全国卷2023高考物理模拟测试题一含解析20230323037

（全国卷）2021届高考物理模拟测试题一（含解析）(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14～18题只有一项符合题目要求，第19～21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．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险．已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ.下列有关说法正确的是(　　)A．X原子核中含有92个中子B．100个Pu原子核经过24100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力15.如图，小物块P在沿斜面向上的拉力F作用下沿固定光滑斜面匀速上滑．现将力F的方向变为水平向右，仍使P保持原来的速度沿斜面匀速上滑．则变化后与变化前比较(　　)A．斜面对物块的支持力不变B．力F变大C．力F变小D．力F的功率变大16．如图所示，甲、乙、丙为三个光滑轨道，甲是水平轨道，乙是向下凹的圆弧轨道，丙是向上凸的圆弧轨道，三个轨道水平方向距离相同，图中虚线在同一水平面上．现有三个完全相同的小球分别从相同高度由静止开始滚下，到达轨道的右侧，三个小球运动过程中始终未脱离轨道，下列说法正确的是(　　)A．甲轨道上的小球先到达右侧B．乙轨道上的小球先到达右侧C．丙轨道上的小球先到达右侧D．三个轨道上的小球同时到达右侧17．如图甲，在匀强电场中的O点先后无初速度释放两个正点电荷Ⅰ和Ⅱ，电荷仅在电场力的作用下沿直线向A运动，两电荷的动能Ek随位移x变化的关系如图乙．若Ⅰ的电荷量为q，则可知(　　)A．匀强电场的场强大小为E＝B．电荷Ⅱ受到的电场力大小为FⅡ＝C．电荷Ⅱ的电荷量为11\nD．选O点为电势零点，A点的电势为φA＝18.2019年1月3日10时26分，“嫦娥四号”探测器成功在月球背面着陆，标志着我国探月航天工程达到了一个新高度，如图为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器，已知地球和月球的半径之比约为4:1，其表面重力加速度之比约为6:1.则地球和月球相比较，下列说法中最接近实际的是(　　)A．地球的密度与月球的密度之比为3:2B．地球的质量与月球的质量之比为64:1C．地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为8:1D．苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力之比为60:119．图甲所示的无人机在飞行的某1min内，前0.5min沿正东方向做水平直线运动，后0.5min沿正北方向做水平直线运动，其速率v随时间t变化的关系如图乙．下列判断正确的是(sin37°＝0.6)(　　)A．无人机在10s末、40s末的加速度大小之比为2:3B．无人机在前、后0.5min内的平均速率之比为4:3C．1min内，无人机飞行的路程为500mD．1min内，无人机的位移大小为500m、方向东偏北53°20．如图所示，在直角坐标系xOy第一象限内x轴上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在y轴上S处有一粒子源，它可向右侧纸面内各个方向射出速率相等的质量大小均为m，电荷量大小均为q的同种带电粒子，所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点．已知OP＝OS＝d，粒子带负电，粒子重力及粒子间的相互作用均不计，则(　　)A．粒子的速度大小为B．从O点射出的粒子在磁场中的运动时间为C．沿平行x轴正方向射入的粒子离开磁场时的位置到O点的距离为dD．从x轴上射出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为9421.11\n如图所示，在垂直纸面向里的有界匀强磁场区域的左侧，一正方形线框由位置Ⅰ以3.0m/s的初速度沿垂直于磁场边界水平向右运动，线框经过位置Ⅱ，当运动到位置Ⅲ时速度恰为零，此时线框刚好有一半离开磁场区域．线框的边长小于磁场区域的宽度．若线框进、出磁场的过程中通过线框横截面的电荷量分别为q1、q2，线框经过位置Ⅱ时的速度为v.则下列说法正确的是(　　)A．q1＝q2B．q1＝2q2C．v＝1.0m/sD．v＝1.5m/s三、非选择题：共62分．