2021年天津市河东区高考物理一模试卷

2021年天津市河东区高考物理一模试卷

一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）

1.人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从（）开始的。

A.发现电子B.发现质子

C.a粒子散射实验D.发现天然放射现象

2.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中％=550,/?2=110/2,A、V为理想电流

表和电压表，若流过负载此的正弦交变电流如图乙所示，已知原、副线圈匝数比为2：1,下列

说法正确的是（）

A.电流表的示数为2AB.原线圈中交变电压的频率为100Hz

C.电压表的示数为156yD.变压器的输入功率330W

3.门锁的结构示意图如图所示，锁舌的斜面倾角为45。时，锁舌右侧弹簧的劲度系数为鼠在关门

时，锁舌的斜面与锁槽挤压，进而向右缩进，最后又弹回锁槽内.锁舌与锁槽接触的起始点为

A,此时弹簧处于原长状态.某次缓慢关门时（忽略门的转动和一切摩擦）锁舌与锁槽接触点移动

到B点，测得此时锁舌向右缩进的距离为x,则此时锁槽与锁舌间弹力大小为（）

4.三种宇宙速度分别是7.9km/s,11.2km/s,16.7km/s,则表明（）

A.物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是7.9km/s

B.物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是11.2km/s

C.物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度是7.9km/s

D.物体绕太阳转动的最大速度是7.9/an/s

5.图示为一直角棱镜的横截面，乙bac=90°,乙abc=60%一平行细光束

从。点沿垂直于曲面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率《=3，J\

若不考虑原入射光在儿面上的反射光，则有光线（）

A.从ab面射出B.不能从ac面射出

C.从A面射出，且与6c面斜交D.从A面射出，且与藤面垂直

二、多选题（本大题共3小题，共15.（）分）

6.居里夫妇发现放射性元素铺226的衰变方程为H6RaRn+裁，已知部Ra的半衰期为1620

年，笛6Ra原子核的质量为226.0254a,衰变后产生的盥6R。原子核的质量为222.0175a,0X原

子核的质量为4.0026a,已知1“相当于931MeM,对盆6/?。的衰变以下说法正确的是（）

A.象就是加e

B.6个短6Ra原子核经过1620年一定有3个发生衰变

C.1个盥6/?。原子核发生衰变放出的能量约为4.9MH

D.蠡6Ra衰变后比结合能变小

7.如图甲所示，一根拉紧的均匀弦线沿水平的x轴放置，现对弦线上。点（坐标原点）施加一个向

上的扰动后停止，其位移-时间图象如图乙所示，该扰动将以2m/s的波速向x轴正方向传播，

且在传播过程中没有能量损失，则有（）

A.该波遇到长度为3机的障碍物时会发生明显衍射现象

B.1.5s<t<2s时间内3/n处的质点向上运动

C.2s时4m处的质点开始向上运动

D.2.5s时1”?处的质点运动的路程为0.4cm

E.4机处的质点到达最高点时2“处的质点到达最低点

8.下列说法正确的是（）

A.温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

B.布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动

C.一定质量的理想气体保持压强不变，当温度升高时，在单位时间单位面积上撞击器壁的气体

分子数减少

D.当分子表现为引力时，分子势能随分子间距离的增加不一定增加

E.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化

三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）

9.某同学利用重锤做自由落体运动验证机械能守恒定律的实验

①有关重锤的质量，下列说法正确的有

4应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力

8.应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动

C.不需要称量重锤的质量

D必须称量重锤的质量.

②在该实验中，选定了一条较为理想的纸带，如图所示，“0”为起始点，以后纸带上所打的各点

依次记为1、2、3.…测得的S］、S2、S3…是重锤从开始运动到各时刻的位移，当打点计时器打点

“4”时，重锤动能的表达式为；从“0”点到“4”点的中重锤重力势能的减少量表达

式为（已知打点计时器的打点周期为T,重锤质量为〃?，重力加速度为g）

JOI2345?

MsH———-----------P

------%--------

10.如图中，一个是伏安法测电阻的电路图，另一个是用电流表和电压表测定电源电动势和内阻的

电路图.

