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所属成套资源：【原创】物理（新高考）2022届高考考前冲刺卷
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【原创】物理（新高考）2022届高考考前冲刺卷（五）
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这是一份【原创】物理（新高考）2022届高考考前冲刺卷（五），文件包含原创物理新高考2022届高考考前冲刺卷五学生版doc、原创物理新高考2022届高考考前冲刺卷五教师版doc、原创物理新高考2022届高考考前冲刺卷五学生版pdf、原创物理新高考2022届高考考前冲刺卷五答题卡pdf等4份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。
（新高考）此卷只装订不密封
班级 姓名 准考证号 考场号 座位号
2022届高考考前冲刺卷
物理（五）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题）
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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．下面四幅图涉及不同的物理知识，其中说法错误的是（ ）
A．甲图中，挡板上缝宽代表粒子位置的不确定范围，屏幕上中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围
B．乙图是汤姆生用于研究阴极射线本质的气体放电管，通过该装置可以获得阴极射线是带电微粒而非电磁辐射
C．丙图中，奥斯特提出著名的分子电流假说，他认为分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性
D．丁图是卢瑟福研究α粒子散射的实验装置图，分析此实验结果，他提出了原子的核式结构模型
【答案】C
【解析】甲图中，粒子通过狭缝发生衍射，挡板上缝宽代表粒子位置的不确定范围，屏幕上中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围，A正确；乙图是汤姆生用于研究阴极射线本质的气体放电管，通过该装置可以获得阴极射线是电子而非电磁辐射，B正确；丙图中，是安培提出分子电流假说，他认为分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性，C错误；丁图是卢瑟福研究α粒子散射的实验装置图，分析此实验结果，他提出了原子的核式结构模型，D正确。本题要求选错误的，故选C。
2．如图所示，一块长木板两端分别固定在水平面上，两块相同的磁铁甲和乙各自被吸附在木板正对的两个面上而处于静止状态。若磁铁之间的作用力与木板垂直，则（ ）
A．磁铁乙可能受到三力的作用
B．两块磁铁受到的摩擦力方向相反
C．撤去磁铁乙，磁铁甲一定保持静止
D．木板对磁铁甲的作用力大于木板对磁铁乙的作用力
【答案】D
【解析】磁铁乙受到重力、磁铁甲的吸引力、木板的弹力和摩擦力，共受到四个力的作用，A错误；两块磁铁受到的摩擦力均沿斜木板向上，方向相同，B错误；撤去磁铁乙，磁铁甲对木板的压力减小，最大静摩擦力减小，则磁铁甲不一定保持静止，C错误；木板对磁铁甲的作用力等于甲向下的重力和磁铁乙对甲的垂直木板向下的引力的合力；木板对磁铁乙的作用力等于乙向下的重力和沿垂直木板向上方向的甲对乙的引力的合力；因为两磁铁的重力相等，乙对甲的引力大小等于甲对乙的引力大小，且甲的重力与磁铁乙对甲的引力之间的夹角小于90°，而乙的重力与磁铁甲对乙的引力之间的夹角大于90°，可知木板甲的重力与磁铁乙对甲的引力的合力大于木板乙的重力与磁铁甲对乙的引力的合力，即木板对磁铁甲的作用力大于木板对磁铁乙的作用力，D正确。
3．富兰克林为研究雷电现象，设计了如图所示的装置，避雷针线路与接地线分开，并在分开处装上帽形的金属钟A与B，两钟之间以丝线悬挂一个金属小球C，A钟下方用导线连接两个很轻的金属小球形成验电器D，避雷针上空附近的云不带电时，三个金属小球均静止下垂。若带负电的云接近避雷针顶端时，则（ ）
A．避雷针顶端带负电
B．接地线上有正电荷流入大地
C．验电器D上的两个金属小球最后会下垂并相互接触
D．金属小球C会在A与B之间摆动，不断来回撞击A与B
【答案】D
【解析】根据异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥，可知若带负电的云接近避雷针顶端时，避雷针顶端带正电，故A错误；金属内的正电荷不会移动，故B错误；由A选项分析可知，验电器D下端带负电，小球C在验电器D下端的吸引下撞击A，然后和A带同种电荷负电，然后相互排斥，和B接触，此时电子通过B导入大地，然后C不带电，如此反复，验电器下端两小球始终带负电，所以两小球相互排斥，故D正确，C错误。
4．一汽车在平直公路上以20 kW的功率行驶，t1时刻驶入另一段阻力恒定的平直公路，其v－t图象如图所示，已知汽车的质量为2×103 kg。下列说法中错误的是（ ）
A．t1前汽车受到的阻力大小为2×103 N
B．t1后汽车受到的阻力大小为2×103 N
C．t1时刻汽车加速度大小突然变为1 m/s2
D．t1～t2时间内汽车的平均速度小于7.5 m/s
【答案】B
【解析】由图可知，汽车在t1时刻前做匀速运动，阻力等于牵引力，则阻力大小，故A正确；由图可知，汽车在另一平直公路上最终还是匀速运动，速度大小为，阻力等于牵引力，则阻力大小，故B错误；在时刻，根据牛顿第二定律有，解得，则t1时刻汽车加速度大小突然变为1 m/s2，故C正确；假如t1～t2时间内，汽车做匀减速直线运动，则平均速度为，由图可知，汽车做非匀减速直线运动，且在t1～t2时间内的位移小于做匀变速直线运动的位移，则平均速度小于7.5 m/s，故D正确。本题要求选错误的，故选B。
