重庆市渝中区2021届新高考一诊物理试题含解析

重庆市渝中区2021届新高考一诊物理试题
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．甲、乙两运动员在做花样滑冰表演，沿同一直线相向运动，速度大小都是1m/s ，甲、乙相遇时用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动，速度大小分别为1m/s 和2m/s.求甲、乙两运动员的质量之比（ ） A ．1:2 B ．2:1
C ．2:3
D ．3:2
【答案】D 【解析】 【详解】 由动量守恒定律得
112222
11m v m v m v m v ''-=- 解得
122
2
11m v v m v v '+=
'
+
代入数据得
1232
m m = 故选D 。

2．如图所示，把一块不带电的锌板接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，验电器的金属箔片张开，则下列说法中正确的是（ ）
A ．紫外线的波长比可见光长
B ．验电器的金属箔片带正电
C ．从锌板逸出电子的动能都相等
D ．若改用红外灯照射，验电器的金属箔片一定张开 【答案】B 【解析】 【详解】
A ．根据电磁波谱内容可知，紫外线的频率大于可见光，根据：
c f λ=
则紫外线波长小于可见光，A 错误；
B ．发生光电效应时，有光电子从锌板飞出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电，B 正确；
C ．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能为：
km 0E h W ν=-
但不是所有电子的动能等于最大初动能，C 错误；
D ．根据光电效应产生条件，当红外灯照射，则红外线频率小于紫外线，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔不一定张开，D 错误。

故选B 。

3．水平地面上的物体由静止开始竖直向上运动，在运动过程中，物体的动能E k 与位移x 的关系图像如图所示，则满足机械能守恒的阶段是（ ）
A ．0～h
B ．h ～2h
C ．2h ～3h
D ．3h ～5h
【答案】C 【解析】 【详解】
0-h 阶段，动能增加量为2mgh ，重力势能的增加量为mgh ，所以机械能增加了3mgh ；h-2h 阶段，动能不变，重力势能增加mgh ，所以机械能不守恒；2h-3h 阶段，重力势能增加mgh ，动能减小mgh ，所以机械能守恒；3h-5h 阶段，重力势能增加2mgh ，动能减小mgh ，机械能增加，ABD 错误，不符合题意；C 正确，符合题意。

故选C 。

4．如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d 点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa 打到屏MN 上的a 点，通过pa 段用时为t.若该微粒经过P 点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN 上．若两个微粒所受重力均忽略,则新微粒运动的 ( )
A ．轨迹为pb,至屏幕的时间将小于t
B ．轨迹为pc,至屏幕的时间将大于t
C ．轨迹为pa ，至屏幕的时间将大于t
D ．轨迹为pb,至屏幕的时间将等于t 【答案】C 【解析】
试题分析：由动量守恒定律可得出粒子碰撞后的总动量不变，由洛仑兹力与向心力的关系可得出半径表达式，可判断出碰后的轨迹是否变化；再由周期变化可得出时间的变化．
带电粒子和不带电粒子相碰，遵守动量守恒，故总动量不变，总电量也保持不变，由2
v Bqv m r
=，得：
mv P
r qB qB =
=，P 、q 都不变，可知粒子碰撞前后的轨迹半径r 不变，故轨迹应为pa ，因周期2m T qB
π=可
知，因m 增大，故粒子运动的周期增大，因所对应的弧线不变，圆心角不变，故pa 所用的时间将大于t ，C 正确；
【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式mv
R Bq
=
，周期公式2m T Bq π=
，运动时间公式2t T θ
π
=
，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题，
5．2019年被称为5G 元年。

这一年全球很多国家开通了5G 网络，开启了一个全新的通信时代，即万物互联的物联网时代，5G 网络使用的无线电电波通信频率是在3.0GHz 以上的超高频段和极高频段（如图所示），比目前4G 及通信频率在0.3GHz~3.0GHz 间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的的传输速率。

下列说法正确的是（ ）
A．4G信号是纵波，5G信号足横波
B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C．4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D．5G信号比4G信号波长更长，相同时间传递的信息量更大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．电磁波均为横波，A错误；
B．两种不同频率的波不能发生干涉，B错误；
C．因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，C正确；
D．5G信号频率更高，光子的能量越大，故相同时间传递的信息量更大，故D错误。

