2021年天津市耀华中学高考物理一模试卷

2021年天津市耀华中学高考物理一模试卷

一、单项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个最符合题意，选对的得5分，选错或不选得0分。请将答案填涂在答题卡的相应位置。） 1．（5分）下列说法正确的是（ ） A．外界对气体做功，气体内能可能减少

B．分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小

C．一定质量的理想气体，压强变小时，分了间的平均距离一定变大 D．热量不可能由低温物体传递给高温物体

2．（5分）如图所示为一玻璃球体，其半径为R，O为球心，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB。已知∠ABD＝30°，则（ ）

A．此玻璃的折射率为B．光线从B到D需用时

C．若增大∠ABD，光线可能在DM段发生全反射现象

D．若∠ABD＝0°，则光线从A点射出，传播方向不变，光速保持不变 3．（5分）关于原子和原子核，下列说法中正确的是（ ） A．α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构 B．已知

Th的半衰期是24天，48g的

Th经过72天后衰变了42g

C．根据玻尔理论可知，一个氢原子的核外电子从n＝4能级向低能级跃迁时最多可辐射6种频率的光子

Th→

（v）

Pa+X+△E（△E为释放出的核能，X为新生成的粒子），

D．关于核反应方程Th的比结合能为

4．（5分）如图所示，理想变压器的原副线圈匝数之比为2：1，原线圈接在u＝220

的交流电源上，副线圈一端接有R＝55Ω的负载电阻、熔断电流为1A的保险丝和一个灯

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泡D（ ）

A．S断开时，原线圈中电流表的读数为B．S断开时，原线圈中的输入功率为220C．副线圈中输出交流电的周期为50s

D．S闭合时，灯泡D正常发光，原线圈中电流表读数不会超过1.5A

5．（5分）质量为400kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a与速度的倒数，已知图像斜率k数值大小为400，则赛车（ ）

A W

A．速度随时间均匀增大

B．加速度随时间均匀增大

C．赛车运动时发动机输出功率为160kW

D．图中b点取值应为0.01，其对应的物理意义表示赛车的最大时速为160kmh 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，选对的得5分，对而不全得3分，选错或不选得0分。请将答案填涂在答题卡的相应位置。）

6．（5分）目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏（纳米铟锡金属氧化物），夹层ITO涂层作为工作面，四个角引出四个电极，手指和工作面形成一个电容器，因为工作面上接有高频信号，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置。对于电容触摸屏（ ）

第2页（共19页）

A．电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号 B．使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作

C．手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小 D．手指与屏的接触面积变大时，电容变大

7．（5分）如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，此时a波上某质点P的运动方向如图所示，下列说法正确的是（ ）

A．a波和b波在空间相遇处会产生稳定的干涉图样 B．两列波具有相同的波速，此时波上的质点Q正向上运动 C．一个周期内，Q质点沿x轴前进的距离是P质点的1.5倍 D．在P质点完成30次全振动的时间内Q质点可完成20次全振动

8．（5分）我国于2020年7月成功发射火星探测器“天问1号”，预计“天问1号”经过10个月左右的飞行将到达火星，着陆火星表面并进行巡视探测。假设探测器在火星表面和地球表面以相同的速度竖直上抛一物体，已知地球半径与火星半径之比为b。不计地球和火星的自转及其表面气体的阻力。下列说法正确的是（ ） A．地球绕太阳运动周期的平方与火星绕太阳运动周期的平方之比为b3 B．地球表面与火星表面的重力加速度大小之比为a：1 C．地球与火星的质量之比为b2：a

：

D．地球与火星的第一宇宙速度大小之比为

三、实验题（本题共2小题，共12分。请将答案书写在答题卡的相应位置。）

9．（4分）在“验证动量守恒定律”的实验中，如图甲所示，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B1和m2，遮光板的宽度相同。实验中，用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，测得它们通过光电时间分别为t1、t2。

第3页（共19页）

①图乙为两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时的情景。由该图可知其示数为 mm。

②用题中测得的物理量表示动量守恒应满足的关系式为 （用t1、t2、m1、m2表示）。

10．（8分）耀华中学物理兴趣小组的同学们想通过实验探究某热敏电阻的阻值与温度的关系。实验中有如下器材 A．热敏电阻Rx B．定值电阻R0

C．学生电源（通过调节可输出0～12V的电压） D．电流表A1（0.6A，内阻r1＝5Ω） E．电流表A2（0.6A，内阻r2约为1Ω） F．温控箱（能显示温度并可调温度） G．开关S，导线若干

