2021届河南省郑州市高考物理一模试卷(含答案解析)

2021届河南省郑州市高考物理一模试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.为了防止静电危害，下列措施错误的是（）

A.油罐车上拖一条与地面接触的铁链

B.尽可能保持印染厂车间内空气干燥

C.飞机的轮胎上装有搭地线或用导电橡胶做轮胎

D.在地毯中夹杂导电纤维

2.一物体沿直线运动，其v-t图象如图，已知在第1s内合外力对物体做的功为W,贝4（）

Tm-s*1

A.从第1s末到第3s末，合外力做功为4W

B.从第3s末到第5s末，合外力做功也为W

C.从第5s末到第7s末，合外力做功为2〃

D.从第3s末到第7s末，合外力做功为0

3.如图所示，一质量为m的重物放在水平地面上，上端用一根轻弹簧相连.现用手

拉弹簧的上端P缓慢向上移动，当P点位移为〃时.，重物离开地面一段距离八，则

在此过程中（）

A.拉弹簧的力对系统做功为mg4

B.重物m的机械能守恒

C.弹簧的劲度系数等于清；

n—fi

D.弹簧和重物组成的系统机械能守恒

4.如图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为4：1,电I~~E

压表和电流表均为理想电表，凡为阻值随温度升高而变大的热敏电

阻，R为定值电阻.若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流

电，则下列说法正确的是（

A.变压器副线圈输出电压的有效值为9U

QO20.03

B.t=0.015s时，发电机的线圈平面与磁场方向垂直

C.凡温度升高时，电流表的示数变小，电压表的读数也变小

D.温度升高时，R的电功率增大

5.如图所示，质量为m,带电量为q的粒子，以初速度孙，从4点竖直向上射入真空中的沿水平方

向的匀强电场中，粒子通过电场中B点时，速率%=2为，方向与电场的方向一致，则4、B两

点的电势差为：（）

A.AB.BC.CD.D

6.如图所示,在水平地面附近小球B以初速度"斜向上瞄准另一小球4射出，

恰巧在B球射出的同时，4球由静止开始下落，不计空气阻力.则两球在

空中运动的过程中（）D

务

A.4做匀变速运动，B做变加速曲线运动

B.在相同时间内B球的速度变化一定比A的速度变化大

C.两球的动能都随离地的竖直高度均匀变化

D.4。

7.飞机在离地面某一高度的空中水平匀速飞行，每隔相等时间从飞机上落下一只小球，不计空气

阻力，下列说法正确的是（）

A.小球在空中排成•条竖直线，落地点是等间距的

B.小球在空中排成一条竖直线，而且是等间距的

C.小球在空中排成一条抛物线，落地点是等间距的

D.小球在空中排成一条抛物线,它们的水平距离是等间距的

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8.A、B两圆环置于同一水平面上，其中4均匀带电，B为导体环.当4按如图所

示的方向绕中心转动过程中，B环产生了如图所示方向的感应电流，则（）

A.4可能带正电且转速减小B.4可能带正电且转速增大

C.A可能带负电且转速减小D.4可能带负电且转速增大

9.如图所示，N匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈的面积为S,匀强磁场

的磁感应强度大小为B,线圈转动的角速度为3,线圈和灯泡的电阻均为R,俯视看线圈沿逆时

针方向转动，当线圈转到图示位置时（即线圈平面与磁感线平行），下列说法正确的是（）

A.电流方向发生改变B.线圈中的磁通量变化最快

C.ab边受到的安培力垂直纸面向里D.灯泡中的电流大小包曾

4R

10.地球同步卫星是很重要的一种卫星，它可用做通信、定位、探测和军事等多方面的应用，相信

同学们都应享受过它的贡献啦.关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（）

A.卫星距地面的高度是不确定的

B.卫星的运行周期与地球的自转周期相同

C.这些卫星可以用一根线串起来构成一个圆

D.在阳江市上空会分布有地球同步卫星

11.如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在

水平光滑细杆上。物块质量为M,到小环的距离为3其两侧面与夹子间的

最大静摩擦力均为F.小环和物块以速度D向右匀速运动，小环碰到杆上的钉

子P后立刻停止，物块向上摆动。整个过程中，物块在夹子中没有滑动。小

环和夹子的质量均不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A.物块向右匀速运动时，绳中的张力一定小于2F

B.小环碰到钉子P时，绳中的张力大于2F

C.物块上升的最大高度为手

2g

D.速度"不能超过叵亟i

NM

三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

12.在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材：4打点计时器；B天平:

C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G细线、祛码、小车、祛码盘；从薄木板.

