2021年北京市东城区高考物理二模试卷(含答案详解)

2021年北京市东城区高考物理二模试卷

一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）

1.以下有关热现象的说法中正确的是（）

A.物体的温度越高，内能越大

B.气体分子的平均动能增大，气体的压强一定增大

C.扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做分子热运动

D.两个分子从无穷远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子力先变大后变小，再变

大

2.利用发波水槽得到的水面波形，如图甲和乙。由此可知（）

甲乙

A.甲和乙都是衍射图样B.甲和乙都是干涉图样

C.甲是衍射图样，乙是干涉图样D.甲是干涉图样，乙是衍射图样

3.下列有关四幅图的说法中正确的是（）

粗糙斜面上的金属球M在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动

B.单摆的摆长为L,摆球的质量为小、位移为》,此时回复力为F=-詈x

作简谐运动的某质点在G时刻速度与加速度方向都发生了变化

在张紧的绳子上悬挂5个摆，当4摆振动的时候，通过绳使其余各摆做受迫振

动，只有E摆振动周期等于4摆振动周期

4.如图所示，甲、乙两人从同一点出发沿同方向做直线运动的位移图象，**叩.

则在时间。〜h内，下列说法正确的是（）•

A.两人的平均速度相同1,

B.甲的速度总是大于乙的速度

C.甲的路程大于乙的路程

D.甲的位移大于乙的位移

5.氢原子从能级4跃迁到能级8时，释放频率为匕的光子；氢原子从能级B既迁到能级C时，吸收频

率为玲的光子。若吟＜匕，则氢原子从能级4跃迁到能级C时，下列说法正确的是（）

A.释放频率为匕-彩的光子B.释放频率为匕+彩的光子

C.吸收频率为匕-%的光子D.吸收频率为匕+%的光子

6.如图1所示的平行板电容器两极板4、B间有一周期性变化的电场，其电场强度随时间变化的图

象如图所示（取水平向右的方向为正方向），纵坐标代表电场强度.从t=0时刻开始，电场按图2

所示的情形周期性变化.在t=g时刻，有质量为血、电量为e、初速为零的电子，仅在电场力

作用下从两板间中点位置开始运动，极板间距离足够大，下列说法正确的是（）

A.电子一直向着4板运动

B.电子一直向着B板运动

C.电子一定能到达4板

D.电子一定在两板间中点位置两侧做往复运动

7.如图所示为一大人与小孩在公园玩荡秋千的示意图。设小孩与坐垫的总质量为加，悬绳的质量

忽略不计。现大人用力F水平向左缓慢推悬绳的。点，用T表示悬绳。力段拉力的大小，则在。点

向左移动的过程中

A

O

A./；•逐渐变大，r逐渐变大B.F逐渐变大，T逐渐变小

B

lly[3,,,

A.-MgL

5V3+8J

B.1~MgL

12+y[3...

C.F-MgL

3V3...

