2021届河北省唐山市高考物理一模试卷附答案详解

2021届河北省唐山市高考物理一模试卷一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）1. 如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n=4到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n=4到n=2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n=2到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是(    )A.λ1>λ3 B.λ3>2. 如图所示，一根木棒沿水平桌面从A运动到B，若棒与桌面间的摩擦力大小为f，则棒对桌面的摩擦力和桌面对棒的摩擦力做的功各为(

)A.-fs，-fsB.fs，-fsC.0，-fsD.-fs，03. 如图所示，飞镖A、B从同一位置水平掷出，打在镖盘上时与竖直镖盘的夹角分别为60°和30°.不计空气阻力，下列说法中正确的是(    )A.飞镖A掷出的初速度比B的小B.飞镖A、B在空中飞行的时间相等C.飞镖A、B打在镖盘上时的速度大小相等D.飞镖A、B在空中飞行时间之比为1：34. 如图所示，小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的是(    )A.小球通过最高点的最小速度为RgB.运动到a点时小球一定挤压外侧管壁C.小球在水平线ab以下管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力D.小球在水平线ab以上管道中运动时，内侧管壁对小球一定有作用力5. 一带电粒子仅在电场力作用下以初速度v0从t=0时刻开始运动，其v-t图象如图所示．如粒子在2t0时刻运动到A点，5t0时刻运动到BA.A、B两点的电场强度大小关系为EB.A、B两点的电势关系为φC.粒子从A点运动到B点时，克服电场力做功D.粒子从A点运动到B点时，电势能先减少后增加6. 一些恒星在它一生的最后阶段，可以通过强大的引力把其中的物质紧紧的压在一起，密度很大，使以3×108m/s的速度传播的光都不能逃逸，这样的天体可以称为黑洞，如果太阳的质量为2×1030kg，引力常量为G=6.67×10-11A.太阳的半径应小于2.96kmB.太阳的密度可能为1.8×C.太阳的密度可能为1.8×D.太阳表面的重力加速度大小可能为地球表面重力加速度大小的1013二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）7. 如图所示电路中，均匀变化的匀强磁场只存在于虚线框内，三个电阻阻值之比R1：R2：R3=1:2:3，其它部分电阻不计。当S3断开，而S1、S2闭合时，回路中感应电流为I，当S1断开，而S2、S3闭合时，回路中感应电流为5I，当S2A.闭合回路中感应电流为4IB.闭合回路中感应电流为7IC.R1、R3消耗的功率之比PD.上下两部分磁场的面积之比S上:8. 甲、乙两小汽车在同一水平道路上同向行驶，甲车在前，乙车在后，零时刻两车相距x0=4.0m，两车运动过程的v-t图象如图所示，下列说法中正确的是(    )A.当t=2s时，甲车在乙车前方2m处B.当t=4s时，乙车在甲车前方4m处C.t=8s时，甲车在乙车前方4m处D.0～9. 某物体在从A点运动到B点的过程中，克服重力做功为3J，拉力做功1J，克服空气阻力做功为0.5J，则在A点的(    )A.重力势能比B点大3J B.机械能比B点小1JC.动能比B点大2.5J D.机械能比B点小0.5J10. 如图所示为一种叫作“魔盘”的娱乐设施，当转盘转动很慢时，人会随着“魔盘”一起转动，当“魔盘”转动到一定速度时，人会“贴”在“魔盘”竖直壁上而不会滑下。若“魔盘”半径为r，人与“魔盘”竖直壁间的动摩擦因数为μ，在人“贴”在“魔盘”竖直壁上，随“魔盘”一起运动的过程中，下列说法正确的是(    )A.人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用B.“魔盘”转速变大，但人与“魔盘”竖直壁之间的摩擦力不变C.“魔盘”转速越大，人越不容易下滑D.“魔盘”的转速一定大于g三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）11. 用拉力传感器和速度传感器“探究加速度a与物体所受外力F的关系”，实验装置如图所示，其中带滑轮的长木板始终处于水平位置．实验中用拉力传感器记录小车受到细线的拉力F大小，在长木板上相距为L的A、B两个位置分别安装速度传感器，记录小车到达A、B两位置时的速率为vA、vB①本题中测得的物理量写出加速度的表达式：a=______；②本题中是否需要满足钩码的总质量远小于小车的质量的关系？______(填“需要”或“不需要”)；③实验得到的图线可能是图乙中的______，因为______．12. 随着科技水平的提高，数字式多用电表正在逐步替代机械指针式多用电表，与机械指针式多用电表相比数字表有很多独特的优点，如测量精度高，内阻非常理想，比如电压挡所有量程内阻高达10MΩ，是机械指针式电表的100倍以上，完全可以当作理想电压表使用．图(甲)为某一数字式多用电表的示意图．今有一块数字式多用电表、一只滑动变阻器、两只开关、导线若干．某同学用这些器材去测量一节干电池的电动势和内电阻，设计了如图(乙)所示的电路，数字式多用电表的两表笔分别与a、b两点相连接．请完成以下操作步骤．(1)将多用电表选择开关置于直流电压挡，选择合适的量程，断开开关______，闭合开关______，记录电表的示数U1(2)将多用电表选择开关置于欧姆挡，选择合适的倍率，断开开关______，闭合开关______，记录电表的示数R．(3)将多用电表选择开关置于电压挡，选择合适的量程，将开关S1、S2都闭合，记录电表的示数由以上操作步骤及所测得的量可得干电池的电动势E=______，内电阻r=______．四、简答题（本大题共1小题，共3.0分）13. 雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照片到空中弥漫的水珠上时出现的现象．在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路．一细束光线射入水珠，水珠可视为一半径为R=10mm的球，球心O入射光线的垂直距离为d=8mm，水的折射率为n=43①在图上画出该束光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图．②求这束光线从射向水珠到第一次射出水珠，光线偏转的角度．五、计算题（本大题共3小题，共37.0分）14. 如图所示，在竖直放置的铅屏A的右表面上贴着β

