湖南省常德市2021届新高考物理模拟试题(2)含解析

湖南省常德市2021届新高考物理模拟试题（2）
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．中国散裂中子源项目由中国科学院和广东省共同建设，选址于广东省东莞市大朗镇，截止到2019年8月23日正式投入运行1年。

散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具，如一台“超级显微镜”，可以研究DNA、结晶材料、聚合物等物质的微观结构。

下列关于中子的说法正确的是（）
A．卢瑟福预言了中子的存在，并通过实验发现了中子
B．原子核中的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定
C．散裂中子源中产生的强中子束流可以利用电场使之慢化
D．若散裂中子源中的中子束流经慢化后与电子显微镜中的电子流速度相同，此时中子的物质波波长比电子的物质波波长长
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子，故A错误；
B．中子不带电，则原子核中的中子与其他核子间无库伦力，但有核力，有助于维系原子核的稳定，故B 正确；
C．中子不带电，则散裂中子源中产生的强中子束不可以利用电场使之慢化，故C错误；
D．根据德布罗意波波长表达式
h h
λ==
p mv
若散裂中子源中的中子束流经慢化后的速度与电子显微镜中的电子流速度相同，因中子的质量大于电子的质量，则中子的动量大于电子的动量，则此时中子的物质波波长比电子的物质波波长短，故D错误。

故选B。

2．如图所示，由均匀导线绕成的直角扇形导线框OMN绕O点在竖直面内从匀强磁场边界逆时针匀速转动，周期为T，磁场的方向垂直于纸面向里，线框电阻为R，线框在进入磁场过程中回路的电流强度大小为I，则（）
A．线框在进入磁场过程中回路产生的电流方向为顺时针
B．线框在进入与离开磁场的过程中ON段两端电压大小相等
C ．线框转动一周过程中产生的热量为12I 2RT
D ．线框转动一周过程中回路的等效电流大小为
2
I 【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】 A ．线框在进入磁场过程中，磁通量向里增加，由楞次定律判断知回路产生的电流方向为逆时针，故A 错误；
B ．线框在进入磁场时，ON 段电压是外电压的一部分；线框在离开磁场时，ON 段电压是外电压，而两个过程外电压相等，所以线框在进入与离开磁场的过程中ON 段两端电压大小不等，故B 错误；
C ．线框转动一周过程中产生的热量为
221242
T Q I R I RT =⋅= 故C 正确；
D ．设线框转动一周过程中回路的等效电流大小为I′，则
Q=I′2RT
解得
22
I I '= 故D 错误。

故选C 。

3．如图所示，定滑轮通过细绳OO ' 连接在天花板上，跨过定滑轮的细绳两端连接带电小球A 、B ，其质量分别为m 1 、 m 2 （ m 1 ≠ m 2 ）。

调节两小球的位置使二者处于静止状态，此时OA 、OB 段绳长分别为l 1、l 2 ，与竖直方向的夹角分别为α、β 。

已知细绳绝缘且不可伸长， 不计滑轮大小和摩擦。

则下列说法正确的是（ ）
A ．α ≠ β
B ．l 1∶l 2 = m 2∶ m 1
C ．若仅增大 B 球的电荷量，系统再次静止，则 OB 段变长
D ．若仅增大 B 球的电荷量，系统再次静止，则 OB 段变短
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A. 因滑轮两边绳子的拉力相等，可知α = β，选项A 错误；
B 画出两球的受力图，由三角形关系可知
111
m g T OC l = 222
m g T OC l = 其中T 1=T 2则
1221
l m l m = 选项B 正确；
CD. 由关系式1221
l m l m =可知，l 1和l 2的大小由两球的质量关系决定，与两球电量关系无关，则若仅增大 B 球的电荷量，系统再次静止，则 OB 段不变，选项CD 错误。

故选B 。

4．小球在水中运动时受到水的阻力与小球运动速度的平方成正比，即2
f kv =，则比例系数k 的单位是 A ．2k
g m ⋅
B ．kg m ⋅
C ．kg /m
D ．2kg /m
【答案】C
【解析】
【详解】
由2
f kv =可得k 的单位为k
g /m
A.A 项与 上述分析结论不相符，故A 错误；
B.B 项与 上述分析结论不相符，故B 错误；
C.C 项与 上述分析结论相符，故C 正确；
D.D 项与 上述分析结论不相符，故D 错误。

