1、2021年普通高等学校招生全国统一考试全国卷物理仿真模拟卷(一)(时间：60分钟满分：110分)二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1418题只有一项符合题目要求，第1921题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。14下列说法正确的是()A一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n3激发态后，最多能辐射出三种频率的光子B光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性C钚Pu的半衰期为24 100年，200个Pu经48 200年后，还有50个Pu未衰变D一个质子和一个中子结合为一个氘核，若质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，则
2、放出的能量为(m3m2m1)c2B一个处于基态的氢原子吸收光子跃迁到n3激发态后，最多能辐射出两种频率的光子，选项A错误；光电效应揭示了光子具有能量，康普顿效应揭示了光子除了具有能量外还具有动量，光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，选项B正确；由于半衰期描述的是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，所以选项C错误；一个质子和一个中子结合为氘核，根据爱因斯坦质能方程，释放出的核能Emc2(m1m2m3)c2，选项D错误。15.如图所示，在一光滑球面上有质量不计的力传感器通过轻绳连接在甲、乙两物体之间，甲、乙两物体的质量均为2 kg，无初速度释放后某一瞬间位于图中位置，不计一切
3、摩擦，g取10 m/s2，则此时传感器的示数为()A20 NB15 N C10 ND5 NB对甲、乙整体进行受力分析有m乙gm甲gsin 30(m乙m甲)a，对乙有m乙gFTm乙a，联立解得FT15 N，A、C、D错误，B正确。16.如图所示为某质点做直线运动的vt图象。质点从t0时刻出发，在t4 s时刻，又回到出发点。下列说法正确的是()A质点在04 s内加速度先减小后增大B质点在t6 s时刻又回到了出发点C质点在5 s时刻离出发点最远D质点在46 s内的加速度大小为10 m/s2Bvt图象中图线切线的斜率表示加速度，则质点在04 s内加速度先增大后减小，选项A错误；vt图象与时间轴所围面积
4、表示物体的位移，t4 s质点回到出发点，在46 s内，质点的位移为零，则质点在t6 s时刻又回到了出发点，质点在2 s时刻离出发点最远，选项B正确，C错误；质点在46 s内的加速度大小a5 m/s2，选项D错误。17.如图，边长ab1.5L、bcL的矩形区域内存在着垂直于区域平面向里的匀强磁场，在ad边中点O处有一粒子源，可在区域平面内沿各方向发射初速度大小相等的同种带电粒子。已知沿Od方向射入的粒子在磁场中运动的轨迹半径为L，且经时间t0从边界cd离开磁场。不计粒子的重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是()A粒子带负电B粒子可能从c点射出C粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4t0D粒子在
5、磁场中运动的最长时间为2t0D根据粒子的偏转方向和左手定则可知粒子带正电，A项错误；如图所示，粒子从距d点0.5L处的cd边界上射出，不会经过c点，B项错误；沿Od方向射入的粒子在磁场中运动，轨迹所对的圆心角为60，用时Tt0，故周期T6t0，C项错误；经分析可知，当轨迹圆心位于ab边距a点0.5L时，粒子在磁场中运动的时间最长，此时粒子从b点射出，运动轨迹所对的圆心角为120，用时2t0，D项正确。18一足够长的传送带与水平面的夹角为，传送带以一定速度匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块如图a所示，以此时为t0时刻记录物块之后在传送带上运动的速度随时间的变化关系，如图b
6、所示。图中取沿斜面向上运动的方向为正方向，其中两速度大小v1v2。已知传送带的速度保持不变。则下列判断正确的是()图a图bA若物块与传送带间的动摩擦因数为，则tan B0t1时间内，物块沿传送带向下运动，t1t2时间内，物块沿传送带向上运动，在t2时刻回到原位置C0t2时间内，系统产生的热量一定比物块动能的减少量小D0t2时间内，传送带对物块做的功等于物块动能的减少量A由图象可知，物块先向下运动后向上运动，所以可判定传送带的运动方向向上，在t1t2时间内，物块向上做匀加速运动，则有mgcos mgsin ，得tan ，故A正确；又因图象与横轴围成的面积表示位移，显然0t1时间内物块向下的位移大