①为了更准确地描述出电阻Rx随温度变化的关系（精确测定不同温度时的阻值），请完

第4页（共19页）

成虚线框内图甲电路图的设计。

②闭合开关S，记下电表A1的读数为I1，A2的读数为I2＝ A（如图乙所所示），得Rx＝ （用题给字母表示）。

③实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的Rx﹣t图象。根据所给的Rx﹣t图象可以看出，该热敏电阻的阻值与温度的关系式是Rx＝ 。由图象分析可知，当温控箱中的温度达到600℃时，热敏电阻此时的阻值为Rx＝ Ω。

四、计算题（本题其3小题，10题14分，11题16分，12题18分，共48分。要求写出必要的解题步骤，直接写出结果不得分。请将答案书写在答题卡的相应位置。）

11．（14分）如图所示，水平地面上固定一半径为R＝0.8m的光滑圆弧轨道，木板上表面与轨道末端等高，木板与地面间无摩擦，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4．现给物块施一水平向右的恒力F＝15N，作用一段距离x后撤去F，然后再滑回，取g＝10m/s2。 （1）求物块滑到板右端时的速度v多大； （2）求x的大小；

（3）通过计算说明，物块最终能否滑离木板。

12．（16分）电磁弹是我国最新的重大科研项目，原理可用下述模型说明。如图甲所示，虚线MN右侧存在竖直向上的匀强磁场，线框电阻为R，质量为m0+kt（k为大于零的常量），空气阻力忽略不计。

（1）求t＝0时刻，线框中感应电流的功率P；

（2）求线框从＝0时刻到cd边刚穿出磁场的过程中，通过线框某一横截面的电荷量q； （3）若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，t＝0时线框加速度越大。

第5页（共19页）

13．（18分）如图所示，三块挡板围成截面边长L＝1.2m的等边三角形区域，C、P、Q分别是MN、AM和AN中点处的小孔，MN水平，MN上方是竖直向下的匀强电场4N/C．三

﹣

角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B1；AMN以外区域有垂直纸面向外，磁感应强度大小为B2＝3B1的匀强磁场。现将一比荷＝108C/kg的带正电的粒子，从O点由静止释放，粒子从MN小孔C进入内部匀强磁场，OC相距2m。设粒子与挡板碰撞过程中没有动能损失，且电荷量不变，不计挡板厚度，取π＝3．求： （1）磁感应强度B1的大小；

（2）粒子从O点出发，到再次回到O点经历的时间；

（3）若仅改变B2的大小，当B2满足什么条件时，粒子可以垂直于MA经孔P回到O点（若粒子经过A点立即被吸收）。

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2021年天津市耀华中学高考物理一模试卷

参与试题解析

一、单项选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个最符合题意，选对的得5分，选错或不选得0分。请将答案填涂在答题卡的相应位置。） 1．（5分）下列说法正确的是（ ） A．外界对气体做功，气体内能可能减少

B．分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小

C．一定质量的理想气体，压强变小时，分了间的平均距离一定变大 D．热量不可能由低温物体传递给高温物体

【解答】解：A.根据热力学第一定律，外界对气体做功，气体内能可能减少； B.分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离增大时，B错误； C.一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离不一定变大； D.热量可以由低温物体传递给高温物体，但一定引起其它变化。D错误。 故选：A。

2．（5分）如图所示为一玻璃球体，其半径为R，O为球心，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB。已知∠ABD＝30°，则（ ）

A．此玻璃的折射率为B．光线从B到D需用时

C．若增大∠ABD，光线可能在DM段发生全反射现象

D．若∠ABD＝0°，则光线从A点射出，传播方向不变，光速保持不变 【解答】解：A、由题图可知，折射角为：r＝60°， 由折射率的定义得：n＝

＝

，故A错误；

第7页（共19页）

B、光线在玻璃中的传播速度为：v＝所以光线从B到D需用时间为：t＝

，

，故B错误；

C、若增大∠ABD，射向M点时入射角为45°， 而临界角满足：sinC＝

，即光线可以在DM段发生全反射现象；

D、入射角为∠ABD＝4°时，光沿直线传播，但光从玻璃介质进入空气时，由v＝，故D错误。 故选：C。

3．（5分）关于原子和原子核，下列说法中正确的是（ ） A．α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂结构 B．已知

