2021年湖南省新高考綜合模擬

物理核心素養(yǎng)卷（04）

一、選擇題:本題共6小題，每小題4分，共24分，每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求

的。

1.常言道，萬物生長靠太陽。據(jù)科學家論證，太陽向外輻射的能量來自其內部發(fā)生的各種熱核反應，當太

陽內部達到一定溫度時，會發(fā)生"核燃燒"，其中"核燃燒"的核反應方程為；He+X-：Be47,方程中X表

示某種粒子，：Be是不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為了，這個核反應釋放出的能量為△E,光在真空中的傳播速

度為c,下列說法正確的是（）

A.若使：Be的溫度降低，其半衰期會減小

B.方程中的X為電子（_；e）

AE

c.該核反應過程產生的質量虧損為

C

D."核燃燒"的核反應是裂變反應

【答案】C

【解析】A.半衰期的大小與溫度等外界因素無關，若使：Be的溫度降低，其半衰期不變，故A錯誤；

B.根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為2,質量數(shù)為4,即X粒子是；He,故B錯誤；

C.由愛因斯坦質能方程可知，該核反應過程產生的質量虧損為

\E

△m下

故C正確；

D."核燃燒"的核反應是聚變反應，故D錯誤。

故選C。

2.游樂園的小型“摩天輪”上對稱站著質量均為m的8位同學，如圖所示，“摩天輪”在豎直平面內逆時針勻

速轉動，若某時刻轉到頂點。上的甲同學讓一小重物做自由落體運動，并立即通知下面的同學接住，結果

重物掉落時正處在c處（如圖）的乙同學恰好在第一次到達最低點b處接到，己知“摩天輪”半徑為R,重力

加速度為g,（不計人和吊籃的大小及重物的質量，假設人與吊籃之間除腳接觸外沒有其它接觸）。則（）

A.摩天輪輪動的周期為7=2,5

B.乙同學初始狀態(tài)受到的摩擦力向右

2

C.乙同學在最低點處對地板的壓力為機g-t〃吆

64

TT~

D.乙同學在最「同點處對地板的壓力為,"g+—mg

64

【答案】B

【解析】A.由題意可知，由自由落體時間為

,12

h=2gt'

t=2

此時間正好等于運動周期的八分之一，可得摩天輪轉動的周期為

T=8,=16

所以A錯誤；

B.乙同學初始狀態(tài)若沒有摩擦力，支持力與重力都是豎直方向，且方向相反，不可能提供向心力，所以乙

同學此時受到向右的摩擦力，所以B正確；

CD.由牛頓第二定律可得，最高點對應表達式為

4n2

mg-N、R

4n2TI2

N\tng-m-R=mg--mg

最低點對應表達式為

4兀2

-mg=m^rR

4兀27l~

N?='ng+m—rR=mg+—mg

1~o4

所以CD錯誤。

故選Bo

3.如圖所示，在高度不同的兩水平臺階上放有質量分別為mi、佗的兩物體4、B,物體間用輕彈簧相連，

彈簧與豎直方向夾角為。在物體A左端施加水平拉力F,使48均處于靜止狀態(tài)，已知物體A表面光滑,

重力加速度為g,則下列說法正確的是

A.彈簧彈力的大小為誓；

cos6*

B.rm與m2一定相等

C.地面對B的支持力可能為零

D.地面對B的摩擦力大小為F

【答案】D

【解析】A.對A分析，水平方向上有

F辨sin。=F

則彈簧彈力

F

F坤=-------

sin。

豎直方向上有

m]g+Fcos6=N

可知

_N-mtg

cos。

故選項A不符合題意；

BC.物體8在水平方向上平衡，可知B在水平方向上受到向右的摩擦力，則地面對8支持力不為零，豎直方

向上有

F.#cose+N'=初2g

則有

N+N'=niyg+m2g

由此可知叫與機2不一定相等，故選項B、C不符合題意；

D.對整體分析，地面對8的摩擦力大小等于尸，故選項D符合題意.

