【含5套模拟卷】北京市东城区2021届新高考物理模拟试题(2)含解析 20页

北京市东城区 2021 届新高考物理模拟试题（ 2） 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．平均速度定义式为 sv t ，当 △t 极短时， s t 可以表示物体在 t 时刻的瞬时速度，该定义应用了下列 哪种物理方法（ ） A．极限思想法 B．微元法 C．控制变量法 D．等效替代法 【答案】 A 【解析】 【分析】 当 t 极短时， s t 可以表示物体在 t 时刻的瞬时速度，该物理方法为极限的思想方法。 【详解】 平均速度定义式为 = sv t ，当时间极短时，某段时间内的平均速度可以代替瞬时速度，该思想是极限的思 想方法，故 A 正确， BCD 错误。 故选 A。 【点睛】 极限思想法是一种很重要的思想方法，在高中物理中经常用到．要理解并能很好地掌握。 2．一定量的理想气体从状态 a 开始，经历三个过程 ab、bc、ca 回到原状态，其 p T 图像如图所示，下 列判断正确的是（ ） A．过程 ac 中气体内能的增加等于吸收的热量 B．过程 bc 中气体既不吸热也不放热 C．过程 ab 中气体吸收的热量大于气体内能的增加 D． a、b 和 c 三个状态中，状态 a 气体的内能最小 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．过程 ac 为等压变化，由 V C T 可知，温度升高，体积增大，气体对外做功，温度升高，内能增大， 由热力学第一定律可知， 气体内能的增加等于吸收的热量与气体对外做功之差， 则气体内能的增加小于吸 收的热量，故 A 错误； B．过程 bc 为等温变化， △ U=0，但气体压强减小， 由 =pV C T 知 V 增大， 气体对外做功， W ＜0，由 △U=Q+W 可知 Q ＞0 即气体吸收热量，故 B 错误； C．过程 ab 为等容变化，温度升高，内能增大，体积不变，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量等 于气体内能的增加，故 C 错误； D．理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大， a、 b 和 c 三个状态中，状态 a 温度最低，则 理想气体的内能最小，故 D 正确。 故选 D。 3．2019 年 4 月 10 日，世界上第一张黑洞照片诞生了，证实了神秘天体黑洞的存在。黑洞是宇宙中质量 巨大的一类天体，连光都无法逃脱它的引力束缚。取两天体相距无限远时引力势能为零，引力势能表达式 为 p GMmE r ，已知地球半径 R=6400km ，光速 c=3x108m/s。设想把地球不断压缩（保持球形不变） ， 刚好压缩成一个黑洞时，地球表面的重力加速度约为（ ） A． 7×109m/s2 B．7×1010m/s2 C．1.4 ×1010m/s 2 D． 1.4 ×1011m/s2 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 在地球表面有 2 MmG mg R 解得 2GM gR ① 连光都无法逃脱它的引力束缚，故有 21 '' 2 c GMmm R v 解得 21 2 cv GM R ② 联立①② 16 9 2 2 6 9 10 7.0 10 m / s 2 2 6.4 10 cg R v A 正确 BCD 错误。 故选 A。 4．如图所示，在光滑的水平桌面上有一弹簧振子，弹簧劲度系数为 k ，开始时，振子被拉到平衡位置 O 的右侧 A 处，此时拉力大小为 F，然后释放振子从静止开始向左运动，经过时间 t 后第一次到达平衡位置 O 处，此时振子的速度为 v，在这个过程中振子的平均速度为 A．等于 B．大于 C．小于 D．0 【答案】 B 【解析】 【分析】 平均速度等于这段位移与所需要的时间的比值．而位移则通过胡克定律由受力平衡来确定。 【详解】 根据胡克定律， 振子被拉到平衡位置 O 的右侧 A 处，此时拉力大小为 F，由于经过时间 t 后第一次到达平 衡位置 O 处，因做加速度减小的加速运动，所以这个过程中平均速度为 ，故 B 正确， ACD 错 误。 【点睛】 考查胡克定律的掌握，并运用位移与时间的比值定义为平均速度，注意与平均速率分开，同时强调位移而 不是路程。 