河北省石家庄市2021届新高考物理五模试卷含解析

河北省石家庄市2021届新高考物理五模试卷

一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的

1．如图所示，AB是一根裸导线，单位长度的电阻为R0，一部分弯曲成直径为d的圆圈，圆圈导线相交处导电接触良好．圆圈所在区域有与圆圈平面垂直的均匀磁场，磁感强度为B0导线一端B点固定，A端在沿BA方向的恒力F作用下向右缓慢移动，从而使圆圈缓慢缩小．设在圆圈缩小过程中始终保持圆的形状，设导体回路是柔软的，此圆圈从初始的直径d到完全消失所需时间t为（　　）

A． B． C． D．

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】

设在恒力F的作用下，A端△t时间内向右移动微小的量△x，则相应圆半径减小△r，则有：

△x=2π△r

在△t时间内F做的功等于回路中电功

△S可认为由于半径减小微小量△r而引起的面积的变化，有：

△S=2πr∙△r

而回路中的电阻R=R02πr，代入得，

F∙2π△r=

显然△t与圆面积变化△S成正比，所以由面积πr02变化为零，所经历的时间t为：

解得：

A．，与结论不相符，选项A错误；

B．，与结论相符，选项B正确；

C．，与结论不相符，选项C错误；

D．，与结论不相符，选项D错误；

故选B．

2．在图示电路中，理想变压器原线圈的匝数为220，副线圈的匝数可调，L1、L2、L3和L4是四个相同的灯泡。当在a、b两端加上瞬时值表达式为(V)的交变电压时，调节副线圈的匝数，使四个灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）

A．变压器副线圈的匝数为440

B．灯泡的额定电压为55V

C．变压器原线圈两端电压为220V

D．穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值为0.1V

【答案】B

【解析】

【详解】

A．四个灯泡均正常发光，说明变压器原、副线圈中的电流相同，根据

可得变压器副线圈的匝数

故A错误；

BC．a、b两端电压的有效值

V=220V

设每个灯泡的额定电压为U0，原线圈两端电压为U1，则有

U=2U0+U1

结合

可得

U0=55V，U1=110V

故B正确，C错误；

D．原线圈两端电压的最大值

V

根据法拉第电磁感应定律有，解得穿过原线圈的磁通量变化率的最大值为

V

故D错误。

故选B。

3．关于静电场的描述正确的是

A．电势降低的方向就是电场线方向

B．沿着电场线方向电场强度一定减小

C．电场中电荷的受力方向就是电场强度的方向.

D．电场中电场强度为零的地方电势不一定为零

【答案】D

【解析】

【详解】

A．沿电场线方向电势降低，电势降低最快的方向是电场线方向，故A项错误；

B．负点电荷形成的电场，沿着电场线方向电场强度增大，故B项错误；

C．电场中正电荷的受力方向与电场强度的方向相同，电场中负电荷的受力方向与电场强度的方向相反，故C项错误；

D．电势具有相对性，电场中电场强度为零的地方电势不一定为零，故D项正确。

4．如图所示,在光滑水平面上,有质量分别为和的两滑块,它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与不拴连),由于被一根细绳拉着而处于静止状态.当剪断细绳,在两滑块脱离弹簧之后,下述说法正确的是（ ）

A．两滑块的动量大小之比

B．两滑块的速度大小之比

C．两滑块的动能之比

D．弹簧对两滑块做功之比

【答案】C

【解析】

【详解】

在两滑块刚好脱离弹簧时运用动量守恒得：，得，两滑块速度大小之比为：；两滑块的动能之比，B错误C正确；两滑块的动量大小之比，A错误；弹簧对两滑块做功之比等于两滑块动能之比为：1：2，D错误．

5．2019年12月16日，第52、53颗北斗导航卫星成功发射，北斗导航卫星中包括地球同步卫星和中圆轨道卫星，它们都绕地球做圆周运动，同步卫星距地面的高度大于中圆轨道卫星距地面的高度．与同步卫星相比，下列物理量中中圆轨道卫星较小的是(　　)

A．周期 B．角速度 C．线速度 D．向心加速度

【答案】A

【解析】

【详解】

根据卫星所受的万有引力提供向心力可知：

可得

同步卫星的轨道半径大于中圆轨道卫星，则中圆轨道卫星的周期小，角速度、线速度和向心加速度均大，故A正确，BCD错误。

故选A。

6．2010 年命名为“格利泽 581g”的太阳系外行星引起了人们广泛关注，由于该行星的温度可维持表面存在液态水，科学家推测这或将成为第一颗被发现的类似地球世界，遗憾的是一直到 2019 年科学家对该行星的研究仍未有突破性的进展。这颗行星距离地球约 20 亿光年(189.21 万亿公里)，公转周期约为 37 年，半径大约是地球的 2 倍，重力加速度与地球相近。则下列说法正确的是