4.如圖所示，質量均為m的木塊A和&用一個勁度系數(shù)為k的豎直輕質彈簧連接，最初系統(tǒng)靜止，重力

加速度為g，現(xiàn)在用力F向上緩慢拉A直到B剛好要離開地面，則這一過程中彈性勢能的變化量AEp和力F

做的功VV分別為（）

A

B

222-

Anrg-nrg-B2〃「g-

k'kk'k

72c22

C.o,^-^D.o,——2_

kk

【答案】D

【解析】A未加力F時，受力平衡，此時彈簧壓縮量為XI,根據(jù)平衡得

mg-kx、

B剛好離開地面時彈簧的仰長量為X2,根據(jù)平衡得

mg-kx2

A上升過程彈簧壓縮量先減小，后彈簧被拉長，兩次彈簧形變量相同，所以彈性勢能的變化量

￥=0

這一過程中物塊A上升的最大高度為

2ms

x=X.+修=———

一k

根據(jù)能量守恒可知F做的功即為A物體重力勢能的增加量，即

2,n2g2

W=mgx=

k

故選Do

5.一臺小型發(fā)電機外接理想電壓表和電阻為66C的燈泡，如圖甲所示，已知發(fā)電機線圈的匝數(shù)為700、內

阻為4C,燈泡兩端的電壓隨時間按正弦規(guī)律變化的圖像如圖乙所示。下列說法正確的是()

A.t=ixi(r2s時，穿過線圈的磁通量為零

B.BlxlO-2s時,電壓表的示數(shù)為零

C.lmin內，燈泡產生的焦耳熱為183.3J

D.穿過線圈的磁通量變化率的最大值為立Wb/s

6

【答案】D

【解析】A.由圖乙可知當/=lxl0-2s時，發(fā)電機輸出電壓為零，此時線圈平面與中性面重合，穿過線圈

的磁通量為最大值。故A錯誤；

B.理想交流電壓表的示數(shù)為有效值

U=m=j_^!v=iiov

V2V2

故B錯誤；

C.1分鐘內，燈泡產生的焦耳熱為

Q=C=H2x60J=100J

R66

故C錯誤；

D.發(fā)電機的最大電動勢為

￡m=-UZL(//?+r、)=—1170A/^2X(/6乙6+4\)V=-70-0V2FTV

Kooo

根據(jù)

A?

E=n----

At

可得

凰吟邛由

故D正確。

故選D?

6.如圖所示，PQ為放在豎直平面的半圓弧的直徑，。為圓心，小球帶正電，以初速度v沿直徑水平拋出;

甲圖中只受重力作用，乙圖中有豎直向下的勻強電場，丙圖中有垂直紙面向里的勻強磁場，丁圖中有垂直

紙面向外的勻強磁場，小球能垂直落在圓弧弧面上的是（）

【答案】D

【解析】AB.平拋運動中，某時刻速度的反向延長線交于該段時間的水平位移的中點，設該點為M甲圖

中，小球的水平位移一定小于直徑，則N點一定在圓心。點的左側，小球不能垂直落在圓弧弧面上；乙圖

中的小球做類平拋運動，同理，也不能垂直落在圓弧弧面上，AB錯誤；

C.假設小球依舊落在同一點，洛倫茲力不做功，因此小球落在圓弧面上的速度大小不變，要垂直落入圓弧

面，說明速度和豎直方向的夾角變大，則豎直方向的速度變大，水平方向的速度減小，丙圖中的小球所受

的洛倫茲力向上，在水平方向加速，豎直方向減速，其速度的反向延長線與PQ的交點M一定在N點左側，

一定不能垂直落在圓弧弧面上，C錯誤；

D.丁圖中的小球所受的洛倫茲力向下，水平方向減速豎直方向加速，小球能垂直落在圓弧弧面上，D正確。

故選D。

二、選擇題:本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求全

部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。

7.如圖所示，汽車質量為m,以恒定功率P沿一傾角為。的長斜坡向上行駛，汽車和斜坡間的動摩擦因數(shù)

為U，某一時刻t時刻速度大小為V,則（）

A.t時刻汽車的牽引力為￡

V

B.t時刻汽車的牽引力為mgsin0+pi/T)gcos0

p

C.t時刻汽車的加速度為----(gsin。+〃gcos0)

mv

P

D.汽車上坡的最大速度為——

mgsind

【答案】AC

PP

【解析】t時刻的牽引力為F=—,故A正確，B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律可知--mgsin0-nmgcos0=ma,

vv

P

解得a=------(gsin9+ngcos0),故C正確；當牽弓|力F=mgsin6+Rmgcos6時,速度達到最大

mv

v=———-----------故D錯誤，故選AC.