5．关于原子、原子核和波粒二象性的理论，下列说法正确的是（ ） A．根据玻尔理论可知，一个氢原子从 5n 能级向低能级跃迁最多可辐射 10 种频率的光子 B．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，但能量不一定守恒 C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光照强度太弱 D． α、 β、 γ三种射线中， α射线的电离本领最强， γ射线的穿透本领最强 【答案】 D 【解析】 【详解】 A．大量氢原子从 5n 能级向低能级跃迁最多可辐射 10 种频率的光子，一个氢原子从 5n 能级向低能 级跃迁最多只能辐射 4 种频率的光子，故 A 错误； B．在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，能量也守恒，故 B 错误； C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为金属的极限频率大于入射光的频率，故 C 错误； D． α、 β、 γ三种射线中， α射线的电离本领最强， γ射线的穿透本领最强，故 D 正确。 故选 D。 6．甲、乙两物体同时同地沿同一直线运动的速度一时间图象如图所示，下列说法正确的是（ ） A． 0t 时刻两物体的加速度方向相同 B． 0t 时刻两物体的速度方向相同 C．甲物体的加速度逐渐减小 D． 02t 时刻两物体相遇 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 A．由图象可知，斜率表示加速度，则 0t 时刻两物体的加速度方向相反，选项 A 错误； B．v-t 图象中速度在时间轴的同一侧表示速度方向相同，则 0t 时刻两物体的速度方向相同，选项 B 正确； C．由斜率表示物体的加速度可知，甲物体的切线斜率越来越大，即加速度逐渐增大，选项 C 错误； D． v-t 图象所围面积表示位移，相遇表示位移相等，由图象可得， 02t 时刻两物体不相遇，选项 D 错误。 故选 B。 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．用如图所示的装置研究光电效应现象，光电管阴极 K 与滑动变阻器的中心抽头 c 相连，光电管阳极与 滑动变阻器的滑片 P 相连，初始时滑片 P 与抽头 c 正对，电压表的示数为 0（电压表 0 刻线在表盘中央） 。 在移动滑片 P 的过程中， 光电流， 随电压表示数 U 变化的图像如图所示， 已知入射光的光子能量为 1.6eV。 下列说法正确的是（ ） A．当滑片 P 与 c 正对时，电路中无光电流 B．当 U=－ 0.6V 时，滑片 P 位于 b、c 之间 C．阴极材料的逸出功为 0.6eV D．当 U=0.8V 时，到达阳极的光电子的最大动能为 1.4eV 【答案】 BD 【解析】 【分析】 【详解】 A．由题意可知，能发生光电效应，当滑片 P 与 c 正对时，光电管两端无电压，但此时光电子仍能从阴极 到达阳极，则电路中有光电流，故 A 错误； B．由图可知，当 U=－0.6V 时，光电流为 0 即为遏制电压，即光电管两端接反向电压，则阴极电势应更 高，滑片 P 位于 b、c 之间，故 B 正确； C．由光电效应方程有 k 0E h Wν ，由图可知，当 U=－0.6V 时，光电流为 0 即为遏制电压，则有 k0.6eV 0 E 联立解得 0 1.0eVW 故 C 错误； D．光电子逸出时的最大初动能为 k0 0 0.6eVE h W 当 U=0.8V 时由动能定理得 k k0eU E E 得 k k0 (0.8 0.6)eV=1.4eVE eU E 故 D 正确。 故选 BD 。 8．如图所示，电阻不计、 间距为 l 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为 B、方向竖直向下的匀强 磁场中，导轨左端接一定值电阻 R．质量为 m、电阻为 r 的金属棒 MN 置于导轨上，受到垂直于金属棒的 水平外力 F 的作用由静止开始运动，外力 F 与金属棒速度 v 的关系是 F=F 0+kv （F 0、k 是常量） ，金属棒 与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为 i，受到的安培力大小为 FA，电阻 R 两端的电压为 UR ， 感应电流的功率为 P，它们随时间 t 变化图象可能正确的有 A． B． C． D． 