1、2021年普通高中学业水平等级考试物理仿真模拟卷(七) (时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1纵跳是体育运动的基本动作之一，可分为原地纵跳和助跑纵跳。如图甲所示，人光脚在原地纵跳时，快速下蹲后立即蹬伸，在起跳过程中，人受到地面的支持力随时间变化的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是()甲乙A人对地面的压力是由于地面发生微小形变引起的B人能原地纵跳是由于地面对人的支持力大于人对地面的压力C在C点时人达到最大速度D曲线上的A点表示人下蹲至最低点命题意图本题考查了受力分析和牛顿第三定律，意在考查考生的建立模型能力，体现了
2、物理观念这一核心素养。C人对地面的压力是由于脚发生形变引起的，A选项错误；根据牛顿第三定律知，地面对人的支持力大小等于人对地面的压力大小，B选项错误；人处于C点时，加速起立结束，加速度为零，速度最大，C选项正确；人处于A点时，仍处于加速下蹲阶段，没有下蹲到最低点，D选项错误。2如图所示为研究光电效应的装置，当分别利用波长为2、的单色光照射锌板时，从锌板表面逸出的光电子的最大初速度之比为13，电流计的示数均不为零。已知单色光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h。则()A锌板的极限频率为B用波长为2的光照射锌板时，电流计的示数较大C用波长为3的单色光照射锌板时，能从锌板表面逸出光电子D用波长为2
3、、的单色光分别照射锌板时，二者遏止电压之比为19命题意图本题考查光电效应与电路综合，意在考查考生综合物理规律分析问题的能力。D波长为2、的单色光的能量分别为E1h、E2h，由爱因斯坦光电效应方程可知，Ekm1hW0、Ekm2hW0，又由逸出光电子的最大初速度之比为13，知光电子的最大初动能之比为19，由以上可解得W0，所以0，A错误；电流计的示数与光电流的大小有关，单位时间内逸出的光电子数目越多，光电流越大，而单位时间内逸出的光电子数与光的强度有关，由于光的强度关系未知，故B错误；波长为3的单色光的频率为0.8 s，故该波的周期为3.2 s，A正确；由于波沿x轴正方向传播，故t3.5 s时质点
4、M的速度方向沿y轴正方向，故B正确；介质中的质点不会随波迁移，C错误；该波的波速为v m/s2.5 m/s，从t0时刻开始经过0.4 s，波的振动形式向前传播1 m，质点N到达平衡位置，加速度为0，质点M在x轴上方向上运动，质点M的加速度大于质点N的加速度，D错误。11如图所示，半径为R的圆的扇形区域Oab(包括边界)内，存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。一带电粒子(重力不计)从圆心O点沿Oa方向以速度v0射入磁场区域，恰好从垂直于Oa的方向离开磁场，若一群该带电粒子(不计粒子间相互作用)以相同速率v0在扇形平面内从O点沿不同方向依次射入磁场，下列说法正确的是()A带电粒子的
5、比荷为B所有带电粒子在磁场中运动的速度偏转角均为C所有从ab圆弧边射出的带电粒子的速度偏转角均为D从Ob边射出的带电粒子在磁场中的运动时间t命题意图本题考查考生的理解能力、推理能力和分析综合能力，需要考生应用带电粒子在磁场中运动的规律解题，体现了科学思维的学科素养。AC带电粒子沿Oa方向射入磁场时，沿垂直于Oa方向射出磁场，则速度的偏转角为，粒子从圆弧ab上射出磁场，轨迹圆弧对应的弦长为R，因此带电粒子做匀速圆周运动的轨迹半径rR，又Bqv0m，解得比荷，选项A正确；带电粒子在同一磁场中运动，轨迹圆弧对应的弦长相等，则偏转角相等，所以只有从ab圆弧边射出的带电粒子的速度偏转角为，选项B错误，C
6、正确；从Ob边射出的带电粒子的速度偏转角满足0，则带电粒子在磁场中的运动时间t满足0t，选项D错误。12在竖直立于地面上、劲度系数为k的轻弹簧上端放置一质量为m的物块，取物块静止时弹簧上端为坐标原点O、竖直向下为正方向建立x轴，如图甲所示。取O点的重力势能为零，在物块上施加一竖直向下的力F，测得物块与弹簧组成的系统的机械能E与位移x的关系如图乙所示(弹簧始终在弹性限度内)，图线与纵轴的交点为(0，E1)，除x1x2之间的图线为曲线外，其余部分均为直线。则在物块位移从0到x3的过程中，下列判断正确的是()甲乙AE1B力F做的功为WE0E1C在x2位置时物块的加速度最大D在0x3的过程中，力F先不
7、变、再减小、后为零命题意图本题考查考生的推理能力和分析综合能力，需要考生应用机械能守恒定律及功能关系知识解题。BD施加力F之前物块平衡时，mgkx0，此时重力势能和动能均为零，物块压缩弹簧时弹力从零均匀增大到kx0，则Epx0E1，A选项错误；力F做的功等于系统机械能的增加量，即WE0E1，B选项正确；过x2位置后图线平行于x轴，说明系统机械能不变，力F为零，弹力大于重力，之后物块继续压缩弹簧，弹力向上增大，加速度增大，C选项错误；在0x1之间机械能随x均匀增大，由功能关系EFx可知力F不变，同理可判断在x1x2之间力F减小，x2x3之间机械能不变，说明只有重力和弹簧弹力做功，力F为零，D选项
