高中物理高考 卷4-备战2021年高考物理【名校、地市好题必刷】全真模拟卷（新高考专用）·1月卷（解析版）

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绝密★启用前|备战2021年高考物理【名校、地市好题必刷】全真模拟卷（新高考专用）·1月卷第四模拟一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。1．（2020·陕西汉中市·高三一模）下列说法中正确的是（　　）A．核反应方程中的x为质子B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g钍C．一群处于n=4能级的氢原子，最终跃迁到n=1能级状态，在此过程中能放出6种不同频率的光子D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型【答案】  C【详解】A．根据质量数守恒：x的质量数为根据电荷数守恒：x的电荷数为所以x为中子，故A错误；B．天，，天，则1g钍经过120天剩余的质量为故B错误；C．一群处于能级的氢原子，最终跃迁到能级状态，在此过程中能放出种不同频率的光子，故C正确；D．卢瑟福进行了粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，故D错误。故选C。2．（2020·上海市建平中学高三期中）质点所受的力F随时间t变化的规律如图所示，力的方向始终在一直线上。已知t=0时，质点的速度为零，则下列判断中正确的是（　　）A．0、t2、t4时刻质点的加速度最大B．t2时刻质点的动能最大C．t4时刻质点回到出发点D．质点做简谐运动【答案】  B【详解】A．根据牛顿第二定律F=ma知，加速度与合外力成正比，则由图可知，0、t2、t4时刻质点受到的合外力为零，则质点的加速度为零，故A错误；B．分析质点的运动情况：0-t2时间内，做加速运动；在t2-t4时间内沿原方向做减速运动，则知t2时刻质点的速度最大，动能最大，故B正确；C．根据质点的受力情况可知，质点0-t2时间内，做加速运动；在t2-t4时间内沿原方向做减速运动，在t4时刻速度为零，所以质点做单向直线运动，t4时刻质点不可能回到出发点，故C错误；D．做简谐运动的质点受到的合外力为F=-kx，质点在某一位置来回运动，而此质点做单方向的直线运动，不是做简谐运动，故D错误。故选B。3．（2020·哈尔滨市·黑龙江实验中学高三月考）如图所示，间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m、电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良好整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现使金属棒以初速度v沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q。下列说法正确的是（　　）A．金属棒在导轨上做匀减速运动B．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为C．整个过程中金属棒克服安培力做功为D．整个过程中电阻R上产生的焦耳热为【答案】  C【详解】A．金属棒在整个运动过程中，受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，这两个力合力为零，还受到水平向左的安培力，金属棒受到的安培力为金属棒受到安培力作用而做减速运动，速度v不断减小，安培力不断减小，加速度不断减小，故金属棒做加速度逐渐减小的变减速运动，故A错误；B．整个过程中感应电荷量又因为联立得故金属棒的位移故B错误；C．整个过程中由动能定理可得金属棒克服安培力做功为，故C正确；D．克服安培力做功把金属棒的动能转化为焦耳热，由于金属棒电阻与电阻串联在电路中，且阻值相等，则电阻R上产生的焦耳热故D错误。故选C。4．（2020·河南郑州市·郑州一中高三月考）双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。下列关于双星系统的说法正确的是（　　）A．双星系统中的每一颗恒星做圆周运动的圆心可能在两星连线的中点，也可能在两星连线的延长线上B．因为双星系统中的两恒星受到的万有引力为作用力与反作用力，大小相等，所以其轨道半径也相等C．双星系统中的每一颗恒星运动的轨道半径与其质量成反比D．如果双星系统中两恒星间距为L，运动周期为T，则两星的总质量为【答案】  C【详解】A．双星系统中的两颗星要保持稳定，而不被万有引力吸引到一起，一定做匀速圆周运动，且周期相同，圆心在两星之间，不会在两星连线的延长线上，故A错误；BC．