第22～25题为必考题，每个试题考生都必须作答，第33～34题为选考题，考生根据要求作答．(一)必考题：共47分22．(5分)以下是某实验小组探究“二力合成规律”的过程．(1)首先进行如下操作：①如图甲所示，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE；②如图乙所示，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环在拉力F1、F2的共同作用下，位于O点，橡皮条伸长的长度为EO；③撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使其位于O点，如图丙所示．实验小组发现，力F单独作用与F1、F2共同作用的效果是一样的，都使小圆环保持静止，由于两次橡皮条伸长的长度相同，即________，所以F等于F1、F2的合力．(2)然后实验小组探究了合力F与分力F1、F2的关系．①由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F1、F2和F(三个力的方向沿各自拉线的方向，三个力大小由弹簧测力计读出)；②用虚线将拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，如图丁所示，得到的启示是________；③多次改变拉力F1、F2的大小和方向，重做上述实验，通过画各力的图示，进一步检验所围成的图形．实验小组发现：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作________．上述实验中，如果把图乙和图丙的操作顺序对调，即先用拉力F将圆环拉到O点，再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果，则F1和F2就是F的________，此实验可以探究________规律．11\n23．(10分)某实验小组设计了如图甲所示的电路来测量一蓄电池的电动势和内阻，接入电路中的电阻箱只用“×1”倍率(单位Ω，如图乙所示)．闭合开关S，改变电阻箱接入电路的阻值，使旋钮沿顺时针方向旋转，分别指向1、2、3、4、5、6，读出6组对应的电压值．然后以(电压表读数的倒数)为纵轴、(电阻箱接入电路的阻值的倒数)为横轴建立坐标系，根据实验记录数据描点连线，得到如图丙所示的图象．回答下列问题：(1)该小组设计的电路中，接入定值电阻R0有何作用？________________________________________________________________________.(2)用E和r分别表示蓄电池的电动势和内阻，则与的关系式为________________________________________________________________________．(3)根据图丙求得蓄电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(用a、b、R0表示)(4)该小组通过此电路测得的蓄电池的电动势的值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．24．(12分)如图甲所示，MN、PQ是两根间距为L＝0.5m，倾角为θ＝30°的平行导轨，导轨顶端连接阻值为R＝0.2Ω的电阻．一根质量为m＝0.5kg的导体棒ab，垂直于导轨静置，与导轨顶端距离也为L，导体棒跨接在两导轨间的电阻也为R，其与导轨间的动摩擦因数μ＝.磁场垂直于斜面且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，规定垂直斜面向上为正方向，整个过程导体棒ab恰好保持静止．导轨电阻不计，重力加速度g＝10m/s2.试求：(1)磁感应强度的最大值B1；(2)经过t＝4s导体棒产生的焦耳热．25．(20分)如图所示，半径R＝2m的光滑半圆轨道AC，倾角为θ＝37°的粗糙斜面轨道BD固定在同一竖直平面内，两轨道之间由一条足够长的光滑水平轨道AB相连，B处用光滑小圆弧平滑连接．在水平轨道上，用挡板将a、b两物块间的轻质弹簧挡住后处于静止状态，物块与弹簧不拴接．只放开左侧挡板，物块a恰好能通过半圆轨道最高点C；只放开右侧挡板，物块b恰好能到达斜面轨道最高点D.已知物块a的质量为m1＝5kg，物块b的质量为m2＝2.5kg，物块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，物块到达A点或B点之前已和弹簧分离．