2021年高考物理模拟试卷01（北京卷）【原卷版 解析版】.pdf

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1、绝密启用前北 京 市 2021年普通高中学业水平等级性考试物 理 模 拟 试 题（一）本试卷共8 页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第一部分本部分共14题，每题3 分，共 42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。1、如 图 1所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O,经折射后分为两束单色光。和 从 下列判断正确的是A.玻璃对a 光的折射率大于对匕光的折射率 B.不断增大入射角，6 光先发生全反射现象C.在真空中a 光的波长大于b 光的波长 D.遇到障碍物时，a 光更容易发生衍射2、下列说法中正确

2、的是A.布朗运动是指液体分子的无规则运动B.物体对外做功，其内能一定减小C.两分子间距减小，分子间的引力和斥力都增大D.用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，说明气体分子间存在斥力3、氢原子的能级图如图2 所示。如果大量氢原子处于n=3能级的激发态，则下列说法正确的是/eV-0-0.85-1.51-3.44321A.这群氢原子只可能辐射1种频率的光子B.氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级，辐射光子的能量最大C.这群氢原子辐射光子的最小能量为12.09eVD.处于n=3能级的氢原子至少需吸收13.6eU能量的光子才能电离4、2019年 1 月 3 日 10时 26分，“嫦娥四号”探测器成功在月球

3、背面着陆，标志着我国探月航天工程达到了一个新高度，如图3 所示为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器。已知地球和月球的半径之比约为4:1,其表面重力加速度之比约为6:1。则地球和月球相比较，下列说法中最接近实际的是（）图 3A.地球的密度与月球的密度比为3：2B.地球的质量与月球的质量比为64：1C.地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度比为8：1D.苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力比为60：15、一列沿x 轴传播的简谐横波，其周期T=0.20s,在 k 0 时的波形图象如图4 所示。其中P、。是介质中平衡位置分别处在x=1.0m和 x=4.0m的两个质点，若此时质点P在正向最大位

4、移处，质 点。通过平衡位置向下运动，则y/cm图 4A.该波沿x 轴正方向传播B.该波的传播速度为2.0m/sC.当质点。到达波谷时，质点P 位于平衡位置且向上运动D.经过0.5 0 s,质点Q 通过的路程为10cm6、一根细线上端固定，下端系着一个质量为m 的小球。给小球施加拉力F,使小球平衡后细线跟竖直方 向 的 夹 角 为 仇 如 图 5 所示。则拉力产IIA.方向可能在图中I区内B.方向可能在图中n区内C.最小值为mgcosOD.最小值为mgfand7、图6甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交 流 电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴0。沿逆时针方

5、向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图6乙所示。下列说法正确的是E R甲A.电流表的示数为20AB.线圈转动的角速度为50;rrad/sC.仁0.01s时，穿过线圈的磁通量为零D.匚0.02s时，线圈平面与磁场方向垂直8、如图8所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为。用、以，粒子在M和N时加速度大小分别为4,、aN,速度大小分别 为%、小，电势能分别为EPM、Ep”下列判断正确的是A.v,w vN,aM aNB.vM vN,(PM(PNC.GM 8M，EpM EMD.。可，EpM M、

6、EpN。下列判断正确的是图 8A.vM vN,aM aN B.vM vN,(pM(pNC.9M ON，EPM EM D.ciM aNi EPM EPN8、【答案】D【解析】由 M 和 N 点的周围的电场线的疏密来看，M 点的电场线比较稀疏，故 M 点的电场强度小，粒子在该点受到的电场力较小，根据牛顿第二定律可得，粒子在M 点的加速度较小；再由粒子的运动轨迹可知，粒子受到的电场力一定沿弯曲的方向，即向右，因为粒子带负电，所以电场线的方向是向左的，因为沿着电场线方向电势降低，故(PN,选项BC错误；设粒子是由M 到 N 的，故电场力做负功，电势能增大，EpMVN,选项A 错误，D 正确。9、如图9

7、 所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能。关于此多用电表,下列说法中正确的是A.当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔B.当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔C.当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是红表笔D.当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是红表笔9、【答案】A【解析】当S接触点1时 一，表头与电阻尺并联，并联分流，故多用电表处于测量电流的挡位，而B是什