7、于t1t2时间内物块向上的位移，所以t2时刻物块没有回到原位置，B错误；0t2时间内，物块的总位移沿斜面向下，物块的重力势能减小，动能也减小，都转化为系统的内能，由能量守恒定律知，系统产生的热量一定比物块动能的减少量大，故C错误；根据动能定理知，0t2时间内，传送带对物块做的功与物块的重力做的功之和等于物块动能的变化量，故D错误。19一种可测速的跑步机，测速原理如图所示，该跑步机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且两电极连接有电压表和电阻R。绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金
8、属条的电阻，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，由此可知()A橡胶带匀速运动的速率为vB电阻R中的电流方向由N到MC电阻R消耗的电功率为PD一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功为WAD金属条切割磁感线产生的感应电动势EBLv，又EU，解得v，选项A正确；由右手定则可知，电阻R中的电流方向由M到N，B错误；电阻R消耗的电功率为P，选项C错误；设金属条所受安培力的大小为F，由I，FBIL，WFd，解得W，选项D正确。20.A、B两物体质量均为m，其中A带正电，带电荷量为q，B不带电，通过劲度系数为k的绝缘轻质弹簧相连放在水平地面上，如图所示。开始时两者都处于静止状态，现施加竖直向上的匀强电场
9、，电场强度E，式中g为重力加速度，若不计空气阻力，不考虑A物体电荷量的变化，弹簧始终处于弹性限度内，则以下判断正确的是()A刚施加电场的瞬间，A的加速度大小为2gB从施加电场开始到B刚要离开地面的过程，A物体的速度先增大后减小C从施加电场开始到B刚要离开地面的时间内，A物体的机械能增加量始终等于A物体电势能的减少量DB刚要离开地面时，A的速度大小为2gAD没有加电场时，物体A的重力与弹簧的弹力大小相等，有mgkx，施加电场瞬间，有qEkxmgma，解得物体A的瞬间加速度大小为a2g，选项A正确；施加电场后，B刚要离开地面时，弹簧对B的拉力竖直向上，大小为mg，此时A物体受力恰好为零，故从施加电
10、场开始至B刚要离开地面的过程中，A所受的合外力一直向上，故A物体的速度一直增加，选项B错误；从施加电场开始至B刚要离开地面的时间内，由能量守恒定律可知，A物体的机械能与电势能、弹簧的弹性势能之和不变，故A物体的机械能增加量不是始终等于A物体电势能的减少量，选项C错误；从施加电场开始至B刚要离开地面的过程，弹簧的形变量x相同，即弹性势能没有发生变化，则有(qEmg)2xmv0，解得vA2g，选项D正确。21.如图所示，质量为M的长木板静止在光滑水平面上，上表面OA段光滑，AB段粗糙且长为l，左端O处有一固定挡板，挡板上固定轻质弹簧，右侧用不可伸长的轻绳连接在竖直墙上，轻绳所能承受的最大拉力为F。
11、质量为m的小滑块以速度v从A点向左滑动压缩弹簧，弹簧的压缩量达到最大时细绳恰好被拉断，再过一段时间后长木板停止运动，小滑块恰未掉落。重力加速度为g，则()A细绳被拉断瞬间长木板的加速度大小为B细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为mv2C弹簧恢复原长时滑块的动能为mv2D滑块与长木板AB段间的动摩擦因数为ABD细绳被拉断瞬间弹簧的弹力等于F，对长木板，由牛顿第二定律得FMa，得a，A正确；滑块以速度v从A点向左滑动压缩弹簧，到弹簧压缩量最大时速度为0，由系统的机械能守恒得：细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为mv2，B正确；弹簧恢复原长时长木板与滑块都获得动能，所以滑块的动能小于mv2，C错误；弹簧最大的弹
12、性势能Epmv2，小滑块恰未掉落时滑到木板的右端，此时小滑块与长木板均静止，又水平面光滑，上表面OA段光滑，则有Epmgl，联立解得，D正确。三、非选择题：共62分。第2225题为必考题，每个试题考生都必须作答。第3334题为选考题，考生根据要求作答。(一)必考题：共47分。22(5分)某研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器(测绳子的拉力)，P为小桶(内有砂子)，M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板。不计绳子与滑轮间的摩擦。甲乙(1)要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(
13、含导线)外，还需要的实验仪器是_(选填“刻度尺”“天平”或“秒表”)。(2)平衡摩擦力后再做实验，是否要求小桶和砂子的总质量远小于小车的质量？_(选填“是”或“否”)。 (3)已知交流电源的频率为50 Hz，某次实验得到的纸带如图乙所示，图中相邻两计数点之间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度a_ m/s2。(结果保留两位有效数字)解析(1)由于要处理纸带数据，需要利用刻度尺测量两个计数点之间的距离，所以还需要的器材是刻度尺。(2)由于绳子一端连接有能够测绳子拉力的力传感器，所以不需要小桶和砂子的总质量远小于小车的质量。(3)图乙中相邻两个计数点之间的时间间隔为t5T0.10 s，根据
