2021届全国高考物理模拟测试卷五（Word版附解析）

2021 届物理高考模拟测试卷（五） (时间：60 分钟，满分 110 分) 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分．在每小题给出的四个选项中，第 14～ 18 题只有一项符合题目要求，第 19～21 题有多项符合题目要求．全部选对的得 6 分，选对但 不全的得 3 分，有选错的得 0 分． 14. 氢原子的能级公式为 En＝ 1 n2E1(n＝1,2,3，…)，其中基态能量 E1＝－13.6 eV，能级图如图 所示．大量氢原子处于量子数为 n 的激发态，这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大 的光子能量为－0.96E1，则 n 和可能发出的频率最小的光子能量分别为( ) A．n＝5,0.54 eV B．n＝5,0.31 eV C．n＝4,0.85 eV D．n＝4,0.66 eV 15．一个质点做匀变速直线运动，依次经过 a、b、c、d 四点．已知经过 ab、bc 和 cd 段 的时间分别为 t、2t、4t，ac 和 bd 段的长度分别为 x1 和 x2，则质点运动的加速度为( ) A.x2－x1 15t2 B.x2－x1 42t2 C.x2－2x1 42t2 D.x2－2x1 15t2 16. 如图所示，一根长为 L 的金属细杆通有电流 I 时，水平静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜 面上，斜面处于方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中．若电流和磁场的方向均 不变，电流大小变为 1 2I，磁感应强度大小变为 4B，重力加速度为 g，则此时金属细杆( ) A．中的电流方向垂直于纸面向外 B．受到的安培力大小为 2BILsin θ C．对斜面的压力大小变为原来的 2 倍 D．将沿斜面加速向上运动，加速度大小为 gsin θ 17．如图所示，有一个物块恰好能静止在固定的斜面上．若再对物体施加一个力，使物 块能沿着斜面下滑，则该力可能是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( ) A．竖直向下的恒力 B．沿斜面向下的恒力 C．垂直于斜面向下的恒力 D．竖直向上的恒力 18．如图所示，宽为 L 的两固定光滑金属导轨水平放置，空间存在竖直向上的匀强磁场， 磁感应强度大小为 B.质量均为 m、电阻值均为 r 的两导体棒 ab 和 cd 静止置于导轨上，其间距 也为 L，现给 cd 一向右的初速度 v0，对它们之后的运动过程说法不正确的是( ) A．ab 的加速度越来越大，cd 的加速度越来越小 B．回路产生的焦耳热为 1 4mv20 C．通过 ab 的电荷量为mv0 2BL D．两导体棒间的距离最终变为 L＋mv0r B2L2 19．如图所示，在磁感应强度 B＝ 2 T 的匀强磁场中，矩形线框绕垂直于磁场的轴以恒 定角速度ω＝10 rad/s 转动，线框电阻不计，匝数为 10，面积为 0.4 m2，线框通过滑环与一理 想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡 L(规格为“4W 100 Ω”)和滑动变阻器， 电流表视为理想交流电表．下列说法正确的是( ) A．若从图示位置开始计时，则线框中感应电动势的瞬时值表达式为 e＝40 2cos 10t (V) B．若灯泡正常发光，则原、副线圈的匝数比为 1:2 C．若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数增大 D．若将自耦变压器触头向下滑动，则灯泡会变暗 20. 如图所示，匀强电场的方向与长方形 abcd 所在的平面平行，ab＝ 3ad.电子从 a 点运动到 b 点的过程中，电场力做的功为 4.5 eV；电子从 a 点运动到 d 点的过程中，克服电场力做的功 为 4.5 eV.以 a 点的电势为电势零点，下列说法正确的是( ) A．b 点的电势为 4.5 V B．c 点的电势为3 3 2 V C．该匀强电场的方向是由 b 点指向 a 点 D．该匀强电场的方向是由 b 点垂直指向直线 ac 21．小球甲从斜面顶端以初速度 v 沿水平方向飞出，最终落在该斜面上．已知小球甲在 空中运动的时间为 t，落在斜面上时的位移为 s，落在斜面上时的动能为 Ek，离斜面最远时的 动量为 p.现将与小球甲质量相同的小球乙从斜面顶端以初速度v n (n>1)沿水平方向抛出，忽略空 气阻力，则下列说法正确的是( ) A．小球乙落在斜面上时的位移为s n B．小球乙在空中运动的时间为t n C．