2021年天津市南开区高考物理一模试卷(含答案详解)

一、单选题（本大题共5小题，共25.0分）

1. 下列说法正确的是

A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应

B. 是核裂变反应方程

C. 一个氢原子从能级跃迁到能级，该氢原子放出光子，能量增加

D. 将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期会发生改变

2.光电效应通常认为是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现使得一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应。如图所示用频率为的普通光源照射阴极，没有发生光电效应。若用同频率的某种强激光照射阴极，可使一个电子在极短时间内吸收个光子而发生了光电效应。现逐渐增大反向电压，当光电流恰好减小到零时，设为逸出功，为普朗克常量，为电子电量，则

A. 电源的左端为负极

B. 光电子的最大初动能

C. 遏止电压等于

D. 遏止电压等于

3. 质量为的物体从高处静止释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力为，加速度为，则的大小是

A.  B.  C.  D. 

4. 质量为的物体从高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法正确的是

A. 物体的机械能守恒 B. 物体的重力势能减小

C. 物体的动能增加 D. 重力做功为

5. 下列说法正确的是

A. 电场强度为零的点，电势一定为零

B. 电荷放在电势高的地方，电势能就大

C. 无论正电荷还是负电荷，克服电场力做功它的电势能都增大

D. 正电荷在电场中某点具有的电势能，一定大于负电荷在该点具有的电势能

二、多选题（本大题共3小题，共15.0分）

6.一定量的理想气体从状态开始，经历等温或等压过程、、、回到原状态，其图象如图所示，其中对角线的延长线过原点下列判断正确的是

A. 气体在状态时的内能大于它在状态时的内能

B. 在过程中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功

C. 在过程中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功

D. 在过程中外界对气体做的功等于在过程中气体对外界做的功

7. 图示为一列沿轴正向传播的简谐横波在时刻的波形图，经过，点第一次到达波谷，则下列判断正确的是

A. 质点的振动频率

B. 该波的传播速度

C. 点的起振方向沿轴负方向

D. 内质点运动的路程为

E. 内质点运动的路程为

8.如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为：，保险丝熔断电流为，电表均为理想电表。下列说法正确的有

A. 电流表、的示数之比为：

B. 电流表允许通过的最大电流为

C. 将滑动变阻器滑片向上移动，电压表示数变大

D. 将滑动变阻器滑片向上移动，电流表的示数减小

三、实验题（本大题共2小题，共12.0分）

9.如图“利用单摆测重力加速度”的实验示意图．用一个磁性小球代替原先的摆球，为了磁性小球位于最低点时得到磁感应强度测量值最大，则磁传感器应放置在单摆的______图中磁传感器的引出端应接到______使单摆做小角度摆动，当某次磁感应强度为最大时，开始计数为“”，连续数得磁感应强度最大值个，共测得时间为，则单摆周期的测量值为______地磁场和磁传感器的影响可忽略．

10. 在用单摆测量重力加速度的实验中：

用游标卡尺测量小钢球的直径，如图所示，小球的直径为______。

表中是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据，利用数据，在如图所示的坐标系中描出图象。

四、计算题（本大题共3小题，共48.0分）

11. 质量为的小玩具汽车，在时刻速度为，随后以额定功率沿平直公路继续前进，经达到最大速度。该小汽车所受恒定阻力是其重力的倍，重力加速度求：

小汽车的最大速度；

汽车在内运动的路程。

12. 如图所示，、是两根处于同一水平面内的平行导轨，导轨间距离是，导轨左端接有定值电阻，质量为的滑块垂直于导轨，可在导轨上左右滑动并与导轨有良好的接触，滑动过程中滑块与导轨间的摩擦力恒为，滑块用绝缘细线与质量为的重物连接，细线跨过光滑的定滑轮，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度是，将滑块由静止释放。设导轨足够长，磁场足够大，未落地，且不计导轨和滑块的电阻。，求：

滑块能获得的最大动能

滑块的加速度为时的速度

由于滑块做切割磁感线运动，对滑块中的自由电荷产生一个作用力，从而产生电动势，设滑块从开始运动到获得最大速度的过程中，滑块移动的距离是，求此过程中此作用力对自由电荷做的功。

13.如图所示，长的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，，，求：

小球带正电还是负电？

小球所受电场力的大小。

小球的质量。

将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小。

参及解析

1.答案：

解析：解：、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，故A正确。

B、是衰变。故B错误。

C、一个氢原子从能级跃迁到能级，该氢原子放出光子，能量减小。故C错误。

D、元素的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的化学状态，以及物理环境无关。故D错误。

故选：。

原子核自发放出粒子的过程，是衰变；从高能级向低能级跃迁，辐射光子，原子能量减小；半衰期的大小与元素的化学性质无关，与温度、压强等物理环境无关．

本题考查热核反应、衰变、能级跃迁等基础知识点，关键要熟悉教材，了解这些基础知识点，即可轻松解决．

2.答案：

解析：解：、由图电源加在光电管两端的电压为反应电压可知电源的左端为正极，故A错误；

、根据光电效应方程式可得光电子的最大初动能 

再结合可得遏止电压，故BD错误，C正确。

故选：。

根据电路结构判断电源的正负极；根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，再结合合可列式求解遏止电压的表达式。

