1、2021 届届河河北地区高考物理模拟试卷北地区高考物理模拟试卷 一、单选题一、单选题 1.用频率分别为和2的光照射某种金属材料，两种情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏 止电压之比为 1:3，已知普朗克常量为 h，则该金属的逸出功为( ) A.h B. 1 2 h C. 1 3 h D. 1 4 h 2.地摊经济是 2020年下半年的热门话题，摆地摊为很多下岗职工提供了再就业的机会。某人想摆 一个卖烤热狗的小吃地摊。如图所示，两根水平的平行金属圆柱支撑热狗，生热狗和熟热狗均可 视为质量均匀的圆柱体，熟热狗半径较大，重力不变。忽略摩擦。静止的生热狗烤成熟热狗后( ) A.机械能不变 B.重力势
2、能不变 C.对单根金属圆柱的压力增大 D.对单根金属圆柱的压力减小 3.图示为某发电厂向偏远山区输送电能的示意图，发电厂通过升压变压器 1 T和降压变压器 2 T向纯电 阻用电器 0 R（未知）供电。已知输电线的总电阻为 R, 1 T原、副线圈匝数比为 1:10， 2 T原、副线圈 匝数比为 10:1， 1 T原线圈两端的瞬时电压sinuUt ，测得发电厂回路中电流有效值为 I。若 12 TT、 均可视为理想变压器，发电机的内阻不计，则( ) A.降压变压器中电流的频率为 2 B.输电线消耗的总功率为 2 2 UI C.用电器消耗的功率为 2 1 100 I R D.用电器的电阻为 21 21
3、00 U R I 4.如图所示，质量均为 m 的带电小球abc、 、均处于静止状态，小球 a 用绝缘细线悬挂在天花板下， bc、用绝缘轻杆连接后直立在水平绝缘地面上，两球均在小球 a的正下方，小球 a 带正电。若让 小球 a 做微小摆动，发现球 b也做微小摆动，c球可视为不动，重力加速度为 g。则静止状态下， 下列说法正确的是( ) A.bc、总电荷量一定为负 B.细线拉力可能为3mg C.bc、互换后，细线拉力一定不变 D.小球 c 与地面间动摩擦因数不为零 5.天体在引力场中具有的能叫做引力势能，物理学中经常把无穷远处定为引力势能的零势能点，引 力势能表达式是 pr Mm EG r ，其中
4、 G为引力常量，M为产生引力场物体（中心天体）的质量，m 为研究对象的质量，r 为两者质心之间的距离。已知海王星绕太阳做椭圆运动，远日点和近日点的 距离分别为 1 r和 2 r。另外已知地球绕太阳做圆周运动，其轨道半径为 R。如果你还知道引力常量 G和地球公转周期 T，结合已知数据和你掌握的物理规律，下列各选项中的两个物理量均可以推算 出的是( ) A.海王星质量和地球质量 B.太阳质量和海王星质量 C.地球质量和海王星近日点速度大小 D.太阳质量和海王星远日点速度大小 6.如图所示的电路中，电阻 2R 。断开 S 后，电压表的读数为 3 V；闭合 S后，电压表的读数 为 2 V，则电源的内阻
5、 r 为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 二、多选题二、多选题 7.在平直公路上甲、乙两车在相邻车道上行驶。甲、乙两车并排行驶瞬间，前方有事故发生，两车 同时开始刹车，刹车过程中两车速度的二次方 2 v随刹车位移 x的变化规律如图所示，则( ) A.乙车先停止运动 B.甲、乙两车刹车过程中加速度大小之比为 4:1 C.从开始刹车起经 4 s 3 ，两车恰好相遇 D.甲车停下时两车相距 12.75 m 8.一质量为 m 的汽车由静止开始沿平直公路运动，从0t 时刻开始受到水平向前的牵引力 F 作用， F 与作用时间 t 的关系如图所示。若汽车在 0 t时刻开始运动，运动过程中汽车受到的阻力
6、恒定不变， 则( ) A.汽车在 0 t 0 2t这段时间内，速度越来越大，加速度越来越小 B.汽车在 0 2t时刻的速度大小为 0 0 2 F t m C. 0 3t时刻汽车牵引力的瞬时功率为 2 00 3F t m D.在 0 2t 0 4t这段时间内，汽车克服阻力做的功为 2 2 00 5F t m 9.空间存在如图所示的相邻磁场，磁场 I垂直纸面向里，磁感应强度大小为 B，磁场垂直纸面向 外，宽度为 2 d 。现有一质量为 m、电荷量为 q 的粒子以水平速度 v 垂直磁场边界从 O点射入， 当粒子从磁场右边界 C点（图中未画出）处射出时，速度方向也恰好水平。已知粒子在磁场 中的运动时间
