山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析

山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析山东省威海市2021届新高考物理二模试卷一、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．强台风往往造成巨大灾难．2018年9月16日17时，第22号台风“山竹”强台风级在广东登陆，登陆时中心附近最大风力达，空气的密度，当这登陆的台风正对吹向一块长10m、宽4m的玻璃幕墙时，假定风遇到玻璃幕墙后速度变为零，由此可估算出台风对玻璃幕墙的冲击力F大小最接近（）A． B． C． D．【答案】C【解析】【详解】假设经过t时间，由动量定理得：，代入数据：，故选C2．如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的右端上方固定一根与条形磁误垂直的长直导线。当导线中没有电流通过时，磁铁受到的支持力为，受到的摩擦力为。当导线中通以如图所示方向的电流时，下列说法正确的是（）A．减小，水平向左 B．增大，水平向右C．减小，为零 D．增大，为零【答案】B【解析】【分析】【详解】以导线为研究对象，由左手定则判断可知导线所受安培力方向斜向右上方，根据牛顿第三定律可知，导线对磁铁的反作用力方向斜向左下方，磁铁有向左运动的趋势，受到桌面水平向右的摩擦力；同时磁铁对桌面的压力增大，桌面对磁铁的支持力也将增大。故选B。山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第1页。3．如图所示，空间P点离地面足够高，从P点以很小的速度向右水平抛出一个小球，小球能打在竖直的墙壁上，若不断增大小球从P点向右水平抛出的初速度，则小球打在竖直墙壁上的速度大小山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第1页。A．一定不断增大B．一定不断减小C．可能先增大后减小D．可能先减小后增大【答案】D【解析】【详解】设P点到墙壁的距离为d，小球抛出的初速度为v0，运动时间竖直速度刚小球打到墙壁上时速度大小为v=根据数学知识：即。由此可见速度有最小值，则小球打在竖直墙壁上的速度大小可能先减小后增大。A．一定不断增大。故A不符合题意。B．一定不断减小。故B不符合题意。C．可能先增大后减小。故C不符合题意。D．可能先减小后增大。故D符合题意。山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第2页。4．如图，一个质量为m的刚性圆环套在竖直固定细杆上，圆环的直径略大于细杆的直径，圆环的两边与两个相同的轻质弹簧的一端相连，轻质弹簧的另一端相连在和圆环同一高度的墙壁上的P、Q两点处，弹簧的劲度系数为k，起初圆环处于O点，弹簧处于原长状态且原长为L；将圆环拉至A点由静止释放，OA=OB=L，重力加速度为g，对于圆环从A点运动到B点的过程中，弹簧处于弹性范围内，下列说法正确的是山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第2页。A．圆环通过O点的加速度小于gB．圆环在O点的速度最大C．圆环在A点的加速度大小为g+D．圆环在B点的速度为2【答案】D【解析】【详解】A．圆环通过O点时，水平方向合力为零，竖直方向只受重力，故加速度等于g，故A错误；B．圆环受力平衡时速度最大，应在O点下方，故B错误；C．圆环在下滑过程中与粗糙细杆之间无压力，不受摩擦力，在A点对圆环进行受力分析如图，根据几何关系，在A点弹簧伸长根据牛顿第二定律，有解得故C错误；D．圆环从A到B过程，根据功能关系，减少的重力势能转化为动能解得故D正确。山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第3页。故选D。山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第3页。5．如图所示，a、b、c为三颗人造地球卫星，其中a为地球同步卫星，b、c在同一轨道上，三颗卫星的轨道均可视为圆轨道．以下判断正确的是（）A．卫星a的运行周期大于卫星b的运行周期B．卫星b的运行速度可能大于C．卫星b加速即可追上前面的卫星cD．卫星a在运行时有可能经过宜昌市的正上方【答案】A【解析】【详解】A、根据万有引力提供向心力，则有，轨道半径越大，周期越大，可知a的运行周期大于卫星b的运行周期，故选项A正确；B、根据，轨道半径越小，速度越大，当轨道半径等于地球半径时，速度最大等于第一宇宙速度，故b的速度小于第一宇宙速度7.9km/s，故选项B错误；C、卫星b加速后需要的向心力增大，大于万有引力，所以卫星将做离心运动，所以不能追上前面的卫星c，故选项C错误；D、a为地球同步卫星，在赤道的正上方，不可能经过宜昌市的正上方，故选项D错误．山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第4页。6．如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220sin100t(V)的交流电源上，副线圈接有R=55的负载电阻，原、副线圈匝数之比为4∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第4页。