2021屆高三第二次模擬考試卷物理（四）學生版
2021屆高三第二次模擬考試卷
物理（四）
注意事項：
1．答題前，先將自己的姓名、準考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。
2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區域均無效。
3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應的答題區域內。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區域均無效。
4．考試結束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。
二、選擇題：本題共8小題，每題6分，在每小題給出的四個選項中，第14～18題只有一個選項符合題目要求。第19～21題有多選項題目要求。全部答對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的的0分。
14．如圖所示細線的上端系在墻上的A點，下端連一光滑小球B（視為質點），14圓柱體靜置于粗糙水平地而上細線恰好與14圓柱體相切于B。現對14圓柱體施加一水平向右的拉力，使之沿地面緩慢向右移動，直至小球B到達C點則在該過程中(　　)

A．細線的拉力增大
B．14圓柱體對小球的支持力增大
C．地面對14圓柱體的支持力不變
D．地面對14圓柱體的摩擦力不變
15．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數之比為2∶1，電阻R1＝R2＝55 Ω，D1、D2為理想二極管，A為理想電流表。原線圈接u＝2202sin(100πt)V的交流電，則(　　)

A．二極管的反向耐壓值應大于110 V
B．副線圈中交流電頻率為100 Hz
C．電流表示數為2 A
D．理想變壓器輸入功率為440 W
16．夜空中我們觀測到的亮點，其實大部分并不是單一的一顆恒星，而是多星系統。在多星系統中，雙星系統又是最常見的，雙星系統是兩顆恒星在相互之間的萬有引力作用下，連線上的某點做周期相同的勻速圓周運動的天體系統。設雙星系統中其中一顆恒星的線速度大小為v，加度大小為a，周期為T，所受的向心力為F，它們之間的距離為r，不計其他天體的影響，兩顆恒星的質量不變。下列各圖可能正確的是(　　)

17．如圖所示，豎直光滑桿上穿有兩個彈性小球A、B，其質量關系滿足mA>>mB，彼此間隔一小段距離，將兩個球從距底座高為h（h遠大于小球半徑）處由靜止同時釋放，所有碰撞時間極短且無機械能損失，則A、B第一次碰撞后B球上升的最大高度最接近(　　)

A．4h B．6h C．8h D．9h
18．如圖所示，空間中存在水平方向的勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向左，磁場方向垂直紙面向里。一帶電小球恰能以速度v0做直線運動，其軌跡如圖虛線所示，虛線與水平方向成30°角，小球最終穿過一軸線沿小球運動方向且固定擺放的光滑絕緣管道（管道內徑略大于小球直徑），下列說法正確的是(　　)

A．小球一定帶負電
B．磁場和電場的大小關系為E＝3v0B
C．小球可能是從管道的乙端運動到甲端
D．若小球剛進入管道時撤去磁場，小球將在管道中做勻速直線運動
19．真空中靜止點電荷Q1、Q2所產生的電場線分布如圖所示，圖中A、B兩點關于點電荷Q2水平對稱。某帶電粒子（僅受電場力作用）在電場中的運動軌跡如圖中虛線所示，C、D是軌跡上的兩個點。以下說法正確的是(　　)

A．A、B兩點的場強大小相等
B．A點的電勢大于B點電勢
C．該粒子帶正電，在C點的加速度小于D點的加速度
D．該粒子帶負電，在C點的加速度大于D點的加速度
20．如圖所示，物塊與圓環通過光滑輕質定滑輪用細繩連結在一起，圓環套在光滑的豎直桿上。開始時連接圓環的細繩水平，豎直桿與滑輪間的距離為L。某時刻圓環由靜止釋放，依次經過豎直桿上的A、B兩點，在A點處細繩與豎直桿成53°，圓環下落到B點時，速度達到最大，此時細繩與豎直桿成37°。已知圓環的質量為m，重力加速度為g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，空氣阻力不計，下列判斷正確的是(　　)

A．物塊的質量為54m
B．在A位置時，圓環的加速度大小為14g
C．圓環下落的最大速度為23gL
D．圓環下落的最大距離為
21．如圖所示，在直角坐標系xOy第一象限內x軸上方存在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，在y軸上S處有一粒子源，它可向右側紙面內各個方向射出速率相等的質量大小均為m，電荷量大小均為q的同種帶電粒子，所有粒子射出磁場時離S最遠的位置是x軸上的P點。已知OP＝3OS＝3d，粒子帶負電，粒子重力及粒子間的相互作用均不計，則(　　)

