2021届宁夏石嘴山市高考物理二模试卷含答案

 高考物理二模试卷

一、选择题〔每题6分〕

1.“嫦娥四号〞月球探测器在我国西昌卫星发射中心成功发射，探测器奔月过程中，被月球俘获后在月球上空某次变轨是由椭圆轨道a变为近月圆形轨道b，如下列图，a、b两轨道相切于P点。不计变轨过程探测器质量的变化，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 探测器在a轨道上P点的动能小于在b轨道上P点的动能
B. 探测器在a轨道上P点的加速度等于在b轨道上P点的加速度
C. 探测器在a轨道运动的周期小于在b轨道运动的周期
D. 为使探测器由a轨道进入b轨道，在P点必须加速

2.如图甲所示是研究光电效应的实验装置。某同学选用甲、乙两种单色光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图乙所示。普朗克常量为h，电子的电荷量为e，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 由图乙可知，甲光光子频率等于乙光光子频率
B. 由图乙可知，甲光的强度小于乙光的强度
C. 甲、乙光分别照射阴极K时，光电子逸出时最大初动能不同
D. 由图乙可知，甲光照射时光电子的最大初动能大于乙光照射时光电子的最大初动能

3.甲、乙两物体沿同一直线做减速运动，t＝0时刻，两物体同时经过同一位置，最后又停在同一位置，它们的速度一时间图象如下列图，那么在运动过程中〔   〕 

A. t1时刻甲和乙相距最远                                        B. 甲、乙的平均速度相等
C. 甲、乙的加速度可能相等                                    D. 甲的加速度逐渐增大，乙的加速度大小不变

4.如下列图，高层住宅外安装空调主机时，电机通过缆绳牵引主机。为防止主机与阳台、窗户碰撞，通常会用一根拉绳拽着主机，保持与墙面之间距离不变，地面上拽拉绳的人通过移动位置，使拉绳与竖直方向的夹角β保持不变，在此过程中主机沿竖直方向匀速上升，那么在提升主机过程中，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. 缆绳拉力F1和拉绳拉力F2大小都不变                                     B. 缆绳拉力F1增大，拉绳拉力F2减小
C. 缆绳与竖直方向的夹角α可能大于拉绳与竖直方向的夹角β     D. 缆绳拉力F1和拉绳拉力F2大小都增大

5.如下列图，理想变压器T的原线圈接在电压为U的交流电源两端，P为滑动变阻器的滑片，RT为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，以下说法正确的选项是〔   〕 

A. P向左滑动时，变压器的输出电压变大
B. 假设P向左滑动时，RT阻值保持不变，那么变压器的输入功率变大
C. 假设P保持不变，RT温度升高时，那么灯L变暗
D. RT温度升高时，适当向右滑动P可能保持灯L亮度不变

6.如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一沿水平方向的电场，MN是其中的一条直线，线上有A、B、C三点。一带电量为+2×10﹣3C、质量为1×10﹣3kg的小物块从A点静止释放，沿MN作直线运动，其运动的v﹣t图象如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大〔图中标出了该切线〕，C点处的切线平行于t轴，运动过程中小物块电量保持不变，那么以下说法中正确的选项是〔   〕 

A. AB两点电势差UAB＝﹣4V
B. 小物块从B点到C点电场力做的功W＝10﹣2J
C. B点为AC间电场强度最大的点，场强大小E＝1V/m
D. 由A到C的过程中小物块的电势能先减小后变大

7.如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平地面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复过程中弹簧的弹力大小F随时间t的变化关系如图乙所示。不计空气阻力，那么〔   〕 

A. t1时刻小球的速度最大
B. t2时刻小球所受合力为零
C. 以地面为零重力势能面，t1和t3时刻小球的机械能相等
D. 以地面为零重力势能面，t1至t3时间内小球的机械能先减小后增加

8.如下列图，足够长的光滑U形导轨宽度为L，电阻不计，其所在平面与水平面的夹角为α，上端连接一个阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面向上。现有一质量为m、有效电阻为r的金属杆沿框架由静止下滑，设磁场区域无限大，当金属杆下滑到达最大速度v0时，运动的位移为x，那么〔   〕

A. 在此过程中金属杆的速度均匀增加
B. 金属杆下滑的最大速度v0＝
C. 在此过程中流过电阻R的电荷量为
D. 在此过程中电阻R产生的焦耳热为 〔mgxsinα﹣ mv02〕

二、非选择题．

9.某同学用长木板、小车、光电门等装置做探究加速度与质量关系的实验。装置如下列图。 

⑴实验前先用游标卡尺测出安装在小车上遮光条的宽度为d。

⑵按图示安装好装置，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，轻推不连接砝码盘的小车，如果计时器记录小车通过光电门的时间t1、t2满足t1________t2〔填“大于〞“小于〞或“等于〞〕，那么摩擦力得到了平衡。

