山东省济南市2021届新高考物理模拟压轴卷三 含答案

2021 届押题 02 物理新高考 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题只有一个选项符合题目要求。 1．中国拥有了“世界上首台分辨率最高的紫外（即 22nm~ 365nm）超分辨光刻装备”，对芯片制造领域技 术突破作出重大贡献，光刻所用光的波长越短，分辨率越高。下列关于光的认识正确的是（ ） A．少量光子显示粒子性，大量光子只显示出光的波动性 B．光的波长越长，光子的能量越大 C．用某单色光照射金属能使其发生光电效应，产生的光电子的动能有大有小 D．电子吸收光子的能量与原有热运动能量之和大于该金属的逸出功时就一定能成为光电子 2．题中物理量除分子量（单位：g）外，其他物理量均为国际单位制单位：水的分子量为 0m ，密度为  ， 阿伏加德罗常数为 AN ，则水分子的直径为（ ） A． 03 3 A md N水 B． 3 03 6 10 A md N 水 C． 3 03 3 10 A md N 水 D． 03 3 4 A md N水 3．在寻找假想的第九大行星的过程中，天文学家发现了 2018 VG18“外海王星天体”，外海王星天体的实 际运行轨道与计算中的轨道数据有偏差，而这通常被认为是受到了假想中第九行星（轨道处在太阳与外海 王星天体之间）的引力扰动所致。如图所示，在运行轨道不变的情况下，当存在假想中的第九行星时，跟 没有假想中的第九行星相比，2018 VG18 的（ ） A．公转周期更大 B．平均速率更小 C．自转周期更大 D．公转向心加速度更大 4．如图所示，在倾角 37   的光滑斜面上，放置一个带有活塞 A 的导热气缸 B，当活塞 A 用轻弹簧拉住 时活塞到气缸底部的距离为 1l ；当让气缸 B 开口向下、气缸底部被轻弹簧拉住时，活塞到气缸底部的距离 为 2l ，并测得 2l = 0.8 1l 。已知活塞的质量为 m，重力加速度为 g，大气压强 0p 与气缸横截面积 S 的乘积 0p S = 8mg，操作过程中环境温度不变，轻弹簧平行于斜面，sin37°=0.6。则气缸的质量 M 为（ ） A．m B．2.6m C．3.5m D．3.9m 5．在某星球表面，宇航员将小球以一定初速度竖直向上抛出做匀变速直线运动，由传感器和计算机测绘出 小球运动的 x - t 图象如图中曲线 a 所示，直线 b 是过曲线 a 上坐标点 P（2s，15m）的切线，且直线 b 交 x 轴于 x=5m 处，下列说法正确的是（ ） A．质点在 t= 0 时刻的速度大小为 5m/s B．质点在 t= 4s 时刻的速度大小为 2.5m/s C．质点在 0~4s 时间内的平均速度大小为 5m/s D．质点在任意 2s 内速度变化量为 2.5 m/s 6．下图所示为四种电流的i t 图象，其中图②③中每段曲线均为余弦或正弦曲线的一部分，电流的最大值 均为 0I ，下列说法正确的是（ ） A．图①②电流的有效值相等 B．图②③电流变化周期相等 C．图①电流的有效值是图③的 2 倍 D．图④电流的有效值等于图③电流的有效值 7．三根无限长直导线 a、b、c 垂直三角形平面放置在正三角形的三个顶点上，三导线通有大小相等、方向 如图所示的恒定电流，d 点为三角形三边中垂线的交点，导线 c 的电流在 d 点产生的磁场磁感应强度为 B， 已知电流不变时，磁感应强度与导线距离成反比。则下列说法正确的是（ ） A．d 点的磁感应强度为 0 B．d 点的磁场方向与 ba 成 60°角 C．ac 边中点磁场方向沿 ac 方向指向 c D．三角形所在平面上无磁感应强度为零的点 8．如图所示，质量均为 m 的带电小球 a、b、c，小球 a 用绝缘丝线悬挂在天花板下，a、b 间由轻质绝缘弹 簧相连，b、c 用绝缘轻杆连接后直立在小球 a 的正下方的水平支撑面上，此时小球 c 对支持面的压力和弹 簧弹力均恰为零，小球 a 带正电，重力加速度为 g。下列说法正确的是（ ） A．b、c 总电荷量一定为负 B．