D.—MgL

9.如图是根据某次测定电源的电动势和内阻的实验记录的数据作出的U-/图象，下列关于这个图

象的说法中正确的是（）

UN

3.0

2.6k

0.20.40.6//A

A.纵轴截距表示待测电源的电动势，即E=3,0V

B.横轴截距表示短路电流，即/。=0.6/1

C.根据r=3计算出待测电源内阻为50

D.根据r=|净，计算出待测电源内阻为500

10.如图所示为a粒子散射实验装置，a粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜

分别放在图中4BC。四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数可能符合事实的

是（）（填选项前的字母）

A.1305、25、7、1B.202、405、625、825

C.1202、1010,723、203D.1202、1305、723、203

11.在探究光电效应现象时，某小组的同学使用频率为"的单色光照射某金属时，逸出的光电子最大

初动能为已知普朗克常量用也表示，贝H）

A.用频率为;的单色光照射该金属时有可能发生光电效应

B.用频率为2。的单色光照射该金属时逸出的光电子最大初动能等于2&

C.该金属的逸出功为狂

D.若增加该光的强度，则逸出的光电子最大初动能增大

12.2019年4月10日，人类历史上第一张黑洞照片被公布。第一宇宙速度又叫做环绕速度，第二宇

宙速度又叫做逃逸速度，理论分析表明。逃逸速度是环绕速度的&倍，即，=再，这个关系

对于其他天体也是正确的。由此可知，天体的质量M越大，半径R越小，逃逸速度也就越大，也

就是说，其表面的物体就越不容易脱离它的束端。有些恒星，在它一生的最后阶段，强大的引

力把其中的物质紧紧地压在一起，密度极大，每立方厘米的质量可达数吨。它们的质量非常大，

半径有非常小，其逃逸速度非常大。于是，我们自然要想，会不会有这样的天体，它的质量更

大、半径更小，逃逸速度更大，以3xlO8m/s的速度传播的光都不能逃逸？如果宇宙中的真的

存在这种天体，即使它却是在发光，光也不能进入太空，我们也根本看不到它，这种天体称为

黑洞。（材料引自高中物理必修2-P46页“科学漫步”）

根据以上材料及所学知识分析，下列关于黑洞的说法最为合适的是（）

A.分析黑洞问题，可以借助黑洞发出的光来分析

B.黑洞没有质量，对其周围的物体没有引力的作用

C.若已知黑洞的质量，结合万有引力的知识可初步求出黑洞的半径

D.黑洞没有逃逸速度

13.如图为电压互感器的示意图，把低压交流电压表接在副线圈上，可以

测量高压输电线路的电压.原、副线圈的匝数分别为小和电，下列说

法正确的是（）

A.如应该用较粗的导线，电可以用较细的导线

B.如果电压表的读数为外，则输电线路的电压为外信

C.原线圈电流的频率高于副线圈电流的频率

D.如果高压线路为直流输电线路，只要把交流电压表换成直流电压表就同样可以测量线路的电

压

14.为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球的条件是（）（引力常

量G为已知）：

①运转周期和轨道半径②质量和运转周期③轨道半径和加速度④环绕速度和质量.

A.①或③B.①或④C.②或③D.②或④

二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

15.某同学用如图甲所示的实验电路来测量未知电阻仆的阻值.将电阻器接入a、b之间，闭合电键

S,适当调节滑动变阻器R'后保持滑片位置不变，改变电阻箱的阻值R,得到多组电压表的示数U

与R的数据，并绘出如图乙所示的U—R图象.

（1）用待测电阻心替代电阻箱，读得电压表示数为5.0也利用图乙中的U-R图象可得及=2（

保留两位有效数字）.

