2021届全国百所名校新高考原创预测试卷（四）物理

2021届全国百所名校新高考原创预测试卷（四）

物理

★祝考试顺利★

注意事项：

1、考试范围：高考范围。

2、答题前，请先将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色签字笔填写在试题卷和答题卡

上的相应位置，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。用2B铅笔将答题卡上试卷

类型A后的方框涂黑。

3、选择题的作答：每个小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂

黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非选择题答题区域的答案一律无效。

4、主观题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸

和答题卡上的非答题区域的答案一律无效。如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答

案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。

5、选考题的作答：先把所选题目的题号在答题卡上指定的位置用2B铅笔涂黑。答案用

0.5毫米黑色签字笔写在答题卡上对应的答题区域内，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非选

修题答题区域的答案一律无效。

6、保持卡面清洁，不折叠，不破损，不得使用涂改液、胶带纸、修正带等。

7、考试结束后，请将本试题卷、答题卡、草稿纸一并依序排列上交。

一.选择题（共8题，每题6分，错选，多选0分，少选3分，共计48分）

1.质量为m=60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图象如

图所示.取g=10m/st由图象可知

A.f=0.5s时他的加速度3m/S?

B.f=0.4s他处于超重状态

C.r=1.1s时他受到单杠的作用力的大小是620N

D.f=1.5s时他处于超重状态

【答案】B

【解析】

【分析】

速度时间图象的斜率表示加速度，根据图象求出片0.4s和片1.1s时的加速度，再根据牛顿

第二定律求出单杠对该同学的作用力.根据加速度方向分析人的运动状态.

【详解】A、根据速度图象的斜率表示加速度可知，Q0.5s时，他的加速度为0.3m/s2,选

项A错误；

B、i=0.4s时他向上加速运动，加速度方向竖直向上，他处于超重状态，B正确；

C、Z=l.1s时他的加速度为0,他受到的单杠的作用力刚好等于重力600N,C错误；

D、i=15s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，选项D错误；

故选B.

【点睛】根据速度-时间图象斜率代表加速度的特点，可以计算Q0.5s时的加速度；根据加

速度的方向，可以确定他的超、失重状态.

2.如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图，在大导体板MN上铺一薄层中药材，针状电

极。和平板电极MN接高压直流电源，其间产生较强的电场.水分子是极性分子，可以看成棒

状带电体，一端带正电，另一端带等量负电；水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分

离出去，在鼓风机的作用下飞离电场区域从而加速干燥.图中虚线ABCD是某一水分子从A处

由静止开始的运动轨迹.下列说法正确的是

高

H压

流

电

源

A.A处的电场强度大于D处

B.B处的电势高于C处

C.水分子做匀变速运动

D.水分子由A运动到C的过程中电势能减少

【答案】I)

【解析】

由于A处的电场线较D处稀疏，故A处的电场强度小于D处，选项A错误；顺着电场线电势

降低，故B处的电势低于C处，选项B错误；由于电场的分布不均匀，由图可知，上端的电

场强度大于下端电场强度，根据F=qE可得，水分子运动时受到电场力大小不相等，不可能做

匀变速运动，故C错误：水分子由A运动到C的过程中，电场力做正功，电势能减少，故D

正确；故选D.

3.如图所示，为了减少输电线路中的电能损耗，电厂发出的交流电经变电所升为

U=22000V2.sznl00^(V)的高压后再远距离输电，后经过匝数比为100：1的理想变压器

将电压降压后供居民用电，若输电线的电阻=10。，则()

A.降压变压器输出电压为220，

B.降压变压器输出电压的频率低于50M

C.降压变压器原线圈的导线比副线圈的要粗

D.降压变压器输出电流为输入电流的100倍

【答案】D

【解析】

【分析】

题考查变压器的变压规律，根据变压规律、电阻定律分析可得.

【详解】A.电厂发出的交流电经变电所升为U=220()6山10分£。，故有效值为

22000V,若不考虑输电线电阻，则降压器的输入电压为22000V,输出电压为22000X击=220V,

是输电线由电阻，故输出电压小于220V,A不符合题意；

B.电厂发出的交变电流的f=U业=50HZ,变压器不改变交变电流的频率，降压变压器输出

2%

电压的频率等于50Hz,故B不符合题意；

C.降压变压器中副线圈的电流大于原线圈的电流，则副线圈导线比原线圈导线粗.故C不符

合题意.

