1、2021 届届广东广东地区高考物理模拟试卷地区高考物理模拟试卷 一、单选题一、单选题 1.氢原子的能级图如图所示，当氢原子从2n 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5n 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 0 W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4n 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
2、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 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 2 1 2 BL C.O 点与笔尖间的电势差为 2 1 8 BL D.笔杆两端点间的电势差为 2 BL 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3xR的 D 点有一电荷量为 q
3、的固定点电荷，已知在2xR的 C 点场强为零，静电力常 量为 k。则下面说法正确的是( ) A.0q B.O 点场强为零 C.F 点场强大小为 2 26 25 kq R 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1:2 2 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.
4、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 0 l ，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. 2 3 0 kq l B. 2 3 0 2 kq l C. 2 2 0 4 kq l D. 2 3 0 4 kq l 6.一宇宙飞船的横截面积为 S，以 0 v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
5、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. 2 0 Snmv B. 2 0 2Snmv C. 0 3 Snmv D. 3 0 2Snmv 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128 m，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12 m/s时发电机满载发 电，风通过发电机后速度减为11 m/s，已知空气的密度为 3 1.3 kg/m，则风受到的平均阻力约为( ) A. 4 4.0 10 N B. 5 2.0 10 N C.
6、6 2.2 10 N D. 6 4.4 10 N 二、多选题二、多选题 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，ab、是所在棱的中点，cd、 为正四面体另外两个顶点，则( ) A.cd、两点电势相等 B.ab、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l、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ab跨放在导轨上，同种材料的铜棒cd横截面积是 ab的两倍，长度与ab相同，cd静止在ab左侧，如图所示，两棒相距
7、 2 l ，与导轨始终垂直且接触 良好。若给ab棒一个水平向右的初速度 0 v，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.ab开始运动时，系统电功率最大 C.cd产生的焦耳热的最大值为 2 0 1 9 mv D.两棒间的最大距离为 0 2 2 mv R B l 10.有ABC D、 、 、四个完全相同的小球从地面上同一位置抛出，轨迹分别如图中所示。 由图中轨迹可知，AB、到达的最大高度相同，BC、的水平射程相同，AD、的水平射程相同， CD、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.AB、两球抛出
8、时竖直方向的速度相等 B.AD、两球在最高点时的速度相等 C.BC、在空中运动时间相同 D.CD、两球落地时速度与地面的夹角一定不相等 三、实验题三、实验题 11.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 0 m。 （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m _。 （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AB
9、CDE、 、 、 、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 A v，则托盘秤的示数为_；若玩具小车通过 B的速度 是 B v，则托盘秤的示数为_。 12.用伏安法测定一个待测电阻 x R的阻值（约为60），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 1 A（量程 015 mA，内阻为50） 电流表 2 A（量程 0200 mA，内阻约为0.5） 电压表 1 V（
10、量程 03 V，内阻约3k） 电压表 2 V（量程 015 V，内阻约15 k） 滑动变阻器 R（阻值范围 010 ） 定值电阻 1 R（阻值为5） 定值电阻 2 R（阻值为20） 开关 S、导线若干 （1）某同学直接选择了电压表 1 V和电流表 2 A用伏安法测电阻，他采用如图甲所示的电路将电压 表接在OP之间和OQ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“OP”或“OQ”）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 x R的实验方案，电表读数尽 量在
11、量程的 1 3 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 x R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 x R的阻值为_（结果保留 1 位小数）。 四、计算题四、计算题 13.如图所示，间距为 L、足够长的平行光滑导轨PQ MN、 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ab垂直静置于导轨上，与导轨接触良好，其
12、 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ab以初速度 0 v向右运动开始计时，求： （1）导体棒的速度为 0 v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.如图所示，质量 6kgM 、右侧带有挡板的长木板放在水平面上，质量 2 kgm 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 0 4 m/sv 的匀 速运动，已知长木板与水平面间的动摩擦因数为 1 0.6 ，物块与长
