文档内容
4．如图所示，固定光滑直杆上套有一个质量为m，带电量为+q的小球和两根原长均为L的轻弹
（新高考）2021 届高考考前冲刺卷
簧，两根轻弹簧的一端与小球相连，另一端分别固定在杆上相距为2L的A、B两点，空间存在方向竖
直向下的匀强电场。已知直杆与水平面的夹角为θ，两弹簧的劲度系数均为 ，小球在距B点
物 理 （四）
L的P点处于静止状态，Q点距A点L，重力加速度为g。下列选项正确的是( )
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 A．匀强电场的电场强度大小为
答题卡上的非答题区域均无效。
B．若小球从P点以初速度v 沿杆向上运动，恰能到达Q点，则
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 0
一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有 C．小球从Q点由静止下滑过程中动能最大为
一项符合题目要求，第9～11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错
D．从固定点B处剪断弹簧的瞬间小球加速度大小为 ，方向向上
选的得0分。
1．如图是工业上利用射线的穿透性来检查钢板内部伤痕的示意图，则检查利用的射线是( ) 5．A处有一质点做简谐振动并形成向AB方向传播的简谐波，在B处遇到障碍物反向传播，反射
波与原入射波在相遇区域发生了干涉，A、C两点相距为2 m，用频闪相机对A、B间区域连续拍摄，依
次获得1、2、3三个波形图，其中1、3处在最大位移处，2处于平衡位置。已知频闪的时间间隔为0.2 s，
由拍摄图像可知( )
A．α射线 B．β射线
C．γ射线 D．β和γ射线
2．无线充电技术发展至今，在消费电子领域的发展已经取得不错的成绩，如手机无线充电、电动
牙刷无线充电等。以下与无线充电技术应用了相同物理原理的是( ) A．波源的振动周期是0.4 s
A．电磁炉 B．磁流体发电机
B．该波波速为2.5 m/s
C．电磁轨道炮 D．质谱仪
C．M点是加强点，C点为减弱点
3．无人机经常应用于应急救援物资的输送。在一次救援物资输送的过程中，无人机与下方用轻
D．绳上所有点的振幅相等
绳悬挂的救援物资一起在空中沿水平方向做匀速运动，救援物资受到与运动方向相反的空气阻力作
6．如图所示，A、B两小球质量均为m，用轻弹簧相连接，静止在水平面上。两者间的距离等于弹
用，当无人机改变速度大小仍然沿水平方向匀速运动时，绳子与竖直方向的夹角变大，则无人机速度
簧原长。现用锤子敲击A球，使A获得速度v，两者运动一段时间后停下，则( )
改变后比改变前( )
A．两球组成的系统动量守恒
B．摩擦力对A做的功等于A动能的变化
A．绳子的张力变小
C．摩擦力对B所做的功等于B机械能的变化
B．救援物资受到的空气阻力变小
D．最终A、B、弹簧所组成的系统损失的机械能可能小于mv2
C．无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小变大
7．如图所示，一半圆形光滑轨道固定在竖直平面内，半圆顶点有大小可不计的定滑轮，O点为其
D．无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小不变
封密不订装只卷此
号位座
号场考
号证考准
名姓
级班圆心，AB为半圆上两点，OA处于水平方向，OB与竖直方向夹角为45°。一轻绳两端连接大小可不计
的两个小球甲、乙，初始时甲、乙分别静止在B、O两点，绳子处于拉直状态。已知甲球的质量m＝2
1
kg，乙球的质量m＝1 kg，半圆轨道的半径r＝l m，当地重力加速度g＝10 m/s2，忽略一切摩擦。解除
2
约束后，两球开始运动的过程中，下列说法正确的是( )
A．高轨卫星周期为27T
1
B．嫦娥五号与高轨卫星每次“不见面”的时间为
A．甲球沿着球面运动过程中，甲、乙两球系统的机械能减少
B．甲球沿着球面运动过程中，甲球机械能增加 C．嫦娥五号与高轨卫星每次“不见面”的时间为
