（全国卷）2021届高考物理模拟测试题七（含解析）(时间：60分钟，满分110分)一、选择题(本题共8小题，每小题6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.用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得电流随电压变化的图象如图所示，U0为遏止电压．已知电子带的电荷量为e，普朗克常量为h，则阴极K对应金属的极限频率为( )A．ν＋ B．ν－C.D．ν15．如图所示，粗糙斜面固定于水平面上，质量为m的滑块由跨过斜面顶端光滑定滑轮的轻绳与钩码相连，能使滑块在斜面上保持静止的钩码质量的最大值和最小值分别为m1和m2.若滑块与滑轮之间的轻绳与斜面保持平行，滑块所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，斜面倾角为θ，则滑块与斜面之间的动摩擦因数为(重力加速度为g)( )A.B.C.D.16．空间存在着平行于x轴方向的静电场，A、M、O、N、B为x轴上的点，OA<OB，OM＝ON，A、B间的电势φ随x的分布如图所示．一个带电粒子在电场中仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动，则下列判断中正确的是( )A．粒子可能带正电B．粒子一定能通过N点C．粒子从M向O运动过程中所受电场力逐渐增大D．A、O间的电场强度小于O、B间的电场强度17．一乘客在一列匀加速直线行驶的“复兴号”车厢里相对车厢以一定的速度竖直向上抛出一个小球，则小球( )A．在最高点时对地速度最大B．在最高点时对地速度为零C．抛出时车厢速度越大，落点位置离乘客越远D．落点位置与抛出时车厢的速度大小无关18．如图所示，半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场．一带负电的粒子以速度v0射入磁场区域，速度方向垂直于磁场且与半径方向的夹角为45°.当该带电粒子离开磁场时，速度方向刚好与入射速度方向垂直．不计带电粒子的重力，下列说法正确的是( )11\nA．该带电粒子离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点B．该带电粒子的比荷为C．该带电粒子在磁场中的运动时间为D．若只改变带电粒子的入射方向，则其在磁场中的运动时间变长19．如图所示，将一小球在斜面顶端沿水平方向抛出，小球飞行一段时间恰落到斜面底端．若不计空气阻力，当小球的动量变化量为飞行全过程的一半时，关于此刻小球的位置，下列判断正确的是( )A．在斜面中点所在的垂直于斜面的倾斜线上B．在斜面中点所在的竖直线上C．在斜面中点所在的水平线上D．距离斜面最远20．我国2020年完成35颗卫星组装的北斗全球卫星导航定位系统．北斗是由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星构成的全球定位系统，30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星，中轨道卫星的轨道高度约为21500km，静止轨道卫星的高度约为36000km，已知地球半径为6400km，关于北斗导航卫星，下列说法中正确的是( )A．中轨道卫星的线速度比静止轨道卫星的线速度小B．中轨道卫星的周期小于24小时C．中轨道卫星的向心加速度比静止轨道卫星的向心加速度小D．静止轨道卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大21．如图所示，同种材料的均匀的金属丝做成边长之比为1:2的甲、乙两个单匝正方形线圈，已知两线圈的质量相同．现分别把甲、乙线圈以相同的速率匀速拉出磁场，则下列说法正确的是( )A．甲、乙两线圈产生的热量之比为1:2B．甲、乙两线圈横截面上通过的电荷量之比为1:4C．甲、乙两线圈中的电流之比为1:2D．甲、乙两线圈产生的热功率之比为1:1三、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)小明用如图甲所示装置测量重力加速度，用电火花计时器(频率为50Hz)打出纸带的一部分如图乙所示．11\n(1)由打出的纸带可判断，实验时小明是用手拿着纸带的________(选填“A”或“B”)端由静止释放的．(2)本实验________(选填“需要”或“不需要”)用天平测重物的质量．(3)纸带上所打点1至9均为计时点，用刻度尺测得1、2两点之间的距离x12＝4.56cm,7、8两点之间的距离x78＝2.23cm，结合这两个数据可以算出当地重力加速度为________m/s2(保留三位有效数字)．