荷之比为
233+，故C 错误，D 正确。

故选BD 。

9．关于扩散现象，下列说法正确的是（ ）
A ．温度越高，扩散进行得越快
B ．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C ．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D ．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A ．根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A 正确；
B ．扩散现象不是化学反应，故B 错误；
C ．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，故C 正确；
D ．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D 正确；
E ．液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E 错误； 故选ACD 。

【点睛】
本题主要是分子动理论，理解扩散现象的本质是分子无规则热运动。

10．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s 内做匀加速直线运动，5s 末达到额定功率，之后保持以额定功率运动.其v t -图象如图所示.已知汽车的质量为3
110m kg =⨯，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则以下说法正确的是
( )
A ．汽车在前5s 内的牵引力为3510N ⨯
B ．汽车速度为25/m s 时的加速度为25/m s
C ．汽车的额定功率为100 kW
D ．汽车的最大速度为80 /m s
【答案】AC
【解析】
由速度时间图线知，匀加速运动的加速度大小a=20 5m/s 2＝4m/s 2，根据牛顿第二定律得，F-f=ma ，解得
牵引力F=f+ma=1000+4000N=5000N ，故A 正确．汽车的额定功率P=Fv=5000×
20W=100000W=100kW ，汽车在25m/s 时的牵引力F′＝100000 25
P
v ＝N ＝4000N ，根据牛顿第二定律得，加速度2240001000/3/1000
F f a m s m s m '--'=＝＝，故B 错误，C 正确．当牵引力等于阻力时，速度最大，则最大速度100000/100/1000
m P v m s m s f ＝＝＝，故D 错误．故选AC ． 点睛：本题考查了汽车恒定加速度启动的问题，理清整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解，知道牵引力等于阻力时，汽车的速度最大．
11．下列说法中正确的是( )
A ．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零
B ．布朗运动是由于液体分子对固定小颗粒的撞击引起的，固定小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著
C ．在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，两电器工作较长时间后，房子内的气温将会增加
D ．一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子动理论观点来分析，这是因为单位时间内，器壁单位面积上分子碰撞的次数增多
E.在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降
【答案】CDE
【解析】
【详解】
A ．设分子平衡距离为0r ，分子距离为r ，当0r r >，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当0r r <，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当0r r =，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，故A 错误；
B ．布朗运动是由于液体分子对固定小颗粒的撞击引起的，固定小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，不平衡性越不明显，布朗运动就越不显著，故B 错误；
C ．夏天为了降低温度同时打开电冰箱和电风扇，二电器工作较长时间后，为要消耗电能，故0W >，与外界无热交换，故0Q =，根据热力学第一定律公式：
U W Q ∆=+
房内气体内能增加，故房间内部的气温将升高，故C 正确；
D ．由玻意耳定律可知气体的体积减小，分子数密度增加，故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多，故D 正确；
E ．当车胎突然爆裂的瞬间，气体膨胀对外做功，这一短暂过程中气体与外界热量交换很少，根据热力学第一定律气体内能是减少，温度降低，故E 正确。

12．下列说法中正确的是________
A ．当温度升高时，物体内所有分子热运动速率都一定增大
B ．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
C ．在潮湿的天气里，空气的相对湿度小，有利于蒸发
D ．温度相同的不同物体，它们分子的平均动能一定相同
E.一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程，温度均由T 1升高到T 2，等压过程比等容过程吸收的热量多
【答案】BDE
【解析】
【分析】
【详解】
A ．当温度升高时，物体内分子的平均速率变大，并非所有分子热运动速率都一定增大，选项A 错误；
B ．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，选项B 正确；
C ．在潮湿的天气里，空气的相对湿度大，不利于蒸发，选项C 错误；
D ．温度是分子平均动能的标志，温度相同的不同物体，它们分子的平均动能一定相同，选项D 正确；
E ．一定质量的理想气体温度由T 1升高到T 2，则内能变化量相同，经等压过程，体积变大，对外做功W<0，则等容过程中不对外做功W=0，根据热力学第一定律可知，等压过程比等容过程吸收的热量多，选项E 正确。