设两星质量分别为和，都绕连线上O点做周期为T的圆周运动，星球1和星球2到O的距离分别为和，由万有引力提供向心力得可见双星系统中的每一颗星运动的轨道半径与其质量成反比，因为质量不一定相等，所以其轨道半径也不一定相等，故C正确，B错误；D．对有对有由几何关系知三式联立解得故D错误。故选C。5．（2020·河南郑州市·郑州一中高三月考）一辆汽车在平直公路上由静止启动，加速一段位移后，因故障关闭油门直至汽车停止。如图所示为汽车运动过程中的加速度a随位移x变化的图像，已知汽车运动过程中受到的摩擦阻力恒定不变。则关于汽车的运动过程下列说法正确的是（　　）A．a1与a2的关系为a2＝1.5a1B．汽车整个运动过程中的平均速度大小为C．汽车加速过程的牵引力是摩擦阻力的2倍D．汽车加速过程和减速过程所用时间相等【答案】  B【详解】A．由图像可知，汽车加速通过位移x及减速通过位移为过程中加速度大小分别为、，大小不变，因此这两段位移对应的过程汽车分别做匀加速直线运动和匀减速直线运动，加速运动的初速度和减速运动的末速度均为零，设最大速度为，有解得选项A错误；B．汽车的最大速度汽车的平均速度选项B正确；C．根据牛顿第二定律，加速过程有减速过程有因为所以选项C错误；D．设汽车加速运动和减速运动所需的时间分别为、，则解得选项D错误。故选B。6．（2020·全国高三专题练习）如图所示，小型理想变压器原线圈与滑动变阻器R串联，在两点间接上正弦交流电，其有效值为U，副线圈与四只相同的小灯泡相连，调节滑动变阻器，使开关断开时灯泡正常发光，再次调节滑动变阻器，使开关闭合时灯泡也能正常发光，不考虑导线电阻对电路的影响，则开关由断开到闭合，滑动变阻器R的电功率之比为（　　）A．5：3 B．4：3 C．1：5 D．3：4【答案】  D【详解】设小灯泡正常发光时其两端电压为，流过小灯泡的电流为，原、副线圈匝数比为k，则开关断开时，原线圈两端电压为，电流为，滑动变阻器两端电压为，则滑动变阻器的电功率为开关闭合后，原线圈两端电压为，电流为，滑动变阻器两端电压为，则滑动变阻器的电功率所以故选D。7．（2020·河北张家口市·高三月考）如图所示，固定的点电荷+Q下方有一足够大的接地金属板，在点电荷+Q的正下方金属板的上表面外侧、内侧各取一点A、B，可认为A、B两点到点电荷+Q的距离均为d，静电力常量为k，关于此静电感应现象判断正确的是（　　）A．金属板的下表面一定带正电B．A点场强大小等于C．金属板上感应电荷在B点场强大小等于0D．金属板上感应电荷在B点场强大小等于是【答案】  D【详解】A．大地为远端，所以金属板下表面无电荷，故A错误；CD．金属板达到静电平衡时，导体内合场强为0，所以感应电荷在B点的场强与+Q在B点场强等大反向，故C错误，D正确；B．根据镜像原理，感应电荷在A点场强大小为，与点电荷的场强叠加后，合场强为，B错。故选D。8．（2020·重庆北碚区·西南大学附中高三月考）如图所示，质量均为m的A、B小球分别用长为L的轻绳悬挂在O点。初始时绳OA与竖直方向成53°，绳OB与竖直方向成37°，重力加速度为g。（，）若给A、B球垂直于纸面的水平初速度，使它们可以在各自所在水平面内做匀速圆周运动，则它们运动时所具有的机械能的差值EA–EB（　　）A．0 B． C． D．【答案】  B【详解】在水平面内做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得以悬点为参考位置，其机械能为将角度带入解得故选B。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．（2020·哈尔滨市第一中学校高三月考）电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比，如图所示，直线为电源的路端电压与电流的关系图线，直线为一个电阻两端的电压与电流关系的图线，两条直线的交点为，将这个电阻接到电源上，那么（　　）A．电源的内阻为 B．电源的效率C．外电路的总功率为 D．从图上关系可知，电源内阻的功率比外电路的功率大【答案】  ABD【详解】A．由图象可知电源的电动势，短路电流为，故故A正确；B．将这个电阻接到电源上，电源的总功率为电源的输出功率为故电源的效率为故B正确；C．外电路的总功率为故C错误；D．电源内阻的功率从图上关系可知故电源内阻的功率比外电路的功率大，故D正确。故选ABD。10．（2020·重庆北碚区·西南大学附中高三月考）如图所示，质量为M的正三棱柱横放在两根固定的处于同一水平面的平行光滑杆上，下列判断正确的是（　　）A．每根杆对棱柱的弹力为MgB．两根杆对棱柱的总的作用力为2MgC．若稍微增大两杆的水平距离，每根杆对棱柱的弹力将增大D．若稍微增大两杆的水平距离，每根杆对棱柱的弹力将不变【答案】  AD【详解】受力分析如图所示根据几何关系得，三力互成120°，并且有两个力相等，所以三力相等。两根杆对棱柱的总的作用力与棱柱重力平衡，其值为Mg。稍微增大两杆的水平距离，三力间的夹角不变，所以每根杆对棱柱的弹力将不变。故选AD。11．