故选C。

6．如图所示，真空中，垂直于纸面向里的匀强磁场只在两个同心圆所夹的环状区域存在(含边界)，两圆的半径分别为R、3R，圆心为O．一重力不计的带正电粒子从大圆边缘的P点沿PO方向以速度v1射入磁场，其运动轨迹如图，轨迹所对的圆心角为120°．若将该带电粒子从P点射入的速度大小变为v2时，不论其入射方向如何，都不可能进入小圆内部区域，则v1：v2至少为
A 23
B3C
43
D．3
【答案】B 【解析】
【详解】
粒子在磁场中做圆周运动，如图：
由几何知识得：133tan 60
R
r R ︒
==，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：2111v qv B m r =，解得：13qBR
v m
=
；当该带电粒子从P 点射入的速度大小变为v 2时，若粒子竖直向上射入磁场粒子恰好不能进入磁场时，即粒子轨道半径2r R =，则不论其入射方向如何，都不可能进入小圆内部区域，此时洛伦兹力
提供向心力，由牛顿第二定律得：2222v qv B m r =，解得：2qBR
v m
=，则：12:3v v =B 正确，ACD
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 ．共享单车是“新四大发明”之一，手机和互联网、互联网和单车之间都是通过红外线传递信息的
B ．高速运动的物体，沿运动方向的长度会变长
C ．发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是因为发生沙尘暴时只有波长较长的一部分光才能到达地面
D ．根据多普勒效应可以算出宇宙中的星球靠近或远离地球的速度 E.光纤通信、医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理 【答案】CD
E 【解析】 【详解】
A ．手机是通过电磁波传递信息的，故A 错误；
B ．根据相对论可知，高速运动的物体，沿运动方向的长度会变短，故B 错误；
C ．波长较短的光容易被障碍物挡住，不能到达地面，波长较长的光更容易发生衍射而透过沙尘间的缝隙到达地面，故C 正确；
D ．由于波源与接受者的相对位移的改变而导致接受频率的变化，称为多普勒效应，故根据多普勒效应，可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故D 正确；
E ．光纤通信、医用纤维式窥镜都利用了光的全反射原理，故E 正确。

故选：CDE 。

8．一物体静止在粗糙水平地面上，受到一恒力F 作用开始运动，经时间t 0，其速度变为v ；若物体由静止开始受恒力2F 作用，经时间t 0，其速度可能变为（ ） A ．v B ．2v
C ．3v
D ．4v
【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
设恒力与水平方向夹角为θ，物体质量为m ，动摩擦力因数为μ，由牛顿第二定律有
1cos (sin )F mg F ma θμθ--=
得
1(cos sin )F mg
a m
θμθμ+-=
同理当拉力变为2F 时，有
212(cos sin )2(cos sin )22F mg F mg
a a m m
θμθμθμθμ+-+-=
>=
由速度公式0v at =可知，速度将大于原来的2倍，故AB 错误，CD 正确。