7、是在磁场中运动时间的 2 倍，且 5 3 qBd v m ，不计粒子重力， sin370.6,cos370.8，则下列说法正确的是( ) A.粒子在磁场 I中的轨迹半径为 5 6 d B.磁场的磁感应强度大小为2B C.磁场的宽度为2d D.射入点和射出点的竖直偏移量为 2 d 10.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1:n，ab、两端接恒定交流电压 U，原线圈接一 电阻为 0 R（恒定不变）的灯泡 L，副线圈接入可变电阻 R、理想电压表 V，则下列说法正确的是 ( ) A.ab的输出功率等于可变电阻 R 的功率 B.若可变电阻接入电路的阻值变大，电压表示数变大 C.可变电阻消耗功率最大
8、时，通过灯泡 L的电流为 0 U nR D.当可变电阻接入电路的电阻为 2 0 n R时，可变电阻消耗功率最大 三、填空题三、填空题 11.质量均为 m 的物块AB、用跨过定滑轮的不可伸长的轻绳连接，在物块 B 的正下方地面上固定 有与计算机相连的位移传感器 D，如图（a）所示；在物块 B 上加一个质量为 0 m的槽码 C 后由静止 释放物块，结果在计算机上得到如图（b）所示的x t图象，x 表示 B 到传感器的距离，t表示运动 时间， ( , )P a b是图线上一点，c 是图线的纵截距，过 P点图线的切线与纵轴交点的纵坐标为 d（图 中未画出）。当地重力加速度为 g。 （1）物块 B经时间
9、 a 时的速度大小为_； （2）根据题给条件和计算机显示的数据，若_，则可认为在误差允许的范围内 ABC、 、组成的系统机械能守恒。 四、实验题四、实验题 12.小尚同学准备测量某电源的电动势 E 和内阻 r，实验室有以下器材： A.待测电源（E约为 1.5 V，内阻 r 约为1）； B.量程为 3 V 的电压表（具有一定的内阻）； C.满偏电流 G 100 mAI 的电流计 G（ G 0.6 r ）； D.定值电阻 12 0.1,0.15RR ， 345 0.2 ,0.3,2 RRR ； E.滑动变阻器 R（阻值变化范围 015.0 ）； F.开关 S一个； G.导线若干。 （1）小尚同学利
10、用以上器材，设计了如图甲所示的电路，若 A是电压表，则 B 是_，C 和 D 是_；（填器材对应的符号） （2）小尚同学器材选择、连接电路和操作均正确，调节滑动变阻器，得到多组电表读数，作出如 图乙所示的图象，由图象可知该电源的电动势E _V，内阻r _；（保留三位有 效数字） （3）从实验原埋上看，电源电动势的测量值_（填“大于”“小于”或“等于”）真实值，内 阻的测量值_（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 五、计算题五、计算题 13.质量均为 m 的滑块AB、用劲度系数为 k 的轻弹簧相连后静止放在光滑水平面上，滑块 B 紧靠竖 直墙壁，如图所示。用水平恒力 F 向左推动滑块 A，当
11、滑块 A向左运动的速度最大时撤去力 F。 （1）求在之后的运动过程中，滑块 A的最大速度 m v； （2）B离开墙壁之后，求系统的最大弹性势能 p E 。 14.如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为 L 的区域、，区域 I内有竖直向下的匀强磁 场，磁感应强度大小为 B。用粗细均匀的电阻丝制成边长为 L 的单匝金属线框abcd，线框总电阻 为 R，质量为4m，线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域内水平面与线框间有恒定的动摩 擦因数外，其余部分光滑，线框以初速度 0 v进入匀强磁场，最终线框中心对称线恰好停在CD处。 已知重力加速度为 g。 （1）求线框刚好完全进入区域 I时的速度大小； （2）
