2021届新高考物理模拟培优卷（二）

2021届新高考物理模拟培优卷（二）

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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.如图所示是一竖直固定在水平地面上的可伸缩细管，上端平滑连接一四分之一细圆弧弯

管，管内均光滑，右管口切线水平。竖直细管底部有一弹射装置（高度忽略不计），可以让

静止在细管底部的小球（可视为质点）瞬间获得足够大的速度%,通过调节竖直细管的长

度/?,可以改变上端管口到地面的高度，从而改变小球平抛的水平距离，重力加速度为g,

则小球平抛的水平距离的最大值是（）

2.某同学通过上网了解到利用氧3（；He）和笊核进行的核变安全无污染，容易控制。月球上

有大量的氨3,因此获取氮3是开发月球的重要目标之一，“嫦娥五号”是我国首个实施无人

月面取样返回的月球探测器。已知一个笊核（：H）和一个氢3聚变的生成物是氨4和一个

未知粒子，；H的质量为町,；He的质量为色,；He的质量为s，未知粒子的质量为“则

（）

A.未知粒子是质子

B.该核反应属于原子核的人工转变

C.反应物和生成物的质量关系是町=,%+砥

D.氮4的结合能一定小于氮3的结合能

3.“西电东送”就是把煤炭、水能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧

缺的东部沿海地区。如图是远距离输电的电路示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变

压器，升压变压器原、副线圈匝数比为，4：%,降压变压器原、副线圈匝数比为％：〃4,发

电厂输出电压为q,输出功率为尸，升压变压器和降压变压器之间输电线总电阻为R,下列

说法正确的是（）

A.若用户获得的电压也为q,则U=U

B.用户获得的电压不可能大于q

c.当用户用电器总电阻增大时一，输电线/?上损失的功率增大

D.输电线R上损失的功率为AP=型］R

4.2020年爆发了新冠肺炎疫情，新冠肺炎病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的

实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作.武汉病毒研究所是我国防护等级

最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型：废

液内含有大量正、负离子，从直径为”的圆柱形容器右侧流入，左侧流出.流量值Q等于单

位时间通过横截面的液体的体积.空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列

说法正确的是（）

一x

一。.

■■Xxyyxx

A.带电离子所受洛伦兹力方向水平向左

B.正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的

C.污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速

D.只需要测量用、N两点间的电压就能够推算废液的流量

5.2020年7月23日我国成功发射执行火星探测任务的“天问一号”探测器，探测器将在地火

转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择

机开展登陆、巡视等任务。若火星探测器绕火星表面做匀速圆周运动转过。（弧度制）所用

时间为f,已知火星半径为上引力常量为G。下列说法正确的是（）

R0

A.火星上的物体要脱离火星束缚所需速度至少为

B.火星赤道上的物体随火星自转的向心加速度为

r

C.若火星探测器做圆周运动的轨道半径可调，则其转过相同弧长所用时间与轨道半径满足关

系式工=生

D.火星的质量为空

Gt2

6.碰碰车是大人和小孩都喜欢的娱乐活动。游乐场上，大人和小孩各驾着一辆碰碰车迎面相

撞，碰撞前后两人的位移-时间图象（X—图象）如图所示。已知小孩的质量为20kg,大人

的质量为60kg,碰碰车质量相同，碰撞时间极短。下列说法正确的是（）

A.碰撞前后小孩的运动方向没有改变

B.碰碰车的质量为50kg

C.碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量大小为80N-s

D.碰撞过程中损失的机械能为600J

二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，每题有

多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7.如图甲所示，倾角为6的粗糙斜面体固定在水平地面上，距地面儿高度处有一物体，在

