浙江省舟山市2021届新高考第二次适应性考试物理试题含解析 19页

浙江省舟山市 2021 届新高考第二次适应性考试物理试题 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．如图所示，在纸面内半径为 R 的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场，一 点电荷从图中 A 点以速度 v0 垂直磁场射入， 与半径 OA 成 30°夹角， 当该电荷离开磁场时， 速度方向刚好 改变了 180°，不计电荷的重力，下列说法正确的是 ( ) A．该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过 O 点 B．该点电荷的比荷为 02vq m BR C．该点电荷在磁场中的运动时间为 t＝ 03 R v D．该点电荷带正电 【答案】 B 【解析】 如图所示，点电荷在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系作出点电荷运动轨迹有： 电荷在电场中刚好运动 T/1 ，电荷做圆周运动的半径 r=Rsin30 °=R/1． A. 如图，电荷离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向相反，其反向延长线不通过 O 点，故 A 错误； B. 根据洛伦兹力提供向心力有 2 0 0 vqv B m r ，所以： 0 02v vq m Br RB ，故 B 正确； C. 由图知该电荷在磁场中运动的时间 t= 0 0 1 2 2 2 2 T r R v v ，故 C 错误； D. 根据电荷偏转方向，由左手定则可知，该电荷带负电，故 D 错误． 故选 B 2．如图所示，一圆球固定在水平地面上，球心为 O。直细棒 AB 的 B 端搁在地面上，棒身靠在球面上并 和球心在同一竖直平面内，切点为 P，细棒与水平面之间的夹角为 θ。若移动棒的 B 端沿水平地面靠近圆 球，使切点 P 恰好以 O 点为圆心做匀速圆周运动，则 A． B 端向右匀速运动 B．θ角随时间均匀增大 C． PB 长度随时间均匀减小 D．以上说法都不对 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．将 B 点速度沿着平行杆和垂直杆方向分解，如图所示： 故 1vv cos ＝ 其中 v1=v p，P 点做匀速圆周运动，故 vp 不变，由于 θ变大，故 v 变大，即 B 端向右加速，故 A 错误； B．结合几何关系，经过时间 t 后的 θ角增加为： 2 2 2 t t（ ） 故 θ角随时间均匀增大，故 B 正确； C．PB 的长度等于 CB 的长度，由于 B 点向右是加速运动，故 PB 长度不是随时间均匀减小，故 C 错误； D．由于 B 正确，故 D 错误； 故选 B。 3．在地球上不同的地方，重力加速度大小是不同的。若把地球看成一个质量分布均匀的球体，已知地球 半径为 R，地球自转的周期为 T，则地球两极处的重力加速度与赤道处的重力加速度之差为 A． 2 3 R T B． 2 2 R T C． 4 2 16 R T D． 2 2 4 R T 【答案】 D 【解析】 【详解】 在两极： 12 mMG mg R ＝ ；在赤道上： 2 22 2- = ( )mMG mg m R R T ，则 2 2 1 2 2 2 4=( ) Rg g g R T T ； A. 2 3 R T ，与结论不相符，选项 A 错误； B. 2 2 R T ，与结论不相符，选项 B 错误； C. 4 2 16 R T ，与结论不相符，选项 C 错误； D. 2 2 4 R T ，与结论相符，选项 D 正确； 4．利用放置在绝缘水平面上的环形电极与环外点电极，可模拟带电金属环与点电荷产生电场的电场线分 布情況， 实验现象如图甲所示， 图乙为实验原理简图。 图乙中实线为电场线， a、d 关于直线 MN 对称， b、 c 为电场中的点， e 为环内一点。由图可知 ( ) A．