8、么颜色的表笔，这就要看当S接2时的情况了，当S接2时，接上外电阻后，通过表头的电流是向向右的，故表头的左端是正接线柱，右端是负接线柱，而接线柱B接的表头的右端，故是负接线柱，负接线柱是黑表笔，选项A正确；当S接触点2时，电路中有一个电源，故此时多用电表处于测量电阻的挡位，选项B错误；当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，选项C错误；当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，选项D错误。10、如 图10所示，足够长的斜面静止在水平地面上。将质量为，的小球从斜面底端以初速度如抛出，初速度的方向与斜面间夹角为仇小球恰好沿水平方向撞到斜面上。

9、不计空气阻力。若仍从斜面底端抛出，改变以下条件仍能使小球水平撞到斜面上的是图10A.仅增大速度小C.将?和。都适当减小10、【答案】AB.仅适当增大。D.将w和。都适当增大【解析】如果想找不变的物理量，我们就需要列出一个等式来，由于斜面的倾角不变，我们要这里做做文章；如果我们设斜面的夹角为a,则抛出的竖直速度为s i(O+a),水平速度为w c o s(9+a),因为小球在最高点变为水平方向，故竖直方向的速度变为0,又因为竖直方向是竖直上抛运动，所 以 v()s i (9+a)=g r,vo s i/?2(0+a)=2 g/?.水平方向是匀速直线运动，贝 户 4 c o s(0+a)/,卜-v

10、02sin2(6+a)v02 sin(+a)cos(6+z)自 攵 用 牛 得h=-,x=-，2gg.h sin(9+a)所 以 tana=-tan(Q+a),x cos(6+a)因为a是不变的，则只要抛射角0不变即可，故仅增大速度vo 是可以的，选项A正确。1 1、如 图 1 1 所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上；斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数；该过程中，物块的动能心与水平位移x关系的图象是【解析】设斜面的倾角为0,物块的水平位移为x,则物块下滑时，根据动能定理得：XEk-0=mg x x t a n0-x p mg c os O

11、,看出动能Ek 与水平位移x成正比例，其图像是一条直线，所以选项BDcos0错误：当滑到水平面上时，由于摩擦力，则物块的动能减小，再利用动能定理得：Ek=m g x,所以仍然是一条直线，故选项A 正确。1 2、男女双人滑冰是颇具艺术性的冰上运动项目。在某次比赛的一个小片段中，男女运动员在水平冰面上沿同一直线相向滑行，且动能恰好相等，如 图 1 2 所示，男运动员的质量为女运动员的1.4 4 倍，某时刻两者相遇。为简化问题，在此过程中两运动员均可视为质点，且冰面光滑。则图 1 2A.两者相遇后的总动量小于相遇前的总动量B.两者相遇后的总动能一定等于相遇前的总动能C.两者相遇过程中受到的冲量大小一

12、定相等D.女运动员相遇前后的动量大小之比为1 4:11 2、【答案】C【解析】若冰面光滑，则把两者看成一个整体，总动量是守恒的，故两者相遇后的总动量等于相遇前的总动量，选项A 错误；看他们相遇后的总动能是否一定等于相遇前的总动能，就看他们相遇时是否机械能守恒，由于相遇时他们之间的作用力做了功，且这二个功不相等，故机械能不守恒，相遇后的机械能要小于相遇前的机械能：也可以这样认为，二者从左右二个方向朝中间运动，相遇后的速度减小了，即相遇后的总动能变小了，故选项B 错误；由于二者相遇过程中，作用力是相互的，大小相等、方向相反，而作用的时间又是相同的，冰面还光滑，把二个人看成一个整体，合外力为0,故两