射线放射源P，已知β

射线实质为高速电子流，放射源放出β

粒子的速度v0=1.0×107m/s.足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置，相距d=2.0×10-2m，其间有水平向左的匀强电场，电场强度大小(1)电子到达荧光屏M上的动能；(2)荧光屏上的发光面积．15. 如图所示，两根倾斜放置与水平面成30°角的平行导电轨道间距为l，导轨间接一电阻的阻值为R，整个空间分布着匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B，一质量为m、电阻也为R的金属杆ab，以某一初速度沿轨道上滑，直至速度减为零。已知上述过程中电阻R产生的热量为Q，其最大瞬时电功率为P，设轨道摩擦及电阻都不计，ab杆向上滑动的过程中始终与轨道保持垂直且接触良好。(1)请分析说明向上滑动的过程中，ab杆的加速度变化情况；(2)求金属杆ab上滑的初速度v0(3)求金属杆ab上滑的最大距离x。16. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始经状态B到达状态C，已知气体在状态C时的压强为P0，该理想气体的内能与温度关系满足U=kT(k为常数)，求：(i)气体在状态A的压强；(ii)气体从状态A变化到状态B再变化到状态C整个过程吸收的热量。

参考答案及解析1.答案：D解析：解：A、释放光子的能量等于两能级间的能级差，所以从n=4到n=1跃迁辐射电磁波能量大于从n=2到n=1跃迁辐射电磁波能量，则辐射的光子频率大，所以辐射的电磁波的波长短。所以λ1<λB、从n=4到n=2跃迁辐射电磁波能量小于从n=2到n=1跃迁辐射电磁波能量，则辐射的光子频率小，所以辐射的电磁波的波长长。所以λ2>λCD、从n=4到n=1跃迁辐射电磁波波长为λ1，从n=4到n=2跃迁辐射电磁波波长为λ2，从n=2到n=1跃迁辐射电磁波波长为根据释放光子的能量等于两能级间的能级差，hcλ1=hcλ2+故选：D。氢原子由激发态向低能级跃迁时，释放光子的能量等于两能级间的能级差，能级差越大，光子频率越大，波长越小。解决本题的关键掌握能级间跃迁释放光子能量与能级差的关系，即Em2.答案：C解析：解：棒对桌面的摩擦力，和桌面对棒的摩擦力，为作用力和反作用力，大小相等方向相反，从A运动到B的过程中，棒受到的摩擦力为f，位移为s，摩擦力做的是负功，所以桌面对棒的摩擦力做的功为-fs，桌面受到的摩擦力的大小也为f，但桌面没动，位移是0，所以棒对桌面的摩擦力做的功为0．故选：C根据功的定义，力与力方向上的位移的乘积，摩擦力的大小是相等的，找出各自的力的位移再计算就可以了．恒力做功，根据功的公式直接计算即可，但是桌面不动，它的位移是0，这是常出错的地方3.答案：C解析：解：B、由于飞镖的运动为平抛运动，飞行时间由竖直高度决定，B飞镖的飞行时间较长，故B错误；A、由于两只飞镖的水平位移相同，故A飞镖的初速度较大，故A错误；C、设抛出点到镖盘的距离为s，飞镖与盘面的夹角为θ，则