mgsmO+jLimgcosU

8.宇航員飛到一個被稠密氣體包圍的某恒星上進行科學探索。他站在該恒星表面，從靜止釋放一個質量為

m的物體，由于氣體阻力，其加速度。隨下落位移x變化的關系圖象如圖所示。已知該星球半徑為R,萬有

引力常量為G。下列說法正確的是()

R

A.該恒星的平均密度為士*

4G

B.該恒星的第一宇宙速度為J病

4兀人我+/7)3

C.衛(wèi)星在距該恒星表面高h處的圓軌道上運行的周期為7

Va。

D.從釋放到速度剛達最大的過程中，物體克服阻力做功空血

【答案】BD

【解析】A.物體下落的位移X=0時，空氣阻力也為0,由圖可知，/就是恒星上的重力加速度.在恒星

表面，根據(jù)重力等于萬有引力，可得

-Mm

所以恒星的質量

M;皿

G

再由球體的體積公式

A

%星=鏟叱

解得恒星的平均密度為

_M_3ao

'恒星腺星4兀GR

A錯誤;

B.由萬有引力提供向心力得

-Mmv2

G——=m—

R2R

解得

YR

B正確;

C.由萬有引力提供向心力得

G（R+U"

解得衛(wèi)星在距該恒星表面高h處的圓軌道上運行的周期為

._2-（R+力）卜+h

1R\a。

C錯誤；

D.因為物體由靜止下落，初速度為零，根據(jù)加速度。隨下落位移x變化的關系圖象圍成的面積表示速度平

方的一半，得

v2c1

=2x--a0x0=670%0

再根據(jù)動能定理

12

ma/o-Wf=—mv-0

解得

叼號

D正確；

故選BD.

9.如圖所示，在真空中固定兩個等量異種的點電荷+4和-4.兩個點電荷連線中點為尸，M點在連線上。

在+4和-4的電場中，有一個正方形MNOP,后放入的檢驗電荷不影響原電場，下列說法正確的是（）

+q

A.M點電勢低于N點電勢

B.A/點電場強度大于。點的電場強度

C.將同一負檢驗電荷放在P點與。點，在P點的電勢能較大

D.移動同一負檢驗電荷從。到N與從P和M相比，電場力做的功%V<W^M

【答案】BD

【解析】A.M點離正電荷較近，則M點電勢高于N點電勢，選項A錯誤；

B.M點電場強度大于P點的場強，而P點場強大于。點的電場強度，則M點電場強度大于。點的電場

強度，選項B正確；

C.P。所在的直線為等勢線，則將同一負檢驗電荷放在2點與。點，電勢能相同，選項C錯誤；

D.因PM間的電勢差大于ON之間的電勢差，根據(jù)W=Uq可知移動同一負檢驗電荷從。到N與從尸和M相

比，電場力做的功叫v<叱狎，選項D正確。

故選BDo

10.如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內存在方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁

場。長為/的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導電轉軸上，隨軸以角速度。勻速轉

動.在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在

電容器極板間處于靜止狀態(tài).已知重力加速度為g,不計其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）

A.棒產生的電動勢為

2

B.微粒的電荷量與質量之比為2g

Br2co

C.電阻消耗的電功率為生至

4R

D.電容器所帶的電荷量為絲的

2

【答案】BCD

【解析】A.如圖所示，金屬棒繞00'軸切割磁感線轉動，棒產生的電z；力勢

口cor1

E=BDr-----=—Br'c2o

22

A錯誤；

B.電容器兩極板間電壓等于電源電動勢E,帶電微粒在兩極板間處于靜止狀態(tài)，則

E

q—=mg

a

即

幺=邈=dg=2dg

丁五一。戶;京

2

B正確;

c.電阻消耗的功率

E2B2r4(o2

Dr=----=------------

R4R

C正確；

D.電容器所帶的電荷量

Q=CE=CB^O

D正確。

故選BCD。

三、非選擇題:共56分。第11?14題為必考題，每個試題考生都必須作答第15?16題為選考題，考生根據(jù)

要求作答。

(-)必考題:共43分。

11.在探究物體質量一定時加速度與力的關系實驗中,小明同學做了如圖甲所示的實驗改進，在調節(jié)桌面

水平后，添加了用力傳感器來測細線中的拉力o

⑴關于該實驗的操作，下列說法正確的是.