A．粒子的速度大小為
B．從O點射出的粒子在磁場中的運動時間為
C．沿平行x軸正方向射入的粒子離開磁場時的位置到O點的距離為12d
D．從x軸上射出磁場的粒子在磁場中運動的最長時間與最短時間之比為9∶4
第Ⅱ卷（非選擇題，共174分）
三、非選擇題(包括必考題和選考題兩部分。第22題～第25題為必考題，每個試題考生都必須作答。第33題～第34題為選考題，考生根據要求做答)
(一)必考題(共129分)
22．(7分)多用電表是電學實驗中常用的電學工具，其內部的部分電路如圖所示，則：
(1)將B和C兩端點連接紅黑表筆可以測電路的__________（填“電壓”或“電流”），轉換開關S接__________（填“a”或“b”）的量程更大。

(2)用多用電表探究黑箱內的電路，電路由四個阻值均為1 Ω的相同電阻構成，黑箱面板上有三個接線柱1、2和3，測得1、2接線柱之間的電阻為1 Ω，2、3接線柱之間的電阻為1.5 Ω，1、3接線柱之間的電阻為2.5 Ω。請在虛線框中畫出黑箱中電阻連接方式。
23．(8分)某興趣實驗小組的同學利用如圖甲所示裝置測定物塊與木板AD、DE間的動摩擦因數μ1、μ2；兩塊粗糙程度不同的木板AD、DE對接組成斜面和水平面，兩木板在D點光滑連接（物塊在此處運動不損失機械能），且AD板能繞D點轉動。現將物塊在AD板上某點由靜止釋放，滑塊將沿AD下滑，最終停在水平板的C點；改變傾角，讓物塊從不同的高度由靜止釋放，且每次釋放點的連線在同一條豎直線上（以保證圖中物塊水平投影點B與接點D間距s不變），用刻度尺量出釋放點與DE平面的豎直高度差h、釋放點與D點的水平距離s、D點與最終靜止點C的水平距離x，利用多次測量的據繪出x－h圖象，如圖乙所示，則：

(1)下列說法正確的是______。
A．物塊在AD板上受到的摩擦力大小隨θ增大而減小
B．從起點到D的過程中摩擦力對A做的功可能隨θ增大而增大
C．物塊在D點的速度大小隨θ增大而增大
D．物塊在D點的速度大小隨θ增大而減小
(2)寫出x－h的函數表達式：__________________（用μ1、μ2、h及s表示）。
(3)若實驗中s＝0.4 m，x－h圖象的橫軸截距a＝0.2縱軸截距b＝0.6，則μ1＝______，μ2 ＝______。（計算結果均保留2位有效數字）
24．(13分)如圖所示，質量為m、帶電荷量為－q(q＞0)的小物塊靜止在墻壁A處，A處有一個彈射器（未畫出），可讓小物塊瞬間獲得動能，并向右運動，AB是長度為4R的絕緣水平軌道，B端與半徑為R的光滑絕緣半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，且BD的右側空間有水平向右的勻強電場（圖中未畫出），電場強度，g為重力加速度。小物塊與AB間的動摩擦因數μ＝0.5。若小物塊恰能通過半圓軌道，求：

(1)小物塊在A點獲得的動能Ek；
(2)小物塊運動到半圓軌道最高點D時對軌道的壓力大小。

25．(19分)如圖所示，一滑塊放在水平軌道上，下方用絕緣桿固定一邊長L＝0.4 m、匝數為10匝的正方形金屬線框，已知線框的總阻值R＝1.0 Ω，線框、絕緣桿以及滑塊的總質量M＝2 kg，滑塊與水平軌道之間的的動摩擦因數μ＝0.5。水平軌道的正下方有長為4L、寬為L的長方形磁場區域，磁場方向垂直紙面向里，且線框的上邊緣剛好與磁場區域的中心線重合。現給滑塊施加一水平向右的外力F，使整個裝置以恒定的速度v＝0.4 m/s通過磁場區域，從線框進入磁場瞬間開始計時，磁感應強度隨時間的變化規律如圖乙所示，重力加速度g＝10 m/s2。

