河北省石家庄市2021届新高考物理一模考试卷含解析

河北省石家庄市2021届新高考物理一模考试卷

一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的

1．如图所示，一个小球（视为质点）从H ＝12m 高处，由静止开始通过光滑弧形轨道AB ，进入半径R ＝4m 的竖直圆环，且与圆环间动摩擦因数处处相等，当到达环顶C 时，刚好对轨道压力为零；沿CB 圆弧滑下后，进入光滑弧形轨道BD ，且到达高度为h 的D 点时的速度为零，则h 之值可能为（取g ＝10 m/s 2，所有高度均相对B 点而言）（ ）

A ．12 m

B ．10 m

C ．8.5 m

D ．7 m

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

从高度12m 处到C 点由动能定理 21(2)2f mg H R W mv --=，2

mv mg R

= 可得

12

f W mgR = 从C 点到D 点由动能定理

2f 12''2

mv mg R W mgh +?-= 由于小球在圆环的相同高度处，下滑的速度比上滑的小，对轨道的压力更小，搜到的摩擦力更小，则摩擦力做功

f 10'2

W mgR << 则h 之值

8m '10m h <<

故选C 。

2．将一定值电阻分别接到如图1和图2所示的两种交流电源上，在一个周期内该电阻产生的焦耳热分别为1Q 和2Q ，则12Q Q ：等于（ ）

A ．21∶

B ．12∶

C 2∶

D ．2∶【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】 对于方波（图1）来说，交流电压有效值为：

10U u =

故在电阻上产生的焦耳热为

22011u U Q T T R R

== 对于正弦波（图2）来说，故交流电压有效值为：

022

U = 故在电阻上产生的焦耳热为

220222u U Q T T R R

== 故

012220::2:12u u T T R

Q R Q == 故A 正确BCD 错误。

故选A 。

3．滑索速降是一项具有挑战性、刺激性和娱乐性的现代化体育游乐项目。可跨越草地、湖泊、河流、峡谷，借助高度差从高处以较高的速度向下滑行，使游客在有惊无险的快乐中感受刺激和满足。下行滑车甲和乙正好可以简化为下图所示的状态，滑车甲的钢绳与索道恰好垂直，滑车乙的钢绳正好竖直。套在索道上的滑轮质量为m ，滑轮通过轻质钢绳吊着质量为M 的乘客，则（ ）

A ．滑轮a 、b 都只受三个力作用

B ．滑轮b 不受摩擦力的作用

C ．甲一定做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动

D ．乙中钢绳对乘客的拉力小于乘客的总重力

【答案】C

【解析】

【详解】

AB ．设索道的倾角为α，甲图中，对乘客，根据牛顿第二定律得

sin αMg Ma =

解得

sin αa g =

对滑轮和乘客组成的整体，设滑轮a 受到的摩擦力大小为f ，由牛顿第二定律得

()()M m gsin f M m a α+-=+

解得

0f =

故滑轮a 只受重力和钢绳的拉力两个力作用；乙图中，对乘客分析知，乘客只受重力和钢绳的拉力两个力作用，这两个力必定平衡，若这两个力的合力不为零，且合力与速度不在同一直线上，乘客不能做直线运动，故该乘客做匀速直线运动，对滑轮和乘客组成的整体可知，滑轮b 一定受到摩擦力，故A 、B 错误； C ．由上分析知，甲一定做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动，故C 正确；

D ．乙做匀速直线运动，乙中钢绳对乘客的拉力等于乘客的总重力，故D 错误；

故选C 。

4．2019年被称为5G 元年。这一年全球很多国家开通了5G 网络，开启了一个全新的通信时代，即万物互联的物联网时代，5G 网络使用的无线电电波通信频率是在3.0GHz 以上的超高频段和极高频段（如图所示），比目前4G 及通信频率在0.3GHz~3.0GHz 间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的的传输速率。下列说法正确的是（ ）

A ．4G 信号是纵波，5G 信号足横波

B ．4G 信号和5G 信号相遇能产生干涉现象

C ．4G 信号比5G 信号更容易发生衍射现象

D ．5G 信号比4G 信号波长更长，相同时间传递的信息量更大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

A ．电磁波均为横波，A 错误；

B ．两种不同频率的波不能发生干涉，B 错误；

C ．因5G 信号的频率更高，则波长小，故4G 信号更容易发生明显的衍射现象，C 正确；

D ．5G 信号频率更高，光子的能量越大，故相同时间传递的信息量更大，故D 错误。

故选C 。

5．如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F 的作用，F 平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止，F 的取值应有一定的范围，已知其最大值和最小值分别为F 1和F 2（F 1和F 2的方向均沿斜面向上）。由此可求出物块与斜面间的最大静摩擦力为( )

