2021屆高考物理模擬卷

一、單選題

1.氫原子的能級圖如圖所示，當氫原子從〃=2能級向低能級躍遷時，輻射的光子恰好能使金屬P

發生光電效應，下列說法正確的是（）

E/eV

-8.54

-0.85

-1.51

2--------------3.4

1--------------13.6

A.大量的氫原子從〃=5能級向低能級躍遷輻射出的光子中有6種頻率的光子能使金屬「發生光電

效應

B.金屬P的逸出功W。有可能大于10.2eV

C.靜止的電子經電場加速后，撞擊氫原子使其由基態躍遷到激發態，電子的加速電壓至少為12.09

V

D.若用氫原子從〃=4能級躍遷到最低能級時輻射的光子照射金屬P,則此時的遏止電壓為2.55V

2.轉筆是一項用不同的方法與技巧、以手指來轉動筆的休閑活動，深受廣大中學生的喜愛，其中也

包含了許多的物理知識。如圖所示某轉筆高手能讓筆繞其手指上的某一點。沿順時針方向做角速

度為。的勻速圓周運動，已知O點恰好是長為L的金屬筆桿的中點，地磁場的磁感應強度在與筆

桿轉動平面垂直方向的分量大小為B,方向向外，則（）

A.筆桿上。點的電勢最低B.0點與筆尖間的電勢差為

C.0點與筆尖間的電勢差為D.筆桿兩端點間的電勢差為

O

3.一半徑為R的絕緣球體上均勻分布著電荷量為Q的正電荷，以球心為原點O建立坐標系，如圖

所示，在x=3R的。點有一電荷量為q的固定點電荷，已知在x=2R的C點場強為零，靜電力常

量為鼠則下面說法正確的是（）

BCD

R2R3R

A."<0B.0點場強為零

C.F點場強大小為苦

D.從8點到。點，電勢先升高后降低

25A

4.甲、乙兩行星的半徑之比為2:1,分別環繞甲、乙兩行星運行的兩衛星的周期之比為4:1,已知兩

衛星的運動軌道距離甲、乙兩行星表面的高度分別等于兩行星的半徑，則下列關系正確的是（）

A.甲、乙兩行星的密度之比為1:16

B.甲、乙兩行星表面第一宇宙速度之比為1：20

C.甲、乙兩行星表面的重力加速度之比為1:4

D.環繞甲、乙兩行星運行的兩衛星的角速度之比為1:2

5.如圖所示，在真空中光滑絕緣的水平面上有三個相同的不帶電的小球，小球之間由三根完全相同

的輕彈簧連接構成等邊三角形，彈簧處于原長4,若讓每個小球帶上相同的電荷量q,小球可沿

所在角的角平分線運動，當三角形的面積增大到原來的4倍時小球的加速度均為零，彈簧是絕緣體

且勁度系數相同，真空中的靜電力常量為則彈簧的勁度系數為（）

A殳B豆C—D—

B.2/,C.4J：D.然

6?一宇宙飛船的橫截面積為S,以％的恒定速率航行，當進入有宇宙塵埃的區域時，設在該區域，

單位體積內有〃顆塵埃，每顆塵埃的質量為⑶若塵埃碰到飛船前是靜止的，且碰到飛船后就粘在

飛船上，不計其他阻力，為保持飛船勻速航行，飛船發動機的牽引力功率為（）

A.Snmv^B.2Snmv^C.Snmv^D.2Snmv^

7.由我國自主研發制造的世界上最大的海上風電機SL5000,它的機艙上可以起降直升機，葉片直

徑128m,風輪高度超過40層樓，是世界風電制造業的一個奇跡。風速為12m/s時發電機滿載發

電，風通過發電機后速度減為11m/s,己知空氣的密度為1.3kg/n?,則風受到的平均阻力約為（）

A.4.0xl04NB.2.0x10sNC.2.2xlO6ND.4.4xl06N

二、多選題

8.如圖所示，正四面體的兩個頂點分別固定電荷量為。的正點電荷，%6是所在棱的中點，c、d

為正四面體另外兩個頂點，則（）

A.c、4兩點電勢相等B.a、b兩點電場強度大小相等、方向相反

C.從b到d電勢逐漸升高D.負試探電荷從c到d電勢能先減小后增大

9.在兩條間距為/、足夠長光滑平行水平導軌所在空間，有垂直于導軌平面向外的勻強磁場，磁感

應強度大小為B,質量為機、電阻為R的銅棒協跨放在導軌上，同種材料的銅棒W橫截面積是

近的兩倍，長度與他相同，cd靜止在他左側，如圖所示，兩棒相距g,與導軌始終垂直且接觸

良好。若給加棒一個水平向右的初速度%,導軌電阻不計，則在兩棒運動過程中，下列說法正確

的是（）

A.相同時間通過兩棒的電荷量不相等B.帥開始運動時，系統電功率最大

C.cd產生的焦耳熱的最大值為。皿;