A.必須用天平測出砂和砂桶的質量

B.一定要保證砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量

C.應當先釋放小車，再接通電源

D.需要改變砂和砂桶的總質量，打出多條紙帶

(2)實驗得到如圖乙所示的紙帶，已知打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz,相鄰兩計數(shù)點之間還有四

個點未畫出，由圖中的數(shù)據(jù)可知，小車運動的加速度大小是.m/s2。(計算結果保留三位有效數(shù)字)

⑶由實驗得到小車的加速度。與力傳感器示數(shù)F的關系如圖丙所示。則小車與軌道的滑動摩擦力

Ff=.N。

【答案】D2.401.0

【解析】(lg]AB.對小車的拉力是通過力傳感器得到的，故無需測量沙和沙桶的質量，也不需要滿足沙和

沙桶的總質量遠小于小車的質量，故AB錯誤；

C.使用打點計時器，應先接通電源，在釋放小車，故C錯誤；

D.探究物體質量一定時加速度與力的關系，要改變沙和沙桶的總質量，打出多條紙帶，故D正確。

故選D。

⑵⑵打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz,相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，可知相鄰兩計數(shù)

點之間的時間間隔為

T=5X-L=0.1S

f

根據(jù)?=可得

a=為7?！陎10-2=2.40m/s2

4T2

⑶⑶根據(jù)牛頓第二定律可知

2F-Ff=ma

解得f1.0N。

12.在物理課外活動中，小明同學制作了一個簡單的多用電表，圖甲為電表的電路原理圖。已知選用的電

流表內阻Rg=10Q、滿偏電流/g=10mA,該多用電表表盤如圖乙所示，下排刻度均勻，C為上排刻度線的

中間刻度，由于粗心上排刻度線對應數(shù)值沒有標出。

⑴為了測該多用電表歐姆擋的電阻和表內電源的電動勢，小明同學在實驗室找到了一個電阻箱，設計了如

下實驗:

①將選擇開關接2,紅、黑表筆短接，調節(jié)Ri的阻值使電表指針mA處。

②將多用電表紅、黑表筆與電阻箱相連，調節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處，此時電阻箱如圖丙所示,

則C處刻度應為00

③計算得到多用電表內電池的電動勢為V（保留2位有效數(shù)字）

（2）將選擇開關接2,調零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連，若指針指在圖乙中電流檔7.0mA位置

處，則待測電阻的阻值為Q（保留2位有效數(shù)字）

⑶若只將實驗中的電流表換成滿偏電流為100mA的電流表，則歐姆表的倍率將。（選填"變大"、

"變小"或"不變"）。

【答案】101501.564變小

【解析】（1）①⑴將選擇開關接2,紅、黑表筆短接，調節(jié)色的阻值使電表指針滿偏，即指10mA處。

②⑵將多用電表紅、黑表筆與電阻箱相連，調節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處，此時電阻箱讀數(shù)為150Q,

則C處刻度應為150Q。

③⑶由閉合電路的歐姆定律可知

E

2*4+150

計算得到多用電表內電池的電動勢為

E=150xl0xl0^V=1.5V

⑵⑷將選擇開關接2,調零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連，若指針指在圖乙中電流檔7.0mA位

置處，則

E

7x10-3=

凡+Rx

解得

&=64。

即待測電阻的阻值為64Q；

⑶⑸若只將實驗中的電流表換成滿偏電流為100mA的電流表，則根據(jù)

E

可知歐姆表的內阻減小，指針指到相同的位置表示待測電阻Rx的值變小，即歐姆表的倍率將減小。

13.如圖所示，兩豎直放置、相距為L的平行光滑金屬導軌J和K的頂端用導線相連，在導軌兩個水平區(qū)域

內存在相距高度為h的勻強磁場I和II,設兩磁場豎直寬度均為d,磁感應強度均為B,方向均垂直紙面向

里。一阻值為R、質量為m、長度為L的金屬棒水平緊靠兩豎直導軌，從距離磁場I上邊界高為H（H>h）

處由靜止釋放，且在進入兩磁場時金屬棒中的電流恰好相等。不計金屬導軌及導線電阻，重力加速度為g。

求：

⑴金屬棒剛進入磁場I時所受安培力的大??；

(2)金屬棒穿過兩磁場過程中產生的總焦耳熱。

【答案】⑴B七42gHq)2mg(h+d)

R

【解析】(1)導體棒做自由落體運動

v2=2gH

導體切割磁感線

E=BLv

根據(jù)閉合電路歐姆定律

/一

R

安培力為

F=BIL=BY河

R

(2)導體棒勻加速通過力

v2—v'2—2gh

根據(jù)能量守恒定律

gmv2-gmv'~+mgd=Q'