故选BDE 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．在“测定金属电阻率”的实验中，需要用螺旋测微器测量金属丝的直径，其结果如图甲所示，其读数为______mm ；
测量电阻时，先用多用电表粗测金属丝的电阻阻值约为5Ω，再采用“伏安法”精确测量金属丝的电阻，实验室能够提供的实验器材有：
A ．电流表G ，量程为0~300μA ，内阻100g R =Ω
B ．电流表A 1，量程为0~0.6A ，内阻10.1r =Ω
C ．电流表A 2，量程为0~3A ，内阻20.02r =Ω
D ．电阻箱1R ，阻值范围0~999.9Ω
E.电阻箱2R ，阻值范围0~9999.9Ω
F.滑动变阻器3R ，最大阻值为10Ω
G .电源3V E =，内阻约为0.5r =Ω
H.开关一只，导线若干
回答下列问题：
（2）正确选择实验器材，电流表应选择________和__________，电阻箱应选_______；（填写元器件前的字母代号）
（3）画出电阻测量的实验电路图_______；
（4）使用正确电路，分别测量多组实验数据，并记录在如图乙G I I -坐标系中，将2R 调节到9900Ω，根据记录的实验数据做出金属丝的G I I -图线________，并算出金属丝的电阻x R =___________。

（计算结果保留两位有效数字）
【答案】1.601mm A B E
5Ω
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]螺旋测微器读数为
1.5mm 10.10.01mm 1.601mm +⨯=
（2）[2][3][4] 由所给实验器材可知，没有电压表，应该用电流表与电阻箱改装电压表。

因为流过电阻的电流最大约为 30.6A
5
E I R ===
则电流表应选择B 。

电源电动势为3V ，改装的电压表量程应为3V ，应选用电流表A 与电阻箱改装成电压表
电阻箱的阻值
9900ΩV g g
U R R I =-= 电阻箱应选E 。

（3）[5]待测电阻阻值约为5Ω ，电流表内阻约为0.1Ω，电压表内阻为10kΩ，电流表应采用外接法，滑动变阻器最大阻值为10Ω，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示
（4）[6][7]根据坐标系内描出的点作出图像如图所示
由图示图像可知，金属丝的电阻
()6210010(1009900)50.2
G g x I R R U R I I -+⨯⨯+====Ω 14．实验室有一节干电池，某同学想测量其电动势和内阻。

除了一节干电池、开关S ，导线还有下列器材供选用：
A ．灵敏电流计G （0~200μA ，内阻R A 为10Ω）
B ．定值电阻R 1（9990Ω，额定电流0.3A ）
C ．定值电阻R 2（990Ω，额定电流1A ）
D．电阻箱R（0~99.9Ω，额定电流3A）
（1）为了测量电动势，该同学应该选哪个定值电阻______（选填“R1”或“R2”）；（2）在虚线框中画出实验电路图______；
（3
）按照正确的电路图连接好电路，实验后得到如图所示的1 I
－
1
R
图像，则该同学测得电源的电动势为________V，内阻为________Ω（结果均保留两位有效数字）。

【答案】R1 1.4 0.50
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] 一节干电池电动势约为1．5V，可以把表头改装成2V的电压表，需要串联电阻阻值为：
R串＝
g
U
I﹣R A＝6
2
20010-
⨯
﹣10Ω＝9990Ω
选定值电阻R1。

(2)[2] 应用电压表与电阻箱测电源电动势与内阻，电压表测路端电压，实验电路图如图所示：
(3)[3][4] 电压表内阻为：
R V＝R A+R1
由图示电路图可知，电源电动势为：
E＝U+I总r＝IR V+（I+V
IR
R
）r
整理得：
1
I
＝V
rR
E
•
1
R
+V
R r
E
+
由图示1
I
﹣
1
R
图象可知，图象的斜率：
k＝V
rR
E
＝
4
0.710
2
⨯
截距：
b＝V
R r
E
+
＝0.7×104
解得电源电动势：
E＝1.4V，r＝0.50Ω
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如下图，一横截面积为S的绝热气缸固定在绝热水平面上，一绝热活塞封闭气缸内一定质量的理想气体，在气缸右侧有一暖气管，气缸与暖气管相接处密闭性良好，气缸左侧的活塞用一跨过定滑轮的轻绳与一质量为M的砝码相连。

当活塞稳定后，测得活塞到气缸右侧壁之间的距离L，温度传感器测得此时气缸内气体的温度为T1。

现让高温暖气从暖气管的上端流进、再从暖气管的下端流出，经过一段时间后发现活塞缓慢向左移动了一小段距离后便静止不动了。

这个过程中气缸内的气体吸收热量Q后，温度传感器的读数为T2。

设重力加速度为g，大气压强为P0，忽略所有摩擦，回答问题。

(i)试分析密闭气体体积的变化，并求出此变化量ΔV；
(ii)求此过程中气缸内气体内能的变化量ΔU。

【答案】(i)21
1
=
T T
V SL
T
-
∆；(ii)()21
1
=
T T
U Q P S Mg L
T
-
∆--⋅
【解析】
【分析】
【详解】
(i)由于气缸内的气体温度升高，故活塞将向左移动，设气缸再次稳定后向左移动的距离为ΔL。