平行斜面向上的力尸作用下由静止开始运动.选地面为零势能面，物体的机械能E随位移x

的变化关系如图乙所示，其中0~不是曲线，王~々是平行于x轴的直线，0~.与过程中物体

一直沿斜面向上运动，则下列说法正确的是（）

A.0-占过程中，力F做的功等于E「E.B.0~%过程中，物体做加速度增大的加速运动

C.x,~X2过程中，物体的动能不变D.%'X?过程中，力F保持不变

8.图甲、乙所示为相同的两个正八边形，实线表示位于正八边形边上、电荷分布均匀且电荷

量相同的彼此绝缘的导线，电性如图所示。已知图甲中正八边形中心。点场强大小为E,

图乙中正八边形中的P点为中心，勺和尾是一条对角线上的两点，它们与中心P的距离相

等，以无穷远处电势为零。则下列判断正确的是（）

A.图乙中尸点的场强大小为J2+JIE

B.图甲中每条绝缘导线在。点产生的电场强度为盘

C.图甲中。点电势比无穷远处某点的电势高

D.图乙中耳和号两点的场强相同

9.如图甲所示，光滑水平面与竖直面内的粗糙程度均匀的半圆形导轨CDB在B点平滑相

接，半圆形导轨半径R=0.4m,。为半圆形导轨的中点。一质量为m=01kg的物体（可视为

质点）将弹簧压缩到A点后由静止释放，在弹力作用下获得向右的速度后脱离弹簧，从B

点进入半圆形导轨，物体在半圆形导轨上运动时速度的平方与其上升高度的关系如图乙所

示，重力加速度g=10m/s2,则（）

c

v2/(m2*s-2)

0K

00.8him

图甲图乙

A.弹簧压缩到A点时弹簧的弹性势能为18J

B.物体运动到C点时对半圆形导轨的压力大小为3N

C.物体从B运动到C的过程中，合力对物体做的功为-1J

D.物体从D运动到C的过程中，物体的机械能减少了01J

10.如图所示，光滑的长直金属杆通过两个金属环与一个形状为一个周期内完整正弦函数图

象的金属导线时连接，导线其余部分未与杆接触。金属杆电阻不计，导线电阻为凡必间

距离为2L,导线构成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d,在导线和金属杆所在平面

内有两个方向相反的有界匀强磁场区域，磁场区域的宽度均为L,磁感应强度大小均为8,

现在外力F作用下导线沿金属杆以恒定的速度v向右运动，/=0时刻导线从O点进入磁场,

直到全部离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是（）

B.外力F的最大值为Fm=丝也

mR

C.整个过程中金属导线产生的焦耳热为处3

R

D.整个过程中金属导线产生的焦耳热为空至竺

R

三、非选择题：共52分。第11~14题为必考题，每个试题考生都必须做答，第15~16题为

选考题，考生根据要求做答。

（-）必考题：共43分。

11.（6分）气垫导轨装置如图甲所示，验证机械能守恒定律，定滑轮下悬挂质量为机的钩

码4,质量为M的滑块B上遮光条宽度为d.实验时，滑块由静止释放，分别测得遮光条通

过光电门1和光电门2的时间为州和加2，两光电门中心之间的距离为L.

光电门2光电门1遮光条

甲

cm123

illliI1IIIJJII.I

|J।।।।「।「I।「।1।I：：八।।门i।।

0102。

乙

（1）用游标卡尺测量遮光条宽度，如图乙所示，其读数为〃=cm.

（2）在钩码从静止开始释放后，验证A、8组成的系统机械能守恒的表达式为；

在钩码从静止开始释放到滑块经过光电门2时绳子拉力对滑块B做的功W=（用

题目所给物理量的符号表示）.

（3）影响上述实验误差的主要因素有（至少列出2条）.