s=vsinθ⋅t.而飞行时间

t=vcosθg，得到s=vsinθ⋅vcosθg=v22gD、由于vAy=vcos60°=gtA，vBy故选：C。①平抛运动水平方向上是匀速直线运动，竖直方向上是自由落体运动；②根据下落高度计算运动时间，根据水平位移和运动时间比较初速度。平抛运动时间的求解，方法有两种，一是根据下落高度求解时间；二是根据竖直分速度求解时间。4.答案：B解析：解：A、在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，内管能支撑小球，所以小球的最小速度等于0，故A错误；B、小球做圆周运动需要向心力，运动到a点时，需要外侧管壁提供向心力，所以小球一定挤压外侧管壁，故B正确；C、小球在水平线ab以下管道运动，由于沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力，所以外侧管壁对小球一定有作用力，对内侧管壁没有作用力，故C错误；D、小球在水平线ab以上管道中运动时，当速度非常大时，内侧管壁没有作用力，此时外侧管壁有作用力，当速度比较小时，内侧管壁有作用力，故D错误。故选：B。小球在竖直光滑圆形管道内做圆周运动，在最高点，由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用，从而可以确定在最高点的最小速度。小球做圆周运动是，沿半径方向的合力提供做圆周运动的向心力。解决本题的关键是知道小球在竖直光滑圆形管道中运动到最高点的最小速度为0，与轻杆模型相似，要知道小球在竖直面内做圆周运动的向心力由沿半径方向上的合力提供。5.答案：A解析：解：A.由图象可知粒子的加速度不变，由于仅仅受到电场力作用，由a=qEm，可知电场力大小与方向不变，即场强不变，故B.由于粒子不知电性，无法确定电场强度的方向，因此无法比较电势的高低，故B错误；CD.粒子在0时刻开始运动，5t0时刻运动到B点，因此粒子运动的过程中，则只有电场力做功，动能先减小后增大，电场力先做负功后做正功，则电势能先增大后减小，故C、故选：A。根据速度与时间图象可知，加速度是恒定，则可确定电场力大小，进而得出电场强度大小；因粒子的电性不知，则无法确定电场强度的方向，由于从A到B，动能增加，则电场力对粒子做正功，导致电势能减小，从而即可求解。考查由速度与时间图象，来确定加速度大小与方向的方法，理解电场力做功与电势能变化关系，以及动能的变化，注意粒子不知电性，因此电势高低无法确定。6.答案：C解析：解：A、由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸，太阳收缩成黑洞，则黑洞质量为太阳质量，根据c≤2GMR≤2GMc 2=BC、太阳的体积V≤43πR 3=1.09×1D、太阳表面的重力加速度g≥GMR gg'≥1.5×10 本题选错误的，故选：C任何物体(包括光子)都不能脱离黑洞的束缚，那么黑洞表面脱离的速度应大于光速，根据c≤2GMR，求出太阳的半径范围，根据密度公式求太阳的密度，根据重力加速度的公式本题考查了万有引力定律定律及圆周运动向心力公式的直接应用，要注意任何物体(包括光子)都不能脱离黑洞的束缚，那么黑洞表面脱离的速度应大于光速7.