其中多余的器材是;缺少的器材是.

测量时间的工具是;测量质量的工具是.

如图所示是打点计时器打出的小车（质量为m）在恒力尸作用下做匀加速直线运动的纸带，测量数据已

用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为7.请分析，利用这些数据能否验证动能定理？若

不能，请说明理由；若能，请说出做法，并对这种做法做出评价.

13.我校开展学生自己动手进行实验操作的活动，某同学们现要测定电阻Rx的阻值（电阻值约为

1000,除此之外还备有如下器材：

A.电压表M量程为2V、内阻较大

B.电阻箱长：总阻值为999.9。

C.滑动变阻器飞：最大阻值3000

D电源E：电动势34内阻不计

E开关、导线若干

（1）为了较准确地测定Rx的电阻值，该同学选择如图所示的电路。根据电路图连接实物图后，测定电

阻Rx时主要进行了一下实验。请认真审题完成以下填空：

第1步：闭合开关前将％和调至阻值最大位置处：

第2步：闭合S］和S3,断开S2,调节&至合适位置，记录电压表示数U；

第3步：闭合Si和,断开,调节,使电压表的示数仍为U；

第4步：读出％的值记为R,则待测电阻Rx的阻值为。

（2）此实验方案是否存在系统误差？—（填“是”或“否”）

四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

14.一辆执勤的警车停在直公路边，当警员发现前方以v=l（hn/s的速度匀速行驶的货车有违章

行为时，决定前去追赶，立即警车发动起来，以加速度a=2m/s2做匀加速运动，问：

(1)在警车追上货车之前，两车间的最大距离是多少？

(2)警车发动起来后一直做匀加速运动，则至少要多长时间才能追上违章的货车？

15.如图所示，小球沿光滑的水平面冲上一个光滑的半圆形轨道4CB,已知轨道的半径为R,小球到

达轨道的最高点B时对轨道的压力大小恰好等于小球的重力，重力加速度为g,空气阻力忽略不

计。求：

(1)小球到达轨道最高点8时的速度多大;

(2)小球通过半圆轨道最低点A时，轨道对小球的支持力大小;

(3)小球落地点距离4点多远。

16.如图所示，相距为d的两块平行金属板M、N与电源相连，电键S闭合

后，M、N间有匀强电场.一个带电粒子，垂直于电场方向从M板边

缘射入电场，恰打在N板中央.若不计重力，求：为了使粒子能刚好

飞出电场，N板应向下移动多少？

17.在图中的圆圈内是电流表或电压表，开关S闭合后，小灯泡刀、员均

能发光，各表均有示数，已知两灯规格相同，电源电压为5匕实验测得

小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系如下表所示。求：

(1)按题意在圆圈内填上适当的电表，并将电路图画在答题卡内;

(2)开关S闭合后，小灯泡刀两端的电压;

(3)开关S闭合后，两灯消耗的总功率。

U/V1/A

00

0.040.03

0.060.04

0.080.05

0.10.08

0.140.12

0.20.15

0.30.19

0.40.22

0.60.26

1.00.31

1.50.38

2.00.40

2.50.44

3.00.48

4.00.55

5.00.60

参考答案及解析

1.答案：B

解析：解：4油罐车在运输过程中，不断的相互摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地

的铁链，及时导走，故4正确；

区印染厂车间内会产生大量的静电，若空气过于干燥则会引起火灾；故8错误；

C、飞机的轮胎上装有搭地线或用导电橡胶做轮胎，可以将产生的静电及时导走;防止出现大量静电；

故C正确；

£（、在地毯中夹杂导电纤维可以将产生的静电及时导走；故O正确；

本题选择措施错误的；故选：B.