23．(10分)(1)多用电表使用欧姆挡时，换挡后检查指针是否指在右端的“0”位置上．方法是先将两表笔________，再调节________旋钮，使指针指在右端的“0”位置上．当选择开关置于“×100”挡测量一电阻Rx时，其指针指示位置如图所示，则其阻值为________Ω.(2)为了准确地测量电阻Rx的阻值，该同学用伏安法进行测量，实验室提供下列器材：电压表V(量程为3V，内阻RV＝20kΩ)；电流表A1(量程为100mA，内阻约为5Ω)；电流表A2(量程为10mA，内阻约为10Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值为2kΩ，额定电流为0.1A)；滑动变阻器R2(最大阻值为20Ω，额定电流为1A)；直流电源E(电动势为6V，内阻约为0.5Ω)；定值电阻R3＝2kΩ；定值电阻R4＝20kΩ；开关及若干导线．实验要求电表示数从零开始变化，并能测出多组电流值、电压值．①电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(填器材代号)②请在虚线框内画出能准确测量Rx的实验电路图，并将下图所示的实验器材连成符合要求的电路． 11\n③用上述电路进行测量，则电阻Rx的表达式为Rx＝________________________(用电压表示数U、电流表示数I和电压表内阻RV表示)．24．(12分)如图所示为工厂里一种运货过程的简化模型．货物(可视为质点)质量m＝4kg，以初速度v0＝10m/s滑上静止在光滑轨道OB上的小车左端，小车质量为M＝6kg，高为h＝0.8m．在光滑轨道上的A处设置一固定的障碍物，当小车撞到障碍物时会被粘住不动，而货物继续运动，最后货物恰好落在光滑轨道上的B点．已知货物与小车上表面间的动摩擦因数μ＝0.5，货物做平抛运动的水平位移AB长为1.2m，重力加速度g取10m/s2.(1)求货物从小车右端滑出时的速度大小；(2)若OA段足够长，导致小车在碰到A之前已经与货物达到共同速度，则小车的长度是多少？25．(20分)，如图所示，空间中存在水平向里的匀强磁场，区域Ⅱ、Ⅲ中存在竖直向上的匀强电场，区域Ⅲ中P点固定有一负点电荷(未画出)，负点电荷的电场只存在于区域Ⅲ，不会影响区域Ⅱ中的匀强电场．A点有一质量为m、电荷量为q的点电荷以某一初速度水平向右做匀速直线运动，某时刻点电荷从O1进入区域Ⅱ做圆周运动，从C点进入区域Ⅲ，在区域Ⅲ恰好做圆周运动，然后进入区域Ⅱ并最终回到O1.已知区域Ⅱ的宽度为2L，C与O1的高度差为L，区域Ⅱ、Ⅲ中电场强度E＝，重力加速度为g，静电力常量为k，求：(1)磁感应强度B的大小和点电荷的初速度v0的大小；(2)P点处点电荷的电荷量大小Q；(3)点电荷从O1出发至返回到O1的时间．(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)11\n(1)(5分)一分子固定在原点O处，另一分子可在x轴上移动，这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示，曲线ab与cd的交点e的坐标为(x0，f0)，则________．(填正确答案标号．)A．x＝x0时分子力大小为2f0B．x<x0的情况下，x越小，分子力越大C．x>x0的情况下，x越大，分子力越小D．x>x0的情况下，x越大，分子势能越大E．x<x0的情况下，x越小，分子势能越大(2)(10分)如图，一长为L的绝热气缸放在水平桌面上，一定质量的理想气体被横截面积为S的绝热活塞密封在气缸内．开始时，气缸被锁定，活塞与气缸底部的距离为，封闭气体的温度为27℃.现对封闭气体缓慢加热，当活塞恰好在气缸口时停止加热．已知外界大气压强为p0，不计一切摩擦，活塞的厚度及质量均不计．(ⅰ)求停止加热时封闭气体的热力学温度T2；(ⅱ)若将气缸解除锁定，对活塞施加一逐渐增大、方向水平向左的推力，气缸向左做加速直线运动，当活塞与气缸底部的间距为时推力开始保持不变，此时推力大小为F，求此时封闭气体的热力学温度T3.34．[物理——选修3－4](15分)(1)(5分)图甲为一条均匀绳子两端产生的两列简谐横波P、Q在t＝2s时刻的波形图，图乙为横坐标是－5.5m处的质点M的振动图象，则横波Q的波速为________m/s，周期为________s，从t＝2s起到质点O的位移为－5cm的过程中所用的最短时间为________s.11\n(2)(10分)图示是由透明材料制成的柱体的横截面图，圆弧AB所对的圆心角∠AOB为120°，圆弧半径为R，P为AO上的点．