【答案】 BC 【解析】 【分析】 对金属棒受力分析，根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和牛顿第二定律得出 F合 表达式，分情 况讨论加速度的变化情况，分三种情况讨论：匀加速运动，加速度减小的加速，加速度增加的加速，再结 合图象具体分析． 【详解】 设金属棒在某一时刻速度为 v，由题意可知，感应电动势 E BLv ，环路电流 E BLI v R r R r ， 即 I v ； 安培力，方向水平向左，即 2 2B L vF BIL R r安 ， F v安 ； R 两端电压 R BLRU IR v R r ， 即 RU v ； 感应电流功率 2 2 2B LP EI v R r ， 即 2P v ． 分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿第二定律可得： 2 2 2 2 0 0 ( )B L B LF F F F kv v F k v R r R r合 安 ， 即加速度 F a m 合 ，因为金属棒从静止出发，所以 0 0F ，且 0F合 ，即 0a ，加速度方向水平向右． （ 1）若 2 2B Lk R r ， 0F F合 ，即 0Fa m ，金属棒水平向右做匀加速直线运动．有 v at ，说明 v t ， 也即是 I t ， 2 RF t U t P t安 ， ， ，所以在此情况下没有选项符合． （ 2）若 2 2B Lk R r ， F合 随 v 增大而增大，即 a 随 v 增大而增大，说明金属棒做加速度增大的加速运动， 速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度的关系可知 B 选项符合； （ 3）若 2 2B Lk R r ， F合 随 v 增大而减小，即 a 随 v 增大而减小， 说明金属棒在做加速度减小的加速运动， 直到加速度减小为 0 后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知 C 选项符合． 9．一栋大楼的电梯运行高度为 104m，测试人员测试电梯的运行情况。某次测试时让电梯从地面直达最 高处，电梯运行的速度不超过 4m/s，加速度大小不超过 22m/s 。电梯中的测试人员的质量为 75kg ，重力 加速度 g 取 210m/s 。若电梯以最短时间运行，下列说法正确的是（ ） A．最短时间为 28s B．最短时间为 24s C．测试人员的脚部承受的最大压力为 750N D．测试人员的脚部承受的最大压力为 900N 【答案】 AD 【解析】 【详解】 电梯运行时间最短，则电梯运动的过程如下：以最大加速度 a 做初速度为 0 的加速运动至最大速度 v，再 以速度 v 匀速运动，最后以最大加速度 a 做减速运动至静止。加速和减速过程有对称性。 AB ．匀加速过程与匀减速过程，均有 1 4 2s 2 vt a 通过的位移 2 2 1 4 4m 2 2 2 x v a 匀速过程有 2 1104 2 104 2 4 96mx x 又有 2 2 96m 24s 4m/s xt v 总时间为 1 22 28st t t 故 A 正确， B 错误； CD ．在加速上升过程测试人员脚部承受的压力最大，有 NF mg ma 则 N ( ) 75 (10 2)N 900NF m g a 故 C 错误， D 正确。 故选 AD 。 10．下列说法正确的是（ ） A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．物体温度升高，并不表示物体内所有分子的动能都增大 C．内能可以全部转化为机械能而不引起其他变化 D．分子间距等于分子间平衡距离时，分子势能最小 E.一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行 【答案】 BDE 【解析】 【分析】 【详解】 A．布朗运动是固体小微粒的运动，不是分子的运动， A 错误； B．温度升高，平均动能增大，但不是物体内所有分子的动能都增大， B 正确； C．根据热力学第二定律，内能可以不全部转化为机械能而不引起其他变化，理想热机的效率也不能达到 100% ，C 错误； D．