5．如图甲所示，某选手正在进行定点投篮。在篮球运动所在的竖直平面内建立坐标系xOy，如图乙所示，篮球由A点投出，A、B、C、D是篮球运动轨迹上的四点，C为篮球运动的最高点。重力加速度为g，空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是（ ）
A．篮球经过C点时速度大小为
B．篮球经过B点和D点的动量相同
C．篮球由A到B和由B到C过程，动量的变化量相同
D．篮球由B到C和由C到D过程，重力做功相同
【答案】C
【解析】依题意，篮球抛出后做斜抛运动，利用逆向思维，可知篮球从C点做平抛运动到A点，设C点坐标为(0，)，C点到B点时间为t，由乙图可知，，，联立可得，故A错误；由乙图可知B点和D点在同一水平面上，则可知篮球在两点处的速度大小相等，但方向不同，所以篮球经过B点和D点的动量不相同，故B错误；由乙图可知篮球由A到B和由B到C过程水平方向发生的位移相等，则所用时间相等，根据动量定理可得mgt＝－Δp，所以动量的变化量相同，故C正确；篮球由B到C过程重力做负功，由C到D过程，重力做正功，二者不同，故D错误。
6．如图所示，在竖直空间的一圆盘内有垂直圆盘平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，圆盘半径为L，长度为L的金属棒在圆盘内绕着圆心做角速度为ω的匀速运动，在圆盘左侧连接一电容器，电容器内有一电荷量为q的正电荷，若该正电荷处于静止状态，电容器两极板的距离为d，电容量为C，下列说法正确的是（ ）
A．电容器带电量为CBL2ω
B．从上往下看，金属棒沿顺时针方向切割
C．将电容器两极板的距离变为2d，该正电荷位置不动
D．该正电荷的质量为
【答案】D
【解析】根据法拉第电磁感应定理可知，金属棒转动切割磁感线，产生的感应电动势，则电容器所带的电荷量，故A错误；由于电容器内静止的电荷带正电，则电容器的上极板带负电，下极板带正电，根据右手定则可知，从上往下看，金属棒沿逆时针方向切割，故B错误；由于金属棒匀速运动，则产生的感应电动势不变，故电容器的电势差也保持不变，将电容器两极板的距离变为2d，根据电场强度与电势差关系可知，此时电容器间的电场强度减小，则电场力减小，该正电荷受到的重力大于电场力，向下运动，故C错误；电容器间的电场强度，根据平衡条件有，则该正电荷的质量，故D正确。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为3∶1，电阻R1和R2阻值分别为3 Ω和1 Ω，电流表、电压表均为理想表，a、b端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为 A
B．电压表的示数 V
C．0～0.04 s内，电阻R2产生的焦耳热为0.27 J
D．0.07 s时，通过电阻R1的电流为0
【答案】CD
【解析】设电流表的示数为I1，则有，解得I1＝，A错误；设原线圈通过的交流电最大电流为，副线圈通过的最大交变电流为，原线圈中电流只有交流电流才能输出到副线圈中，故副线圈中交变电流最大值为，解得，设副线圈交流电的有效值为I2，则，求得，因此电压表的示数为，B错误；在0~0.04s内，电阻R2产生的焦耳热为，C正确；由图可知，在0.07s的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R1的瞬时电流为0，D正确。
8．2021年5月15日“祝融号”火星车成功软着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔2号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量是“玉兔2号”的K倍，火星的质量是月球的N倍，火星的半径是月球的P倍，火星与月球均视为球体，则（ ）
A．火星的平均密度是月球的倍
B．火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔2号”引力的倍
C．火星的第一宇宙速度是月球的倍
D．火星的重力加速度大小是月球表面的倍
【答案】BC
【解析】根据密度表达式，则，A错误；根据万有引力定律，，B正确；根据，可得第一宇宙速度的表达式，，C正确；根据，可得重力加速度的表达式，，D错误。
9．如图甲所示，长为L的长木板水平放置静止不动，可绕左端垂直纸面的水平轴转动，板的左端固定一原长为L的弹簧，一质量为m的小滑块压缩弹簧到图甲中的a点（物体与弹簧不连接），Oa间距离为L。将小滑块由静止释放后，木板不动，小滑块恰能到达木板最右端，将木板绕O点逆时针转动37°后固定，如图乙所示，仍将物体由a点静止释放，物体最多运动到离O点L的b点，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列说法正确的是（ ）
A．物体与木板间的动摩擦因数为
B．物体在a点时，弹簧的弹性势能为
C．长木板按图甲水平放置，当弹簧恢复原长时，物体的动能最大
D．长木板按图乙倾斜放置，物体上滑过程中加速度先减小再增大然后不变
【答案】AD
【解析】设小滑块与木板间的动摩擦因数为μ，小滑块在a点时弹簧的弹性势能为Ep，则对于题图甲所示过程，根据能量守恒定律可得，对于题图乙所示过程同理可得，联立，，故A正确，B错误；长木板按图甲水平放置，当弹簧弹力与小滑块所受滑动摩擦力大小相等时，小滑块的动能有最大值，故C错误；长木板按图乙倾斜放置，开始时弹力大于滑动摩擦力和重力沿木板分力的合力，此时物块的加速度沿斜面向上；当弹力与滑动摩擦力和重力沿木板分力的合力等大反向时，小滑块的加速度为零；然后弹力小于滑动摩擦力和重力沿木板分力的合力，滑块做减速运动，加速度反向增加；当弹簧恢复原长时，物块脱离弹簧，以后加速度不变，故D正确。