本题考查是关于静电的防止与应用，从各种实例的原理出发就可以判断出答案.

本题考查是关于静电的防止，要求同学们熟练掌握静电的防止的具体实例及做法.

2.答案：D

解析：解：4、物体在第1秒末到第3秒末做匀速直线运动，合力为零，做功为零.故A错误.

B、从第3秒末到第5秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相反，合力的功符号相反，等于-

故8错误.

C、从第5秒末到第7秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相同，合力做功相同，即为分.故C

错误.

。、从第3秒末到第7秒末动能变化量是0,则合力做功为0.故。正确.

故选：D

由速度-时间图象可知，物体在第1秒末到第3秒末做匀速直线运动，合力为零，做功为零.根据动

能定理：合力对物体做功等于物体动能的变化.从第3秒末到第5秒末动能的变化量与第1秒内动能的

变化量相反，合力的功符号相反.从第5秒末到第7秒末动能的变化量与第1秒内动能的变化量相同，

合力做功相同.根据数学知识求出从第3秒末到第7秒末动能的变化量，再求出合力的功；

本题考查动能定理基本的应用能力.由动能的变化量求出合力做的功，或由合力做功求动能的变化

旦

里.

3.答案：C

解析：解：4、拉弹簧的力随着弹簧的伸长慢慢变大，拉力并不等于重力，故做功不是mg",故4

错误；

B、由于弹力对物体做功，所以重物m的机械能增加，故8错误；

C、缓慢向上移动，可以看成物体是处于平衡状态，物体离开地面一段距离伍根据胡克定律知弹簧

的劲度系数为k=券;，故C正确；

n-fl

。、由于外力对弹簧和重物组成的系统做功，所以弹簧和重物组成的系统机械能增加，故。错误；

故选：C

知道手拉着弹簧上端P点缓慢向上移动，可以看成物体是处于平衡状态，拉弹簧的力随着弹簧的伸长

慢慢变大，弹力对物体做功，所以重物小的机械能增加，外力对弹簧和重物组成的系统做功，所以

系统机械能增加.

本题考查了功能关系，重点考查了机械能守恒的条件，只有重力做功或弹簧的弹力做功，本题中应

注意不论是系统还是物体本身机械能均不守恒.

4.答案：4

解析：解：4、由图乙可知交流电压最大值（^=367^/,%=警1/=36%根据称=最得：U2=

也Ui=；x36V=9V,故A正确：

7114

B、周期T=0.02s,可由周期求出角速度的值为e=^=100cad/s,则可得交流电压”的表达式

U=36y/2sinl00ntV,当t=0.015s时，u=36位s讥100兀X0.015K=一36近V,此时电动势最大，

发电机的线圈平面与磁场方向平行，故8错误；

C、t处温度升高时，阻值增大，电流表的示数减小，因为输入电压不变，所以电压表示数不变，故

C错误；

D、t处温度升高时，阻值增大，电流表的示数减小，R为定值电阻，根据P=/R可知电功率减小,

故。错误；

故选：A.

由图乙可知交流电压最大值U7n=36鱼V，周期7=0.02s,可由周期求出角速度的值，则可得交流

电压”的表达式U=362s讥100〃小、由变压器原理可得变压器原、副线圈中的电流之比，Rt处温度

升高时，阻值减小，根据负载电阻的变化，可知电流.

根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比

与匝数比的关系，是解决本题的关键.

5.答案：C

解析：试题分析：粒子，从4到B,根据动能定理得密明旗-顺吸=:愉*,-:睇思因为%=2%,

粒子在竖直方向，只受到重力，所以机械能守恒，则有，圈鳞=lw4,由以上三式，则有%.

第

考点：本题考查带电粒子在复合场中的运动涉及电势差、动能定理的应用.

