2021年天津市河東區高考物理一模試卷

一、單選題（本大題共5小題，共25.0分）

1.人類認識原子核的復雜結構并進行研究是從（）開始的。

A.發現電子B.發現質子

C.a粒子散射實驗D.發現天然放射現象

2.圖甲左側的調壓裝置可視為理想變壓器，負載電路中％=550,/?2=110/2,A、V為理想電流

表和電壓表，若流過負載此的正弦交變電流如圖乙所示，已知原、副線圈匝數比為2：1,下列

說法正確的是（）

A.電流表的示數為2AB.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz

C.電壓表的示數為156yD.變壓器的輸入功率330W

3.門鎖的結構示意圖如圖所示，鎖舌的斜面傾角為45。時，鎖舌右側彈簧的勁度系數為鼠在關門

時，鎖舌的斜面與鎖槽擠壓，進而向右縮進，最后又彈回鎖槽內.鎖舌與鎖槽接觸的起始點為

A,此時彈簧處于原長狀態.某次緩慢關門時（忽略門的轉動和一切摩擦）鎖舌與鎖槽接觸點移動

到B點，測得此時鎖舌向右縮進的距離為x,則此時鎖槽與鎖舌間彈力大小為（）

4.三種宇宙速度分別是7.9km/s,11.2km/s,16.7km/s,則表明（）

A.物體繞地球做勻速圓周運動的最小速度是7.9km/s

B.物體繞地球做勻速圓周運動的最小速度是11.2km/s

C.物體繞地球做勻速圓周運動的最大速度是7.9km/s

D.物體繞太陽轉動的最大速度是7.9/an/s

5.圖示為一直角棱鏡的橫截面，乙bac=90°,乙abc=60%一平行細光束

從。點沿垂直于曲面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率《=3，J\

若不考慮原入射光在兒面上的反射光，則有光線（）

A.從ab面射出B.不能從ac面射出

C.從A面射出，且與6c面斜交D.從A面射出，且與藤面垂直

二、多選題（本大題共3小題，共15.（）分）

6.居里夫婦發現放射性元素鋪226的衰變方程為H6RaRn+裁，已知部Ra的半衰期為1620

年，笛6Ra原子核的質量為226.0254a,衰變后產生的盥6R。原子核的質量為222.0175a,0X原

子核的質量為4.0026a,已知1“相當于931MeM,對盆6/?。的衰變以下說法正確的是（）

A.象就是加e

B.6個短6Ra原子核經過1620年一定有3個發生衰變

C.1個盥6/?。原子核發生衰變放出的能量約為4.9MH

D.蠡6Ra衰變后比結合能變小

7.如圖甲所示，一根拉緊的均勻弦線沿水平的x軸放置，現對弦線上。點（坐標原點）施加一個向

上的擾動后停止，其位移-時間圖象如圖乙所示，該擾動將以2m/s的波速向x軸正方向傳播，

且在傳播過程中沒有能量損失，則有（）

A.該波遇到長度為3機的障礙物時會發生明顯衍射現象

B.1.5s<t<2s時間內3/n處的質點向上運動

C.2s時4m處的質點開始向上運動

D.2.5s時1”?處的質點運動的路程為0.4cm

E.4機處的質點到達最高點時2“處的質點到達最低點

8.下列說法正確的是（）

A.溫度高的物體內能不一定大，但分子平均動能一定大

B.布朗運動是液體分子的運動，它說明分子永不停息地做無規則運動

C.一定質量的理想氣體保持壓強不變，當溫度升高時，在單位時間單位面積上撞擊器壁的氣體

分子數減少

D.當分子表現為引力時，分子勢能隨分子間距離的增加不一定增加

E.晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化

三、實驗題（本大題共2小題，共12.0分）

9.某同學利用重錘做自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗

①有關重錘的質量，下列說法正確的有

4應選用質量較大的重錘，使重錘和紙帶所受的重力遠大于它們所受的阻力

8.應選用質量較小的重錘，使重錘的慣性小一些，下落時更接近于自由落體運動

C.不需要稱量重錘的質量

D必須稱量重錘的質量.

②在該實驗中，選定了一條較為理想的紙帶，如圖所示，“0”為起始點，以后紙帶上所打的各點

依次記為1、2、3.…測得的S］、S2、S3…是重錘從開始運動到各時刻的位移，當打點計時器打點

“4”時，重錘動能的表達式為；從“0”點到“4”點的中重錘重力勢能的減少量表達

式為（已知打點計時器的打點周期為T,重錘質量為〃?，重力加速度為g）

JOI2345?