(1)正方形線框剛要全部進入磁場時外力應為多大？
(2)正方形線框從剛進入磁場到剛好離開磁場的過程中，外力做的功為多少？

（二）選考題：共45分。請考生從給出的2道物理題、2道化學題、2道生物題中每科任選一題作答。如果多做。則每學科按所做的第一題計分。
33．物理•選修3—3(15分)
(1)(5分)下列說法正確的是。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）
A．根據熱力學定律知，熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體
B．當分子間距離變小時，分子間的作用力可能減小，也可能增大
C．墨汁滴入水中，墨汁的擴散運動是由于碳粒和水分子產生化學反應而引起的
D．在宇宙飛船中的水滴呈球形是因為失重的水的表面張力作用的結果
E．石墨和金剛石的物理性質不同，是由于組成它們的物質微粒排列結構不同
(2)(10分)一定質量的理想氣體，從狀態A到狀態B，再到狀態C，最后回到狀態A，如圖所示，氣體在狀態B時熱力學溫度為T0，求：

(i)氣體處在狀態A和狀態C時的溫度；
(ii)氣體在A→B→C→A的循環中，氣體是吸熱還是放熱，熱量是多少？

34．物理•選修3—4(15分)
(1)(6分)1801年，托馬斯•楊用雙縫干涉實驗研究光波的性質。菲涅耳利用雙面鏡同樣得到了楊氏雙縫干涉的結果，即菲涅耳雙面鏡干涉實驗，實驗裝置及光路如圖所示，將兩塊邊緣磨光的平面鏡M1和M2的邊緣對齊，之后傾斜微小的角度θ，用單色光源S向它們照射，則在雙面鏡對面的光屏L上會出現干涉條紋(D為遮光板，使光源S發出的光不能直接照射到光屏上，S剛好位于M1與M2夾角的角平分線上)。根據實驗裝置及光路回答下列問題：若增大線光源S到O點的距離，其余條件不變，則屏上相鄰兩條亮紋(暗紋)中央的距離將______（填“增大”或“減小”）；若換用光子能量較小的單色光，則光屏上相鄰兩條亮紋(暗紋)中央的距離將______（填“增大”或“減小”）。

(2)(9分)一列簡諧橫波沿x軸傳播，a、b為x軸上相距0.5 m的兩質點，如圖甲所示。兩質點的振動圖象分別如圖乙、丙所示。

(i)當該波在該介質中傳播的速度為2.5 m/s時，求該波的波長；
(ii)若該波的波長大于0.3 m，求可能的波速。

2021屆高三第二次模擬考試卷
物理（四）答案
二、選擇題：本題共8小題，每題6分，在每小題給出的四個選項中，第14～18題只有一個選項符合題目要求。第19～21題有多選項題目要求。全部答對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的的0分。
14．【答案】B
【解析】小球B的受力情況如圖所示，在B緩慢沿弧面上移的過程中，細線與豎直方向的夾角增大，圓柱體對小球的支持力與豎直向上方向的夾角θ減小，故細線的拉力T減小，圓柱體對小球的支持力N增大，A錯誤，B正確；B對圓柱體的壓力N′（N′與N大小相等）的豎直分力大小Ny＝N′cos θ，當θ減小時Ny增大，使得地面對圓柱體的支持力增大，C錯誤；地面對圓柱體的摩擦力大小f＝μ(Ny＋G)，其中G為圓柱體的重量，可知地面對圓柱體的摩擦力增大，D錯誤。