丝线拉力为 mg C．若将 b、c 两球位置互换，稳定后丝线拉力可能不变 D．若增加 b、c 中的负电荷，稳定后丝线拉力一定增大 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题有多个选项符合题目要求。 9．下列说法正确的是 A．由 f  可知机械波的传播速率由波长和频率共同决定 B．机械波在经过不同介质的界面时会发生反射和折射 C．“彩超”利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度 D．在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比 10．两小球 A、B 分别从同一竖直线上 M、N 两点同时抛出，A 球做平抛运动，B 球做斜上抛运动，两球恰 好在 P 点相遇，且相遇时小球 B 的速度方向水平，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ） A．两球具有同样大小的初速度 B．两球具有同样大小的水平速度 C．两球相遇点与 M、N 中点在同一水平面上 D．两球相遇时速度大小相等 11．图（a）是斜面 AB 通过一小段弧面与水平面 BC 相连，图（b）是一段弧面 A'B'C'，C'点切线水平。物 块与斜面、弧面和平面间动摩擦因数相同，C、C'在同一水平面上，A、A'高度相等，物块从 A 到 C 和从 A'到 C′经过的水平位移相等，质量相同的物块 P、Q 分别从 A、A'由静止释放，则 P、Q 在分别运动到 C、 C'的过程中，下列说法正确的是（ ） A．重力做的功相同 B．克服摩擦力做的功相同 C．系统产生的热量相同 D．过 C、C'点时（到达水平面时）重力做功的功率相同 12．在如图所示的 abc 区域内，存在垂直于 abc 平面向外的匀强磁场，两个带电粒子 M、N 先后以相同速度 从 d 点垂直于磁场和 ab 边界射入磁场中，结果两带电粒子的运动轨迹与 bc 边界上不同的两点相切，粒子 M、 N 的比荷分别为 1n 、 2n ，轨道半径分别为 1r 、 2r ， 30   ，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ） A．若 1 2n n ，则 1 23r r B．若 1 2r r ，则 1 2 1 3n n C．若 1 2r r ，则粒子 N 带负电 D．M、N 可能带同种电荷 三、非选择题：本题共 6 小题。 13．用电磁打点计时器测定物体做自由下落运动时的加速度，实验打出一条较长纸带，一同学在该纸带上 截取了不同位置的（a）（b）（c）（d）四段进行测量处理，每段纸带上有三个计时点，按顺序依次编号为 0~11，测量结果如图所示。所用电源频率为 50Hz。 （1）5、6 两点之间撕掉了________个计时点； （2）通过对四段纸带的计算分析，下述判断比较接近事实的是________ A．物体开始下落时的加速度最接近重力加速度 B．当地的重力加速度为 9.56m/s2 C．随物体速度的增大当地重力加速度减小 D．实验中物体运动阻力不可忽略 14．实验室提供了以下器材，让学生设计实验电路测定电压表内阻 1VR 和电阻 xR 的阻值： a．待测电压表 1V （量程 0~1V，内阻 1VR 约 1k  ）和待测电阻 xR （阻值约 2k  ） b．电压表 2V （量程 0~3V，内阻 2VR 约 4.5k  ） c．毫安表 mA（量程 0~20mA，内阻约 50  ） d．微安表 A （量程 0~50 A ，内阻约 200  ） e．滑动变阻器 R f．电阻箱 1R （总阻值 9999.9  ） g．电源 E（电动势 6V，内阻不计） h．开关 1S 、单刀双掷开关 S 一个和导线若干 （1）为了扩大电压表 1V 的量程，必须精确测定其内阻，实验小组设计的部分实验电路如图所示，请根据可 用器材，完成虚线框内部分电路的设计，并画在虚线框内； （2）根据你的设计和相应操作，用两电压表示数及对应其他量表示待测电压表 1V 的内阻 1VR  ________；待 测电阻 xR  ________。