2021届高三第二次模拟考试卷物理（四）学生版
2021届高三第二次模拟考试卷
物理（四）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
二、选择题：本题共8小题，每题6分，在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一个选项符合题目要求。第19～21题有多选项题目要求。全部答对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的的0分。
14．如图所示细线的上端系在墙上的A点，下端连一光滑小球B（视为质点），14圆柱体静置于粗糙水平地而上细线恰好与14圆柱体相切于B。现对14圆柱体施加一水平向右的拉力，使之沿地面缓慢向右移动，直至小球B到达C点则在该过程中(　　)

A．细线的拉力增大
B．14圆柱体对小球的支持力增大
C．地面对14圆柱体的支持力不变
D．地面对14圆柱体的摩擦力不变
15．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，电阻R1＝R2＝55 Ω，D1、D2为理想二极管，A为理想电流表。原线圈接u＝2202sin(100πt)V的交流电，则(　　)

A．二极管的反向耐压值应大于110 V
B．副线圈中交流电频率为100 Hz
C．电流表示数为2 A
D．理想变压器输入功率为440 W
16．夜空中我们观测到的亮点，其实大部分并不是单一的一颗恒星，而是多星系统。在多星系统中，双星系统又是最常见的，双星系统是两颗恒星在相互之间的万有引力作用下，连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的天体系统。设双星系统中其中一颗恒星的线速度大小为v，加度大小为a，周期为T，所受的向心力为F，它们之间的距离为r，不计其他天体的影响，两颗恒星的质量不变。下列各图可能正确的是(　　)

17．如图所示，竖直光滑杆上穿有两个弹性小球A、B，其质量关系满足mA>>mB，彼此间隔一小段距离，将两个球从距底座高为h（h远大于小球半径）处由静止同时释放，所有碰撞时间极短且无机械能损失，则A、B第一次碰撞后B球上升的最大高度最接近(　　)

A．4h B．6h C．8h D．9h
18．如图所示，空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里。一带电小球恰能以速度v0做直线运动，其轨迹如图虚线所示，虚线与水平方向成30°角，小球最终穿过一轴线沿小球运动方向且固定摆放的光滑绝缘管道（管道内径略大于小球直径），下列说法正确的是(　　)

A．小球一定带负电
B．磁场和电场的大小关系为E＝3v0B
C．小球可能是从管道的乙端运动到甲端
D．若小球刚进入管道时撤去磁场，小球将在管道中做匀速直线运动
19．真空中静止点电荷Q1、Q2所产生的电场线分布如图所示，图中A、B两点关于点电荷Q2水平对称。某带电粒子（仅受电场力作用）在电场中的运动轨迹如图中虚线所示，C、D是轨迹上的两个点。以下说法正确的是(　　)

A．A、B两点的场强大小相等
B．A点的电势大于B点电势
C．该粒子带正电，在C点的加速度小于D点的加速度
D．该粒子带负电，在C点的加速度大于D点的加速度
20．如图所示，物块与圆环通过光滑轻质定滑轮用细绳连结在一起，圆环套在光滑的竖直杆上。开始时连接圆环的细绳水平，竖直杆与滑轮间的距离为L。某时刻圆环由静止释放，依次经过竖直杆上的A、B两点，在A点处细绳与竖直杆成53°，圆环下落到B点时，速度达到最大，此时细绳与竖直杆成37°。已知圆环的质量为m，重力加速度为g，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，空气阻力不计，下列判断正确的是(　　)

A．物块的质量为54m
B．在A位置时，圆环的加速度大小为14g
C．圆环下落的最大速度为23gL
D．圆环下落的最大距离为
21．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＝3OS＝3d，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12d
D．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∶4
第Ⅱ卷（非选择题，共174分）
三、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第22题～第25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题～第34题为选考题，考生根据要求做答)
(一)必考题(共129分)
22．(7分)多用电表是电学实验中常用的电学工具，其内部的部分电路如图所示，则：
(1)将B和C两端点连接红黑表笔可以测电路的__________（填“电压”或“电流”），转换开关S接__________（填“a”或“b”）的量程更大。