①测定电源电动势和内阻的电路图是图.

②按照第①小题中电路图完成实物连图3.

③按照第①小题中电路图进行实验，且当滑动变阻器的滑动触头逐渐移动时依次测得的实验数据表,

其中与

图1对应的表格是表，原因是.

图6

表丙

丫表读数〃0.811.211.701.792.51

A表读数/A0.160.240.340.420.50

表丁

V表读数/U1.371.321.241.181.05

A表读数/40.120.200.310.320.57

④某同学在伏安法测电阻的实验中电压表的量程为3匕电流表的量程为0.64用螺旋测微器测

量电阻丝的直径，则图4电压表的读数为V,图5电流表的读数为A,图6被测电

阻丝的直径的测量值为mm.

四、简答题(本大题共2小题，共32.()分)

11.如图所示，真空中有中间开有小孔的两平行金属板竖直放置构成电容器，给电容器充电使其两

板间的电势差U=3x1031/,以电容器右板小孔所在位置为坐标原点建立图示直角坐标系刈/

第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界MN平行于x轴，现将一质量m=3.0x

q=+0.5xIO-。且不计重力的带电粒子从电容器的左板小孔由静止释放，经电场加

速后从右板小孔射入磁场，已知该粒子能经过磁场中的P点纵坐标y=3+|V5czn.若保持电容

器的电荷量不变，移动左板使两板间距离变为原来的;，调整磁场上边界的位置，粒子仍从

4

左板小孔无初速释放，还能通过尸点，且速度方向沿y轴正向。求磁场的磁感应强度及

y/cir▲

M--------------------N

XXPXX

|XXXX

』x/cm

12.如图，水平面放置的足够长光滑平行金属导轨间距为I,导轨平面处于竖直向下的匀强磁场当中,

质量为M的金属棒静置在导轨上，与导轨垂直且电接触良好，开关S处于断开状态；极板长度

和间距均为/、电容为C的带电平行板电容器竖直放置，平行板上方有垂直纸面向里的单边界匀

强磁场B2；大量重力不计、质量为"7、电量为4的带负电粒子，连续不断地从两平行板底端中

间位置以速度为竖直向上射入平行板间，恰好从N板边缘进入上方的匀强磁场中。已知两部分

磁场的磁感应强度大小均为8,电容满足。=就，求:

XXXXXXXXXXXX

B：

XXXXXXXXXXXX

(2)开关S闭合，金属棒运动状态稳定后，电容器两极板间的电压；

(3)开关S闭合，金属棒运动状态稳定后，进入磁场B2中的粒子做圆周运动的半径。

五、计算题(本大题共1小题，共16.0分)

13.如图甲所示，长木板的左端固定一个表面光滑的楔形木块，右端固定一个轻质弹簧，弹簧处于

自然状态时左端位于A点，且A点右侧光滑，在A点处有一个可视为质点的小物块.整个装置

放在光滑的水平面上，装置的左端紧靠固定在竖直墙面上的压力传感器.给在A点的小物块一

向左的初速度之后，压力传感器显示出压力随时间变化的图象如图乙所示.假设小物块从楔形

木块滑到长木板上时无能量损失，已知长木板连同楔形木块的总质量M=8kg,小物块的质量

m=1kg,重力加速度g=10m/s2,可能用到的数据：sin37°=0.6,sin740=0.96.求:

F/N

48

2

0

甲

(1)小物块与木板间的动摩擦因数及楔形木块的倾角数值;

(2)弹簧弹性势能的最大值；

(3)小物块最终停在长木板上的位置离A点的距离.