带电金属环与点电荷带等量异种电荷 B． b、c、e 三点场强的大小关系为 Eb＞E c＞E e C． a、d 的场强相同 D． c 点的电势比 d 点高 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．由图可知金属环与点电荷一定带异种电荷，但不一定等量，故 A 错误； B．由电场线的疏密可知 b cE E 又因为 e 点为金属环内部一点，由静电平衡可知金属环内部场强处处为零，故 B 正确； C． a、d 场强大小相等方向不同，故 C 错误； D．由等势面与电场线垂直和沿电场线电势逐渐降低可知 c 点的电势比 d 点低，故 D 错误。 故选 B。 5．如图所示，一根质量为 M 、长为 L 的铜管放置在水平桌面上，现让一块质量为 m、可视为质点的钕铁 硼强磁铁从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中不与铜管接触，在此过程中（ ） A．桌面对铜管的支持力一直为 Mg B．铜管和强磁铁组成的系统机械能守恒 C．铜管中没有感应电流 D．强磁铁下落到桌面的时间 2Lt g 【答案】 D 【解析】 【详解】 C．强磁铁通过钢管时，导致钢管的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故 C 错误； B．磁铁在铜管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力做功产生热能，所以系统机 械能不守恒，故 B 错误； A．由于圆管对磁铁有向上的阻力，则由牛顿第三定律可知磁铁对圆管有向下的力，则桌面对铜管的支持 力 F＞Mg ，故 A 错误； D．因圆管对磁铁有阻力，所以运动时间与自由落体运动相比会变长，即有 2Lt g ，故 D 正确。 故选 D。 6．如图所示，光滑导轨 MN 水平放置，两根导体棒平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁 下落穿出导轨平面的过程中，导体 P、Q 运动情况是 n n A． P、Q 互相靠扰 B． P、 Q 互相远离 C． P、Q 均静止 D．因磁铁下落的极性未知，无法判断 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍 磁通量的变化，可知 P、Q 将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原 磁通量增加的作用，故 A 正确， BCD 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．如图所示， a、b、c、d 为匀强电场中的等势面，一个质量为 m，电荷量为 q 的质子在匀强电场中运动， A、B 为其运动轨迹上的两个点。已知该粒子在 A 点的速度大小为 v1，且方向与等势面平行，在 B 点的速 度大小为 v2，A、 B 连线长为 L，连线与等势面间的夹角为 θ，不计粒子受到的重力，则（ ） A．粒子的速度 v2 一定大于 v1 B．等势面 b 的电势比等势面 c 的电势低 C．粒子从 A 点运动到 B 点所用的时间为 1 cosL v D．匀强电场的电场强度大小为 2 2 2 1 2 cos m v v qL 【答案】 AC 【解析】 【详解】 A．电场为匀强电场，等势面沿水平方向，则电场线的方向沿竖直方向，带正电的质子弯曲的方向向下， 所以质子受力的方向向下，从 A 到 B 的过程中电场力做正功，所以质子的速度增大，故 A 正确； B．质子受力的方向向下，质子带正电，则电场的方向向下，而沿着电场线电势逐渐降低，故 b 的电势高 于 c 的电势；故 B 错误； C．质子在 A 点的速度大小为 v1，在 B 点的速度大小为 v2，质子在沿等势面方向的分速度不变为 v1，所 以质子运动的时间 1 1 cosx Lt v v 故 C 正确； D．在沿电场线的方向的位移为 y=Lsin θ，由动能定理有 2 2 2 1 1 1 2 2 qEy mv mv 联立解得 2 2 2 1 2 sin m v v E qL 故 D 错误。 故选 AC 。 8．