10．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中bc段是半径为R的四分之一圆弧，ab、cd的延长线通过圆弧的圆心，Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中M、N是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是（ ）
A．从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率
B．从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子所用时间
C．所有粒子所用最短时间为
D．所有粒子所用最短时间为
【答案】AD
【解析】粒子运动轨迹如图所示，可以看出，粒子落到b点到c点的过程中，半径越来越大，则由可知，速度越来越大，所以从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率，A正确；又因为粒子在磁场中的运动时间和圆心角成正比，且由几何关系知，弦切角等于圆心角的一半，所以当弦切角最小时对应粒子的运动时间最短，如图所示，当弦与圆周相切时，弦切角最小，因为Ob长为R，所以由几何关系知，此时弦切角为，所以圆心角为，所以最短运动时间为，即从M点射出粒子在磁场中运动时间与从N点射出粒子所用时间大小不能确定，BC错误，D正确。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、非选择题：本题共5小题，共56分。第11～14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15～16题为选考题，考生根据要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
（一）必考题：共43分。
11．(5分)物体在液体中运动时会受到粘滞阻力作用，某同学设计了下面的实验来探究小球在豆油中运动时所受粘滞阻力大小与小球速率的关系。
所用实验器材：量筒；豆油；空心可开合小球；铁粉；刻度尺；频闪相机；电子秤。
实验步骤如下：
①在量筒中倒入适量豆油，并在量筒旁竖直固定一刻度尺，把量筒放到电子秤上，读出电子秤的示数为m0。
②在空心小球中放入适量的铁粉并封闭小球，然后把小球放入豆油中，使小球恰好能悬浮在豆油中，读出电子秤的示数为m1。
③在小球内再加入适量的铁粉，把小球完全浸入豆油中后由静止释放。当电子秤的示数不再变化时，打开频闪相机；记录电子秤示数为m2，然后通过照片中的刻度尺测出小球相邻两落点之间的距离为L。
④改变铁粉的质量，重复步骤③并记录数据。
⑤作出每次电子秤的读数m与对应的距离L之间的关系图象，如图所示。请回答以下问题（重力加速度为g）。
(1)小球全部浸入豆油中后所受浮力大小f浮＝___________；
(2)当电子秤的示数稳定为m2时，小球所受粘滞阻力大小f＝___________；
(3)电子秤示数不再变化时，小球在豆油中运动时所受粘滞阻力大小与小球速率___________（填“满足”或“不满足”）正比例关系。
【答案】(1) (2) (3)满足
【解析】(1)悬浮时，对油和量筒，有，解得。
(2)电子秤示数稳定时，小球做匀速直线运动，对油和量筒，有，解得。
(3)由图象可得（k为常量），可得，故f与v满足正比例关系。
12．(10分)为了测量某水果电池的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示的电路。其中E为待测电池，G为灵敏电流计，A1、A2为微安表，V1、V2为毫伏表，R1、R2为电阻箱。
(1)根据图甲中的电路图，用笔画代替导线，完成图乙中的实物连线；
(2)闭合开关S，调节R1、R2的阻值，使G的示数为零，此时V1、V2的读数分别为U1＝135.0 mV、U2＝265.0 mV，A1、A2的读数分别为I1＝150.0 μA、I2＝250.0 μA；
(3)适当调大R1的阻值，通过灵敏电流计G的电流方向___________（填“从P到Q”或“从Q到P”），缓慢___________（填“调大”或“调小”） R2的阻值，使G的示数再次为零，此时V1、V2的读数分别为U1′＝155.0 mV、U2′＝200.0 mV，A1、A2的读数分别为I1′＝125.0 μA、I2′＝320.0 μA；
(4)该水果电池的电动势E＝___________V，内阻r＝___________Ω。
【答案】(1)见解析图 (3)从P到Q 调小 (4)0.8 1000
【解析】(1)实物连线如图所示。
(2)闭合开关S，调节R1、R2的阻值，使G的示数为零，。
(3)适当调大R1的阻值，根据串反并同，V2的电压减小，Q点电势降低，通过灵敏电流计G的电流方向从P到Q，缓慢调小R2的阻值，根据串反并同，V1示数增大，P点电势降低，使G的示数再次为零。
(4)当G的电流等于零时，P点和Q点的电势相等，根据闭合电路欧姆定律得，，解得，。
13．(13分)如图所示，长度为3L的轻杆一端固定质量为M的小球，另一端连接在固定在天花板上的转轴O上，轻杆可以在竖直平面内自由转动。小球通过与O点等高的定滑轮用足够长的轻绳连接一物块，滑轮与转轴相距5L，用手将小球缓慢放下，当杆与绳垂直时，撤去手，系统恰能平衡。忽略一切摩擦，重力加速度为g，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。