【答案与解析】

1.答案：D

解析：解：天然放射现象是原子核内部变化产生的，人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从发

现天然放射现象开始的。故。正确，ABC错误。

故选：Do

解答本题应抓住：人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从发现天然放射现象开始的。

本题是物理学史问题，对于人类认识原子结构和原子核复杂结构的历史过程，关键要掌握质子、电

子、中子的发现及天然放射现象的发现。

2.答案：D

解析：解：A、由图乙可知，负载此的电流的最大值为所以电流的有效值为2A；

根据电路图可知，电阻％的电压为：/=/RI•8=2x55=110%

所以电阻/?2的电流："=氏=詈=14

所以：原线圈上的电流：A=?%=y•41+/R2)="(2+1)=1.54故A错误；

711711/

B、由图乙可知该交流电的周期是0.02s,则频率：f="=d*=50Hz；由于变压器不改变交流电的

频率，所以原线圈中交变电压的频率为50Hz,故8错误。

C、由A的分析可知，副线圈上的电压为110匕所以电压表的读数为110V,故C错误。

。、变压器的输出功率：P2=t/2•(/fll+/R2)=110x(24-1)=330小，所以变压器的输入功率也是

330/.故。正确。

故选：D。

根据图象可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论。

能够根据图象得到我们需要的物理信息，掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有

效值之间的关系即可解决本题。

3.答案：C

解析：解：缓慢关门的过程中，锁舌处于平衡状态，受力平衡，对锁舌，受到弹簧弹力凡锁壳的

作用力和锁槽的作用力FN，受力平衡，则有：

F=FNsin45°

解得：FN=^=&",故C正确.

2

故选：c

缓慢关门的过程中，锁舌处于平衡状态，在B点，对锁舌受力分析，根据平衡条件结合胡克定律列

式求解即可.

弹簧被压缩时提供支持力，拉伸时提供拉力，同时要求同学们能对锁舌进行正确的受力分析，根据

平衡条件求解，难度不大，属于基础题.

4.答案：C

解析：解：A、第一宇宙速度7.9km/s是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度.故A

错误.

B、11.2/on/s是第二宇宙速度，即脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道的速度，故B错误.

C、物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度是第一宇宙速度7.9krn/s,故C正确.

D、7.9/on/s是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度，故。错误.

故选C.

第一宇宙速度是卫星沿地球表面运动时的速度，半径越大运行速度越小，故第一宇宙速度是人造地

球卫星最大的运行速度；当卫星的速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳

运行的轨道；当物体的速度大于等于第三宇宙速度速度16.7km/ni时物体将脱离太阳的束缚成为一颗

人造地球恒星.

本题考查对宇宙速度的理解能力.对于第一宇宙速度不仅要理解，还要会计算.第一宇宙速度是近

地卫星环绕地球做匀速圆周运动的速度，要强调卫星做匀速圆周运动.