如图所示，虚线 a、b、c、d 代表匀强电场中间距相等的一组等势面。一电子仅在电场力作用下做直线 运动，经过 a 时的动能为 9eV，从 a 到 c 过程其动能减少了 6eV。已知等势面 c 的电势为 3V。下列说法正 确的是（ ） A．等势面 a 的电势为 0 B．该电子到达 d 等势面时的动能为 0 C．该电子从 a 到 c 其电势能减少了 6eV D．该电子经过 a 时的速率是经过 c 时的 3 倍 【答案】 BD 【解析】 【分析】 【详解】 AC ．虚线 a、b、c、d 代表匀强电场内间距相等的一组等势面，电子经过 a 时的动能为 9eV，从 a 到 c 的 过程中动能减小 6eV，由能量守恒可知，电势能增加 6eV，则 6VacU 所以等势面 a 的电势为 9V ，故 AC 错误； B．匀强电场中间距相等的相邻等势面间的电势差相等，电场力做功相等，动能变化相等， a 到 c 动能减 小 6eV，则 a 到 d 动能减小 9eV，所以该电子到达 d 等势面时的动能为 0，故 B 正确； D．经过 a 时的动能为 9eV，a 到 c 动能减小 6eV，则经过 c 时的动能为 3eV，由公式 2 k 1 2 E mv 可得 k2Ev m 则速率之比等动能之比再开方，即电子经过 a 时的速率是经过 c 时的 3 倍，故 D 正确。 故选 BD 。 9．如图，倾角为 30°的粗糙绝缘斜面固定在水平面上，在斜面的底端 A 和顶端 B 分别固定等量的同种负 电荷。质量为 m、带电荷量为 q 的物块从斜面上的 P 点由静止释放，物块向下运动的过程中经过斜面中 点 O 时速度达到最大值 mv ，运动的最低点为 Q（图中没有标出） ，则下列说法正确的是（ ） A． P，Q 两点场强相同 B． PO OQU U C． P 到 Q 的过程中，物体先做加速度减小的加速，再做加速度增加的减速运动 D．物块和斜面间的动摩擦因数 3 3 【答案】 CD 【解析】 【详解】 ABD ．物块在斜面上运动到 O 点时的速度最大，加速度为零，又电场强度为零，所以有 sin - cos 0mg mg 所以物块和斜面间的动摩擦因数 3tan 3 ，由于运动过程中 sin - cos 0mg mg 所以物块从 P 点运动到 Q 点的过程中受到的合外力为电场力，因此最低点 Q 与释放点 P 关于 O 点对称， 则有 -PO OQU U 根据等量的异种点电荷产生的电场特征可知， P、Q 两点的场强大小相等，方向相反，故 AB 错误， D 正 确； C．根据点电荷的电场特点和电场的叠加原理可知，沿斜面从 P 到 Q 电场强度先减小后增大，中点 O 的 电场强度为零。设物块下滑过程中的加速度为 a，根据牛顿第二定律有，物块下滑的过程中电场力 qE 先 方向沿斜面向下逐渐减少后沿斜面向上逐渐增加，所以物块的加速度大小先减小后增大，所以 P 到 O 电 荷先做加速度减小的加速运动， O 到 Q 电荷做加速度增加的减速运动，故 C 正确。 故选 CD 。 10．如图所示，在竖直方向上 A 、B 两物体通过劲度系数为 k 的轻质弹簧相连（轻质弹簧的两端分别固定 在 A 、B 上） ，B、C 两物体通过细绳绕过光滑轻质定滑轮相连， A 固定在水平地面上， C 放在固定的倾角 为 30 的光滑斜面上。已知 B 的质量为 m，C 的质量为 4m，重力加速度为 g，细绳与滑轮之间的摩擦力 不计。现用手按住 C，使细绳刚刚拉直但无张力，并保证 ab 段的细绳竖直、 cd 段的细绳与斜面平行。开 始时整个系统处于静止状态，释放 C 后，它沿斜面下滑，斜面足够长，则下列说法正确的是 A．整个运动过程中 B 和 C 组成的系统机械能守恒 B． C 下滑过程中，其机械能一直减小 C．当 B 的速度达到最大时，弹簧的伸长量为 2mg k D． B 的最大速度为 2g 5 m k 【答案】 BD 【解析】 【详解】 A．整个运动过程中，弹簧对 B 物体做功，所以 B 和 C 组成的系统机械不守恒，故 A 错误； B． C 下滑过程中，绳子的拉力对 C 做负功，由功能关系可知，物体 C 的机械能减小，故 B 正确； C．