A ．12F

B ．22F

C ．122F F -

D ．122

F F + 【答案】C

【解析】

【分析】

对滑块受力分析，受重力、拉力、支持力、静摩擦力，四力平衡；当静摩擦力平行斜面向下时，拉力最大；当静摩擦力平行斜面向上时，拉力最小；根据平衡条件列式求解即可。

【详解】

对滑块受力分析，受重力、拉力、支持力、静摩擦力，设滑块受到的最大静摩擦力为f ，物体保持静止，受力平衡，合力为零；当静摩擦力平行斜面向下时，拉力最大，有：1sin 0F mg f θ--=；

当静摩擦力平行斜面向上时，拉力最小，有：2sin 0F mg f θ-+=； 联立解得：122

F F f -=

，故C 正确，ABD 错误； 故选C 。

【点睛】

本题关键是明确拉力最大和最小的两种临界状况，受力分析后根据平衡条件列式并联立求解。 6．2019年8月我国已经建成了新托卡马克（EAST ）装置一中国环流器二号M 装置（HL —2M ），为“人造太阳”创造了条件，其等离子温度有望超过2亿摄氏度，将中国的聚变堆技术提升到了新的高度。设该热核实验反应前氘核（2

1H ）的质量为1m ，氚核（31H ）的质量为2m ，反应后氦核（42He ）的质量为

3m ，中子（1

0n ）的质量为4m 。关于聚变的说法正确的是（ ）

A ．核裂变比核聚变更为安全、清洁

B ．由核反应过程质量守恒可知1234m +m =m +m 。

C ．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前减少

D ．HL —2M 中发生的核反应方程式是23411120H+H He+n → 【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】

A ．轻核聚变比核裂变更为安全、清洁，选项A 错误；

B ．核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此

1234m m m m +≠+

选项B 错误；

C. 两个轻核结合成质量较大的核，根据质量亏损与质能方程，则有聚变后比结合能将增大，选项C 错误； D ．根据质量数和核电荷数守恒知 HL —2M 中发生的核反应方程式是

2

3

411120H+H He+n →

选项D 正确。

故选D 。

二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目

要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分

7．如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L ，板间距离为d ，距板右端L 处有一竖直屏M 。一带电荷量为q 、质量为m 的质点以初速度v 0沿中线射入两板间，最后垂直打在M 上，已知重力加速度为g ，下列结论正确的是（ ）

A ．两极板间电场强度大小为mg q

B ．两极板间电压为2mgd q

C ．整个过程中质点的重力势能增加22

2

32mg L v 0 D ．若仅增大两极板间距，该质点仍能垂直打在M 上

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】

AB ． 据题分析可知，小球在平行金属板间轨迹应向上偏转，做类平抛运动，飞出电场后，小球的轨迹向下偏转，才能最后垂直打在M 屏上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，如图

可见两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得：

qE-mg=mg

得到：

2mg E q

= 由U=Ed 可知板间电压为：

2U q

mgd = 故A 错误，B 正确；

C ． 小球在电场中向上偏转的距离为：

y ＝

12

at 2 而 a ＝qE mg m

-＝g ，t ＝0L v 解得：

y ＝2

20

2gL v 故小球打在屏上的位置与P 点的距离为：

S ＝2y ＝2

20

gL v 重力势能的增加量为：

E P ＝mgs ＝22

20g L v π

故C 错误。

D ．仅增大两板间的距离，因两板上电量不变，根据

E ＝

U d ＝Q Cd

而C ＝4S kd

επ，解得： E ＝4kQ S πε 可知，板间场强不变，小球在电场中受力情况不变，则运动情况不变，故仍垂直打在屏上，故D 正确。 故选BD 。

8．小球甲从斜面顶端以初速度v 沿水平方向抛出，最终落在该斜面上．已知小球甲在空中运动的时间为t ，落在斜面上时的位移为s ，落在斜面上时的动能为E k ，离斜面最远时的动量为p ．现将与小球甲质量相同的小球乙从斜面顶端以初速度v n （n ＞1）沿水平方向抛出，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（ ）

A ．小球乙落在斜面上时的位移为

s n B ．小球乙在空中运动的时间为t n

C ．小球乙落在斜面上时的动能为2k E n

D ．小球乙离斜面最远时的动量为2p n

【答案】BC

【解析】

【分析】

设斜面倾角为θ，则212tan gt vt θ= ，解得2tan v t g θ=；22tan cos cos vt v s g θθθ==，2222211(4tan )(14tan )22

k E m v v mv θθ=+=+；则将与小球甲质量相同的小球乙从斜面顶端以初速度v/n 沿水平方向抛出时，小球乙在空中运动的时间为t/n ；小球乙落在斜面上时的位移为s/n 2；小球乙落在

斜面上时的动能为E k /n 2，选项A 错误，BC 正确；小球离斜面最远时，速度方向平行斜面，大小为1cos v v θ=

，动量为11cos mv P mv θ

==，则将与小球甲质量相同的小球乙从斜面顶端以初速度v/n 沿水平方向抛出时，小球乙离斜面最远时的动量为p/n ，选项D 错误；故选BC.