12.（9分）某同学欲利用实验室给出的下列器材测量从电动自行车上拆卸的一块废旧电池的

电动势和内阻。

A.废旧电池一块（电动势约为12V,内阻约为6C）

B.滑动变阻器（最大阻值为50Q）

C.电阻箱&（最大阻值为9999.99。）

D.电压表（量程3V,内阻2kQ左右）

E.电流表（量程0.6A,内阻为3Q）

F.开关、导线若干

（1）该同学首先利用所给部分器材连接成如图甲所示的电路，将电压表与电阻箱&串联改

装成一个量程为15V的电压表。

①将滑动变阻器触头移至最右端，电阻箱&的阻值调为零，闭合开关S,然后调节滑动变阻

器飞，使电压表示数达到满偏；

②保持滑动变阻器与接入电路的阻值不变，调节电阻箱凡（电阻箱阻值变化对电路总电阻

的影响可忽略不计），只需将电压表示数调为V,即可得到一个量程为15V

的电压表。

（2）将虚线框内改装好的电压表（电压表的刻度没有改变）接入如图乙、图丙所示的电路,

要更准确地进行测量，应选择图___________（填“乙”或“丙”）所示电路进行测量。

（3）根据测得的实验数据，该同学作出了电压表示数U和电流表示数/的关系图象如图丁

所示，则该电池的电动势E=V,内阻r=C。

（4）在测量电源的电动势和内阻时，采用图（填“乙''或"丙"）会因电压表分流

而产生系统误差，该系统误差会导致电源内阻的测量值/（填“大于”或“小

于“）电源内阻的真实值飞。

13.（12分）如图所示，ABEF、CDG”组成一个平行导轨，导轨间距为L,导轨倾斜部分

与水平面成37°角，倾斜部分处于磁感应强度为B的匀强磁场中，水平部分处于磁感应强度

为2B的匀强磁场中，磁场方向都与导轨平面垂直，导轨倾斜部分与水平部分由两小段光滑

绝缘的圆弧相连。AC端接一个电阻为R的灯泡，质量为小、电阻为R的导体棒M垂直

于导轨放置，将导体棒M由静止释放，其下滑一段距离“后灯泡刚好达到额定工作状态且

保持一段时间不变，整个过程中电阻为的导体棒N在外力作用下始终静止不动。导体棒

"与导轨倾斜部分的动摩擦因数〃=。5,不考虑导体棒与水平导轨间的摩擦力，导轨电阻

忽略不计。已知重力加速度为R,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求：

A

M

（1）灯泡的额定功率和此过程中灯泡产生的热量；

（2）导体棒M在导轨的水平部分发生的位移大小。

14.（16分）如图所示，两水平虚线之间的距离为ZW,两虚线间存在方向水平向右的匀强

电场，在电场上方有一光滑管道，管道内两个带正电的小球48通过一段锁定的、绝缘的

轻弹簧相连（图中未画出），它们的电荷量之比以4=1：9,此时弹簧的弹性势能综=36J。

解除弹簧的锁定后，两小球瞬间水平弹出。A球进入电场时与水平方向的夹角为30。，B球

进入电场时与水平方向的夹角为60。，它们的水平位移之和为*m。在它们离开电场时,

5

A球与水平向左方向的夹角为60。，8球与水平向右方向的夹角为30。。不计空气阻力，忽略

小球之间的电磁相互作用，重力加速度g取10m/s2。求：

左——>E右

（1）A球与8球在落入电场前沿水平方向的位移之比；

（2）电场的宽度AW；

（3）电场力分别对A、3两小球做的功。

（二）选考题：共9分。请考生从2道题中任选一题作答，并用2B铅笔将答题卡上所选题

目对应的题号右侧方框涂黑，按所涂题号进行评分；多涂、多答，按所涂的首题进行评分;

不涂，按本选考题的首题进行评分。

15.【选修3-3］（9分）

罐头产品在日常生活中非常常见，制作罐头时，人们把包装容器充分加热杀菌，然后把无菌

的食物装到容器中，趁热封口，最后再加热灭菌，冷却后，容器顶隙（指罐藏食品的表面或

液面与罐头容器上盖间所留的空隙）里面的空气体积收缩，会产生负压，保证容器的密闭性,

隔绝外面的细菌。已知某种罐头顶隙内气体的初始压强为1.0x105pa,体积为5.5x10-7n?,

温度为77℃,当将罐头冷却到17°C时，气体的压强为0.957x105Pa,为了将罐头内气体的

压强降低到0.5x105Pa,则在冷却状态下对罐头进行了5次抽气，己知每次抽出体积

5.2x10-8m\压强LOxIO'Pa的气体，则顶隙内剩余气体的体积为多少？(可将容器顶隙

内气体视为理想气体，结果保留3位有效数字)