(1)求物块质量m；
(2)将小球从图中水平位置释放，当杆与绳垂直时，求小球的速度和杆对小球的拉力；
(3)在(2)的条件下，通过计算说明杆是否能运动到竖直位置。
【解析】(1)当杆与绳垂直时，受力分析如图甲所示，根据几何关系得
，
根据平衡条件得，
解得
(2)设小球下降的高度为h，小球的速度为v，杆与绳垂直，物块速度与小球速度大小相等，如图乙所示
小球下降的高度
物块上升的高度
整个系统机械能守恒
解得
把小球的重力分解如图丙所示，根据牛顿第二定律得
(3)假设小球可以到达竖直位置，小球下降的高度为3L，物块上升的高度为
如图所示，设小球的速度为v'，物块的速度为
根据机械能守恒得
解得
所以，杆可以运动到竖直位置。
14．(15分)如图所示，竖直平面内直角坐标系xOy的第一象限和第二象限存在沿水平方向的匀强电场。一质量为m，电荷量为+q的带电小球，从x轴上的P(－d，0)点以初动能Ek0沿y轴正方向射入第二象限，经过一段时间后小球从y轴正半轴的某位置处垂直于y轴进入第一象限，小球经过y轴时的动能大小为Ek0，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
(1)小球经过y轴时的位置坐标（用d表示）；
(2)小球再次经过x轴时的动能（用Ek0表示）；
(3)小球运动过程中的最小动能（用Ek0表示）。
【解析】(1)设小球抛出时的速度大小为vy，经过y轴时的速度为vx，则有
，
解得
设小球从P点运动到y轴的时间为t，则
在y轴方向上有
在x轴方向上有
联立解得
故小球经过y轴时的位置坐标。
(2)小球竖直方向上做竖直上抛运动，从P点到y轴的时间等于从y轴到再次经过x轴的时间。小球水平方向上做初速度为0的匀加速直线运动，有
，
所以从P点到再次经过x轴时水平方向的位移
设水平方向的加速度为a，从P点到y轴的过程中，水平方向上有
从P点到再次经过x轴，水平方向上有
再次经过x轴时，竖直向下的速度大小为vy，则小球再次经过x轴时动能
解得。
(3)小球从P点运动到x轴，在竖直方向上有
结合、、解得水平方向的加速度
小球受到的等效重力斜向右下方，大小为
合力方向与y轴负方向夹角的正切值为
以等效重力方向重新建立坐标轴如图所示，当小球沿轴方向的速度减为零时，小球的动能最小
（二）选考题：共13分。请考生从两道中任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。
15．[物理—选修3－3]（13分）
(1)(5分)下列说法正确的是___________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．水和酒精混合后总体积会减小说明液体分子间存在引力
B．游禽用嘴把油脂涂到羽毛上是为了使水不能浸润羽毛
C．一定质量的理想气体在体积增大、温度升高时，向外释放热量
D．扩散现象说明分子热运动会自发地向无序性增大的方向进行
E．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压
【答案】BDE
【解析】酒精和水混合后总体积变小，是因为分子之间有间隔，一部分水分子和酒精分子会互相占据分子之间的间隔，故A错误；游禽用嘴把油脂涂到羽毛上是为了使水不能浸润羽毛，故B正确；一定质量的理想气体在体积增大，则气体对外界做功，温度升高时内能增大，由热力学第一定律知，气体吸收热量，故C错误；扩散现象说明分子热运动会自发地向无序性增大的方向进行，故D正确；空气的相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，故E正确。
(2)(8分)如图所示，长方形容器体积为V，右上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左右两部分，外界温度为27℃时，体积比为1∶2。当外界温度缓慢上升，活塞就会缓慢移动。设大气压强为p0，且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦。
(i)活塞刚好移动到容器的正中央时，求外界的温度；
(ii)若左边容器中气体的内能与温度的关系为U＝kT，求活塞移动到容器正中央的过程中左边容器内气体吸收的热量。
【解析】(i)左边容器中气体初始体积为，初始温度为
当体积为时，气体等压变化，由
可得
解得外界的温度为。
(ii)左边容器中气体对外做功为
由能量守恒可得气体吸收的能量为
解得。
16．[物理—选修3－4]（13分）
(1)(5分)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时的波形图如图所示，此时波刚好传到d点，a、b、c、d、e是介质中的质点，由图像可知___________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．a、b两质点的振动步调总相反
B．质点b比质点c先到达平衡位置
C．此时质点c的加速度方向沿y轴正方向
D．此刻起经四分之一周期质点a经过的路程为(20-10) cm
E．波传到质点e时，质点e将沿y轴正方向开始振动
【答案】BDE
【解析】a、b两质点间隔为，只有间隔为的质点的振动步调总相反，故A错误；根据振动方向和传播方向位于曲线的同一侧可知，b、c两点的振动方向均向下，故b比c先到达平衡位置，故B正确；此时质点c的位移正向最大，回复力沿y轴负方向，加速度方向也沿y轴负方向，故C错误；此刻起经过，质点a又回到该位置，其路程，故D正确；根据波的传播方向知：d点的起振方向为y轴正方向，所以波传播到e点时的振动方向也沿y轴正方向，故E正确。
