江苏省泰州市泰州中学2021届高三下学期5月高考四模物理试题含答案

江苏省泰州中学2021届高三年级第四次模拟考试

物理

一、单项选择题:共11题，每题4分，共44分每题只有一个选项最符合题意。

1.下列说法不正确的是（）

A.光的偏振现象，证明光是横波

B.康普顿效应说明光具有波动性

C.光电效应现象说明光具有粒子性

D.电子衍射现象证实了电子的波动性

2.如图所示，下列四幅图是描述物体运动的速度时间关系图像，其中不可能发生的是（）

A. B.

C. D.

3.如图所示，吊床用绳子拴在两棵树上等高位置.某人先坐在吊床上，后躺在吊床上，均处于静止状态.设吊床两端系绳中的拉力为F1、吊床对该人的作用力为F2，则（）

A.坐着比躺着时F1大

B.躺着比坐着时F1大

C.坐着比躺着时F2大

D.躺着比坐着时F2大

4.小明在做用单摆测定重力加速度的实验中，根据实验数据计算出重力加速度明显小于当地重力加速度，他

在实验过程可能出现的错误操作是（）

A.记录秒表读数时，没有注意到记录分钟的指针过了半格

B.记录摆动次数n时，单摆实际摆动了m+1次

C.忘记测量小球直径，用摆线长作为单摆长度进行数据处理

D.测量了小球直径，用摆线长加小球直径作为单摆长度进行数据处理

5.2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成为我国第一颗人造火星卫星。若已知“天问一号探测器质量m、飞行速度v、运动周期T，万有引力常量为G，下列说法正确的是（）

A.“天问一号”探测器内物体处于平衡状态

B.可计算出火星质量

C.可计算出火星半径

D.可计算出火星表面重力加速度

6.如图所示，一水平放置两端封口的玻璃管，内部封有水银柱处于静止状态，水银柱左右两边分别封有一定质量的空气，空气可视为理想气体，左侧空气柱长度小于右侧空气柱长度，现在缓慢加热，使环境温度升高至某温度，在这一过程中，下列关于水银柱的位置变化描述正确的是（）

A.向左移动

B.向右移动

C.位置不变

D.无法判断

7.“西电东送”是将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区，为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电。某发电机输出的交流电经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法不正确的是（）

A.若减少升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小

B.用户获得的交流电频率与发电机输出的交流电频率相同

C.若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加

D.根据欧姆定律输电电压增加，则输电电流增加

8.美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的過止电压U c与入射光频率v的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h，电子电荷量的绝对值用e表示，下列说法正确的是（）

A.入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向M 端移动

B.增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大

C.由U c -v 图象可知，这种金属截止频率为v 1

D.由U c -v 图象可得普朗克常量的表达式为11c

U e

h v v =

- 9.如图所示，一定质量的理想气体先由状态a 变化到状态b ，再由状态b 变化到状态a ，这样经过一系列中间过程又回到原来状态的过程称为循环过程，在整个循环过程中，下列关于一定质量理想气体的说法中正确的是（）

A.内能变化为零

B.整个循环过程中，外界对理想气体做的功等于理想气体对外做的功

C.整个循环过程中，理想气体吸收吸收的热量等于放出的热量

D.在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量

10.右图a 中A 、B 为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，A 线圈中通有如图（b ）所示的交流电i ，下列说法正确的是（）

（A ）在t 1到t 2时间内A 、B 两线圈相斥

（B）在t2到t3时间内A、B两线圈相斥

（C）t1时刻两线圈间作用力最大

（D）t2时刻两线圈间作用力最大

11.如图所示，电场强度方向在竖直平面内的矩形匀强电场区I、Ⅱ的高和间距均为h，上面为I、下面为Ⅱ，电场强度为E.质量为m的带电小球由静止释放，进入电场I和Ⅱ时的速度相等，空气阻力不计，重力加速度为g，则（）