根据分子势能和分子之间距离关系可知，当分子间距离等于分子间平衡距离时，分子势能最小， D 正 确； E．一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行， E 正确。 故选 BDE 。 11．滑板运动是以滑行为特色、崇尚自由的一种运动，深受都市青年的喜爱。滑板的一种运动情境可简化 为如下模型：如图甲所示，将运动员（包括滑板）简化为质量 50kgm 的物块，物块以某一初速度 0v 从 倾角 37 的斜面底端冲上足够长的斜面，取斜面底端为重力势能零势能面，该物块的机械能 E总 和重力 势能 pE 随离开斜面底端的高度 h 的变化规律如图乙所示。将物块视为质点，重力加速度 210m / s ，则由图 中数据可得（ ） A．初速度 0 5m / sv B．物块与斜面间的动摩擦因数为 0.3 C．物块在斜面上运动的时间为 4 s 3 D．物块再次回到斜面底端时的动能为 375J 【答案】 AD 【解析】 【分析】 【详解】 A．斜面底端为重力势能零势能面，则 2 01 1 625J 2 E mv总 得 0 5m/sv 故 A 正确； B．当 pE E总 时，物块运动到最高点由图乙可知此时 m 1mh 根据功能关系，有 mcos 125J sin hmg E总 得物块与斜面间动摩擦因数 3 16 故 B 错误； CD ．物块沿斜面上滑的时间 0 1 2s sin cos 3 vt g g 上滑的位移 m 5 m sin 3 hs 因为 tan ，所以物块最终会沿斜面下滑，下滑的 2 2 2 15 sin cos 9 st g g 物块在斜面上运动的时间为 1 2 6 2 15 s 9 t t t 滑到斜面底端时的动能 m k 1 2 cos 375J sin hE E mg总 故 C 错误， D 正确。 故选 AD 。 12．2011 年 9 月 29 日晚 21 时 16 分，我国将首个目标飞行器天宫一号发射升空，它将在两年内分别与神 舟八号、神舟九号、神舟十号飞船对接，从而建立我国第一个空间实验室，假如神舟八号与天宫一号对接 前所处的轨道如图所示，当它们在轨道运行时，下列说法正确的是 ( ) A．神州八号的加速度比天宫一号的大 B．神州八号的运行速度比天宫一号的小 C．神州八号的运行周期比天宫一号的长 D．神州八号通过加速后变轨可实现与天宫一号对接 【答案】 AD 【解析】 【分析】 【详解】 根据万有引力定律和牛顿第二定律有： 2 MmG r ＝ 2vm r ＝ 2 2 4mr T ＝ma n，解得： v＝ GM r ， T＝ 3 2 r GM ，an＝ 2 GM r ，由图可知神州八号的轨道半径比天宫一号的小，所以神州八号的运行速度比天宫 一号的大，神州八号的运行周期比天宫一号的短，神州八号的加速度比天宫一号的大，故 BC 错误， A 正 确；神州八号通过加速后将做离心运动，可运行至较高轨道与天宫一号对接，故 D 正确。 故选 AD 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．（ 1）用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示．测量方法正确的是 _____（选填 “甲 ”或 “乙”）． （ 2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，此示数为 _______mm ． （ 3）在 “用打点计时器测速度 ”的实验中，交流电源频率为 50Hz ，打出一段纸带如图所示．纸带经过 2 号 计数点时，测得的瞬时速度 v=____m/s ． 【答案】甲 6.700 0.36 【解析】 【分析】 【详解】 (1)让球直径卡在两外测量爪之间，测量方法正确的是甲． (2) 螺旋测微器示数 6.5 20.0 0.01 6.700mm mm mm (3)根据匀变速直线运动的推论可得纸带经过 2 号计数点时瞬时速度为： 2 13 3.52 3.68 10 / 0.36 / 2 2 0.10 xv m s m s T 。 14．如图所示为用光电门测定钢球下落时受到的阻力的实验装置。 直径为 d、质量为 m 的钢球自由下落的 过程中，先后通过光电门 A、 B，计时装置测出钢球通过 A、B 的时间分别为 tA、 tB。