(2)(8分)如图所示，阴影部分ABC为一由均匀透明材料做成的柱形光学元件的横截面，材料的折射率n＝2，弧AC是一半径为R的圆弧，D为圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源，不考虑二次折射。求：
(i)当光从AB中点E射出时，折射光的反向延长线交AD于F点，求AF的长度；
(ii)AB边有光射出的区域的长度。
【解析】(i)设光线在E点的入射角为，折射角为，由
可得
则，
则。
(ii)设光线在AB边上发生全反射时的入射角为，则
因此
所以AB边有光射出的区域的长度。
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1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题）
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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．下面四幅图涉及不同的物理知识，其中说法错误的是（ ）
A．甲图中，挡板上缝宽代表粒子位置的不确定范围，屏幕上中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围
B．乙图是汤姆生用于研究阴极射线本质的气体放电管，通过该装置可以获得阴极射线是带电微粒而非电磁辐射
C．丙图中，奥斯特提出著名的分子电流假说，他认为分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性
D．丁图是卢瑟福研究α粒子散射的实验装置图，分析此实验结果，他提出了原子的核式结构模型
【答案】C
【解析】甲图中，粒子通过狭缝发生衍射，挡板上缝宽代表粒子位置的不确定范围，屏幕上中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围，A正确；乙图是汤姆生用于研究阴极射线本质的气体放电管，通过该装置可以获得阴极射线是电子而非电磁辐射，B正确；丙图中，是安培提出分子电流假说，他认为分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性，C错误；丁图是卢瑟福研究α粒子散射的实验装置图，分析此实验结果，他提出了原子的核式结构模型，D正确。本题要求选错误的，故选C。
2．如图所示，一块长木板两端分别固定在水平面上，两块相同的磁铁甲和乙各自被吸附在木板正对的两个面上而处于静止状态。若磁铁之间的作用力与木板垂直，则（ ）
A．磁铁乙可能受到三力的作用
B．两块磁铁受到的摩擦力方向相反
C．撤去磁铁乙，磁铁甲一定保持静止
D．木板对磁铁甲的作用力大于木板对磁铁乙的作用力
【答案】D
【解析】磁铁乙受到重力、磁铁甲的吸引力、木板的弹力和摩擦力，共受到四个力的作用，A错误；两块磁铁受到的摩擦力均沿斜木板向上，方向相同，B错误；撤去磁铁乙，磁铁甲对木板的压力减小，最大静摩擦力减小，则磁铁甲不一定保持静止，C错误；木板对磁铁甲的作用力等于甲向下的重力和磁铁乙对甲的垂直木板向下的引力的合力；木板对磁铁乙的作用力等于乙向下的重力和沿垂直木板向上方向的甲对乙的引力的合力；因为两磁铁的重力相等，乙对甲的引力大小等于甲对乙的引力大小，且甲的重力与磁铁乙对甲的引力之间的夹角小于90°，而乙的重力与磁铁甲对乙的引力之间的夹角大于90°，可知木板甲的重力与磁铁乙对甲的引力的合力大于木板乙的重力与磁铁甲对乙的引力的合力，即木板对磁铁甲的作用力大于木板对磁铁乙的作用力，D正确。
3．富兰克林为研究雷电现象，设计了如图所示的装置，避雷针线路与接地线分开，并在分开处装上帽形的金属钟A与B，两钟之间以丝线悬挂一个金属小球C，A钟下方用导线连接两个很轻的金属小球形成验电器D，避雷针上空附近的云不带电时，三个金属小球均静止下垂。若带负电的云接近避雷针顶端时，则（ ）
A．避雷针顶端带负电
B．接地线上有正电荷流入大地
C．验电器D上的两个金属小球最后会下垂并相互接触
D．金属小球C会在A与B之间摆动，不断来回撞击A与B
【答案】D
【解析】根据异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥，可知若带负电的云接近避雷针顶端时，避雷针顶端带正电，故A错误；金属内的正电荷不会移动，故B错误；由A选项分析可知，验电器D下端带负电，小球C在验电器D下端的吸引下撞击A，然后和A带同种电荷负电，然后相互排斥，和B接触，此时电子通过B导入大地，然后C不带电，如此反复，验电器下端两小球始终带负电，所以两小球相互排斥，故D正确，C错误。
4．一汽车在平直公路上以20 kW的功率行驶，t1时刻驶入另一段阻力恒定的平直公路，其v－t图象如图所示，已知汽车的质量为2×103 kg。下列说法中错误的是（ ）
A．t1前汽车受到的阻力大小为2×103 N
B．t1后汽车受到的阻力大小为2×103 N
C．t1时刻汽车加速度大小突然变为1 m/s2
D．t1～t2时间内汽车的平均速度小于7.5 m/s
【答案】B
【解析】由图可知，汽车在t1时刻前做匀速运动，阻力等于牵引力，则阻力大小，故A正确；由图可知，汽车在另一平直公路上最终还是匀速运动，速度大小为，阻力等于牵引力，则阻力大小，故B错误；在时刻，根据牛顿第二定律有，解得，则t1时刻汽车加速度大小突然变为1 m/s2，故C正确；假如t1～t2时间内，汽车做匀减速直线运动，则平均速度为，由图可知，汽车做非匀减速直线运动，且在t1～t2时间内的位移小于做匀变速直线运动的位移，则平均速度小于7.5 m/s，故D正确。本题要求选错误的，故选B。
5．如图甲所示，某选手正在进行定点投篮。在篮球运动所在的竖直平面内建立坐标系xOy，如图乙所示，篮球由A点投出，A、B、C、D是篮球运动轨迹上的四点，C为篮球运动的最高点。重力加速度为g，空气阻力忽略不计。则下列说法正确的是（ ）