8、正确。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13 (6分)2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：甲()如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。()调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动
9、时间t的数据。()该同学选取部分实验数据，画出了t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2。()再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。回答以下问题：(1)当木板的倾角为37时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为_ m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为_ m/s2。(结果均保留2位有效数字)(2)根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为_ m/s2。(结果保留2位有效数字，sin 370.60，cos 370.80)乙命题意图本题考查重力加速度的测定实验。题目新颖、联系生
10、活，很好的体现了科学探究的核心素养。解析(1)物块匀加速下滑，经过参考点开始计时，由运动学公式有Lv0tat2，变形得2v0at，所以题图乙中图线的纵截距表示通过参考点时速度的2倍，则v0 m/s0.32 m/s；图线的斜率表示物块的加速度，则加速度a m/s23.1 m/s2。(2)物块沿斜面下滑过程中，由牛顿第二定律有mgsin mgcos ma，将153，a15.6 m/s2；237，a23.1 m/s2分别代入，解得g9.4 m/s2。答案(1)0.32(0.33也可，2分)3.1(2分)(2)9.4(2分)14(8分)霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的实验研究上取得了突
11、破性进展。如图甲所示，在一半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足UHk，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学欲通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，所加电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“”接线柱与_(选填“M”或“N”)端通过导线相连。甲乙(2)已知薄片厚度d0.40 mm，该同学保持磁感应强度B0.10 T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示。I(103 A)3.06.09.012.015.
12、018.0UH(103 V)1.02.03.04.05.06.0根据表中数据，求出该半导体薄片的霍尔系数为_103 VmA1T1(保留2位有效数字)。(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图乙所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向_(选填“a”或“b”)，S2掷向_(选填“c”或“d”)。为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一阻值合适的定值电阻串联在电路中。在保持其他连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件_和_(
13、填器件字母代号)之间。命题意图本题考查左手定则、霍尔效应实验和电路结构等知识。解析(1)根据半导体材料是空穴导电，即相当于正电荷移动导电，结合左手定则可以判定通电过程中，正电荷向M侧移动，因此用电压表测M、N两点间电压时，应将电压表的“”接线柱与M端相接。(2)根据题目中给出的霍尔电压和电流、磁场以及薄片厚度的关系式UHk，可得k1.3103 VmA1T1。(3)根据电路图可知，要使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向b，S2掷向c，为了保证测量安全，在保证其他连接不变的情况下，加入的定值电阻应该接在干路上，即接在E和S1(或S2)之间。答案(1)M(2分)(2)1.3(2分)(3)b(1分