⑶保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，调节好装置后，将小车由静止释放，读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2  ， 测出两光电门间的距离为L，那么小车的加速度a＝________〔用测出的物理量字母表示〕。

⑷保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变，改变小车的质量M重复实验屡次，测出多组加速度a的值，及对应的小车质量M，作出a﹣ 图象。假设图象为一条过原点的倾斜直线，那么得出的结论________。

10.某同学设计了一个检测河水电阻率的实验。他在一根粗细均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极，如图甲所示，两电极相距L＝0.314m，其间充满待测的河水。他选用了以下仪器测量玻璃管内河水的电阻：量程15V，内阻约300kΩ的电压表；量程300μA，内阻约50Ω的电流表；最大阻值1kΩ的滑动变阻器；电动势E＝12V，内阻r＝6Ω的电池组；开关一只、导线假设干。 

〔1〕该同学装入河水前先用游标卡尺测量玻璃管的内径，结果如图乙所示。玻璃管的内径d＝________mm。   

〔2〕该同学设计了合理的测量电路，通过改变滑动变阻器阻值测得了玻璃管两端的电压和电流，并在图丁的U﹣I坐标系内描出了9个数据点。请在图丙的实物图中用笔划线代替导线完善电路的连接。   

〔3〕请在图丁中做出U﹣I图象________，计算出玻璃管内水柱的电阻R＝________Ω，电阻率ρ＝________Ω•m〔结果保存三位有效数字〕。   

11.如下列图，平行板电容器的N板开有一小孔。与固定圆筒的小孔a正对，O是圆筒的圆心。圆筒的内径为R，筒内有垂直纸面向里的匀强磁场，筒壁光滑。电容器内紧靠极板M有一个带电粒子〔初速度为零〕，经电压U加速后从a孔垂直磁场并正对着圆心O进入筒中，该带电粒子与圆筒壁碰撞两次后恰好又从小孔a射出。带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电荷量和动能都无损失，粒子的比荷为 ＝k，不计粒子的重力和空气阻力。求： 

〔1〕带电粒子进入磁场的速度大小；   

〔2〕筒内磁感应强度B的大小〔结果均用R、U和k表示〕。   

12.如图a所示，轻质弹簧左端固定在墙上，自由状态时右端在C点，C点左侧地面光滑、右侧粗糙。用可视为质点的质量为m＝1kg的物体A将弹簧压缩至O点并锁定，以O点为原点建立坐标轴。现用水平向右的拉力F作用于物体A，同时解除弹簧锁定，使物体A做匀加速直线运动。运动到C点时撤去拉力，物体最终停在D点。O、C间距离为0.1m，C、D间距离为0.1m，拉力F随位移x变化的关系如图b所示，重力加速度g＝10m/s2 ． 求： 

〔1〕物体运动到C点的速度大小；   

〔2〕物体与粗糙地面间的动摩擦因数；   

〔3〕假设质量M＝3kg的物体B在D点与静止的物体A发生碰撞并粘在一起，向左运动并恰能压缩弹簧到O点，求物体B与A碰撞前的速度大小。   

三、【物理--选修3-3】〔15分〕

13.在“用油膜法估测分子的大小〞实验中，现有按体积比为n：m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2cm深的水的浅盘，一支滴管，一个量筒． 

请补充下述估测分子大小的实验步骤：

〔1〕________〔需测量的物理量自己用字母表示〕．   

〔2〕用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如下列图．〔坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，缺乏半个舍去〕那么油膜面积为________．   

〔3〕估算油酸分子直径的表达式为D＝________．   

14.如下列图，足够长的气缸竖直放置，其横截面积S＝1×10﹣3m2  ， 气缸内有质量m＝2kg的活塞，活塞与气缸壁之间密封良好，不计摩擦。开始时活塞被销钉K固定于图示位置，离缸底L1＝12cm，此时气缸内被封闭气体的压强p1＝1.5×105Pa，温度T1＝300K．大气压p0＝1.0×105Pa，取重力加速度g＝10m/s2。 

〔1〕现对密闭气体加热，当温度升到T2＝400K时，其压强p2多大？   

〔2〕此后拔去销钉K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，气缸内气体的温度降为T3＝360K，那么这时活塞离缸底的距离L3为多少？   