A．篮球经过C点时速度大小为
B．篮球经过B点和D点的动量相同
C．篮球由A到B和由B到C过程，动量的变化量相同
D．篮球由B到C和由C到D过程，重力做功相同
【答案】C
【解析】依题意，篮球抛出后做斜抛运动，利用逆向思维，可知篮球从C点做平抛运动到A点，设C点坐标为(0，)，C点到B点时间为t，由乙图可知，，，联立可得，故A错误；由乙图可知B点和D点在同一水平面上，则可知篮球在两点处的速度大小相等，但方向不同，所以篮球经过B点和D点的动量不相同，故B错误；由乙图可知篮球由A到B和由B到C过程水平方向发生的位移相等，则所用时间相等，根据动量定理可得mgt＝－Δp，所以动量的变化量相同，故C正确；篮球由B到C过程重力做负功，由C到D过程，重力做正功，二者不同，故D错误。
6．如图所示，在竖直空间的一圆盘内有垂直圆盘平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，圆盘半径为L，长度为L的金属棒在圆盘内绕着圆心做角速度为ω的匀速运动，在圆盘左侧连接一电容器，电容器内有一电荷量为q的正电荷，若该正电荷处于静止状态，电容器两极板的距离为d，电容量为C，下列说法正确的是（ ）
A．电容器带电量为CBL2ω
B．从上往下看，金属棒沿顺时针方向切割
C．将电容器两极板的距离变为2d，该正电荷位置不动
D．该正电荷的质量为
【答案】D
【解析】根据法拉第电磁感应定理可知，金属棒转动切割磁感线，产生的感应电动势，则电容器所带的电荷量，故A错误；由于电容器内静止的电荷带正电，则电容器的上极板带负电，下极板带正电，根据右手定则可知，从上往下看，金属棒沿逆时针方向切割，故B错误；由于金属棒匀速运动，则产生的感应电动势不变，故电容器的电势差也保持不变，将电容器两极板的距离变为2d，根据电场强度与电势差关系可知，此时电容器间的电场强度减小，则电场力减小，该正电荷受到的重力大于电场力，向下运动，故C错误；电容器间的电场强度，根据平衡条件有，则该正电荷的质量，故D正确。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为3∶1，电阻R1和R2阻值分别为3 Ω和1 Ω，电流表、电压表均为理想表，a、b端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数为 A
B．电压表的示数 V
C．0～0.04 s内，电阻R2产生的焦耳热为0.27 J
D．0.07 s时，通过电阻R1的电流为0
【答案】CD
【解析】设电流表的示数为I1，则有，解得I1＝，A错误；设原线圈通过的交流电最大电流为，副线圈通过的最大交变电流为，原线圈中电流只有交流电流才能输出到副线圈中，故副线圈中交变电流最大值为，解得，设副线圈交流电的有效值为I2，则，求得，因此电压表的示数为，B错误；在0~0.04s内，电阻R2产生的焦耳热为，C正确；由图可知，在0.07s的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻R1的瞬时电流为0，D正确。
8．2021年5月15日“祝融号”火星车成功软着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔2号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量是“玉兔2号”的K倍，火星的质量是月球的N倍，火星的半径是月球的P倍，火星与月球均视为球体，则（ ）
A．火星的平均密度是月球的倍
B．火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔2号”引力的倍
C．火星的第一宇宙速度是月球的倍
D．火星的重力加速度大小是月球表面的倍
【答案】BC
【解析】根据密度表达式，则，A错误；根据万有引力定律，，B正确；根据，可得第一宇宙速度的表达式，，C正确；根据，可得重力加速度的表达式，，D错误。
9．如图甲所示，长为L的长木板水平放置静止不动，可绕左端垂直纸面的水平轴转动，板的左端固定一原长为L的弹簧，一质量为m的小滑块压缩弹簧到图甲中的a点（物体与弹簧不连接），Oa间距离为L。将小滑块由静止释放后，木板不动，小滑块恰能到达木板最右端，将木板绕O点逆时针转动37°后固定，如图乙所示，仍将物体由a点静止释放，物体最多运动到离O点L的b点，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列说法正确的是（ ）
A．物体与木板间的动摩擦因数为
B．物体在a点时，弹簧的弹性势能为
C．长木板按图甲水平放置，当弹簧恢复原长时，物体的动能最大
D．长木板按图乙倾斜放置，物体上滑过程中加速度先减小再增大然后不变
【答案】AD
【解析】设小滑块与木板间的动摩擦因数为μ，小滑块在a点时弹簧的弹性势能为Ep，则对于题图甲所示过程，根据能量守恒定律可得，对于题图乙所示过程同理可得，联立，，故A正确，B错误；长木板按图甲水平放置，当弹簧弹力与小滑块所受滑动摩擦力大小相等时，小滑块的动能有最大值，故C错误；长木板按图乙倾斜放置，开始时弹力大于滑动摩擦力和重力沿木板分力的合力，此时物块的加速度沿斜面向上；当弹力与滑动摩擦力和重力沿木板分力的合力等大反向时，小滑块的加速度为零；然后弹力小于滑动摩擦力和重力沿木板分力的合力，滑块做减速运动，加速度反向增加；当弹簧恢复原长时，物块脱离弹簧，以后加速度不变，故D正确。
10．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中bc段是半径为R的四分之一圆弧，ab、cd的延长线通过圆弧的圆心，Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中M、N是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是（ ）