D.兩棒間的最大距離為一工

9

10.有A、B、a。四個完全相同的小球從地面上同一位置拋出，軌跡分別如圖中①②③④所示。

由圖中軌跡可知，4B到達的最大高度相同，B、C的水平射程相同，4￡＞的水平射程相同，

C、￡?到達的最大高度相同，不計空氣阻力，則下列有關四個小球的運動分析正確的是（）

A.A3兩球拋出時豎直方向的速度相等

B.A、。兩球在最高點時的速度相等

C.B、C在空中運動時間相同

D.C、。兩球落地時速度與地面的夾角一定不相等

三、實驗題

11.某研究性學習小組在學習了圓周運動知識以后，設計了一個研究玩具小車通過凹形橋最低點和

凸形橋最高點時對軌道壓力大小的實驗。所用器材有玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋和凸形橋

模擬器（圓弧部分的半徑均為R,重力加速度為g）。

托盤秤

（1）如圖所示，將模擬器靜置于托盤秤上，托盤秤的示數為

（2）將玩具小車靜置于模擬器最低點時，托盤秤的示數為則玩具小車的質量為

m=0

（3）將玩具小車從模擬器右側某一位置由靜止釋放，小車經過A、B、aD、E點后滑向左側的過

程中，在這五個點觀察到托盤秤的示數變化情況依次是增大，減小，增大，減小，增大，從而說

明玩具小車通過凹形橋最低點時對橋的壓力（填“大于”或“小于”）玩具小車通過

凸形橋最高點時對橋的壓力。

（4）若玩具小車通過A的速度是匕，則托盤秤的示數為；若玩具小車通過8的速度

是匕，則托盤秤的示數為=

12.用伏安法測定一個待測電阻號的阻值（約為60。），實驗室可提供如下器材。

電源E（電動勢4V,內阻忽略不計）

電流表A1（量程0~15mA,內阻為50。）

電流表A2（量程0~200mA,內阻約為0.5C）

電壓表（量程0~3V,內阻約3kC）

電壓表V?（量程0~15V,內阻約15kC）

滑動變阻器R（阻值范圍0~10。）

定值電阻與（阻值為5C）

定值電阻與（阻值為20。）

開關S、導線若干

R.八

圖甲

（1）某同學直接選擇了電壓表Y和電流表A2用伏安法測電阻，他采用如圖甲所示的電路將電壓

表接在OP之間和。。之間分別讀出了兩組不同的U和/的示數，則該同學應將電壓表連在

（填“OP”或“OQ"）之間，測量的結果更接近待測電阻的真實值，且測量值比真

實值略（填“大”或“小”）。

（2）另一同學根據實驗室提供的器材設計了能比較精確地測量該電阻&的實驗方案，電表讀數盡

量在量程的g以上，則他選的電流表是該電流表（填“需要”或“不需

要”）改裝，選的電壓表是。（填器材的字母代號）

（3）在圖乙虛線框中畫出測量尺阻值的完整電路圖，并在圖中標明器材的字母代號。

4/_I

0E"田丙

(4)調節滑動變阻器R,當電壓表的示數為2.00V時，電流表的指針所指刻度如圖丙所示，可讀

出電流表的示數是mA,則待測電阻R,的阻值為Q(結果保留1位小數)。

四、計算題

13.如圖所示，間距為L、足夠長的平行光滑導軌尸Q、固定在絕緣水平桌面上，導軌左端接有

阻值為R的定值電阻，質量為加、電阻為r的導體棒"垂直靜置于導軌上，與導軌接觸良好，其

長度恰好等于導軌間距L導軌的電阻忽略不計。整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁

場方向垂直導軌平面向上。如果從導體棒油以初速度%向右運動開始計時，求：

(1)導體棒的速度為％時其加速度的大??；

(2)導體棒在導軌上運動的全過程中，棒上產生的焦耳熱；

(3)導體棒在導軌上運動的全過程的位移x的大小。

14.如圖所示，質量M=6kg、右側帶有擋板的長木板放在水平面上，質量加=2kg的小物塊放在

