天津市宁河县2021届新高考第一次模拟物理试题含解析 10页

天津市宁河县 2021 届新高考第一次模拟物理试题 一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 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 1．一个 238 92 U 原子核静止在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，当原子核发生衰变后，它放出一个 α粒子 （ 4 2 He ），其速度方向与磁场方向垂直。关于 α粒子与衰变后的新核在磁场中做的圆周运动，下列说法正 确的是（ ） A．运动半径之比是 45:1 B．运动周期之比是 1:117 C．动能总是大小相等 D．动量总是大小相等，方向相反 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 A．衰变方程为 238 234 4 92 90 2U X He 衰变瞬间动量守恒，所以 α Xp p 洛伦兹力提供向心力，根据 2vqvB m R 解得半径 mv pR qB qB 所以 α粒子与衰变后的新核的半径之比为 α X X α 90 45 2 1 R q R q A 正确； B．原子核在磁场中圆周运动的周期为 2 mT qB 所以 α粒子与衰变后的新核的周期之比为 α αX X α X 90 4 90 2 234 117 T mq T q m B 错误； C．二者动量大小始终相等，根据动量和动能的关系 k2p mv mE 可知 α粒子与衰变后的新核的质量不同，动能不同， C 错误； D． α粒子与衰变后的新核的动量大小始终相同，在衰变瞬间，二者方向相反，随后在磁场中做匀速圆周 运动，动量方向不同， D 错误。 故选 A。 2．如图所示，一理想变压器原线圈匝数 1 500n 匝，副线圈匝数 2n 100 匝，原线圈中接一交变电源， 交变电电压 220 2 sin100 (V)u t 。副线圈中接一电动机，电阻为 11 ，电流表 2 示数为 1A。电表对电 路的影响忽略不计，则（ ） A．此交流电的频率为 100Hz B．电压表示数为 220 2V C．电流表 1 示数为 0.2A D．此电动机输出功率为 30W 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A．由交流电的公式知频率 100 50Hz 2 f 故 A 错误； B．原线圈电压有效值为 220V ，故电压表的示数为 220V ，故 B 错误； C．根据电流与匝数成反比知，电流表 A 1 示数为 0.2A ，故 C 正确； D．根据电压与匝数成正比知副线圈电压为 44V P2=U 2I 2=44×1W=44W 电动机内阻消耗的功率为 △P=I 22R＝12×11W＝11W 此电动机输出功率为 P 出=P 2-△P=44-11=33W 故 D 错误； 故选 C。 3．如图所示，磁性白板放置在水平地面上，在白板上用一小磁铁压住一张白纸。现向右轻拉白纸，但未 拉动，在该过程中 A．小磁铁受到向右的摩擦力 B．小磁铁只受两个力的作用 C．白纸下表面受到向左的摩擦力 D．白板下表面与地面间无摩擦力 【答案】 C 【解析】 【详解】 AB ．小磁铁受到竖直向下的重力、白板对小磁铁吸引力和竖直向上的支持力，三力平衡，静止不动，所 以小磁铁不受摩擦力， AB 错误； C．对小磁铁和白纸作为整体受力分析可知，水平方向上受到向右的拉力和向左的摩擦力平衡， C 正确； D．对小磁针、白纸和磁性白板整体受力分析可知，水平方向上受到向右的拉力和地面对磁性白板向左的 摩擦力平衡， D 错误。 故选 C。 4．雨滴在空中下落的过程中，空气对它的阻力随其下落速度的增大而增大。若雨滴下落过程中其质量的 变化及初速度的大小均可忽略不计，以地面为重力势能的零参考面。