D.根据理想变压器可知，降压变压器输出电流为输入电流的10。倍，故D符合题意.

故选D.

【点睛】当原线圈和副线圈都为一个时，电压规律:

幺=2

u2n2

输入电压决定输出电压；

电流规律：

A_n2

，2%

输出电流决定输入电流；

理想变压器输出功率大小决定输入功率大小，二者功率相等，频率相同.

4.建筑工地上，常采用塔吊将材料搬运上高处，在某次搬运物体的过程中，该物体在水平方

向上匀速运动，在竖直方向上用电动机通过轻质绳由静止向上吊起，其电动机的功率户随时

间大变化如图所示，则下面关于物体运动的加速度与时间关系的。一，图像，机械能与上升高

度关系的E-〃图像，物体运动的轨迹）,—X图像，在竖直方向速度与时间关系的V—/图像，

正确的是（）

P-：

3-----1--------1

II

II

0£3

【答案】D

【解析】

【详解】AD.由题意知：竖直方向上，在0~。时间内，物体有

-6-mg-ma,

v

故a随/增大而减小，当4=0时做匀速，在时间内，物体有

mg——P,-=ma,

v

a随y减小而减小，当。=0时，再次匀速，故A错误；故D正确，

c.0~彳时间内的加速阶段合力竖直向上，彳时间内的减速阶段，合力竖直向下，与速度

有夹角，且合力应指向轨迹内侧，故C错误；

B.机械能改变量

AE=Fh,

其斜率为绳子拉力，且为变力，故B错误.

5.如图所示，把倾角为30°的粗糙斜面体放置于粗糙水平地面上，物块/通过跨过光滑定滑

轮的柔软轻绳与小球6连接，。点为轻绳与定滑轮的接触点，初始时，小球8在水平向有的拉

力?作用下，使轻绳。8段与水平拉力厂的夹角为6=120?,整个系统处于静止状态，现将。8

段轻绳保持方向不变，。逐渐减小至30°的过程中，斜面体与A物块均保持静止，4物块质量

为2%小球6质量为例则下列说法正确的是（）

0

B.作用在6上的拉力最小为空加g

C.地面对斜面体摩擦力最大为'mg

D.轻绳拉力先变大后变小

【答案】C

【解析】

【详解】C.当。=120?时，OB线拉力

7=/^=亚

sin60°3

向右水平拉力

F=mgcot60°=-^-fng，

利用整体法，此时地面对斜面体摩擦力最大

rk6

J=F=­mg>

故C正确;

AD.对/分析

2mgsin30°+f=T,

当摩擦力沿斜面向下，当。变小至30°过程中，绳子拉力减小至零，摩擦力先减小至零，再

反向变大，故A、D错误；

B.当拉力厂与0B绳垂直时拉力最小：

F=mgsin30°=—mg；

故B错误.

6.在光滑水平面内有一直角坐标系xa,在夕0时刻，质量为m2kg的物块从直角坐标系的坐

标原点。以一初速度％沿y轴正方向开始运动，同时受一沿+x方向的恒力/作用，其沿x方

向的位移x与x方向的速度的平方W关系如图甲所示，沿y方向的位移y随时间t的变化关

系如图乙所示。下列说法正确的是

A.物块做匀变速曲线运动

B.物块受到的恒力/MN

C.f=4s时物块位移尸10m,方向与x轴正向成37°

D.t=4s时物块的速度为。=5.5m/s,方向与x轴正向成37°

【答案】AC

【解析】

【详解】A.分析物体在x方向上的运动情况，根据速度-位移关系可知，户上，片小图象

2a

的斜率表示加速度二倍的倒数，a=lm/s2,位移-时间图象的斜率等于速度，倾斜的直线表示物

体做匀速直线运动，y方向上做匀速直线运动，则物体做匀变速曲线运动，故A正确；

B.根据牛顿第二定律可知，4屣？=2N,故B错误；

C.b4s时，X方向上的位移

12

x=—at=8m

2

y方向上的位移尸6m,根据运动的合成与分解可知，物块的位移

+/=10m

方向与x轴的夹角0满足

tandy

X

可得

6=37°

故C正确；

D.物体做类平抛运动，片4s时，速度与x轴的夹角由满足tan4>=2tan0,即0r37°,故

D错误。

故选AC«

7.如图所示，加V下方有水平向右的匀强电场，半径为此内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管