16.【选修3-4](9分)

如图所示为用某种透明物质制成的柱状体的横截面，该横截面由一个半圆和一个直角三角形

组成，其中半圆弧和他边均涂有反射膜，。为半圆的圆心，AOC为半圆的直径，8c边的

长度为d,N0=30°。一束单色光以6=60°的入射角从边的中点尸射入后，在边上

的尸点发生反射，然后经半圆弧反射后到达A点。已知F点到B点的距离为AB边长度的，

光在真空中的传播速度为C,求

(1)该透明物质的折射率;

(2)该单色光从P点射入到传播到A点经历的时间。

答案以及解析

1.答案：B

解析：设管口到地面的高度是“，小球从管口射出的速度为v,由机械能守恒定律得

小球离开管口后做平抛运动满足x=W,"=gg-，联立得

x=（军-24]x2”，根据数学知识可知4m=£，选项B正确。

VU）2g

2.答案：A

解析：笊核（；H）和氮3聚变的核反应方程是；H+；Hef；He+X,根据核反应方程的质

量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为1,电荷数为I,所以X是质子，故A正确；该

核反应是原子核的聚变反应，B错误；核反应中会释放核能，释放的核能来源于核反应中的

质量亏损，而亏损的质量为加?=仍+"4-g,因为AmwO,故的+吗x吗+，4,C

错误；组成原子核的核子越多，结合能越大，氧4比氮3多一个核子，故氨4的结合能要大

些，D错误。

3.答案：D

解析：输电线上有电压损失，要想使用户获得的电压也为〃，则应有:＜：,A错；只要

降压变压器原副线圈匝数比合适，用户获得的电压可能大于q,B错；当用户用电器总电

阻增大时，降压变压器副线圈中电流减小，输电线中电流减小，输电线上损失的功率减小，

C错；由题意可知乙=£,△「=/）,；=%,联立得AP=（空]R,D对。

4.答案：D

解析：带电粒子进入磁场后受到洛伦兹力作用，根据左手定则可知，带正电离子受到竖直向

下的洛伦兹力，带负电离子受到竖直向上的洛伦兹力，故A、B错误：不带电的液体在磁场

中不受力，M、N两点间没有电势差，无法计算液体的流速，故C错误；带电离子在电场

力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，则有夕出=夕二，解得废液的流速丫=二，流量

ddB

Q=嘤，故只需要测量M、N两点间的电压就能够推算废液的流量，故D正确•

5.答案：D

解析：火星探测器绕火星表面做圆周运动的速度为火星的第一宇宙速度，由题意可知火星探

测器绕火星表面运行的角速度/=£,线速度M=©R=与，而火星上的物体想要脱离火星

束缚，所需要的最小速度为火星的第二宇宙速度，A错误；火星赤道上的物体所受到的万有

引力提供物体的重力和物体随火星自转所需要的向心力，物体随火星自转的向心加速度为

就R,其中g是火星自转角速度，远小于0=，，B错误；设轨道半径分别为凡、R2,线

速度分别为小v2,探测器转过相等的弧长/所用时间分别为乙、t2,则有4=：由=，，根

据丝丝=/可得但瓦，联立可得q=5，c错误；根据G粤=>#=，7?可得

R2RVRg与NRt

n-p3

火星的质量为D正确。

Gr

6.答案：D

解析：规定小孩初始运动方向为正方向，由图可知，碰后两车一起向反方向运动，故碰撞前

后小孩的运动方向发生了改变，选项A错误；由图可知，碰前瞬间小孩的速度为2m/s,大

人的速度为-3m/s,碰后两人的共同速度为-1m/s,设碰碰车的质量为M,由动量守恒定

律有(20+M)x2kg-m/s-(60+M)x3kg-m/s=(2A/+20+60)x(-1)kg-m/s,解得

"=60kg,选项B错误；碰前小孩与其驾驶的碰碰车的总动量为目=160kg•m/s,碰后总

动量为P；=-80kg•m/s,由动量定理可知碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量

为/=%=-240N.S,故其大小为240N.S,选项C错误：由能量守恒定律可得碰撞过程中

损失的机械能为AEJX80X22J+!X120X(-3)2J--X200X(-1)2J=600J,选项D正确。

222

7.答案：BD

解析：0〜玉过程中，根据功能关系得取一吗=£-4,则有叱,>g一线，故A错误；根

AE

据功能关系得b-—/-=AE,E-x图线的斜率攵=生=/-/,由题图乙可知，0~%过程

Ax

中，E-x图像切线斜率不断增大，则尸-/不断增大，即合力尸-/-mgsin。不断增大，

根据牛顿第二定律知，加速度不断增大，所以，0~不过程中物体做加速度增大的加速运动,

故B正确；占~£过程中物体的机械能不变，有F-/=0,即尸=/保持不变，而重力势

能增大，则动能减小，故C错误，D正确.

