2021年甘肅省高考物理二診試卷

一、單選題（本大題共6小題，共30.0分）

1.如圖所示為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n=3的激發態，在向較低能級躍遷的過程中

向外發出光子，用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬鈉，下列說法正確的是（）

B.這群氫原子能發出的光，從n=3躍遷到n=1所發出的光波長最小

C.可見光能量范圍為1.62eV?躍遷產生的光子都不是可見光

D.金屬鈉表面所發出的光電子的最大初動能為ll.lleU

2.下述關于質點的說法中正確的是（）

A.只有體積足夠小的物體才能被看做質點

B.質量很小的物體就可以被看做質點

C.研究地球的公轉時，可以把地球看成質點

D.宇宙飛船中的宇航員在太空中做飛船對接時，可把飛船看做質點

3.請閱讀下述文字，完成第1題、第2題。如圖所示，某同學利用無人機

玩“投彈”游戲。無人機沿水平方向勻速飛行，在某時刻釋放了一個

小球。忽略空氣阻力的影響。

（1）以地面為參考系，離開無人機后，小球在空中做（）

A.平拋運動B.自由落體運動

C.勻速直線運動D.勻減速直線運動

（2）小球在空中運動過程中，下列說法正確的是（）

A.小球的速度方向始終沿豎直方向

B.小球的加速度方向始終沿豎直方向

C.小球的速度方向和加速度方向都在不斷變化

D.小球的速度方向與加速度方向之間的夾角始終為90。

4.如圖所示，燈泡刀接在變壓器初級電路中，燈泡心2、區、入接在變壓器次級電路中.變壓器為

理想變壓器，交變電流電源電壓為U,人、員、人、〃都是額定電壓為Uo的同種型號燈泡，若

四個燈泡都能正常發光，貝4（）

A.合胃,U=4U°

/21

C.詈=g,U=3UoD”U=3U。

九2§

5.某區域的電場線分布如圖所示，其中間一根電場線是直線，比較這條直線上兩點。和a的電場強

度式和電勢下列關系正確的是（）

A.場強片》&，電勢內＞勿B.場強&電勢外》0,

C.場強溫＞^，電勢/D.場強&〈E,電勢

二、多選題（本大題共5小題，共27.0分）

6.如圖為“EAST超導托卡馬克核聚變實驗裝置”的簡化模型：把核約束區

/xX/C

/xxxx\

材料約束在半徑為『2的圓形區域內，等離子體只在半徑為6的圓形.\

區域內反應，環形區域（約束區）存在著垂直于截面的勻強磁場。假V乂9

\xX/

設約束的核聚變材料只有笈;核（用）和笊核6"）,已知氣核CH）的質＞二反應區

量為m,電量為q,兩個同心圓的半徑滿足方=（魚+1）6，只研

究在紙面內運動的核子，不考慮核子間的相互作用、中子和質子的質量差異以及速度對核子質

量的影響。設核聚變材料氣核C”）和笊核及，）具有相同的動能a，則以下說法正確的是（）

A.貢;核（陽）和笊核（：H）的比荷之比為1：2

B.文:核（；”）和笊核及H）分別在環形區域做勻速圓周運動的半徑之比為1：V2

C.為了約束從反應區沿不同方向射入約束區的核子，則環形磁場區域所加磁場磁感應強度B滿

足的條件為B＞亞歷

qri

D.若約束區的磁感應強度為瓦，氣核（；〃）從圓心。點沿半徑方向以某一速度射入約束區，恰好

經過約束區的外邊界，則笊核C"）再次回到反應區所用時間t=歿誓

7.如圖所示，一個內壁光滑的圓錐筒固定不動，其軸線垂直于水平面，質量相

同的小球4和B緊貼內壁分別在圖中虛線所示的水平面內做勻速圓周運動，

則球4與球B相比較（）

A.兩者所受合力相等

B.球4所受支持力較小

C.球4的線速度較大

D.兩者的角速度相等

如圖所示，4、B兩物塊的質量之比為巾4：mB=3：2,放在靜止的平

//zz5////zvzzz5^z/Z

板車C上，力、8用細繩連在一起，之間有被壓縮了的輕質彈簧，已知

4B與平板車C的動摩擦因數相同，C與水平地面間的摩擦不計，當突然燒斷細繩后，4、B被彈

簧彈開時（）

A.A、B組成的系統動量守恒B.A、B、C組成的系統動量守恒

C.車C將向左運動D.車C將向右運動