A．从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率
B．从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子所用时间
C．所有粒子所用最短时间为
D．所有粒子所用最短时间为
【答案】AD
【解析】粒子运动轨迹如图所示，可以看出，粒子落到b点到c点的过程中，半径越来越大，则由可知，速度越来越大，所以从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率，A正确；又因为粒子在磁场中的运动时间和圆心角成正比，且由几何关系知，弦切角等于圆心角的一半，所以当弦切角最小时对应粒子的运动时间最短，如图所示，当弦与圆周相切时，弦切角最小，因为Ob长为R，所以由几何关系知，此时弦切角为，所以圆心角为，所以最短运动时间为，即从M点射出粒子在磁场中运动时间与从N点射出粒子所用时间大小不能确定，BC错误，D正确。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、非选择题：本题共5小题，共56分。第11～14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15～16题为选考题，考生根据要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
（一）必考题：共43分。
11．(5分)物体在液体中运动时会受到粘滞阻力作用，某同学设计了下面的实验来探究小球在豆油中运动时所受粘滞阻力大小与小球速率的关系。
所用实验器材：量筒；豆油；空心可开合小球；铁粉；刻度尺；频闪相机；电子秤。
实验步骤如下：
①在量筒中倒入适量豆油，并在量筒旁竖直固定一刻度尺，把量筒放到电子秤上，读出电子秤的示数为m0。
②在空心小球中放入适量的铁粉并封闭小球，然后把小球放入豆油中，使小球恰好能悬浮在豆油中，读出电子秤的示数为m1。
③在小球内再加入适量的铁粉，把小球完全浸入豆油中后由静止释放。当电子秤的示数不再变化时，打开频闪相机；记录电子秤示数为m2，然后通过照片中的刻度尺测出小球相邻两落点之间的距离为L。
④改变铁粉的质量，重复步骤③并记录数据。
⑤作出每次电子秤的读数m与对应的距离L之间的关系图象，如图所示。请回答以下问题（重力加速度为g）。
(1)小球全部浸入豆油中后所受浮力大小f浮＝___________；
(2)当电子秤的示数稳定为m2时，小球所受粘滞阻力大小f＝___________；
(3)电子秤示数不再变化时，小球在豆油中运动时所受粘滞阻力大小与小球速率___________（填“满足”或“不满足”）正比例关系。
【答案】(1) (2) (3)满足
【解析】(1)悬浮时，对油和量筒，有，解得。
(2)电子秤示数稳定时，小球做匀速直线运动，对油和量筒，有，解得。
(3)由图象可得（k为常量），可得，故f与v满足正比例关系。
12．(10分)为了测量某水果电池的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示的电路。其中E为待测电池，G为灵敏电流计，A1、A2为微安表，V1、V2为毫伏表，R1、R2为电阻箱。
(1)根据图甲中的电路图，用笔画代替导线，完成图乙中的实物连线；
(2)闭合开关S，调节R1、R2的阻值，使G的示数为零，此时V1、V2的读数分别为U1＝135.0 mV、U2＝265.0 mV，A1、A2的读数分别为I1＝150.0 μA、I2＝250.0 μA；
(3)适当调大R1的阻值，通过灵敏电流计G的电流方向___________（填“从P到Q”或“从Q到P”），缓慢___________（填“调大”或“调小”） R2的阻值，使G的示数再次为零，此时V1、V2的读数分别为U1′＝155.0 mV、U2′＝200.0 mV，A1、A2的读数分别为I1′＝125.0 μA、I2′＝320.0 μA；
(4)该水果电池的电动势E＝___________V，内阻r＝___________Ω。
【答案】(1)见解析图 (3)从P到Q 调小 (4)0.8 1000
【解析】(1)实物连线如图所示。
(2)闭合开关S，调节R1、R2的阻值，使G的示数为零，。
(3)适当调大R1的阻值，根据串反并同，V2的电压减小，Q点电势降低，通过灵敏电流计G的电流方向从P到Q，缓慢调小R2的阻值，根据串反并同，V1示数增大，P点电势降低，使G的示数再次为零。
(4)当G的电流等于零时，P点和Q点的电势相等，根据闭合电路欧姆定律得，，解得，。
13．(13分)如图所示，长度为3L的轻杆一端固定质量为M的小球，另一端连接在固定在天花板上的转轴O上，轻杆可以在竖直平面内自由转动。小球通过与O点等高的定滑轮用足够长的轻绳连接一物块，滑轮与转轴相距5L，用手将小球缓慢放下，当杆与绳垂直时，撤去手，系统恰能平衡。忽略一切摩擦，重力加速度为g，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。
(1)求物块质量m；
(2)将小球从图中水平位置释放，当杆与绳垂直时，求小球的速度和杆对小球的拉力；
(3)在(2)的条件下，通过计算说明杆是否能运动到竖直位置。
【解析】(1)当杆与绳垂直时，受力分析如图甲所示，根据几何关系得
，
根据平衡条件得，
解得
(2)设小球下降的高度为h，小球的速度为v，杆与绳垂直，物块速度与小球速度大小相等，如图乙所示
小球下降的高度
物块上升的高度
整个系统机械能守恒
解得
把小球的重力分解如图丙所示，根据牛顿第二定律得