力的固定在竖直平面内，直径A?垂直于水平虚线物，，圆心。在砌V上，一质量为必、可视为质

点的、带电荷量为+q的小球从半圆管的/点由静止开始滑入管内，小球从8点穿出后，始终

在电场中运动，C点（图中未画出）为小球在电场内水平向左运动位移最大时的位置.已知重力

加速度为g，小球离开绝缘半圆管后的加速度大小为号■.则下列说法正确的是（）

A.匀强电场的电场强度大小为一

4mg

B.小球在管道内运动到6点的加速度大小迪g

3S

R

C.小球从8到。过程中做匀变速曲线运动，且水平方向位移为一

2

D.小球在管道内由A到8过程中的最大速度为，脑

【答案】BCD

【解析】

【详解】A.小球离开绝缘半圆管后，根据牛顿第二定律可得:

,(团+(mg)2=m-|g

所以

E.4mg

3q

故A错误;

B.对小球从A到B的运动过程应用动能定理可得：

1,

2mgR-qER=—mv；

所以

小球在6点受重力、电场力和轨道支持力作用，故竖直方向向心加速度为:

R3

水平方向的加速度为

.qE4

所以在B点的合加速度为:

472

故B正确;

,4

C.小球从6点离开后在水平方向做匀减速运动，加速度a=§g,则从8点运动到C点的水

平方向位移为:

尸虫1

2a'2

故C正确;

D.小球在管道内由4到27过程中出现最大速度的位置在平衡位置，此位置与圆心的连线与水

平方向夹角为9,则平衡位置满足:

tan”*

即

6=37

从Zl点到此平衡位置，由动能定理:

1,

/ngR(l+sin37)-</£/?(!-cos37)=—mv~n

解得

选项D正确。

8.如图所示，正方形a6cd区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，甲、乙两带电粒子从a点沿

与段成30°角的方向垂直射入磁场，甲粒子垂直于6c边离开磁场，乙粒子从ad边的中点离

开磁场.已知甲、乙两带电粒子的电荷量之比为1：2,质量之比为1：2,不计粒子重力.以

下判断正确的是（）

A.甲粒子带负电，乙粒子带正电

B.甲粒子的动能是乙粒子动能的24倍

C.甲粒子在磁场中的运动弧长是乙粒子在磁场中运动弧长的6倍

D.如果改变入射速度大小，甲粒子有可能从助边射出，乙粒子不可能从6c边射出

【答案】BC

【解析】

【详解】A.由甲粒子垂直于A边离开磁场可知，甲粒子向上偏转，所以甲粒子带正电，由粒

子从ad边的中点离开磁场可知，乙粒子向下偏转，所以乙粒子带负电，故A项与题意不相符:

B.设磁场区域的边长为£,由几何关系可知，

R甲=2£

乙粒子在磁场中偏转的弦切角为60”,弦长为《，所以

2

—=2/?^sin60

2

解得：

R片立L

6

由牛顿第二定律得：

V2

qvB=m—

动能：

线，心生

k22m

所以甲粒子动能是乙粒子动能的24倍，故B项与题意相符;

C.甲粒子的运动的弧长

60__1TIL

=----x2兀x2Lx—=——

।2兀23

乙粒子的弧长

120°c上LgnL

=-----XZ7TX------=-------

'2K69

甲粒子在磁场中的运动弧长是乙粒子在磁场中运动弧长的6倍，故C项与题意相符;

D.根据=可知

qB

如果改变入射速度大小，甲粒子有可能从劭边射出，但是当乙粒子速度足够大时，可能从6c

边射出，故D项与题意不相符.

二、非选择题：第9~12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13~16题选考题，考生根

据要求作答

9.装有拉力传感器轻绳，一端固定在光滑水平转轴0,另一端系一小球，空气阻力可以忽

略.设法使小球在竖直平面内做圆周运动（如图甲），通过拉力传感器读出小球在最高点时绳

上的拉力大小是耳，在最低点时绳上的拉力大小是鸟.某兴趣小组的同学用该装置测量当地

的重力加速度.

（1）小明同学认为，实验中必须测出小球的直径，于是他用螺旋测微器测出了小球的直径，

如图乙所示，则小球的直径d=______mm.

（2）小军同学认为不需要测小球的直径.他借助最高点和最低点的拉力片、F2,再结合机械

能守恒定律即可求得.小军同学还需要测量的物理量有（填字母代号）.