重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：11\n(1)斜面轨道BD的高度h；(2)现将a物块换成质量为M＝2.5kg的物块p，用挡板重新将p、b两物块间的轻质弹簧挡住后处于静止状态，同时放开左右两挡板，物块b仍恰好能到达斜面轨道最高点D，求此问中弹簧储存的弹性势能；(3)物块p离开C后的落点到A的距离．(二)选考题：共15分．请考生从给出的2道题中任选一题作答．如果多做，则按所做的第一题计分．33．[物理——选修3－3](15分)(1)(5分)下列说法中正确的是________(填正确答案标号．)A．0℃的铁和0℃的冰，它们的分子平均动能相同B．单晶体有确定的熔点和规则的几何外形，多晶体没有确定的熔点和规则的几何外形C．空气相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢D．因为液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在张力E．用油膜法估测分子大小时，用油酸酒精溶液体积除以单分子油膜面积，可得油酸分子的直径(2)(10分)如图所示，有一个连通器装置，连通器的右管半径为左管的两倍，左端封闭，封有长为30cm的气柱，左、右两管水银面高度差为37.5cm，左端封闭端下60cm处有一细管用开关S封闭，细管上端与大气连通．若将开关S打开(空气能进入但水银不会进入细管)，稳定后会在左管内产生一段新的空气柱．已知外界大气压强p0＝75cmHg.稳定后左端管内的所有气柱的总长度为多少？34．[物理——选修3－4](15分)(1)(5分)一列波长为4.8m的简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为三个质点，质点a位于负的最大位移处，质点b正向上运动，从此刻起再经1.5s，质点a第二次到达平衡位置．由此可知该列波________(填正确答案标号．)11\nA．沿x轴负方向传播B．波源的振动频率为0.5HzC．波传播的速度大小为1.2m/sD．从该时刻起，经过0.05s，质点a沿波的传播方向移动了1mE．该时刻以后，质点b比质点c晚到达负的最大位移处(2)(10分)如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距d＝0.20mm的双缝．然后，接通电源使光源正常工作．已知屏与双缝间的距离L＝700mm.①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游标尺)上有20分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和游标尺的示数如图丙所示，则此示数为________mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐，测得A条纹到B条纹间的距离为8.40mm.利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长λ＝________(保留2位有效数字)m.②另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象很明显．若他对实验装置进行改动后，在屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，则以下改动可能会实现这个效果的是________．A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间B．仅将单缝与双缝间距增大少许C．仅将单缝与双缝的位置互换D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片11\n仿真1　8＋4＋2选114．解析：根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则有92个质子，143个中子，故A错误；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量减小，故C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故D正确．答案：D15．解析：设斜面的倾角为θ，拉力沿斜面向上时，对小物块由平衡条件有F＝mgsinθ，FN＝mgcosθ，拉力的功率P＝mgvsinθ，拉力水平时，对小物块由平衡条件有F′＝mgtanθ，F′N＝，拉力的功率P′＝mgtanθ·vcosθ＝mgvsinθ，故F′N>FN，F′>F，P′＝P，B项正确，A、C、D项错．