福建2021年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試模擬演練物理試題（解析版）

2021年1月福建省新高考適應(yīng)性考試物理試題

一、單項選擇題:本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中,

只有一項是符合題目要求的

1.一手搖交流發(fā)電機(jī)線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸位于線圈平面內(nèi)并與磁場方向

垂直產(chǎn)生的交變電流i隨時間f變化關(guān)系如圖所示，則()

A.該交變電流頻率是0.4Hz

B.該交變電流有效值是0.8A

C.U0.1S時，穿過線圈平面的磁通量最小

D.該交變電流瞬時值表達(dá)式是/=0.872sin5加

【答案】C

【詳解】

A.該交變電流周期為7M).4s,則頻率是

/=-=2.5Hz

T

選項A錯誤；

0.8A=O.40A,

B.該交變電流最大值是0.8A,有效值為正選項B錯誤;

C.uO.ls時，感應(yīng)電流最大，則此時穿過線圈平面的磁通量最小，選項C正確;

D.因

co=27rf=5?rad/s

該交變電流瞬時值表達(dá)式是

z=0.8sin5^r(V)

選項D錯誤。

故選Co

2.在圖示的雙縫涉實驗中，光源S到縫Si、S2距離相等，Po為S1S2連線中垂線與光

屏的交點。用波長為400nm的光實驗時，光屏中央尸。處呈現(xiàn)中央亮條紋（記為第。條

亮條紋），尸處呈現(xiàn)第3條亮條紋。當(dāng)改用波長為600nm的光實驗時，尸處將呈現(xiàn)（）

A.第2條亮條紋B.第3條亮條紋

C.第2條暗條紋D.第3條暗條紋

【答案】A

【詳解】

由公式以=5/!可知

a

PP。

3彳a

當(dāng)改用波長為600nm的光實驗時，則有

即

〃_4_400

6-X-6()0

解得

n=2

即P處將呈現(xiàn)第2條亮條紋。

故選A。

3.人造地球衛(wèi)星的軌道可近似為圓軌道。下列說法正確的是（）

A.周期是24小時的衛(wèi)星都是地球同步衛(wèi)星

B.地球同步衛(wèi)星的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)的角速度小

C.近地衛(wèi)星的向心加速度大小比地球兩極處的重力加速度大

D.近地衛(wèi)星運行的速率比地球表面赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的速率大

【答案】D

【詳解】

2

A.周期為24h的衛(wèi)星不一定是同步衛(wèi)星，故A錯誤；

B.地球同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，故B錯誤；

C.近地衛(wèi)星的向心加速度大小等于地球表面的重力加速度，故與地球兩極處的重力加

速度大小相等，故C錯誤；

27r

D.近地衛(wèi)星運行周期比地球自轉(zhuǎn)周期小，則根據(jù)0=—可知近地衛(wèi)星角速度大于地

T

球自轉(zhuǎn)角速度，根據(jù)v=oR可知，近地衛(wèi)星運行速率比地球表面赤道上的物體隨地球

自轉(zhuǎn)的速度大，故D正確。

故選D。

4.已知某種核電池的電能由守Pu衰變釋放的能量提供，該衰變方程形式上可表示為書

Pu-^X+；He。某次由靜止fPu衰變釋放的能量為E,射出的a粒子動能是最，假

定學(xué)Pu衰變釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為新核和a粒子的動能。則（）

119

A.4=234,Z=92,E=E

H8a

119

B.4=234,Z=92,E=E(nX

H7

119

C.A=236,Z=94,E=E

T18Cl

119

D.4=236,Z=94,E=En(X

H7

【答案】B

【詳解】

根據(jù)和反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知

4=238-4=234

Z=94-2=92

生成物X與a粒子動量守恒，則

Px-Pa=。

根據(jù)

可知

Ex_ma_4_2

瓦一履一百一n7

則

E=Ea+Ex=—

故選B。

二、多項選擇題:本題共4小題，每小題6分，共24分每小題有多項符合題目要求，全

部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。

5.如圖，同一豎直平面內(nèi)A、B、C、O四點距。點的距離均為r,。為水平連線A8

的中點，C、D為A5連線中垂線上的兩點。A、5兩點分別固定有帶電荷量均為0(0>0)

的點電荷。在C點由靜止釋放一質(zhì)量為膽的帶正電小球，小球豎直下落通過。點。重

力加速度大小為g,靜電力常量為h則()