故选CD 。

9．某同学在实验室中研究远距离输电的相关规律，由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共有8卷代替输电线路（忽略输电线的自感作用）．第一次试验采用如图甲所示的电路图，将输电线与学生电源和用电器直接相连，测得输电线上损失的功率为1P ，损失的电压为1U ；第二次试验采用如图乙所示的电路图，其中理想变压器1T 与学生电源相连，其原副线圈的匝数比12:n n ，理想变压器2T 与用电器相连，测得输电线上损失的功率为2P ，损失的电压为2U ，两次实验中学生电源的输出电压与电功率均相同，下列正确的是
A ．2112::P P n n =
B ．22
2112::P P n n =
C ．2112::U U n n =
D ．22
2112::U U n n =
【答案】BC 【解析】 【详解】
设学生电源提供的电压为U ，输出功率为P ，输电线的总电阻为r ，则第一次实验中的电流为P
I U
=
，故1U Ir =，2
1P I r
=；第二次试验中，根据变压器电流反比线圈匝数可知
2
11
n I I n =，输电线中的电流为112n I I n =，故1212n U I r Ir n ==，2221212
()n
P I r I r n ==，所以122112n Ir U n n U Ir n ==，22
122212
21
2()n I r P n n P I r n ==，
BC 正确． 【点睛】
对于远距离输电这一块：
（1）输电电流I ：输电电压为U ，输电功率为P ，则输电电流P
I U
=
； （2）电压损失U ∆：U Ir ∆=，输电线始端电压U 与输电线末端电压'U 的差值；
（3）功率损失：远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的功率①2
P I R ∆=线，
②P I U ∆=∆，③2
U P R
∆∆=．
10．某科技小组设计的月球探测器的环月轨道方案如图所示，环月轨道Ⅰ为圆形轨道，环月轨道Ⅱ为椭圆轨道，远月点记为P ，近月点记为Q （图中未标出），下列说法正确的是（ ）
A ．探测器在环月轨道Ⅰ上运动的速度比月球的第一宇宙速度小
B ．探测器在环月轨道Ⅰ上的运行周期比在环月轨道Ⅱ上的运行周期长
C ．探测器在轨道Ⅱ上运行时，远月点的加速度数值比近月点的加速度数值大
D ．探测器在环月轨道Ⅰ上运行时的机械能小于在环月轨道Ⅱ上的机械能 【答案】AB 【解析】 【详解】
A．根据第一宇宙速度的表达式v=
轨道Ⅰ上的运行速度比月球的第一宇宙速度小，选项A正确；
B．根据开普勒第三定律可知，探测器在环月轨道Ⅰ上的运行半径大于在环月轨道Ⅱ上的运行的半长轴，则探测器在环月轨道Ⅰ上的运行周期比在环月轨道Ⅱ上的运行周期长，选项B正确；
C．探测器在轨道Ⅱ上运行时，在远月点受到的月球的引力较小，则在远月点的加速度数值比近月点的加速度数值小，选项C错误；
D．探测器从轨道Ⅰ在P点减速才能进入轨道Ⅱ，可知探测器在环月轨道Ⅰ上运行时的机械能大于在环月轨道Ⅱ上的机械能，选项D错误；
故选AB.
11．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。

12．下列说法正确的是_____
A．悬浮在液体中的微粒越大，某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显
B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力
C．分子平均速率大的物体的温度一定比分子平均速率小的物体的温度高
D．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性
E.外界对气体做功，气体的内能可能减小
【答案】BDE
【解析】
【详解】
A．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数越少，布朗运动越明显，故A错误；B．由于表面分子较为稀疏，故液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，故B正确；
C．分子的平均动能相等时，物体的温度相等；考虑到分子的质量可能不同，分子平均速率大有可能分子的平均动能小；分子平均速率小有可能分子的平均动能大．故C错误；
D．由热力学第二定律可知，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确；
E．当外界对气体做功，根据热力学第一定律△U=W+Q分析可知，内能可能增大也可能减小，故E正确．三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某实验小组的同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验时进行了如下的操作（滑轮的大小可忽略）：
①滑块甲放在气垫导轨上，滑块乙穿在涂有润滑剂的竖直杆上，调整气垫导轨水平，气垫导轨的适当位置放置光电门，实验时记录遮光条的挡光时间t；
②将两滑块由图中的位置无初速释放，释放瞬间两滑块之间的细绳刚好水平拉直；
③测出两滑块甲、乙的质量M=0.20kg、m=0.10kg，当地重力加速度为g=9.80m/s2。

回答下列问题：
(1)如图，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=______cm；
(2)实验小组在实验时同时对以下物理量进行了测量，其中有必要的测量是_____（填序号）； A.滑轮到竖直杆的距离L=0.60m B.滑块甲到滑轮的距离a=1.50m
C.物块甲的遮光条到光电门的距离b=0.40m
(3)当遮光条通过光电门瞬间，滑块乙速度的表达式．．．
为v 乙=________________； (4)若测量值t=_____s ，在误差允许的范围内，系统的机械能守恒。