（A）刚进入电场I时加速度方向竖直向上

（B）穿过电场I的时间大于在两电场之间的运动时间

（C）穿过两电场后小球的电势能增加了3mgh

（D）穿过两电场后小球的电势能增加2mgh

二、非选择题:共5题，共56分其中第13题～第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

12.（15分）用如图所示的实验装置来探究加速度与质量、合外力的关系。在探究质量一定，加速度与合外力关系时，小明所在小组用沙和沙桶的重代替小车的拉力，但没有平衡摩擦力，测出多组加速度与对应合外力F的数据，并作出a-F图像，如图所示，图线的斜率为k，图线与横坐标的交点坐标为b，与纵坐标的交点坐标为-c（c>0），打点计时器工作频率为50Hz，重力加速度为g。

（1）在实验过程中，某次打出纸带如图所示，相邻计数点A、B、C、D、E之间还有4个点未画出，该纸带对应的加速度为_____________m/s2（保留两位有效数字）；

（2）根据a-F图像可求得小车质量为_____________；小车与木板间的摩擦力为_____________；小车与木板间的动摩擦因数_____________（选用字母k、b、c、g表示）

（3）对根据这组实验数据得到的a-F图像，甲认为由于图线未过坐标原点，所以不能说明加速度与合外力成正比；乙认为虽然图线未过坐标原点，但能说明加速度与合外力成正比，你认可哪位同学的想法并简要说明理由。

13.（6分）某质点在坐标原点，t=0时刻开始振动，产生的波沿x轴正方向传播，t1=0.14s时刻波的图象如图所示，质点A刚好开始振动。

（1）求波在介质中的传播速度；

（2）求x=4m的质点在0.14s内运动的路程.

14.（8分）电学计算题如图所示，两条水平放置的平行光滑金属导轨面间距为l，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。导轨左侧连接阻值为R的电阻，质量为m的金属棒被固定在导轨上，金属棒通过细线跨过光滑滑轮与质量也为m的C物体相连，金属杆始终与轨道垂直并保持接触良好，电阻不计。金属棒被松开后，经过时间t开始匀速运动，重力加速度为g，在时间t的运动过程中，求:

（1）金属棒末速度的大小v；

（2）若这一过程中通过电阻R的电量为q，金属棒的位移；

（3）这一过程中电阻R中产生的热量Q。

15.（13分）如图所示，桌面上固定一光滑斜面，斜面倾角为30°，质量为m1、m2的物体通过轻质细线跨过光滑滑轮连接，将m1置于斜面释放后，m1沿斜面向上滑动，将m1、m2互换位置后，m2也能沿斜面上滑，求:

（1）m1、m2应满足的条件

（2）若将m1置于斜面底端释放，运动到顶端的时间为t，将m2置于斜面底端释放，运动到顶端的时间为t/2，m1与m2的比值为多少；

（3）若斜面粗糙，m1、m2与斜面的动摩擦因数均为μ，且最大静摩擦力均等于滑动摩擦力，将m1置于斜面释放后，m1仍然能够沿斜面向上滑动，将m1、m2互换位置后，m2也能沿斜面上滑，则动摩擦因数μ应满足什么条件?

16.（14分）如图所示，在竖直平面xOy内，x轴上方，以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆与坐标轴分别交于a、b、c点.abc的同心半圆弧a′b′c′与坐标轴交于a′、b′、c′，圆心O与圆弧a′b′c′之间分布着的辐射状电场，电场方向沿半径背离圆心向外，圆心O与圆弧a′b′c′电势差为U.x轴上方半圆abc外区域存在着上边界为y=2R的垂直纸面向里的足够大匀强磁场，磁感应强度为B.半圆abc内无磁场.正电粒子的粒子源在O点，粒子从坐标原点O被辐射状的电场由静止加速后进入磁场.从b点进入磁场的粒子恰好不能从磁场上边界射出磁场.不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，不考虑粒子从磁场返回圆形区域边界abc后的运动.试求：

（1）带电粒子的比荷；

（2）上边界y=2R 上有带电粒子射出磁场部分的长度；

（3）现在只改变磁场高度，磁场上边界变为2

y R ，试求垂直于磁场上边界射出磁场的粒子在磁场中运动的时间。

四模参考答案

一、单项选择题:共11题，每题4分，共44分每题只有一个选项最符合题意。 1.【答案】B

【解析】光的偏振现象，证明光是横波，廉普顿效应说明x 射线具有粒子性，光电效应现象说明光具有粒子性，电子衍射现象证实了电子的波动性，所以ACD 正确，B 错误。 故选B 。 2.【答案】C