13、者相遇过程中受到的冲量大小一定相等，方向是相反的，选 项 C 正确；由于相遇前二者的动能相等，男女运动员的质量之比为1.4 4：1,由瓦=m/得，男女运动员相遇前的速2度之比为尊 =，相遇后共速，则根据动量守恒得：，”仆犷加k v 攵=（m 芳+切 女）丫,，解得v=v女，则女运限 L 21 2.2动员相遇前后的动量大小之比为也竺=虫，选项D 错误。“11 3、如 图 1 3 所示，地面附近某真空环境中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直纸面向里，一个带正电的油滴，沿着一条与竖直方向成a角的直线MN运动，由此可以判断X-X XM X、凶 XXBXXXXXx!x x图 13A.匀

14、强电场方向一定是水平向左B.油滴沿直线一定做匀加速运动C.油滴可能是从N 点运动到M 点D.油滴一定是从N 点运动到M 点13、【答案】A【解析】带电粒子在含有磁场的复合场中做直线运动时，由于洛仑兹力与速度有关，故粒子一定做匀速直线运动，速度不变，洛仑兹力不变，选 项 B 错误；若油滴是从N 运动到M 的，根据左手定则可知，洛仑兹力垂直M N斜向下，油滴还受重力和电场力，而电场方向水平，故电场力可能水平向左或向右，如图所示，但是无论电场力向左或向右都不可能使粒子处于平衡状态，所以油滴不可能从N 到 M,选项CD 错误；若油滴反过来 从 M 到 N 运动，则洛仑兹力的方向是垂直M N斜向上的，如

15、图所示，油滴还受重力，要使油滴处于平衡状态，则电场力的方向一定是水平向左的，故电场方向一定是水平向左的，选项A 正确。XX）七；BX-球沟 X XTxkx X力；a=-X x!X 河 XXX.,xY I,X-X X!X 川 X XBX14、1916年，斯泰瓦和托尔曼发现，不带电的闭合金属圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴转动，在转速变化时，线圈中会有电流通过。这一现象可解释为：当线圈转速变化时，由于惯性，自由电子与线圈有相对运动。取金属线圈为参照物，正离子晶格相对静止，由于惯性影响，可等效为自由电子受到一个沿线圈切线方向的“力”Q,但正离子晶格对自由电子的作用力巳不允许自由电子无限制地增大速

16、度，Q 和 尸 2会达到平衡,其效果是自由电子相对金属线圈有定向运动。已知Q 与线圈角速度的变化率a 成正比，B 与自由电子相对正离子晶格的速度成正比。下列说法正确的是A.若线圈加速转动，a 越大，电流越大,且方向与线圈转动方向相同B.若线圈加速转动，a 越大，电流越小,且方向与线圈转动方向相反C.若线圈减速转动，a 越大，电流越大,且方向与线圈转动方向相同D.若线圈减速转动，a 越大，电流越小,且方向与线圈转动方向相反14、【答案】A【解析】若线圈加速转动，由于惯性电子会受到一个等效的阻力作用，其方向与线圈转动的方向是相反的，即电子的运动方向与线圈的转动方向相反，而电子带负电，它运动的相反方

17、向才是电流方向，所以电流方向与线圈的转动方向相同，选项B错误；同理，若线圈减速转动，则电流方向与线圈的转动方向相反，选项C错误；若a越大，则 Q就会越大，平衡时闩也越大，因为出与电子的速度成正比，故电子运动的速度越大，则电流越大，选项A正确，D错误。第二部分本部分共6题，共58分。15、(8分)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸(1)下 列 哪 些 措 施 能 够 提 高 实 验 准 确 程 度。A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套

18、器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图14所示，其中实验操作正确的是 o图14(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点。为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B 点,再过A、8点作法线M V 的垂线，垂足分别为C、。点，如 图15所示，则玻璃的折射率=。(用图中线段的字母表示)图 1515、【答案】（I）AD（2 分）；（2）D（3 分）；（3）（3 分）;BD【解析】（1）选用两光学表面间距大的玻璃砖时可以使作图时更准确一些，选项A 正确；选用两光学表面平行的玻璃砖可以，表面不平行也可的，选项B 错误；选用粗的大头针完成实验没有用细