（2）使用较长时间后，电源的电动势可认为不变，但其内阻增大，该同学为了测量电源的电动势E和

内阻r,设计了如图丙所示的实验电路.已知定值电阻的阻值为R。，两电压表可视为理想电压

表.实验中，该同学多次改变滑动变阻器的滑片位置，记录电压表®和®）的示数Ui和外，画

出6-%图象如图丙所示，已知图线的横截面积为a,纵截距为b,则蓄电池的电动势E=,

内电阻r=.（用题中给出的物理量符号表示）

16.某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球4和B,实验步骤如下：

①用天平测得A、B两小球的质量分别为血1、m2,且mi>m2

②如图所示安装器材，在竖直木板上记下。点（与装置C点的小球的球心等高），调节斜槽使其末端的

切线水平

③C处先不放小球，将球4从斜槽上的适当高度由静止释放，球4抛出后撞在木板上的平均落点为P

④再将球B置于C处，让球4从斜槽上的同一位置由静止释放,两球碰后落在木板上的平均落点为M、

N

⑤用刻度尺测出三个平均落点到0点的距离分别为九M、MhN

回答下列问题：

（1）若C点到木板的水平距离为x,小球的平均落点到。点的距离为九，重力加速度为g,则小球做平抛

运动的初速度%=______

（2）若两小球的碰撞为弹性碰撞，则下列关系式正确的是______

A.hp+丽=hMB.hp+%=端

C.M+弧=弧D.自+启=居

（球木板

晨Y.........O

CM

P

N

三、简答题（本大题共1小题，共9.0分）

17.骑车上陡坡时为了省力可走s形路线，请分析这样做的物理依据

四、计算题（本大题共3小题，共31.0分）

18.如图所示，电路由8个不同电阻构成，已知R=120,其余未知,测得4、B间总阻为40,若&变

为6。，则4、B间电阻变为多大？

;A.4-

RR

19.下图所示，为一组未知方向的匀强电场的电场线，把电荷量为lx10-6c的负电荷从4点沿水平

线移至B点，静电力做了2x10-6/的功，a、B间的距离为2cm,求：

(1)4、B两点间的电势差是多大？若B点电势为IV,则4点电势是多大？

(2)匀强电场的场强是多大？方向如何？

20.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在半径R=V^n的圆形匀强

磁场区域。边界与X、y轴均相切，磁感应强度B=2T,方向垂直于纸面向里。

过磁场区域圆心。「和坐标原点。的直线交磁场区边界于Pi、22两点；第四象

限内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度E=4x103l//mo一带正电的粒

子由P点以%=lx1037n/s的初速度平行于x轴负方向射入磁场区域，己知粒子的比荷为£=

2.5x102c/kg。忽略粒子所受的重力。求：

(1)粒子做圆周运动的圆心。2与点「2之间的距离;

(2)粒子从第一次进入磁场至第二次进入磁场所经历的时间。(结果可用根号表示)

参考答案及解析

1.答案：D

解析：试题分析：质量一定的物体的温度越高内能就越大，A错误。气体分子的平均动能增大，体

积越小，气体的压强一定增大，8错。布朗运动是花粉颗粒的无规则热运动，反映了水分子无规则热

运动，所以C错。两个分子从无穷远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子力先变大后变

小，再变大，。对

考点：分子的无规则热运动

点评：本题考查了热学中分子热运动常见的概念，对于温度的微观理解是分子平均动能的标志，物

体的内能还跟分子个数有关。

2.答案：C

解析：解：波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象，故图甲说明发生了明显的衍射现象；

当频率相同的两列波相遇时当波程差为波长的整数倍时振动加强，当波程差为半个波长的奇数倍时

振动减弱，使有的地方振动加强有的地方振动减弱，且加强和减弱的区域交替出现，故图乙是发生

了干涉现象，

综上所述，故C正确，48。错误。

故选：Co

波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象；当频率相同的两列波相遇时有的地方振动减弱，

有的地方振动加强，且加强和减弱的区域交替出现说明发生了干涉现象.

考查干涉与衍射的现象，掌握干涉和衍射的图样的特点和发生条件是解决此类题目的关键所在.

3.答案：B

解析：解：4、粗糙的斜面上的物体由于受摩擦力运动，物体最终停下来，做阻尼振动，并非简谐运

动，故A错误；

B、单摆的摆长为3摆角小于5度，摆球的质量为6、位移为刀,由于重力沿半径方向的力提供向心

力,沿半径切线方向的分力提供了恢复力，此时回复力为尸=-詈%,所以此运动为简谐运动，故B

正确；

C、据图象可知，简谐运动的某质点在右时刻速度方向不变，加速度方向都发生了变化，故C错误；

。、如图所示，当4摆振动的时候，通过绳使其余各摆做受迫振动，各摆的摆振动周期等于4摆振动

周期，故。错误；

故选：B.

首先知道简谐运动的特点，运动、恢复力、位移和能量的特点；以及判断简谐运动的依据，据此分

析判断即可.

本题考查简谐运动的知识，但所考的内容较多，解题的关键是知道简谐运动的特点、常见的运动特

点和共振的特点，基础题.