9．如图所示（俯视图），位于同一水平面内的两根固定金属导轨MN 、A B CD ''，电阻不计，两导轨之间存在竖直向下的匀强磁场。现将两根粗细均匀、完全相同的铜棒ab 、cd 放在两导轨上，若两棒从图示位置以相同的速度沿MN 方向做匀速直线运动，始终与两导轨接触良好，且始终与导轨MN 垂直，不计一切摩擦，则下列说法中正确的是（ ）

A ．回路中有顺时针方向的感应电流

B ．回路中的感应电动势不变

C ．回路中的感应电流不变

D ．回路中的热功率不断减小

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】

A ．两棒以相同的速度沿MN 方向做匀速直线运动，回路的磁通量不断增大，根据楞次定律可知，感应电流方向沿逆时针，故A 错误；

BC ．设两棒原来相距的距离为s ，M′N′与MN 的夹角为α，回路中总的感应电动势

tan tan cd ab cd ab E BL v BL v Bv L L Bv s Bvs αα=-=?-=?=（）

保持不变，由于回路的电阻不断增大，所以回路中的感应电流不断减小，故B 正确，C 错误；

D ．回路中的热功率为2

=E P R

，由于E 不变，R 增大，则P 不断减小，故D 正确。

10．如图所示为手机无线充电原理图，若连接电源的为发射线圈N ，手机端为接收线圈M ，接收线圈匝数为n ，电阻为r ，横截面积为S ，手机可看成纯电阻R ，匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈。下列说法正确是（ ）

A ．只要发射线圈N 中有电流流入，接收线圈M 两端一定可以获得电压

B ．只要接收线圈M 两端有电压，发射线圈N 中的电流一定不是恒定电流

C ．当接收线圈M 中磁感应强度大小均匀增加时，接收线圈M 中有均匀增加的电流

D ．若t ?时间内，接收线圈M 中磁感应强度大小均匀增加B ?，则接收线圈M 两端的电压为

()

nS BR t R r ??+ 【答案】BD

【解析】

【详解】

A ．若发射线圈N 中有恒定电流，则产生的磁场不变化，在接收线圈中不会产生感应电流，也就不会获得电压，A 错误；

B ．只要接收线圈两端有电压，说明穿过接收线圈的磁场变化，所以发射线圈中的电流一定不是恒定电流，B 正确；

C ．若穿过接收线圈M 的磁感应强度均匀增加，如果线圈闭合，根据法拉第电磁感应定律 B E n n S t t

?Φ?==?? 可知线圈中产生恒定的感应电动势，根据闭合电路欧姆定律可知接收线圈M 中有感应电流且恒定，C 错误；

D ．根据法拉第电磁感应定律有

B E n nS t t

?Φ?==?? 根据分压规律得M 两端的电压

()

E nS BR U R R r t R r ?==+?+ D 正确。

故选BD 。

11．倾斜传送带在底端与水平面平滑连接，传送带与水平方向夹角为α，如图所示。一物体从水平面以初

速度v 0冲上传送带，与传送带间的动摩擦因数为tan α，已知传送带单边长为L ，顺时针转动的速率为v ，物体可视为质点，质量为m ，重力加速度为g 。则物体从底端传送到顶端的过程中（ ）

A ．动能的变化可能为2201()2

m v v - B ．因摩擦产生的热量一定为201()4

m v v - C ．因摩擦产生的热量可能为0sin (

1)v mgL v α- D ．物体的机械能可能增加mgLsin α

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】

因为=tan μα，则

cos =sin mg mg μαα

分析物体的运动得分两种情况：

第一种情况是0v v ≥，物体滑上传送带后先减速后匀速，最终速度为v ，由动能定理可知动能的变化为2201()2

m v v -； 相对运动过程中摩擦生热

()20001cos 22sin 4

v v v v mg v m v g Q v μαα+-???-=- ???= 增加的机械能为

22011sin 22

E mgL mv mv α?=+- 第二种情况是0v v <，物体滑上传送带后一直做匀速直线运动，摩擦生热

00cos sin 1L v Q mg v L mgL a v v μα????=??-=?- ? ?????

增加的机械能