MsH———-----------P

------%--------

10.如圖中，一個是伏安法測電阻的電路圖，另一個是用電流表和電壓表測定電源電動勢和內阻的

電路圖.

①測定電源電動勢和內阻的電路圖是圖.

②按照第①小題中電路圖完成實物連圖3.

③按照第①小題中電路圖進行實驗，且當滑動變阻器的滑動觸頭逐漸移動時依次測得的實驗數據表,

其中與

圖1對應的表格是表，原因是.

圖6

表丙

丫表讀數〃0.811.211.701.792.51

A表讀數/A0.160.240.340.420.50

表丁

V表讀數/U1.371.321.241.181.05

A表讀數/40.120.200.310.320.57

④某同學在伏安法測電阻的實驗中電壓表的量程為3匕電流表的量程為0.64用螺旋測微器測

量電阻絲的直徑，則圖4電壓表的讀數為V,圖5電流表的讀數為A,圖6被測電

阻絲的直徑的測量值為mm.

四、簡答題(本大題共2小題，共32.()分)

11.如圖所示，真空中有中間開有小孔的兩平行金屬板豎直放置構成電容器，給電容器充電使其兩

板間的電勢差U=3x1031/,以電容器右板小孔所在位置為坐標原點建立圖示直角坐標系刈/

第一象限內有垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的上邊界MN平行于x軸，現將一質量m=3.0x

q=+0.5xIO-。且不計重力的帶電粒子從電容器的左板小孔由靜止釋放，經電場加

速后從右板小孔射入磁場，已知該粒子能經過磁場中的P點縱坐標y=3+|V5czn.若保持電容

器的電荷量不變，移動左板使兩板間距離變為原來的;，調整磁場上邊界的位置，粒子仍從

4

左板小孔無初速釋放，還能通過尸點，且速度方向沿y軸正向。求磁場的磁感應強度及

y/cir▲

M--------------------N

XXPXX

|XXXX

』x/cm

12.如圖，水平面放置的足夠長光滑平行金屬導軌間距為I,導軌平面處于豎直向下的勻強磁場當中,

質量為M的金屬棒靜置在導軌上，與導軌垂直且電接觸良好，開關S處于斷開狀態；極板長度

和間距均為/、電容為C的帶電平行板電容器豎直放置，平行板上方有垂直紙面向里的單邊界勻

強磁場B2；大量重力不計、質量為"7、電量為4的帶負電粒子，連續不斷地從兩平行板底端中

間位置以速度為豎直向上射入平行板間，恰好從N板邊緣進入上方的勻強磁場中。已知兩部分

磁場的磁感應強度大小均為8,電容滿足。=就，求:

XXXXXXXXXXXX

B：

XXXXXXXXXXXX

(2)開關S閉合，金屬棒運動狀態穩定后，電容器兩極板間的電壓；

(3)開關S閉合，金屬棒運動狀態穩定后，進入磁場B2中的粒子做圓周運動的半徑。

五、計算題(本大題共1小題，共16.0分)

13.如圖甲所示，長木板的左端固定一個表面光滑的楔形木塊，右端固定一個輕質彈簧，彈簧處于

自然狀態時左端位于A點，且A點右側光滑，在A點處有一個可視為質點的小物塊.整個裝置

放在光滑的水平面上，裝置的左端緊靠固定在豎直墻面上的壓力傳感器.給在A點的小物塊一

向左的初速度之后，壓力傳感器顯示出壓力隨時間變化的圖象如圖乙所示.假設小物塊從楔形

木塊滑到長木板上時無能量損失，已知長木板連同楔形木塊的總質量M=8kg,小物塊的質量

m=1kg,重力加速度g=10m/s2,可能用到的數據：sin37°=0.6,sin740=0.96.求:

F/N

48

2

0

甲

(1)小物塊與木板間的動摩擦因數及楔形木塊的傾角數值;

(2)彈簧彈性勢能的最大值；

(3)小物塊最終停在長木板上的位置離A點的距離.