15．【答案】C
【解析】根據U1U2＝n1n2，副線圈兩端電壓的最大值U2M＝1102 V，故二極管的反向耐壓值應大于1102 V，A錯誤；變壓器可以改變電壓和電流的值，但不能改變頻率，因此副線圈中交流電頻率仍為50 Hz，B錯誤；由于二極管的作用，副線圈兩個電阻交替工作，與沒有二極管一個電阻R始終工作完全相同，因此電流表的示數，理想變壓器輸入功率等于電阻消耗的功率P＝U2I2＝220 W，C正確，D錯誤。
16．【答案】B
【解析】根據＝m1ω2r1＝m2ω2r2，可知m1r1＝m2r2，又r1＋r2＝L，得，，根據，可知，故v與r不是線性關系，A錯誤；根據，解得，故a－r2圖線是過原點的直線，B正確；根據，解得，T與r2不是線性關系，C錯誤；根據，可知F－r2圖線為曲線，D錯誤。
17．【答案】D
【解析】由于A球做自由落體運動，由v2＝2gh可知，A球與地面碰撞前的速度大小為v＝2gh，A、B彼此間隔一小段距離，可認為B球與A球碰撞前的速度大小也為v＝2gh，兩球發生彈性碰撞，系統動量守恒、機械能守恒，設碰撞后小球的速度大小為v1，大球速度大小為v2，選向上方向為正方向，由動量守恒定律得mAv－mBv＝mBv1＋mAv2，由機械能守恒定律得12mAv2＋12mBv2＝12mBv12＋12mAv22，解得，當mA>>mB時v1＝3v，小球B上升的高度，故D正確，ABC錯誤。
18．【答案】D
【解析】小球做勻速直線運動，當帶正電時，電場力水平向左，重力豎直向下，從甲端運動到乙端時，洛倫茲力垂直于虛線斜向右上三力恰好平衡，能保證小球沿圖中虛線運動；當小球帶負電時，電場力水平向右，重力豎直向下，從甲端運動到乙端時或者從乙端運動到甲端時，洛倫茲力垂直于虛線斜向左上或者右上，均不能使小球沿直線運動，故A C錯誤；由A項可知，電場力和洛倫茲力關系為，得，故B錯誤；未撤磁場時，小球三力平衡，其中電場力和重力沿虛線方向的合力為零，當撤去磁場時，在管道中所受重力和電場力均沒有變化，故沿虛線方向（管道方向）合力仍為零。而管道的支持力垂直于管道，即小球合力仍為零，做勻速直線運動，故D正確。
19．【答案】BC
【解析】根據電場線的方向，點電荷Q1帶正電，Q2帶負電。電場線的疏密表示電場的強弱，所以A處電場較強，A錯誤；在Q2的電場中，A、B兩點的電勢相等，在Q1的電場中，A點的電勢大于B點電勢，所以綜合來看，A點的電勢大于B點電勢，B正確；電場力指向凹面，所以該粒子帶正電，C點電場線較疏，電場較弱，電場力較小，加速度較小，所以在C點的加速度小于D點的加速度，C正確，D錯誤。
20．【答案】AD
【解析】由題意知圓環到達B點時速度最大，則加速度為0，即mg＝Mgsin 37°，解得M＝54m，A正確；在A位置時圓環的加速度，由于重物加速上升，F≠Mg，故圓環的加速度大小a≠14g，B錯誤；下滑過程中系統機械能守恒，可得，解得，C錯誤；設圓環下落的最大距離為x，則，解得，D正確。
21．【答案】AB
【解析】由OP＝3OS＝3d，可得SP＝2d，如圖所示，結合“在軌跡圓中，軌跡的直徑為最長的弦”和題中“所有粒子射出磁場時離S最遠的位置是x軸上的P點”可知SP是其中一個軌跡的直徑，由qvB＝mv2r，可得r＝d，則v＝，A正確；粒子在磁場中運動的周期T＝2πmqB，由幾何知識可得從O點射出的粒子，軌跡所對的圓心角為60°，在磁場中的運動時間t＝16T＝，B正確；沿平行x軸正方向射入的粒子，圓心在原點處，運動軌跡為四分之一圓，離開磁場時的位置到O點的距離為d，C錯誤；從x軸上射出磁場的粒子，從原點射出時在磁場中運動時間最短，運動軌跡與x軸相切時運動時間最長tm＝34T＝，則tm∶t＝9∶2，D錯誤。

第Ⅱ卷（非選擇題，共174分）
三、非選擇題(包括必考題和選考題兩部分。第22題～第25題為必考題，每個試題考生都必須作答。第33題～第34題為選考題，考生根據要求做答)
(一)必考題(共129分)
22．(7分)
【答案】(1)電流 a (2)見解析圖
【解析】(1)將B和C兩端點連接紅黑表筆可以測電路的電流，轉換開關S接a時電流計上并聯的電阻較小，則量程更大。
(2)根據黑盒子內表現出的外部現象，可判斷內部結構如圖。

