2021届高考物理模拟预热卷（广东地区专用）

2021届高考物理模拟预热卷（广东地区专用）

一、单项选择题:本题共7小题，每小题4分，共28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.氢原子的能级图如图所示，当氢原子从能级向低能级跃迁时，辐射的光子恰好能使金属P发生光电效应，下列说法正确的是(   )

A.大量的氢原子从能级向低能级跃迁辐射出的光子中有6种频率的光子能使金属P发生光电效应

B.金属P的逸出功有可能大于10.2 eV

C.静止的电子经电场加速后，撞击氢原子使其由基态跃迁到激发态，电子的加速电压至少为12.09 V

D.若用氢原子从能级跃迁到最低能级时辐射的光子照射金属P，则此时的遏止电压为2.55 V

2.转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识。如图所示某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O沿顺时针方向做角速度为ω的匀速圆周运动，已知O点恰好是长为L的金属笔杆的中点，地磁场的磁感应强度在与笔杆转动平面垂直方向的分量大小为B，方向向外，则(   )

A.笔杆上O点的电势最低 B.O点与笔尖间的电势差为

C.O点与笔尖间的电势差为 D.笔杆两端点间的电势差为

3.一半径为R的绝缘球体上均匀分布着电荷量为Q的正电荷，以球心为原点O建立坐标系，如图所示，在的D点有一电荷量为q的固定点电荷，已知在的C点场强为零，静电力常量为k。则下面说法正确的是(   )

A.  B.O点场强为零

C.F点场强大小为 D.从B点到D点，电势先升高后降低

4.甲、乙两行星的半径之比为2:1，分别环绕甲、乙两行星运行的两卫星的周期之比为4:1，已知两卫星的运动轨道距离甲、乙两行星表面的高度分别等于两行星的半径，则下列关系正确的是(   )

A.甲、乙两行星的密度之比为1:16

B.甲、乙两行星表面第一宇宙速度之比为

C.甲、乙两行星表面的重力加速度之比为1:4

D.环绕甲、乙两行星运行的两卫星的角速度之比为1:2

5.如图所示，在真空中光滑绝缘的水平面上有三个相同的不带电的小球，小球之间由三根完全相同的轻弹簧连接构成等边三角形，弹簧处于原长，若让每个小球带上相同的电荷量q，小球可沿所在角的角平分线运动，当三角形的面积增大到原来的4倍时小球的加速度均为零，弹簧是绝缘体且劲度系数相同，真空中的静电力常量为k，则弹簧的劲度系数为(   )

A. B. C. D.

6.一宇宙飞船的横截面积为S，以的恒定速率航行，当进入有宇宙尘埃的区域时，设在该区域，单位体积内有n颗尘埃，每颗尘埃的质量为m，若尘埃碰到飞船前是静止的，且碰到飞船后就粘在飞船上，不计其他阻力，为保持飞船匀速航行，飞船发动机的牵引力功率为(   )

A. B. C. D.

7.由我国自主研发制造的世界上最大的海上风电机SL5000，它的机舱上可以起降直升机，叶片直径，风轮高度超过40层楼，是世界风电制造业的一个奇迹。风速为时发电机满载发电，风通过发电机后速度减为，已知空气的密度为，则风受到的平均阻力约为(   )

A. B. C. D.

二、多项选择题:本题共3小题，每小题6分，共18分在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分有选错的得0分。

8.如图所示，正四面体的两个顶点分别固定电荷量为Q的正点电荷，是所在棱的中点，为正四面体另外两个顶点，则(   )

A.两点电势相等  B.两点电场强度大小相等、方向相反

C.从b到d电势逐渐升高 D.负试探电荷从c到d电势能先减小后增大

9.在两条间距为、足够长光滑平行水平导轨所在空间，有垂直于导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m、电阻为R的铜棒跨放在导轨上，同种材料的铜棒横截面积是的两倍，长度与相同，静止在左侧，如图所示，两棒相距，与导轨始终垂直且接触良好。若给棒一个水平向右的初速度，导轨电阻不计，则在两棒运动过程中，下列说法正确的是(   )

A.相同时间通过两棒的电荷量不相等 B.开始运动时，系统电功率最大

C.产生的焦耳热的最大值为 D.两棒间的最大距离为

10.有四个完全相同的小球从地面上同一位置抛出，轨迹分别如图中①②③④所示。由图中轨迹可知，到达的最大高度相同，的水平射程相同，的水平射程相同，到达的最大高度相同，不计空气阻力，则下列有关四个小球的运动分析正确的是(   )

A.两球抛出时竖直方向的速度相等

B.两球在最高点时的速度相等

C.在空中运动时间相同

D.两球落地时速度与地面的夹角一定不相等

三、非选择题:共54分。第11～14题为必考题，考生都必须作答。第15～16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题:共42分。