Th的半衰期是24天，48g的

Th经过72天后衰变了42g

C．根据玻尔理论可知，一个氢原子的核外电子从n＝4能级向低能级跃迁时最多可辐射6种频率的光子

Th→

Pa+X+△E（△E为释放出的核能，X为新生成的粒子），

D．关于核反应方程Th的比结合能为

【解答】解：A、α粒子散射实验中没有涉及原子核内部问题，故A错误； B、经过72天即3个半衰期后C、根据玻尔理论，故C错误； D、

的结合能是234个核子结合时放出的能量，所以

，故D错误。

Th还剩下48×（）3g＝6g，衰变了48g﹣2g＝42g；

故选：B。

4．（5分）如图所示，理想变压器的原副线圈匝数之比为2：1，原线圈接在u＝220

（v）

的交流电源上，副线圈一端接有R＝55Ω的负载电阻、熔断电流为1A的保险丝和一个灯泡D（ ）

A．S断开时，原线圈中电流表的读数为

A

第8页（共19页）

B．S断开时，原线圈中的输入功率为220C．副线圈中输出交流电的周期为50s

W

D．S闭合时，灯泡D正常发光，原线圈中电流表读数不会超过1.5A 【解答】解：A、原线圈接在u＝220

，所以原线圈的电压U1＝220V，

理想变压器的原副线圈匝数之比为4：1，所以副线圈电压U2＝U1＝110V， 副线圈一端接有R＝55Ω的负载电阻，S断开时4＝

＝2A，

根据电流与匝数成反比，所以原线圈中电流表的读数为I1＝I2＝6A，故A错误； B、S断开时2＝2×110＝220W，所以原线圈中的输入功率为220W； C、原线圈接在u＝220

，周期T＝

，

所以变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为0.02s； D、S闭合时，保险丝的熔断电流是热效应的作用。 根据并联电路的电流关系得副线圈的电流最大值是7A，

根据电流与匝数成反比，所以原线圈中电流表的读数最大是，故D正确； 故选：D。

5．（5分）质量为400kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a与速度的倒数，已知图像斜率k数值大小为400，则赛车（ ）

A．速度随时间均匀增大

B．加速度随时间均匀增大

C．赛车运动时发动机输出功率为160kW

D．图中b点取值应为0.01，其对应的物理意义表示赛车的最大时速为160kmh 【解答】解：A、由图可知，故做变加速直线运动； B、a﹣

，汽车加速运动，加速度减小；

CD、对汽车受力分析、支持力，根据牛顿第二定律 F﹣f＝ma

第9页（共19页）

其中：F＝ 联立得：a＝

结合图线，当物体的速度最大时，故结合图象可以知道，＝0.01，所以最大速度为100m/s 由图象可知：

，解得：f＝6m＝4×400＝1600N

解得：P＝160000W＝160kW，故C正确； 故选：C。

二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，选对的得5分，对而不全得3分，选错或不选得0分。请将答案填涂在答题卡的相应位置。）

6．（5分）目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏（纳米铟锡金属氧化物），夹层ITO涂层作为工作面，四个角引出四个电极，手指和工作面形成一个电容器，因为工作面上接有高频信号，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置。对于电容触摸屏（ ）

A．电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号 B．使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作

C．手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小 D．手指与屏的接触面积变大时，电容变大

【解答】解：A、由题干可以看出当用户手指触摸电容触摸屏时，因为工作面上接有高频信号，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，故A正确。 B、绝缘笔不能导电，所以不能工作。 CD、根据故选：AD。

第10页（共19页）

，手指压力变大时，电容变大，电容变大，D正确。

7．（5分）如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，此时a波上某质点P的运动方向如图所示，下列说法正确的是（ ）

A．a波和b波在空间相遇处会产生稳定的干涉图样 B．两列波具有相同的波速，此时波上的质点Q正向上运动 C．一个周期内，Q质点沿x轴前进的距离是P质点的1.5倍 D．在P质点完成30次全振动的时间内Q质点可完成20次全振动

【解答】解：A、两简谐横波在同一介质中的波速相等，故周期不等，故A错误； B、由A分析可知两波波速相同，a波向左传播，b波向左传播，故B正确； C、简谐横波上质点在波的传播方向上位移为零，故C错误； D、由图可得：故选：BD。