当 B 的速度最大时，其加速度为零，绳子上的拉力大小为 2mg，此时弹簧处于伸长状态，弹簧的伸长 量 x2 满足 2kx mg 得 2 mgx k 故 C 错误； D．释放瞬间，对 B 受力分析，弹簧弹力 1F kx mg 得 1 mgx k 物体 B 上升的距离以及物体 C 沿斜面下滑的距离均为 h=x 1+x 2 由于 x1=x 2，弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，弹簧弹力做功为零，设 B 物体的最大速度 为 vm，由机械能守恒定律得 214 sin ( 4 ) 2 mgh mgh m m v 解得： 2 5m mv g k 故 D 正确。 11．图甲为一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t=0.2s 时的波形图， 质点 P、Q 的平衡位置分别位于 x=2m 和 x=4m 处。图乙为介质中某一质点的振动图像，则（ ） A．该简谐横波的传播速度为 10m/s B．乙图可能是质点 Q 的振动图像 C． t=0 时质点 P 的速度沿 y 轴负方向 D． t=0.25s 时，质点 P 的位移为 1cm E.t=0.1s 时，质点 P 的加速度与质点 Q 的加速度相同 【答案】 ABC 【解析】 【分析】 【详解】 A．从甲图中可知 4m ，根据图乙可知 0.4sT ，故波速为 4m 10 0.4s m / sv T A 正确； B．根据走坡法可知图甲中的 P 点在 t=0.2 时正向上运动， 而 Q 点在 t=0.2s 时正向下振动， 而图乙中 t=0.2s 时质点正通过平衡位置向下振动，所以乙图可能是质点 Q 的振动图像， B 正确； C．因为周期为 0.4s，故在 t=0 时，即将甲图中的波形向前推半个周期， P 点正向下振动， C 正确； D．根据题意可知 0.1s 为四分之一周期， 质点 P 在 0.2s~0.3s 内的位移为 2cm，0.25s 为过程中的中间时刻， 质点从平衡位置到波峰过程中做减速运动，所以前一半时间内的位移大于后一半时间内的位移，即 0.25s 时的位移大于 1cm，D 错误； E． P 点和 Q 点相距半个波长，两点为反相点，振动步调总是相反，在任意时刻两点的加速度方向总是相 反， E 错误。 故选 ABC 。 12．如图甲所示， A 、 B 为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置。 A 线圈中通有如图乙所示的交变电 流 i ，则以下说法正确的是（ ） A． 1t 时刻，两线圈间作用力为零 B． 2t 时刻，两线圈间吸力最大 C．在 1t 到 2t 时间内， A 、 B 两线圈相吸 D．在 2t 到 3t 时间内， A 、 B 两线圈相斥 【答案】 ACD 【解析】 【详解】 A． 1t 时刻， A 线圈中电流变化率为零， B 线圈中感应电流为零，所以两线圈间的作用力为零，故 A 正确； B． 2t 时刻 A 线圈中电流为零，所以两线圈间的作用力为零，故 B 错误； C．在 1t 到 2t 时间内， A 线圈中电流在减小， B 线圈中磁通量在减小，根据楞次定律， AB 两线圈相吸，故 C 正确； D．在 2t 到 3t 时间内， A 线圈中电流在增大， B 线圈中磁通量在增大，根据楞次定律， AB 两线圈排斥， 故 D 正确。 故选 ACD 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．某课外活动小组使用如图所示的实验装置进行《验证机械能守恒定律》的实验，主要步骤： A、用游标卡尺测量并记录小球直径 d B、将小球用细线悬于 O 点，用刻度尺测量并记录悬点 O 到球心的距离 l C、将小球拉离竖直位置由静止释放，同时测量并记录细线与竖直方向的夹角 θ D、小球摆到最低点经过光电门，光电计时器（图中未画出）自动记录小球通过光电门的时间 Δt E、改变小球释放位置重复 C、D 多次 F、分析数据，验证机械能守恒定律 请回答下列问题： (1)步骤 A 中游标卡尺示数情况如下图所示，小球直径 d=________mm (2)实验记录如下表，请将表中数据补充完整（表中 