8.答案：AD

解析：题图甲中。点电势与无穷远处某点的电势相等，选项c错误；设题图甲中每条带电

绝缘导线在0点产生的电场强度为Eo,根据对称性和电场强度的叠加原理可得E=2应,

所以可求得£0=¥后，选项B错误；题图甲中。点电场强度为E,题图乙图形相当于题图

甲图形逆时针旋转45。，再与题图甲中图形叠加，所以题图乙中尸点电场强度大小如答图所

示，根据余弦定理得斗=，炉+“2+2〉2cos45。=，2+拒，,选项A正确：根据对称性及

电场的叠加原理可知题图乙中片和舄两点场强相同，选项D正确。

E

9.答案:BC

解析：从图乙可以看出，物体到达8点时的速度大小为％=6m/s,到达C点时的速度大小

为匕=4m/s,由能量守恒定律可知，弹簧的弹性势能耳=；就,代入数据解得稣=1.8J,

选项A错误；设运动到C点时导轨对物体的弹力为FN,则由牛顿第二定律可得

FN+mg=m^~,代入数据解得&=3N,由牛顿第三定律可知选项B正确；由动能定理可

R

得，物体从8到C过程中合外力做的功为W=皿;，代入数据解得W=-1J,选

项C正确；由能量守恒定律可知，物体从B到C过程中减少的机械能为

E=^m^-^mv；-mg-2R,代入数据可解得E=0.2J,由于物体从B到C过程中速度一直

减小，根据牛顿运动定律分析可知从B到C的过程中物体对半圆形导轨的压力逐渐减小，

由摩擦力公式Pf=可知，物体从B到D过程中所受的摩擦力大于从D到C过程中所受

的摩擦力，由功能关系可知，物体从8到。过程中克服摩擦力做的功大于从。到C过程中

克服摩擦力做的功，由于整个过程中机械能减少了0.2J,故从。到C过程中机械能的减少

量小于0.1J,选项D错误。

10.答案：BC

解析：在0~乙和匹~竺时间内，导线切割磁场的有效长度即导线与磁场边界交点到金属

VVV

杆的距离，两段时间内感应电流方向相反；在，~〃和我~匹时间内，某时刻导线各部

VVVV

分在磁场中的有效切割长度如图甲所示，若导线与磁场中间边界交点处到金属杆的高度为

h,则此时有效长度为3〃，切割产生的感应电动势的值为38/71，，则当人="时，感应电动势

有最大值，为3及力，且两段时间内的感应电流方向相反。以导线中。一〃为电流正方向，

整个过程中感应电流与时间的关系图象如图乙所示，可知该过程中感应电流的最大值为

选项A错误。外力F的最大值为反=38〃“=竺也，选项B正确。根据交

illRnimR

流电有效值的概念知在整个过程中导线产生的焦耳热为

图甲

（2）小彳…怯-看｝（呜）2

（3）挡光片的宽度d过长；钩码、滑块质量测定；光电门间的距离测定等

解析：（1）由题图甲可知，该游标卡尺的精确度为Lmm=0.05mm,主尺上的读数为8mm,

20

游标尺上第12条刻度与主尺上某刻线对齐，则遮光条宽度

J=0.8cm+12x0.05mm=0.860cm.（2）要验证机械能守恒定律，只需验证系统重力势能