6.答案：C

解析：A球做的是自由落体运动，也是匀变速直线运动，B球做的是斜抛运动，是匀变速曲线运动，

故A错误；根据公式△u=aAt,由于A和B的加速度都是重力加速度，所以4相同时间内速度变化

等于B的速度变化，故B错误；根据动能定理得：IVC=A£k,重力做功随离地竖直高度均匀变化，

所以AB两球的动能都随离地竖直高度均匀变化，故C正确；4球做的是自由落体运动，B球做的是

斜抛运动，在水平方向匀速运动，在竖直方向匀减速运动，由于不清楚具体的距离关系，所以4、B两

球可能在空中相碰，故。错误

考点：斜抛运动

7.答案：A

解析：解：匀速飞行的飞机上落下一小球，小球做平抛运动，小球在水平方向上做匀速直线运动，

知小球在空中排成一条竖直线，且落地点是等间距的。在竖直方向上做自由落体运动，相等时间内

的间隔在竖直方向上越来越大。故A正确，B、C、。错误。

故选：Ao

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，匀速飞行的飞机上落下一

小球，小球做平抛运动，根据小球水平方向上和竖直方向上的运动规律可知小球在空中排成形状.

解决本题的关键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.

8.答案：BC

解析：解：由图可知，B中电流为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场向外；

由楞次定律可知，引起感应电流的磁场可能为：向外减小或向里增大；

48、若原磁场向里，则4中电流应为顺时针，故4应带正电，因磁场变强，故A中电流应增大，即4的

转速应增大，故A错误，8正确；

CD,若原磁场向外，则力中电流应为逆时针，即4应带负电，且电流应减小，即4的转速应减小，故

C正确，£＞错误；

故选：BC。

A环转动时产生等效电流，若电流产生的磁场使8中的磁通量发生变化，则可以在B中产生感应电流；

根据楞次定律可判断4中带电及转动情况.

本题为楞次定律应用的逆过程，要明确B中感应电流是因为8中的磁通量发生变化引起的，同时还应

知道由于A的转动而形成的等效电流的强弱与转速有关.

9.答案：BCD

解析：解：4、线圈处于中性面时，电流方向改变，图示位置为与中性面垂直的位置，电流方向不变，

故A错误；

8、线圈平面与磁感线平行时，磁通量为零，但磁通量的变化率最大，磁通量变化最快，故B正确;

C、根据楞次定律的推广含义-来拒去留，ab边受到的安培力阻碍线圈的转动，线圈逆时针方向转动，

因此受到的安培力垂直纸面向里，故C正确；

。、根据正弦式交变电流的产生规律可知，产生的感应电动势最大值:Em=NBS3,有效值:E=甯,

根据闭合电路欧姆定律可知，灯泡中的电流大小：/=二=回些,故。正确。

2R4R

故选：BCD.

线框位于中性面时，穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零。

由正弦式交变电流的产生规律可以求出感应电动势有效值，根据闭合电路欧姆定律求解电流。

此题考查了交变电流的产生规律，明确交变电流的产生过程，即可正确解题，注意中性面位置，理

解正弦式交变电流的产生规律。

10.答案:BC

解析：解：AB,根据万有引力提供向心力，列出等式：/抵=加誓(R+h)，其中R为地球半径,

九为同步卫星离地面的高度.由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以T为一定值，根据

上面等式得出：同步卫星离地面的高度八也为一定值，故A错误，8正确.

C、它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球

的引力就不在一个平面上，这是不可能的，因此同步卫星相对地面静止不动，因此这些卫星可以用

一根线串起来构成一个圆，故C正确；

。、由于定点在赤道上空，不可能在阳江市上空，故。错误.

故选：BC.

了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同.

物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心.

通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量.

地球质量一定、自转速度一定，同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角

速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度大小.

11.答案：ACD

解析：解：4、物块向右匀速运动时，则夹子与物体M,处于平衡状态，那么绳中的张力等于Mg,

而物块摆动时和夹子间没有滑动，说明匀速时没有达到最大静摩擦力，绳中的张力一定小于2F,故

A正确；

8、小环碰到钉子P时，物体M做圆周运动，依据最低点由拉力与重力的合力提供向心力，因此绳中

的张力大于Mg，而与2F大小关系不确定，故B错误；

C、依据机械能守恒定律，减小的动能转化为重力势能，则有：^Mv2=Mgh,那么物块上升的最大

高度为h故C正确；

2g

D,因夹子对物体M的最大静摩擦力为2F,依据牛顿第二定律，结合向心力表达式，对物体M,则有：

2F-Mg=M^f,解得：%=J(三产,故。正确；

故选：ACD.