A．原线圈的输入功率为220WB．电流表的读数为1AC．电压表的读数为55VD．通过电阻R的交变电流频率是100Hz【答案】C【解析】【分析】【详解】C．原线圈的交流电电压的有效值是220V，原、副线圈匝数之比为4∶1，由可得副线圈上得到的电压有效值为所以电压表测电压有效值，则示数是55V，选项C正确；B．副线圈上的电流为又由于，则原线圈中的电流为则电流表的读数为0.25A，故B错误；A．原线圈输入的电功率故A错误；D．原副线圈的交流电的频率相同，则副线圈中的交流电的频率也是50Hz，故D错误。故选C。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分山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第5页。7．如图所示，是不带电的球，质量，是金属小球，带电量为，质量为，两个小球大小相同且均可视为质点。绝缘细线长，一端固定于点，另一端和小球相连接，细线能承受的最大拉力为。整个装置处于竖直向下的匀强电场中，场强大小，小球静止于最低点，小球以水平速度和小球瞬间正碰并粘在一起，不计空气阻力。和整体能够做完整的圆周运动且绳不被拉断，。则小球碰前速度的可能值为（）山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第5页。A． B． C． D．【答案】BC【解析】【详解】设AB碰撞后共同速度为，运动到最高点的速度为。小球AB碰撞过程动量守恒有在最低点时绳子受的拉力最大，有所以代入数值解得和整体恰能够做完整的圆周运动，则在最高点有所以和整体能够做完整的圆周运动，则在最高点有山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第6页。又从最高点到最低点，根据动能定理有山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第6页。代入数值解得选项BC正确，AD错误。故选BC。8．如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是A．M带负电荷，N带正电荷B．M在b点的动能小于它在a点的动能C．N在d点的电势能等于它在e点的电势能D．N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功【答案】ABC【解析】试题分析：由粒子运动轨迹可知，M受到的是吸引力，N受到的是排斥力，可知M带负电荷，N带正电荷，故A正确．M从a到b点，库仑力做负功，根据动能定理知，动能减小，则b点的动能小于在a点的动能，故B正确．d点和e点在同一等势面上，电势相等，则N在d点的电势能等于在e点的电势能，故C正确．D、N从c到d，库仑斥力做正功，故D错误．故选ABC考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题关键是根据曲线运动的条件判断出静电力的方向，掌握判断动能和电势能变化的方向，一般的解题思路是根据动能定理判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化．9．2018年7月27日将发生火星冲日现象，我国整夜可见，火星冲日是指火星、地球和太阳儿乎排列成一线，地球位于太阳与火星之间

此时火星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于观察．地球和火星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为团，火最公转轨道半径为地球的1.5倍，则（）A．地球的公转周期比火星的公转周期小B．地球的运行速度比火星的运行速度小C．火星冲日现象每年都会出现山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第7页。D．地球与火星的公转周期之出为：山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第7页。【答案】AD【解析】A.地球和火星绕太阳转动，万有引力提供向心力，，得，火星的公转轨道半径大，加速度小，故A错误；B.根据公式，可知火星的运行速度比地球小，故B错误；CD、地球公转周期为1年，而火星的周期大于1年，每个冲日周期内，地球比火星多转一圈，所以不是每年出现火星冲日现象，故C错误；D．根据开普勒第三定律，火星公转轨道半径为地球的1.5倍，所以地球与火星的公转周期之比为，故D正确．故选D.点睛：根据万有引力提供向心力，分析地球和火星加速度、线速度之间的关系；根据地球公转周期为1年，每个冲日周期内，地球比火星多转一圈，所以不是每年出现火星冲日现象，根据开普勒定律分析火星周期与地球周期的关系．10．如图，相距l的两小球A、B位于同一高度、h均为定值将A向B水平抛出，同时让B自由下落、B与地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间，则A．A、B一定能相碰B．A、B在第一次落地前能否相碰，取决于A的初速度大小C．