19、的完成实验更准确些，选项C 错误；插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，可以使画出的直线更准确，选项D 正确；（2）图中看出玻璃砖的两个表面平行，故射入的光线与射出的光线应该是平行的，A 中光线穿过玻璃砖后没有改变方向，B 和 C 穿过的光线与入射的光线不平行，只有选项D 是正确的;（3）折射率sinZAOC _ AC/AO _ ACsin ZBOD BD!BO BD16、（10分）用一段长约为80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验。（1）为选择合适电路，先用多用电表粗测金属丝电阻R、。将选择开关旋 转 到 欧 姆 档“XI0”位置，正确操作后，将两表笔与待测电阻R 相接，发现指针

20、偏转角度过大，为得到比较准确的测量结果，应将选择开关旋 转 到 电 阻 档（填“*1”或“x l00”）位置。更换欧姆档重新调零并测量，指 针 如 图 1 6 甲所示，其读数为_ Q,图 16（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图16乙所示，读数为.mm。（3）在用电压表和电流表测金属丝的电阻时，提供下列供选择的器材:A.直流电源（电动势约为3.0 V,内阻很小）B.电压表（量程03 V,内阻约3k。）C.电流表（量程00.6 A,内阻约0.15。）D.电流表（量程03 A,内阻约0.025。）E.滑动变阻器（阻值范围。15。，最大允许电流1A）F.滑动变阻器（阻值范围。200Q

21、,最大允许电流2A）G.开关、导线。为了有较高的测量精度，并能测得多组数据，在供选择的器材中，电 流 表 应 选 择,滑动变阻器应选择。（填字母代号）（4）在实验中，某同学按照图17甲所示电路图进行连线，连成图17乙所示的电路进行实验，请将图中接线错误之处改正过来。（多余的导线上画x表示删除，添加的导线用笔在图中画出）。图乙图 17（5）用上问图17甲所示电路进行测量金属丝的电阻，测量结果比真实值_ _ _ _ _ _ （填“偏大”或“偏小”），造成这样误差的原因_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。16、【答案】（1）

22、xl（1 分），6c（1 分）；（2）0.728+0.02（2 分）；（3）C（1 分）；E（1 分）；（4）见 图（画对x给 1 分，连对线给1 分）；（5）偏 小（1 分）电压表分流作用使得电流表示数比流过电阻的电流大（2 分）。【解析】（1）指针偏转角度过大指的是指针偏向最右侧，即读得数据偏小，指针在欧姆农的中央读数才比较精确，怎么才能让指针指到中央区域呢？假设偏角过大到读数为“2”，则根据倍率得电阻为20 x10=20。，而欧姆表的中央刻度值就是20。左右，故应该将电阻档位调到“xl”档；在甲图中读得其读数为“6”，故其电阻的大小为 6cxi=6C；(2)在图乙中，主尺上已经露出了上面

23、个小格，代 表 0.5m m,旋转钮上的读数为“22.8”,故直径为0.5m m+22.8 x 0.0 1 m m=0.7 28 m m；(3)由于电源的电动势为3 V,电阻丝的电阻为6 C,故电路中的电流最大为0.5A,所以电流表选择C,由于实验需要能测得多组数据，故滑动变阻器选择E；变阻器E 的最大电阻为1 5C,大于6c 的 2 倍以上，所以该实验既可以分压式连接电路，也可以用限流式连接电路；(4)因为在电路图中是电流表外接方式，而在实物图中是电流表内接，故改正的导线就是将电流表的内接改成外接：(5)由甲图的电流表外接测得的电压是准确的，而电流偏大，故测量结果会偏小，该误差是由于电压表分

24、流造成的。1 7、(9 分)如 图 1 8 所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度8随时间，均匀变化。正方形硬质金属 框 放 置 在 磁 场 中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻E =0.1 C,边长/=0.2 m。求(1)在/=0到，=0.1 s时间内，金属框中的感应电动势E；(2)f =0.0 5s时，金属框时 边受到的安培力尸的大小和方向；(3)在，=0到t=0.1 s时间内，金属框中电流的电功率产。【答案】（I）0.0 8 V（3 分）；（2）0.0 1 6 N,方 向 垂 直 于 向 左(3分)；(3)0.0 6 4W (3分)。【解析】(1)在 =0到r =0.1 s的时间A t