（保留两位有效数字）
【答案】0.420 AC (
)
t
L b L
+-2
2
0.0020或2.0×10-3
【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]游标卡尺的读数由主尺读数和游标尺读数组成，遮光条的宽度 d=4mm+4×0.05mm=4.20mm=0.420cm
(2)[2]本实验验证系统的机械能守恒，即系统减少的重力势能等于系统增加的动能，研究滑块甲运动到光电门的过程，系统减少的重力势能
22P ()E mg L b L ∆=+-
系统增加的动能
2
2k 11+22
E Mv mv ∆=
甲乙 绳上的速度关系如图
则有
22()=L b L v v +-甲乙
故必要的测量为滑轮到竖直杆的距离L=0.60m ，物块甲的遮光条到光电门的距离b=0.40m ，故AC 正确，
B 错误。

故选AC 。

(3)[3]利用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，当遮光条通过光电门瞬间，滑块甲速度 =d v t 甲 根据绳上的速度关系可知，滑块乙的速度
22()v t L b L =+-乙
(4)[4]由(2)的分析可知，系统机械能守恒，则满足
222211()+22
mg L b L Mv mv +-=
甲乙 解得
t=2.0×10-3s 14．用如图甲所示装置验证滑块（含遮光片）和重物组成的系统机械能守恒。

光电门固定在气垫导轨上B 点。

实验步骤如下：
①用天平测滑块（含遮光片）质量M 和重物质量m ，用螺旋测微器测遮光片宽度d 。

测得M=3.0kg ，m=l.0kg 。

②正确安装装置，并调整气垫导轨使其水平，调整滑轮，使细线与导轨平行。

③在气垫导轨上确定点A ，让滑块由静止从A 点释放，记录滑块通过光电门遮光片的挡光时间t ∆；并用刻度尺测A 、B 两点间距离s 。

④改变A 点位置，重复第③步，得到如下表数据：
1 2 3 4 5 6 s/cm 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
t ∆/（-310s ⨯） 2.19 1.78 1.55 1.38 1.26 1.17
回答下列问题：
(1)测遮光片的宽度d 时的情况如图乙所示，则d=___________mm 。

(2)只将滑块放在导轨上，给气垫导轨充气，调整气垫导轨，当滑块___________时，可以认为导轨水平了。

(3)某同学分析处理表中第3组数据，则他算得系统减少的重力势能△E p =___________J ，系统增加的动能△E k =___________J 。

根据计算结果，该同学认为在误差范围内系统机械能守恒。

（g 取9.80m/s 2，计算结果保留3位有效数字）
(4)另一位同学认为前面伺学只选择了一组数据，他尝试利用上表中全部数据，做出了函数关系图像，图像是一条过坐标原点的直线___________。

A ．s t -∆
B ．2s t -∆
C ．1s t -∆
D ．21s t
-∆ 【答案】2. 150 静止 3. 92 3. 85 D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．测遮光片的宽度d =2mm+0.01mm×15.0=2.150mm ；
(2)[2]．只将滑块放在导轨上，给气垫导轨充气，调整气垫导轨，当滑块静止时，可以认为导轨水平了；
(3)[3][4]．分析处理表中第3组数据，则算得系统减少的重力势能
△E p =mgs=1.0×9.8×0.40J=3.92J
滑块的速
3
3
2.15010m/s 1.39m/s 1.5510d v t --⨯===∆⨯ 系统增加的动能
2211()4 1.39J 3.85J 22
k E M m v =+=⨯⨯=V (4)[5]．要验证的关系是
21()()2d mgs M m t
=+∆ 即
22
()12M m d s mg t +=∆ 则为得到的图像是一条过坐标原点的直线，则要做21s t
-
∆，故选D 。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，足够长的“U”形框架沿竖直方向固定，在框架的顶端固定一定值电阻R ，空间有范围足够大且垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，电阻值均为R 的金属棒甲、乙垂直地放在框架上，
已知两金属棒的质量分别为m=2.0×
10-2kg 、m 乙=1.0×10-2kg 。

现将金属棒乙锁定在框架上，闭合电键，在金属棒甲上施加一竖直向上的恒力F ，经过一段时间金属棒甲以v=10m/s 的速度向上匀速运动，然后解除锁定，金属棒乙刚好处于静止状态，忽略一切摩擦和框架的电阻，重力加速度g=10m/s 2。