从雨滴开始下落计时，关于雨滴下落 过程中其速度的大小 v、重力势能 Ep 随时间变化的情况，如图所示的图象中可能正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】 B 【解析】 【详解】 AB ．根据牛顿第二定律得： mg﹣f ＝ma 得： mg fa m 随着速度增大，雨滴受到的阻力 f 增大，则知加速度减小，雨滴做加速度减小的加速运动，当加速度减小 到零，雨滴做匀速直线运动，故 v﹣t 图象切线斜率先减小后不变，故 A 错误， B 正确； CD ．以地面为重力势能的零参考面，则雨滴的重力势能为： Ep＝mgh﹣mg? 1 2 at2 Ep 随时间变化的图象应该是开口向下的，故 CD 错误； 故选 B. 5．我国计划在 2030 年之前制造出可水平起飞、水平着陆并且可以多次重复使用的空天飞机。假设一航天 员乘坐空天飞机着陆某星球后， 由该星球表面以大小为 v0 的速度竖直向上抛出一物体， 经时间 t 后物体落 回抛出点。 已知该星球的半径为 R，该星球没有大气层， 也不自转。 则该星球的第一宇宙速度大小为 （ ） A． 02v R t B． 0v R t C． 0 2 v R t D． 0 2 v Rt t 【答案】 A 【解析】 【详解】 根据小球做竖直上抛运动的速度时间关系可知 t= 02v g 所以星球表面的重力加速度 g= 02v g 星球表面重力与万有引力相等， mg= 2 GMm R 近地卫星的轨道半径为 R，由万有引力提供圆周运动向心力有： 2 2 GMm vm R R 联立解得该星球的第一宇宙速度 v= 02v R t 故 A 正确， BCD 错误。 故选 A。 6．如图所示，木块 m 放在木板 AB 上，开始 θ =0，现在木板 A 端用一个竖直向上的力 F 使木板绕 B 端逆 时针缓慢转动（ B 端不滑动）．在 m 相对 AB 保持静止的过程中（ ） A．木块 m 对木板 AB 的作用力逐渐减小 B．木块 m 受到的静摩擦力随 θ呈线性增大 C．竖直向上的拉力 F 保持不变 D．拉力 F 的力矩先逐渐增大再逐渐减小 【答案】 C 【解析】 【详解】 A. 木板绕 B 端逆时针缓慢转动， m 相对 AB 保持静止的过程中，木板 AB 对木块 m 的作用力与木块 m 所 受重力抵消， 即木板 AB 对木块 m 的作用力大小为 mg，方向竖直向上， 则木块 m 对木板 AB 的作用力不 变，故 A 项错误； B. 在 m 相对 AB 保持静止的过程，对木块 m 受力分析，由平衡条件得，木块 m 受到的静摩擦力 sinf mg 故 B 项错误； C. 设板长为 L ，m 到 B 端距离为 l，以 B 端为转轴，则： cos cosFL mgl 解得： lF mg L 所以竖直向上的拉力 F 保持不变，故 C 项正确； D. 使木板绕 B 端逆时针缓慢转动，竖直向上的拉力 F 保持不变，则拉力 F 的力矩减小，故 D 项错误。 二、多项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 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 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分 7．如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从 n=4 能级跃迁到 n=2 能级时，辐射出光子 a；从 n=2 能级跃 迁到 n=1 能级时，辐射出光子 b。以下判断正确的是（ ） A．光子 b 可能使处于基态的氢原子电离 B． n=4 能级比 n=2 能级氢原子的电子动能小 C．一个处于 n=5 能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射 10 种不同的谱线 D．若与 a 同频率的光可以使某金属发生光电效应，那么与 b 同频率的光也可以使该金属发生光电效应 【答案】 BD 【解析】 【详解】 A．