A．飞船在 Gliese581g 表面附近运行时的速度小于 7.9km/s

B．该行星的平均密度约是地球平均密度的

C．该行星的质量约为地球质量的 8 倍

D．在地球上发射航天器前往“格利泽 581g”，其发射速度不能超过 11.2km/s

【答案】B

【解析】

【详解】

ABC．忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力得：

mg =m

得到

v =

万有引力等于重力，=mg，得到

M=

ρ=

这颗行星的重力加速度与地球相近，它的半径大约是地球的2倍，所以它在表面附近运行的速度是地球表面运行速度的倍，大于1．9km/s，质量是地球的4倍，密度是地球的。故B正确，AC错误。

D．航天器飞出太阳系所需要的最小发射速度为第三宇宙速度，即大于等于2．1km/s，故D错误。

二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分

7．如图甲所示，在光滑绝缘水平面内。两条平行虚线间存在一匀强磁场。磁感应强度方向与水平面垂直。边长为l的正方形单匝金属线框abcd位于水平面内，cd边与磁场边界平行。时刻线框在水平外力F的作用下由静止开始做匀加速直线运动通过该磁场，回路中的感应电流大小与时间的关系如图乙所示，下列说法正确的是（ ）

A．水平外力为恒力

B．匀强磁场的宽度为

C．从开始运动到ab边刚离开磁场的时间为

D．线框穿出磁场过程中外力F做的功大于线框进入磁场过程中外力F做的功

【答案】BCD

【解析】

【分析】

根据线框感应电流，结合i-t图象知道，线框做匀加速直线运动，从而再根据图象找到进入和穿出磁场的时刻，由运动学公式就能求出磁场宽度、ab边离开的时间。根据感应电流的方向，结合楞次定律得出磁场的方向。根据安培力公式得出导线框所受的安培力。

【详解】

线框进入磁场的时候，要受到安培力的作用，电流是变化的，安培力也是变化的，因此外力F必然不是恒力，选项A错误；由图乙可知2t0～4t0时间内线框进入磁场，设线框匀加速直线运动的加速度为a，边框长为：l=a(4t0)2−a(2t0)2=6at02；磁场的宽度为：d=a(6t0)2−a(2t0)2=16at02；故d=，故选项B正确；设t时刻线框穿出磁场，则有：6at02=at2−a(6t0)2，解得：t=4t0，选C正确；线框进入磁场过程的位移与出磁场过程的位移相等，根据可知，线框出离磁场过程中的水平拉力大于进入磁场过程中的水平拉力，线框穿出磁场过程中外力F做的功做的功大于线框进入磁场过程中水平拉力做的功，选项D正确。故选BCD。

8．如图所示，两根相互平行，间距为足够长的金属导轨固定在水平面上，导轨间存在的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里，导轨上的金属杆ab、cd所受滑动摩擦力均为0.2N，两杆电阻均为0.1Ω，导轨电阻不计，已知ab受恒力的作用，ab和cd均向右做匀速直线运动，下列说法正确的是（　　）

A．恒力 B．两杆的速度差大小为

C．此时回路中电流大小为2A D．ab杆克服安培力做功功率等于回路中产生焦耳热的功率

【答案】AB

【解析】

【详解】

A．对金属杆ab、cd整体，由于两杆所受的安培力大小相等，方向相反，所以由平衡条件有

故A正确。

BC．cd杆做匀速直线运动 ，则有

解得I= 2.5A，因两杆均切割磁感线，故均产生感应电动势，且ab产生的感应电动势一定大于cd产生的感应电动势，则有

解得速度差为

故B正确，C错误。

D．ab杆克服安培力做功功率为

回路中产生焦耳热的功率为

可知ab杆克服安培力做功功率不等于回路中产生焦耳热的功率，故D错误。

故选AB。

9．图是某绳波形成过程的示意图．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4，… 各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t=T/4时，质点5刚要开始运动．下列说法正确的是

A．t＝T/4时，质点5开始向下运动

B．t＝T/4时，质点3的加速度方向向下

C．从t＝T/2开始的一小段时间内，质点8的速度正在减小

D．从t＝T/2开始的一小段时间内，质点8的加速度正在减小

【答案】BC

【解析】

A、t＝T/4时，质点5开始向上运动，A错误；

B、t＝T/4时，质点3受到指向平衡位置的回复力的作用，加速度方向向下，B正确；

CD、从t＝T/2开始的一小段时间内，质点8正在从平衡位置向上运动，速度正在减小，加速度正在增大，C正确，D错误．

故选：BC．

10．如图所示，光滑水平面上放置A、B两物体相互接触但并不黏合，两物体的质量分别为mA=2kg，mB=3kg。从t=0开始，作用力FA和作用力FB分别作用在A、B两物体上，FA、FB随时间的变化规律分别为FA=(8-2t)N，FB=(2+2t)N。则（　　）