4.答案：A

解析：解：AD,0〜t］内，甲与乙的初位置相同，末位置也相同，则两者通过的位移相等，所用时

间也相等，所以平均速度相等，故A正确，。错误；

8、根据x-t图象的斜率表示速度，可知，甲的速度先大于乙的速度，再等于乙的速度，后小于乙

的速度，故8错误；

C、甲、乙均做单向直线运动，路程等于位移大小，而位移大小相等，则路程相等，故C错误。

故选:Ao

由纵坐标的变化量比较位移大小，再根据平均速度公式5分析平均速度的关系；位移-时间图象

的斜率表示速度，根据斜率的关系，比较速度关系，结合运动方向关系，判断路程关系。

本题关键要抓住位移图象的斜率等于速度、纵坐标的变化量表示位移，来分析两个物体的运动情况。

5.答案：A

解析：解：氢原子从能级4跃迁到能级B释放光子，则B能级的能量小于4能级的能量，从能级8跃迁

到能级C,吸收光子，贝仍能级的能量小于C能级的能量；由于%<%,可知C能级的能量小于4能级

的能量。4与C能级间的能量为：hvx-hv2»

所以从4到C将释放光子，根据玻尔理论可知：故A正确，B、C、力错误。

故选：4。

根据玻尔理论能级间跃迁吸收和辐射光子的能量等于两能级间的能级差。

解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子能量与能级差的关系，即Em-En=hv.

6.答案：C

解析：解：在t=:时刻，有质量为小、电量为e、初速为零的电子，仅在电场力作用下从两板间中

点位置开始运动此时电场强度的方向向右，电子受到的电场力的方向向左，加速度：a=也，在引-当

moz

的时间内向左做加速运动;

由于电场强度的方向在"的时刻改变方向，所以加速度也改变方向，电子在工-十的时间内，电子

LZo

向左做匀减速直线运动，由运动的对称性可知，电子在［=等时刻的速度是0;

O

之后，在萼-7。的时间内电子向右做匀加速直线运动，由于电场强度的方向在T。的时刻改变方向，

O

所以加速度也改变方向，电子在誓的时间内，电子向右做匀减速直线运动，由运动的对称性可

O

知，电子在t'=等时刻的速度是0;

之后的每一个周期内的运动都是如此.所以电子时而向左运动，时而向右运动.

由于加速度的大小相等，开始时电子的加速度的方向向左，而且向左加速的时间比较长，所以在每

一个运动的周期内，粒子向左运动的位移大于向右运动的位移，所以电子一定能到达z板.

故选项C正确，选项A8O错误.

故选：c

电子只受到电场力的作用，在电场力的作用下运动，根据牛顿第二定律分析加速度的方向与运动方

向之间的关系，然后结合运动学的公式即可得出结论.

带电粒子在方向周期性变化的电场中的运动问题中，正确确定运动开始的时刻，以及正确确定粒子

速度开始反向的时刻是这一类题目的关键.

7.答案：A

解析：

本题关键是抓住悬挂物B的重力不变，即OB段绳中张力恒定，。点缓慢移动时，点。始终处于平衡状

态，根据平衡条件列式求解各力变化情况。

掌握共点力平衡条件是正确解决本题的关键，本题中注意对缓慢拉动所隐含的在拉动过程中物体始

终处于平衡状态条件的挖掘。

以结点0为研究对象受力分析如下图所示:

由题意知点。缓慢移动，即在移动过程中始终处于平衡状态，则可知:

绳。8的张力=mg,

根据平衡条件可知：

TcosO—TR=0,

TsinO-F=0,

由此两式可得：

F—TBtan6—mgtand,

T=jB_=mg_f

cos0cos6

在结点为o被缓慢拉动过程中，夹角。增大，由三角函数可知：

F和7均变大，故A正确，BCD错误。

故选Ao

8.答案：D

解析：

要使把铁链沿斜面全部拉到水平面上，则需要把铁链的重心拉到水平面上，拉力做功最小时，重心

到达水平面时的速度刚好为零，从开始拉铁链到铁链的重心到达水平面的过程中运用动能定理即可

求解.