13、木板之间的动摩擦因数为 2 0.4 ，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 2 10m/sg 。 （1）求力 F的大小； （2）求撤去力 F前物块与右侧挡板的距离 0 L ； （3）结合（2）问，若物块与右侧挡板之间的距离 0 LL，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。 15.【物理选修 3-3】 （1）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 p E 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
14、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）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 20cmh 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 0 30.0 cmL ，已知大气压强 0 76 cmHgp 。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
15、果保留一位小数）。 16.【物理选修 34】 （1）如图所示为一半圆柱形透明体的横截面，入射光线MP沿AB方向从弧面上的 P点以入射角 60i 射入透明体，恰好从 B 点射出。若直径2ABR，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）一列简谐横波沿细软长绳从 P 向 Q传播。0t 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P Q、 两点在传播方向上的距离为 42 m。 （i）若 1.2st 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 1.2st 时 Q 点恰好到达最高点，求波速。
16、 参考答案参考答案 1.答案：D 从2n 能级跃迁到1n 能级时释放出光子的能量为 3.4eV( 13.6eV)10.2eVE ，根据题意 知该金属的逸出功 0 W等于 10.2 eV，大量的氢原子从5n 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1n 能级的氢原子跃迁到2n 能级，所需要的能量最小，即 3.4eV( 13.6eV)10.2eVeU ，则电子的加速电压至少为 10.2 VU ，选项 C错误；当用氢 原子从4n 能级跃迁到最低能级时辐射的光子照射金属 P，
17、辐射光子的能量为 0.85eV( 13.6eV)12.75eV ，光电子最大初动能为12.75eV 10.2eV2.55eV ，此时的遏止电 压为 2.55 V，选项 D 正确。 2.答案：C 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2 0 1 2 228 L L BBL ， 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 因为 C点场强为零，故 0q ，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， 2 9 O kq E R ，故 B 选项错误。设均匀带电绝缘球体在 C点产生的场 强大
18、小为 C E，在 F点产生的场强大小为 F E，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 CF EE ，又因为在 C点 合场强为零，则有 2 C kq E R ，在 F点合场强为 222 26 (5 )25 F kqkqkq E RRR ，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 由 2 22 2 2 () Mmv Gmrmmr rrT 得 3 , GM v r 3 ,2 GMr T rGM
19、 ，同时有 23 2 4 ,2 r MrRHR GT ，故两行星的质量之比为 12 :1:2MM ，由 3 4 3 MM V R 得，两行星 的密度之比为 12 :1:16 ，故选项 A正确；行星的第一宇宙速度 GM v R ，代入数据得 12 :1:2vv ，故选项 B错误；又在行星表面处有 0 0 2 Mm Gm g R ，得 2 M gG R ，代入数据得 12 :1:8gg ，故选项 C错误；由 3 GM r 代入数据得 12 :1:4 ，故选项 D 错误。 5.答案：D 设弹簧的劲度系数为 k ，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
20、0 l ，此位置每个带电小球受力平衡，有 2 0 2 0 ()2 kq k l l ，得 2 3 0 4 kq k l ，选项 D 正确。 6.答案：C 以t时间内粘在飞船的尘埃为研究对象，由动量定理得 00 F tnmvt Sv ，解得飞船发动机的牵 引力 2 0 Fnmv S，则飞船发动机的牵引力功率为 3 00 PFvnmv S，选项 C正确，选项 A、B、D错 误. 7.答案：B 叶片直径为 d，叶片旋转所形成的圆面积 2 1 4 Sd， t秒内流过该圆面积的风柱体积 2 11 1 4 VSvtd vt，风柱的质量mV，设风柱受到的平均阻力为 f，取 1 v的方向为正方向，根 据动量定
21、理有 21 ftmvmv，带入数据解得 5 2.0 10 Nf ，故选 B。 8.答案：AD 正点电荷到cd、两点的距离相等，则在cd、两点产生的电势相等，根据电势的叠加原理可知cd、 两点电势相等，选项 A 正确；根据电场强度的叠加原理可知，ab、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 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
22、功率 2 222 ()2 3 abcd B lvvE P RR 总 ，随两棒速度差的减小而减小，因此ab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 0 ()mvmM v ，其中cd的质量 22 cdab MlSlSm ，系统损失的机械能全部转 化为焦耳热，总焦耳热 222 00 111 (2 ) 223 Qmvmm vmv ，cd产生的焦耳热 2 0 11 39 cd QQmv 总 ，选 项 C 正确；由动量定理对ab有 0 BIl tmvmv，而通过铜棒的电荷量qI t，解得 0 2 3 mv q Bl