A、B在第一次落地前若不碰，以后就不会相碰D．A、B要在最高点相碰，A球第一次落地的水平位移一定为【答案】AB【解析】【分析】【详解】山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第8页。A、B两物体在竖直方向上的运动是相同的，若A、B在第一次落地前不碰，由于反弹后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，则以后一定能碰，故A正确，C错误．若A球经过水平位移为l时，还未落地，则在B球正下方相碰.可知当A的初速度较大时，A、B在第一次落地前能发生相碰，故B正确．若A、B在最高点相碰，A球第一次落地的水平位移x=l/n，n=2、4、6、8…，故D错误．故选AB．山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第8页。【点睛】此题关键是知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据该规律抓住地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反来判断两球能否相碰．11．如图所示，地球质量为M，绕太阳做匀速圆周运动，半径为R．有一质量为m的飞船，由静止开始从P点在恒力F的作用下，沿PD方向做匀加速直线运动，一年后在D点飞船掠过地球上空，再过三个月，又在Q处掠过地球上空．根据以上条件可以得出A．DQ的距离为B．PD的距离为C．地球与太阳的万有引力的大小D．地球与太阳的万有引力的大小【答案】ABC【解析】【分析】根据DQ的时间与周期的关系得出D到Q所走的圆心角，结合几何关系求出DQ的距离．抓住飞船做匀加速直线运动，结合PD的时间和PQ的时间之比得出位移之比，从而得出PD的距离．根据位移时间公式和牛顿第二定律，结合地球与太阳之间的引力等于地球的向心力求出引力的大小．【详解】山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第9页。地球绕太阳运动的周期为一年，飞船从D到Q所用的时间为三个月，则地球从D到Q的时间为三个月，即四分之一个周期，转动的角度为90度，根据几何关系知，DQ的距离为，故A正确；因为P到D的时间为一年，D到Q的时间为三个月，可知P到D的时间和P到Q的时间之比为4：5，根据得，PD和PQ距离之比为16：25，则PD和DQ的距离之比为16：9，，则，B正确；地球与太阳的万有引力等于地球做圆周运动的向心力，对PD段，根据位移公式有：，因为P到D的时间和D到Q的时间之比为4：1，则，即T=t，向心力，联立解得地球与太阳之间的引力，故C正确D错误．山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第9页。12．如图所示。有一束平行于等边三棱镜横截面ABC的红光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角，E．F分别为边AB．BC的中点，则（）A．该三棱镜对红光的折射率为B．光在F点发生全反射C．从F点出射的光束与入射到E点的光束的夹角为D．若改用紫光沿相同角度从E点入射，则出射点在F点左侧【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．如图所示，作两界面法线相交于D点，在AB界面，由几何知识知，入射角为，折射角为，所以故A正确；B．光在BC界面上人射角为，则即临界角则在BC面上不会发生全反射，故B错误；山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第10页。C．分析知BC面上折射角为，入射光线与出射光线相交于G点，，，则山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第10页。，，则所以从F点出射的光束与入射到E点的光束的夹角为，故C正确；D．紫光频率比红光频率大，棱镜对紫光的折射率大，若改用紫光沿相同角度从E点人射，则出射点在F点右侧，D错误。故选AC。三、实验题:共2小题，每题8分，共16分13．用如图所示的实验装置研究平抛运动．某同学按如下的操作得到了一组数据：①将碰撞传感器水平放置，在轨道多个位置静止释放小球．②将碰撞传感器竖直放置在离抛出点一定距离处（图中虚线位置），在轨道多个位置静止释放小球，小球都击中碰撞传感器．123456初速度v0（m/s）1.0241.2011.1761.1530.9421.060飞行时间t（s）0.2460.2490.2480.1730.2120.189(1)本实验除了碰撞传感器外，还需用到的传感器是__．(2)根据表格可知，碰撞传感器水平放置时，距离小球抛出点的高度约__m；碰撞传感器竖直放置时，距离小球抛出点的水平距离约__m．【答案】光电门0.30.2【解析】山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第11页。山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第11页。