14、)c(1分)E(1分)S1(或S2,1分)15(8分)如图甲所示，在高速公路的连续下坡路段通常会设置避险车道，供发生紧急情况的车辆避险使用，本题中避险车道是主车道旁的一段上坡路面。一辆货车在行驶过程中刹车失灵，以v090 km/h的速度驶入避险车道，如图乙所示。设货车进入避险车道后牵引力为零，货车与路面间的动摩擦因数0.30，取重力加速度g10 m/s2。(1)为了防止货车在避险车道上停下后发生溜滑现象，该避险车道上坡路面的倾角应该满足什么条件？设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果用的正切值表示。(2)若避险车道路面倾角为15，求货车在避险车道上行驶的最大距离。(已知sin 150.26，cos
15、 150.97，结果保留2位有效数字。)甲乙命题意图本题考查平衡条件、匀变速直线运动、牛顿运动定律及其相关知识点。解析(1)当货车在避险车道停下后，若不发生溜滑现象，则有fmmgsin (1分)货车所受的最大静摩擦力fmFNmgcos (1分)联立解得tan 0.30。(2分)(2)货车在避险车道上行驶时agsin gcos 5.51 m/s2(2分)货车驶入避险车道的初速度v025 m/s则货车在避险车道上行驶的最大距离为x57 m。(2分)答案(1)tan 0.30(2)57 m16(8分)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pV图象如图所示。已知气体
16、在状态a的压强为p0、体积为V0、温度为T0，气体在状态b的温度Tb1.5 T0，气体在状态c的温度TcT0。(1)求气体在状态b时的体积。(2)分析说明气体由状态c到状态a是吸热还是放热，并求出吸收或放出的热量。命题意图本题考查pV图象、盖吕萨克定律、热力学第一定律及其相关知识。解析(1)a到b气体发生等压变化，由盖吕萨克定律(2分)解得Vb1.5V0。(1分)(2)由于TaTc，c到a，U0UWQ(1分)气体体积减小，外界对气体做功，W0，所以需要放热。(1分)b到c有由查理定律可得pcp0(1分)c到a过程中外界对气体做的功为W(papc)(VcVa)p0V0(1分)所以放出的热量|Q|
17、Wp0V0。(1分)答案(1)1.5V0(2)p0V017(14分)如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜放置，两导轨间距d0.5 m，导轨平面与水平面的夹角为30，导轨N、Q两端连接阻值R10 的电阻。导轨平面内分布着有界匀强磁场区域和，磁场方向均垂直于导轨平面向上，区域的上边界到导轨M、P端的距离x10.9 m，上、下边界之间的距离x20.35 m，下边界与区域的上边界之间的距离x31.2 m，区域的磁感应强度大小B110 T，区域的磁感应强度大小B25 T。质量m0.5 kg的金属棒垂直导轨放置，与两导轨接触良好。将金属棒从M、P端由静止释放，进入区域时恰好做匀速直线运动，取g
18、10 m/s2，不计金属棒及导轨的电阻。求：(1)金属棒进入磁场区域时的速度大小；(2)金属棒经过磁场区域所用的时间。命题意图本题考查电磁感应、闭合电路欧姆定律、受力平衡、动量定理及其相关知识，意在考查考生的分析综合能力。解析(1)金属棒进入区域时感应电动势EB2dv(1分)电路中的电流I(1分)金属棒所受安培力FIdB2(1分)因为金属棒进入区域时恰好做匀速运动，有Fmgsin 30(2分)解得v4 m/s。(1分)(2)金属棒在磁场外滑动时有mgsin 30ma(1分)在x1范围内下滑过程有v2ax1(1分)在x3范围内下滑过程有v2v2ax3(1分)金属棒滑过区域过程，平均感应电动势(1
19、分)平均电流(1分)平均安培力dB1(1分)由动量定理有(mgsin 30)tmv2mv1(1分)联立以上各式，可解得t0.15 s。(1分)答案(1)4 m/s(2)0.15 s18(16分)如图所示，厚度均匀的长木板C静止在光滑水平面上，木板上距左端L处放有小物块B。某时刻小物块A以某一初速度从最左端滑上木板向右运动，已知A、B均可视为质点，A、B与C间的动摩擦因数均为，A、B、C三者的质量相等，重力加速度为g。(1)求A刚滑上木板时，A、B的加速度大小；(2)求要使A、B不发生碰撞，A的初速度应满足的条件；(3)若已知A的初速度为v0，且A、B之间发生弹性碰撞，碰撞前后A、B均沿同一直线
20、运动。要保证A、B均不会从木板上掉下，求木板的最小长度。命题意图本题考查牛顿第二定律、机械能守恒定律、匀变速直线运动规律及其相关知识，意在考查考生的分析综合能力。解析(1)对A有mgmaA(1分)得aAg(1分)对B和C有mg2maB(1分)aB。(1分)(2)若A、B刚好不发生碰撞，则三者正好达到共同速度法一：mv13mv共(2分)mgLmv3mv(2分)解得v1则A的初速度应满足v(1分)法二：v1aAtaBt(2分)解得tv1taAt2aBt2L(2分)解得v1则A的初速度应满足v。(1分)(3)由于是弹性碰撞且A、B质量相等，则A、B碰后交换速度，等同于A与C相对静止一起向前加速，B继续减速，刚好不滑下木板时，三者达到共同速度(1分)法一：mv03mv共(2分)mgL总mv3mv(2分)解得L总(2分)法二：v0aAtaBt(2分)解得tL总v0taAt2aBt2(2分)解得L总。(2分)答案(1)g(2)v(3)