25、 内，磁感应强度的变化量她=0.21,设穿过金属框的磁通量变化量为，有由于磁场均匀变化，金属框中产生的电动势是恒定的，有 E 联立式，代入数据，解得七=0.0 8 VE(2)设金属框中的电流为/,由闭合电路欧姆定律，有/=一R(3分)由图可知，=0.0 5s时，磁感应强度为g=0.1 T,金属框ab边受到的安培力F =IIB,联立式，代入数据，解得 F =0.0 1 6 N方向垂直于a b向左。（3）在t=0到f =O.l s时间内，金属框中电流的电功率P =R联立式，代入数据，解得尸=0.0 6 4W（2分）（1分）（3分）1 8、（9分）如 图1 9所示，一截面为正方形的塑料管道固定在水平

26、桌面上，管道内充满液体，其右端面上有一截面积为S的小喷口，喷 口 离 地 的 高 度 为 远 远 大 于 喷 口 的 直 径）。管道中有一与截面平行的活塞，活塞沿管道向右匀速推动液体使液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为3 儿若液体的密度为，重力加速度为g。液体在空中不散开，不计空气阻力，液体不可压缩且没有黏滞性。（1）液体从小喷口水平射出速度的大小功；（2）喷射过程稳定后，空中液体的质量?；（3）假设液体击打在水平地面上后速度立即变为零，求液体击打地面水平向右的平均作用力的大小【答案】（1）物=“（2 分）；（2）m=0 hSp（2 分）；（3）（5 分）；【解析】（1）因为液体

27、做平抛运动，水平方向上：V 2 h-vot；竖直方向上：h=gt2；2解得：;（2 分）（2）由于喷出的时间为片；故空中液体的质量?=vo f xS xp=&的）；（2分）g（3）设液体与水平地面间的作用时间为/,取/时间内液体为研究对象：液体水平向右的初速度为内，末速度为0，取向右为正方向，根据动量定理得：Fx XA/=O-A/MVO:因为?=V（）Z P（）+/（5）为了测定中子的质量如，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核发生弹性正碰实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是V N=1/7V H，已知氮核质量与氢核质量的关系是mN-14WH将中子与氢核、氮核的碰撞视

28、为完全弹性碰撞。请你根据以上数据计算中子质量的与氢核质量，”H的比值。（6）以铀2 3 5 为裂变燃料的“慢中子”核反应堆中，裂变时放出的中子有的速度很大，不 易被铀2 3 5 俘获，需要使其减速。在讨论如何使中子减速的问题时，有人设计了一种方案：让快中子与静止的粒子发生碰撞，他选择了三种粒子：铅核、氢核、电子，以弹性正碰为例，仅从力学角度分析，哪一种粒子使中子减速效果最好，请说出你的观点并说明理由。【答案】）Hc+OiBcT/c+n（2分）；（2）=（6分）；氢 核 减 速 效 果 最 好（46分）。【解析】（1）根据核反应过程中核电荷数与质量数守恒，知核反应方程式为:+i Be-:C 4-

29、1（）n（2 分）（2）设中子与氢核、氮核碰撞前后速率为即，中子与氢核发生完全弹性碰撞时，取碰撞前中子的速度方向为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律有:m/%=mnvn+mHvf；（2 分）1.1 2,1 92 mnVa-=2 mnyn+加6 卬-；（2 分）计 算 得 出 碰 后 氢 核 的 速 率=+mH同理可得:中子与氮核发生完全弹性碰撞后，氮核的速率4 v=二mn+mjVm“士 UH mn 4-m,v因此有=-;-PN F+m/（I 分）m 7计算得出=T6（2 分）（3）仅从力学角度分析，氢核减速效果最好.因为：中子与质量为，的粒子发生弹性正碰时，根据动量守恒定mn-m律和能量守恒定律知，碰撞后中子的速率*因为铅核质量比中子质量大很多，碰撞后中子几乎被原速率弹回.因为电子质量比中子质量小很多，碰撞后中子将基本不会减速.因为中子质量与氢核质量相差不多，碰撞后中子的速率将会减小很多.（3 分）