A.小球的质量m

B.轻绳的长度/

C.小球运动一周所需要的时间T

（3）根据小军同学的思路，请你写出重力加速度g的表达式.

【解析】

【分析】

螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读，固

定部分每个刻度为0.5加，可动部分每个刻度单位为0.01mm；根据牛顿第二定律，在最低点

与最高点列出合力提供向心力的表达式，再结合机械能守恒定律，即可求解.

【详解】（1）螺旋测微器的固定刻度读数5.5mm,可动刻度读数为0.01X19.5=0.195mm,所

以最终读数为：固定刻度读数+可动刻度读数=5.5mm+0.195mm=5.695mm.

22

（2、3）由牛顿第二定律，在最高点，则有6+/叫=/〃、，而在最低点，则有：F2mg=m上;

rr

1ip_p

再依据机械能守恒定律，则有：-mvl=-mv[+2mgr,联立上式，解得g=f-L,因

226m

此已知最高点和最低点的拉力耳、耳，小军同学还需要测量的物理量有小球的质量m,故A

正确，BC错误；根据小军同学的思路，重力加速度g的表达式为g=%二&；

6m

10.某组同学选用下列实验器材测量某型号锂电池的电动势£（约910和内阻r（约几十欧）：

A.电压表K（量程5V,内阻为4000Q）

B.灵敏电流表4（量程6加，内阻为20Q）

C.电阻箱A（0-999.9Q）

D.定值电阻尼（4000Q）

E.定值电阻尼（1000Q）

F.开关S一只、导线若干

（1）该组同学从上述器材中选取了6、C、尸来测量锂电池的电动势和内阻，实验操作一

（选填“可行”或“不可行”）

（2）该组同学采用了如下甲图电路来测量锂电池的电动势和内阻，实验需测多组数据及保证

器材安全使用，连接在实验线路中的必应选（选填“用”或“尼”）

（3）读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值，测得多组电压值〃及电阻值吊，

然后作出!一4•图象，如图乙所示，由图中所给的数据可求得锂电池的电动势后______V,

UA.

内阻LQ（保留两位有效数字）.

【答案】(1).不可行(2).R(3).10(4).42

【解析】

【分析】

11

考查测电源电动势和电阻的方法，根据闭合电路欧姆定律列式，变形求出一-左的表达式，

UA,

由斜率和截距便可求得E、r.

【详解】(1)口]电源电动势约为9V,电流表量程为6mA,应用电流表与电阻箱测电源电动势

与内阻实验，电路最小电阻阻值为：

E9

电阻箱R最大阻值999.9Q,用B、C、F不能测电源电动势与内阻.

[2]电源电动势约为9V,电压表量程为5V,应把电压表量程扩大为10V,电压表内阻为4000Q,

串联电阻阻值为4000Q,定值电阻R。应选择R2.

(3)[3][4]改装后电压表量程为原电压表量程的2倍，电压表示数为U时，路端电压为2U,

由图甲所示电路图可知，电源电动势为：

2U

E=2U+Ir=2U+~r,

人

整理得：

1_2r2

+

~U~~ERy~E

11

由图示--"图像可知：

U%

2r1.2-0.2

k=—=-------7

E12x10-2

2

b=—=0.2

E

解得:E=10V,r*=42Q；

故答案为(1)不可行；(2)R2；(3)10,42.

【点睛】高中物理涉及到图像问题时，往往是一次函数关系，可以从最基本的关系入手，变

形写出图像纵轴对应物理量的表达式，根据斜率、截距分析可得.

11.中国航天科工集团公司将研制时速达千公里级的“高速飞行列车”.“高速飞行列车”是

利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力，通过磁悬浮减小摩擦阻力，实现超声速运行的

运输系统.若某列高速飞行列车的质量为妒1.6xl()4kg,额定功率为尸1.2X10'W,阻力恒为

4=4X10%,假设列车在水平面内做直线运动.

(1)若列车以恒定加速度才5m/s2启动，则匀加速过程持续的时间；

(2)若列车以额定功率启动直到达到最大速度所用的时间为t0=100s,求列车在该过程的位移.

【答案】(l)20s(2)1.2X10%

【解析】

【详解】(1)由于片&

p-Ff-nia

得

仁20s

(2)整个过程中根据动能定理得

12

Pto—Ffx=­mv%

2

P

—=100m/s

Ff

得

x=\.2X10!m.