9.下列說法不正確的（）

A.氣體無孔不人，說明氣體分子間存在分子力

B.液體很難被壓縮，這是液體分子間存在斥力的宏觀表現

C.一定質量的理想氣體，溫度不變，內能一定不變

D.一定質量的理想氣體，體積增大，一定對外做功

10.假如平靜的水面下相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點光源，有人在水面正上方同等條

件下觀測發現：b在水下的像離水面距離最大，c照亮水面（透光面）的面積比a的大。關于這三種

光的性質，下列說法正確的是（）

A.c光的頻率最大

B.真空中b光的波長最長

C.a光在水中的傳播速度最小

D.通過同一裝置發生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距最大

三、實驗題（本大題共2小題，共15.0分）

11.用如圖甲所示的裝置進行“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中。

小車打點計時修

圖乙是某次實驗所打出的一條紙帶，在紙帶上標出了5個計數點，在相鄰的兩個計數點之間還有4個

點未標出，計時器打點頻率為50Hz,則小車運動的加速度為m/s2,打點計時器在“2”

點時，小車的瞬時速度為m/s（保留兩位有效數字）.

12.某同學用如圖1所示的電路來測定電池的電動勢和內阻.

（1）①圖2為連好的部分電路，請完成答題卡中圖1連線；

②為了安全，測量前，移動滑動變阻器的滑片應置于靠近（填k或/）處.

（2）該同學測得如表所示的五組數據.根據數據在答題卡中的圖3中作出U-/圖線.

12345

U/V1.371.321.241.1010.5

1/A0.120.200.310.500.57

（3）從圖線中得到電源的電動勢E=V,內電阻r=_____2（結果均保留三位有效數字）

四、簡答題（本大題共1小題，共10.0分）

13.熱門游玩項目“跳樓機”如圖所示。先將被安全帶固定在座椅上的游客提升到

離地最大高度64nl處，然后由靜止釋放，開始下落過程可認為是自由落體運動，

然后受到大小尸=22500N的恒定阻力而做勻減速運動，且下落到離地面4m高

處速度恰好減為零，已知游客和座椅下落過程中最大速度為20m/s,重力加速

度g=10m/s2,求1

(1)游客和座椅做自由落體的高度為多少？

(2)游客和座椅的總質量是多少？

五、計算題(本大題共3小題，共42.0分)

14.如圖所示，兩根金屬導軌平行放置在傾角為。=30。的斜面上，導軌左

端接有電阻R=80,導軌自身電阻不計.勻強磁場垂直于斜面向上，

磁感應強度為B=0.57.質量為=0.1kg,電阻為r=20的金屬棒ab

由靜止釋放,沿導軌下滑，如圖所示.設導軌足夠長，導軌寬度L=2m,

金屬棒ab下滑過程中始終與導軌接觸良好，受到的摩擦阻力/=0.3N,當金屬棒下滑的高度為

/i=3zn時，恰好達到最大速度，g取lOni/sZ,求此過程中:

(1)金屬棒的最大速度；

(2)電阻R中產生的熱量;

(3)通過電阻R的電量.

15.2020年11月24日4時30分，中國在中國文昌航天發射場，用長征五號遙五運載火箭成功發射探

月工程嫦娥五號探測器，順利將探測器送入預定軌道。標志著我國月球探測新旅程的開始，飛

行136個小時后總質量為小的嫦娥五號以速度"高速到達月球附近P點時，發動機點火使探測器

順利變軌，被月球捕獲進入半徑為r的環月軌道，已知月球的質量為M,引力常量為G。求

(1)嫦娥五號探測器發動機在P點應沿什么方向將氣體噴出？

(2)嫦娥五號探測器發動機在P點應將質量為△Tn的氣體以多大的對月速度噴出？

16.一列間諧橫波，沿x軸正向傳播.位于原點的質點的振動圖象如圖甲所示.

①該振動的振幅是cm；

②振動的周期是s；

③在t等于］周期時，位于原點的質點離開平衡位置的位移是an.圖乙為該波的某一時刻的波形

圖，4點位于％=0.5m處.

④該波的傳播速度為m/s；

⑤經過3周期后，4點離開平衡位置的位移是cm.