v 是小球经过光电门的速度 θ 10° 20° 30° 40° 50° 60° cos θ 0.98 0.94 0.87 0.77 0.64 0.50 Δ t/ms 18.0 9.0 6.0 4.6 3.7 3.1 v/ms-1 0.54 1.09 ①_____ 2.13 2.65 3.16 v 2/m2s-2 0.30 1.19 ②_______ 4.54 7.02 9.99 (3) 某同学为了作出 v 2- cos θ图像，根据记录表中的数据进行了部分描点，请补充完整并作出 v 2- cos θ图 像（ ______） (4)实验完成后，某同学找不到记录的悬点 O 到球心的距离 l 了，请你帮助计算出这个数据 l=____m （保 留两位有效数字） ，已知当地重力加速度为 9.8m/s2。 【答案】 9.80 1.63 2.66 1.0 【解析】 【详解】 (1)[1] 游标卡尺的主尺读数为 9mm ，游标尺上第 16 个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为 16×0.05mm=0.80mm ，所以最终读数为： 9mm+0.80mm=9.80mm ； (2)[2] 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球经过光电门时的速度为： 3 3 9.80 10 m/s 1.63m/s 6.0 10 dv t [3] 则有： 2 2 22.66m /sv (3)[4] 先根据记录表中的数据进行了描点，作出 2 cosθv 图像如图： (4)[5] 由 2 cosθv 图像可得图像斜率的绝对值为： 10 0 20 1.0 0.5 k 要验证机械能守恒定律，必须满足： 21( cosθ) 2 mg l l mv 化简整理可得： 2 2 2 cosθv gl gl 则有： 2 20gl k 解得： 1.0ml 14．为了测定电阻的阻值，实验室提供下列器材： 待测电阻 R（阻值约 100Ω）、滑动变阻器 R1（0～100Ω）、滑动变阻器 R2（0～ 10Ω）、电阻箱 R0（0～9999.9 Ω）、 理想电流表 A（量程 50mA ）、直流电源 E（3V，内阻忽略） 、导线、电键若干． （ 1）甲同学设计（ a）所示的电路进行实验． ①请在图（ b）中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接 ______． ②滑动变阻器应选 _________（填入字母） ． ③实验操作时，先将滑动变阻器的滑动头移到 ______（选填 “左 ”或 “右”）端，再接通开关 S；保持 S2 断 开，闭合 S1，调滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置，并记下电流 I 1． ④断开 S1，保持滑动变阻器阻值不变，调整电阻箱 R 0 阻值在 100Ω左右，再闭合 S2，调节 R 0阻值使得电 流表读数为 ______时， R0 的读数即为电阻的阻值． （ 2）乙同学利用电路 （c）进行实验， 改变电阻箱 R0 值，读出电流表相应的电流 I ，由测得的数据作出 0 1 R I 图线如图（ d）所示，图线纵轴截距为 m，斜率为 k，则电阻的阻值为 ______． （ 3）若电源内阻是不可忽略的，则上述电路（ a）和（ c），哪种方案测电阻更好 ______？为什么？ ______________________________ ． 【答案】 R2 左 I 1 m k 方案 (a)较好 原因是此方案不受 电源内阻的影响 【解析】 【分析】 【详解】 (1)①[1] ．连线图如图所示 : ②[2] ．因为变阻器采用分压式接法时 ,阻值越小调节越方便 ,所以变阻器应选 2R ; ③[3] ．实验操作时 ,应将变阻器的滑动触头置于输出电压最小的最左端 ; ④[4] ．根据欧姆定律若两次保持回路中电流读数变，则根据电路结构可知， 回路中总电阻也应该相等，结 合回路中的电阻计算，可知 R 0的读数即为电阻的阻值． (2)[5] ．