由能级跃迁的频率条件： h =E m-E n 可知，光子 a 的能量为 2.55eV ，光子 b 的能量为 10.2eV ，要使处于基态的氢原子电离，入射光子的能量 要大于等于 13.6eV，故光子 b 不能使处于基态的氢原子电离， A 不符合题意； B．氢原子的能级越高，电子的轨道半径越大，由库仑力提供向心力得： 2 2 2 ke mv r r 又因电子的动能 21 2kE mv ，解得电子的动能 2 2k keE r 故轨道半径越大，电子动能越小， B 符合题意； C．一个处于 n=5 能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射不同谱线最多的方式是逐级跃迁，故最多可辐射 4 种不同的谱线， C 不符合题意； D．由于光子 b 的能量比 a 的高，故光子 b 的频率也比 a 的高，若与 a 同频率的光可以使某金属发生光电 效应，那么与 b 同频率的光也可以使该金属发生光电效应， D 符合题意。 故选 BD 。 8．如图甲，间距 L=l m 且足够长的光滑平行金属导轨 cd、ef 固定在水平面（纸面）上，右侧 cf 间接有 R=2 Ω的电阻． 垂直于导轨跨接一根长 l=2 m 、质量 m=0.8 kg 的金属杆， 金属杆每米长度的电阻为 2 Ω．t=0 时刻，宽度 a=1.5 m 的匀强磁场左边界紧邻金属杆，磁场方向竖直向下、磁感应强度大小 B=2 T ．从 t=0 时刻起， 金属杆 （在方向平行于导轨的水平外力 F 作用下） 和磁场向左运动的速度一时间图像分别如图乙 中的 ①和②．若金属杆与导轨接触良好，不计导轨电阻，则） （ ） A． t=0 时刻， R 两端的电压为 8 3 V B． t=0.5 s 时刻，金属杆所受安培力的大小为 1N、方向水平向左 C． t=l.5 s 时刻，金属杆所受外力 F 做功的功率为 4.8 W D．金属杆和磁场分离前的过程中，从 c 到 f 通过电阻 R 的电荷量为 0.5 C 【答案】 BD 【解析】 【分析】 【详解】 A、 t=0 时刻，棒的速度为零，磁场向左运动的速度为 2m/s，等效为棒切割的速度为 2m/s， 2 1 2 4VE BLv ，棒的内阻为 2 1 2r ，故电阻 R 的电压为： 2VEU R R r ，故 A 错误； B、 t=0.5s 时，棒的切割速度为 2-1=1m/s ，方向向右， 2VE ， = 1NEF B L R r安 ，方向由左手定则 可知水平向左，故 B 正确； C、金属杆做匀加速直线运动，故 =F F ma安 ，由图象可知 22m/sa ，金属杆所受安培力的大小为： (3 2)= 1NBLF B L R r安 ，可得 2.6NF ，则金属杆做功的功率为： 2.6 3 7.8WFP F v ，故 C 错误． D、金属杆和磁场分离前的过程中，在 0-1s 内，金属杆相对于磁场向右运动，产生的感应电流由 c 到 f 。 在 0-1s 内，金属杆相对于磁场通过的位移大小为： 2 1 1m 2 x ，从 c 到 f 通过电阻 R 的电荷量为： 0.5CB L xq I t R r ，故 D 正确。 故选 BD 。 9．如图所示，空间存在竖直方向的匀强电场，虚线 abc 是间距相等且平行的三条等势线，小球 A 带正电 荷，小球 B 带等量的负电荷，两小球同时以相同的速度从等势线 b 上的 P 点水平抛出，在 t 时刻小球 A 到 达 c 等势线，同时小球 B 到达 a 等势线，两小球可视为质点，不计两小球之间的相互作用，两小球的重力 不可忽略，下列说法错误的是（ ） A．匀强电场的电场强度方向竖直向上 B． A 球的质量小于 B 球的质量 C．在 t 时刻小球 A 的动量等于小球 B 的动量 D．在时间 t 内小球 A的动能的增量大于小球 B 的动能的增 量 【答案】 ABC 【解析】 【详解】 A．在竖直方向上两小球做初速度为零的匀加速直线运动，三条等势线间距相等，设间距为 d ，则两小球 在竖直方向上位移大小相等，又同时到达两等势线，运动时间相同，根据 21 2 d at 可得两小球在竖直方 向的加速度大小相同，小球 B 加速度方向竖直向上，重力方向竖直向下，则电场力方向一定向上，小球 B 带负电荷，所以匀强电场的电场强度方向竖直向下，故 A 错误，符合题意； B．