解决本题的关键在新的信息条件下灵活掌握光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系。

3.答案：

解析：解：对物体受力分析，受重力和阻力，根据牛顿第二定律，有

解得

故选B．

对物体受力分析，受重力和阻力，根据牛顿第二定律列式求解即可．

本题关键是对物体受力分析后，根据牛顿第二定律列式求解．

4.答案：

解析：解：、物体在下落过程中的加速度为小于，可知物体受到向上的力的作用，该力在物体下落的过程中做负功，所以机械能不守恒。故A错误；

B、物体在下落过程中，重力做正功为，则重力势能减小也为。故B错误；

C、物体除重力做功，阻力做负功，导致机械能减少。

根据牛顿第二定律得：

解得：

所以阻力做功为，由动能定理得：，故C正确；

D、物体在下落过程中，重力做正功为。故D错误；

故选：。

物体距地面一定高度以的加速度由静止竖直下落到地面，则说明物体下落受到一定阻力。重力势能的变化是由重力做功多少决定的，而动能的变化由合力做功决定的，机械能是否守恒是由是否只有重力做功决定的。

功是能量转化的量度，重力做功导致重力势能变化；合力做功导致动能变化；除重力外其他力做功导致机械能变化；弹力做功导致弹性势能的变化。

5.答案：

解析：解：、电势的零点是人为选取的，而电场强度为零是由电场决定的，两者没有直接关系，所以电场强度为零的点，电势不一定为零，故A错误．

B、由电势能与电势的关系式：，可知正电荷放在电势高的地方电势能大，而负电荷放在电势高的地方电势能小，故B错误．

C、根据功能关系可知，只要电荷克服电场力做功，其电势能就增大．故C正确．

D、由电势能与电势的关系式：，可知电势能不仅与电荷的电性有关，还与电势有关，所以正电荷在电场中某点具有的电势能，不一定大于负电荷在该点具有的电势能，故D错误．

故选：

本题分析时要抓住：电场强度与电势没有直接关系；电势能与电势的关系式：；只要电荷克服电场力做功，其电势能就增大．

对于电场中场强与电势的关系、电势能与电势的关系等等，要加深理解，可结合相关公式从数学角度理解掌握．

6.答案：

解析：解：、理想气体在状态的温度大于状态的温度，理想气体的内能只与温度有关，温度高，内能大，故气体在状态时的内能大于它在状态时的内能，故A正确；

B、在过程中温度不变，内能不变，等温变化压强与体积成反比，压强大体积小，从到体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律，所以，所以在过程中气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功，故B错误；

C、在过程中，等压变化，温度升高，内能增大，体积变大，外界对气体做负功即，根据热力学第一定律，，所以在过程中气体从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，故C错误；

D、在过程中，等压变化，温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做功，根据，即，；过程中，气体对外界做功，

因为，所以，在过程中外界对气体做的功等于在过程中气体对外界做的功，故D正确。

故选：。

根据气态方程，结合图象上点与原点连线的斜率等于，分析体积的变化，判断做功情况，由热力学第一定律进行分析吸放热情况。

解决气体问题，关键要掌握气态方程和热力学第一定律，知道温度的意义：一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度是分子平均动能的标志。

7.答案：

解析：解：、根据波沿轴正向传播，根据波动规律可知，向下振动，即质点起振方向沿轴负方向，即点起振方向沿轴负方向，故C正确。

B、波刚好经过，点第一次到达波谷，故波谷从处传播到处的时间为，故波速为：，故B错误。

A、由图可得波长为：，故周期为：，频率为：，质点的振动频率为：，故A正确。

D、内质点运动的时间为，故内质点运动的路程，故D正确。

E、波从传到的时间为，故内质点运动的时间为，根据波前振动可知：质点由平衡位置起振，起振方向向下，故内质点运动的路程为，故E错误。

故选：。

根据波的传播方向，结合波形图得到起振方向。

根据时间间隔和波的传播距离得到波速，从而由波长得到周期。

根据波的传播得到质点振动时间，从而根据周期和振幅求得运动路程。

此题考查了波动规律的相关知识，机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。

8.答案：

解析：解：、根据变压器的变流比规律知，原副线圈的电流与匝数成反比，即，即电流表、的示数之比为：，故A错误；

B、保险丝和电流表串联，保险丝的熔断电流为有效值，且熔断电流为，所以电流表允许通过的最大电流为，故B正确；

C、电压表测量的是副线圈两端的电压，副线圈两端的电压由原线圈电压和匝数比决定，与负载无关，原线圈电压及匝数比不变，副线圈电压不变，所以将滑动变阻器滑片向上移动，电压表示数不变，故C错误；