（2020·哈尔滨市第一中学校高三月考）如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时形盒中的磁场的磁感应强度大小为，形盒缝隙间电场变化周期为，加速电压为。忽略相对论效应和粒子在形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是（　　）A．保持、和不变，该回旋加速器可以加速氦核B．只增大加速电压，粒子获得的最大动能增大C．只增大加速电压，粒子在回旋加速器中运动的时间变短D．回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子【答案】  AC【详解】A．D形盒缝隙间电场变化周期此加速器对粒子进行加速，氦核是，与粒子比荷相同，所以保持、和不变，该回旋加速器也可以加速氦核，A正确；B．由解得粒子离开回旋加速器的最大速度所以只增大加速电压U，粒子获得的最大动能不会增大，故B错误；C．粒子射出时的动能粒子每旋转一周增加的动能是2qU，动能达到Ek时粒子旋转的周数是n，则有所以粒子运动总时间只增大加速电压U，粒子在回旋加速器中回旋的次数会变小，运动时间会变短，故C正确；D．回旋加速度既能加速带正电的粒子，也能加速带负电的粒子，D错误。故选AC。12．（2020·西藏拉萨市·拉萨中学高三月考）如图所示，在光滑的水平面上有一静止的物体M，物体上有一光滑的半圆弧轨道，半径为R，最低点为C，两端AB一样高，现让小滑块m从A点由静止下滑，则在运动过程中（　　）A．M所能获得的最大速度为B．M向左运动的最大距离为C．m运动到最低点C时对轨道的压力大小为3mgD．M与m组成的系统机械能守恒，动量不守恒【答案】  BD【详解】AD．M和m组成的系统竖直方向合力不为0，系统动量不守恒，但水平方向受合外力为零，则水平方向动量守恒；由于只有重力做功，则机械能守恒，当m到达最低点时，M的速度最大，则解得M所能获得的最大速度为故D正确，A错误；B．由水平方向动量守恒，根据人船模型得解得，M向左运动的最大距离为故B正确；C．当光滑的半圆弧轨道固定在水平地面上时，由机械能守恒定律可知由向心力公式得m运动到最低点C时轨道对m的支持力根据牛顿第三定律可知m运动到最低点C时对轨道的压力大小为3mg。现在光滑的半圆弧轨道在水平面上运动，m运动到最低点C时对轨道的压力大小不是3mg。故C错误。故BD。 三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。13．（2020·陕西汉中市·高三一模）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上滑块与挡光片的总质量为200g，滑块左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为300g的小球相连。导轨上的B点有一光电门，挡光片的宽度用游标卡尺测出结果如右图，其读数为______mm。某次实验时导轨的倾角为，当地重力加速度为g=9.8m/s2，滑块由静止从A点到通过B点的过程中，测量出挡光片经过光电门的时间为0.0053s，A、B两点间的距离为53.00cm，则系统的动能增加量ΔEk=______，系统的重力势能减少量ΔEp=______，在误差允许的范围内，其ΔEk=ΔEp，可以认为系统的机械能守恒。（结果保留3位有效数字）。【答案】  10.60    1.00J    1.04J（正负偏差0.05）【详解】20分度的游标卡尺精度为0.05mm；固定刻度读数为10mm，游标读数为0.05×12mm=0.60mm所以最终读数为10mm+0.60mm=10.60mm滑块从A处到达B处的速度则系统动能的增加量系统重力势能的减小量14．（2020·全国高三专题练习）对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将RT和两个适当的定值电阻R1、R2连成如图虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大。实验中的部分实验数据测量结果如表所示。温度t/℃30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值/Ω54.351.047.544.341.037.934.7I/mA93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2U/V5.075.024.974.904.834.754.66回答下列问题：（1）根据图甲所示的电路，在如图乙所示的实物图上连线________。（2）为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作出RL－t关系图线_____。（3）在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丙所示，电流表的读数为______________，电压表的读数为________。