8．（5分）我国于2020年7月成功发射火星探测器“天问1号”，预计“天问1号”经过10个月左右的飞行将到达火星，着陆火星表面并进行巡视探测。假设探测器在火星表面和地球表面以相同的速度竖直上抛一物体，已知地球半径与火星半径之比为b。不计地球和火星的自转及其表面气体的阻力。下列说法正确的是（ ） A．地球绕太阳运动周期的平方与火星绕太阳运动周期的平方之比为b3 B．地球表面与火星表面的重力加速度大小之比为a：1 C．地球与火星的质量之比为b2：a

：

，故

＝20次全振动；

D．地球与火星的第一宇宙速度大小之比为【解答】解：A、根据开普勒第三定律得：

＝

解得：＝，因为题目中已知地球半径与火星半径之比为b，故A错误。

B、对物体做竖直上抛运动有：

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v0＝g×

解得：t＝

由题意知t地＝at火 故

＝，故B错误。

C、在星球表面

＝mg 解得：M＝

联立解得：＝，故C正确。

D、第一宇宙速度指物体在卫星表面附近做匀速圆周运动的速度，根据牛顿第二定律得： mg＝m解得：v＝

＝故选：CD。

三、实验题（本题共2小题，共12分。请将答案书写在答题卡的相应位置。）

9．（4分）在“验证动量守恒定律”的实验中，如图甲所示，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B1和m2，遮光板的宽度相同。实验中，用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，测得它们通过光电时间分别为t1、t2。

＝

，故D正确。

①图乙为两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时的情景。由该图可知其示数为 3.505

第12页（共19页）

mm。

②用题中测得的物理量表示动量守恒应满足的关系式为

＝

（用t1、t2、m1、

m2表示）。

【解答】解：①由图乙所示螺旋测微器可知，其读数为：3.5mm+2.5×0.01mm＝5.505mm。 ②设遮光板的宽度为d，很短时间内的平均速度等于瞬时速度1＝门时的速度大小v7＝

，

，滑块B经过光电

两滑块组成的系统动量守恒，以向左为正方向1v5﹣m2v2＝6，整理得：＝。

故答案为：①3.505；②＝。

10．（8分）耀华中学物理兴趣小组的同学们想通过实验探究某热敏电阻的阻值与温度的关系。实验中有如下器材 A．热敏电阻Rx B．定值电阻R0

C．学生电源（通过调节可输出0～12V的电压） D．电流表A1（0.6A，内阻r1＝5Ω） E．电流表A2（0.6A，内阻r2约为1Ω） F．温控箱（能显示温度并可调温度） G．开关S，导线若干

第13页（共19页）

①为了更准确地描述出电阻Rx随温度变化的关系（精确测定不同温度时的阻值），请完成虚线框内图甲电路图的设计。

②闭合开关S，记下电表A1的读数为I1，A2的读数为I2＝ 0.50 A（如图乙所所示），得Rx＝

（用题给字母表示）。

③实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的Rx﹣t图象。根据所给的Rx﹣t图象可以看出，该热敏电阻的阻值与温度的关系式是Rx＝

t+7.5（Ω） 。由图象分析可知，当温控箱中的温度达到600℃时，热敏电

阻此时的阻值为Rx＝ 27.5 Ω。

【解答】解：①把已知内阻的电流表与热敏电阻并联测电压，另一电流表测电流；

②电流表A2的量程是0.3A，由图乙所示表盘可知，示数为0.50A； 根据图示电路图，由欧姆定律可知x＝＝③设热敏电阻与温度的关系为Rx＝kt+b 由图丙所示图象可知，纵轴截距b＝3.5Ω则Rx＝

t+7.5（Ω）

×600Ω+7.5Ω＝27.6Ω Ω/℃＝

；

当温控箱中的温度达到600℃时，热敏电阻此时的阻值为Rx＝

故答案为：①电路图如图所示；②0.50；；③；27.5。

四、计算题（本题其3小题，10题14分，11题16分，12题18分，共48分。要求写出必

第14页（共19页）

要的解题步骤，直接写出结果不得分。请将答案书写在答题卡的相应位置。）

11．（14分）如图所示，水平地面上固定一半径为R＝0.8m的光滑圆弧轨道，木板上表面与轨道末端等高，木板与地面间无摩擦，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4．现给物块施一水平向右的恒力F＝15N，作用一段距离x后撤去F，然后再滑回，取g＝10m/s2。 （1）求物块滑到板右端时的速度v多大； （2）求x的大小；