四、【物理--选修3-4】〔15分〕

15.一简谐横波以4m/s的波速沿水平绳向x轴正方向传播，绳上两质点M、N的平衡位置相距 个波长。t＝0时的波形如下列图，此时质点M的位移为0.02m，设向上为正方向，经时间t1〔小于一个周期〕，质点M的位移又为0.02m，且向下运动，那么该横波的周期为________s，t1时刻质点N的位移为________m。 

16.如下列图，有一个玻璃半球，O为球心，右侧面镀银，光源S在其水平对称轴上，从光源S发出的一束光斜射在球面上．当入射光线与对称轴的夹角为30°时，发现一局部光经过球面反射后恰好能竖直向上传播，另一局部光折射进入玻璃半球内，经过右侧镀银面的第一次反射后恰好能沿原路返回．假设球面的半径为R，光在真空中的传播速度为c，求： 

①玻璃的折射率；

②光折射入玻璃半球后传播到右侧镀银面所用的时间．

答案解析局部

一、选择题〔每题6分〕

1.【解析】【解答】解：A、探测器在P点变轨，那么从高轨向低轨变化时，要做向心运动，须减速，故探测器在高轨的速度大于低轨在P的速度，探测器在a轨道上P点的动能大于在b轨道上P点的动能，A不符合题意；

B、探测器在两个轨道上P点的引力均是由月球对它的万有引力提供，所以引力相等，由牛顿第二定律得两个轨道在P点的加速度也相等，B符合题意；

C、由于探测器在a轨道运动的半长轴大于在b轨道运动的半径，根据开普勒第三定律： ，得探测器在a轨道运动的周期大于在b轨道运动的周期，C不符合题意；

D、为使探测器由a轨道进入b轨道，要做向心运动，在P点必须减速，D不符合题意。

故答案为：B

 
【分析】利用变轨探测器的速度变化可以比较动能的大小；利用引力公式结合距离可以判别加速度的大小；利用半径的大小可以比较周期的大小；利用向心运动可以判别探测器需要减速。

2.【解析】【解答】解：A、根据爱因斯坦光电效应方程结合遏止电压的关系可知，eUc＝hv﹣W，由于甲、乙两光的遏止电压Uc相同，那么两种光的频率相同，A符合题意；

B、光的强度越强，含有的光子数越多，电子一对一吸收光子，光电子数目越多，对应的饱和光电流越大，即可判断甲光对应的饱和光电流大，那么甲光的强度大，B不符合题意；

CD、根据eUc＝Ekm  ， 遏止电压相同，那么光电子的最大初动能相同，即甲光照射时光电子的最大初动能等于乙光照射时光电子的最大初动能，CD不符合题意。

故答案为：A

 
【分析】利用遏止电压大小可以比较光的频率大小；利用光电流大小可以比较光照强度的强弱；利用光的频率相同可以判别光电子的最大初动能相同。

3.【解析】【解答】解：A、甲、乙两物体速度相等时相距最远，A不符合题意；

B、甲、乙两物通过的位移相同，但是甲运动的时间较长，那么甲的平均速度较小，B不符合题意；

C、v﹣t图象的斜率等于加速度，由图象可知，在某时刻甲的加速度可能等于乙的加速度，C符合题意；

D、v﹣t图象的斜率等于加速度，由图象可知，甲的加速度逐渐减小，乙的加速度大小不变，D不符合题意；

故答案为：C。

 
【分析】利用共速可以判别距离最远；利用运动时间不同可以判别平均速度不同；利用斜率可以判别加速度可能相等。

4.【解析】【解答】解：ABD、对空调主机受力分析如图，受到重力和两根绳子的拉力，由于空调主机是匀速运动，故合力为零；

在竖直方向：F1cosα﹣mg﹣F2cosβ＝0

在水平方向：F1sinα﹣F2sinβ＝0

在上升过程中，α增大，而β不变，联立可以判断缆绳拉力F1和拉绳拉力F2都增大，D符合题意，AB不符合题意；

C、因F1大于F2  ， 根据F1sinα＝F2sinβ可知缆绳与竖直方向的夹角α小于角β，C不符合题意。

故答案为：D。

 
【分析】利用平衡条件结合角度的变化可以判别拉力的大小变化；利用平衡条件结合拉力的大小可以比较夹角的大小。

5.【解析】【解答】解；A、P向左滑动时，变压器原线圈输入电压和原、副线圈的匝数比均不变，根据变压比可知，副线圈的输出电压不变，A不符合题意；

B、P向左滑动时，滑动变阻器阻值变大，副线圈回路总电阻增大，根据功率公式：P＝ ，变压器的输出功率减小，输入功率由输出功率决定，那么变压器的输入功率也变小，B不符合题意；