【解析】时间不可倒流，所以C 是不可能发生的。 故选C 。 3.【答案】A

【解析】设绳子与水平方向的夹角为θ，若人坐在吊床上、躺在吊床上绳子与水平方向的夹角均为θ，如图左所示，因为AC+BC>AB ，吊床及绳总长不等，所以假设不成立。人坐在吊床上、躺在吊床上绳子与水平方向的夹角不相等，应该坐着比躺着夹角θ小一些，在竖直方向上由平衡条件有G=2F 1sin θ，所以F 1=G/2sin θ，所以坐着时拉力大，故选项A 正确，选项B 错误.两种情况吊床对该人的作用力F 2大小等于人的重力，所以选项C 、D 错误。 故选A 。

4.【答案】C

【解析】根据单摆做简谐振动的周期公式2T =，22

4l g T π=重力加速度明显偏小，可能是摆长偏小或者是周期偏大的错误操作造成。记录秒表读数时，没有注意到记录分钟的指针过了半格，时间少读了30秒，这样会使周期变大，A 不可能。记录摆动次数n 时，单摆实际摆动了n+1次，这样会使计算出的周期变大，所以B 不可能。忘记测量小球直径，用摆线长作为单摆长度进行数据处理，计算出的重力加速度变小，C 可能。测量了小球直径，用摆线长加小球直径作为单摆长度进行数据处理，计算出的重力加速度变大，不可能。 故选C 。 5.【答案】B

【解析】火星与“天问一号”之间的万有引力提供“天问一号”做圆周运动的向心力，“天问一号”处于非平衡状态，A 错误；由飞行速度v 、运动周期T ，可计算出“天问一号”做圆周运动的轨道半径2vT

R π

=

，但这不是火星的半径，根据22mM v G m R R

=可求出火星质量M ，B 正确，C 错误；2mM

G mg R =可计算出距

离火星球心R 处的重力加速度，无法计算出火星表面重力加速度，所以D 错误。 故选B 。 6.【答案】C

【解析】假设气体体积不变，均做等容变化。由于原来左右两边气体温度相同、压强相等，所以其P -T 图是重合的，如右图所示，则当环境温度升高至某温度过程中，气体压强增加同样的数值，故压强仍然相等，所以水银柱位置不变，C 正确。故选C 。

7.【答案】D

【解析】减少升压变压器原线圈的匝数，输电电压增加，根据P=IU 输电电流减小，损失功率减小，故A 正确；远距离输电频率不变，B 正确；若增加用户用电负载的数量，总电阻减小，电流增大，由P=I 2R 知损失功率增大，故C 正确；根据P=IU 输电电压增加，输电电流减小，故D 错误。 故选D 。 8.【答案】D

【解析】入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则過止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P 向N 端移动，故A 错误:根据光电效应方程E k =hy -W 0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B 错误；根据E k =hy -W 0=eU c ，解得c c hv hv U e e =-，图线的斜率11c U h

k e v v ==-，则11c

U e h v v =-，当遏止电压为零时，v=v c ，D 正确。 故选D 。 9.【答案】A

【解析】A.经过一个循环过程，温度回到原来的状态，△T=0，内能变化为零，A 正确；由图可知外界对理想气体做的功小于理想气体对外做的功；整个循环过程W<0，△U=0，所以Q>0，Q 吸-Q 放>0；选项BCD 错误。 故选A 。 10.【答案】B

【解析】如图所示，在t 1到t 2时间内A 线圈中电流减小，电流的变化率变大，则穿过B 线圈的磁通量减小，B 线圈中感应电流方向与A 线圈相同，且是增大的，A 、B 两线圈相吸引；同理在t 2到t 3时间内A 、B 两线圈相斥；t 1时刻A 线圈中电流最大，变化率最小为零，B 线圈中磁通量变化为零，所以此时B 线圈中感应电流为零，A 错误，B 正确；t 2时刻A 线圈中电流为零，但其变化率最大，B 线圈中磁通量变化最大，所以t 1、t 2时刻A 、B 两线圈之间作用力均为零，C 、D 错误。 故选B 。 11.【答案】A