5.答案：D

解析：

一平行细光束从。点沿垂直于从面的方向射入棱镜，发生光的折射，但折射光线不发生偏折.当再

次射向棱镜直角边界面时，根据折射率结合折射定律可确定临界角，从而判定是否能发生光的全反

射。

本题考查了光的折射定律。本题运用光的折射定律、反射定律及光的全反射条件.还利用光的几何

特性，来寻找角与角的关系，从而算出结果。

当入射光线垂直射入时，折射光线0A没有发生偏折.由于棱镜材料的折射率；n=^2,所以由折

s1

射定律smC=一可得临界角C等于45。；

而当再次发生折射时，入射角等于60。，所以发生光的全反射.当反射光线射到另一直角边时，由儿

何关系可得，入射角等于30。；

因此既发生了折射也发生反射，由折射定律得折射角等于60。，正好平行于棱镜的底边；

而反射光线对应的反射角是30。，导致光线8。垂直射向棱镜底边，所以会垂直射出（如图所示）。

故选。。

6.答案：AC

解析：解：4、根据核反应方程的质量数与质子数守恒，那么品6Ra-蓝6刖+4*,中gx就是匆e,

故4正确；

8、半衰期适用大量原子核，故8错误；

C、盆,Ra原子核的质量为226.0254口，衰变后产生的苗$网原子核的质量为222.0175”，gX原子核

的质量为4.0026”，

6

依据BsRa-器6Rn+^He,质量亏损为△m=226.0254n-222.0175u-4.0026u=0.0053u,因IM

相当于931MeV,则有1个盆6Ra原子核发生衰变放出的能量约为4.9"e匕故C正确；

。、敲Ra衰变后，变成丝6所，其比结合能变大，故。错误；

故选：AC。

根据核反应方程的书写规律：质量数与质子数守恒，结合半衰期适用大量统计规律，根据质能方程，

及质量亏损，即可求解。

考查核反应方程书写规律，掌握质量亏损，及质能方程的内容，注意半衰期适用条件，最后理解结

合能与比结合能的区别。

7.答案：ABC

解析：解：A、根据题意可知7=2s,因为v=所以该波的波长为4=46，所以该波遇到长度为

3根的障碍物时，波长大于障碍物的尺寸，则会发生明显的衍射现象，故A正确；

8、根据图乙可知，质点的起振方向向上，

1.5s时间波传播的距离为△x=vt=3m,

此时波刚好传播到久=3M处的质点，

所以1.5s<t<2s时间内3〃?处的质点开始向上振动了:个周期，故8正确；

C、2s时波传播的距离为△/="，=4m,所以*时4机处的质点开始向上运动，故C正确；

D、根据图乙可知，振源只振动了半个周期，则2.5s时处的质点已经停止振动，则0-2.5S时间

内质点的路程为s=24=0.2cm,故。错误；

E、根据题意可知，4胆处的质点到达最高点需要的时间为：t=G+[7)s=2.5s,

由于每个质点只振动Is,所以此时2m的质点已经停止振动，处于平衡位置，故E错误。

故选：ABC。

根据图乙分析该波的周期，由。=(求解波的波长，根据明显的衍射现象分析当该波遇到长度为3初

的障碍物时是否会发生明显衍射现象；

根据波匀速传播判断该波传播到x=37n处的时间，再结合周期公式分析1.5s<t<2s时间内3皿处

的质点的运动方向；

分析该波传播到%=4nl处的时间，再分析2s时间4m处的质点的运动方向；

每个质点都只能在平衡位置附近做半个机械振动；

根据题意分析4〃?处的质点到达最高点需要的时间，再分析2〃?处的质点的状态。

解决该题需要首先明确知道每一个质点只能在平衡位置附近做半个机械振动，能根据振动图象分析

质点的起振方向。熟记波速计算公式。

8.答案：ACE

解析：解：A、温度是平均动能的标志，所以温度高的物体分子平均动能一定大，内能不一定大，因

为内能还与质量、状态等因素有关，故4正确；

8、布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则运动，故B

错误；

C、气体压强产生的原因是大量气体分子不断撞击器壁的结果，它与气体分子在单位时间单位面积上

和器壁碰撞次数成正比，与平均每次气体分子碰撞器壁产生的冲量成正比，温度升高时气体分子的

平均速率增大，平均每次碰撞器壁对器壁产生的冲量增大，单位时间单位面积上撞击器壁的气体分

子数减少，这样压强才能不变，故c正确；

当分子力表现为引力时，分子距离增大时，分子引力做负功，分子势能增加，故。错误；

E、晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，故E正确。

故选：ACE.

温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运

动，不是液体分子的运动；理想气体保持压强和单位时间单位面积上和器壁碰撞次数、分子的平均

动能有关；当分子表现为引力时，分子势能随分子间距离的增加一定增加；晶体和非晶体在一定条

件下可以相互转化。

本题考查了温度是分子平均动能的标志、布朗运动、分子势能、晶体和非晶体、气体压强的微观意

义等知识点。该题考查的知识点较多，但都难度不大；故在选修的学习中应全面选修内容的知识点，

不能忽视任何一个。

9.答案：AC；嘴裂；mgs.

解析：解：(1)4、实验中为了减小阻力的影响，重锤选用体积较小，质量较大的重锤.故A正确，

8错误.

C、打点计时器应固定在竖直平面内.故C正确.

。、应先接通电源后释放纸带.故。错误.

故选：AC.

(2)4点的瞬间速度以=穿，动能为［nwI=嘴衿

则重力势能的减小量为4Ep=mgs4.

故答案为：①4C；②啊嘉,Qimgs4.