（用两电压表示数 1U 、 2U 及对应电阻箱阻值 1R 表示） 15．质量均为 m 的 10 块相同的木板叠放在水平面上，如图所示，水平力 F 施加在某木板上能使木板以共同 速度在水平面上匀速运动。从上到下木板编号依次是 1 到 10，木板间动摩擦因数为  ，木板与水平面间动 摩擦因数为 0.6  ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g。求水平力 F 可以作用在哪块木板上。 16．用某种材料制作的横截面为正三角形的三棱镜，截面边长和棱镜长均为 l。在三棱镜内部的正中位置有 一个点光源 S，若在三角形端面贴上黑色圆纸片，让点光源发出的光仅经一次折射不能从端面射出，满足要 求的最小圆纸片恰好与三角形的三边相切。回答下面问题： （1）求材料的折射率 n； （2）若在 5 个面上都贴上黑色圆纸片而让光源发出的光仅经一次折射都不能从三棱镜表面射出， 求三棱镜的三角形端面和正方形侧面所用纸片最小总面积之比 k。 17．与水平面成 30   角的传送带以 2 /m s  的速度顺时针运行，一物块以 0 6 /m s  的速度从底部滑上 传送带，如图所示。物块与传送带间的动摩擦因数为 3 5   ，结果物块没能滑过传送带顶端而原路返回。 取重力加速度 g=10 2/m s 。回答下面问题： （1）求传送带的最小长度 0l ； （2）若不计滑轮大小，传送带长度为 0l ，求从物块滑上传送带到离开传送带，物块在传送带上留下的划痕 长度 s。 18．光滑平行金属导轨倾斜放置，轨道平面与水平面成 37   ，轨道间距 l=0.5m；质量 m =0.1kg 的铜棒 ab 垂直跨放在导轨上，导轨底端串联两个电阻 0R 和 BR ，其中 BR 为磁敏电阻，通过 BR 的感知可以使其周围 磁感应强度达到某一设定值 0B 后保持不变， BR 周围的磁感应强度 0B 由原垂直导轨平面向上的磁场 B 和感 应电流的磁场 B'共同决定。由静止释放铜棒 ab，此时 BR 周围的磁场未达到设定值 0B ，铜棒 ab 做加速运动， 且加速度减小：经 0t = 0.6s 当铜棒加速度减小到 23 /m s 后保持不变，已知 0t 时间内通过电阻 0R 的电荷量 0q =0.15C，铜棒的位移 0x =0.9m，空间磁场的磁感应强度 B=1.2T， 0R =0.58  ，取 g=10 2/m s ，cos37°=0.8， sin37°=0.6，导轨足够长，不计铜棒及导轨的电阻，由静止释放铜棒的时刻为 t=0 的时刻，感应电流的磁场 B'对铜棒运动的影响不计。求： （1）0.6s 末铜棒的速度 0 ； （2）讨论 0t = 0.6s 后磁敏电阻 BR 随时间的变化规律； （3）在 t=1.0s 时间内通过 0R 的电荷量 q 及铜棒克服安培力做的功 W（保留两位有效数字）。 2021 届押题 02 物理新高考答案与解析 1．【答案】C【解析】无论是少量光子还是大量光子，都同时具有粒子性和波动性，选项 A 错误；由 hcE h   可知，波长越长，光子的能量越小，选项 B 错误；在光电效应中，由于电子脱离金属所做的功不同，由 kE h W  可知，产生的光电子的动能就有所不同，选项 C 正确；在光电效应中，电子吸收光子后从金 属中逸出时，逸出功是电子脱离金属所做功的最小值，所以当电子吸收光子的能量与原有热运动能量之 和大于该金属的逸出功时，不一定能成为光电子，选项 D 错误。 2．【答案】B【解析】水的摩尔体积 3 0 10 M mV   － 水 ，水分子可看作球形，则 34 ( )3 2 dV  水 水 ，又 A MVN V  水 水 ， 解得直径 3 03 A 6 10md N  － 水 。选项 B 正确。 3．