现有一光线沿纸面垂直OA从P点射入，射到圆弧面上的C点恰好发生全反射．已知OP＝R，光在真空中传播的速度大小为c.求：(ⅰ)透明材料的折射率和光线发生全反射的临界角；(ⅱ)光从P点射入到第一次射出柱体所用的时间．11\n答案14．解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0，有eU0＝hν－hνc，解得νc＝ν－，B正确．答案：B15．解析：当钩码的质量为最大值m1时，滑块所受的静摩擦力沿斜面向下，有μmgcosθ＋mgsinθ＝m1g，当钩码的质量为最小值m2时，滑块所受的静摩擦力沿斜面向上，有mgsinθ＝m2g＋μmgcosθ，联立解得μ＝，故C正确．答案：C16．解析：由图象可知，A、B两点电势相等，O点的电势最高，粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动，即逆着电场线方向运动，故粒子一定带负电，A错误；由图象可知，M点的电势小于N点的电势，故从M到O过程中电场力做的功大于从O到N过程中克服电场力做的功，所以粒子一定能通过N点，故B正确；由于AO段图象的斜率不变，所以AO段的电场强度不变，粒子从M向O运动过程中所受电场力不变，故C错误．由于OA<OB，所以O、A之间的电势变化快于O、B之间的电势变化，即A、O间的电场强度大于O、B间的电场强度，故D错误．答案：B17．解析：小球在空中运动时，在水平方向上的速度大小不变，而在竖直方向上的速度变化，在最高点时竖直方向的速度为零，此时对地速度最小，但不为零，故A、B错误；小球在空中运动时，在水平方向上的速度大小不变，列车做匀加速运动，小球落回车厢时列车与小球的相对位移为x＝v0t＋at2－v0t＝at2，与小球抛出时车厢的速度大小无关，故D正确，C错误．答案：D18.解析：带负电的粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，从图中可以看出该带电粒子离开磁场时速度方向的反向延长线不通过O点，故A错误；由几何关系知，在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角为90°，且运动轨迹的圆心O′刚好在圆形磁场的边界上，所以运动轨迹的半径为r＝R，由qv0B＝m，解得比荷＝，故B正确；在磁场中的运动时间等于弧长除以速度，即t＝＝，故C错误；由图可知，此时运动轨迹圆弧对应的弦长最长，等于磁场区域的直径，所以在磁场中的运动时间也就最长，若改变入射角度，则运动时间变短，故D错误．答案：B19．解析：当小球的动量变化量为飞行全过程的一半时，由动量定理可知，此时运动的时间为总时间的一半，则小球此时在水平方向上的位移为全程在水平方向上的位移的一半，所以小球应在斜面中点所在的竖直线上，故A、C错误，B11\n正确；将小球的运动沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，小球在平行于斜面方向上做匀加速直线运动，在垂直于斜面方向上先做匀减速运动，再反向做匀加速运动，由对称性可知，当小球运动时间为总时间一半时，小球在垂直于斜面方向上的速度刚好为零，所以此时离斜面最远，故D正确．答案：BD20．解析：根据G＝mrω2＝mr＝m＝ma可知，v＝，T＝2π，a＝，ω＝，可知中轨道卫星的线速度比静止轨道卫星的线速度大；中轨道卫星的周期小于静止轨道卫星的周期，即小于24小时；中轨道卫星的向心加速度比静止轨道卫星的向心加速度大，选项A、C错误，B正确；由ω＝可知，静止轨道卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大，选项D正确．答案：BD21．解析：两线圈质量相同，周长之比为1:2，则横截面积之比为2:1，根据R＝ρ可知，电阻之比为R1:R2＝1:4，根据E＝BLv，Q＝·＝，可知甲、乙两线圈产生的热量之比为1:2，选项A正确；由q＝可知，甲、乙两线圈横截面上通过的电荷量之比为1:1，选项B错误；由I＝可知，甲、乙两线圈中的电流之比为2:1，选项C错误；由P＝＝可知，甲、乙两线圈产生的热功率之比为1:1，选项D正确．答案：AD22．解析：(1)重物拉着纸带运动的过程中，相等时间间隔内位移越来越大，知实验纸带的B端与重物相连接，那么实验时小明拿着纸带的A端；(2)由于本实验只通过纸带计算加速度，所以不需要测重物的质量；(3)根据逐差法得：a＝＝m/s2≈9.71m/s2.答案：(1)A(1分) (2)不需要(2分) (3)9.71(2分)23．