在竖直方向上，根据牛顿第二定律，对小球 B 有 B BqE m g m a 对小球 A 有 A AqE m g m a 两式联立得 A Bm m 故 B 错误，符合题意； C．竖直方向上根据速度公式 v at ，在 t 时刻两小球竖直方向的速度大小相等，水平方向速度相同，合 速度的大小相等， A 球的质量大于 B 球的质量，则 A球的动量大于 B 球的动量，故 C 错误，符合题意； D．两小球在竖直方向的加速度大小相同， A Bm m ，则小球 A 所受的合力大于小球 B 所受的合力，小球 A从 b 等势线到达 c 等势线和小球 B 从 b 等势线到达 a 等势线两个过程中竖直方向的位移相等， 则合力对 小球 A 做的功大于合力对小球 B 做的功， 根据动能定理， 在时间 t 内小球 A 动能的增量大于小球 B 动能的 增量，故 D 正确，不符合题意。 故选 ABC 。 10．科学家通过实验研究发现， 放射性元素有 有多种可能的衰变途径： 先变成 ， 可以经一次衰变变成 ，也可以经一次衰变变成 （X 代表某种元素） ， 和 最后都变成 ，衰变路径如图所示。则以下判断正确的是（ ） A． B．①是 衰变，②是 衰变 C．①是 衰变，②是 衰变 D． 经过 7 次 衰变 5 次 衰变后变成 【答案】 BD 【解析】 【详解】 ABC ．由题意可知 经过①变化为 ，核电荷数少 2，为 衰变，即 故 经过②变化为 ，质量数没有发生变化，为 衰变，即 故 故 A 错误， C 错误， B 正确； D． 经过 7 次 衰变，则质量数少 28，电荷数少 14，在经过 5 次 衰变后，质量数不变，电荷数增 加 5，此时质量数为 电荷数为 变成了 ，故 D 正确。 故选 BD 。 11．如图所示，两束单色光 a、b 从水下面射向 A 点，光线经折射后合成一束光 c，则下列说法正确的是 __________ A．用同一双缝干涉实验装置分别以 a、b 光做实验， a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距 B． a 比 b 更容易发生衍射现象 C．在水中 a 光的速度比 b 光的速度小 D．在水中 a 光的临界角大于 b 光的临界角 E.若 a 光与 b 光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是 a 光 【答案】 ABD 【解析】 【分析】 【详解】 由图可知， 单色光 a 偏折程度小于 b 的偏折程度， 根据折射定律 sin sin rn i 知， a 光的折射率小于 b 光的折 射率，则知 a 光的波长大．根据双缝干涉条纹的间距公式 Lx d ，可得，干涉条纹间距与波长成正比， 所以 a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距，故 A 正确； a 光的波长长，波动性强，更容易发生衍 射现象，故 B 正确；由 cv n 知，在水中 a 光的速度大，故 C 错误；由全反射临界角公式 1sin C n ，知 折射率 n 越大，临界角 C 越小，则知在水中 a 光的临界角大于 b 光的临界角，故 D 正确；若 a 光与 b 光 以相同入射角从水射向空气时， 由于在水中 a 光的临界角大于 b 光的临界角， 所以 b 光的入射角先达到临 界角，则 b 光先发生全反射，首先消失的是 b 光，故 E 错误． 12．如图所示，光滑绝缘的圆形管状轨道竖直放置，管道中央轨道半径为 R，管道内有一质量为 m、带电 荷量为 +q 直径略小于管道内径的小球，空间内存在方向相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应 强度大小为 B，方向水平向里，电场的电场强度大小 2 mgE q （g 为重力加速度） ，方向竖直向上。现小球 从轨道的最低点沿轨道方向以大小为 v0 的初速度水平射出，下列说法正确的是（ ）