A.C、。兩點的場強(qiáng)大小均為上烏

r~

B.小球運動到。點時的動能為2,〃gr

C.小球從C點到O點的過程中，先加速后減速

D.小球從C點到O點的過程中，電勢能先增大后減小

【答案】BD

【詳解】

A.AB兩電荷分別在C、。兩點產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為

E=k￡-=kp

("?尸2產(chǎn)

方向分別沿AC、BC方向，則C、。兩點的場強(qiáng)大小為

E=E=2EC0S45。=k

CD2r

故A錯誤；

B.根據(jù)對稱性可知C、。兩點位于同一等勢面上，小球從C點到。點的過程中，電場

力做功為零，根據(jù)動能定理可得小球從C點到。點的過程中增加的動能即為該過程重

力所做的功，故B正確；

4

C.小球從C點到。點的過程中受重力和電場力的作用，因為不知道電場力和重力的大

小關(guān)系，所以不能確定該過程中所受合力的方向，也就不能確定小球的運動情況，故C

錯誤；

D.小球從C點到。點的過程中，所受的電場力先向上后向下，電場力先做負(fù)功后做正

功，電勢能先增大后減小，故D正確。

故選BD。

6.由螺線管、電阻和水平放置的平行板電容器組成的電路如圖（a）所示。其中，螺線

管匝數(shù)為M橫截面積為&；電容器兩極板間距為d,極板面積為板間介質(zhì)為空氣

（可視為真空）。螺線管處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小8隨時間，變化

的圖像如圖（b）所示。一電荷量為q的顆粒在。F時間內(nèi)懸停在電容器中，重力

加速度大小為g,靜電力常量為h則（）

A.顆粒帶負(fù)電

B.顆粒質(zhì)量為

gGF)

C.fi~f2時間內(nèi)，a點電勢高分點電勢

NS,

D.電容器極板帶電量大小為4Kg0

【答案】AD

【詳解】

A.由楞次定律可得，電容器下板帶負(fù)電，對顆粒由平衡可知，顆粒帶負(fù)電，故A正確;

B.由法拉第電磁感應(yīng)定律可得

u=E=N?』S[

r2Tl

由平衡可知

mg=qE=q—

a

聯(lián)立解得

qUqN（B「B[）S]

tYl----=--------------

gdg"?2-G

故B錯誤；

C.fl~f2時間內(nèi)，螺絲管中產(chǎn)生恒定的電動勢，則電路中無電流，則必兩點電勢相等,

故C錯誤；

D.電容器的電容為

C—￡^2—,^2

471kd471kd

兩板間的電勢差為

U=E=N殳二&S1

12f

聯(lián)立得電容器極板帶電量大小為

Q=CU=NSM（B「B\）

Ankd（t2一4）

故D正確.

故選AD。

7.圖（“）為某科技興趣小組制作的重力投石機(jī)示意圖。支架固定在水平地面上，輕桿

AB可繞支架頂部水平軸。。，在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。A端凹槽內(nèi)裝有一石子，B端固定

一配重。某次打靶時，將桿沿逆時針方向轉(zhuǎn)至與豎直方向成〃角后由靜止釋放，桿在配

重重力作用下轉(zhuǎn)到豎直位置時石子被水平拋出。石子投向正前方豎直放置的靶，打到靶

心上方的“6”環(huán)處，如圖&）所示。若要打中靶心的“10”環(huán)處,可能實現(xiàn)的途徑有（）

B.減小投石機(jī)到靶的距離，同時增大。角

C.增大投石機(jī)到靶的距離，同時減小，角

D.減小投石機(jī)到靶的距離，同時增大配重的質(zhì)量

【答案】AC

6

【詳解】

由圖可知，要打中靶心的“10”環(huán)處，則要增大豎直位移，則需要增大石子空中飛行時間，

可以采取的方法是減小水平速度，或增大投石機(jī)到靶的距離，要減小石子拋出時的水平

速度，可以減小配重對石子做的功，可以減小配重下降的高度也即減小0角，或者減小

配重的質(zhì)量,減小其減少的重力勢能,或者增大石子的質(zhì)量,在獲得相同動能的情況下，

可以減小石子拋出的速度。

故選AC。

8.如圖（a）,輕質(zhì)彈簧下端固定在水平地面上，上端連接一輕質(zhì)薄板。一物塊從其正

上方某處由靜止下落，落至薄板上后和薄板始終粘連。物塊從開始下落到最低點的過程

中，位移-時間（心力圖像如圖⑺所示，其中。為物塊剛接觸薄板的時刻，a為物塊

運動到最低點的時刻。彈簧形變在彈性限度內(nèi)空氣阻力不計。則（）

圖（a）圖(b)