本题主要考查了动能定理的直接应用，解题的关键是知道拉力做功最小时，重心到达水平面时的速

度刚好为零，难度不大，属于基础题.

拉力做功最小时，铁链重心到达水平面时的速度刚好为零，从开始拉铁链到铁链的重心到达水平面

的过程中运用动能定理得：

5

0—0=WFmin-Mg--L-sin60°—4Mgeos60°-L

解得：WFmln=^-MgL,故。正确，48c错误.

故选D.

9.答案：A

解析：解：力、图象与纵轴截距的坐标值是电源电动势，由图象可知，电源电动势E=3.0V,故A

正确；

B、由图示图象可知，外电路电压为2.4U时，电路电流为0.64横轴截距不是短路电流，故8错误；

C、D、图象的斜率的绝对值等于电源的内阻，电源内阻r=|当=咚弃=10,故C错误，。错误；

故选：4。

由闭合电路欧姆定律可得出路端电压与电流的关系，由数学知识可得出电源的电动势和内电阻。当

外电路电阻为零，外电路短路。

本题在测定电动势和内电阻实验中，作为数据处理的方法，是实验重点考查内容，应结合数学知识

进行理解。

10.答案：A

解析：

在a粒子散射实验中，绝大多数a粒子运动方向基本不变，少数发生了偏转，极少数粒子发生了大角

度偏转。

由a粒子的散射实验可知，原子内部的结构：中心有一个很小的核，全部正电荷及几乎全部的质量都

集中在里面，外面自由电子绕核高速旋转，知道a粒子的散射实验的结果。

根据a粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，极少数

粒子偏转超过90。，甚至有的被反向弹回。所以在相等时间内4处闪烁次数最多，其次是8、C、。三

处，故A正确。

故选A。

11.答案：4

解析：解：4因为使用频率为v的单色光照射某金属时能发生光电效应，则用频率为;的单色光照射

该金属时有可能发生光电效应，故A正确；

8.根据光电效应方程，用频率为v的单色光照射时，Ek=hv-W

用频率为2v的单色光照射该金属时，Ek'=2hv-W

可知用频率为2V的单色光照射该金属时，逸出的光电子最大初动能不等于2EH故B错误；

C根据&=/iv-W可知，该金属的逸出功小于Ziv,故C错误；

D逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，故力错误。

故选：4。

发生光电效应的条件为v>%,使用频率为V的单色光照射某金属时能发生光电效应，说明v>几，

但并不能确定与孙大小关系；根据光电效应方程可知，最大初动能外,和入射光的频率n并不成

正比；该金属的逸出功小于成；逸出光电子的最大初动能与光强无关。

本题考查了光电效应方程。正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题

的关键。

12.答案：C

解析：解：4、分析黑洞问题，不可以借助黑洞发出的光来分析，根据题意可知，即使黑洞在发光，

光也不能进入太空，我们也根本看不到它，故A错误；

8、黑洞的密度极大，每立方厘米的质量可达数吨，对其周围的物体有强大的吸引力，故8错误；

C、设光子能够绕黑洞表面做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力可得:华=mJ解得R=殍,

R2Rc2

所以若已知黑洞的质量，结合万有引力的知识可初步求出黑洞的半径，故c正确；

。、黑洞的质量非常大，半径有非常小，其逃逸速度非常大，但不能说黑洞没有逃逸速度，故。错

误。

故选：Co

黑洞的质量M越大，半径R越小，逃逸速度也就越大，根据光子绕黑洞做匀速圆周运动求解黑洞的半

径。

本题主要是考查黑洞的知识，解答本题的关键是能够从给出的信息中获取解答的知识，掌握万有引

力定律的应用。

13.答案：B

解析：解：4电压互感器变压器原副线圈的电流之比与匝数成反比，可知副线圈的电流大，所以叫

应该用较细的导线，电可以用较粗的导线，故A错误；

8、电压互感器变压器原副线圈的电压之比与匝数成正比，如果电压表的读数为无，则输电线路的

电压为：/=｝与，故B正确：

C、变压器不改变交流电的频率。故C错误；

。、变压器只改变交流电的电压，不改变直流电的电压，所以如果高压线路为直流输电线路，只要

把交流电压表换成直流电压表，则不能可以测量线路的电压。故。错误

故选：B。

电压互感器是利用电磁感应制成的，原副线圈的电压值比等于电路之比，电压表测量的是有效值.