(1)[1]根据图，并结合实验的原理可知，除了碰撞传感器外，还需用到光电门传感器；(2)[2][3]由表格数据可知，前3个，时间基本相等；而后3个，初速度与时间的乘积是基本相等的；时间基本相等的，碰撞传感器水平放置，根据自由落体运动位移公式，那么距离小球抛出点的高度初速度与时间的乘积是基本相等的，碰撞传感器竖直放置，那么距离小球抛出点的水平距离14．图甲为在气垫导轨上研究匀变速直线运动的示意图，滑块上装有宽度为d（很小）的遮光条，滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间△t以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x。(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙，则d＝________cm；(2)实验时，滑块从光电门1的右侧某处由静止释放，测得滑块经过第一个光电门时遮光条遮光时间为△t＝25ms，则遮光条经过光电门1时的速度v＝________m/s；（结果保留一位有效数字）(3)保持其它实验条件不变，只调节光电门2的位置，滑块每次都从同一位置由静止释放，记录几组x（单位为m）及其对应的t（单位为s），作出图像如图丙，图像不过原点的原因是________，滑块加速度的大小a＝_________。（结果保留一位有效数字）【答案】0.750.3经过光电门1时速度不为00.4【解析】【详解】(1)[1]．主尺：0.7cm，游标尺：对齐的是5，所以读数为：5×0.1mm=0.5mm=0.05cm，

故遮光条宽度为：d=0.7cm+0.05cm=0.75cm；

(2)[2]．滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度。

则滑块经过光电门时的速度为(3)[3][4]．滑块在两光电门间做匀加速直线运动，由位移公式可得变形可得山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第12页。山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第12页。由图象可知，图象与纵轴的交点表示经过光电门1的速度，则图象不过原点的原因是经过光电门1的速度不为0；

图象的斜率那么滑块加速度的大小a=2k=0.4m/s2。四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分15．如图，滑块A和木板B的质量分别为mA=1kg、mB=4kg，木板B静止在水平地面上，滑块A位于木板B的右端，A、B间的动摩擦因数μ1=0.5，木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1.长L=0.9m的轻绳下端悬挂物块C，质量mC=1kg，轻绳偏离竖直方向的角度=60°。现由静止释放物块C，C运动至最低点时恰与A发生弹性正碰，A、C碰撞的同时木板B获得3m/s、方向水平向右的速度，碰后立即撤去物块C，滑块A始终未从木板B上滑下。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2.不计空气阻力，A和C可视为质点，求：(1)C与A碰撞前瞬间轻绳的拉力；(2)木板的最小长度；(3)整个运动过程中滑动摩擦力对滑块A做的功及A、B间因摩擦产生的热量。【答案】(1)20N；(2)2.4m；(3)-4J，12J。【解析】【详解】(1)C下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律得A、C碰撞前，对C，由牛顿第二定律得代入数据解得T=20N(2)A、C发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得mCvC=mCvC′+mAvA山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第13页。由机械能守恒定律得山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第13页。由牛顿第二定律对A：μ1mAg=mAaA对Bμ1mAg+μ2（mA+mB）g=mBaBA、B共速前B一直向右做匀减速直线运动，A先向左匀减速，再向右匀加速，共速后二者不再发生相对滑动，以向右为正方向；对Av=-vA+aAt对Bv=vB-aBt木板最小长度为L=xB-xA代入数据解得L=2.4m(3)滑动摩擦力对A做功Wf=-μ1mAxA代入数据解得Wf=-4JA、B间因滑动摩擦产生的热量为Q=μ1mAgx相对=μ1mAgL代入数据解得Q=12J16．一个横截面为梯形的玻璃砖，如图所示，，∠A=∠B=60°，该玻璃砖的折射率n=1.5，一束光从距A点为的G点垂直AB射入玻璃砖。光在真空中的传播速度为c，不计光路逆向的来回反射情形。(1)请完成光路图；山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第14页。(2)该束光从G点进入起，到刚射出玻璃砖经历的时间t。山东省威海市2021届新高考物理二模试卷含解析全文共17页，当前为第14页。【答案】(1)；(2)【解析】【分析】【详解】(1)设光发生全反射的临界角为C，可知光由G