5．2013年12月2日，“嫦娥三号”成为了全人类第一个在月球背面成功实施软着陆的探测器。

为了减小凹凸不平的月面可能造成的不利影响，“嫦娥三号”采取了近乎垂直的着陆方式。

已知：月球半径为R ，表面重力加速度大小为g ，引力常量为G ，下列说法正确的是（ ）
A ．“嫦娥三号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的过程中处于超重状态
B ．为了减小与地面的撞击力，“嫦娥三号”着陆前的一小段时间内处于失重状态
C ．“嫦娥三号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的周期约为T=R g
D ．月球的密度为ρ=
34g RG
π 【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】 A ． “嫦娥三号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的过程中万有引力全部提供向心力，处于完全失重状态，故A 错误；
B ． 为了减小与地面的撞击力，在“嫦娥三号”着陆前的一小段时间内“嫦娥四号”需要做减速运动，处于超重状态。

故B 错误；
C ． “嫦娥三号”着陆前近月环绕月球做圆周运动的时万有引力提供向心力，即：
224m R mg T
π⋅= 解得：
2R T g
=故C 错误；
D ． 月球表面的重力近似等于万有引力，则：
2GMm mg R =，343
M R ρ=⋅π 月球的密度：
34g RG
ρπ= 故D 正确。

故选：D 。

6．如图，水平桌面上有三个相同的物体a 、b 、c 叠放在一起，a 的左端通过一根轻绳与质量为33m =kg 的小球相连，绳与水平方向的夹角为60°，小球静止在光滑的半圆形器皿中。

水平向右的力F=20N 作用在b 上，三个物体保持静状态。

g 取10m/s 2。

下列说法正确的是（
）
A ．物体a 对桌面的静摩擦力大小为10N ，方向水平向右
B ．物体b 受到物体a 给的一个大小为20N 的摩擦力，方向向左
C ．物体c 受到向右的静摩擦力，大小为20N
D ．在剪断轻绳的瞬间，三个物体一定会获得向右的加速度
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．对m 受力分析
在竖直方向
2sin 60T mg ︒=
则绳子拉力为
3310
N30N
2sin603
2
mg
T
︒
⨯
===
⨯
对a、b、c整体受力分析，水平方向根据平衡条件
T F f
=+
则桌面对a的静摩擦力方向水平向右，大小为
30N20N10N
f T F
=-=-=
根据牛顿第三定律可知，a对桌面的静摩擦力大小为10N，方向水平向左，A错误；
B．对b、c整体受力分析，水平方向根据平衡条件
20N
F f
='=
可知物体b受到物体a给的一个大小为20N的摩擦力，方向向左，B正确；
C．对c受力分析可知，物体仅受重力和支持力，受到的摩擦力为0，C错误；
D．地面对a、b、c整体的最大静摩擦力大小未知，在剪断轻绳的瞬间，系统的运动状态未知，D错误。

故选B。

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，直线上M、N两点分别放置等量的异种电荷，A、B是以M为圆心的圆上两点，且关于直线对称，C为圆与直线的交点。

下列说法正确的是
A．A、B两点的电场强度相同，电势不等
B．A、B两点的电场强度不同，电势相等
C．C点的电势高于A点的电势
D．将正电荷从A沿劣弧移到B的过程中，电势能先增加后减少
【答案】BD
【解析】
【详解】
AB．在等量的异种电荷的电场中，两点电荷产生好的电场强度大小为
2
kQ
E
r
=，由平行四边形定则合成，A、B、C三点的场强方向如图所示：
结合对称性可知，A 与B 两点的电场强度大小相等，方向不同，则两点的场强不同；而比较A 与B 两点的电势，可由对称性可知沿MA 和MB 方向平均场强相等，则由U E d =⋅可知电势降低相同， 故有A B ϕϕ=；或由点电荷的电势(决定式kQ r
ϕ=)的叠加原理，可得A B ϕϕ=，故A 错误，B 正确； C ．从M 点沿MA 、MB 、MC 三个方向，可知MA 和MB 方向MC 方向的平均场强较大，由U E d =⋅可知沿MC 方向电势降的多，而等量异种电荷连线的中垂线与电场线始终垂直，为0V 的等势线，故有 0V A B C ϕϕϕ=>=，
故C 错误；
D ．正电荷在电场中的受力与场强方向相同，故由从A 沿劣弧移到B 的过程，从A 点电场力与运动方向成钝角，到B 点成直角，后变成锐角，故有电场力先做负功后做正功，由功能关系可知电势能先增大后减小，故D 正确；
故选BD 。