11.（7分）某研究性学习小组在学习了圆周运动知识以后，设计了一个研究玩具小车通过凹形桥最低点和凸形桥最高点时对轨道压力大小的实验。所用器材有玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥和凸形桥模拟器（圆弧部分的半径均为R，重力加速度为g）。

（1）如图所示，将模拟器静置于托盘秤上，托盘秤的示数为。

（2）将玩具小车静置于模拟器最低点时，托盘秤的示数为M，则玩具小车的质量为______________。

（3）将玩具小车从模拟器右侧某一位置由静止释放，小车经过点后滑向左侧的过程中，在这五个点观察到托盘秤的示数变化情况依次是增大，减小，增大，减小，增大，从而说明玩具小车通过凹形桥最低点时对桥的压力__________（填“大于”或“小于”）玩具小车通过凸形桥最高点时对桥的压力。

（4）若玩具小车通过A的速度是，则托盘秤的示数为____________；若玩具小车通过B的速度是，则托盘秤的示数为_________________。

12.（9分）用伏安法测定一个待测电阻的阻值（约为），实验室可提供如下器材。

电源E（电动势4 V，内阻忽略不计）

电流表（量程0~15 mA，内阻为）

电流表（量程0~200 mA，内阻约为）

电压表（量程0~3 V，内阻约）

电压表（量程0~15 V，内阻约）

滑动变阻器R（阻值范围0~）

定值电阻（阻值为）

定值电阻（阻值为）

开关S、导线若干

（1）某同学直接选择了电压表和电流表用伏安法测电阻，他采用如图甲所示的电路将电压表接在之间和之间分别读出了两组不同的U和I的示数，则该同学应将电压表连在__________（填“”或“”）之间，测量的结果更接近待测电阻的真实值，且测量值比真实值略____________（填“大”或“小”）。

（2）另一同学根据实验室提供的器材设计了能比较精确地测量该电阻的实验方案，电表读数尽量在量程的以上，则他选的电流表是_________,该电流表__________（填“需要”或“不需要”）改装，选的电压表是_________。（填器材的字母代号）

（3）在图乙虚线框中画出测量阻值的完整电路图，并在图中标明器材的字母代号。

（4）调节滑动变阻器R，当电压表的示数为2.00 V时，电流表的指针所指刻度如图丙所示，可读出电流表的示数是_________mA，则待测电阻的阻值为________Ω（结果保留1位小数）。

13.（10分）如图所示，间距为L、足够长的平行光滑导轨固定在绝缘水平桌面上，导轨左端接有阻值为R的定值电阻，质量为m、电阻为r的导体棒垂直静置于导轨上，与导轨接触良好，其长度恰好等于导轨间距L，导轨的电阻忽略不计。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。如果从导体棒以初速度向右运动开始计时，求：

（1）导体棒的速度为时其加速度的大小；

（2）导体棒在导轨上运动的全过程中，棒上产生的焦耳热；

（3）导体棒在导轨上运动的全过程的位移x的大小。

14.（16分）如图所示，质量、右侧带有挡板的长木板放在水平面上，质量的小物块放在长木板上，此时长木板和小物块在作用于长木板上、水平向右的力F作用下做速度的匀速运动，已知长木板与水平面间的动摩擦因数为，物块与长木板之间的动摩擦因数为，某时刻撤去力F，小物块恰好与右侧挡板不发生碰撞，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。

（1）求力F的大小；

（2）求撤去力F前物块与右侧挡板的距离；

（3）结合（2）问，若物块与右侧挡板之间的距离，物块与挡板发生碰撞后不再分离，求碰撞过程中物块对挡板的冲量p与L的关系式。

（二）选考题:共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。

15.【物理——选修3-3】（12分）

（1）（4分）甲分子固定在坐标原点O，乙分子只在两分子间的作用力作用下，沿x轴方向靠近甲分子，两分子间的分子势能与两分子间距离x的变化关系如图所示。当乙分子运动到P点处时，乙分子所受的分子力_______（填“为零”或“最大”），乙分子从P点向Q点运动的过程，乙分子的加速度大小__________（填“减小”“不变”或“增大”），加速度方向沿x轴_____________（填“正”或“负”）方向。

（2）（8分）如图所示，一端封闭的粗细均匀的细玻璃管正中间有一用塞子塞住的小孔，用一段长为的水银柱在管中封闭一段空气柱，开口向下竖直放置时，测得上、下两部分空气柱的长度均为，已知大气压强。现在先用活塞把下管口封住，让管中空气不能逸出（忽略下方气体体积变化），然后再拔出塞住小孔的塞子，假设温度不变。