答案：BD解析：解：AB、因为R1：R2：R3=1：2：3，可以设R1由电路图可知，当S1、S2闭合，S3断开时，电阻R1与R2当S2、S3闭合，S1断开时，电阻R2与R当S1、S3闭合，S2断开时，电阻R1与R3组成闭合回路，此时感应电动势E=E1C、根据P=I2R，可知，串联电路电流相等，则功率与电阻成正比，那么R1、R3消耗的功率之比PR1：PR3D、由A选项分析可知，E1=3IR；E2=5I×5R=25IR；E=E1+E2=28IR，再根据法拉第电磁感应定律，E=△B故选：BD。根据开关的闭合与断开情况，明确电路结构；根据电路连接情况确定感应电动势，由欧姆定律求出电路电流；然后解方程组答题，并由功率P=I分析清楚电路结构、熟练应用欧姆定律是正确解题的关键；要注意在三种电路情况下，产生的感应电动势不同，这是容易出错的地方，同时注意法拉第电磁感应定律的应用．8.答案：AC解析：解：A、根据v-t图象与时间轴围成的面积表示位移，则知0-2s，甲的位移为x甲=10+82×2m=18m，乙的位移为x乙=12+82×2m=20m，乙、甲的位移之差B、由于0-4s内，两车通过的位移相等，所以当t=4s时，甲车在乙车前方4m处，故B错误。C、由于0-8s内，两车通过的位移相等，所以当t=8s时，甲车在乙车前方4m处，故C正确。D、0-8s内，两车通过的位移相等，8-12s内，乙车的位移与甲车的位移之差△x=4×42-2×22故选：AC。根据v-t图象与时间轴围成的面积表示位移，可求出两车的位移，结合初始的间距，可确定两车位置关系，并判断何时两车相遇。解决本题的关键在于知道v-t图象与时间轴围成的面积表示位移，明确相遇的条件：乙车与甲车位移之差等于x09.答案：CD解析：重力做功和重力势能的变化满足一定的关系，但是重力势能的计算时必须要选择一个零势能点，重力做负功，重力势能增大，重力做正功，重力势能减小；根据动能定理可知物体的动能的变化量是等于物体的合外力做功的多少；只要是在除了重力做功或者弹力以外的其他力做功那么物体或者机械能就是不守恒的，机械能的改变量就等于外力做功的大小；解答本题的关键是对于能量转换有一个清晰的理解和运用，能够熟练运用功能关系以及能量转化的公式，本题的难度不大，只有是考察了对于基本概念和公式的理解和运用；A.因为物体在从A点运动到B点的过程中，克服重力做功为3J，即使重力做了负功，重力势能增大，所以A点的重力势能比B点小3J，故A错误；B.除重力以外的各个力做功的总和等于机械能的改变量，题中除了重力以外，拉力做功1J，克服空气阻力做功为0.5J，故机械能增加了0.5J，所以A点的机械能比B点小0.5J，故B错误；C.合力做功等于动能的变化量，合力做功等于各个分力做的功，总功为1J-3J-0.5J=-2.5J，所以根据动能定理可知物体的动能减小了2.5J，所以A点的动能比B点大2.5J，故C正确；D.A点的机械能比B点小0.5J，故D正确；故选CD。