參考答案及解析

1.答案：B

解析：解：4、一群氫原子處于=3的激發態在向較低能級躍遷的過程中，可發出3中不同頻率的光

子，根據玻爾理論△得知，；

E=Em-EnE32=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eVE31=E3-

；】可知

%=-1.51elZ-(-13.6eV)=12.09eUE21=%-E=-3AeV-(-13.6W)=10.2V,

從n=3能級躍遷到n=2能級所發出的光能量最小，且小于2.49W,根據發生光電效應的條件可知

從n=3能級躍遷到n=2能級所發出的光不能使鈉發生光電效應，故A錯誤；

B、根據以上分析可知，從n=3能級躍遷到n=1能級所發出的光能量最大，根據E=?可知得知，

A

從71=3能級躍遷到71=1能級所發出的光的光子頻率最高，波長最短，故B正確；

C、根據以上分析可知，從n=3能級躍遷到n=2能級所發出的光能量為1.89eU,屬于可見光，故C

錯誤；

。、根據以上分析可知，從n=3能級躍遷到n=l能級發出的光子頻率最高，發出的光子能量為

根據光電效應方程可知最大初動能：

12.09eK,EK=hv-W=E31-W=12.09eK-2A9eV=

9.60W.故。錯誤.

故選：B。

根據玻爾理論分析氫原子發出的三種頻率不同的光的波長、頻率關系.從n=3躍遷到n=1所發出

的光能量最大，產生金屬鈉表面所發出的光電子的初動能最大，根據愛因斯坦光電效應方程求出初

動能的最大值.

解決本題的關鍵知道能級間躍遷能量與光子頻率的關系，以及掌握光電效應方程.

2.答案：C

解析：解:4、體積小的物體不一定能看成質點，比如研究原子核的內部結構，原子核不能看成質點.故

A錯誤.

8、質量小的物體不一定能看成質點，故8錯誤.

C、研究地球的公轉，地球的大小和形狀能夠忽略，可以看成質點.故C正確.

。、研究宇宙飛船對接時，飛船的大小和形狀不能忽略，不能看成質點.故。錯誤.

故選：C.

當物體的大小和形狀在研究的問題中能忽略，物體可以看成質點.

解決本題的關鍵掌握物體能否看成質點的條件，關鍵看物體的大小和形狀在研究的問題中能否忽略.

3.答案：

【小題1】A【小題2】B

解析：

1.

參考系是在描述一個物體的運動時，選來作為標準的另外的某個物體，然后結合小球運動的特點判

斷。

本題考查參考系，要注意小球具有和飛機相等的初速度；判斷物體是運動還是靜止的，關鍵是看選

擇了哪個參照物.

解：以地面為參考系，小球離開無人機時具有水平方向的初速度，忽略空氣阻力的影響，則小球只

受到重力的作用，所以小球相對于地面將做平拋運動，故A正確，BCD錯誤。

故選：4。

2.

根據平拋運動的特點進行判斷。

本題要注意釋放小球前，小球與無人機一起沿水平方向勻速飛行，釋放后小球有水平初速度。

解：釋放小球后，小球有水平方向的初速度，只受重力的作用，小球做平拋運動，速度方向時刻發

生改變，并非始終沿豎直方向；加速度方向始終豎直向下且大小為g,小球的速度方向與加速度方向

之間的夾角只有初始時刻才是90。，故8正確，ACO錯誤。

故選：B。

4.答案：A

解析：

根據燈泡正常發光，求出原副線圈的電流，由電流與匝數成反比求出匝數比，根據電壓與匝數成正

比求出原線圈兩端的電壓，交流電源的電壓等于燈泡人兩端的電壓和原線圈兩端的電壓之和；

理想變壓器是理想化模型，一是不計線圈內阻；二是沒有出現漏磁現象.輸入電壓決定輸出電壓，

而輸出功率決定輸入功率.

設燈泡的額定電流為/,則原線圈電流A=/,副線圈電流4=3/

根據電流與匝數成反比，有

123/3

n^=7^=T=1

因為燈泡正常發光，副線圈兩端的電壓％=%

根據電壓與匝數成正比，有

U]