23、 ， 又通过铜棒的电荷量 2 3 Blx q RR 总 ，所以 0 2 2 mv R x B l ，两棒间的最大距离为 1 2 xl ，选项 D 错误。 10.答案：AD 抛体运动中AB、到达的最大高度相同，由 2 2 1 22 y v hgt g 可知，AB、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；BC、的最大高度不同，则运动时间不同，选项 C错误；由 2 2 1 22 y v hgt g 可知，A运动的时间比 D的要长，又 A 和 D水平射程相等，由2 x xvt 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
24、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 ，则tan y x v v ，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） 0 Mm （3）大于 （4） 2 0 () A v MMm gR ； 2 0 () B v MMm gR （2）依题意有 0 Mmm ，所以 0 mMm ；（3）
25、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 A v，有 2 A A v Nmgm R ，托盘秤的示数为 2 0 A v MMm gR ；若玩具小车通过 B 的速度是 B v，有 2 B B v mgNm R ，托盘秤的示数为 2 0 B v MMm gR 。 12.答案：（1）OQ；大 （2） 1 A；需要； 1 V （3）如图所示 （4）8.0；57.1 （1）由于待测电阻的阻值大约为60，选取的电压表 1 V的内阻约3k，选取
26、的电流表 2 A内阻约 为0.5，则有 V 3000 50 60 x R R ， A 60 120 0.5 x R R ，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OQ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 4 A67 mA 60 x E I R ，电流表 2 A量程太大，可将电流表 1 A与定值电阻 2 R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 1 V。 （3）电流表 1 A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
27、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 x R的电流为 28 mA，则待测电阻 x R的阻值为 Ax U RR I 3 2.005020 () 57.1 28 105020 。 13.答案：（1）导体棒速度为 0 v时切割磁感线产生的感应电动势 0 EBLv 导体棒中电流 E I Rr 导体棒受到安培力F BIL 安 由牛顿第二定律有F ma 安 导体棒ab的速度为 0 v时其加速度的大
28、小 22 0 () B L v a m Rr （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 2 0 1 2 Qmv 电路中电阻 R 和导体棒 r产生的焦耳热与阻值成正比，即 R r QR Qr 又 Rr QQQ 则导体棒产生的焦耳热 2 20 0 1 22() r mrvr Qmv rRrR （3）由动量定理有 0 0BILtmv 导体棒中的平均感应电流为 BLv I Rr 导体棒的位移xvt 代入解得 0 22 ()mv Rr x B L 14.答案：（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 1( )FMm g 解得 48 NF （2）撤去
29、力 F 后 对长木板有 121 ()Mm gmgMa 对物块有 22 mgma 解得 22 12 20 m/s ,4 m/s 3 aa 长木板和物块发生相对滑动，由于 12 aa ，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 2 0 1 1 2 v s a 物块停止运动时的位移为 2 0 2 2 2 v s a 有 102 sLs 联立解得 0 0.8 mL （3）由（2）可知，若撤去力 F前物块与挡板间距为 0 0.8 mL ，从撤去力 F到停止的运动时间 0 1 1 0.6s v t a 0 2 2 1.0s v t a 0.6 s内物块的位移大小为 2 30 12 1
30、1 1.68 m 2 sv ta t 0.6 s时物块与挡板间距离为 32 0.48 mss 若 0 LL，设从撤去力 F 到长木板和物块发生碰撞所需的时间为 t 当0.6s 1.0st ，即0.48m 0.8mL 时，长木板停止运动后二者发生碰撞 碰撞前瞬间对物块有 22 021 2()vva sL 碰撞过程有 1 ()mvMm v 根据动量定理有 1 pMv 联立解得3 1.62N spL 当 0.6st ，即 0.48mL 时，在长木板停止运动前二者发生碰撞有 22 0201 11 22 v ta tv ta tL 碰撞前瞬间对长木板有 201 vva t ，对物块有 302 vva t
31、 碰撞过程有 234 ()MvmvMm v 则 42 pMvMv 联立解得2 3N spL 15.答案：（1）为零；增大；正 （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 10 66 cmHgpp （ii）对上半部分气体，初态压强 10 56 cmHg h ppp ，体积 10 VL S 末态压强 10 1 66 cmHg 2 h ppp ，设体积 11 VL S 根据玻意耳定律得 1 11 1 pV pV 解得 1 25.5cmL 对下半部分气体，初态压强 20 76 cmHgpp ，体积 20 VL S 末态压强 20 1 86 cmHg 2 h ppp ，设体积 22
32、VL S 根据玻意耳定律得 2222 p Vp V 解得 2 26.5cmL （1）由图象可知，乙分子在 P 点（ 2 xx）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（ 1 xx ）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。 16.答案：（1）3； 3R c （2）（i） 1.2st 时 Q 点恰好第一次到达最高点，则 1 3 1.2s 4 T 解得 1 1.6sT 横波沿 P 向 Q传播，有
33、11 3 () 4 nL 其中 1 n为自然数， 1 42 m,9 m12 mL 解得 1 2.753.92n 1 n只能取 3，得 1 11.2 m 波速 1 1 1 v T 解得 1 7 m/sv （） 1.2st 时 Q点恰好到达最高点，则 3 ()1.2s 4 kT 波速v T 又 3 () 4 nL 解得 35(43) m/s 43 k v n 其中nk、均为自然数 （1）/MP AB，则60i ，由于OP OB，折射角30 2 ，透明体的折射率 sin 3 sin i n ， 光在透明体中的传播速度 c v n ，2 cosPBR，从 P 点传播到 B 点所用的时间 PB t v ，解得 3R t c 。