D、将滑动变阻器滑片向上移动，滑动变阻器电阻增大，副线圈电压不变，副线圈电流减小，根据电流与匝数成反比知原线圈电流也减小，即电流表的示数减小，故D正确；

故选：。

根据变压器的变流比求两电流表示数之比；保险线的熔断电流和电流表的示数为有效值；副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，与负载无关；分析副线圈电流变化，由变流比得出原线圈电流的变化情况。

本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。

9.答案：正下方；数据采集器；

解析：解：磁传感器的引出端应接到数据采集器，从而采集数据．单摆做小角度摆动，

当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于最低点或平衡位置．

若测得连续个磁感应强度最大值之间的时间间隔为，则全振动的次数为 

单摆的周期为：．

故答案为：正下方，数据采集器，

磁传感器的引出端应接到数据采集器，从而采集数据，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于最低点或平衡位置，知道周期为一次全振动的时间，结合时间和全振动的次数求出单摆的周期．

解决本题的关键知道单摆周期的定义式，知道在一次全振动中两次经过平衡位置．

10.答案：  

解析：解：游标卡尺为分度，故精度为，游标卡尺的主尺读数为，游标尺上第条刻度线和主尺上某一刻度线对齐，所以游标尺读数为，所以最终读数为。

根据表中数据利用描点法得出图象如图所示

根据单摆的周期公式得，则图线的斜率为，得。

故答案为：；如图所示；。

游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读；

根据表中数据，看好横纵轴，利用描点法连线作图；

根据单摆的周期公式得出的关系式，结合图线的斜率求出重力加速度。

本题考查用单摆测量重力加速度的实验，对于基本测量仪器如游标卡尺要了解其原理，解决本题的关键掌握单摆的周期公式，知道图线斜率表示的物理意义。

11.答案：解：当达到最大速度时，阻力等于牵引力：，其中，解得：；

从开始到时刻根据动能定理得：，解得：。

答：小汽车的最大速度为；

汽车在内运动的路程为。

解析：达到最大速度时，牵引力等于阻力，由功率公式可求得最大速度；

对整过程由动能定理可求得经过的路程。

本题考查动能定理及功率公式，要注意明确求功的方法包括：功的公式，功率公式及动能定理；本题中应用功率公式求解的功，要注意体会。

12.答案：解：滑块匀速运动时，受力平衡，有

根据欧姆定律，有

动生电动势：

联立解之并代入动能表达式：

即滑块能获得的最大动能为

对两物体整体受力分析后，运用牛顿第二定律，有

其中

联立解得：

由动能定理：

答：滑块能获得的最大动能为；

滑块的加速度为时的速度为；

此过程中此作用力对自由电荷做的功为

解析：滑块匀速运动时，受到的拉力、摩擦力和安培力三力平衡，再结合安培力和动生电动势表达式列式求解；

滑块受重力、支持力、安培力、摩擦力、拉力，物块受重力和拉力，根据牛顿第二定律对两物体整体列式求解；

对两个物体的整体而言，重力做正功，克服阻力和安培力做功，克服安培力做的功等于系统增加的电能，等于电流的功，故对整体运用动能定理列式求解即可。

本题关键是对整体受力分析，运用牛顿第二定律、共点力平衡条件、动能定理多次列式求解。克服安培力做的功等于系统增加的电能，等于电流的功。

13.答案：解：小球受到的电场力得方向向右，与电场线的方向相同才能处于图中得静止状态，表明小球带正电。

小球所受电场力的大小为：

小球受力情况如图所示：

根据几何关系可得：

解得：；

小球到达最低点时，由动能定理得

解得：

答：小球带正电；

小球所受电场力的大小是。

小球的质量是；

将电场撤去，小球回到最低点时速度的大小是。

解析：根据受力的特点判断电性；

根据电场力的计算公式可求得电场力的大小；

根据共点力的平衡条件求解小球的质量。

将小球拉到最低位置使细绳伸直由静止释放，小球回到原位置时重力做功为，电场力做功为，绳子拉力不做功，由动能定理求小球回到原位置时速度的大小。

本题关键是分析小球的受力情况，结合平衡知识和动能定理列出方程解答；注意细线剪断后，电场力和重力都是恒力，运用动能定理求速度是常用的方法。