（3）通过计算说明，物块最终能否滑离木板。

【解答】解：（1）对于物块从轨道底端上升到顶端的过程，由机械能守恒可得：解得：v＝4m/s

（2）对于物块从木板左端滑到右端的过程，由动能定理可得： Fx﹣μmgL＝解得：x＝lm

（3）设物块相对板向左滑动距离△x后，与木板达到相同速度v'，由动量守恒定律得： mv＝（M+m）v' 解得：v'＝lm/s 由能量守恒定律得：

解得：△x＝1.5m＜L＝1.75m。 故物块不会滑离木板。

答：（1）物块滑到板右端时的速度v是4m/s； （2）x的大小是3m； （3）物块最终不能滑离木板。

12．（16分）电磁弹是我国最新的重大科研项目，原理可用下述模型说明。如图甲所示，虚线MN右侧存在竖直向上的匀强磁场，线框电阻为R，质量为m0+kt（k为大于零的常量），空气阻力忽略不计。

（1）求t＝0时刻，线框中感应电流的功率P；

（2）求线框从＝0时刻到cd边刚穿出磁场的过程中，通过线框某一横截面的电荷量q；

第15页（共19页）

（3）若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为M的负载物，t＝0时线框加速度越大。

【解答】解：（1）t＝0时刻线框中的感应电动势，由法拉第电磁感应定律得 E0＝则功率P＝

＝＝

S＝kL4

；

（2）穿出过程线框中的平均电动势＝线框中的电流：＝ 通过的电量：q＝解得：q＝

（3）n匝线框中时刻产生的感应电动势 E6＝

线框的总电阻R总＝nR 线框中的感应电流：I＝

t＝0时刻线框受到的安培力F＝nB8IL 设线框的加速度为a，根据牛顿第二定律有 F＝（nm+M）a

解得：a＝

可知n越大，a越大

证得：若用相同的金属线绕制相同大小的n匝线框，如图乙所示，载物线框匝数越多．

第16页（共19页）

答：

（1）t＝8时刻，线框中感应电流的功率P为

；

（2）通过线框某一横截面的电荷量q为（3））证明过程见解析．

；

13．（18分）如图所示，三块挡板围成截面边长L＝1.2m的等边三角形区域，C、P、Q分别是MN、AM和AN中点处的小孔，MN水平，MN上方是竖直向下的匀强电场4N/C．三

﹣

角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B1；AMN以外区域有垂直纸面向外，磁感应强度大小为B2＝3B1的匀强磁场。现将一比荷＝108C/kg的带正电的粒子，从O点由静止释放，粒子从MN小孔C进入内部匀强磁场，OC相距2m。设粒子与挡板碰撞过程中没有动能损失，且电荷量不变，不计挡板厚度，取π＝3．求： （1）磁感应强度B1的大小；

（2）粒子从O点出发，到再次回到O点经历的时间；

（3）若仅改变B2的大小，当B2满足什么条件时，粒子可以垂直于MA经孔P回到O点（若粒子经过A点立即被吸收）。

【解答】解：（1）粒子从O到C即为在电场中加速，则由动能定理得： qEx＝mv5 v＝400 m/s

带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示。

第17页（共19页）

由几何关系可知：R1＝＝2.6m

由qvB1＝m

﹣

代入数据得：B1＝×105T （2）由题可知 B4＝3B1＝8×105 T

﹣

qvB2＝m

则R2＝＝0.7m

5

由运动轨迹可知：进入电场阶段做匀加速运动，则有：x＝得到：t1＝0.01 s

粒子在磁场B4中的周期为：T1＝则在磁场B1中的运动时间为：t2＝在磁场B2中的运动周期为：T2＝在磁场B2中的运动时间为：t8＝

则粒子在复合场中总时间为：t＝2t7+t2+t3＝8.85×102s

﹣

＝3×108s

﹣

T2＝5.6×103s

﹣

（3）设挡板外磁场变为B'2，粒子在磁场中的轨迹半径为r，则有：qvB'8＝m根据已知条件分析知，粒子可以垂直于MA经孔P回到O点＝（8k+1）r 其中 k＝0、6、2

第18页（共19页）

解得：B'2＝

×103T，其中 、1、2、3……

﹣

﹣

答：（1）磁感应强度B1的大小为×105T；

（2）粒子从O点出发，到再次回到O点经历的时间为2.85×108s；

﹣

（3）若仅改变B2的大小，当B2满足 B'6＝

×105T，其中 、1、5、3……时。

﹣

第19页（共19页）