匀速运动时，处于平衡状态，整体分析，即可判定绳子中张力；

当做圆周运动时，最低点，依据牛顿第二定律，结合向心力表达式，即可确定张力与Mg的关系，与

2F关系无法确定；

利用机械能守恒定律，即可求解最大高度；

根据两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F,利用牛顿第二定律，结合向心力，即可求解。

考查平衡条件的内容，掌握圆周运动是变速运动，处于非平衡状态，理解向心力的表达式，及牛顿

第二定律的运用，最后掌握机械能守恒的条件及其内容。

12.答案：C、E毫米刻度尺打点计时器天平

解析：解：打点计时器是一种计时仪器，通过纸带能记录时间，故不需要秒表.打点计时器应使用

交流电源，不需要电池.故多余的器材是C、E；

测量点与点之间的距离要用毫米刻度尺，故缺少的器材是毫米刻度尺.测量时间的工具是打点计时

器；测量质量的工具是天平.

能.

从4到B的过程中，恒力做的功为明8=FXAB物体动能的变量为：

E-E--mvl--mv^—-7n(—)2--m(—)2—-mXB~^A

Ak.iBjkA.ZA12o2**22y'2T'^24Tz

只要验证票即可

优点：4、B两点的距离较远，测量时的相对误差较小；缺点：只进行了一次测量验证，说服力不强.

故答案为：C、E；毫米刻度尺；打点计时器；天平；理由见上；

打点计时器本身能记录时间，不需要秒表.打点计时器使用的是交流电源，不需要电池.要测量速

度，必须用到毫米刻度尺测量位移，故缺少了毫米刻度尺.测量质量的工具是天平.利用匀变速运

动的推论：一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可测量4点和8点的速度，从而得到动

能的变化量.

“探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时

学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力.要知道打点计时器通过打点来计时，用了打点

计时器就是不再需要其他计时仪器.

13.答案：(12、S3、&、R(2)否

解析：

试题考查等效替代法测电阻；分别将待测电阻Rx和电阻箱&接入电路，使电压表的示数保持不变,

则&示数和Rx的阻值相等。本题第一问考查电路连接方法，先将％接入电路时，闭合&和S3,断开

S2,调节&；再将电阻箱％接入电路时，闭合S】和52,断开S3,调节治,此时&的阻值不能在改变，

否则就不是等效替代。

本题第二问考查对实验原理和系统误差的理解，因为是等值替换才能使电压表的示数保持不变，所

以没有系统误差，只有偶然误差。

解：(1)第2步：闭合Si和S3,断开S2,记录电压表示数U。

第3步：闭合Si和S2,断开S3,调节%使电压表的示数仍为U,两次实验电压表读数相等，则&的电

阻值与&的阻值相等，即&=凡

(2)因为是等值替换才能使电压表的示数保持不变，所以没有系统误差，只有偶然误差。

故答案为：⑴$2、S3、Ri、R(2)否。

14.答案：(l)25m；(2)10s。

解析：(1)警车在追赶货车的过程中，当两车速度相等时，它们的距离最大，设警车发动后经过匕时

间两车的速度相等，

则：ti=—=—=5s,

a2

sg=VQ—10x5m—507TI,

11

0=-x2x50m=25m,

所以两车间的最大距离为：&s=s货-s警=50-25=25m；

(2)(1)设经过时间3两车相遇，则有：

s'货—

1n

即=//，

代入数据解得：t=10s。

15.答案：解：(1)小球在最高点时，有：N+mg^m-

由题意N=mg

解得：v=y/2gR

(2)由机械能守恒得：=mg•2R4-|mv2

设在4点，小球受的支持力为M,由牛顿第二定律得：N'-mg=m^

解得：N'=7mg

(3)小球离开轨道平面做平抛运动，由平抛运动规律得h=2R=\gt2

即平抛运动时间：t=2j|

所以：x=vt=2V2/?

答：(1)小球到达轨道最高点B时的速度为何

(2)小球通过半圆轨道最低点4时，轨道对小球的支持力大小是7mg；

(3)小球落地点距离A点的距离'