A.ti時刻物塊的加速度大小比重力加速度小

B.空時間內(nèi)，有一時刻物塊所受合外力的功率為零

C.時間內(nèi)，物塊所受合外力沖量的方向先豎直向下后豎直向上

D.圖中。4段曲線為拋物線的一部分，A8段曲線為正弦曲線的一部分

【答案】BCD

【詳解】

C.對物體在運動過程中受力分析：在未接觸薄板之前即A之前，物體只受重力，物體

做自由落體運動，x-f圖像為拋物線，在接觸薄板之后即A之后，開始時物體受的向下

的重力大于向上的彈力，則合力豎直向下，由于彈力增大重力不變，所以物體向下做加

速度變小的加速運動，之后物體受的重力小于彈力，則合力豎直向上，物體向下做加速

度增加的減速運動，則”72時間內(nèi)，物塊所受合外力沖量的方向先豎直向下后豎直向上,

故C正確；

ABD.在AM時間內(nèi)有一臨界點，即重力與彈力大小相等的點，此時合力為零，在該

段物體以臨界點為平衡位置做簡諧運動，AB段曲線為正弦曲線的一部分，但因為A點

物體速度不為零，B點速度為零，所以臨界點的位置更靠近A點，物體所受合力為零的

點在外~1士上時間內(nèi)，該段時間內(nèi)一定有一時刻物塊所受合外力的功率為零，3點加

2

速度大于4點加速度，而4點加速度為g,所以介時刻的加速度大小大于g,故A錯誤,

BD正確。

故選BCDo

三、非選擇題:共60分?？忌鶕?jù)要求作答。

9.一圓筒形汽缸豎直放置在水平地面上。一質(zhì)量為m,橫截面積為S的活塞將一定量

的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，活塞可沿汽缸內(nèi)壁無摩擦滑動。當(dāng)活塞靜止時，活塞與汽缸

底部距離為心如圖（。）所示。已知大氣強(qiáng)為po,重力加速度為g?，F(xiàn)把汽缸從圖（a）

狀態(tài)緩慢轉(zhuǎn)到圖狀，在此過程中氣體溫度不變，則圖狀態(tài)下氣體體積為

.從圖（。）狀態(tài)開始給汽缸加熱，使活塞緩慢向外移動距離I,如圖G）

所示。若此過程中氣體內(nèi)能增量為AU,則氣體吸收的熱量應(yīng)為。

【詳解】

[1]由a圖中氣體的壓強(qiáng)

…+等

體積

Vt=hS

圖b中氣體壓強(qiáng)P2=/?O,體積V2,根據(jù)玻意耳定律

PM=PM

解得

匕=〃s+邈

Po

⑵從圖"）狀態(tài)開始給汽缸加熱，使活塞緩慢向外移動距離/,則氣體對外做功

8

W=-pois

根據(jù)熱力學(xué)第一定律

△U=W+Q

解得

Q=^U-W=^U+palS

10.分析航天探測器中的電子束運動軌跡可知星球表面的磁場情況。在星球表面某處,

探測器中的電子束垂直射入磁場。在磁場中的部分軌跡為圖中的實線，它與虛線矩形區(qū)

域ABCD的邊界交于a、b兩點。a點的軌跡切線與AD垂直，b點的軌跡切線與BC的

夾角為60"已知電子的質(zhì)量為，力電荷量為e,電子從a點向〃點運動，速度大小為

的矩形區(qū)域的寬度為d,此區(qū)域內(nèi)的磁場可視為勻強(qiáng)磁場。據(jù)此可知，星球表面該處

磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,電子從a點運動到b點所用的c時間為

【詳解】

川電子運動軌跡如圖

I,

由幾何關(guān)系可知，軌跡所對圓心角

。=30,

軌跡半徑為

r=—^—=2d

sin30'