答案：B16．解析：根据机械能守恒定律可知，三个小球到达轨道的左侧时速度相同．甲轨道上的小球从轨道左侧开始做匀速直线运动；乙轨道上的小球从轨道左侧开始(前端的一段)向下做圆周运动，先加速再减速，水平分速度先增大后减小，水平方向的平均速度比甲轨道上的小球大；丙轨道上的小球从轨道左侧开始(前端的一段)向上做圆周运动，先减速后加速，水平分速度先减小后增大，水平方向的平均速度比甲轨道上的小球小．故乙轨道小球水平方向的平均速度最大，丙轨道小球水平方向的平均速度最小，又三个轨道水平方向长度相同，则乙轨道上的小球先到达右侧，选项B正确．答案：B17．解析：由动能定理可知，电荷的动能Ek随位移x变化图线的斜率表示该电荷所受的电场力，故电荷Ⅰ、Ⅱ所受的电场力分别为FⅠ＝，FⅡ＝，B项错；由F＝Eq可知，匀强电场的场强大小E＝＝，A项正确；又FⅡ＝2FI，所以电荷Ⅱ的电荷量为2q，C项错；电荷Ⅰ由O到A的过程中，有qUOA＝Ek0，解得UOA＝，选O点为电势零点，A点的电势φA＝－，D项错．答案：A18．解析：设星球的密度为ρ，由G＝mg，得GM＝gR2，ρ＝＝＝，已知地球的半径约为月球半径的4倍，地球表面重力加速度约为月球表面重力加速度的6倍，所以地球和月球的密度之比约为3:2，地球的质量与月球的质量之比约为96:1，故A正确，B错误．根据G＝mg＝m可得v＝，则地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比约为2:1，选项C错误；根据F＝mg可知，苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力之比约为6:1，选项D错误．答案：A19．解析：由速率—时间图象可知，在0～30s内，无人机做匀减速直线运动，加速度大小a1＝m/s2,30～50s内，无人机做匀加速直线运动，加速度大小a2＝1m/s2，所以无人机在10s末和40s末的加速度大小之比为2:3，A项正确；由速率—时间图象可知，无人机在前0.5min的位移大小为x1＝m＝300m，方向向东，后0.5min的位移大小为x211\n＝m＝400m，方向向北，则无人机在前、后0.5min内的平均速率之比为3:4，B项错；1min内无人机飞行的路程为700m，C项错误；由位移的定义可知，1min内，无人机的位移大小为500m，方向东偏北53°，D项正确．答案：AD20．解析：由OP＝OS＝d，可得SP＝2d，如图所示，结合“在轨迹圆中，轨迹的直径为最长的弦”和题中“所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点”可知SP是其中一个轨迹的直径，由qvB＝可得r＝＝d，则v＝，选项A正确；由几何知识可得从O点射出的粒子，轨迹所对的圆心角为60°，在磁场中的运动时间为t＝×＝，选项B正确；沿平行x轴正方向射入的粒子，圆心在原点处，运动轨迹为四分之一圆，离开磁场时的位置到O点的距离为d，选项C错误；从x轴上射出磁场的粒子，从原点射出时在磁场中运动时间最短，运动轨迹与x轴相切时运动时间最长，tmax＝×＝，则tmax:t＝9:2，选项D错误．答案：AB21．解析：设线框电阻为R，面积为S，线框进入磁场过程中磁通量的变化量为ΔΦ1＝BS，设进入磁场过程的时间为Δt1，由法拉第电磁感应定律，进入磁场过程中产生的感应电动势平均值为E1＝，根据闭合电路欧姆定律，感应电流的平均值I1＝，通过线框横截面的电荷量为q1＝I1·Δt1，联立解得q1＝.线框出磁场过程中磁通量的变化量为ΔΦ2＝BS，设出磁场过程的时间为Δt2，由法拉第电磁感应定律，出磁场过程中产生的感应电动势平均值为E2＝，根据闭合电路欧姆定律，感应电流的平均值I2＝，通过线框横截面的电荷量为q2＝I2·Δt2，联立解得q2＝.因此可得q1＝2q2，选项B正确，A错误．设线框质量为m，边长为L，线框进入磁场过程的Δt1时间内，线框的速度变化量为Δv，由动量定理有－BL(I1·Δt1)＝－BLq1＝m·Δv＝m(v－v0)．同理可得出磁场过程，－BL(I2·Δt2)＝－BLq2＝－mv，联立解得v＝1.0m/s，选项C正确，D错误．答案：BC22．解析：(1)橡皮条对小圆环的拉力相同，即有相同的作用效果．(2)由图丁得到的启示是可能构成平行四边形．以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作平行四边形定则．先用拉力F将圆环拉到O点，再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果，则F1和F2就是F的分力，此实验可以探究力的分解规律．