（i）小孔中是否有水银溢出，请简述理由。

（ii）求水银稳定后上、下两部分空气柱的长度（结果保留一位小数）。

16.【物理——选修3–4】（12分）

（1）（4分）如图所示为一半圆柱形透明体的横截面，入射光线沿方向从弧面上的P点以入射角射入透明体，恰好从B点射出。若直径，光在真空中的速度为c，则透明体的折射率为_______，光从P点传播到B点所用的时间为___________。

（2）（8分）一列简谐横波沿细软长绳从P向Q传播。时，P点正好到达最高点，Q点恰好经过平衡位置且向下运动。已知两点在传播方向上的距离为42 m。

（i）若时Q点恰好第一次到达最高点，波长大于9 m而小于12 m，求波速；

（ii）若时Q点恰好到达最高点，求波速。

答案以及解析

1.答案：D

解析：从能级跃迁到能级时释放出光子的能量为，根据题意知该金属的逸出功等于10.2 eV，大量的氢原子从能级向低能级跃迁可以辐射10种频率不同的光子，但能级差大于或等于10.2 eV的只有4种，即有4种频率的光子能使金属P发生光电效应，A、B错误；使处于能级的氢原子跃迁到能级，所需要的能量最小，即，则电子的加速电压至少为，选项C错误；当用氢原子从能级跃迁到最低能级时辐射的光子照射金属P，辐射光子的能量为，光电子最大初动能为，此时的遏止电压为2.55 V，选项D正确。

2.答案：C

解析：根据右手定则判断知O点的电势最高，A错误；O点与笔尖间的电势差为，C正确，B错误；笔杆两端点间的电势差为0，D错误。

3.答案：C

解析：因为C点场强为零，故，故A选项错误。均匀带电绝缘球体在球心O处产生的场强为零，即O点的场强源自q产生的电场，，故B选项错误。设均匀带电绝缘球体在C点产生的场强大小为，在F点产生的场强大小为，均匀带电绝缘球体在其周围形成的电场具有对称性，因此均匀带电绝缘球体在C点与F点产生的场强大小相等，方向相反，即，又因为在C点合场强为零，则有，在F点合场强为，故C选项正确。C点处电场强度为零，则从B到C，电场线向右，从C到D，电场线向左，故从B点到D点，电势先降低后升高，故D选项错误。

4.答案：A

解析：由得，同时有，故两行星的质量之比为，由得，两行星的密度之比为，故选项A正确；行星的第一宇宙速度，代入数据得，故选项B错误；又在行星表面处有，得，代入数据得，故选项C错误；由代入数据得，故选项D错误。

5.答案：D

解析：设弹簧的劲度系数为，三角形的面积增大为原来的四倍，则三角形每边边长增大为原来的两倍，即每根弹簧伸长量均为，此位置每个带电小球受力平衡，有，得，选项D正确。

6.答案：C

解析：以时间内粘在飞船的尘埃为研究对象，由动量定理得，解得飞船发动机的牵引力，则飞船发动机的牵引力功率为，选项C正确，选项A、B、D错误.

7.答案：B

解析：叶片直径为，叶片旋转所形成的圆面积，秒内流过该圆面积的风柱体积，风柱的质量，设风柱受到的平均阻力为，取的方向为正方向，根据动量定理有，带入数据解得，故选B。

8.答案：AD

解析：正点电荷到两点的距离相等，则在两点产生的电势相等，根据电势的叠加原理可知两点电势相等，选项A正确；根据电场强度的叠加原理可知，两点电场强度大小相等，根据几何知识知场强方向不相反，选项B错误；根据电势的叠加原理可知从b到d电势逐渐降低，从c到d电势先升高后降低，又负试探电荷在电势髙处电势能小，则负试探电荷从c到d电势能先减小后增大，选项C错误，D正确。

9.答案：BC

解析：由于通过两棒的电流总相等，因此相同时间通过两棒的电荷量相等，选项A错误；回路总电功率，随两棒速度差的减小而减小，因此开始运动时系统电功率最大，选项B正确；由于两棒所受安培力等大反向，系统所受合外力为零，动量守恒，最终两棒速度相等为v，即有，其中的质量，系统损失的机械能全部转化为焦耳热，总焦耳热，产生的焦耳热，选项C正确；由动量定理对有，而通过铜棒的电荷量，解得，又通过铜棒的电荷量，所以，两棒间的最大距离为，选项D错误。