由牛頓第二定律，可得

2

eV0B=777—

聯(lián)立解得

8=嗎

led

⑵運動周期為

2nr47rd

%%

則電子從?點運動到b點所用的時間為

f30。7市

"W7一菰

11.伽利略斜面實驗被譽(yù)為物理學(xué)史上最美實驗之一、研究小組嘗試使用等時性良好的

“節(jié)拍法”來重現(xiàn)伽利略的斜面實驗，研究物體沿斜面運動的規(guī)律。實驗所用節(jié)拍頻率是

每秒2拍，實驗裝置如圖（a）所示。在光滑傾斜的軌道上裝有可沿軌道移動的框架，

框架上懸掛輕薄小金屬片，滑塊下滑撞擊金屬片會發(fā)出“?！钡穆曇簦ń饘倨瑢瑝K運動

的影響可忽略）。實驗步驟如下：

①從某位置（記為A。）靜止釋放滑塊，同時開始計拍調(diào)節(jié)框架的位置，使相鄰金屬片

發(fā)出的，，叮，，聲恰好間隔1個拍，并標(biāo)記框架在軌道上的位置4、42、4……；

②測量4、42、43.......到Ao的距離Sl、S2、S3........如圖（b）所示。

n123456

s/cm9.538.586.2153.2240.3346.4

10

t2/s20.251.00C4.006.259.00

⑴表格中“。處的數(shù)據(jù)應(yīng)為:

⑵由表中數(shù)據(jù)分析可得，S與產(chǎn)成關(guān)系（填“線性”或“非線性”）；

⑶滑塊的加速度大小為m/s2（結(jié)果保留2位小數(shù)

【答案】2.25線性0.76~0.78

【詳解】

（1）［11所用節(jié)拍頻率是每秒2拍，所以每拍0.5s,表格中“C’處對應(yīng)的是3拍，對應(yīng)時

間是1.5s,平方后為2.25s。

（2）［2］表中s與祥的比值近似為一常數(shù)，所以s與F成線性關(guān)系。

（3）［3］加速度為

346.4-86.2-86.2

a--------------z-x--0-.-0-1--m/s2?0.77m/s2

(37)2

12.為了測試某精密元件在204PA特定電流值時的工作性能，一實驗小組利用微安表

監(jiān)測該元件在電路中的電流，電路如圖（a）所示。所用器材：微安表（量程為250flA,

內(nèi)阻約為1000。），穩(wěn)壓電源E（電動勢為2.0V）,定值電阻用（阻值為4000.0。），滑

動變阻器R（最大阻值為1000Q,額定電流為0.3A）,電阻箱/?2（阻值范圍0?9999.9Q）,

開關(guān)S。將電阻箱凡置于圖（b）所示的阻值，滑動變阻器凡置于最大值；閉合開關(guān)S,

移動Ri的滑片，使微安表讀數(shù)為204HA。

⑴圖（b）中用的阻值為ft;

（2）在圖（c）中標(biāo)出微安表讀數(shù)為20411A時的指針位置___________.為了提高監(jiān)測精

度，該小組嘗試用標(biāo)準(zhǔn)電池EN（電動勢為1.0186丫）和靈敏電流計（量程范圍±300|?人）

替代微安表，設(shè)計了圖（d）所示電路。要將元件的工作電流調(diào)到204pA,需先將此

的阻值設(shè)置為某個特定值，再閉合開關(guān)Si、S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器R”使靈敏電流計指

針指在零點，此時元件中的電流即為204jiA。

（3）電阻箱R2的阻值應(yīng)設(shè)置為

【詳解】

⑴口］圖⑹中&的阻值為4250.0C；

(2)［2］微安表最小刻度為5gA,則讀數(shù)為204HA時的指針位置如圖;

(3)⑶由題意可知，當(dāng)電阻后兩端電壓等于電動勢￡N時，通過靈敏電流計的電流為零,

則

UR=EN=1.0186V

電流

/R=204gA

則

12

U1.0186

_AR__________Q=4993.10

4=77-204x2

13.如圖，光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為/,與水平面夾角為〃，兩導(dǎo)軌底端接有阻值為R

的電阻。該裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。

質(zhì)量為，〃的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，在恒力作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，上升高度為九