長木板上，此時長木板和小物塊在作用于長木板上、水平向右的力尸作用下做速度％=4m/s的勻

速運動，己知長木板與水平面間的動摩擦因數為4=06,物塊與長木板之間的動摩擦因數為

生=0.4,某時刻撤去力尸，小物塊恰好與右側擋板不發生碰撞，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，

重力加速度g=10m/s2。

(1)求力F的大??；

(2)求撤去力P前物塊與右側擋板的距離人；

（3）結合（2）問，若物塊與右側擋板之間的距離乙＜&,物塊與擋板發生碰撞后不再分離，求碰

撞過程中物塊對擋板的沖量p與L的關系式。

15.【物理——選修3-3】

（1）甲分子固定在坐標原點0,乙分子只在兩分子間的作用力作用下，沿x軸方向靠近甲分子，

兩分子間的分子勢能「與兩分子間距離x的變化關系如圖所示。當乙分子運動到尸點處時，乙分

子所受的分子力（填"為零”或"最大”），乙分子從P點向。點運動的過程，乙分子的加速

度大?。ㄌ睢皽p小”“不變”或“增大”），加速度方向沿x軸（填“正”或

“負”）方向。

（2）如圖所示，一端封閉的粗細均勻的細玻璃管正中間有一用塞子塞住的小孔，用一段長為

6=20cm的水銀柱在管中封閉一段空氣柱，開口向下豎直放置時，測得上、下兩部分空氣柱的長

度均為。=30.0cm,已知大氣壓強為=76cmHg?，F在先用活塞把下管口封住，讓管中空氣不能

逸出（忽略下方氣體體積變化），然后再拔出塞住小孔的塞子，假設溫度不變。

（i）小孔中是否有水銀溢出，請簡述理由。

（ii）求水銀穩定后上、下兩部分空氣柱的長度（結果保留一位小數）。

用塞r

室住的

（小孔

16.【物理——選修3-4】

（1）如圖所示為一半圓柱形透明體的橫截面，入射光線MP沿A8方向從弧面上的尸點以入射角

i=60°射入透明體，恰好從B點射出。若直徑/記=2尺，光在真空中的速度為c,則透明體的折射

率為，光從尸點傳播到B點所用的時間為。

(2)一列簡諧橫波沿細軟長繩從尸向。傳播。，=0時，P點正好到達最高點，。點恰好經過平衡

位置且向下運動。已知尸、。兩點在傳播方向上的距離為42m。

⑴若，=L2s時Q點恰好第一次到達最高點，波長大于9m而小于12m,求波速;

(ii)若"L2s時。點恰好到達最高點，求波速。

參考答案

1.答案：D

從〃=2能級躍遷到n=1能級時釋放出光子的能量為△￡=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,根據題意

知該金屬的逸出功等于10.2eV,大量的氫原子從〃=5能級向低能級躍遷可以輻射10種頻率不

同的光子，但能級差大于或等于10.2eV的只有4種，即有4種頻率的光子能使金屬P發生光電效

應，A、B錯誤；使處于”=1能級的氫原子躍遷到”=2能級，所需要的能量最小，即

eU=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,則電子的加速電壓至少為t/=10.2V,選項C錯誤；當用氫

原子從〃=4能級躍遷到最低能級時輻射的光子照射金屬P,輻射光子的能量為

-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,光電子最大初動能為12.75eV-10.2eV=2.55eV,此時的遏止電

壓為2.55V,選項D正確。

2.答案：C

根據右手定則判斷知。點的電勢最高，A錯誤：。點與筆尖間的電勢差為

?L

BL為JR氏;,C正確，B錯誤；筆桿兩端點間的電勢差為0,D錯誤。

22一京’