C．甲球一定能沿圆弧面下滑经过A点
D．嫦娥五号与高轨卫星能直接观测月球部分的张角关系为
D．甲球一定在到达A点之前离开圆弧面
8．如图，足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置，间距l＝1 m，导轨中间分布有磁感应 11．如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e＝111sin πt(V)。导线框与
强度为1 T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以10 m/s的速度向右匀速滑动， 理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25︰11，降压变压器
定值电阻R的阻值为1 Ω，导体棒接入电路的电阻也为1 Ω，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷 副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220 V，输入功率为1100 W，
大，导轨电阻不计，下列说法不正确的是( ) 输电线路总电阻R＝25 Ω，电动机内阻r＝8.8 Ω，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则
( )
A．理想电压表示数为2.5 V
B．导体棒运动到图示位置时，有电流流过电阻R
C．流经电阻R的最大电流为5 A A．电动机的机械效率为80%
D．导体棒上热功率为6.25 W B．电流表的示数为11 A
9．已知氢原子的能级图如图所示，一群处于n＝3能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出 C．输电线路损失的电功率为200 W
的光照射下图电路阴极K的金属，只能测得1条电流随电压变化的图像如图所示。电子电荷量为
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为1︰10
1.6×10－19 C，则下列说法正确的是( ) 二、非选择题：本题共5小题，共56分。
12．(6分)如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹
簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位
于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。
A．阴极金属的逸出功为12.09 eV
B．题述光电子能使处于n＝3能级的氢原子电离
C．若第三张图中饱和电流为1.6 μA，则1 s内最少有1016个氢原子发生跃迁
D．当电压表示数为3 V时，到达A极的光电子的动能E≥3 eV
k
10．北京时间2020年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器从月面起飞，携带月球样品成功进
(1)系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式_____________；
入预定环月轨道，这是中国首次实现地外天体起飞。假设嫦娥五号进入预定环月轨道后半径为R，周
1 (2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是_________ (填“均匀”或“不均匀”)；
期为T，能直接观测到月球部分的张角为θ，另外有一颗探月高轨卫星，在半径为9R 的轨道上围绕
1 1 1 (3)若电压表指针指在满刻度的位置，此时系统的加速度大小为__________。
月球旋转，高轨卫星能直接观测到月球部分的张角为θ，已知嫦娥五号和高轨卫星轨道平面重合，且
2 13．(10分)某兴趣小组设计了一个可同时测量物体质量和当地重力加速度的实验，其装置如图甲
运行方向相同。下列说法正确的是( )