10.答案：BC解析：解：A、人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力，向心力是效果力，不能单独作为一个力去进行受力分析，故A错误；B、人在竖直方向受到重力和摩擦力，二力平衡，则知转速变大时，但人与“魔盘”竖直壁之间的摩擦力不变，故B正确；C、如果转速变大，由F=mrω2，知人与器壁之间的弹力变大，最大静摩擦力变大，人越不容易下滑，故D、人恰好贴在魔盘竖直壁上时，转速最小，有：mg≤f根据牛顿第二定律得：N=mr(2πn又根据最大静摩擦力公式：f=μN解得转速为n≥12πgμr，故“魔盘”的转速一定大于故选：BC。人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力作用，由弹力提供圆周运动所需的向心力，由牛顿第二定律和向心力公式结合分析。解决本题的关键要正确分析人的受力情况，确定向心力来源，知道人靠弹力提供向心力，人在竖直方向受力平衡。11.答案：①vB2-vA解析：解：①根据vB2-②本实验中，由于采用拉力传感器测量实验中的拉力，所以不需要满足钩码的总质量远小于小车的质量的关系．③由图甲可以看出，长木板是水平放置的，说明实验之前没有平衡摩擦力，当F不等于零时，加速度仍然为零，可知实验得到的图线可能是图乙中的C图．故答案为：①vB2-vA结合匀变速直线运动的速度位移公式求出小车的加速度；由于采用拉力传感器测量实验中的拉力，所以不需要满足钩码的总质量远小于小车的质量的关系；根据F不等于零时，加速度仍然为零分析图线不经过原点的原因明确实验原理，正确进行误差分析和数据处理是对学生学习实验的基本要求，要加强这方面的训练，注意本题中采用拉力传感器测量实验中的拉力，没有用重物的重力代替．12.答案：S1；S2；S2；S1解析：解：(1)将数字万用表选择开关置于电压档，选择合适的量程，断开开关S1，闭合开关S2，记录表的示数，然后反复测量多次，记录电表的示数由于数字万用表电压挡所有量程内阻高达10MΩ，所以电动势E=U(2)将数字万用表选择开关置于欧姆档，选择合适的量程，断开开关S2，闭合开关S1，记录表的示数，记为所以测出变阻器的阻值为R，紧接着进行以下的操作：将选择开关置于电压档，选择合适的量程，然后同时闭合开关S1和S2，记录表的示数并记作所以测出路端电压U2把R和对应的U2(3)U④根据闭合电路欧姆定律得：E=U+Ur=ER-UR故答案为：(1)S1

S2

(2)S2

S根据数字万用表有测量精度高、读数方便的特点直接测出电源两端的电压即电动势，变阻器的阻值，路端电压，再根据闭合电路欧姆定律求出内阻．本题为测量电源的电动势和内电阻的实验的变形，由于数字万用表有测量精度高、读数方便的特点，所以根据闭合电路欧姆定律直接测出对应的物理量求解．13.答案：解：①光线射入水珠后，第一次从水珠中射出的光路图如图所示．②由几何关系得sin即θ由折射定律得sin解得sin即θ则φ=2(θ答：①光路图如图所示．②光线偏转的角度为32°．解析：(1)根据光的折射定律作出光路图．(2)结合折射定律和几何关系求出光线的偏转角度．解决几何光学问题的关键作出光路图，结合折射定律和几何关系进行求解．14.答案：解：(1)由动能定理：eEd=E解得：EK=1.25×10(2)射线在A、B间电场中被加速，除平行于电场线的电子流外，其余均在电场中偏转，其中和铅屏A平行的电子流在纵向偏移距离最大(相当于平抛运动水平射程)．位移则有，d=1r=v在荧光屏上观察到的范围是半径为3.125×10-2圆面积

S=πr答：(1)电子到达荧光屏M上的动能1.25×10(2)荧光屏上的发光面积2.83×10解析：(1)根据动能定理，即可求解；(2)根据运动学公式与几何关系，从而求出发光面积．考查动能定理的运动学公式的应用，注意运动轨迹的半径与圆面积的关系．15.答案：解：(1)由牛顿第二定律：a=mgsin30°+B2L2(2)设ab杆上滑的初速度为v0，则