【答案與解析】

1.答案：D

解析：解：天然放射現象是原子核內部變化產生的，人類認識原子核的復雜結構并進行研究是從發

現天然放射現象開始的。故。正確，ABC錯誤。

故選：Do

解答本題應抓住：人類認識原子核的復雜結構并進行研究是從發現天然放射現象開始的。

本題是物理學史問題，對于人類認識原子結構和原子核復雜結構的歷史過程，關鍵要掌握質子、電

子、中子的發現及天然放射現象的發現。

2.答案：D

解析：解：A、由圖乙可知，負載此的電流的最大值為所以電流的有效值為2A；

根據電路圖可知，電阻％的電壓為：/=/RI?8=2x55=110%

所以電阻/?2的電流："=氏=詈=14

所以：原線圈上的電流：A=?%=y?41+/R2)="(2+1)=1.54故A錯誤；

711711/

B、由圖乙可知該交流電的周期是0.02s,則頻率：f="=d*=50Hz；由于變壓器不改變交流電的

頻率，所以原線圈中交變電壓的頻率為50Hz,故8錯誤。

C、由A的分析可知，副線圈上的電壓為110匕所以電壓表的讀數為110V,故C錯誤。

。、變壓器的輸出功率：P2=t/2?(/fll+/R2)=110x(24-1)=330小，所以變壓器的輸入功率也是

330/.故。正確。

故選：D。

根據圖象可以求得輸出電壓的有效值、周期和頻率等，再根據電壓與匝數成正比即可求得結論。

能夠根據圖象得到我們需要的物理信息，掌握住理想變壓器的電壓、電流之間的關系，最大值和有

效值之間的關系即可解決本題。

3.答案：C

解析：解：緩慢關門的過程中，鎖舌處于平衡狀態，受力平衡，對鎖舌，受到彈簧彈力凡鎖殼的

作用力和鎖槽的作用力FN，受力平衡，則有：

F=FNsin45°

解得：FN=^=&",故C正確.

2

故選：c

緩慢關門的過程中，鎖舌處于平衡狀態，在B點，對鎖舌受力分析，根據平衡條件結合胡克定律列

式求解即可.

彈簧被壓縮時提供支持力，拉伸時提供拉力，同時要求同學們能對鎖舌進行正確的受力分析，根據

平衡條件求解，難度不大，屬于基礎題.

4.答案：C

解析：解：A、第一宇宙速度7.9km/s是人造地球衛星環繞地球做勻速圓周運動時的最大速度.故A

錯誤.

B、11.2/on/s是第二宇宙速度，即脫離地球的吸引而進入繞太陽運行的軌道的速度，故B錯誤.

C、物體繞地球做勻速圓周運動的最大速度是第一宇宙速度7.9krn/s,故C正確.

D、7.9/on/s是人造地球衛星環繞地球做勻速圓周運動時的最大速度，故。錯誤.

故選C.

第一宇宙速度是衛星沿地球表面運動時的速度，半徑越大運行速度越小，故第一宇宙速度是人造地

球衛星最大的運行速度；當衛星的速度大于等于第二宇宙速度時衛星脫離地球的吸引而進入繞太陽

運行的軌道；當物體的速度大于等于第三宇宙速度速度16.7km/ni時物體將脫離太陽的束縛成為一顆

人造地球恒星.

本題考查對宇宙速度的理解能力.對于第一宇宙速度不僅要理解，還要會計算.第一宇宙速度是近

地衛星環繞地球做勻速圓周運動的速度，要強調衛星做勻速圓周運動.