所示，已知滑块的质量为M，当地重力加速度记为g。请完成下列填空：
0(1)小物块滑过粗糙圆弧轨道AB过程中克服摩擦力做的功；
(1)闭合气泵开关，多次调节导轨，使滑块经过两光电门的时间几乎相等，则导轨水平；
(2)2 s末小物块m和长木板M的速度大小；
(2)将待测物体固定在滑块的凹槽内，并将细线的一端拴接在滑块上，另一端跨过定滑轮挂一个
(3)从m滑上M到最终m、M相对静止的过程中，m和M之间产生的热量。
质量为m 的钩码；
1
(3)调整定滑轮使细线与气垫导轨的轨道平行；
(4)打开光电门、释放滑块，记录滑块通过光电门的时间t、t，读出两光电门之间的距离L，用游标
1 2
卡尺测出遮光条的宽度为d，示数如图乙所示，则d＝_________cm，并由此计算出滑块的加速度a＝
1
_______(用t、t、L、d表示)；
1 2
(5)依次添加钩码，重复上述过程多次，记录相关实验数据并计算出滑块相应的加速度；
(6)以钩码质量的倒数（）为横轴，加速度的倒数（）为纵轴，建立直角坐标系，利用以上数据画出
如图丙所示的图线，若该直线斜率为k，纵截距为b，则待测物体质量M＝_________，当地重力加速
0
度g＝__________(用k、b、M表示)。
0
14．(7分)中国登山队从大本营出发，成功登顶珠穆朗玛峰，并在峰顶精准测量珠峰的高度。已知
珠峰大本营海拔高度为5200 m，大气压为0.6 atm，气温为－3 ℃，探测员在此给密封的气象探测球缓
慢充满氦气，氦气的压强与大气压相等，温度与气温相同，体积为90 m3，当探测球缓慢升至海拔
16．(19分)如图所示xOy坐标系，在y＞0空间存在场强为E，方向沿y轴正向的匀强电场，在y＜
8848.86 m的峰顶时，氦气的压强为0.3 atm，体积为160 m3，不计探测球内外的压强差，探测球的导热 0的空间存在磁感应强度为B，垂直于xOy平面向里的匀强磁场。P点位于y轴上，距离原点O的距离
性良好，氦气视为理想气体。求 ：
为OP＝h，一质量为m，带电荷量为－q(q＞0)的带电粒子，从P点以垂直于y轴的初速度射出，粒子
重力和空气阻力忽略不计。
(1)珠峰峰顶的温度是多少摄氏度？
(2)在峰顶，探测球内部启动加热装置，使氦气温度快速升高到－3℃，求此时氦气的体积？
(1)若带电粒子飞出后经过x轴上的D点，然后进入磁场区域，运动一周后又回到P点，试求O、D
之间的距离d的大小；
(2)在(1)的条件下，求出相应v 的大小；
0
(3)若带电粒子经过在电场和磁场中的运动，最终能击中与O相距为d的D点，试讨论初速度v
0
所有可能满足的条件。（用m、q、B、E、d、h表示）
15．(14分)如图甲所示，在光滑水平面上，固定一个四分之一竖直粗糙圆弧轨道AB，半径R＝1
m，紧挨B右侧有一个上表面与B齐平的质量M＝2 kg足够长的木板M。m与M之间的动摩擦因数μ
＝0.2。一个可视为质点的质量m＝0.5 kg的小物块，从A点正上方距A点高h＝1.2 m处，由静止释放，
沿圆弧轨道到达B点，此时对B点的压力大小F ＝23 N。小物块从B点滑上长木板的同时，对长木板
N
施加一水平向右的拉力F，F随t变化的关系如图乙所示，4 s末撤去外力F。重力加速度g取10 m/s2，
求：（新高考）2021 届高考考前冲刺卷
离等于一个波长，即 ，所以该波波速 ，B错误；由题意知M点位于最大位移，C
点处于平衡位置，因此M点是加强点，C点为减弱点，C正确；干涉时根据所在点距离两个波源（A、
物 理（四）答案
B）的距离不同而造成的相位差会使得观测点的振幅发生变化，D错误。
6．【答案】D
【解析】由于小球运动过程中有摩擦力作用，合外力不为0，所以两球组成的系统动量不守恒，A
错误；摩擦力对A做的功不等于A动能的变化，因为对A除了摩擦力做功，还有弹簧的弹力做功，B
一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有
错误；摩擦力对B所做的功不等于B机械能的变化，因为对B球分析弹簧弹力也做了功，也是外力，C
一项符合题目要求，第9～11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错