的减小量等于系统动能的增加量，即需满足，相乙=《（，”+〃）

滑块所受合外力

为绳子对其的拉力，根据动能定理得，滑块从静止释放到滑块经过光电门2时绳子拉力对滑

块8做的功.

2

12.答案：(1)0.6

(2)乙

(3)12；7

(4)丙；小于

解析：(1)②要使3V量程电压表的量程变为15V,则需使其量程扩大为原来的5倍，设

此时电压表示数为U,则有U+4U=3V,解得U=0.6V；(2)由于电流表内阻己知，故

选择图乙进行测量比较准确；(3)由闭合电路欧姆定律可得5{7=£-/(a+厂)，结合图丁

有5x2.0V=£-0.2(3+r)V,5x1.2V=E-0.6(3+r)V,两式联立解得E=12V/=7O；

(4)如果采用图丙电路进行测量，则流过电源的总电流应该等于流过电压表的电流与电流

表电流之和，故此时电压表分流，会产生系统误差，此时测得的电源内阻应等于电压表内阻

(Rv+R)%

小与电阻箱电阻R之和再与电源内阻『并联后的阻值，即如=}一故测量值

Ky+K+r其

偏小。

m2g2Rmgdm3g2R2

13.答案:258*；162534尸

3m2gR2

20B4£*

解析：(1)分析可知，当灯泡达到额定工作状态时导体棒M处于匀速直线运动状态，设此

时导体棒"的速度大小为V,

对导体棒M进行受力分析，根据平衡条件有

mgsin0-pmgcos8-E受=0

而此时

灯泡的额定功率P=/2R

m2g次

联立解得尸=

25B2l3

根据法拉第电磁感应定律有感应电动势E=

E

结合/=

R+R

2mgR

解得V=

5B213

对导体棒下滑的过程根据能量守恒定律有

12

mgdsin0=/jmgcos0-d+QR+Qt]+—mv

mgdn^g2R2

结合a=Q『，解得薪=

1025B4Z?

(2)当导体棒M滑上水平导轨时，其速度大小仍然是打此后导体棒M切割磁感线产生感

应电流，导体棒"、N均受到安培力的作用，导体棒M在安培力的作用下做减速运动直到

停止运动。对导体棒M根据动量定理有T安=。-〃”

设导体棒M在水平导轨上运动的位移为x,则

2BLx

E

1,.=凡•\t=2B7L=k,z880

RLAt=2B-

R+—

2R+四3R

2

3m2gR2

联立解得》=

208乜4

14.答案：(1)3:1

(2)3.2m

(3)--J；216J

3

解析：(1)弹簧解除锁定后，两个小球从同一高度同时开始下落，因此它们落入电场前的

运动时间4相同，落入电场时,

竖直方向的分速度。也相同。

根据两小球落入电场时速度与水平方向的夹角关系，有

tan30=—,tan60=—

以VB

整理得以=3%

水平方向，小球做匀速直线运动，有x=则

/：/=以：％=3：1

(2)两小球做平抛运动的时间为乙，再结合它们的水平位移之和为丝无m,有

5

由平抛运动竖直方向的运动特点可知，两小球落入电场时的竖直分速度为

vv=v4