2021年高考物理模拟试卷01（新课标Ⅲ卷）（解析版）

2021年全国新课标高考物理模拟预测卷01【新课标HI卷】

理科综合物理

第I卷（选择题，共48分）

二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14〜18

题只有一项符合题目要求，第19〜21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。

14.关于原子、原子核，下列说法正确的是（）

A.原子从低能级跃迁到高能级会辐射光子

B.卢瑟福通过a粒子散射实验发现原子具有复杂的结构

C.笊和僦聚变生成氮，反应前总质量比反应后总质量小

D.卫星可以在大于地球半径的任意圆轨道上运动，电子也可以在大于基态轨道半径的任意圆轨道上运动

【答案】B

【解析】根据氢原子的能级规律可知，原子从低能级跃迁到高能级需吸收光子，故A错误；卢瑟福通过

a粒子散射实验发现原子具有复杂的结构，故B正确；笊和笳聚变生成氨是核聚变反应，反应过程中放出

热量，则根据爱因斯坦质能方程可知反应前总质量比反应后总质量大，故C错误；卫星可以在大于地球半

径的任意圆轨道上运动，而根据玻尔能级理论可知，电子只能在特定半径的圆轨道上运动，故D错误.

15.如图甲，一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架水平横梁OA和斜

梁。8的连接点。的上方，图乙为示意图.如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然

水平，这时04对。点的作用力Fi和OB对。点的作用力B将如何变化（）

A.Q变大，后变大B.Fi变小，尸2变小

C.Q变大，尸2变小D.Q变小，巳变大

【答案】B

【解析】设OA与08之间的夹角为对。点受力分析，如图所示.根据平衡条件可知

F"=G'.尸产砧

因a角逐渐变大，由数学知识可知，尸।变小，B变小，故B正确，A、C、D错误.

16.如图所示，从离水平地面高度40m的同一位置同时水平抛出两个小球，不计空气阻力.其中A、B两点

是它们在离水平地面高度为20m时的位置点，相距XAs=2m,g=10m/s2,则两小球落地点的间距为（）

A.4%mB.4mC.2^2mD.3m

【答案】c

【解析】设两个小球平抛初速度分别为w、VB，下落20m历时为：不-s=2s,则有：XAB=（VH

—iM»i=2m下落到地面时历时为：/2=、泠乎s=2巾s落地时相距x=（V8—白»2,联立解得x=2/m.选

项C正确.

17.图中a、6两点有两个点电荷，它们的电荷量分别为Q、Qi，MN是外连线的中垂线，P是中垂线上

的点.下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的右侧（）

A.Qi、Q2都是正电荷，且。1<。2

B.。是正电荷，0是负电荷，且。1>|。2|

C.Qi是负电荷，。2是正电荷，且必卜。2

D.。卜Q都是负电荷，且电荷量相等

【答案】B

【解析】当两点电荷均为正电荷时，若电荷量相等，则它们在P点的电场强度方向沿MN竖直向上，当

Q<Q时，则匕处点电荷在P点的电场强度比a处点电荷在P点的电场强度强，所以电场强度合成后，方

向偏左，故A错误；当0是正电荷，。2是负电荷时，〃处点电荷在P点的电场强度方向沿M连线方向，

而。处点电荷在P点的电场强度方向沿“P连线方向，则它们在P点的合电场强度方向偏右，不论它们的电

荷量大小关系如何，合电场强度方向仍偏右，故B正确；当。是负电荷，是正电荷时，6处点电荷在P

点的电场强度方向沿连线方向，而a处点电荷在P点的电场强度方向沿Pa连线方向，则它们在P点的

合电场强度方向偏左，不论它们的电荷量大小关系如何，合电场强度方向仍偏左，故C错误；当Qi、Q2

是负电荷且电荷量相等时，则它们在P点的合场强方向竖直向下，故D错误.