(2)用多用电表探究黑箱内的电路，电路由四个阻值均为1 Ω的相同电阻构成，黑箱面板上有三个接线柱1、2和3，测得1、2接线柱之间的电阻为1 Ω，2、3接线柱之间的电阻为1.5 Ω，1、3接线柱之间的电阻为2.5 Ω。请在虚线框中画出黑箱中电阻连接方式。
23．(8分)某兴趣实验小组的同学利用如图甲所示装置测定物块与木板AD、DE间的动摩擦因数μ1、μ2；两块粗糙程度不同的木板AD、DE对接组成斜面和水平面，两木板在D点光滑连接（物块在此处运动不损失机械能），且AD板能绕D点转动。现将物块在AD板上某点由静止释放，滑块将沿AD下滑，最终停在水平板的C点；改变倾角，让物块从不同的高度由静止释放，且每次释放点的连线在同一条竖直线上（以保证图中物块水平投影点B与接点D间距s不变），用刻度尺量出释放点与DE平面的竖直高度差h、释放点与D点的水平距离s、D点与最终静止点C的水平距离x，利用多次测量的据绘出x－h图象，如图乙所示，则：

(1)下列说法正确的是______。
A．物块在AD板上受到的摩擦力大小随θ增大而减小
B．从起点到D的过程中摩擦力对A做的功可能随θ增大而增大
C．物块在D点的速度大小随θ增大而增大
D．物块在D点的速度大小随θ增大而减小
(2)写出x－h的函数表达式：__________________（用μ1、μ2、h及s表示）。
(3)若实验中s＝0.4 m，x－h图象的横轴截距a＝0.2纵轴截距b＝0.6，则μ1＝______，μ2 ＝______。（计算结果均保留2位有效数字）
24．(13分)如图所示，质量为m、带电荷量为－q(q＞0)的小物块静止在墙壁A处，A处有一个弹射器（未画出），可让小物块瞬间获得动能，并向右运动，AB是长度为4R的绝缘水平轨道，B端与半径为R的光滑绝缘半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，且BD的右侧空间有水平向右的匀强电场（图中未画出），电场强度，g为重力加速度。小物块与AB间的动摩擦因数μ＝0.5。若小物块恰能通过半圆轨道，求：

(1)小物块在A点获得的动能Ek；
(2)小物块运动到半圆轨道最高点D时对轨道的压力大小。

25．(19分)如图所示，一滑块放在水平轨道上，下方用绝缘杆固定一边长L＝0.4 m、匝数为10匝的正方形金属线框，已知线框的总阻值R＝1.0 Ω，线框、绝缘杆以及滑块的总质量M＝2 kg，滑块与水平轨道之间的的动摩擦因数μ＝0.5。水平轨道的正下方有长为4L、宽为L的长方形磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，且线框的上边缘刚好与磁场区域的中心线重合。现给滑块施加一水平向右的外力F，使整个装置以恒定的速度v＝0.4 m/s通过磁场区域，从线框进入磁场瞬间开始计时，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，重力加速度g＝10 m/s2。

(1)正方形线框刚要全部进入磁场时外力应为多大？
(2)正方形线框从刚进入磁场到刚好离开磁场的过程中，外力做的功为多少？

（二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做。则每学科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．根据热力学定律知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B．当分子间距离变小时，分子间的作用力可能减小，也可能增大
C．墨汁滴入水中，墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子产生化学反应而引起的
D．在宇宙飞船中的水滴呈球形是因为失重的水的表面张力作用的结果
E．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
(2)(10分)一定质量的理想气体，从状态A到状态B，再到状态C，最后回到状态A，如图所示，气体在状态B时热力学温度为T0，求：

(i)气体处在状态A和状态C时的温度；
(ii)气体在A→B→C→A的循环中，气体是吸热还是放热，热量是多少？

34．物理•选修3—4(15分)
(1)(6分)1801年，托马斯•杨用双缝干涉实验研究光波的性质。菲涅耳利用双面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果，即菲涅耳双面镜干涉实验，实验装置及光路如图所示，将两块边缘磨光的平面镜M1和M2的边缘对齐，之后倾斜微小的角度θ，用单色光源S向它们照射，则在双面镜对面的光屏L上会出现干涉条纹(D为遮光板，使光源S发出的光不能直接照射到光屏上，S刚好位于M1与M2夹角的角平分线上)。根据实验装置及光路回答下列问题：若增大线光源S到O点的距离，其余条件不变，则屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的距离将______（填“增大”或“减小”）；若换用光子能量较小的单色光，则光屏上相邻两条亮纹(暗纹)中央的距离将______（填“增大”或“减小”）。

(2)(9分)一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上相距0.5 m的两质点，如图甲所示。两质点的振动图象分别如图乙、丙所示。