【答案】D【解析】存在假想中的第九行星时，等效 2018 VG18 环绕中心的质量 M 更大，所受引力更大， 类比于圆周运动，由 2 2 2( )MmG m rr T  可知 3 2 rT GM  ，故周期更小，选项 A 错误；由 GMv r  可知， M 更大时速率更大，选项 B 错误；环绕中心的质量对行星自转没有影响，选项 C 错误；公转向心加速度 2 Ma G r  ，因此 M 更大时向心加速度 a 更大，选项 D 正确。 4．【答案】C【解析】当活塞被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为 1p ，对气缸根据平衡条件有 1 0sinp S Mg p S  ，当气缸被轻弹簧拉住时，气缸内气体的压强为 2p ，对活塞根据平衡条件有 2 0sinp S mg p S  ，缸内气体做等温变化，根据玻意耳定律有 1 1 2 2p l S p l S ，解得 3.5M m ，选项 C 正确。 5．【答案】C【解析】 2st  末质点的速度等于 P 点切线的斜率，即 15 5 m s 5m s2v   ，由位移公式逆向 列式得 2115 5 2 22 a    ，解得质点的加速度 22.5m sa  ，则质点在 0t  时刻的速度大小为 0 10m sv v at   ，选项A错误；质点在 4st  时刻的速度大小为 0 0v v at    ，选项B错误；质点在 0~4s时间内的平均速度大小等于2s末的速度5m/s，选项C正确；质点在2s内速度变化量为 5m sv at   ， 选项D错误。 6．【答案】A【解析】正弦（或余弦）电流的有效值 0m 2 2 III   ，与周期无关，因此选项 A 正确；图②周 期为 0 2 t ，图③周期为 0t ，选项 B 错误；图③： 2 20 3 ( ) 022 I TI RT R  ，故 0 3 2 II  ，选项 C 错误；图④： 2 2 0 4 0 2 II RT RT ，解得 0 4 2 2 II  ，即 4 3I I ，选项 D 错误。 7．【答案】B【解析】由安培定则可判断，a c、 在 d 点的磁场互成 120°角，合磁感应强度与 b 在 d 处磁感应 强度大小相等、方向相同，且与ba 成 60°角，故 d 点的磁感应强度大小为 2 B ，选项 A 错误，B 正确；a c、 在 ac 边中点处合磁感应强度为 0，故此处磁感应强度就是 b 所产生的，由安培定则可判断其方向沿 ca 指 向 a ，选项 C 错误；在三角形所在平面上，三角形外 ac 中垂线上磁场如图所示， a cB B、 合磁感应强度总 与 bB 方向相反，因此在适当位置，磁感应强度可为零，选项 D 错误。   a b c d aBbB cB aB bB cB 8．【答案】C【解析】由于小球 c 对支持面的压力恰为零，b c、 两球与小球 a 之间为引力，b c、 带电可能是 一正一负或都为负，若 b 球带负电 c 带正电，则需满足 2 2( ) a b a cq q q qk kr r l   ，即 2 2( )b c rq qr l   ，故 bq 可能 大于、等于或小于 cq ，选项 A 错误；对 a b c、 、 整体，只受丝线拉力和重力两个力，因此丝线拉力 T 3F mg ， 选项 B 错误；若 c 球带负电或 c 球所带负电大于 b 球所带负电，b c、 两球位置互换后静电引力增大，由于 b c、 两球受到的静电引力大于它们的重力而导致两球向 a 球压缩弹簧后静止，稳定后丝线拉力仍为 3mg 不变。若 c 球带正电，位置互换后静电引力减小，丝线拉力减小，选项 C 正确；若增加b c、 中的负电荷， 静电引力增大而导致向上压缩弹簧后静止，稳定后丝线拉力不变，选项 D 错误。 9．【答案】BCD【解析】机械波的传播速率由介质性质决定，与波的波长和频率无关，选项 A 错误；机械 波和光波一样，在界面处会发生反射和折射，选项 B 正确；“彩超”原理即是利用多普勒效应比较反射波 相对入射波频率的变化来检查身体状况和测定血液流速的，选项 C 正确；由双缝干涉条纹间距 Lx d   可 知选项 D 正确。 10．