解析：(1)多用电表使用欧姆挡时，调零的方法是先将两表笔短接，再调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端的“0”位置上．当选择开关置于“×100”挡进行测量时，结合题图指针指示位置，可知其阻值为12×100Ω＝1200Ω.(2)①加在待测电阻上的电压值最大约为电源的电动势，即为6V，而待测电阻Rx的阻值约为1200Ω，此时通过它的最大电流约为5mA，电流表应选用A2.实验要求电表示数从零开始变化，所以滑动变阻器应采用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器选用阻值小的，即R2.②电压表量程较小，应串联20kΩ的定值电阻R4将量程扩大到6V，由于要求准确测量Rx，所以电流表采用外接法，电路图与实物连接图如图所示．③R4＝RV，故由图可知Rx＝.11\n答案：(1)短接(1分) 欧姆调零(1分) 1200(1分) (2)①A2(1分) R2(1分) ②见解析图(3分) ③(2分)24．解析：(1)设货物从小车右端滑出时的速度为vx，滑出之后做平抛运动，在竖直方向上有h＝gt2(1分)在水平方向上，有lAB＝vxt(1分)解得vx＝3m/s(1分)(2)在小车碰撞到障碍物前，小车与货物已经达到共同速度，以小车与货物组成的系统为研究对象，系统在水平方向上动量守恒，由动量守恒定律得mv0＝(m＋M)v共(2分)解得v共＝4m/s(1分)由能量守恒定律得μmgs相对＝mv－(m＋M)v(2分)解得s相对＝6m(1分)当小车被粘住之后，货物继续在小车上滑行，直到滑出过程，对货物，由动能定理得－μmgs′＝mv－mv，(1分)解得s′＝0.7m(1分)故小车的长度L＝s相对＋s′＝6.7m(1分)答案：(1)3m/s (2)6.7m25．解析：(1)在区域Ⅰ中，重力和洛伦兹力平衡，有qv0B＝mg(2分)在区域Ⅱ中，电场力与重力平衡，洛伦兹力提供圆周运动的向心力，有qv0B＝m(2分)由几何关系知(R－L)2＋(2L)2＝R2解得R＝L(2分)联立解得v0＝，B＝(2分)11\n(2)在区域Ⅲ中，电场力与重力平衡，库仑力与洛伦兹力的合力提供圆周运动的向心力，运动半径为r，有k－qv0B＝m(2分)点电荷的运动轨迹如图所示，由几何关系得sinθ＝＝解得θ＝53°由cosθ＝解得r＝L(2分)联立解得Q＝(2分)(3)点电荷能回到O1，其轨迹关于O1O2对称，其在区域Ⅱ中运动时间t1＝·(2分)在区域Ⅲ中运动时间t2＝·(2分)故t＝t1＋t2＝π(2分)答案：(1) (2) (3)π33．解析：(1)分子引力与分子斥力方向相反，x＝x0时分子引力与分子斥力恰好平衡，分子力为零，x<x0的情况下，分子斥力比分子引力变化得快，分子力表现为斥力，x越小，分子力越大，选项A错误，B正确；x>x0的情况下，分子力表现为引力，x从x0开始逐渐增大，分子力先增大后减小，选项C错误；x>x0的情况下，x越大，分子力做的负功越多，分子势能越大，选项D正确；x<x0的情况下，x越小，分子力做的负功越多，分子势能越大，选项E正确．(2)(ⅰ)缓慢加热过程中，封闭气体做等压变化，根据盖吕萨克定律有＝(2分)其中T1＝(273＋27)K＝300K(1分)解得T2＝600K(1分)(ⅱ)由题意可知，推力大小不变时，对活塞有F＋p0S－p3S＝m活a由于活塞的质量不计，则有F＋p0S＝p3S(2分)根据理想气体状态方程有＝(2分)11\n解得T3＝300K(2分)答案：(1)BDE (2)(ⅰ)600K (ⅱ)300K34．解析：(1)由图甲知横波P的波长λP＝6m，Q的波长λQ＝2m，由图乙知P的周期TP＝4s，波速v＝＝1.5m/s，由于介质是同一条绳，则P、Q的波速一样大，即Q的波速也是1.5m/s，横波Q的周期TQ＝＝s.由图乙知t＝2s时刻质点M的运动方向为沿y轴负方向，则P沿x轴正方向传播，P的波谷传到质点O还需要的时间为t1＝＝s(其中n为自然数)，Q的波谷传到质点O还需要的时间为t2＝＝s(其中k为自然数)．t1＝t2即7＋6n＝1＋2k时，质点O的位移为－5cm，则k＝3n＋3，当n取最小值0，k＝3时，所用时间最短，为t0＝s＝s.(2)(ⅰ)光路图如图所示，设透明材料的折射率为n，光线发生全反射的临界角为θ，则sinθ＝(2分)sinθ＝(1分)其中OP＝R解得n＝，θ＝60°(2分)(ⅱ)在C点发生全反射的光线在圆弧面AB上恰好再次发生全反射，后垂直OB从E点射出柱体．由几何关系有PC＝DE＝R，CD＝R(1分)光从P点传播到E点所用的时间为t＝(1分)又n＝(2分)解得t＝(1分)答案：(1)1.5(2分) (2分) (1分) (2)(ⅰ) 60° (ⅱ)11