A．A、B两物体一直以2m/s2的加速度做匀加速运动

B．当FA=FB时，A、B两物体分离

C．t=1s时A物体的运动速度为2m/s

D．物体B在t=5s时的加速度为4m/s2

【答案】CD

【解析】

【分析】

【详解】

AB．FA、FB的大小都随时间而变化，但合力

不变，故开始一段时间内A、B以相同的加速度做匀加速运动，A、B分离前，对整体有

①

设A、B间的弹力为FAB，对B有

②

由于加速度a恒定，则随着t的增大，FB增大，弹力FAB逐渐减小，当A、B恰好分离时，A、B间的弹力为零，即

③

将

代入①解得

联立②③得，t=2s，此时

所以在2s内，A、B两物体一直以2m/s2的加速度做匀加速运动，t=2s后A、B两物体分离，故AB错误；

C．t=1s时A物体的运动速度为

故C正确；

D．物体B在t=5s时的加速度为

故D正确。

故选CD。

11．空间中有水平方向的匀强电场，电场强度大小为。在电场中的点由静止释放一个电荷量为、质量为的带电微粒，经过一段时间后微粒运动至点，微粒一直在电场中运动。若、两点间的水平距离为，重力加速度为。关于微粒在、两点间的运动，下列说法中正确的是（ ）

A．微粒运动的加速度为 B．微粒运动的时间为

C．、两点间对应的竖直高度为 D．运动过程中电场力做功大小为

【答案】BD

【解析】

【详解】

A．带电微粒受力情况、水平方向有电场力、竖直方向有重力；

根据平行四边形定则可得合外力

根据牛顿第二定律微粒运动的加速度为

故A错误；

B．水平方向加速度为

根据运动学公式可得

解得微粒运动的时间为

故B正确；

C．微粒在竖直向下为自由落体运动，下降高度

解得、两点间对应的竖直高度为

故C错误；

D．运动过程中电场力做功

故D正确；

故选BD。

12．一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V—T图像如图所示，pa、pb、pc分别表示a、b、c的压强，下列判断正确的是（ ）

A．状态a、b、c的压强满足pc=pb=3pa

B．过程a到b中气体内能增大

C．过程b到c中气体吸收热量

D．过程b到c中每一分子的速率都减小

E.过程c到a中气体吸收的热量等于对外做的功

【答案】ABE

【解析】

【分析】

【详解】

A．设a状态的压强为pa，则由理想气体的状态方程可知

所以

pb=3pa

同理

得

pc=3pa

所以

pc=pb=3pa

故A正确；

B．过程a到b中温度升高，内能增大，故B正确；

C．过程b到c温度降低，内能减小，即∆U<0，体积减小，外界对气体做功，W>0，则由热力学第一定律可知，Q<0，即气体应该放出热量，故C错误；

D．温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以过程bc中气体的温度降低，分子的平均动能减小，并不是每一个分子的速率都减小，故D错误；

E．由图可知过程ca中气体等温膨胀，内能不变，对外做功；根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于对外做的功，故E正确。

故选ABE。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分

13．电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某同学在实验室测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。

(1)用螺旋测微器测量其横截面直径如图甲所示，由图可知其直径为______mm，如图乙所示，用游标卡尺测其长度为_____cm，如图丙所示，用多用电表×1Ω挡粗测其电阻为_____Ω。

(2)为了减小实验误差，需进一步测量圆柱体的电阻，除待测圆柱体R外，实验室还备有的。实验器材如下，要求待测电阻两端的电压调节范围尽量大，则电压表应选______，电流表应选_________，滑动变阻器应选_________。（均填器材前的字母代号）

A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ）；

B．电压表V2（量程15V，内阻约为75kΩ）；

C．电流表A1（量程1．6A，内阻约为1Ω）；

D．电流表A2（量程3A，内阻约为1.2Ω）；

E．滑动变阻器R1（阻值范围1~5Ω，1.1A）；

F．滑动变阻器R2（阻值范围1~2111Ω，1.1A）；

G．直流电源E（电动势为3V，内阻不计）

H．开关S，导线若干。

(3)请设计合理的实验电路，并将电路图画在虚线框中_______________。

(4)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端的电压为U，圆柱体横截面的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示该圆柱体电阻率的关系式为=___________。