nx3

n21

解得：（A=3U2=3U0

交變電流電源電壓U=Uo+Ui=4%,故A正確，8CZ）錯誤；

故選：Ao

5.答案：B

解析：電場線的疏密程度，表示場強的大小，所以4點場強大小大于。點場強大?。谎仉妶鼍€方向電

勢越來越低，所以A點電勢低于。點電勢，故8正確。

6.答案：BD

解析：解：4、氣核（川）和笊核（出）的比荷之比為卞肅=2：1，故A錯誤；

B、根據洛倫茲力提供向心力知軌道半徑「=粉又知后小如吟可知「=卷而皈，氣核（陽）和

家核6H）分別在環形區域做勻速圓周運動的半徑之比為叵：畫=1：或，故B正確；

BeBe

C、若笊核不從磁場中射出，則氣核一定不從磁場中射出。因此只要滿足笊核不從磁場中射出即可。

2

由幾何關系得：&=寫上，由洛倫茲力提供向心力得：qvB=2m^-,有題意可知：Ek=^-2mv,

聯立解得：8=在強，磁感應強度應滿足的條件為B＞叵無，故C錯誤；

（3）氣核（舫）運動的軌跡如圖所示，要使沿半徑方向運動的氣核（前）恰好經過約束區的外邊界，運動

軌跡圓與磁場外邊界圓相切。設這時軌跡圓的半徑為&，速度為功，有幾何

關系有：療+畛=（丁2_&）2

洛倫茲力充當向心力，根據牛頓第二定律有：qv2B0=mJ,

?2

笈核（用）在約束區做勻速圓周運動的周期7=舞，笈核C"）在約束區中運

動一次的時間匕=,7,氣核（出）在反應區沿半徑運動一次的時間=￡,笊核（出）再次回到反應區

所用時間￡=口+12,聯立解得±=等誓，故。正確。

故選:BD。

氣核（出）和笊核（："）電荷量相等，質量之比為1：2；根據洛倫茲力提供向心力知軌道半徑r=防,

又知后上二^^病,可知r與質量和電荷量的關系式，從而求半徑之比;

若笊核不從磁場中射出，則氣核一定不從磁場中射出。因此只要滿足笊核不從磁場中射出即可，當

氣核的速度沿與內邊界圓相切的方向射入磁場，且軌道與磁場外圓相切時所需磁場的磁感應強度當,

即為要求的值；

畫出沿半徑方向射入約束區的笈核的運動軌跡，由幾何關系求出半徑，再求出在約束區圓周運動的

周期，根據軌跡確定運動的周期7

本題關鍵是確定出符合題意的臨界情況，然后由幾何知識確定半徑后由牛頓第二定律求其他量，畫

出運動軌跡是關鍵。

7.答案：AC

解析：解：對小球受力分析，小球受到重力和支持力，它們的合力提供向心力，u一■一力

如圖：

AB,筒對小球的支持力為：N=黑，與軌道半徑無關，則重力與支持力的合的y

力也相等，故A正確，8錯誤；V

C、根據牛頓第二定律，有：F—mgtanO=

解得：v=[grtan。,

由于4球的轉動半徑較大，/線速度較大，故C正確；

D、角速度3=1=?巫，由于4球的轉動半徑較大，則4的角速度較小，故。錯誤。

rr

故選：4C。

對小球受力分析，受重力和支持力，合力提供向心力，根據牛頓第二定律列式求解即可。

對小球受力分析，受重力和支持力，合力提供向心力，根據牛頓第二定律列式求解即可；本題關鍵

是對小球受力分析，知道小球做圓周運動向心力的來自于合外力。

8.答案：BC

解析：解：4、由于小4：MB=3：2,4、B被彈簧彈開時所受的摩擦力大小不等，所以4、B組成的

系統合外力不為零，動量不守恒，故A錯誤：

8、地面光滑，4、B、C組成的系統受到的合外力為零，則系統動量守恒，故3正確；

CD、由于4、B兩木塊的質量之比為m%：mB=3：2,由摩擦力公式f=4N="mg知，4對小車向

左的滑動摩擦力大于B對小車向右的滑動摩擦力，在4、B相對小車停止運動之前，小車C的合力所受

的合外力向左，會向左運動，故C正確，。錯誤。

故選：BCo

動量守恒條件是：系統所受的合外力為零.根據研究對象，分析受力情況，結合動量守恒條件分析

答題.

本題考查了判斷系統動量是否守恒、判斷小車的運動情況，要掌握動量守恒的條件，正確受力分析，

根據合外力是否為零，即可判斷.