【解析】因为小球在匀强电场区I 、Ⅱ之间的运动是匀加速运动，其末速度与其进入匀强电场区I 的初速度相等，由于匀强电场区I 与I 、Ⅱ之间的间距均为h ，且在匀强电场区I 一定做匀变速运动，所以带电小球在匀强电场区I 做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度，电场力为重力的2倍，运动过程与在I 、Ⅱ之间的运动具有对称性，穿过电场I 的时间等于在两电场之间的运动时间，所以A 正确，B 错误；由于电场力为重力的2倍，所以经过两个当场区域，电势能增加2×2mgh=4mgh 。 故选A

二、非选择题:

12.（15分）【答案】（1）0.60 （2）1/k ，b ，c/g （3）乙 见解析 【解析】

（1）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT 2可以求出加速度的大小，

得:2

223142222

2.41

3.03 1.21 1.8310/0.60/4440.1

CE AC s s s s x x a m s m s T T --+--+--⨯====⨯ （2）F 合=ma ，a=（F -f ）/m=F/m -f/m=F/m -μg ，在a -F 图象中，图象的斜率表示物体质量的倒数，由图象可知其斜率为k=1/m ，横坐标截距大小为摩擦力f=b ，纵坐标截距绝对值为μg

（3）实验过程没有平衡摩擦力，但摩擦力大小一定，用沙和沙桶的重代替小车的拉力，得到的a -F 图像，虽然图线未过坐标原点，但F 也不是小车受到的合外力，所以图线未过坐标原点不能说明加速度与合外力不成正比，小车受到的合外力是F -f ，因此将图像中纵坐标向右平移至图线与横坐标的交点，如图所示，则横坐标F ′是小车受到的合外力，此时图线经过坐标原点，说明加速度与合外力成正比。

13.【解析】（1）传播速度v=x/t ，代入数据得v=50m/s （2）T v

λ

=

=0.08s ，波传到x=4m 的质点处所需时间为T=0.08s ，则在0.14s=（1+3/4）T 内，x=4m 的质点

振动了3/4个周期，所以该质点运动的路程s=3A=15cm 14.【解析】（1）mg=F A

E Blv = Blv I R

=

A F BIl =

22

mgR

v B l =

（2）B S Blx

E t t t

ϕ∆∆=

==∆∆∆

E

I R =

I

q t =

qR

x Bl =

（3）根据能量守恒E P =Q+E K

322

44mgqR m g R Q Bl B l =-

15.【解析】（1）21sin m g m g θ>

122m m <

12sin m g m g θ>

121

2m m >

2121

22m m m <<

（2）2

11

2l a t =

22

21

1()22l a t =

4a 1=a 2

1

2116

m m =

（3）211sin cos m g m g m g θμθ>+

122sin cos m g m g m g θμθ>+

121m <<

μ<

16.【解析】（1）由b 点进入磁场的粒子做匀速圆周运动，粒子运动轨迹如图甲所示，

洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得:

2

v qvB m R =，

粒子在电场中加速，由动能定理得:

21

2qU mv =，

解得:222q U

m B R =

（2）带电粒子从磁场边界射出y 轴，右侧的最大距离为x 1，粒子运动轨迹如图乙所示，

由几何知识得:)()22

2112R x R ⎡⎤=+⎣⎦

y 轴左侧最大距离x 2=R ，

带电粒子从磁场上边界射出的长度:

(

121x x x R =+=+

（3）带电粒子垂直磁场上边界射出，如图丙所示，可知∠2=45°

由于sin ∠1=2，则∠1=60°

因∠2=45°，故∠3=75°∠3=75°，∠4=15° 粒子在磁场中做圆周运动的周期:

2m

T qB π=，

带电粒子在磁场中做圆周运动的时间: 2

1524BR t U π=

或带电粒子在磁场中做圆周运动的时间: 2

224BR t U π=