【答案】1.844（1.842~1.846均可） 4.241 6 A C E

【解析】

【详解】

(1)[1]螺旋测微器的读数为固定刻度读数+可动刻度读数+估读，由题图甲知，圆柱体的直径为刻度读数十估读，由题图甲知，圆柱体的直径为

1.5mm+34.4×1.11mm=1.844mm

由于误差则1.842mm~1.846mm均可

[2]游标卡尺读数为主尺读数+游标尺读数×精度，由题图乙知，长度为

42mm+8×1.15 mm=42.41mm=4.241cm

[3]多用电表的读数为电阻的粗测值，其电阻为

(2)[4][5][6]待测电阻大约，若用滑动变阻器R2（阻值范围，）调节非常不方便，且额定电流太小，所以应用滑动变阻器R1（阻值范围，1.1A），电源电动势为3V，所以电压表应选3V量程的

为了测多组实验数据，滑动变阻器应用分压接法，电压表内电阻较大，待测圆柱体的电阻较小，故采用电流表外接法误差较小；电路中的电流约为

所以电流表量程应选1.6A量程的。

(3)[7]根据以上分析，设计的电路图如图所示

(4)[8]由，及得

14．现用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验，如图所示。在滑块上安装一遮光条，把滑块放在水平气垫导轨上，并用绕过定滑轮的细绳与钩码相连，光电计时器安装在处。测得滑块（含遮光条）的质量为，钩码总质量为，遮光条宽度为，导轨上滑块的初始位置点到点的距离为，当地的重力加速度为。将滑块在图示位置释放后，光电计时器记录下遮光条通过光电门的时间为。滑块从点运动到点的过程中，滑块（含遮光条）与钩码组成的系统重力势能的减少量为__________，动能的增加量为_____________。（均用题中所给字母表示）

【答案】

【解析】

【分析】

【详解】

[1] 滑块从点运动到点的过程中，滑块（含遮光条）与钩码组成的系统重力势能的减少量为。

[2]通过光电门的速度，所以系统动能增加量为

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分

15．某学习小组设计了图甲所示的“粒子回旋变速装置”。两块相距为d的平行金属极板M、N，板M位于x轴上，板N在它的正下方。两板间加上图乙所示的交变电压，其电压值为，周期，板M上方和板N下方有磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场。粒子探测器位于y轴处，仅能探测到垂直于y轴射入的带电粒子。有一沿轴可移动的粒子发射器，可垂直于x轴向上射出质量为m、电荷量为的粒子，且粒子动能可调节时刻，发射器在（x，0）位置发射一带电粒子。忽略粒子的重力和其他阻力，粒子在电场中运动的时间不计。

(1)若粒子只经磁场偏转并在处被探测到，求发射器的位置和粒子的初动能；

(2)若粒子两次进出电场区域后被探测到，且有。求粒子发射器的位置坐标x与被探测到的位置坐标y之间的关系。

【答案】 (1) ，；

(2)①若，；

②，

【解析】

【详解】

(1)若粒子只经磁场偏转并在处被探测到，则粒子在磁场中运动圆周，发射器位置

又有

圆周运动有

动能

解得

(2)若，轨迹如图甲

各圆周运动分别有

，，

由几何关系得

电场中运动有

又有

解得

若，轨迹如图乙，

各圆周运动分别有

，

由几何关系得

电场中运动有

解得

16．高铁在改变人们出行和生活方式方面的作用初步显现。某高铁列车在启动阶段的运动可看作在水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，列车的加速度大小为a。已知该列车（含乘客）的质量为m，运动过程中受到的阻力为其所受重力的k倍，重力加速度大小为g。求列车从静止开始到速度大小为v的过程中，

(1)列车运动的位移大小及运动时间；

(2)列车牵引力所做的功。

【答案】 (1)，；(2)

【解析】

【分析】

【详解】

(1)由速度位移的关系式得

v2=2ax

解得列车运动的位移为

由速度公式得

v=at

解得

(2)由动能定理得

解得

17．如图所示，足够长的粗糙绝缘轨道AB与处于竖直平面内的光滑圆弧形绝缘轨道BC平滑连接，圆弧的半径。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场E，现有一带电体（可视为质点）放在水平轨道上的A位置，带电体与粗糙轨道的动摩擦因数均为，从A点由静止释放，通过C点时恰好与圆轨道无挤压，且合力刚好指向圆心，已知，不计空气阻力，重力加速度。求：

（1）粗糙绝缘轨道AB长度；

（2）小球从C点射出后，第一次运动到水平地面AB所需要的时间。

【答案】（1）；（2）1.2s。

【解析】

【详解】

（1）由于在C点只受重力和电场力并且合力指向球心，则有

解得

所以等效的重力，即合力为

小球在C点恰好与圆轨道无挤压，根据牛顿第二定律有

解得

小球从A点到C点，根据动能定理有

解得m/s，

（2）在C点速度在竖直方向分量

m/s

小球竖直方向做初速度为6m/s的匀加速运动，根据位移时间公式有

解得t=1.2s

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/1363b759094e767f5acfa1c7aa00b52acfc79c2f.html