8．图甲为研究光电效应的电路图，图乙为静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核
衰变后产生的
新核Y 和某种射线的径迹，下列说法正确的是（ ）
A ．图甲利用能够产生光电效应的两种（或多种）频率已知的光进行实验可测出普朗克常量
B ．图甲的正负极对调，在光照不变的情况下，可研究得出光电流存在饱和值
C ．图乙对应的衰变方程为
D ．图乙对应的衰变方程为
【答案】ABD
【解析】
【详解】
A.根据光电效应方程得，联立两式解得，所
以分别测出两次电流表读数为零时电压表的示数U1和U2即可测得普朗克常量，选项A正确；
B.题图甲电源的正负极对调，此时光电管中所加电压为正向电压，在光照不变的情况下，通过调节滑动变阻器可调节光电管两端的电压，可研究得出光电流存在的饱和值，选项B正确；
CD.由题图乙可知，发生的是衰变，故衰变方程为，选项D正确，C错误.
9．如图所示，竖直平面xOy内存在沿x轴正方向的匀强电场E和垂直于平面xOy向内的匀强磁场B，下面关于某带正电粒子在xOy平面内运动情况的判断，正确的是（）
A．若不计重力，粒子可能沿y轴正方向做匀速运动
B．若不计重力，粒子可能沿x轴正方向做匀加速直线运动
C．若重力不能忽略，粒子不可能做匀速直线运动
D．若重力不能忽略，粒子仍可能做匀速直线运动
【答案】AD
【解析】
【详解】
A．若不计重力，当正电荷沿y轴正方向运动时，受到的电场力沿x轴正方向，受到的洛伦兹力沿x轴负=，则粒子做匀速直线运动，选项A正确；
方向，若满足qE qvB
B．粒子沿x轴正方向运动时，因洛伦兹力沿y轴方向，粒子一定要偏转，选项B错误；
CD．重力不能忽略时，只要粒子运动方向和受力满足如图所示，粒子可做匀速直线运动，选项C错误、D正确。

故选AD。

10．如图所示，由某种粗细均匀的总电阻为2R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方
向竖直向下的匀强磁场B 中。

一电阻为R 的导体棒PQ 接入电路，在水平拉力作用下沿ab 、de 。

以速度D 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。

在PQ 从靠近ad 边向bc 边滑动的过程中（ ）
A ．PQ 中电流先增大后减小
B ．PQ 两端电压先减小后增大
C ．PQ 上拉力的功率先减小后增大
D ．线框消耗的电功率先增大后减小
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A ．导体棒为电源产生的电动势为
E BLv =
等效电路为左边电阻1R 和右边2R 并联，总电阻为
1212
R R R R R R =++总 又线框总电阻为2R ，在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中，总电阻先增大后减小，总电流先减小后增大，故A 项错误；
B ．PQ 两端电压为路端电压
U E IR =-
即先增大后减小，故B 项错误；
C ．拉力的功率等于克服安培力做功的功率，有
P BILv EI ==安
先减小后增大，故C 项正确；
D ．根据功率曲线可知当外电阻1212
R R R R R =+时输出功率最大，而外电阻先由小于R 的某值开始增加到12
R ，再减小到小于R 的某值，所以线框消耗的功率先增大后减小，故D 项正确． 故选CD 。

11．2019年1月11日1时11分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将“中星2D”卫
星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。

该卫星可为全国广播电台、电视台等机构提供广播电视及宽带多媒体等传输任务。

若已知“中星2D”的运行轨道距离地面高度h 、运行周期T 、地球的半径R ，引力常量G ，根据以上信息可求出（ ）
A ．地球的质量
B ．“中星2D”的质量
C ．“中星2D”运行时的动能
D ．“中星2D”运行时的加速度大小
【答案】AD
【解析】
【详解】
AB ．根据222()()()Mm G m R h R h T
π=++可得 23
2
4()R h M GT π+= 但是不能求解m ，选项A 正确，B 错误；
C ． “中星2D”的质量未知，则不能求解其运行时的动能，选项C 错误；
D ．根据 2()
Mm G ma R h =+ 可得 2
()GM a R h =+ 可求解“中星2D”运行时的加速度大小，选项D 正确；
故选AD 。