【答案】BC【解析】两球相遇，水平方向具有相同速度且等于 A 的初速度，选项 A 错误，B 正确；从 相遇点逆向看小球 B 的运动也为平抛运动，两球运动时间相等，故竖直方向位移大小相等，即相遇点与 M N、 中点在同一水平面上，选项 C 正确；两球相遇时 A 球速度大于 B 球速度，选项 D 错误。 11．【答案】AD【解析】重力做功与高度有关，A A、 高度相等，因此重力做功相等，选项 A 正确；图（a）， 克服摩擦力做的功 1W mgx ，图（b）中，由于物块做圆周运动，轨道支持力大于重力在垂直轨道方向 的分力，克服摩擦力做的功大于 mgx ，选项 B 错误；系统产生的热量等于克服摩擦力做的功，选项 C 错误；虽然物块运动到C C、 点时速度大小不相等，但速度方向均垂直于重力，重力的功率均为零，选 项 D 正确。 12．【答案】BC【解析】如图所示，设粒子射入点 d 到 b 的距离为 l ， M N、 的运动轨迹与 bc 边界上不同 的两点相切，则 1 2 1 2 sin R R l R l R     ，解得 1 1 3R l ， 2R l ， 2 13R R ，而 mvR qB  ，即当 B 、v 相同时 1mR q n   ，若 1 2n n ，则 1 2r r ，选项 A 错误；若 1 2r r ，则 1 2 1 3n n ，选项 B 正确；由左手定则可判断， 带正电的粒子向右偏转，轨道半径大，所以粒子 N 轨道半径小，向左偏，带负电，选项 C 正确；两粒子 偏转方向相反，因此一定带异种电荷，选项 D 错误。   0v B  ab c d 2R 1R 13．【答案】（1）1（3 分） （2）AD（3 分） 【解析】（1）解析一：由 2( )m nx x x m n aT  - = 可估算 2 2 2 (3.70 2.54) 10( ) 39.8 0.02 xm n aT       ，即 5、7 计时 点之间有 3 个T 时间段，两个计时点（包括 6 点），如图所示，故 5、6 之间有 1 个计时点；解析二：第 3、4 点之间和第 6、7 点之间由 2x gT  分别得 2 2 9.75m sg  、 2 3 9.5m sg  ，说明物体做变加速运动，如果以 2 2 9.75m sg  分析，由 2( )m nx x x m n aT  - = 得 2 2 2 (3.70 2.54) 10( ) 39.75 0.02 xm n aT       ，同理如果以 2 3 9.5m sg  分析， 得 2 2 2 (3.70 2.54) 10( ) 39.50 0.02 xm n aT       ，说明 5、7 计时点之间有 3 个T 时间，2 个计时点（包括 6 点），如图 所示，故 5、6 之间有 1 个计时点。 （2）设四段对应加速度分别为 1 2 3 4g g g g、 、 、 ，则由 2x gT  得 2 1 2 9.75m sg g  、 2 3 9.5m sg  、 2 4 9.25m sg  ，由此可见，开始下落时物体的加速度最接近重力加速度，选项 A 正确；随物体速度增大时 加速度明显减小，说明运动阻力明显增大，因此当地重力加速度应大于和更接近 9.75 2m s ，选项 B 错误； 当地重力加速度是不变的，选项 C 错误；由于加速度减小明显，运动阻力不可忽略，选项 D 正确。 14．【答案】（1）如图所示（3 分） （2） 1 1 2 1 U RU U （3 分） 1R （2 分） 【解析】（1）由 UR I  可知，若用伏安法精确测电阻，必须精确测定出电阻两端电压和通过电流，V1 的 最大电流 m V1 1mAUI R   ，两块电流表均不能满足要求，且由于电流表内阻不是确定值，也就不能改装。 因此，只能用电阻箱等效代替，设计电路如图所示； E R S1 1V     2V xR 1R 1S 2 （2）设两电压表示数分别为 1U 、 2U ，S 接 1，适当调节 R ，读出电压表示数 1U 、 2U ，然后 S 接 2，调 节 1R ，使两电压表示数恢复 1U 、 2U ，读出 1R 的值。