10.答案：AD

解析：抛体运动中到达的最大高度相同，由可知，抛出时的竖直速度相等，在空中运动的时间相等，故选项A正确；的最大高度不同，则运动时间不同，选项C错误；由可知，A运动的时间比D的要长，又A和D水平射程相等，由可得，A的水平速度比D的小，而最高点时的速度即为水平方向的速度，故两者不相等，选项B错误；由对称性可知，落地时速度与水平方向的夹角与抛出时相等，故要判断落地时速度与水平方向的夹角，只需判断抛出时速度与水平方向的夹角即可，对于C和D，由轨迹可知，C到达的最大高度与D的相等，则竖直初速度相等，运动时间相等，结合水平位移知，C的水平速度要小于D的，设抛出时速度与水平方向的夹角为θ，则，经分析可知，C抛出时速度与水平方向的夹角比D的大，故一定不相等，选项D正确。

11.答案：（2）

（3）大于

（4）；

解析：（2）依题意有，所以；（3）玩具小车向凹形桥底端运动时，对桥的压力大于重力，向凸形桥顶部运动时，对桥的压力小于重力，所以玩具小车通过凹形桥最低点时对桥的压力大于玩具小车通过凸形桥最高点时对桥的压力；（4）若玩具小车通过A的速度是，有，托盘秤的示数为；若玩具小车通过B的速度是，有，托盘秤的示数为。

12.答案：（1）；大

（2）；需要；

（3）如图所示

（4）8.0；57.1

解析：（1）由于待测电阻的阻值大约为，选取的电压表的内阻约，选取的电流表内阻约为，则有，，故电流表分压作用比电压表分流作用小，所以选择电流表内接法时，测量值更接近真实值，故电压表应接在之间，且测量值比真实值略大。（2）电路中可能出现的最大电流约为，电流表量程太大，可将电流表与定值电阻并联，相当于量程为52.5 mA的电流表，电源电动势为4 V，则电压表选择。（3）电流表改装后内阻已知，且可以精确测量通过待测电阻的电流，电压表具体内阻未知，若电流表外接，不能测出电压表的分流值，而电流表内接，待测电阻的电压可准确测量，故电流表内接；滑动变阻器阻值与待测电阻相比较小，故采用分压接法。（4）电流表量程为15 mA，最小刻度为0.5 mA，电流表指针指16格，故电流表的示数是8.0 mA，此时通过待测电阻的电流为28 mA，则待测电阻的阻值为。

13.答案：

（1）

（2）

（3）

解析：（1）导体棒速度为时切割磁感线产生的感应电动势

导体棒中电流

导体棒受到安培力

由牛顿第二定律有

导体棒的速度为时其加速度的大小

（2）根据能量守恒定律可知，停止运动时，导体棒损失的动能全部转变成焦耳热

则有

电路中电阻R和导体棒r产生的焦耳热与阻值成正比，即

又

则导体棒产生的焦耳热

（3）由动量定理有

导体棒中的平均感应电流为

导体棒的位移

代入解得

14.答案：（1）

（2）

（3）

解析：（1）长木板和物块做匀速运动，对整体受力分析，由平衡条件有

解得

（2）撤去力F后

对长木板有

对物块有

解得

长木板和物块发生相对滑动，由于，则长木板先停止运动，从撤去力F到停止运动，长木板的位移为

物块停止运动时的位移为

有

联立解得

（3）由（2）可知，若撤去力F前物块与挡板间距为，从撤去力F到停止的运动时间

0.6 s内物块的位移大小为

0.6 s时物块与挡板间距离为

若，设从撤去力F到长木板和物块发生碰撞所需的时间为t

①当，即时，长木板停止运动后二者发生碰撞

碰撞前瞬间对物块有

碰撞过程有

根据动量定理有

联立解得

②当，即时，在长木板停止运动前二者发生碰撞有

碰撞前瞬间对长木板有，对物块有

碰撞过程有

则

联立解得

15.答案：（1）为零；增大；正 （2）没有；26.5cm

解析：（1）由图象可知，乙分子在P点（）时，分子势能最小，此时乙分子处于平衡位置，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零；乙分子在Q点（）时，分子间距离小于平衡距离，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，乙分子从P点向Q点运动的过程，分子间作用力增大，根据牛顿第二定律得乙分子的加速度增大，加速度方向沿x轴正方向。

（2）（i）小孔中没有水银溢出，因为拔出塞住小孔的塞子，小孔处的压强

（ii）对上半部分气体，初态压强，体积

末态压强，设体积

根据玻意耳定律得

解得

对下半部分气体，初态压强，体积

末态压强，设体积

根据玻意耳定律得

解得

16.答案：（1）；

（2）（i）（ⅱ）其中均为自然数

解析：（1），则，由于，折射角，透明体的折射率，光在透明体中的传播速度，，从P点传播到B点所用的时间，解得。

（2）（i）时Q点恰好第一次到达最高点，则

解得

横波沿P向Q传播，有

其中为自然数，

解得

只能取3，得

波速

解得

（ⅱ）时Q点恰好到达最高点，则

波速

又

解得

其中均为自然数