(i)当该波在该介质中传播的速度为2.5 m/s时，求该波的波长；
(ii)若该波的波长大于0.3 m，求可能的波速。

2021届高三第二次模拟考试卷
物理（四）答案
二、选择题：本题共8小题，每题6分，在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一个选项符合题目要求。第19～21题有多选项题目要求。全部答对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的的0分。
14．【答案】B
【解析】小球B的受力情况如图所示，在B缓慢沿弧面上移的过程中，细线与竖直方向的夹角增大，圆柱体对小球的支持力与竖直向上方向的夹角θ减小，故细线的拉力T减小，圆柱体对小球的支持力N增大，A错误，B正确；B对圆柱体的压力N′（N′与N大小相等）的竖直分力大小Ny＝N′cos θ，当θ减小时Ny增大，使得地面对圆柱体的支持力增大，C错误；地面对圆柱体的摩擦力大小f＝μ(Ny＋G)，其中G为圆柱体的重量，可知地面对圆柱体的摩擦力增大，D错误。

15．【答案】C
【解析】根据U1U2＝n1n2，副线圈两端电压的最大值U2M＝1102 V，故二极管的反向耐压值应大于1102 V，A错误；变压器可以改变电压和电流的值，但不能改变频率，因此副线圈中交流电频率仍为50 Hz，B错误；由于二极管的作用，副线圈两个电阻交替工作，与没有二极管一个电阻R始终工作完全相同，因此电流表的示数，理想变压器输入功率等于电阻消耗的功率P＝U2I2＝220 W，C正确，D错误。
16．【答案】B
【解析】根据＝m1ω2r1＝m2ω2r2，可知m1r1＝m2r2，又r1＋r2＝L，得，，根据，可知，故v与r不是线性关系，A错误；根据，解得，故a－r2图线是过原点的直线，B正确；根据，解得，T与r2不是线性关系，C错误；根据，可知F－r2图线为曲线，D错误。
17．【答案】D
【解析】由于A球做自由落体运动，由v2＝2gh可知，A球与地面碰撞前的速度大小为v＝2gh，A、B彼此间隔一小段距离，可认为B球与A球碰撞前的速度大小也为v＝2gh，两球发生弹性碰撞，系统动量守恒、机械能守恒，设碰撞后小球的速度大小为v1，大球速度大小为v2，选向上方向为正方向，由动量守恒定律得mAv－mBv＝mBv1＋mAv2，由机械能守恒定律得12mAv2＋12mBv2＝12mBv12＋12mAv22，解得，当mA>>mB时v1＝3v，小球B上升的高度，故D正确，ABC错误。
18．【答案】D
【解析】小球做匀速直线运动，当带正电时，电场力水平向左，重力竖直向下，从甲端运动到乙端时，洛伦兹力垂直于虚线斜向右上三力恰好平衡，能保证小球沿图中虚线运动；当小球带负电时，电场力水平向右，重力竖直向下，从甲端运动到乙端时或者从乙端运动到甲端时，洛伦兹力垂直于虚线斜向左上或者右上，均不能使小球沿直线运动，故A C错误；由A项可知，电场力和洛伦兹力关系为，得，故B错误；未撤磁场时，小球三力平衡，其中电场力和重力沿虚线方向的合力为零，当撤去磁场时，在管道中所受重力和电场力均没有变化，故沿虚线方向（管道方向）合力仍为零。而管道的支持力垂直于管道，即小球合力仍为零，做匀速直线运动，故D正确。
19．【答案】BC
【解析】根据电场线的方向，点电荷Q1带正电，Q2带负电。电场线的疏密表示电场的强弱，所以A处电场较强，A错误；在Q2的电场中，A、B两点的电势相等，在Q1的电场中，A点的电势大于B点电势，所以综合来看，A点的电势大于B点电势，B正确；电场力指向凹面，所以该粒子带正电，C点电场线较疏，电场较弱，电场力较小，加速度较小，所以在C点的加速度小于D点的加速度，C正确，D错误。
20．【答案】AD
【解析】由题意知圆环到达B点时速度最大，则加速度为0，即mg＝Mgsin 37°，解得M＝54m，A正确；在A位置时圆环的加速度，由于重物加速上升，F≠Mg，故圆环的加速度大小a≠14g，B错误；下滑过程中系统机械能守恒，可得，解得，C错误；设圆环下落的最大距离为x，则，解得，D正确。
21．【答案】AB
【解析】由OP＝3OS＝3d，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＝mv2r，可得r＝d，则v＝，A正确；粒子在磁场中运动的周期T＝2πmqB，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t＝16T＝，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，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tm＝34T＝，则tm∶t＝9∶2，D错误。

第Ⅱ卷（非选择题，共174分）
三、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第22题～第25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题～第34题为选考题，考生根据要求做答)
(一)必考题(共129分)
22．(7分)
【答案】(1)电流 a (2)见解析图
【解析】(1)将B和C两端点连接红黑表笔可以测电路的电流，转换开关S接a时电流计上并联的电阻较小，则量程更大。
(2)根据黑盒子内表现出的外部现象，可判断内部结构如图。