14、xat2，可求得小车的加速度a0.90 m/s2。答案(1)刻度尺(1分)(2)否(1分)(3)0.90(3分)23(10分)某电阻的额定电压为2 V，正常工作时的阻值约为500 ，现要精确测定其正常工作时的阻值Rx。实验室提供的器材有：A电流表A1(量程50 mA，内阻r13 )B电流表A2(量程3 mA，内阻r215 )C电压表V(量程9 V，内阻RV1 k)D定值电阻1(阻值R1985 )E定值电阻2(阻值R21 985 )F滑动变阻器(020 )G蓄电池E(电动势10 V，内阻很小)H开关S一个，导线若干(1)某同学设计的实验电路如图所示。其中，电表1应选_，电表2应选_，定值电阻R应
15、选_。(填器材前的序号字母)(2)实验中，调节滑动变阻器接入电路的阻值，当电表1的示数x1_时，被测电阻正常工作，此时电表2的示数为x2。(3)被测电阻正常工作时电阻的表达式Rx_(用x1、x2和器材中已知物理量的符号表示)。解析(1)由于被测电阻Rx的额定电压为2 V，而实验室提供的电压表量程9 V过大，故只能用已知内阻的电流表串联一个适当的定值电阻改装成合适量程的电压表使用，则电表1只能选B，经分析对比可知，定值电阻1与电流表A2串联后的量程为3 V比较合适，则定值电阻选D，待测电阻正常工作时电流约为I1 A4 mA，流过电流表A2的电流I22 mA，故电表2上的电流约为II1I26 mA
16、，而电流表A1的量程50 mA过大，故只能用电压表V当电流表使用，故电表2应选C。(2)被测电阻的电压刚好达到额定电压2 V时，电表1的示数为x12 mA。(3)被测电阻正常工作时的阻值Rx。答案(1)B(1分)C(1分)D(2分)(2)2 mA(或2103 A)(3分)(3)(3分)24(12分)2022年冬奥会将在北京市和张家口市联合举行，跳台滑雪为冬奥会的传统项目，滑雪场如图甲所示，将滑雪运动简化为如图乙所示的斜面模型，一名运动员(可视为质点)从高处滑下后从O点水平飞出，O点为斜面的最高点，运动员经过4 s落到斜面上的A点。已知斜面与水平面的夹角30，运动员的质量m50 kg，不计空气阻
17、力，重力加速度大小g10 m/s2。求：甲乙(1)运动员从O点到A点的过程中动量的变化量p；(2)运动员在平抛过程中离斜面最远时的动能。解析(1)运动员从O点到A点的过程中只受重力，所以重力的冲量就是合外力的冲量，由动量定理有pmgt50104 kgm/s2 000 kgm/s，方向竖直向下。(2分)(2)运动员从O点到A点的竖直位移ygt21042 m80 m(2分)水平位移xv0t，又tan (2分)解得v020 m/s(2分)运动员离斜面最远时，运动员没有垂直于斜面的速度，即速度方向和斜面平行，设此时速度为v，有cos (2分)解得v40 m/s，所以运动员此时的动能为Ekmv24104
18、 J。(2分)答案见解析25. (20分)如图所示，电阻不计的足够长光滑平行导轨与水平面成30角倾斜放置，两导轨间距为L，空间内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。质量均为m、长均为L、电阻均为R的金属棒ab、cd垂直于导轨水平放在导轨上，ab棒通过绕光滑定滑轮的绝缘细绳与质量也为m的物块G相连，cd棒搁置在两个固定桩上。已知重力加速度为g。(1)由静止释放金属棒ab，求ab棒能达到的最大速度vm；(2)若从释放金属棒ab到其达到最大速度所用时间为t，求此过程中通过金属棒ab的电荷量q；(3)求在问题(2)的过程中，金属棒cd产生的焦耳热Q。解析(1)对ab棒及物块G组成的系
19、统，由牛顿第二定律得mgmgsin FA2ma当加速度a0时，ab棒的速度达到最大，此时安培力FAmg(2分)假设金属棒cd静止，对金属棒cd受力分析有FAFNmgsin 0，FAFA，则FN0(2分)假设成立cd静止，所以有FABIL(1分)IEBLvm(1分)联立解得vm。(1分)(2)对金属棒ab及物块G组成的系统，由动量定理得(mgmgsin )tBLt2mvm(2分)通过金属棒ab的电荷量qt(1分)解得q。(1分)(3)设此过程中金属棒ab沿导轨上滑的距离为x，由qtt得q(2分)联立可得x(2分)对金属棒ab及物块G组成的系统，由能量守恒得回路中总的焦耳热Q总mgxmgxsin
20、2mv(2分)解得Q总(2分)金属棒cd产生的焦耳热QQ总。(1分)答案见解析(二)选做题：本题共15分。请考生从给出的2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。33物理选修33(15分)(1)(多选)(5分)下列说法正确的是_。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)A饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大B当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大C一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而减少D单晶体和多晶体都具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点E当分子间距离增大