则
(1)恒力F 的大小应为多大？
(2)保持电键闭合，将金属棒甲锁定，使金属棒乙由静止释放，则金属棒乙匀速时的速度v 2应为多大？
(3)将两金属棒均锁定，断开电键，使磁感应强度均匀增加，经时间t=0.1s 磁感应强度大小变为2B 此时金属棒甲所受的安培力大小刚好等于金属棒甲的重力，则锁定时两金属棒之间的间距x 应为多大？
【答案】 (1) 0.4N ；(2) 5m/s ；(3) 2m 3
x =
【解析】
【详解】 (1)金属棒甲匀速运动时，由力的平衡条件可知：
F=m 甲g+BI 甲L
由题图可知流过金属棒乙的电流大小应为：
2
I I =乙甲 金属棒乙刚好处于静止状态，由平衡条件可知：
2
BI L m g =甲乙 由以上整理得：
F=m 甲g+2m 乙g
代入数据解得：
F=0.4N ；
(2)金属棒乙锁定，闭合电键，金属棒甲向上匀速运动时，有
E 甲=BLv 1
由闭合电路的欧姆定律得：
23E I R
=甲甲 对金属棒乙，由平衡条件可知：
BI 甲L=2BI 乙L=2m 乙g
解得：
122
3m gR v B L =乙 将金属棒甲锁定，金属棒乙匀速时，有：
22223B L v m g BI L R
'==乙 解得：
222
32m gR v B L =乙 联立解得：
v 2=5m/s ；
(3)由法拉第电磁感应定律得：
BS BLx E t t t
∆Φ∆===∆∆ 由闭合电路的欧姆定律得： 2E I R =
由题意可知：
m 甲g=2BIL
联立以上可得：
21223m gR v B L
= 解得：
13v tm x m =甲乙
代入数据得：
2m 3
x =。

16．如图所示，两完全相同质量为m=1kg 的滑块放在动摩擦因数为μ=14
的水平面上。

长度均为L=1m 的轻杆OA 、OB 搁在两个滑块上，且可绕铰链O 自由转动，两轻杆夹角为74°。

现用竖直向下的恒力F=20N
作用在铰链上，使两滑块由静止开始滑动。

已知重力加速度g=10m/s 2，sin37°
=0.6，cos37°=0.8。

求： (1)此时轻杆对滑块A 的作用力F A 的大小；
(2)此时每个滑块的加速度a 大小；
(3)当轻杆夹角为106°时，每个滑块的速度v 大小。

【答案】（1）12.5N ；（2）22.5m/s ；（32m/s 。

【解析】
【分析】
【详解】
(1)在O 点，F 沿杆的分力为
2cos37A F F =
︒
解得 12.5A F =N
(2)由
()cos375A f mg F μ=+︒=N
()sin37cos37A A F mg F ma μ︒-+︒=
解得
22.5m s a =
(3)因为
52F f mg μ⎛⎫=+= ⎪⎝
⎭N 保持不变，克服摩擦力做功
()210cos37sin372W f x L L ==⋅︒-︒=f ΔJ
恒力F 做功为
()20cos37sin374W F y L L ==⋅︒-︒=F ΔJ
2122
F f W W mv -=⨯ 解得
v =
17．如图所示，开口竖直向上的细玻璃管内有一段长为L 2=15cm 的水银柱，封闭了一段长度为L 1=20cm 的气体，此时封闭气体温度为300K ，水银柱的上端距离管口的距离为L 3=5cm ，已知大气压强为p 0=75cmHg 。

现把玻璃管缓慢旋转90°至水平位置保持不动，然后对玻璃管缓慢加热到水银柱刚好没流出管口，求：
①玻璃管旋转90°时，封闭气体的长度为多少？
②水银柱刚好没流出管口时，此时玻璃管中封闭气体的温度为多少K ？
【答案】①24cm ；②312.5K
【解析】
【分析】
【详解】
①初态
102L p p p =+ 11V L S =
玻璃管旋转90°时 20p p =
'21V S L =
等温变化
1122pV p V =
解得气体长度为 '124cm L = ②水平升温前 2300K T = 升温后
331)(V S L L =+ 等压变化
3223
V V T T = 解得
3312.5K
T。