12、求区域与线框间的动摩擦因数； （3）换用一直径为 L，电阻也为 R 的圆形线框，线框在外力 F作用下以速度 v 匀速穿过区域 I，求 整个过程 F对线框的冲量大小。 15.如图所示，竖直放置的粗细均匀的 U 形管,横截面积 2 5cmS ,左侧管长 25cml 且封闭了一定 质量的理想气体,右管足够长且管口开口,初始时左右两管水银面高度相等,高度 10cmh ,已知周围 环境温度 0 300 KT ,大气压强 0 75cmHgp 。 (1)现对左侧密闭气体缓慢加热,直至两管水银面形成 10 cm的高度差,求密闭气体的温度 1 T; (2)在保持第(1)问密闭气体温度为 1 T不变的情况下,从右
13、侧管口缓慢加入水银,使得左侧管内气体恢复 最初的体积,求加入的水银的体积 V。(结果均保留三位有效数字) 16.如图所示，AOB为半径为 R的扇形玻璃砖，一细光束照射到 AO面上的 C点，入射角为 60， 折射光线平行于 BO边，C点到 BO面的距离为 2 R ，ADBO，DAO30，光在空气中传播速度 为 c，求： (1) 玻璃砖的折射率； (2) 光在玻璃砖中传播的时间 参考答案参考答案 1.答案：B 解析：设用频率分别为和2的光照射时，逸出的光电子的最大初动能分别为 1 E和 2 E，则由爱 因斯坦光电效应方程可得 1020 ,2EhW EhW ，又因为 c1 1cl2c2 c2 1 ,
14、 3 U EeUEeU U ，以上各 式联立可解得 0 1 2 Wh ，故选项 B正确。 2.答案：D 解析：生热狗和熟热狗均可视为质量均匀的圆柱体，熟热狗半径较大，静止的生热狗烤成熟热狗 后重心升高，重力势能增大，机械能增大，选项 AB错误；对热狗进行受力分析如图所示，根据平 衡条件可得 12 2cos 2 G NN ，静止的生热狗烤成熟热狗后 减小，所以静止的生热狗烤成熟热狗 后对单根金属圆柱的压力减小，选项 C 错误，D正确。 3.答案：D 解析：降压变压器中电流的周期 2 T ，频率 1 2 f T ,A 错误； 1 T原线圈两端的电压 1 2 U U ， 由 22 11 Un Un
15、得 2 21 1 5 2 n UUU n ，由 21 2 In In 得 1 2 2 1 10 n III n ，发电厂的输出功率 22 2 2 PI UUI，输电线消耗的总功率 22 12 12 1002 PI RI RPUI,B错误；用电器消耗的功率 2 21 21 2100 PPPUII R,C错误；由 34 34 nI In 得 3 433 4 10 n III n ，而 32 II ，得用电器的电流 4 II ，又 2 240 PI R，得用电器的电阻 0 21 2100 U RR I ,D正确。 4.答案：D 解析：当 a 球做微小摆动时，a 与bc、间相互作用力偏离竖直方向，如果
16、 b 球带正电，则静电斥力 会使 b 球向 a 初始运动方向相反的方向偏离，导致杆倾倒，当 a球自最高点返回时，会使杆继续倾 倒，无法返回，因此 b 一定带负电，c 球带正电或负电均可，当 c 带正电时bc、总电荷量可能为负， 也可能为正或为零，选项 A错误；由于在 a摆动时 c 可视为不动，说明 c一定受到地面的静摩擦力 和支持力，则细线拉力小于3mg，小球 c 与地面间动摩擦因数不为零，选项 B 错误，D正确；将 bc、两球位置互换，当 c 带负电且 cb qq 时，由库仑定律和数学知识可知，a 与bc、间的静电引 力增大，当 cb qq 时，静电引力不变，当 cb qq 或 c球带正电荷
17、时，静电引力会减小，故细线拉力 可能增大、不变或减小，选项 C错误。 5.答案：D 解析：设海王星远日点和近日点速度分别为 1 v和 2 v，根据开普勒第二定律有 1 12 2 v rv r ；设太阳质 量为 M，海王星质量为 m，根据机械能守恒定律有 22 12 12 11 22 MmMm mvGmvG rr ，设地球质量为 0 m，太阳的引力提供地球做圆周运动的向心力，有 2 0 0 22 4Mm GmR RT ，由以上三式可以推算出海 王星远日点速度的大小、近日点速度的大小和太阳质量，选项 D 正确。 6.答案：A 解析：当断开 S 时，电压表的读数等于电源的电动势，即 3VE ；当闭合