18.如图所示，A、B、C、。四个小球质量分别为，小4m,2m、3m,用细线连着（在A和C之间细线上还串

接有一段轻弹簧），悬挂在光滑轻质定滑轮的两边并处于静止状态.弹簧的形变在弹性限度内，重力加速度

大小为g,则下列说法正确的是（）

A.剪断C、。间细线的一瞬间，小球C的加速度大小为3g

B.剪断C、。间细线的一瞬间，小球A和B的加速度大小均为京

C.剪断A、5间细线的一瞬间，小球C的加速度大小为零

D.剪断C球上方细线的一瞬间，小球A和B的加速度大小均为零

【答案】C

【解析】开始时，弹簧的弹力为5〃?g,剪断C、。间细线的一瞬间，弹簧的弹力不变，则小球C的加速

度大小为。=笔泮=L5g,A、8的加速度为零，选项A、B错误；同理可知，剪断A、8间细线的一

瞬间，小球C的加速度大小为零，选项C正确；剪断C球上方细线的一瞬间，弹簧的弹力迅速减为零，因

此小球A和B的加速度大小为g,选项D错误.

19.2018年12月8日2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测

器，开启了月球探测的新旅程.嫦娥四号探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终于2019年1月

3日10时26分实现人类首次月球背面软着陆，开展月球背面就位探测及巡视探测，此过程中探测器的成功

变轨至关重要.如图所示，已知月球半径为R,月球表面的重力加速度为go,探测器在距月球表面高度为

3R的轨道I上做匀速圆周运动，在轨道I上A点点火变轨进入椭圆轨道II,在轨道II的近月点B再次点火

进入近月轨道ni,绕月球做匀速圆周运动，不考虑其他星球的影响，则（）

/、

\月球、、-一『7

A.由于探测器在A点和B点处点火后，动能都减少，故探测器在轨道III运动的速率小于在轨道I运动的

速率

B.只有万有引力作用的情况下，探测器在轨道II上通过B点时加速度的大小等于在轨道HI上通过B点时加

速度的大小

C.探测器在轨道IH上绕月球运行一周所需的时间为r=2c但

D.由题中已知条件可求出探测器在轨道I上的运行周期，但不能求出在轨道II上的运行周期

【答案】BC

【解析】变轨处的速度不是探测器在轨道上运行的速度，由堂=，〃'得v=、修，探测器在轨道I运

行的半径大于在轨道III运行的半径，所以在轨道I运行的速率小于在轨道IH运行的速率，A错误；只有万

有引力作用，同一探测器在轨道n上通过8点时的力等于在轨道IH上通过8点时的力，所以加速度相同，B

正确；探测器在轨道III上绕月球运行时，砥0=团停)2七得C正确；根据开普勒行星第三定律，

可求出探测器在轨道1上的运行周期，知道轨道】1的半长轴，可以求出探测器在轨道0上的运行周期，D

错误.

20.如图所示，一变压器原、副线圈匝数比为3：1,原线圈输入电压”=15限sin5O7U(V),副线圈接有理

想交流电压表和一电阻，电阻的阻值为2C,则下列说法正确的是()

A.输入电压的频率为50Hz

B.电压表的示数为5V

C.电阻的电功率为25W

D.当输入电压”的最大值不变而频率升高时，电阻的电功率不变

【答案】BD

【解析】原线圈输入电压“=15小sin50m(V),则角速度为。=5O7rrad/s,所以原线圈中交流电的频率/

=^=25Hz,所以输入电压的频率为25Hz,故A错误；原线圈输入电压“=15gsin50m(V),则原线圈

输入电压的最大值为Um=15gV,原线圈两端电压的有效值为彷=彗V=I5V,电压表显示的是副线

圈的输出电压有效值，根据公式方=手可知电压表的示数为S=lu=5V,故B正确；电阻的电功率以=

U2M23

牛=^W=12.5W,故C错误；当输入电压”的最大值不变，则原线圈输出电压的有效值恒定，故原线圈

的输入电压恒定不变，所以电阻的功率不变，故D正确.

21.如图所示，方向竖直向上的匀强磁场中固定着两根位于同一水平面内的足够长平行金属导轨，导轨上静

止着与导轨接触良好的两根相同金属杆1和2,两杆与导轨间的动摩擦因数相同且不为零，最大静摩擦力等

于滑动摩擦力.现用平行于导轨的恒力尸拉金属杆2使其开始运动，在足够长时间内，下列描述两金属杆

的速度v随时间f变化关系的图象中，可能正确的是()

【解析】当力F作用到杆2上时，杆2立刻做加速运动，随着速度的增加，回路中产生感应电流，杆2

一B2L2V

F

F_F_~~~R~一

受到向左的安培力，此时的加速度“=阳=-------------,则随速度增加，杆2做加速度减小的

加速运动，当加速度减为零时做匀速运动；若此时杆1所受的向右的安培力小于杆1的最大静摩擦力，则

此过程中杆1始终不动，A错误，B正确；由上述分析可知，当安培力增加到大于杆1的最大静摩擦力时,

杆1开始运动，则随着安培力的增加，杆1做加速度逐渐增加的加速运动，杆2做加速度减小的加速运动，

当两杆的加速度相等时，两杆的速度差恒定，此时两杆所受的安培力恒定，加速度恒定，C错误，D正确.