由题目中的条件可知，容器内的气体是在做等压变化。

由理想气体状态方程可得
12
()
LS LS S L
T T
+⋅∆
=
解得
21
1
T T
L L
T
-
∆=
故变化的体积为 211
T T V S L SL T -∆=⋅∆= (ii)以气缸活塞为研究对象，设气缸里面的大气压对气缸的压力为F 根据力的平衡可得
0F P S Mg =-
暖流给气缸中的气体加热，当气体温度为T 2时，气体膨胀对外做的功为：
21001()()T T W F L P S Mg L P S Mg L T -=-⋅∆=--⋅∆=--⋅
由热力学第一定律可知，容器中的气体内能的增加量为
2101
()T T U Q P S Mg L T -∆=--⋅ 16．水平折叠式串列加速器是用来产生高能离子的装置,如图是其主体原理侧视图．图中111aa bb cc 为一级真空加速管,中部1bb 处有很高的正电势ϕ，1aa 、1cc 两端口均有电极接地(电势为零)；1cc 、1dd 左边为方向垂直纸面向里的匀强磁场； 111dd ee ff 为二级真空加速管,其中1ee 处有很低的负电势ϕ-,1dd 、1ff 两端口均有电极接地(电势为零)．有一离子源持续不断地向1aa 端口释放质量为m 、电荷量为e 的负一价离子,离子初速度为零,均匀分布在1aa 端口圆面上．离子从静止开始加速到达1bb 处时可被设在该处的特殊装置将其电子剥离,成为正二价离子(电子被剥离过程中离子速度大小不变)；这些正二价离子从1cc 端口垂直磁场方向进入匀强磁场，全部返回1dd 端口继续加速到达1ee 处时可被设在该处的特殊装置对其添加电子，成为负一价离子(电子添加过程中离子速度大小不变)，接着继续加速获得更高能量的离子．已知1aa 端口、1cc 端口、1dd 端口、1ff 端口直径均为L,1c 与1d 相距为2L,不考虑离子运动过程中受到的重力,不考虑离子在剥离电子和添加电子过程中质量的变化,370.6sin ︒=，370.8cos ︒=，求：
(1)离子到达1ff 端口的速度大小v ；
(2)磁感应强度度大小B ；
(3)在保证(2)问中的B 不变的情况下,若1aa 端口有两种质量分别为216()5m m =、2214()15m m =，电荷量均为e 的的负一价离子,离子从静止开始加速,求从1ff 端口射出时含有m 1、m 2混合离子束的截面积为多少．
【答案】 (1)32
e v m ϕ= (2)123m B L e ϕ= (3)20.083S L = 【解析】
（1）对离子加速全过程由动能定理得到：2162
e mv ϕ=
解得：32e v m ϕ= （2）进入磁场中16e v m
ϕ=
，32r L = 2212v ev B m r =， 解得：123m B L e
ϕ= （3）2165m m ⎛⎫= ⎪⎝⎭
，221415m m ⎛⎫= ⎪⎝⎭， 131.2 1.82r L L =⨯=，1143 1.4152
r L L =⨯= 2274120.40.60.08336042L S L L L π⎛⎫=⨯-⨯⨯= ⎪⎝⎭
17．我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。

如图所示，质量m ＝60 kg 的运动员从倾角θ=30°、长度L=80m 的直助滑道AB 的A 处由静止开始匀加速滑下，经过t=8s 到达助滑道末端B 。

为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C 处附近是一段以O 为圆心、半径R=14m 的圆弧，助滑道末端B 与弯曲滑道最低点C 的高度差h ＝5 m ，运动员在B 、C 间运动时阻力做功W ＝－1 000 J ，g ＝10 m/s 2.求：
(1)运动员在AB 段下滑时受到阻力F f 的大小；
(2)运动员到达滑道最低点C 时对滑道的压力F N 的大小。

【答案】（1）150N ；（2）2600N 。

【解析】
【分析】
【详解】
(1)A 到B ：由牛顿第二定律得：
sin f mg F ma θ-=
212
L at = 150f F N =
(2)A 到C ：由动能定理得
21(sin )02
f C m
g L
h F L W mv θ+-+=- 在C 点
2C N v F mg m R
-= 2600N N F =
根据牛顿第三定律压力与支持力大小相等，为2600N 。