18、 S时，有UIR，又由 闭合电路欧姆定律可知， E I Rr ，联立解得 1r ，A正确，BCD错误。 7.答案：BC 解析：由 22 0 2vvax得 22 0 2vaxv，结合图象有 22 12 3625 2m/s , 2m/s 925 aa ，解得 22 12 2m/s ,0.5m/saa，则甲、乙两车运动过程中加速度大小之比为 1 2 4 1 a a ，B正确；由图象知 甲车的初速度 01 6 m/sv ，乙车的初速度 02 5 m/sv ，则刹车过程，甲车运动时间 1 3st ，乙车运 动时间 2 10st ，A错误；相遇时结合位移关系得 22 011022 11 22 v ta t
19、v ta t ，解得0t 或 4 s 3 t ,C 正确；甲车停下时，甲车的位移大小 1 9 mx ，乙车的位移大小 2 202 12 1 1 12.75 m 2 xv ta t ，两车 相距 21 3.75 mxxx,D 错误。 8.答案：BC 解析：由题意可知，汽车运动过程中受到的阻力大小为 0 F，在 0 t 0 2t这段时间内，由牛顿第二定 律可得 0 FFma ，因牵引力 F逐渐增大，所以汽车的加速度逐渐增大，速度也逐渐增大，选项 A错误；在 0 t 0 2t时间内，由动量定理可得 00 00 0 2 2 FF tF tmv ，解得 0 2t时刻汽车的速度大小为 0 0 2 F t
20、m ，选项 B 正确；在 0 2t 0 4t时间内，由牛顿第二定律可得 00 2FFma ，解得汽车在这段时间 内的加速度大小为 0 F a m ，故 0 3t时刻汽车的速度大小为 0 00 0 0 3 22 F tF t vat mm ，该时刻牵引力的功 率为 2 00 0 3 2 F t PF v m ，选项 C 正确；汽车在 0 2t 0 4t时间内的位移大小为 2 20 000 0 00 31 2(2 ) 22 F tFF t xtt mmm ，故这段时间内汽车克服阻力做的功为 2 2 00 0 3 f F t WF x m 克 ，选 项 D 错误。 9.答案：BD 解析：根据 2 1
21、 v qvBm r 可得1 5 3 mv rd qB ，选项 A错误；根据题意可知，粒子在磁场、中偏转 的圆心角 相同，粒子在磁场 I 中运动的时间是在磁场中运动时间的 2 倍，根据 1 2 2 , 21 t tT t ， 故 1 2 2 1 T T ，根据 2m T qB ，可得 2 21 1 2 TB BT ，故 2 2BB ，选项 B 正确；粒子在磁场中的轨迹半 径2 5 26 mv rd qB ，设磁场 I的宽度为 x，则有 12 sin 2 xd rr ，可得xd，选项 C错误；粒子的偏 转角满足 3 sin 5 ，射入点和射出点的竖直偏移量为 12 (1cos )(1cos ) 2
22、 d yrr ，选项 D 正确。 10.答案：BD 解析：ab输出功率等于灯泡功率和可变电阻功率之和，选项 A 错误。若可变电阻接入电路的阻值 变大，假设副线圈电压不变，则副线圈中电流变小，由变压器规律知，原线圈中电流变小，灯泡 两端电压变小，由 L1 UUU 知原线圈输入电压变大，副线圈输出电压变大，电压表示数变大， 选项 B正确。设原线圈中电流为 1 I，则可变电阻的功率 2 110R IUIPR，当1 0 2 U I R 时，有 2 max 0 4 R U P R ，这时原线圈输入电压 110 2 U UUI R ，由变压器规律知 1 2 1U Un ，得副线圈两端电 压 2 2 nU
23、U ，根据 22 2 max 0 4 R UU P RR 得 2 0 Rn R，选项 C错误，D 正确。 11.答案：（1） db a （2） 0 ()m g cb ； 2 0 1 (2)() 2 db mm a （两空答案互换也可） 解析：（1）分析可知，xt图象中某时刻质点的速度在数值上等于对应时刻图线切线的斜率，即 db v a ；（2）经时间 a，系统重力势能减小量为 p00 ()Em ghm g cb ，动能的增加量 2 k0 1 (2() 2 db Emm a ，当 pk EE 时，可认为在误差允许的范围内ABC、 、组成的系统机械 能守恒。 12.答案：（1）R；G和 2 R （