23．(8分)
【答案】(1)AC (2) (3)0.50 0.33
【解析】(1)物塊在AD板上受到的摩擦力為滑動摩擦力，大小為f＝μmgcos θ，隨著θ的增大，f減小，故A正確；從起點到D的過程中摩擦力對A做的功，可知摩擦力對A做的功不變，故B錯誤；根據動能定理可知，物體運動整個過程中克服摩擦力做功相等，θ越大，h越大，重力做功越大，末速度越大，故C正確，D錯誤。
(2)由動能定理得 mgh－μ1mgcos θ?AD－μ2mgx＝0，即。
(3)對照圖象，帶入數值可知μ1＝0.50，μ2＝13＝0.33。
24．(13分)
【解析】(1)設小物塊在半圓軌道上的P點時，電場力與重力的合力指向半圓軌道的圓心。由題意知小物塊恰能通過半圓軌道，說明小物塊在P點的向心力由電場力與重力的合力提供，如圖所示，則：

由牛頓第二定律有：
研究小物塊從A到P的過程，由動能定理有：

聯立解得：。
(2)研究小物塊從A到D的過程，由動能定理有：

設小物塊在D點受到軌道向下的支持力，大小為F，則有：

聯立解得：F＝34mg
根據牛頓第三定律知，小物塊運動到半圓軌道最高點D時對軌道的壓力大小為34mg。
25．(19分)
【解析】(1)正方形線框剛進入磁場時，由法拉第電磁感應定律得

則線框中的電流
正方形線框全部進入磁場所用的時間
在此時間內，磁感應強度不變，均為B＝0.5 T，線框將要全部進入磁場時，右邊導線受到向左的安培力，大小為
線框的上邊所受的安培力向下，大小為
則滑塊所受滑動摩擦力為
故外力。
(2)正方形線框剛進入磁場時的外力大小為
線框全部進入過程中外力所做的功為
線框整體在磁場中運動的時間為
則1～3 s內有
線框中有沿順時針方向的電流，電流大小為
線框完全進入磁場瞬間，磁感應強度發生變化，線框的上邊受到向上的安培力，大小為

則1～3 s內外力做的功
3 s后線框中無電流，此時直到線框完全離開磁場，外力做的功
故整個過程外力做的總功為。
（二）選考題：共45分。請考生從給出的2道物理題、2道化學題、2道生物題中每科任選一題作答。如果多做。則每學科按所做的第一題計分。
33．物理•選修3—3(15分)
(1)(5分)
【答案】BDE
【解析】熱力學第二定律可以知道熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但也能從低溫物體傳到高溫物體但引起其他變化，故A錯誤；分子間有間隙，存在著相互作用的引力和斥力，當分子間距離比較大時表現為引力，當分子間距離減小時，分子引力先增大后減小；當表現為斥力時分子間距離變小時分子力增大，故B正確；墨汁的擴散運動是因為微粒受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用不平衡引起的，故C錯誤；在宇宙飛船中的水滴呈球形是因為失重的水的表面張力作用的結果，故D正確；石墨和金剛石的物理性質不同是因為組成它們的物質微粒排列結構不同造成的，故E正確。
(2)(10分)
【解析】(i)氣體從狀態A到狀態B，由狀態方程得

解得
氣體從狀態B等壓到狀態C，由蓋呂薩克定律得
解得。
(ii)在p-V圖像中，氣體做功即為圖像的面積，所以得：
從狀態A到狀態B，氣體被壓縮，做功為
從狀態B到狀態C，氣體膨脹，做功為
從狀態C到狀態A，氣體體積不變，做功為
所以在這個循環中，氣體做的總功為
理想氣體從A態出發經循環回到A態，溫度不變，故有
由熱力學第一定律得
解得
負號說明是放熱，放熱，。
34．物理•選修3—4(15分)
(1)(6分)
【答案】減小增大
【解析】光源S在平面鏡M1和M2中成虛像S1和S2，S發出的光經M1反射后的光線可看做是從虛像S1發出的；S發出的光經M2反射后的光線可看做是從虛像S2發出的。這兩束反射光在光屏上疊加可形成干涉條紋，而S1和S2等效于兩個相干光源，因此S1和S2間的距離相當于雙縫間距d，設光源S到O點距離為a，根據幾何關系可得，設線段OO1長為L，相鄰兩條亮紋（暗紋）中央的間距Δx的表達式為，可知當a增大時，屏上相鄰兩條亮紋（暗紋）中央的間距將減小，當換用光子能量較小的單色光時，波長變長，所以屏上相鄰兩條亮紋（暗紋）中央的間距將增大。
(2)(9分)
【解析】(i)由圖像得周期T＝0.8s，波速v＝25m/s，波長為

(ii)若波由a向b方向傳播，
解得
若波由b向a方向傳播，
解得
，
解得。

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