本题实质是电压互感器的简单运用，电压互感器是利用变压器原理将电压减小到可测范围进行测量

的仪器.

14.答案：4

解析：解：已知运转周期和轨道半径，根据G鬻=mr誓得，该天体的质量M=需，故①正确.

已知星球的质量和轨道半径，无法求出中心天体的质量，故②错误.

已知轨道半径和加速度，根据雪=小处天体的质量M=Q,故③正确.

已知环绕速度和质量，无法求出中心天体的质量，故④错误.

故选：A.

根据万有引力提供向心力，结合轨道半径和周期、或加速度求出中心天体的质量.

解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，注意环绕天体的质量被约

去，在万有引力提供向心力表达式中不起作用.

15.答案：25b-R

a0

解析：解：(1)根据描绘出的图象可知，电压为5.01/时，对应的电阻阻值为250；

(2)根据E=4+勤得：U2=E-^Ult

知纵轴截距表示电动势，所以有：E=b.

图线的斜率绝对值等于:，即：£

«oK0a

解得：r=-R

a0

故答案为：(1)25；(2)6；讽

(1)由题意可知所描出的图象为电压与接入电阻的关系图象，因此根据图象即可明确电压为5P时的电

阻值；

(2)据实验的原理推导出4-％的关系式，通过图线的斜率和截距求出电源的电动势和内阻

本题考查测量电动势和内电阻的实验；解决本题的关键掌握实验的原理，会通过图线的斜率和截距

求解电动势和内阻，掌握利用图象分析处理数据的基本方法.

16.答案：(l)x括；(2)。

解析：解：(1)由平抛运动的规律求初速度，%%标

(2)根据弹性碰撞的特点有：mjVo=m1v1+m2v2,=gm1说+,将有nh的项移到左

边并化简整理后有：%+%=以根据题意，碰撞前的入射球的速度%=x低，碰撞后入射球的速

度%=x尾，被碰撞球的速度。2=x耳，将三个速度代入化简式可得：庐+庐=庐，故选

项。正确。

故答案为：

(2)0

(1)根据平抛运动规律进行分析，从而求出对应的初速度；根据平抛运动规律可知，由于水平位移相

同，故水平速度越大则下落高度越小，再结合动量守恒定律即可分析两球的落点；

(2)根据动量守恒定律进行分析，代入求出的碰接前后的速度，即可求得应验证的表达式。

本题验证动量守恒定律中，学会在相同水平位移下，利用竖直高度来间接测出速度的方法，掌握两

球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键。

17.答案：解：骑车上陡坡时，上升的高度不变，走s形路线时，相当于增加了斜面的长度，而斜面

的高度不变，减小了斜面的倾角，根据F=mgsina(a是斜面的倾角)，知这样可以省力。

答：这样做的物理依据是减小了斜面的倾角，可以省力。

解析：走s形路线时，相当于增加了斜面的长度，而斜面的高度不变，从而减小了斜面的倾角，从而

减小所用的力，由此分析这样做的原因。

解决本题时,，要知道增加斜面的长度，而斜面的高度不变，可以减小斜面的倾角。

18.答案：解：用等效替代法，可把除&外的其他电阻等效为一个电阻出，4B间比与等效电阻此为

并联关系，则：

Ri=120时，RAB==^2+R=4。

rfjJL4十“2

解得：R2=60

R'i=6。时，贝lj：R'AB=舞=窸。=30

十/<2OTO

答：4、B间电阻变为30.

解析：图中心和其余电阻并联，设其余部分的总电阻为/?2,知道&与/?2并联后的总电阻，利用并联

电