5.答案：D

解析：

一平行細光束從。點沿垂直于從面的方向射入棱鏡，發生光的折射，但折射光線不發生偏折.當再

次射向棱鏡直角邊界面時，根據折射率結合折射定律可確定臨界角，從而判定是否能發生光的全反

射。

本題考查了光的折射定律。本題運用光的折射定律、反射定律及光的全反射條件.還利用光的幾何

特性，來尋找角與角的關系，從而算出結果。

當入射光線垂直射入時，折射光線0A沒有發生偏折.由于棱鏡材料的折射率；n=^2,所以由折

s1

射定律smC=一可得臨界角C等于45。；

而當再次發生折射時，入射角等于60。，所以發生光的全反射.當反射光線射到另一直角邊時，由兒

何關系可得，入射角等于30。；

因此既發生了折射也發生反射，由折射定律得折射角等于60。，正好平行于棱鏡的底邊；

而反射光線對應的反射角是30。，導致光線8。垂直射向棱鏡底邊，所以會垂直射出（如圖所示）。

故選。。

6.答案：AC

解析：解：4、根據核反應方程的質量數與質子數守恒，那么品6Ra-藍6刖+4*,中gx就是匆e,

故4正確；

8、半衰期適用大量原子核，故8錯誤；

C、盆,Ra原子核的質量為226.0254口，衰變后產生的苗$網原子核的質量為222.0175”，gX原子核

的質量為4.0026”，

6

依據BsRa-器6Rn+^He,質量虧損為△m=226.0254n-222.0175u-4.0026u=0.0053u,因IM

相當于931MeV,則有1個盆6Ra原子核發生衰變放出的能量約為4.9"e匕故C正確；

。、敲Ra衰變后，變成絲6所，其比結合能變大，故。錯誤；

故選：AC。

根據核反應方程的書寫規律：質量數與質子數守恒，結合半衰期適用大量統計規律，根據質能方程，

及質量虧損，即可求解。

考查核反應方程書寫規律，掌握質量虧損，及質能方程的內容，注意半衰期適用條件，最后理解結

合能與比結合能的區別。

7.答案：ABC

解析：解：A、根據題意可知7=2s,因為v=所以該波的波長為4=46，所以該波遇到長度為

3根的障礙物時，波長大于障礙物的尺寸，則會發生明顯的衍射現象，故A正確；

8、根據圖乙可知，質點的起振方向向上，

1.5s時間波傳播的距離為△x=vt=3m,

此時波剛好傳播到久=3M處的質點，

所以1.5s<t<2s時間內3〃?處的質點開始向上振動了:個周期，故8正確；

C、2s時波傳播的距離為△/="，=4m,所以*時4機處的質點開始向上運動，故C正確；

D、根據圖乙可知，振源只振動了半個周期，則2.5s時處的質點已經停止振動，則0-2.5S時間

內質點的路程為s=24=0.2cm,故。錯誤；

E、根據題意可知，4膽處的質點到達最高點需要的時間為：t=G+[7)s=2.5s,

由于每個質點只振動Is,所以此時2m的質點已經停止振動，處于平衡位置，故E錯誤。

故選：ABC。

根據圖乙分析該波的周期，由。=(求解波的波長，根據明顯的衍射現象分析當該波遇到長度為3初

的障礙物時是否會發生明顯衍射現象；

根據波勻速傳播判斷該波傳播到x=37n處的時間，再結合周期公式分析1.5s<t<2s時間內3皿處

的質點的運動方向；

分析該波傳播到%=4nl處的時間，再分析2s時間4m處的質點的運動方向；

每個質點都只能在平衡位置附近做半個機械振動；

根據題意分析4〃?處的質點到達最高點需要的時間，再分析2〃?處的質點的狀態。

解決該題需要首先明確知道每一個質點只能在平衡位置附近做半個機械振動，能根據振動圖象分析

質點的起振方向。熟記波速計算公式。

8.答案：ACE

解析：解：A、溫度是平均動能的標志，所以溫度高的物體分子平均動能一定大，內能不一定大，因

為內能還與質量、狀態等因素有關，故4正確；

8、布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的運動，它說明液體分子永不停息地做無規則運動，故B

錯誤；

C、氣體壓強產生的原因是大量氣體分子不斷撞擊器壁的結果，它與氣體分子在單位時間單位面積上

和器壁碰撞次數成正比，與平均每次氣體分子碰撞器壁產生的沖量成正比，溫度升高時氣體分子的

平均速率增大，平均每次碰撞器壁對器壁產生的沖量增大，單位時間單位面積上撞擊器壁的氣體分

子數減少，這樣壓強才能不變，故c正確；

當分子力表現為引力時，分子距離增大時，分子引力做負功，分子勢能增加，故。錯誤；

E、晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化，故E正確。

故選：ACE.

溫度高的物體內能不一定大，但分子平均動能一定大；布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的運

動，不是液體分子的運動；理想氣體保持壓強和單位時間單位面積上和器壁碰撞次數、分子的平均

動能有關；當分子表現為引力時，分子勢能隨分子間距離的增加一定增加；晶體和非晶體在一定條

件下可以相互轉化。

本題考查了溫度是分子平均動能的標志、布朗運動、分子勢能、晶體和非晶體、氣體壓強的微觀意

義等知識點。該題考查的知識點較多，但都難度不大；故在選修的學習中應全面選修內容的知識點，

不能忽視任何一個。

9.答案：AC；嘴裂；mgs.

解析：解：(1)4、實驗中為了減小阻力的影響，重錘選用體積較小，質量較大的重錘.故A正確，

8錯誤.

C、打點計時器應固定在豎直平面內.故C正確.

。、應先接通電源后釋放紙帶.故。錯誤.

故選：AC.