24、2）1.50；1.21 （3）等于；等于 解析：（1）若 A是电压表，则 B是滑动变阻器 R，C和 D 是改装的电流表，干路电流最大值约为 m 5 0.5 A500 mA100 mA E I rR ，根据欧姆定律知 G GmG ()I rIIR，得0.15R ，定值 电阻应选 2 R。（2）改装后电流表内阻 G2 A G2 0.60.15 0.12 0.60.15 r R R rR ，根据图甲及（1）分析 知 GA ()5UEIrR ，由图乙可知电动势 1.50VE ，斜率 A 1.50.9 5 0.09 krR ，得 1.21r 。（3）由 GA ()5UEIrR 及电路图可知，电压表测得的
25、 U，结合电流表两端电压可 求得路端电压， G 5I为通过电源的真实电流， A R已知，则电源电动势和内阻的测量值均等于真实 值。 13.答案：（1）撤去 F之后的运动过程，当滑块 A向右运动至弹簧为自然长度时，滑块 A 的速度最 大，此时 F做的功全部转化为滑块 A的动能。设力 F 作用的距离为 x 时，滑块 A 向左速度最大， 此时滑块 A加速度为零，由牛顿第二定律得 0Fkx 由功能关系得 2 m 1 0 2 Fxmv 解得 m 2 vF km （2）滑块 A向右速度为 m v时，滑块 B 开始脱离墙壁，之后系统机械能守恒，动量守恒。当AB、 速度相等为 v时，系统的弹性势能最大，有 m
26、 ()mvmm v 22 mp 11 () 22 mvmm vE 解得 2 p 2 F E k 14.答案：（1）设线框刚好完全进入区域 I时的速度大小为 1 v，进入过程线框内的平均电流为I， 进入时间为t，根据动量定理有 10 44BIL tmvmv 根据法拉第电磁感应定律有 E t 回路电流 E I R 2 BL 解得 23 10 4 B L vv mR （2）线框出磁场的过程，ad边受向左的安培力，仍然在安培力的作用下做减速运动，同理可得线 框完全出磁场时速度为 23 20 2 B L vv mR 设线框和区域水平面间的动摩擦因数为 ，线框进入区域后bc边受到的恒定摩擦力为 1 fmg
27、 ab边和cd边受到的摩擦力逐渐增大，平均摩擦力大小为 23 11 22 ffmg 根据动能定理有 2 1232 1 04 22 L fffmv 解得 23 2 0 8 () 32 B L v gLmR （3）对圆形线框一半进入磁场过程有 EBlv 有效 受到的安培力大小为 2 2 B lv F R 有效 安 由几何知识可知 2 222 2 ( )() 422 l LL vtLvtv t 有效 F 作用的时间为 2 L t v 由积分知识可知在 0 2 L v 时间内力 F的冲量大小为 22 2 0 4 L v v B IF dt R 安 2323 23 ()0 2 43 83 LLvLB L
28、 vvR 由对称性可知，圆形线框另一半进入磁场过程中力 F 对其冲量大小也为 I，出磁场过程与进磁场过 程的冲量大小相等，则整个过程力 F对线框的冲量大小为 23 4 4 3 B L I R 15.答案：(1)453 K (2) 3 192cm 解析：(1)设加热后左侧管内气体的压强为 1 p,体积为 1 V,则 1 (7510) cmHg85cmHgp , 1 () 2 h VS l 由理想气体的状态方程有 001 1 10 p VpV TT ,其中 0 ()VS lh 解得 1 453KT 。 (2)保持理想气体温度不变,加入水银,可视为等温过程。设加入水银后理想气体的压强为 2 p,此时左 右两管的水银面高度差为h,有 20 ppg h 由玻意耳定律有 1 120 pVp V,解得38.3cmh 加入的水银的体积 3 192cmVh S 。 16.答案：(1)光路如图所示，由几何知识可知，在 AO 面上光线的折射角为 30 所以玻璃砖的折射率 sin60 3 sin30 n (2)由于折射光线 CE平行于 BO，光线在圆弧面上的入射点 E到 BO的距离也为 2 R 即 2 R EF 所以 满足 sin 1 2 EF OE ，解得 30 由几何关系可知 2 3 cos3 R CER ；又光在玻璃中的速度 c v n 故所求时间 2CER t vc