第H卷

二、非选择题：共62分，第22〜25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33〜34题为

选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共47分。

22.（6分）

频闪摄影是研究物体运动常用的实验手段.在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间

发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置.如图所示是

物体下落时的频闪照片示意图，已知频闪仪每隔0.04s闪光一次，地重力加速度大小为9.80mg,照片中的

数字是竖直放置的刻度尺的读数，单位是厘米.利用上述信息可以求出：物体下落至B点时速度大小为

m/s（结果保留三位有效数字），实验中物体由B点下落至C点，动能的增加量约为重力势能减少量的

%（结果保留两位有效数字）.

3.20—

7.1()—

12.50—

19.40—•

【答案】1.1697

4Dl

【解析】根据公式可得VBuTAcnE'WLlGm/s

同理可得vc—vBD=—2T~^L54iMs

物体由8到C过程中，

22

动能增加量为AEk=1w(vc—vfi)

重力势能的减少量为AEp=mgAh=mg-BC

动能的增加量约为重力势能减少量的100%=97%.

23.(9分)

图甲为某多用电表的简化电路图，已知图中电源电动势为15V,内阻可忽略，灵敏电流计量程为。〜100mA,

内阻为20Q.

(1)已知选择开关接1时，改装后电流表的量程为。〜200mA,则R°=C：

(2)当选择开关接2时，欧姆表的中值电阻为Q；

(3)现利用图乙所示电路测量某种电池(电动势约1.5V,内阻约几欧姆)的电动势和内阻.将多用电表选择开

关接1后接入电路，连接好电路，闭合开关S,多次改变电阻箱的阻值，读出对应的多用电表的读数/并作

出:一R图线，如图丙所示.根据:—R图线求出电池的电动势£=V,内阻r=Q(结果保

留两位有效数字)

【答案】⑴20(2)75(3)1.44.3

【解析】(1)由闭合电路欧姆定律得R产罟=20Q

(2)/?中=/?内=]*=75C

(3汪自闭合电路欧姆定律：E=/(R+RA+「)

变形得:=%?斗旦产，由图象的斜率和截距可得

E=1.4V,曰.3Q

24.(12分)

双人花样滑冰是人们喜爱的体育运动.如图所示，光滑水平冰面上男、女运动员在表演就要结束阶段，质

量为“2=45kg的女运动员停止发力后，以v—12m/s的水平速度滑向静止的质量为M—15kg的男运动员，

瞬间被男运动员接住，一起向前匀速滑行了9m,之后男运动员制动做匀减速直线运动滑行了2.25m后停

下.求:

(1)男、女运动员一起匀速运动的速度大小；

(2)男、女运动员一起运动的总时间；

(3)匀减速滑行过程中受到平均阻力的大小.

【答案】(1)4.5m/s(2)3s(3)540N

【解析】(1)以v的方向为正方向，据动量守恒定律有

解得：男女运动员一起匀速运动的速度大小内=」%=4.5m/s

m-vM

Y*I9

(2)一起匀速运动的时间。=?=六s=2s

Vo4.3

据X2=H%2可得，一起匀减速运动的时间々=等=写守S=1S

ZVo4.3

男、女运动员一起运动的总时间，=力+亥=3S

(3)将匀减速直线运动过程逆过来看成匀加速直线运动，有

解得：一起匀减速运动的加速度大小”=管=4.5m/s2

25.(20分)