在实验中，为了减小实验的误差，重锤选择质量大、体积小的，应先接通电源，再释放纸带.

本实验需要验证的是重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，根据下落的高度求出重力势能的

减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出瞬时速度的大小，从而求出动能

的增加量

解答实验问题的关键是明确实验原理，熟练应用物理基本规律，因此这点在平时训练中要重点加强

10.答案：图1；表丁；路端电压随着干路电流增加而减小；1.76；0.46；0.642

解析：解：①测定电源电动势和内阻的电路图中，电压表应测量路端电压，故应选图1

②

图3

③路端电压随着干路电流增加而减小，本着这一原则，选择数据记录表应为表丁

④电压表分度值为0.1乙需要估读到0.01V,故读数为：1.76V

电流表分度值为0.024不需要估读到0.0014故读数为：0.464--^<1

螺旋测微器读数由两部分组成，并且需要估读，故读数为：(匕0

0.5mm+14.2x0.01mm=0.642mmJ

故答案为：①图1

②③表丁，路端电压随着干路电流增加而减小④1.76,0.46,0.642

①测定电源电动势和内阻的电路图中，电压表应测量路端电压，故应选图1

②依照电路图连接实物图，注意滑动变阻器的限流接法和电表的正负接线柱

③路端电压随着干路电流增加而减小，本着这一原则，选择数据记录表

④电压表分度值为0.1U,需要估读到0.01V；电流表分度值为0.024不需要估读到0.0014；螺旋测

微器需要估读

设计实验电路图、连接实物图电表的读数以及实验误差来源分析是实验考试的基本内容，学生要平

时加强训练，确保无误

11.答案：解：设极板间距离改变前后的板间距离分别为山和d2,电势差是Ui和外、粒子经加速后的

速度分别为：%、％,电容器的电容为：

C=—

4nkd

c=W…①

己知：di=7d2—

②由①②解得：U]=4U2…③，

由动能定理得：qU=^mv2-0...④

由③④解得：%=2V2…⑤，丫1

O

粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得:

quB=m—…⑥

r

由⑤⑥解得：-1=2丁2…⑦，

如果粒子第二次也通过P点，需将下移，使粒子运动;周期时离开磁场,

4

然后匀速运动通过P点，其运动轨迹如图所示，

则：sind=^=。=r^osd

30°,rx4-=y,

r二y

11+cosO'

代入数据解得：rx=3cm,

由④⑥解得：8=翳=照i,

代入数据解得：B=2T：

答：磁场的磁感应强度8为2T。

解析：粒子在电场中加速，在磁场中做匀速圆周运动，应用动能定理、牛顿第二定律可以求出磁感

应强度。

本题考查了求磁感应强度，分析清楚粒子运动过程、应用动能定理、牛顿第二定律即可在去接她,

解题时要注意作出粒子运动轨迹、注意几何知识的应用。

12.答案：解：(1)粒子离开平行板时水平

方向的速度为％则河=?

竖直方向有：vot=I

解得：Vx=v0,

即速度方向与磁场边界成45。角，粒子轨

迹对应的圆心角为90。

粒子在磁场B2中的运动时间口=*7=

nm

2qB;

(2)设S闭合前板间电压为小,

水平方向根据速度-时间关系可得：以=%=at=警x：

7/111/Q

解得：%=等

电容器带电量：qi=uoc

S闭合后，金属棒向右先加速运动，后匀速运动，设匀速的速度为v,加速过程中根据动量定理可得:

BII其中/t=q2

nnMl?

即：q2=右Dl

金属棒匀速运动时，金属棒两端电压等于电容器两端电压，即：8步=矢

解得板间电压：U=?=学；

33q

(3)S闭合后，金属棒运动稳定时，粒子在平行板间的偏转量x==:

236

根据动能定理可得：Qy-x=1mv2

根据洛伦兹力提供向心力可得：qvB=

答：(1)开关S闭合前，粒子在磁场为中的运动时间为泰；

(2)开关S闭合，金属棒运动状态稳定后，电容器两极板间的电压为警；

(3)开关S