由分压原理得 2 1 1 1 V1 U U U R R   ，则 1 V1 1 2 1 UR RU U   ， 1xR R 。 15．【答案】水平力 F 可以作用在 6n≥ 的所有木板上。 【解析】设水平力 F 作用在第 n 块木板上，则对 n 及以上木板 0nF f  ①（2 分）， nf μnmg≤ ②（1 分）， 由于整体做匀速运动，因此有 0.6 10F μ mg  ③（2 分），解得 6n≥ ④（1 分），由此可知，水平力 F 可以 作用在 6n≥ 的所有木板上（1 分）。 16．【答案】（1）2 （2）2 【解析】（1）如图（a），端面圆纸片的半径为 tan302 lr   ①（1 分），如图（b），光源到端面的距离为 1 2 l ， 点光源发出的光恰好在纸片边缘 O发生全反射，因此有 sin90 sinn C  ②（1 分）， 2 2 sin 1( )2 rC r l   ③（2 分）， 解得 2n  ④（1 分）； （2）由③式知临界角 30C  ，光源到三个侧面的距离 d r ⑤（1 分），设侧面上纸片半径为 r ，则 tan30 r r   ⑥（1 分），三棱镜的三角形端面和正方形侧面所用纸片最小总面积之比为 2 2 2 3 rk r   ⑦（1 分）， 解得 2k  ⑧（1 分）。 O r 2 l D C BA (a) O D C S O C O (b) r 2 l 17．【答案】（1）3m （2）6m 【解析】（1）物块滑上传送带时速度 0v v ，故从滑上传送带到与传送带速度相等，滑动摩擦力沿斜面 向下，物块的加速度 2 1 sin cos 8m smg mga m       ①（2 分），在物块与传送带速度相等之后，物 块加速度 2 2 cos sin 2m smg mga m      ②（2 分），设物块两段减速运动的时间分别为 1t 、 2t ，两段 时间上滑的位移分别为 1x 、 2x ， 0 1 2 1 2 0v v vt ta a   、 ③（2 分）， 0 1 1 2 22 2 v v vx t x t 、 ④（2 分），传送 带的最小长度 0 1 2l x x  ⑤（1 分），解得 0 3ml  ⑥（1 分）； （2）物块下滑时做加速度为 2a 的匀加速直线运动，下滑到底部用时 0 3 2 2 3slt a   ⑦（1 分），物块回到 传送带底端时位移为零，故在 1 2 3t t t  时间内传送带通过的路程 s 相当于物块相对传送带滑过的长度， 则 1 2 3( ) 2(1.5 3)ms v t t t      ⑧（2 分），因为 s 大于传送带总长6m ，故划痕长度为 s  6m（1 分）。 18．【答案】（1）2.7m/s （2） (3.6 0.5) ( 0.6s)BR t t   ≥ （3）0.57J 【解析】（1）沿斜面方向，由动量定理得 0 0 0sin 0mg t BlIt mv    ①（2 分）， 0 0q It ②（1 分），解得 0 2.7m sv  ③（1 分）； （2）在 0 0.6st  后，由牛顿第二定律得 sinmg BIl ma   ④（1 分），由闭合电路欧姆定律可知 0 0 [ ( 0.6)] ( 0.6s) B Bl v a tI tR R    ≥ ⑤（2 分），联立解得 (3.6 0.5) ( 0.6s)BR t t   ≥ ⑥（1 分）； （2）1s 末铜棒的速度 0 0( )v v a t t   ⑦（1 分），由动量定理得 sin 0mg t Blq mv    ⑧（1 分），解得 0.35Cq  ⑨（1 分），铜棒克服安培力做的功等于系统产生的电能，由能量守恒可知铜棒克服安培力做的 功也等于系统损失的机械能，因此有 21 2W mgh mv  ⑩（1 分），设铜棒下滑的位移为 x ，则 2 0 0 0 0 1( ) ( )2x x v t t a t t     ⑪ （2 分）， sinh x  ⑫ （1 分），解得 0.57 JW  ⑬ （1 分）。