电子对湮灭是指电子e一和正电子e*碰撞后湮灭，产生伽马射线的过程，电子对湮灭是正电子发射计算机断

层扫描(PET)及正电子湮灭能谱学(PAS)的物理基础.如图所示，在平面直角坐标系xOy上，P点在尤轴上，

且OP=2£,。点在负)，轴上某处.在第I象限内有平行于)，轴的匀强电场，在第H象限内有一圆形区域，

与x、)，轴分别相切于4、C两点，OA=L,在第IV象限内有一未知的矩形区域(图中未画出)，未知矩形区域

和圆形区域内有完全相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里.一束速度大小为w的电子束从A点

沿)，轴正方向射入磁场，经C点射入电场，最后从尸点射出电场区域：另一束速度大小为吸血的正电子束

从。点沿与轴正向成45。角的方向射入第IV象限，而后进入未知矩形磁场区域，离开磁场时正好到达P

点，且恰好与从P点射出的电子束正碰发生湮灭，即相碰时两束粒子速度方向相反.已知正、负电子质量

均为〃/、电荷量大小均为e,正、负电子的重力不计.忽略正、负电子间的相互作用，求：

(1)圆形区域内匀强磁场磁感应强度8的大小和第I象限内匀强电场的场强E的大小;

(2)电子从A点运动到尸点所用的时间；

(3)。点纵坐标及未知矩形磁场区域的最小面积5.

【答案】(赍野⑵?(22(g71

【解析】(1)电子束从A点沿y轴正方向射入，经过C点，

由题意可得电子在磁场中运动的半径R=L

电子在电场中做类平抛运动，得2L=%h

又L—^atr

加速度〃=得

解得

(2)电子束在磁场中运动的周期7-=-=—

VoV0

1Trf

电子在磁场中运动了四分之一圆周，则，2="7=笠

42Vo

在电场中运动时间”=当，故从A到P的时间f=f|+/2="半

VoZVo

(3)速度为媳田的正电子在磁场中运动的半径式2=箕科=嫄L

电子从P点穿过x轴时与x轴正方向夹角为3

r_A]_

L一万，1，Vy—VO

tan0———1,得8=45°

vo

故Q点的纵坐标y=-（V2/?2+2Ltan45。）=~4L

未知矩形磁场区域的最小面积为图中矩形PFMN的面积S=2〃也一1乂=2（啦-1）正

（二）选考题：共15分。请考生从2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。

33.【物理---选修3-3】（15分）

（1）（5分）下列说法正确的是（）

A.外界对气体做功，气体的内能可能减少

B.单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点

C.空气中水蒸气的压强越大，空气的相对湿度就越小

D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同

E.一定质量的理想气体的内能随温度的升高而增大

【答案】ADE

【解析】如果气体吸热的同时对外做功，吸收的热量小于对外所做的功，则内能可能减小，故A正确；

晶体都有固定的熔点，故B错误；空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时水的饱和

蒸汽压之比，故C错误；内能是所有分子动能和分子势能之和，内能不同的物体，当它们的温度相同时，

则它们分子热运动的平均动能可能相同，故D正确：一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，

内能越大，故E正确.

（2）（10分）如图所示，粗细均匀的U形管中，封闭了两段水银柱和两部分空气柱,水银柱A的长度加=25cm,

位于左侧封闭端的顶部.水银柱3与A之间的空气柱长度j=12.5cm,右侧被活塞C封闭的空气柱长度

上=12.5cm,已知玻璃管周围环境温度-27℃时，右侧封闭空气柱的压强恰为po=75cmHg,水银柱B左、

右两部分液面的高度差力2=45cm.保持环境温度，=27℃不变，缓慢拉动活塞C,则：

（1）当水银柱4恰好对U形管的顶部没有压力时，右侧封闭气体的压强为多少？

（2）当U形管内B部分的水银柱左、右两部分液面相平时，活塞C共向上移动多少？

【答案】（1）65cmHg（2）47.5cm

【解析】⑴左侧气体等温变化，有piSLi=p/SL«,

pi=p()—〃g人2=30cmHg，p\=pgh\=25cmHg

解得“=15cm

故左、右两部分水银面的高度差变为①'=力2—2("—Li)=40cm

右侧气体压强〃2'=pi'+〃g〃2'=65cmHg

(2)3部分的水银柱左、右两部分液面相平时，左侧液面下降与，右侧液面上升与

左、右两侧气体压强相等，为p"=25cmHg

对右侧气柱有

poSL2=p"SL2"

解得上"=37.5cm

则活塞上升仁上"一心+牛=47.5cm

34.【物理---选修3-4】(15分)

(1)(5分)在抗击新冠肺炎疫情