12．在光滑的绝缘水平面上，有一个正三角形abc ，顶点a 、b 、c 处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示，D 点为正三角形的中心，E 、G 、H 点分别为ab 、ac 、bc 的中点，F 点为E 点关于顶点c 的对称点，则下列说法中正确的是（ ）
A ．D 点的电场强度为零
B ．E 、F 两点的电场强度等大反向、电势相等
C ．E 、G 、H 三点的电场强度和电势均相同
D ．若释放c 处的电荷，电荷在电场力作用下将做加速运动（不计空气阻力）
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．D点到a、b、c三点的距离相等，故三个电荷在D点的场强大小相同，且夹角互为120°，故D点的场强为0，故A正确；
B．由于a、b在E点的场强大小相等方向相反，故E点的场强仅由电荷c决定，故场强方向向左，而电荷c在DF位置的场强大小相同方向相反，但电荷a、b在F点的场强矢量和不为0，故EF两点的电场强度大小不同，方向相反，故B错误；
C．E、G、H三点分别为ab、ac、bc的中点，故E的场强仅由电荷c决定，同理G点的场强仅由电荷b 决定，H点的场强仅由电荷a决定，故三点的场强大小相同，但方向不同，故C错误；
D．若释放电荷c，则a、b在C点的合场强水平向右，故a、b始终对c有斥力作用，故c电荷将一直做加速运动，故D正确。

故选AD。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．如图所示，梁老师在课堂做“验证力的平行四边形定则”实验时，橡皮条的一端固定在黑板上方的A 点，另一端被两个弹簧测力计拉到O点。

(1)下列原因可能会导致实验结果不准确的是________
A．弹簧测力计在实验前没有调零
B．弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧侧力计刻度
C．弹簧测力计自身的重力对拉力大小有影响
D．拉橡皮条的细绳套粗一些且短一些，实验效果较好
(2)为了提高实验的准确性，减少误差，请提出合理的解决办法(一条即可)_________
(3)两弹簧测力计的读数分别为F1和F2，两细绳的方向分别与橡皮条延长线的夹角为α1和α2，如图所示，以下说法正确的是______.
A．为了验证力的平行四边形定则，只需作力的图示来表示分力与合力
B．实验中用平行四边形定则求得的合力F一定与OA在一条直线上
C．若保持O点的位置和夹角α1不变，夹角α2可变，若F1增大，则F2可能减小
D ．两弹簧测力计间的夹角α1和α2之和必须取90°
【答案】AD 将竖直平面转到水平面 C
【解析】
【详解】
(1)[1]A ．弹簧测力计在实验前没有调零，弹簧测力计测力时会导致实验结果不准确，故A 符合题意； B ．本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边定则，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大，读数时视线必须与刻度尺垂直，防止视觉误差，故B 不符合题意；
C ．弹簧测力计测的是拉力大小而不是重力大小，所以弹簧测力计自身的重力，不会导致实验结果不准确，故C 不符合题意；
D ．在实验中要减小拉力方向的误差，应让标记同一细绳方向的两点尽量远些，故细绳应该长一些；拉橡皮条的细绳套粗一些且短一些，会导致实验结果不准确，故D 符合题意；
故选AD ；
(2)[2]为了提高实验的准确性，减少误差要选用弹性小且适当长的细绳或将竖直平面转到水平面；
(3)[3]A ．为了验证力的平行四边形定则，应采用作力的图示来表示分力与合力，但不是只需作力的图示来表示分力与合力，故A 错误；
B ．因实验中存在误差，故不可能严格使F 与F '重合，所以实验中用平行四边形定则求得的合力F 不一定沿OA 直线方向，故B 错误；
C ．对点O 受力分析，受到两个弹簧的拉力和橡皮条的拉力，保持O 点的位置和夹角1α不变，即橡皮条长度不变，弹簧拉力1F 方向不变，弹簧拉力2F 方向和大小都改变，如图：
根据平行四边形定则可以看出1F 的读数不断增大时，2F 先变小后变大，所以若1F 增大时，2F 可能变小，故C 正确；
D ．实验中，把橡皮筋的另一端拉到O 点时，两个弹簧测力计之间的夹角不一定是取90︒，故D 错误； 故选C 。

14．一个小电珠上标有“2V 2W 、”的字样，现在要用伏安法描绘出这个电珠的U I -图象，有下列器材供选用：
A ．电压表（量程为0~3V ，内阻约为10k Ω）
B ．电压表（量程为015V :，内阻约为20k Ω）
C ．电流表（量程为00.6A :，内阻约为1Ω）
D ．电流表（量程为0 1.0A :，内阻约为0.4Ω）
E ．滑动变阻器（阻值范围为05Ω:，额定电流为10A ）
F ．滑动变阻器（阻值范围为0500Ω:，额定电流为0.2A ）
(1)实验中电压表应选用_______，电流表应选用_______（均用器材前的字母表示）。

(2)为了尽量减小实验误差，要电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器调节方便，滑动变阻器应选用_________（用器材前的字母表示）。