23．(8分)
【答案】(1)AC (2) (3)0.50 0.33
【解析】(1)物块在AD板上受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小为f＝μmgcos θ，随着θ的增大，f减小，故A正确；从起点到D的过程中摩擦力对A做的功，可知摩擦力对A做的功不变，故B错误；根据动能定理可知，物体运动整个过程中克服摩擦力做功相等，θ越大，h越大，重力做功越大，末速度越大，故C正确，D错误。
(2)由动能定理得 mgh－μ1mgcos θ‧AD－μ2mgx＝0，即。
(3)对照图象，带入数值可知μ1＝0.50，μ2＝13＝0.33。
24．(13分)
【解析】(1)设小物块在半圆轨道上的P点时，电场力与重力的合力指向半圆轨道的圆心。由题意知小物块恰能通过半圆轨道，说明小物块在P点的向心力由电场力与重力的合力提供，如图所示，则：

由牛顿第二定律有：
研究小物块从A到P的过程，由动能定理有：

联立解得：。
(2)研究小物块从A到D的过程，由动能定理有：

设小物块在D点受到轨道向下的支持力，大小为F，则有：

联立解得：F＝34mg
根据牛顿第三定律知，小物块运动到半圆轨道最高点D时对轨道的压力大小为34mg。
25．(19分)
【解析】(1)正方形线框刚进入磁场时，由法拉第电磁感应定律得

则线框中的电流
正方形线框全部进入磁场所用的时间
在此时间内，磁感应强度不变，均为B＝0.5 T，线框将要全部进入磁场时，右边导线受到向左的安培力，大小为
线框的上边所受的安培力向下，大小为
则滑块所受滑动摩擦力为
故外力。
(2)正方形线框刚进入磁场时的外力大小为
线框全部进入过程中外力所做的功为
线框整体在磁场中运动的时间为
则1～3 s内有
线框中有沿顺时针方向的电流，电流大小为
线框完全进入磁场瞬间，磁感应强度发生变化，线框的上边受到向上的安培力，大小为

则1～3 s内外力做的功
3 s后线框中无电流，此时直到线框完全离开磁场，外力做的功
故整个过程外力做的总功为。
（二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做。则每学科按所做的第一题计分。
33．物理•选修3—3(15分)
(1)(5分)
【答案】BDE
【解析】热力学第二定律可以知道热量能够从高温物体传到低温物体，但也能从低温物体传到高温物体但引起其他变化，故A错误；分子间有间隙，存在着相互作用的引力和斥力，当分子间距离比较大时表现为引力，当分子间距离减小时，分子引力先增大后减小；当表现为斥力时分子间距离变小时分子力增大，故B正确；墨汁的扩散运动是因为微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡引起的，故C错误；在宇宙飞船中的水滴呈球形是因为失重的水的表面张力作用的结果，故D正确；石墨和金刚石的物理性质不同是因为组成它们的物质微粒排列结构不同造成的，故E正确。
(2)(10分)
【解析】(i)气体从状态A到状态B，由状态方程得

解得
气体从状态B等压到状态C，由盖吕萨克定律得
解得。
(ii)在p-V图像中，气体做功即为图像的面积，所以得：
从状态A到状态B，气体被压缩，做功为
从状态B到状态C，气体膨胀，做功为
从状态C到状态A，气体体积不变，做功为
所以在这个循环中，气体做的总功为
理想气体从A态出发经循环回到A态，温度不变，故有
由热力学第一定律得
解得
负号说明是放热，放热，。
34．物理•选修3—4(15分)
(1)(6分)
【答案】减小增大
【解析】光源S在平面镜M1和M2中成虚像S1和S2，S发出的光经M1反射后的光线可看做是从虚像S1发出的；S发出的光经M2反射后的光线可看做是从虚像S2发出的。这两束反射光在光屏上叠加可形成干涉条纹，而S1和S2等效于两个相干光源，因此S1和S2间的距离相当于双缝间距d，设光源S到O点距离为a，根据几何关系可得，设线段OO1长为L，相邻两条亮纹（暗纹）中央的间距Δx的表达式为，可知当a增大时，屏上相邻两条亮纹（暗纹）中央的间距将减小，当换用光子能量较小的单色光时，波长变长，所以屏上相邻两条亮纹（暗纹）中央的间距将增大。
(2)(9分)
【解析】(i)由图像得周期T＝0.8s，波速v＝25m/s，波长为

(ii)若波由a向b方向传播，
解得
若波由b向a方向传播，
解得
，
解得。

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