C、温度升高时，热敏电阻RT的阻值减小，副线圈回路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，滑动变阻器的分压增大，由于副线圈输出电压不变，那么并联局部的电压减小，灯L两端电压减小，灯L变暗，C符合题意；

D、温度升高时，热敏电阻RT的阻值减小，副线圈回路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，适当向右滑动P，使滑动变阻器分压保持不变，那么使灯L分压不变，从而保持灯的亮度不变，D符合题意。

故答案为：CD

 
【分析】利用匝数之比不变可以判别输出电压不变；利用输出电阻变大那么结合功率的表达式可以判别输出功率变小那么输入功率也变小；温度升高时总电阻变小那么热敏电阻两端电压变小那么灯泡两端电压也变小；利用闭合电路的欧姆定律结合灯泡的电压大小可以判别其亮度的变化。

6.【解析】【解答】解：A、物块在A到B过程，根据动能定理得：qUAB＝ ﹣ ＝ ×10﹣3×〔42﹣0〕J＝8×10﹣3J，

得：UAB＝ ＝ V＝4V，A不符合题意。

B、物块从B点到C点电场力做的功W＝ ＝ ×10﹣3×〔62﹣42〕J＝10﹣2J，B符合题意。

C、据v﹣t图的斜率等于加速度，可得物块在B点的加速度最大为a＝ ＝2m/s2  ， 所受的电场力最大为 F＝ma＝1×10﹣3×2N＝2×10﹣3N，那么电场强度的最大值为 E＝ ＝ ＝1N/C，C符合题意。

D、由v﹣t图可知由A到C的过程中小物块的动能一直增大，那么电势能一直减小，D不符合题意。

故答案为：BC。

 
【分析】利用动能定理结合电场力做功可以求出电势差的大小；利用动能定理可以求出电场力做功的大小；利用斜率可以求出场强的大小；利用动能的变化可以判别电势能的变化。

7.【解析】【解答】解：A、t1时刻小球小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，先做加速度不断减小的加速运动，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度到达最大，A不符合题意；

B、与弹簧接触后，先做加速度不断减小的加速运动，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度到达最大，此后小球继续向下运动，弹簧的弹力大于小球的重力，做减速运动，t2时刻小球运动到最低点，弹力最大，合力向上，B不符合题意；

C、t1和t3时刻，弹簧的弹力为零，说明小球刚好和弹簧接触，在t1到t3的过程中，弹簧的弹力做功之和为零，只有重力做功，机械能守恒，故以地面为零重力势能面，t1和t3时刻小球的机械能相等，C符合题意；

D、以地面为零重力势能面，t1至t2时间内，弹簧被压缩，弹簧的弹力做负功，小球的机械减小，从t2至t3时间内，弹簧的弹力对小球做正功，小球的机械能增加，故以地面为零重力势能面，t1至t3时间内小球的机械能先减小后增加，D符合题意；

故答案为：CD

 【分析】弹簧弹力最大时小球处于最低点，其速度等于0，加速度方向向上合力不等于0；刚接触弹簧时小球继续做加速运动；利用机械能守恒可以判别弹性势能相等位置机械能相等；利用弹力做功可以判别机械能的变化。

8.【解析】【解答】解：A、在此过程中，根据牛顿第二定律有：mgsinα﹣F安＝ma，

因为F安＝ ，

所以金属杆下滑过程中的加速度为：a＝gsin

金属杆向下运动，速度增大，加速度减小，故导体棒做加速度减小的变加速运动，速度不会均匀地增加，A不符合题意；

B、金属杆下滑到达最大速度时加速度为零，那么有：mgsinα＝ ，

所以最大速度为：v0＝ ，B符合题意；

C、在此过程中流过电阻R的电荷量为：q＝ ＝ ，C符合题意；

D、根据能量守恒定律得，在此过程中回路中产生的总热量为：Q＝mgxsinα﹣ m ，

电阻R产生的焦耳热为：QR＝ Q＝ 〔mgxsinα﹣ m 〕，D不符合题意。

故答案为：BC

 
【分析】利用牛顿第二定律可以判别加速度的大小进而判别速度的变化；利用平衡条件可以求出金属杆的最大速度大小；利用磁通量变化量结合电阻大小可以求出电荷量的大小；利用能量守恒定律可以求出焦耳热的大小。