小球乙落在斜面上时的动能为Ek n2 D．小球乙离斜面最远时的动量为 p n2 三、非选择题：共 62 分．第 22～25 题为必考题，每个试题考生都必须作答，第 33～34 题为选考题，考生根据要求作答． (一)必考题：共 47 分 22．(5 分)某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律，已知当地重力加速度为 g.主 要实验步骤如下： ①用游标卡尺测量挡光片的宽度 d，用量角器测出气垫导轨的倾角θ； ②测量挡光片到光电门的距离 x； ③由静止释放滑块，记录数字计时器显示挡光片的挡光时间 t； ④改变 x，测出不同 x 所对应的挡光时间 t. 根据上述实验步骤请回答： (1)用游标卡尺测量挡光片的宽度时的结果如图所示，则挡光片的宽度 d＝________ mm. (2)滑块通过光电门时速度的表达式 v＝________(用实验中所测物理量符号表示)． (3)根据实验测得的多组 x、t 数据，可绘制 x 1 t2 图象，图象的纵坐标为 x，横坐标为1 t2 ， 如果滑块下滑过程符合机械能守恒定律，则图象应为过原点的一条倾斜直线，其斜率为 ________(用 d、θ、g 表示)． 23．(10 分)测量电源的电动势和内阻，提供的器材如下： A．待测电源(电动势约为 8 V，内阻约为 2 Ω) B．电压表 V(0～3 V，内阻约为 3 kΩ) C．电流表 A(0～1 A) D．电阻箱 R(0～99 999.9 Ω) E．滑动变阻器(0～20 Ω) F．滑动变阻器(0～100 Ω) G．开关、导线若干 (1)采用图甲所示电路测量电压表的内阻 RV.调节电阻箱 R，使电压表指针满偏，此时电阻 箱示数为 R1；再调节电阻箱 R，使电压表指针指在满刻度的一半处，此时电阻箱示数为 R2. ①电压表内阻 RV＝________. ②关于上述实验，下列说法中正确的有________． A．实验中电源可使用待测电源 B．闭合开关 S 前，应将电阻箱阻值调到最小 C．调节电压表满偏时，电阻箱的阻值是逐渐增大的 D．实验中忽略了电源的内阻，会使测量值偏大 (2)若测得电压表内阻 RV＝3 010 Ω，与之串联 R＝________ Ω的电阻，将电压表的量程变 为 9 V. (3)为测量电源的电动势和内阻，请用笔画线代替导线，将图乙电路连接完整．实验中， 滑动变阻器应选择________(选填“E”或“F”)，并指出产生实验误差的一个原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 24．(12 分)如图所示，在光滑水平桌面上 O 处固定一个弹性挡板，P 处静置一可视为质 点的质量为 2 kg 的物块 C，O、P 间的距离等于 P、Q 间的距离．两个可视为质点的小物块 A、 B 间夹有炸药，一起以 v0＝5 m/s 的速度向右做匀速运动，到 P 处碰 C 前引爆炸药，A、B 瞬 间弹开且在一条直线上运动，B 与 C 发生碰撞后瞬间粘在一起．已知 A 的质量为 1 kg，B 的 质量为 2 kg.要使 B、C 到达 Q 之前不再与 A 发生碰撞，则 A、B 间炸药释放的能量 E 应在什 么范围内？(假设爆炸释放的能量全部转化为物块的动能) 25．(20 分)如图甲所示，长度 L＝0.8 m 的光滑杆左端固定一带正电的点电荷 A，其电荷 量 Q＝1.8×10－7 C，一质量 m＝0.02 kg、电荷量为 q 的带正电小球 B 套在杆上．将杆沿水平 方向固定于某非匀强外电场中，以杆左端为原点，沿杆向右为正方向，建立坐标系．点电荷 A 对小球 B 的作用力随 B 位置 x 的变化关系如图乙中曲线Ⅰ所示，小球 B 所受水平方向的合力 随 B 位置 x 的变化关系如图乙中的曲线Ⅱ所示，其中曲线Ⅱ在 0.16 m≤x≤0.20 m 和 x≥0.40 m 范围可近似看作直线．(静电力常量 k＝9×109 N·m2/C2) (1)求小球 B 所带电荷量 q； (2)求非匀强外电场在 x＝0.3 m 处沿杆方向的电场强度的大小； (3)在合电场中，求 x＝0.4 m 处与 x＝0.6 m 处之间的电势差 U； (4)已知小球在 x＝0.2 m 处获得 v＝0.4 m/s 的初速度后，最远可以运动到 x＝0.4 m 处；若 小球在 x＝0.16 m 处受到方向沿杆向右、大小为 0.04 N 的恒力作用后，由静止开始运动，为使 小球能离开细杆，恒力作用的最小距离 s 是多少？ (二)选考题(本题共 15 分．请考生从给出的 2 道物理题中任选一题作答．如果多做，则按 所做的第一题计分．) 33．[物理——选修 3－3](15 分) (1)(5 分)如图所示，水平地面上放置一个导热性能良好的气缸，气缸内用活塞封闭着一定 质量的理想气体，一条轻细绳一端连接在活塞上，另一端绕过两个光滑的定滑轮后连接在一 个可施加拉力的传感器上，传感器由计算机控制，开始时活塞和气缸均静止．