3.答案：C

因為C點場強為零，故4>0,故A選項錯誤。均勻帶電絕緣球體在球心O處產生的場強為零，即

。點的場強源自<7產生的電場，&=黑，故B選項錯誤。設均勻帶電絕緣球體在C點產生的場

強大小為4，在F點產生的場強大小為均勻帶電絕緣球體在其周圍形成的電場具有對稱性，

因此均勻帶電絕緣球體在C點與尸點產生的場強大小相等，方向相反，即紇=今，又因為在C點

合場強為零，則有紇=學，在坊點合場強為E-=黑+，颼”?，故C選項正確。C點處電

R-R-(5K)'25K

場強度為零，則從B到C,電場線向右，從C到。，電場線向左，故從8點到。點，電勢先降低

后升高，故D選項錯誤。

4.答案：A

,Mmv2/兀、2徂[GM[GM?.Ir3日1?右

由G—=2=m—=mr[一)得0=J—r-,v=------,T=2n.\----,同時有

r-rTVrVr\GM

…=M=M

M=^~,r=R+H=2R,故兩行星的質量之比為：M?=1：2,由°一丁一三了得，兩行星

的密度之比為8/2=1:16,故選項A正確；行星的第一宇宙速度n=代入數據得

=M得g=G果,代入數據得

Vi:v2=1:2故選項B錯誤；又在行星表面處有

’粵代入數據得幼：4=1：4,故選項D錯誤。

gi：g2=l:8,故選項C錯誤；由切=

5.答案：D

設彈簧的勁度系數為〃，三角形的面積增大為原來的四倍，則三角形每邊邊長增大為原來的兩

初2=”,得k得

倍，即每根彈簧伸長量均為4,,此位置每個帶電小球受力平衡，有選

a):

項D正確。

6.答案：C

以At時間內粘在飛船的塵埃為研究對象，由動量定理得F\t=?S%,解得飛船發動機的牽

引力F=〃〃w；S,則飛船發動機的牽引力功率為尸=F%=〃""；S,選項C正確，選項A、B、D錯

誤.