错误；由于有摩擦力作用，则最后弹簧可能处于压缩或伸长状态，具有一定的弹性势能，所以最终A、
选的得0分。
B、弹簧所组成的系统损失的机械能可能小于mv2，D正确。
1．【答案】C
7．【答案】D
【解析】α射线的穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米；β射线的穿透能力比α射线强，能够
【解析】甲球沿着球面运动过程中，忽略一切摩擦，对于甲、乙两球组成的系统，只有重力做功，系
穿透几厘米厚的铝板；γ射线的穿透能力很强，能够穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，在
统的机械能守恒，故A错误；甲球沿着球面运动过程中，绳子拉力对甲球做负功，则甲球机械能减小，
工业上可用于检查钢板内部伤痕，故C正确。
故B错误；若甲球沿着球面运动过程中，经过某点时对轨道的压力为零，设此时该点与O点的连线与
2．【答案】A
水平方向的夹角为θ，从 点到该点过程，根据系统的机械能守恒有
【解析】无线充电系统主要采用的是电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。电
磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的；磁流体发电机利用带电粒子在磁场中的作用下发生偏
，其中 ，在该点，根据牛顿第二定
转，电荷打到上下两极板上；电磁炮是利用电磁力(安培力)推动炮弹发射的新颖武器；质谱仪是根据
带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。故选A。
律则有 ，联立解得 ，令 和
3．【答案】C
【解析】设细绳与竖直方向夹角为θ，则水平方向 ，竖直方向 ，则当绳子 ，分别作出 图像，可知两图线有交点，所以通过分析可知θ有解，但θ不为零，
与竖直方向的夹角变大时，绳子的拉力T变大，救援物资受到的空气阻力f变大，AB错误；由三力平
所以甲球经过该点时做离心运动，所以甲球一定不能沿圆弧面下滑经过A点， C错误，D正确。
衡可知，无人机受到的重力和绳子拉力的合力大小等于受到的阻力大小，则无人机受到的重力和绳子
8．【答案】B
拉力的合力大小变大，C正确，D错误。
【解析】导体棒切割磁感线产生的感应电动势的最大值 ，产生的是正弦式交流电，
4．【答案】C
则电动势的有效值 ，由电流的热效应可得 ，，由闭合电路欧
【解析】小球受弹簧的弹力大小为 ，由共点力平衡可知
姆定律得理想电压表的示数为 ，故A正确；导体棒运动到图示位置时，由右手定
，解得 ，故A错误；由机械能守恒定律可得
则可知，产生的电流方向由a→b，由于二极管具有单向导通特性，所以此时无电流流过电阻R，故B
，解得 ，故B错误；小球从Q点由静止下滑时，运动到P点
错误；导体棒切割磁感线产生的感应电动势的最大值 ，所以最大电流
，故C正确；导体棒上的电流有效值为 ，所以热功率为
受平衡力作用，速度最大，动能最大为 ，故C正确；从固定点B处
剪断弹簧的瞬间小球加速度方向沿AB向下，故D错误。 ，故D正确。
5．【答案】C
9．【答案】BD
【解析】从波形1到波形3经历的时间为 ，则 ，可得波源的振动周期T
【解析】由题可知，该群氢原子只有从第3能级跃迁到第一能级的光子照射金属发生光电效应，
＝0.8 s 所以光子能量为12.09 eV，结合光电流图像，其遏止电压为1.6 V，所以光电子的最大初动能为1.6
A错误；这两列波在AB之间的区域内发生了干涉现象，根据干涉图象的特点可知，AB之间的距 eV，根据光电效应方程得 ，A错误；光电子的最大初动能大于使处于 能级的氢原子电离所需要的能量，B正确；1 s内发出的光电子数目为
13．(10分)
，C错误；因为光电子具有初动能，所以当正向电压为3 V时，到达阳极的 【答案】(4)0.520 (6)
动能不小于3 eV，D正确。 【解析】(4)由图可知，游标尺的0刻度前为 ，第4刻度与上边对齐，读数为
10．【答案】ABD
，所以总读数为 ；根据 可