答案：(1)橡皮条对小圆环的拉力相同　(2)②可能构成平行四边形　③平行四边形定则　分力　力的分解11\n23．解析：(1)要使实验中电压表示数变化明显，同时又保护电路，电路中需接入适当阻值的定值电阻R0.(2)根据闭合电路欧姆定律可知E＝U＋(r＋R0)，变形可得＝·＋.(3)根据图丙有bV－1＝＋·Ω－1，aV－1＝＋·1Ω－1，解得E＝V，r＝Ω.(4)由于电压表的分流，通过此电路测得的蓄电池电动势的值比真实值小．答案：(1)使实验中电压表示数变化明显，同时又保护电路(2分)　(2)＝·＋(2分)　(3)(2分)　－(1＋R0)(2分)　(4)偏小(2分)24．解析：(1)根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E＝＝·L2(2分)由图乙可知磁感应强度的变化率＝B1(1分)由闭合电路欧姆定律得电流I＝(1分)电流大小不变且方向前半个周期由b指向a，后半个周期由a指向b，对ab导体棒受力分析，安培力随磁感应强度增大而增大，随磁感应强度减小而减小，且磁感应强度减小时，安培力沿斜面向下；磁感应强度增大时，安培力沿斜面向上．当安培力沿斜面向下且取最大值时是本题保持静止的临界条件，受力分析，如图所示．mgsinθ＋B1IL－μmgcosθ＝0(2分)联立以上各式解得B1＝2T(2分)(2)联立解得电流I＝1.25A(1分)由焦耳定律得经过4s导体棒产生的焦耳热Q＝I2Rt(1分)代入数据解得Q＝1.25J(2分)答案：(1)2T　(2)1.25J25．解析：(1)只放开左侧挡板，a物块在C点有m1g＝m1(2分)解得vC＝2m/s(1分)从放开挡板到物块到达C点，机械能守恒E弹＝m1g·2R＋(2分)解得E弹＝250J(1分)从放开b到D点，根据能量守恒11\nE弹＝m2gh＋μm2gcosθ·(1分)解得h＝6m(1分)(2)设b刚弹开时的速度为v2，则Ekb＝＝E弹(2分)放开挡板前后，对b和p的系统，动量守恒有0＝Mv－m2v2(2分)解得v＝10m/s(1分)则储存的弹性势能为E弹′＝Ekb＋Mv2＝500J(1分)(3)p从放开到到达C点，机械能守恒＝Mg·2R＋(2分)解得vC′＝2m/s(1分)p离开C后平抛，在竖直方向有2R＝gt2(1分)解得t＝s(1分)p离开C后的落点到A的距离为s＝vC′t＝4m(1分)答案：(1)6m　(2)500J　(3)4m33．解析：(1)温度是分子平均动能的唯一量度，A正确；单晶体和多晶体有确定的熔点，单晶体有规则的几何外形，多晶体没有规则的几何外形，B错误；空气相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，C正确；因为液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在张力，D正确；用油膜法估测分子大小时，用一滴油酸酒精溶液里油酸分子的体积除以油酸薄膜的面积，可得油酸分子的直径，E错误．(2)空气进入后将左管水银柱隔为两段，上段水银柱长为30cm，对左管上段空气柱，有p1＝p0－h1＝75cmHg－37.5cmHg＝37.5cmHgp2＝p0－h2＝75cmHg－30cmHg＝45cmHg由玻意耳定律得p1L1S＝p2L2S解得L2＝＝cm＝25cm上段水银柱上移，形成的空气柱长为25cm，下段水银柱下移，设下移的距离为x，由于U形管右管内径为左管内径的2倍，则右管横截面积为左管的4倍，由7.5cm－x＝解得x＝6cm，则产生的空气柱长为L＝(6＋5)cm＝11cm所有气柱的总长度L总＝L＋L2＝36cm答案：(1)ACD　(2)36cm34．解析：(1)质点b正向上运动，则波沿x轴负方向传播，故A正确；根据题意可得1.5s＝T，解得T＝2s，f＝＝0.5Hz，故B正确；波传播的速度大小v＝＝2.4m/s，故C错误；在波动图象中，各质点不随波迁移，故D错误；由波动图象可知，质点c正向负方向运动，所以质点c比质点b先到达负的最大位移处，故E正确．(2)①测量头上示数为7×0.05mm＝0.35mm；A条纹与B条纹间的中心距离为8.40mm，共5个条纹间隔，则相邻条纹间距Δx＝1.68mm，由Δx＝λ，解得经滤光片射向双缝的色光的波长λ＝4.8×10－7m.②根据条纹间距公式Δx＝11\nλ知，若要使观察到清晰的条纹数目增加，即减小条纹间距，则可以减小滤光片射向双缝的色光的波长λ，即可以将红色滤光片换成绿色滤光片，选项D正确．答案：(1)ABE　(2)①0.35　4.8×10－7　②D11