12.如图所示，在平面内,y轴左侧有沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为£;在0〈水工

区域内，x轴上、下方有相反方向的匀强电场，电场强度大小均为2£;在x>£的区域内有垂直于

x0平面的匀强磁场,磁感应强度大小不变、方向做周期性变化.一电荷量为q、质量为小的带

正电粒子(粒子重力不计)，由坐标为(-z,右)的火点静止释放.

2

(1)求粒子第一次通过y轴时速度的大小；

(2)求粒子第一次射入磁场时的位置坐标及速度；

(3)现控制磁场方向的变化周期和释放粒子的时刻,实现粒子能沿一定轨道做往复运动,求磁

场的磁感应强度8的大小取值范围.

【答案】⑴』逆"(2)(L,02,陛，方向与x轴正方向成45。角斜向上

2mE

qL

【解析】

试题分析：(1)对于粒子从A点到y轴的过程，运用动能定理求解粒子第一次通过y轴时速

度大小；(2)进入OVxVL区域间偏转电场时作类平抛运动，由运动的分解法，求出偏转的

距离，确定第一次射入磁场时的位置坐标.由速度的合成求出粒子第一次射入磁场时的速

度.(3)在磁场中，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，求出轨迹半径表达式.要

实现粒子能沿一定轨道做往复运动，粒子的运动轨迹关于x轴必须对称，根据对称性和几何

关系得到轨迹半径的最小值，求得B的最大值，从而求得磁场的磁感应强度B大小取值范围.

(1)粒子从/点到y轴的过程，根据动能定理得好Z=:根诏一0,得4旦；

2Vm

(2)进入0<x<L区域间偏转电场作类平抛运动，则得4=%乙与=!'丝艾产，

2m

所以第一次射入磁场时的位置坐标为(L,L)；

但场，方向与X轴正方向成45°角斜向上.

速度大小.

(3)在磁场中，粒子做匀速圆周运动，根据向心力公式有4yB=

c/MV

轨道半径/?=一:

qB

由对称性可知，射出磁场后必须在X轴下方的电场中运动，才能实现粒子沿一定轨道做往复

运动，如图所示.

当CC|=5+《+!=当时，轨道半径R最小，对应的磁感应强度B最大，粒子紧贴X轴进

2222

入y轴左侧的电场.

由几何关系得R2+R2=CC2得最小半径R=手L,

mv_4y]2mEqL

磁感应强度的最大值:D

qR3qL

4/

磁感应强度大小取值范围为0W8W

3\qL

13.关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法中正确的是（）

A.一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能减少

B.气体向真空的自由膨胀是不可逆的

C.热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成

D.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”

E.0℃的水和的冰的内能是相等的

【答案】ABC

【解析】

【详解】A.一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则o=o./yo,根据△〃=/件0

可知，气体的内能减小;故A正确.

B.热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，

故气体向真空的自由膨胀是不可逆的；故B正确.

C.热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制或;故C正确.

D.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变

化”；故D错误：

E.内能取决于物质的量、温度和体积，只有温度无法确定内能的大小；故E错误.

14.如图所示，水平桌面上有一质量沪2例开口向上缸壁厚度不计的汽缸，质量m2A•名、横截

面积910〃的活塞密封了一定质量的理想气体.一根轻绳一端系在活塞上，另一端跨过两个

定滑轮连着一根劲度系数依200八/m的竖直轻弹簧，弹簧的下端系一质量M=5m的物块.开始

时，缸内气体的温度&=127℃,活塞到缸底的距离〃=80。/，弹簧恰好处于原长.已知大气压

强R=1.0X1()5为，不计一切摩擦，现使缸内气体缓慢冷却，已知当地重力加速度为吏10Wy,

求：

①气缸恰好离开桌面时，气体压强为多大；

②气缸恰好离开桌面时，气体温度为多少.

【答案】①0.8X107^②_73C.

【解析】

【分析】

考查热力学理想气体方程，选择合适的研究对象，根据平衡关系可以求出前后状态的压强,

再根据理想气体方程计算可得.

【详解】①以气缸为研究对象，当气缸刚好离开桌面时，根据平衡条件可得：

，购+”及6S,

解得：9=0.8X10%；

②初状态气体的压强为：

mg.

Pi=Po+---=1.2X10Pa；

s

体积匕=£|980S；

温度71=127+273=400^；

刚好被提起时，活塞下降的高度为X,则有:

k肝（研