21、时，分子间的引力减小，斥力增大(2)(10分)如图所示，两正对且固定不动的导热气缸，与水平面成30角，底部由体积忽略不计的细管连通，活塞a、b用不可发生形变的轻直杆相连，不计活塞的厚度以及活塞与气缸的摩擦，a、b两活塞的横截面积分别为S110 cm2、S220 cm2，两活塞的总质量为m12 kg，两气缸高度均为H10 cm。气缸内封闭一定质量的理想气体，系统平衡时活塞a、b到气缸底部的距离均为L5 cm(图中未标出)。已知大气压强为p01.0105 Pa，环境温度为T0300 K，重力加速度g取10 m/s2。若缓慢降低环境温度，使活塞缓慢移到气缸的一侧底部，求此时环境的温度；若保持环境温度
22、不变，用沿轻杆向上的力缓慢推活塞a，在活塞a由开始运动到到达气缸底部的过程中，求推力的最大值。解析(1)温度越高，液体越容易挥发，故饱和汽压随温度的升高而增大，A正确；人们对潮湿的感觉取决于相对湿度，空气的相对湿度越大，人们感觉到越潮湿，B错误；气体压强由气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数和分子的平均碰撞作用力共同决定，压强不变，温度升高，分子的平均碰撞作用力增大，则气体分子单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数减少，C正确；单晶体和多晶体都具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，D正确；当分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，E错误。(2)气缸内气体压强不变，温度降低，气体体积变小
23、，故活塞向下移动，由盖吕萨克定律得：(2分)代入数据得：T200 K(1分)设初始时气体压强为p1，由平衡条件有：p0S1p1S2mgsin 30p0S2p1S1(2分)代入数据得：p11.6105 Pa活塞a刚要到达气缸顶部时，向上的推力最大，此时气体的体积为HS2，压强为p2，由玻意耳定律有：p1(LS1LS2)p2HS2(2分)代入数据得：p21.2105 Pa由平衡条件有：p0S1p2S2Fmgsin 30p0S2p2S1(2分)代入数据得：F40 N(1分)答案(1)ACD(2)200 K40 N34物理选修34(15分)(1)(多选)(5分)如图(a)为沿x轴负方向传播的简谐横波在
24、t1 s时刻的波形图，P、Q两个质点的平衡位置分别为x2 m、x3 m；图(b)为x轴上某质点的振动图象，由图象可知，下列说法正确的是_。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)图(a)图(b)A简谐横波的周期为4 s，速度大小为1 m/sB图(b)可能是平衡位置为O的质点的振动图象Ct1 s时刻，质点Q的速度一定最大，且一定沿y轴负方向Dt2 s时刻，质点P的速度一定最大，且一定沿y轴负方向Et3 s时刻，质点Q的速度一定最大，且一定沿y轴负方向(2)(10分)如图所示，扇面ABC为玻璃砖的截面，三角形ABD为等腰直角三角形，AB长
25、为R，一束光垂直于AC面从AC的中点E射入玻璃砖，光线恰好不能从AB面射出，光在真空中的传播速度为c，求：光束在玻璃砖中传播的时间(不考虑光在BC面上的反射)；该光束从BC面射出时的折射角。解析(1)根据题图(b)可知，简谐横波的周期为T4 s，根据题图(a)可知，简谐横波的波长为4 m，波传播的速度v1 m/s，选项A正确；在t1 s时刻，平衡位置为O的质点处于y2 cm处，而题图(b)所示的振动图象在t1 s时刻质点处于平衡位置，所以选项B错误；在t1 s时刻，质点Q运动到平衡位置，速度最大，且速度方向为沿y轴负方向，选项C正确；在t1 s时刻，质点P运动到波峰，再经1 s，即t2 s时刻
26、，质点P运动到平衡位置，速度最大，且速度方向为沿y轴负方向，选项D正确；t3 s时刻，质点Q运动到平衡位置，速度最大，且速度方向为沿y轴正方向，选项E错误。(2)由于三角形ABD为等腰直角三角形，且光线恰好不能从AB面上射出，则光从玻璃砖射向空气发生全反射的临界角为45，因此折射率n(2分)光在玻璃砖中传播的路径如图所示。由几何关系可知，GHEFR因此sinGACGAC30，AHRcos 30R因此FGRRR光在玻璃砖中传播的路程sEFFGR(2分)光在玻璃砖中传播的时间t(2分)由几何关系，光在圆弧面上的入射角iGAC30设光在圆弧面上的折射角为r，则n(2分)解得sin rnsin i该光束从BC面射出时的折射角为r45(2分)答案(1)ACD(2)45