9.答案:AD

解析：

考查分子運動論的基本內容，明確其宏觀表現，理解氣體對外做功條件。

人氣體無孔不人是因為分子做無規則的熱運動；

B.液體很難被壓縮是因為分子間存在斥力；

C一定質量理想氣體內能只決定于溫度；

。.體積增加，不一定對外做功：如外界是真空，不受外界的大氣壓力。

A.氣體無孔不入，說明氣體分子做熱運動，不能說明分子間存在分子力.故4錯誤；

B.液體很難被壓縮，說明液體分子間存在斥力.故B正確；

C.因理想氣體分子力為0,其內能由分子動能決定.故溫度不變，內能一定不變.故C正確；

。.一定質量的理想氣體，在體積增大過程中外界為真空，則不對外做功，故。錯誤。

因選不正確的，故選

10.答案：BC

解析：

可直接根據視深公式得出水對各光的折射率大小，從而得到頻率大小。由照亮面積可知臨界角的大

小關系，由臨界角大小可知折射率的大小關系，即可得出波長及波速之間的大小關系，再根據雙縫

干涉條紋間距公式分析條紋間距的關系。

解決本題的關鍵要根據臨界角及視深與折射率的關系，確定折射率的大小，再由光的性質判斷頻率、

波長、波速間的關系。

A.根據視深公式無禰=?,知折射率最小的光，在水下的像最深，所以b的折射率最小，頻率最小。

照亮水面的圓面積的半徑R與臨界角C滿足tan。=g

又sinC=Lc照亮水面的面積比a的大，則c的臨界角比a的大，水對c的折射率比a的小，所以b的折

71

射率最小，Q的折射率最大，a的頻率最大，故A錯誤；

B.b的折射率最小，頻率最小，在真空中，由c=M知，b光的波長最長，故3正確;

C.a的折射率最大，由v知，a光在水中的傳播速度最小，故C正確；

Db光的波長最長，根據=知，通過同一裝置發生雙縫干涉，b光的相鄰條紋間距最大，故。

錯誤。

故選BC。

11.答案：0.450.44

11

解析：解：計時器打點頻率為50Hz,則打點的時間間隔：T=j==0.02s,每打五個點取一個

計數點，所以相鄰兩計數點間的時間為：t=0.1s；

在勻變速直線運動中連續相等時間內的位移差為常數即：△%=aT2,

逐差法知：。=程泮=竺吧彗券%竺出m/s2=0.45ni/s2

根據勻變速直線運動中，中間時刻的速度等于該過程中的平均速度有：外吟="嚶署絲小/s=

0.44m/s

故答案為：0.45,0.44

根據勻變速直線運動的推論公式△x=a72可以求出加速度的大小，根據勻變速直線運動中，中間時

刻的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上某點小車的瞬時速度大小。

解決該題的關鍵是知道實驗原理和注意事項，掌握勻變速直線運動的瞬時速度和加速度的求解方法。

(3)1.46；0.733

解析：解：(1)①根據原理圖得出對應的實物圖如圖所示；②為了安全，測量時滑動變阻器接入電

阻應為最大，故開始時滑片應在/端；

(2)根據描點法可得出對應的圖線如圖所示；

(3)根據U=可知，圖象與縱軸的交點表示電動勢，故E=1.46心圖象的斜率表示內阻，故「=

故答案為：(1)如圖所示；/；(2)如圖所示;(3)1.46；0.733.(1.46±0.05,0.730±0.090)

(1)分析原理圖的連接方法，根據原理圖即可連接實物圖；根據滑動變阻器的接法分析滑片的位置;

(2)根據描點法可得出對應的伏安特性圖線；

(3)根據閉合電路歐姆定律得出U、/的關系，從而根據圖象確定電動勢和內電阻.

本題考查測量電動勢和內電阻的實驗，要注意在實驗中的數據處理中，一定要考慮其對應的數學關

系，重點分析圖象的截距及斜率；同時要注意題目中給出的要求，如本題要求保留三位有效數字.

13.答案：解:

(1)設下落過程中最大速度為外自由落體的高度為必，

則：v2=2gh\

解得：砥=20m

(2)設勻減速的高度為電，加速度大小為a,

則：v2=2ah2

下落的總距離九=砥+/I2=64m—4m—60m

聯立解得：a=5m/s2

勻減速過程中：設阻力為f,由牛頓第二定律得：f-mg=ma

解得：m=1500kg

答：(1)游客和座椅做自由落體的高度為20m；

(2)游客和座椅的總質量是1500kg。

解析：(1)游客和座椅做自由落體運動，根據最大速度以及公式求出自由下落高度；

(2)根據速度一位移公式求出勻減速的位移，最后根據牛頓第二定律求出總質量。

本題考查了求位移、運動時間與質量問題，分析清楚游客與作用的運動過程是解題的前提與關鍵，

應用運動學公式與牛頓第二定律即可解題。

14.答案：解：(1)金屬棒做勻速直線運動時，速度達到最大，設為v.

感應電動勢：E=BLv,

電流：/=W，

R+r

安培力：尸=8〃=比包，

R+r

由平衡條件得：mgsind=F+

代入數據解得：u=2m/s；

(2)由能量守恒定律得：

mgh=