(3)请在虚线框内画出满足实验要求的电路图_____，并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图_______
【答案】A D E
【解析】
【详解】
(1)[1]因为电珠的额定电压为2V ，为保证实验安全，选用的电压表量程应稍大于2V ，但不能大太多，量程太大则示数不准确，所以只能选用量程为03V :的电压表，故选A ；
[2]由P UI =得，电珠的额定电流
1A P I U
== 应选用量程为0 1.0A :的电流表，故选D 。

(2)[3]由题意可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中，为调节方便应选总阻值小的滑动变阻器，故选E 。

(3)[4][5]电珠内阻
2
2Ω
U R P
== 电压表内阻远大于电珠内阻，应采用电流表外接法，故电路图和实物连接图分别如图乙、丙所示
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图所示，粗细均匀的U 形玻璃管，左端封闭，右端开口，竖直放置。

管中有两段水银柱a 、b ，长分别为5cm 、10cm ，两水银液柱上表面相平，大气压强为75cmHg ，温度为27℃，a 水银柱上面管中封闭的A 段气体长为15cm ，U 形管水平部分长为10cm
，两水银柱间封闭的B 段气体的长为20cm ，给B 段气体缓慢加热，使两水银柱下表面相平，求此时：
(i)A 段气体的压强；
(ii)B 段气体的温度为多少?
【答案】（1）80cmHg （2）375K
【解析】
【分析】
（1）根据液面的位置求解气体内部压强的值；（2）找到气体的状态参量，然后结合盖吕萨克定律求解气体的温度.
【详解】
（1）加热后，当b 水银柱向上移动到两水银柱下表面相平时，B 段气体压强p B =p 0+10cmHg=85cmHg ； A 段气体的压强为p A =p B -5cmHg=80cmHg
（2）给B 段气体缓慢加热时，B 段气体发生的是等压变化，则a 水银柱处于静止状态，当b 水银柱向上
移动到两水银柱下表面相平时，设此时B 段气体的温度为T 2，则1212
L S L S T T = 式中L 1=20cm ，L 2=25cm
解得T 2=375K
16．如图所示，在光滑绝缘的水平面上有两个质量均为m 的滑块A 、B ，带电量分别为+ q 、+Q ，滑块A 以某一初速度v 从远处沿AB 连线向静止的B 运动，A 、B 不会相碰。

求：运动过程中，A 、B 组成的系统动能的最小值E k 。

【答案】214mv 【解析】
【分析】
【详解】
两滑块相距最近时，速度相同，系统总动能最小， 由动量守恒定律有：
mv=2mv 共
所以系统的最小动能为：
E k =2211224
m v mv ⋅⋅=共 17．如图甲所示，A 、B 为两平行金属板，S 为B 板上的小孔，半径3m 10R =
的圆与B 板相切于S 处，C 在圆周上，且120SOC ︒∠=。

圆内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场；两板间有分布均匀的电场，电场强度随时间的变化规律如图乙所示。

当0t =时，一靠近S 处的带电粒子由静止释放后，向A 板运动，当6910s t -=⨯时返回S 处，进入磁场后，从C 点离开磁场。

已知粒子的比荷
8110C/kg q m
=⨯，不计粒子重力，粒子不会碰到A 板。

求：
(1)664.510910s --⨯~⨯内的场强大小2E ；
(2)磁感应强度大小B 以及粒子在磁场中运动的时间0t （=3.14π，时间保留两位有效数字）。

【答案】 (1)300V/m ；(2)3310T -⨯，63.510s -⨯
【解析】
【详解】
(1)61 4.510s t -=⨯，取粒子向下运动为正方向。

10t :内，粒子做初速度为零的匀加速直线运动，设加速
度大小为1a ，位移大小为1x ，末速度大小为1v ，则
211112x a t -=- 111v a t -=-
112t t ~内，粒子做类竖直上抛运动，设加速度大小为2a ，则
21112112
x v t a t =-+ 解得
213a a =
根据牛顿第二定律有
11qE ma =
22qE ma =
由题图乙知
1100V/m E =
解得
2300V/m E =
(2)设粒子进入磁场时的速度大小为v ，则 121v v a t =-+
如图所示，由几何关系得
180120302
θ︒︒
︒-==
粒子在磁场中运动的轨道半径 tan R r θ
= 洛伦兹力提供向心力
2
v qvB m r
= 即
mv r qB
= 解得
3310T B -=⨯
粒子在磁场中运动的时间
03r t v
π
= 解得 60 3.510s t -≈⨯。