此时等效电阻RL的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________。丙【答案】          115 mA    5.00 V    43.5 Ω    62.5 ℃【详解】（1）根据电路图连接电路，电路图如下所示（2）根据数据描出点，连接成直线，图象如下所示（3）因为电流表的最小刻度为5 mA，故读数时只需要精确到1 mA，所以电流表的读数为115 mA；电压表的最小刻度为0.1 V，故读数时要估读到0.01 V，所以电压表的读数为5.00 V；等效电阻的阻值为RL＝≈43.5 Ω结合RL-t图像可知热敏电阻所处环境的温度约为62.5 ℃。 四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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。15．（2020·陕西汉中市·高三一模）如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体，已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和气缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0，现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处。重力加速度为g。求：（1）活塞即将离开卡口a时，汽缸中气体的压强p1和温度T1；（2）活塞刚到达b处时，汽缸中气体的温度T2。【答案】  （1），；（2） 【详解】（1）活塞即将离开卡口a时，对卡口a的压力为零，活塞平衡解得活塞即将离开卡口a时，汽缸中气体的压强活塞离开卡口a之前，汽缸中气体体积保持不变解得活塞即将离开卡口a时，汽缸中气体的温度（2）活塞从离开卡口a至到达b处前的过程中，压强保持p1不变解得活塞刚到达b处时，汽缸中气体的温度16．（2020·衡阳市第二十六中学高三月考）如图所示，某物块（可看成质点）从A点沿竖直光滑的圆弧轨道，由静止开始滑下，圆弧轨道的半径R＝0.25m，末端B点与水平传送带相切，物块由B点滑上粗糙的传送带，若传送带静止，物块滑到传送带的末端C点后做平抛运动，落到水平地面上的D点，已知C点到地面的高度H＝5m，C点到D点的水平距离为x1＝1 m，g＝10m/s2。求：（1）物块滑到B点时速度的大小；（2）物块滑到C点时速度的大小。【答案】  （1）；（2）1m/s【详解】（1）物体从A点滑到B点，由动能定理可知解得物块滑到B点时速度的大小为（2）设C点的速度为v1，由平抛运动的公式可知解得C点的速度为17．（2020·重庆高三月考）如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。（1）调节Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v；（2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m，带电荷量为的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。【答案】  （1） ；；（2）【详解】（1）导体棒匀速下滑时，根据力的平衡有解得设导体棒产生的感应电动势为，则由闭合电路欧姆定律得联立解得（2）由可知，改变电流不变，设带电微粒在金属板间匀速通过时，板间电压为U，电场强度大小为E联立解得18．（2020·湖北高三月考）如图甲所示，半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，B为轨道的最低点，B点右侧的光滑水平面上紧挨B点有一静止的小平板车，平板车质量，长度 ，小车的上表面与B点等高，距地面高度。质量的物块（可视为质点）从圆弧最高点A由静止释放。取，试求：（1）物块滑到轨道上的B点时对轨道的压力大小；（2）若解除平板车的锁定，物块与平板车上表面间的动摩擦因数，物块仍从圆弧最高点A由静止释放，求物块落地时距平板车右端的水平距离；（3）若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料，其动摩擦因数从左向右随距离均匀变化，如图乙所示，求物块滑离平板车时的速率。【答案】  （1）30N；（2）0.2m；（3）1m/s【详解】（1）顶端滑到B点，根据动能定理在B点，根据牛顿第二定律代入数据解得由牛顿第三定律滑到轨道上的B点时对轨道的压力（2）物块与平板车组成的系统动量守恒，物块滑到平板车右端时代入数据解得物块平抛运动的时间物块落地时距平板车右端的水平距离为（3）物块在平板车上滑行时摩擦力做功根据动能定理代入数据解得