又因

Q=2Q'

解得

Q=2tng（h+d）

14.某人參加戶外活動，水平輕繩一端固定，人手握輕繩另一端從靜止開始無初速度運動，到最低點時松

開輕繩，最后落到水平地面上。如圖所示，將這一過程簡化：長度為L的不可伸長的輕繩一端固定于。點,

另一端栓接一質量為m的小球（可視為質點），。點距離水平地面高度為H（t<H）,將輕繩水平拉直，

使小球從靜止開始無初速度釋放，小球到達最低點時與輕繩脫離，最后落到水平地面上，已知重力加速度

為g，不計空氣阻力。求：

（1）小球落地前瞬時速度大?。?/p>

⑵如果L大小可以改變（L仍小于H）,其他條件不變，求小球落地點與。點的最大水平距離。

【答案】（1）V=y[2^H（2）XnuLX=H

【解析】（1）設小球落地前瞬時速度大小為v,由機械能守恒定律得

~1mv2=mgHTT

解得

v=《2gH

（2）設小球擺至最低點時，速度大小為V。

12T

—mvQ二mgL

V0=y/2gL

小球在最低點脫離輕繩后做平拋運動，歷時t落地，設小球落地點與。點的水平距離為X,有

H—=ggf2

x^UH-L）

當

L=H-L

即

時，小球落地點與0點的最大水平距離為

=H

（二）選考題:共13分。請考生從兩道中任選一題作答。如果多做，則按第一題計分。

15.［物理選修3-3J

（1）,如圖所示，水平地面上放置一個導熱性能良好的氣缸，氣缸內用活塞封閉著一定質量的理想氣體,

一條輕細繩一端連接在活塞上，另一端繞過兩個光滑的定滑輪后連接在一個可施加拉力的傳感器上，傳感

器由計算機控制，開始時活塞和氣缸均靜止?，F(xiàn)通過計算機對活塞施加拉力，讓活塞緩慢向上移動，發(fā)現(xiàn)

活塞始終沒有被從氣缸中拉出，周圍環(huán)境溫度不變，不計一切摩擦，則在拉動活塞的過程中，下列說法正

確的是o

A.氣缸內氣體對活塞單位時間內碰撞的次數(shù)先減少后不變

B.氣缸對地面的壓力先不變后逐漸減小到零

C.缸內氣體對外做功，氣體從外界吸收熱量

D.缸內氣體從外界吸收熱量，分子勢能增加

E.傳感器施加的拉力最大值與氣缸、活塞和缸內氣體的總重力大小相等

【答案】ACE

【解析】AE.由于氣缸導熱，緩慢拉動活塞時缸內氣體溫度不變，氣體分子平均動能不變，活塞上移時，

氣體體積增大，溫度不變而壓強減小，當繩的拉力增大到等于氣缸、活塞和缸內氣體的總重力時，氣缸離

開地面向上運動，此時氣體體積不變，壓強不變，因此氣缸內氣體對活塞單位時間內碰撞的次數(shù)先減少后

不變，AE正確：

B.氣缸對地面的壓力先減小后為零，B錯誤；

C.拉力對活塞做功，而氣體由于體積增大而對外做功，但其內能保持不變，根據(jù)熱力學第一定律，氣體從

外界吸熱，C正確：

D.理想氣體只有分子動能，沒有勢能，D錯誤。

故選ACE。

（2）.研究大氣現(xiàn)象時可把溫度、壓強相同的部分氣體叫做氣團，氣團的直徑達幾千米，邊緣部分與外界

的熱交換對整個氣團沒有明顯影響，氣團在上升過程中可看成是一定質量理想氣體的絕熱膨脹。設氣團在

上升過程中，由狀態(tài)I（P-匕、1）絕熱膨脹到狀態(tài)11（，2、%、T2＞可判斷（《（填"＞或

氣團在此過程中對外做的功為W,則其內能變化AE=,氣團在變化前后的分子間平均距離之比

4

/-----------------'

【答案】＞-w田

【解析】口1氣團在上升過程中，由狀態(tài)I（P1、0、71）絕熱膨脹到狀態(tài)口（P2、%、72）,對外做功，

內能減小，溫度降低，TI＞72；

[2].氣團在絕熱膨脹過程中對外做的功為W