【解析】由开普勒第三定律 ，得 ，A正确；如图，两卫星每次“不见面”的对应
得 ，所以 。
(6)滑块的质量为M，待测物体的质量为M，滑块受到拉力为F，由牛顿第二定律有
的角度 ，设“不见面”时间为t，则 ，代入数据可得 0
，对钩码 ，联立得 ，所以
，B正确，C错误；设月球半径为r，由题意可知 ， ，则
0
图象的斜率为 ，故 ，纵轴截距为 ，所以 ， 。
，D正确。
14．(7分)
【解析】(1)在大本营时氦气 ， ，
在峰顶时氦气 ，
11．【答案】ABD 由理想气体状态方程
【解析】电动机的机械效率 ，而电流 ，解得 ，A 得T
2
＝240K
。
正确；在降压变压器中有 ，其中 ， ，解得 ，
(2)解法一：加热后，氦气的压强P＝0.3atm，体积设为V
3 3
由玻意耳定律得
，所以输电线路损失的电功率 ，C错误；升压变压器中副线圈的电压
，则 ，D正确；升压变压器中有 ，其中 ，解
解法二：加热后，氦气的温度T＝270K，体积设为V
3 3
得 ，B正确。
由查理定律得
二、非选择题：本题共5小题，共56分。
12．(6分)
。
【答案】(1) (2)均匀 (3)
15．(14分)
【解析】(1)当振子向左偏离变阻器中间位置x距离时，对振子，根据牛顿第二定律得 ，根
【解析】(1)物块滑到B点时
据欧姆定律和串联电路分压特点得 ，联立可得 。
解得v ＝6 m/s
B
(2)由加速度的表达式可知，a与U是线性关系，所以加速度仪的刻度盘是均匀的。
从m开始下落到到达B点，由能量关系
(3)当变阻器触片滑到最右端时电压表的读数等于电源的电动势E，得到电压表指针指在满刻度
解得W＝2 J。
f
的位置时，电压值 ，代入到加速度a的表达式得 ，负号表示方向向左
(2)物块滑上木板后的加速度长木板的加速度 联立①~⑥式解得 ⑦
2s末物块的速度
(2)粒子在电场中沿x方向做匀速直线运动，有d＝vt ⑧
0
木板的速度
沿y方向做初速为零的匀加速直线运动，有 ⑨
恰好达到共速
此过程中物块相对木板滑动的距离 。 联立⑤⑧⑨式解得 ⑩
(3)若当两者相对静止共同向右加速运动时则
而2s后力F变为F＝7N＞5N则两者之间产生相对运动，此时滑块的加速度仍为
2
木板的加速度
(3)Ⅰ.假设粒子从P点飞出后，历经磁场n次，最终从x轴上方击中D点，当n＝0时，恰好对应粒
经过t＝2s时滑块的速度 子未经过磁场直接击中D点的情形，如图乙所示。
2
粒子经过磁场回转一次，在x轴方向倒退的距离为 ⑪
木板的速度
其中 ⑫
此过程中物块相对木板滑动的距离
设粒子自P点飞出后在电场中做类平抛运动的水平位移大小为d，粒子从D 出磁场后经电场再
n 2
此后撤去外力，则滑块加速，木板减速，加速度
次到达x轴，前进2d。如此历经n次循环，应有
n
（n＝0，1，2，…） ⑬
共速时
解得t
3
＝0.8s ，＝7.6m/s
根据类平抛运动规律可得 ⑭
此过程中物块相对木板滑动的距离
⑮
则从m滑上M到最终m、M相对静止的过程中，m和M之间产生的热量
联立⑫⑬⑭⑮解得 （n＝0，1，2，…） ⑯
。
Ⅱ.假设粒子从P点飞出后，再经磁场回转，又斜向上进入电场，如此循环，历经磁场n次，最终从
16．(19分)
x轴下方击中D点，如图丙所示。
【解析】(1)如图甲所示，带电粒子在电场中做类平抛运动，设粒子以速度v 经过D点，v 与x轴正
D D
设粒子自P点飞出后在电场中做类平抛运动的水平位移大小为d′，则应有
n
向的夹角为α。进入磁场后，沿半径为R的圆弧运动到另一点D′，又从D′进入电场做类斜抛运动最后
（n＝1，2，3，…） ⑰
回到P点， 由此可知D′与D关于O对称，即 ①
根据类平抛运动规律可得 ⑱
由几何关系可得d＝Rsinα ②
对粒子在磁场中的运动根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有 ③ 联立⑫⑭⑰⑱解得 （n＝1，2，3，…） ⑲
v 在y轴方向的分速度大小为 ④
D
设粒子在电场中运动时的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有qE＝ma ⑤
根据运动学公式 ⑥