二、非选择题．

9.【解析】【解答】解：〔2〕本实验需要平衡摩擦力，轻推不连接砝码盘的小车，如果小车做匀速直线运动，即计时器记录小车通过光电门的时间t1＝t2  ， 那么摩擦力得到了平衡。〔3〕经过光电门A的速度v1＝ ，经过光电门B的速度v2＝ ，小车做匀加速直线运动，有 ﹣ ＝2aL，那么小车的加速度a＝ 。〔4〕根据牛顿第二定律：F＝Ma，得a＝F• ，a﹣ 图象为经过原点的一条直线，说明合外力F不变时，a与 成正比，即合外力不变时，小车的加速度与质量成反比。

故答案为：〔2〕等于；〔3〕a＝ ；〔4〕合外力不变时，小车的加速度与质量成反比〔与质量的倒数成正比〕。

 
【分析】〔2〕利用计时器时间相等可以判别摩擦力得到了平衡；
〔3〕利用速度位移公式可以求出小车加速度的大小；
〔4〕利用牛顿第二定律可以得出当合力不变时，加速度和小车的质量成反比。

10.【解析】【解答】解：〔1〕由图示螺旋测微器可知，其示数：d＝5mm+0.05×10mm＝5.50mm。〔2〕由于玻璃管内水柱的电阻很大，远大于滑动变阻器的最大阻值，为测多组实验数据，

滑动变阻器应采用分压接法，由于水柱的电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，实物电路图如下列图；

；〔3〕根据坐标系内描出的点作出图象如下列图；

由图示图象可知，水柱的电阻：R＝ Ω＝1.00×105Ω；

由电阻定律得：R＝ ，电阻率：ρ＝ ，

代入数据解得：ρ≈7.56Ω•m；

故答案为：〔1〕5.50；〔2〕实物电路图如下列图；〔3〕图象如下列图；1.00×105Ω；7.56。

 
【分析】〔1〕利用游标卡尺结构可以读出对应的读数；
〔2〕电流表使用内接法；滑动变阻器使用分压式接法；
〔3〕利用坐标点进行连线；利用欧姆定律可以求出电阻的大小；结合电阻定律可以求出电阻率的大小。

11.【解析】【分析】〔1〕利用动能定理可以求出速度的大小；
〔2〕利用牛顿第二定律结合几何关系可以求出磁感应强度的大小。

12.【解析】【分析】〔1〕利用牛顿第二定律结合速度位移公式可以求出速度的大小；
〔2〕利用动能定理结合牛顿第二定律可以求出动摩擦因素的大小；
〔3〕利用动能定理结合动量守恒定律可以求出速度的大小。

三、【物理--选修3-3】〔15分〕

13.【解析】【解答】解：〔1〕用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V．〔2〕利用补偿法，可查得面积为8S．〔3〕1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V′＝ × ，油膜面积S′＝8S，由D＝ ，得D＝ ．

故答案为：〔1〕用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V；〔2〕8S；〔3〕

 
【分析】〔1〕需要测量油酸的体积；
〔2〕利用表格面积可以求出油膜的面积大小；
〔3〕利用体积与外表积可以求出分子直径的大小。

14.【解析】【分析】〔1〕利用气体的等容变化可以求出气体的压强大小；
〔2〕利用气体的状态方程结合压强的大小可以求出活塞距离缸底的距离大小。

四、【物理--选修3-4】〔15分〕

15.【解析】【解答】解：由波形图象知，波长为：λ＝4m

根据波速公式v＝ 得：T＝ ＝ s＝1s

由条件知从t＝0时刻起，质点M做简谐振动的位移表达式为：

  yM＝0.04sin〔2πt+ 〕

经时间t1〔小于一个周期〕，M点的位移仍为0.02m，运动方向向下。

即：0.02＝0.04sin〔2πt1+ 〕

解得：t1＝ s

由于N点在M点右侧 波长处，所以N点的振动滞后 个周期，其振动方程为：

   yN＝0.04sin〔2πt+ ﹣ ×2π〕＝0.04sin〔2πt﹣ π〕

当t1＝ s时，N点的位移 yN＝0.04sin〔2π× ﹣ π〕＝﹣0.02 m

故答案为：1，﹣0.02

 
【分析】利用波长结合波速可以求出周期的大小；利用位移的表达式结合周期和振动时间可以求出位移的大小。

16.【解析】【分析】〔1〕利用几何关系结合折射定律可以求出折射率的大小；
〔2〕利用传播的路程和传播的速度可以求出光传播的时间。