根据闭合电路欧姆定律应有 0E I R R 解得 01 RR I E E 结合数学知识可知 Rm E , 1k E 解得 1E k mR Em k (3)[6][7] ．若电源内阻是不可忽略的，则电路 (a)好，因为电源内阻对用 (a)测电阻没有影响。 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示，用透明材料做成一长方体形的光学器材，要求从上表面射入的光线能从右侧面射出，那么 所选的材料的折射率应满足什么条件？ 【答案】 2n 。 【解析】 【详解】 设光线在一表面的入射角为 i，折射角为 θ1，在右侧面的入射角为 θ2。 由几何知识得： θ1+θ2=90°① 要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出，必须使 θ2＜C ② 则得： 2 1sin sinC n ③ 由 sini=nsin θ1 得： 1 sinsin i n ④ 由①得： 2 2 1 2 sinsin cos 1 i n ⑤ 由③⑤得： 2 2 sin 11 i n n 解得： 2sin 1n i 因 i 最大值为 90°，则得： 2n 16．如图所示，闭合矩形线框 abcd 可绕其水平边 ad 转动， ab 边长为 x，bc 边长为 L 、质量为 m，其他 各边的质量不计，线框的电阻为 R。整个线框处在竖直向上的磁感应强度为 B 的匀强磁场中。现给 bc 边 施加一个方向与 bc 边、磁场的方向均垂直的初速度 v，经时间 t， bc 边上升到最高处， ab 边与竖直线的 最大偏角为 θ，重力加速度取 g。求 t 时间内： （ 1）线框中感应电动势的最大值； （ 2）流过线框导体截面的电量； （ 3）线框中感应电流的有效值。 【答案】 （1）BLv ；（2） sinBlx R ；（3） 2 2 (1 cos ) 2 m v gx Rt 。 【解析】 【详解】 （ 1）开始时速度最大且与磁感应强度方向垂直，感应电动势最大，则有 maxE BLv （ 2）根据电荷量的计算公式可得 q It 根据闭合电路欧姆定律可得 EI R 根据法拉第电磁感应定律可得 sinBLxE t t 解得 sinBLxq R （ 3）根据能量守恒定律可得 21 (1 cos ) 2 mv mgx Q 根据焦耳定律 2Q I Rt有 解得 2 2 1 cos 2 m v gx I Rt有 17．如图甲所示， 足够长的木板 A 静止在水平面上， 其右端叠放着小物块 B 左端恰好在 O点。 水平面以 O 点为界， 左侧光滑、 右侧粗糙。 物块 C（可以看成质点） 和 D 间夹着一根被压缩的轻弹簧， 并用细线锁住， 两者以共同速度 0 6m/sv 向右运动某时刻细线突然断开， C 和弹簧分离后撤去 D，C 与 A 碰撞（碰撞时 间极短）并与 A 粘连，此后 1s时间内， A 、C 及 B 的速度一时间图象如图乙所示。已知 A、B、C、D 的 质量均为 1kgm ，A 、C 与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速 度 210m/sg 。求： （ 1）木板 A 与粗糙水平面间的动摩擦因数及 B 与 A 间的动摩擦因数； （ 2）细线断开之前弹簧的弹性势能。 【答案】 （1） 0.1， 0.2 ；（2）9J 【解析】 【详解】 （ 1）设 A 与地面间的动摩擦因数为 ，B 与 A 上表面间的动摩擦因数为 ，由题图乙可知， 0 ~1 s内， A、 C 整体做匀减速运动的加速度 2 1 3.5m/sAa B 做匀加速运动的加速度 2 1 1m/sBa 对 A 、C 整体有 13 2 Amg mg ma 对 B 有 1Bmg ma 解得 0.1， 0.2 （ 2） C 与 A 碰撞过程中动量守恒，有 2C Amv mv 其中 4.5m/sAv 解得 9m/sCv 弹簧弹开过程中， C、D 系统动量守恒，由动量守恒定律有 02 c Dmv mv mv 解得 3m/sDv 弹簧弹开过程中， C、D 及弹簧组成的系统的机械能守恒，则有 2 2 2 0 p 1 1 12 2 2 2C Dmv E mv mv 解得 9JPE