(3)假设小球可以到达竖直位置，小球下降的高度为3L，物块上升的高度为
如图所示，设小球的速度为v'，物块的速度为
根据机械能守恒得
解得
所以，杆可以运动到竖直位置。
14．(15分)如图所示，竖直平面内直角坐标系xOy的第一象限和第二象限存在沿水平方向的匀强电场。一质量为m，电荷量为+q的带电小球，从x轴上的P(－d，0)点以初动能Ek0沿y轴正方向射入第二象限，经过一段时间后小球从y轴正半轴的某位置处垂直于y轴进入第一象限，小球经过y轴时的动能大小为Ek0，重力加速度为g，不计空气阻力。求：
(1)小球经过y轴时的位置坐标（用d表示）；
(2)小球再次经过x轴时的动能（用Ek0表示）；
(3)小球运动过程中的最小动能（用Ek0表示）。
【解析】(1)设小球抛出时的速度大小为vy，经过y轴时的速度为vx，则有
，
解得
设小球从P点运动到y轴的时间为t，则
在y轴方向上有
在x轴方向上有
联立解得
故小球经过y轴时的位置坐标。
(2)小球竖直方向上做竖直上抛运动，从P点到y轴的时间等于从y轴到再次经过x轴的时间。小球水平方向上做初速度为0的匀加速直线运动，有
，
所以从P点到再次经过x轴时水平方向的位移
设水平方向的加速度为a，从P点到y轴的过程中，水平方向上有
从P点到再次经过x轴，水平方向上有
再次经过x轴时，竖直向下的速度大小为vy，则小球再次经过x轴时动能
解得。
(3)小球从P点运动到x轴，在竖直方向上有
结合、、解得水平方向的加速度
小球受到的等效重力斜向右下方，大小为
合力方向与y轴负方向夹角的正切值为
以等效重力方向重新建立坐标轴如图所示，当小球沿轴方向的速度减为零时，小球的动能最小
（二）选考题：共13分。请考生从两道中任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。
15．[物理—选修3－3]（13分）
(1)(5分)下列说法正确的是___________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．水和酒精混合后总体积会减小说明液体分子间存在引力
B．游禽用嘴把油脂涂到羽毛上是为了使水不能浸润羽毛
C．一定质量的理想气体在体积增大、温度升高时，向外释放热量
D．扩散现象说明分子热运动会自发地向无序性增大的方向进行
E．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压
【答案】BDE
【解析】酒精和水混合后总体积变小，是因为分子之间有间隔，一部分水分子和酒精分子会互相占据分子之间的间隔，故A错误；游禽用嘴把油脂涂到羽毛上是为了使水不能浸润羽毛，故B正确；一定质量的理想气体在体积增大，则气体对外界做功，温度升高时内能增大，由热力学第一定律知，气体吸收热量，故C错误；扩散现象说明分子热运动会自发地向无序性增大的方向进行，故D正确；空气的相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，故E正确。
(2)(8分)如图所示，长方形容器体积为V，右上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左右两部分，外界温度为27℃时，体积比为1∶2。当外界温度缓慢上升，活塞就会缓慢移动。设大气压强为p0，且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦。
(i)活塞刚好移动到容器的正中央时，求外界的温度；
(ii)若左边容器中气体的内能与温度的关系为U＝kT，求活塞移动到容器正中央的过程中左边容器内气体吸收的热量。
【解析】(i)左边容器中气体初始体积为，初始温度为
当体积为时，气体等压变化，由
可得
解得外界的温度为。
(ii)左边容器中气体对外做功为
由能量守恒可得气体吸收的能量为
解得。
16．[物理—选修3－4]（13分）
(1)(5分)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时的波形图如图所示，此时波刚好传到d点，a、b、c、d、e是介质中的质点，由图像可知___________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．a、b两质点的振动步调总相反
B．质点b比质点c先到达平衡位置
C．此时质点c的加速度方向沿y轴正方向
D．此刻起经四分之一周期质点a经过的路程为(20-10) cm
E．波传到质点e时，质点e将沿y轴正方向开始振动
【答案】BDE
【解析】a、b两质点间隔为，只有间隔为的质点的振动步调总相反，故A错误；根据振动方向和传播方向位于曲线的同一侧可知，b、c两点的振动方向均向下，故b比c先到达平衡位置，故B正确；此时质点c的位移正向最大，回复力沿y轴负方向，加速度方向也沿y轴负方向，故C错误；此刻起经过，质点a又回到该位置，其路程，故D正确；根据波的传播方向知：d点的起振方向为y轴正方向，所以波传播到e点时的振动方向也沿y轴正方向，故E正确。
(2)(8分)如图所示，阴影部分ABC为一由均匀透明材料做成的柱形光学元件的横截面，材料的折射率n＝2，弧AC是一半径为R的圆弧，D为圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源，不考虑二次折射。求：
(i)当光从AB中点E射出时，折射光的反向延长线交AD于F点，求AF的长度；
(ii)AB边有光射出的区域的长度。
【解析】(i)设光线在E点的入射角为，折射角为，由
可得
则，
则。
(ii)设光线在AB边上发生全反射时的入射角为，则
因此
所以AB边有光射出的区域的长度。
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