7.答案：B

葉片直徑為“，葉片旋轉所形成的圓面積S=，叔叱/秒內流過該圓面積的風柱體積

4

V=S卬=；叔2卬，風柱的質量，底"丫，設風柱受到的平均阻力為了,取K的方向為正方向，根

據動量定理有-/=〃％-加寸,帶入數據解得了22.0x10,N,故選B。

8.答案：AD

正點電荷到c、d兩點的距離相等，則在c、d兩點產生的電勢相等，根據電勢的疊加原理可知c、d

兩點電勢相等，選項A正確；根據電場強度的疊加原理可知，4、。兩點電場強度大小相等，根據

幾何知識知場強方向不相反，選項B錯誤；根據電勢的疊加原理可知從人到d電勢逐漸降低，從c

到d電勢先升高后降低，又負試探電荷在電勢高處電勢能小，則負試探電荷從c到d電勢能先減小

后增大，選項C錯誤，D正確。

9.答案：BC

由于通過兩棒的電流總相等，因此相同時間通過兩棒的電荷量相等，選項A錯誤；回路總電功率

p=(;-%)一,隨兩棒速度差的減小而減小，因此必開始運動時系統電功率最大，選

項B正確：由于兩棒所受安培力等大反向，系統所受合外力為零，動量守恒，最終兩棒速度相等

為v,即有研)=Q〃+M)v,其中cd的質量M=2"2%=2n2,系統損失的機械能全部轉

化為焦耳熱，總焦耳熱Q=4一:(〃?+2加)丫2=:加片，4產生的焦耳熱Q”=!。總=：機4，選

項c正確；由動量定理對曲有-B7/0=〃”-機％,而通過銅棒的電荷量4=瓶「，解得

又通過銅棒的電荷量4=警2BIZ,所以?=鬻，兩棒間的最大距離為?+；/,選項D

人總3R

錯誤。

10.答案:AD

拋體運動中48到達的最大高度相同，由=4=可知，48拋出時的豎直速度相等，在

2g2

空中運動的時間相等，故選項A正確；艮C的最大高度不同，則運動時間不同，選項C錯誤；由

2

/7=±=1g/可知，A運動的時間比。的要長，又A和。水平射程相等，由》=匕可得，A的

2g2

水平速度比。的小，而最高點時的速度即為水平方向的速度，故兩者不相等，選項B錯誤；由對

稱性可知，落地時速度與水平方向的夾角與拋出時相等，故要判斷落地時速度與水平方向的夾

角，只需判斷拋出時速度與水平方向的夾角即可，對于C和。，由軌跡可知，C到達的最大高度與

D的相等，則豎直初速度相等，運動時間相等，結合水平位移知，C的水平速度要小于。的，設拋

出時速度與水平方向的夾角為仇則tan?=上，經分析可知，C拋出時速度與水平方向的夾角比。

的大，故一定不相等，選項D正確。

II.答案：(2)M-恤

(3)大于

22

(4)M+(M-/?())—；M-(M-77J())—

gRgR

(2)依題意有知=%+〃7,所以〃?="-〃4；(3)玩具小車向凹形橋底端運動時，對橋的壓力

大于重力，向凸形橋頂部運動時，對橋的壓力小于重力，所以玩具小車通過凹形橋最低點時對橋

的壓力大于玩具小車通過凸形橋最高點時對橋的壓力；(4)若玩具小車通過A的速度是匕，有

NA-mg=m^,托盤秤的示數為加+(〃-惆)3；若玩具小車通過8的速度是%,有

RgR

mg-NB=,托盤秤的示數為M-(M-〃%)除。

12.答案：(1)OQ.大

(2)Al；需要；V,

(3)如圖所示

-HV>—

(4)8.0；57.1

(1)由于待測電阻的阻值大約為60C,選取的電壓表V1的內阻約3k。，選取的電流表A?內阻約

為0.5Q,則有5=噤=5。，?=黑=120,故電流表分壓作用比電壓表分流作用小，所以選

氏60RA0.5

擇電流表內接法時，測量值更接近真實值，故電壓表應接在。。之間，且測量值比真實值略大。

E4一

(2)電路中可能出現的最大電流約為/=右=茄A=67mA,電流表A,量程太大，可將電流表

R、60

A1與定值電阻/?2并聯，相當于量程為52.5mA的電流表，電源電動勢為4V,則電壓表選擇

(3)電流表改裝后內阻已知，且可以精確測量通過待測電阻的電流，電壓表具體內阻未知，若

電流表外接，不能測出電壓表的分流值，而電流表內接，待測電阻的電壓可準確測量，故電流表

內接；滑動變阻器阻值與待測電阻相比較小，故采用分壓接法。(4)電流表量程為15mA,最小

刻度為0.5mA,電流表指針指16格，故電流表的示數是8.0mA,此時通過待測電阻R’的電流為

28mA,則待測電阻R,的阻值為R、=卜=%；：*-京多C，57.1C。

13.答案：(1)導體棒速度為%時切割磁感線產生的感應電動勢

E=BLv0

E

導體棒中電流

R+r

導體棒受到安培力七=8比

由牛頓第二定律有理=機”

導體棒ab的速度為%時其加速度的大小。=B；?。、

%?(R+r)

(2)根據能量守恒定律可知，停止運動時，導體棒損失的動能全部轉變成焦耳熱

則有Q=*

電路中電阻R和導體棒，?產生的焦耳熱與阻值成正比，即為="

Q,I-

又QR+Q,=Q

12

則導體棒產生的焦耳熱Q,=\二〃訴=—

r+R22(r+K)

(3)由動量定理有-麗7=0-m?

導體棒中的平均感應電流為7=半上

R+r

導體棒的位移x=G

代入解得"立

14.答案：(1)長木板和物塊做勻速運動，對整體受力分析，由平衡條件有

F=^(M+ni)g

解得F=48N

(2)撤去力下后

一月

對長木板有必(M+m)g1nig=Mat

對物塊有=ma2

20

解得q=—m/s2M2=4m/s2

長木板和物塊發生相對滑動，由于4＞生，則長木板先停止運動，從撤去力尸到停止運動，長木

板的位移為再=獸

物塊停止運動時的位移為s,=善

2a2

有4+。二”

聯立解得4=0.8m

(3)由(2)可知，若撤去力產前物塊與擋板間距為4=0-8m,從撤去力尸到停止的運動時間

/,=—=0.6s

q

t2=—=1.0s

0.6s內物塊的位移大小為S3=卬?一g?：=1-68m

0.6s時物塊與擋板間距離為S3-S2=0.48m

若L<4,設從撤去力F到長木板和物塊發生碰撞所需的時間為t

①當0.6s<f<1.0s,即0.48m<L<0.8m時，長木板停止運動后二者發生碰撞

碰撞前瞬間對物塊有-