(2)4點的瞬間速度以=穿，動能為［nwI=嘴衿

則重力勢能的減小量為4Ep=mgs4.

故答案為：①4C；②啊嘉,Qimgs4.

在實驗中，為了減小實驗的誤差，重錘選擇質量大、體積小的，應先接通電源，再釋放紙帶.

本實驗需要驗證的是重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等，根據下落的高度求出重力勢能的

減小量，根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出瞬時速度的大小，從而求出動能

的增加量

解答實驗問題的關鍵是明確實驗原理，熟練應用物理基本規律，因此這點在平時訓練中要重點加強

10.答案：圖1；表丁；路端電壓隨著干路電流增加而減小；1.76；0.46；0.642

解析：解：①測定電源電動勢和內阻的電路圖中，電壓表應測量路端電壓，故應選圖1

②

圖3

③路端電壓隨著干路電流增加而減小，本著這一原則，選擇數據記錄表應為表丁

④電壓表分度值為0.1乙需要估讀到0.01V,故讀數為：1.76V

電流表分度值為0.024不需要估讀到0.0014故讀數為：0.464--^<1

螺旋測微器讀數由兩部分組成，并且需要估讀，故讀數為：(匕0

0.5mm+14.2x0.01mm=0.642mmJ

故答案為：①圖1

②③表丁，路端電壓隨著干路電流增加而減小④1.76,0.46,0.642

①測定電源電動勢和內阻的電路圖中，電壓表應測量路端電壓，故應選圖1

②依照電路圖連接實物圖，注意滑動變阻器的限流接法和電表的正負接線柱

③路端電壓隨著干路電流增加而減小，本著這一原則，選擇數據記錄表

④電壓表分度值為0.1U,需要估讀到0.01V；電流表分度值為0.024不需要估讀到0.0014；螺旋測

微器需要估讀

設計實驗電路圖、連接實物圖電表的讀數以及實驗誤差來源分析是實驗考試的基本內容，學生要平

時加強訓練，確保無誤

11.答案：解：設極板間距離改變前后的板間距離分別為山和d2,電勢差是Ui和外、粒子經加速后的

速度分別為：%、％,電容器的電容為：

C=—

4nkd

c=W…①

己知：di=7d2—

②由①②解得：U]=4U2…③，

由動能定理得：qU=^mv2-0...④

由③④解得：%=2V2…⑤，丫1

O

粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得:

quB=m—…⑥

r

由⑤⑥解得：-1=2丁2…⑦，

如果粒子第二次也通過P點，需將下移，使粒子運動;周期時離開磁場,

4

然后勻速運動通過P點，其運動軌跡如圖所示，

則：sind=^=。=r^osd

30°,rx4-=y,

r二y

11+cosO'

代入數據解得：rx=3cm,

由④⑥解得：8=翳=照i,

代入數據解得：B=2T：

答：磁場的磁感應強度8為2T。

解析：粒子在電場中加速，在磁場中做勻速圓周運動，應用動能定理、牛頓第二定律可以求出磁感

應強度。

本題考查了求磁感應強度，分析清楚粒子運動過程、應用動能定理、牛頓第二定律即可在去接她,

解題時要注意作出粒子運動軌跡、注意幾何知識的應用。

12.答案：解：(1)粒子離開平行板時水平

方向的速度為％則河=?

豎直方向有：vot=I

解得：Vx=v0,

即速度方向與磁場邊界成45。角，粒子軌

跡對應的圓心角為90。

粒子在磁場B2中的運動時間口=*7=

nm

2qB;

(2)設S閉合前板間電壓為小,

水平方向根據速度-時間關系可得：以=%=at=警x：

7/111/Q

解得：%=等

電容器帶電量：qi=uoc

S閉合后，金屬棒向右先加速運動，后勻速運動，設勻速的速度為v,加速過程中根據動量定理可得:

BII其中/t=q2

nnMl?

即：q2=右Dl

金屬棒勻速運動時，金屬棒兩端電壓等于電容器兩端電壓，即：8步=矢

解得板間電壓：U=?=學；

33q

(3)S閉合后，金屬棒運動穩定時，粒子在平行板間的偏轉量x==:

236

根據動能定理可得：Qy-x=1mv2

根據洛倫茲力提供向心力可得：qvB=

答：(1)開關S閉合前，粒子在磁場為中的運動時間為泰；

(2)開關S閉合，金屬棒運動狀態穩定后，電容器兩極板間的電壓為警；

(3)開關S