现通过计算机 对活塞施加拉力，让活塞缓慢向上移动，发现活塞始终没有被从气缸中拉出，周围环境温度 不变，不计一切摩擦．则在拉动活塞的过程中，下列说法正确的是________．(填正确答案标 号．) A．气缸内气体对活塞单位时间内碰撞的次数先减少后不变 B．气缸对地面的压力先不变后逐渐减小到零 C．缸内气体对外做功，气体从外界吸收热量 D．缸内气体从外界吸收热量， 分子势能增加 E．传感器施加的拉力最大值与气缸、活塞和缸内气体的总重力大小相等 (2)(10 分)一定质量的理想气体从状态 1 开始，经历 a、b、c、d 四个变化过程又回到状态 1，已知气体在状态 1 时的压强 p1＝2×105 Pa，在状态 4 时温度为 T4＝600 K,41 和 32 的延长 线均经过原点 O，其它参数如图所示． (ⅰ)求气体在状态 2 时的压强 p2； (ⅱ)若气体沿直线从状态 1 直接变化到状态 3，求气体对外界做的功． 34．[物理——选修 3－4](15 分) (1)(5 分)用图(a)所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图(b)是红光产生的干 涉条纹，图(c)是通过目镜观测到测量头上的 A、B 两条纹的位置刻度，已知双缝到光屏的距离 l＝50.0 cm，双缝间距 d＝0.250 mm，则下列说法正确的是________．(填正确答案标号．) A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行 B．实验中还需测出单缝到光屏的距离 C．实验中测得红光的波长为 700 nm D．若改用间距为 0.300 mm 的双缝做实验，则相邻两亮条纹中心的距离将增大 E．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小 (2)(10 分)将气垫导轨倾斜放置，倾角为θ＝30°，质量为 m＝5×10－2 kg 的物块放在气垫导 轨上，用轻弹簧连接固定挡板和物块，如图(a)所示．从弹簧处于自然伸长状态时上端的位置 由静止释放物块，物块在气垫导轨上运动的 x t 图象如图(b)所示，物块的振幅为 A(未知)．已 知弹簧振子的周期 T＝2π m k ，其中 m 为振子的质量，k 为弹簧的劲度系数，取 g＝10 m/s2. (ⅰ)求物块振动的位移表达式； (ⅱ)若让物块振动的振幅为 2 cm，请写出物块振动时所受回复力与振动位移的关系式． 答案 14．解析：氢原子基态的能量为 E1＝－13.6 eV，大量氢原子处于某一激发态，这些氢原 子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，则最高能级的能量 E＝0.04E1＝ －0.54 eV，即处在 n＝5 能级；频率最小的光子的能量为ΔE′＝－0.54 eV－(－0.85 eV)＝0.31 eV，故 B 正确． 答案：B 15．解析：设质点经过 a 点时的速度为 v，则有 x1＝v·3t＋1 2a(3t)2，x2＝(v＋at)·6t＋1 2a(6t)2， 联立解得 a＝x2－2x1 15t2 ，故 D 正确． 答案：D 16．解析：金属细杆受到重力、斜面的支持力和安培力而平衡，由左手定则可判断，电 流方向垂直于纸面向里，故 A 错误；此时金属细杆受到的安培力大小为 F 安＝4B·1 2IL＝2BIL， 故 B 错误；金属细杆水平静止在斜面上时，根据平衡条件得 FNcos θ＝mg，FNsin θ＝BIL，当 电流大小和磁感应强度大小改变时，根据受力分析和牛顿第二定律得 F′ N＝mgcos θ＋2BILsin θ ＝mg1＋sin2θ cos θ ，a＝2BILcos θ－mgsin θ m ＝gsin θ，加速度方向沿斜面向上，故 C 错误，D 正确． 答案：D 17．解析：设斜面倾角为θ，物块的质量为 m，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，由题意 可知，mgsin θ＝μmgcos θ，若对物块施加竖直向下的恒力 F，则沿斜面向下的力为(mg＋F)sin θ，物块与斜面间的最大静摩擦力为μ(mg＋ F)cos θ，由于(mg＋F)sin θ＝μ(mg＋F)cos θ，所以 物块仍静止，故 A 错误；若对物块施加沿斜面向下的恒力 F，则沿斜面向下的力为 mgsin θ＋F， 物块与斜面间的最大静摩擦力为μmgcos θ，由于 mgsin θ＋F>μmgcos θ，所以物块向下滑，故 B 正确；若对物块施加垂直于斜面向下的恒力 F，则沿斜面向下的力为 mgsin θ，物块与斜面 间的最大静摩擦力为μ(mgcos θ＋F)，由于 mgsin θ