恒力大小為尸、方向沿導(dǎo)軌平面且與金屬棒ab垂直。金屬棒ab與導(dǎo)軌始終接觸良好,

不計ab和導(dǎo)軌的電阻及空氣阻力。重力加速度為g,求此上升過程：

(1)金屬棒運動速度大小；

⑵安培力對金屬棒所做的功。

,田a.(尸一〃zgsin8)R.Fh

【答案】(1)丫=------T-S------；(2)W=mgh---

Brsin6*

【詳解】

(1)設(shè)金屬棒以速度v沿導(dǎo)軌勻速上升，由法拉第電磁感應(yīng)定律，棒中的電動勢為

E=Blv

設(shè)金屬棒中的電流為/,根據(jù)歐姆定律，有

R

金屬棒所受的安培力為

以=HB

因為金屬棒沿導(dǎo)軌勻速上升，由牛頓運動定律得

F-mgsin6-工=0

聯(lián)立得

(F-mgsinO')R

V=z~z

B-l1

(2)設(shè)金屬棒以速度丫沿導(dǎo)軌勻速上升6過程中，安培力所做的功為W,由動能定理得

h

W-mgh+F——=0

sing

得

W=mgh--------

sin。

14.如圖，上表面光滑且水平的小車靜止在水平地面上，A、B為固定在小車上的擋板，

C、D為豎直放置的輕質(zhì)薄板。A、C和D、B之間分別用兩個相同的輕質(zhì)彈簧連接，

薄板C、D間夾住一個長方體金屬塊(視為質(zhì)點)。金屬塊與小車上表面有一定的距離

并與小車保持靜止，此時金屬塊所受到的摩擦力為最大靜摩擦力。已知金屬塊的質(zhì)量

機(jī)=10kg,彈簧勁度系數(shù)《=1000N/m,金屬塊和薄板C、D間動摩擦因數(shù)"=0.8。設(shè)金

屬塊受到的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取重力加速度g=10m/s2求：

⑴此時彈簧的壓縮量；

(2)當(dāng)小車、金屬塊一起向右加速運動，加速度大小a=15m/s2時，A、C和D、B間彈

簧形變量及金屬塊受到的摩擦力大小。

【答案】(l)0.0625m：(2)0.15m,0；100N

【詳解】

(1)由于兩個輕質(zhì)彈簧相同，兩彈簧壓縮量相同。設(shè)彈簧的壓縮量為耳，彈簧形變產(chǎn)生

的彈力大小為凡由胡克定律得

F=kx?

設(shè)金屬塊所受摩擦力大小為力此時金屬塊所受摩擦力等于最大靜摩擦力，依題意得

尸3F

由物體平衡條件得

戶叫

由三式并代入題給數(shù)據(jù)得

xo=O.O625m

(2)假設(shè)A、C和D、B間的彈簧壓縮量分別為制和及，有

Xl+X2=2xo

由牛頓第二定律得

kx,-kx2=ma

代入題給數(shù)據(jù)得

14

xi=0.1375m

X2=-0.0125m

由X2<0可知，此時薄板。己與金屬塊分離，D、8間彈簧已恢復(fù)原長，無彈力。金屬

塊水平方向加速運動所需的合力全部由A、C間彈簧的彈力提供。設(shè)4、C和。、B間

彈簧實際壓縮量分別為箱'、X2',則

X2'=0

由牛頓運動定律可得

kx\'=ma

由式可得

xi'=0.15m

由于此時最大靜摩擦力

/max=悶=120N>mg

故金屬塊受到的摩擦力大小為

/=m<?=100N

15.如圖，光滑絕緣水平桌面位于以曲、cd為邊界的勻強(qiáng)電場中，電場方向垂直邊界

向右。兩小球A和8放置在水平桌面上，其位置連線與電場方向平行。兩小球質(zhì)量均

為m,A帶電荷量為g(g>0),8不帶電。初始時小球A距好邊界的距離為L,兩小

球間的距離也為小已知電場區(qū)域兩個邊界ab、cd間的距離為10L,電場強(qiáng)度大小為￡,

現(xiàn)釋放小球A,A在電場力作用下沿直線加速運動，與小球B發(fā)生彈性碰撞。兩小球碰

撞時沒有電荷轉(zhuǎn)移，碰撞的時間極短。求：

(1)兩小球發(fā)生第一次碰撞后，8獲得的動量大??；

(2)兩小球發(fā)生第一次碰撞后至第二次碰撞前，A、〃間的最大距離；

(3)當(dāng)小球8離開電場區(qū)域時，4在電場中的位置。

d

【答案】⑴；(2)L：(3)距cd邊界的距離為L

【詳解】

(1)設(shè)小球4的加速度為m與小球8第一次碰前速度為血，根據(jù)牛頓運動定律和運動學(xué)

公式，有

c/E=ma①

說=2aL②

設(shè)碰撞后4、B的速度大小分別為山]、口川由量守恒和能量守恒，有

機(jī)%=

mvAl+mv8](3)

5加；=3加4+;根喙④

聯(lián)立①②③④式，得

5=°

""=摩⑤

小球8獲得的動量大小為

pB\=