用钢球通过光电门 的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为 h，当地的重力加速度为 g。 设钢球所受的空气阻力大小不变。 （ 1）钢球下落的加速度大小 a=______， 钢球受到的空气阻力 F f=____。 （ 2）本题 “用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度 ”，但从严格意义上讲是不 准确的，实际上钢球通过光电门的平均速度 _________(选填 “>”或 “<")钢球球心通过光电门的瞬时速度。 【答案】 2 2 2 2 1 2 B A d d h t t mg 2 2 2 22 B A m d d h t t ＜ 【解析】 【详解】 （ 1） [1] 钢球通过光电门 A、B 时的瞬时速度分别为 A A dv t 、 B B dv t 由 2 2 2B Av v ah 解得加速度 2 2 2 2 1 2 B A d da h t t [2] 由牛顿第二定律得 fmg F ma 解得 2 2 2 22f B A m d dF mg h t t （ 2） [3] 由匀变速直线运动的规律，钢球通过光电门的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，而球心通过光 电门的中间位移的速度大于中间时刻的瞬时速度。 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示，一定质量的理想气体在状态 A 时压强为 p0，经历从状态 A→ B→ C→A 的过程。则气体在 状态 C 时压强为 ________；从状态 C 到状态 A 的过程中， 气体的内能增加 ΔU，则气体 _______（填 “吸收 ” 或 “放出 ”）的热量为 ________。 【答案】 p 0 吸收 0 0Δ 2U p V 【解析】 【分析】 【详解】 [1] 根据理想气体状态方程 pV C T 可得 CTV p 所以 V-T 图中过原点的直线表示等压变化，即气体从 C 到 A 过程是等压变化， C A 0p p p [2][3] 气体从状态 C 到状态 A 的过程中，温度升高内能增加 ΔU ，体积增加，外界对气体做功 0 0 0Δ 2W p V p V 根据热力学第一定律 ΔU Q W 得气体吸收的热量 0 0Δ Δ 2Q U W U p V 16．如图， EMNF 是一块横截面为正方形的透明玻璃砖，其折射率 n= ，边长 MN =3 cm ．一束激光 AB 从玻璃砖的 EM 面上的 B 点入射，∠ ABE=300 ，BM= cm 在玻璃砖右侧有一竖直屏幕 POQ ，PQ ∥FN ， O 点与 MN 等高，且 NO=1 cm ．若激光从玻璃砖射出后会在 PQ 上形成光斑 H（图中未标出） ，且光在每 个面上的反射只考虑一次．求： (i) 激光在 B 点发生折射的折射角； (ji) 光斑 H 到 O 点的距离 HO ． 【答案】 （1） 300（2） 【解析】 【分析】 【详解】 作出光路图如图所示： (i) 由图可知： 由折射定律有： 则： 解得： (ii) 在 中： 其中： ， 则： MC=2cm NC=MN-MC=1cm 由图可知： 因： 则：光线在 C 点发生全反射，最终从 FN 射出玻璃砖 由图可知： 因： ，则 即： 因为 和 相似，则： ，即 过 D 点做直线垂直 PQ 于 G，则： ， 在 中， ，则： 解得： 【点睛】 对于几何光学问题， 关键是正确画出光路图， 灵活运用几何知识辅助求解． 同时要掌握折射率的两个公式， 并能熟练运用． 17．如图所示，在 xOy 平面内 y 轴与 MN 边界之间有沿 x 轴负方向的匀强电场， y 轴左侧（ I 区）和 MN 边界右侧（ II 区）的空间有垂直纸面向里的匀强磁场，且 MN 右侧的磁感 应强度大小是 y 轴左侧磁感应 强度大小的 2 倍， MN 边界与 y 轴平行且间距保持不变 .一质量为 m、电荷量为 -q 的粒子以速度 0v 从坐标 原点 O 沿 x 轴负方向射入磁场，每次经过 y 轴左侧磁场的时间均为 0t ，粒子重力不计 . （ 1）求 y 轴左侧磁场的磁感应强度的大小 B; （ 2）若经过 04.5t 时间粒子第一次回到原点 O,且粒子经过电场加速后速度是原来的 4 倍，求电场区域的 宽度 d （ 3）若粒子在左右边磁场做匀速圆周运动的 半径分别为 R1、R2 且 R1