湖北省荆州市2021届新高考第二次模拟物理试题含解析

湖北省荆州市2021届新高考第二次模拟物理试题
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．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
33 m=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/s2。

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
2sin60
T mg
︒=
则绳子拉力为
33
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
30N 20N 10N 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 。

2．如图所示，电路中所有元件完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计G 中没有电流通过，可能的原因是（ ）
A ．入射光强度较弱
B ．光照射时间太短
C ．入射光的频率较小
D ．光电管上金属对应的极限频率较小
【答案】C
【解析】
【详解】 由k 0E h W υ=-、00W h υ=和光电效应的产生条件可知，能不能产生光电效应现象和光照强度、光照时间
无关，和入射光的频率及光电管上金属对应的极限频率有关，综合分析可知，选项C 项正确，ABD 错误。

故选C 。

3．在下列四个核反应方程中，x 1、x 2、x 3和x 4各代表某种粒子。

①
23519513892038541U n Sr Xe 3x +→++②2311220H x He n +→+③23823492903U Th x →+④24
4
27122134Mg He Al x +→+以下判断正确的是（ ）
A ．x 1是质子
B ．x 2是中子
C ．x 3是α粒子
D ．x 4是氘核 【答案】C
【解析】
【分析】
A ．根据质量数和电荷数守恒得x 1的电荷数为0，质量数为1，所以x 1是中子，故A 错误；
B ．根据质量数和电荷数守恒得x 2的电荷数为1，质量数为2，所以x 2为氘核，故B 错误；
C ．根据质量数和电荷数守恒得x 3的电荷数为2，质量数为4，所以x 3是α粒子，故C 正确；
D ．根据质量数和电荷数守恒得x 4的电荷数为1，质量数为1，所以x 4是质子，故D 错误；
故选C 。

4．、、A B C 三点构成等边三角形，边长为2cm ，匀强电场方向与ABC 构成的平面夹角30°，电势4V A B ϕϕ==，1V C ϕ=，下列说法正确的是（ ）
A ．场强大小为150V /m
B ．场强大小为200V /m
C ．将一个正电荷从A 点沿直线移到C 点，它的电势能一直增大
D ．将一个正电荷从A 点沿直线移到B 点，它的电势能先增大后减小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．匀强电场在ABC 构成的平面上的电场强度分量
cos30E E '=o
因为电势4V A B ϕϕ==，1V C ϕ=，所以AB 为等势线，电场线与AB 垂直指向C ，则
2
41V/m=1003V/m 2sin 6010AC AC U E d --'=
=⨯o 解得 200V/m E =
故A 错误，B 正确；
C ．根据p E q ϕ=，将一个正电荷从A 点沿直线移到C 点，电势一直降低，它的电势能一直减小，故C 错误；
D ．因为AB 为等势线，所以将一个正电荷从A 点沿直线移到B 点，它的电势能不变，故D 错误。

5．如图所示，四根相互平行的固定长直导线L1、L2、L3、L4，其横截面构成一角度为60 的菱形，均通有相等的电流I，菱形中心为O。

L1中电流方向与L2中的相同，与L3、L4，中的相反，下列说法中正确的是（）
A．菱形中心O处的磁感应强度不为零
B．菱形中心O处的磁感应强度方向沿OL1
C．L1所受安培力与L 3所受安培力大小不相等
D．L 1所受安培力的方向与L 3所受安培力的方向相同
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据安培定则，L2、L4导线在菱形中心O处的磁应强度方向沿OL3斜向上，L3、L1导线在菱形中心O处的磁应强度方向沿OL2斜向下，由叠加原理可知，菱形中心O处的合磁场的磁感应强度不为零，且不沿OL1方向，故A正确，B错误；
CD．根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，L1与L3受力如图所示，由各导线中电流大小相等，则每两导线间的作用力大小相等，由平行四边形定则合成可知，L1所受安培力与L 3所受安培力大小相等，方向相反，故CD错误。

故选A。

6．下列说法正确的是____________
A．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
B．一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，最多能产生3个不同频率的光子
C．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
D．原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量
【答案】C
试题分析：β衰变的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，A 错误；一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，最多产生两种不同频率的光子，但是若是大量氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，最多可产生3种不同频率的光子，B 错误；原子核的半衰期与外界因素无关，C 正确；原子核经过衰变生成新核，需要释放出射线，质量减小，D 错误；
考点：考查了原子衰变，氢原子跃迁
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
7．一质量为m 的物体以某一速度冲上一个倾角为37°的斜面，其运动的加速度的大小为0.9g ．这个物体沿斜面上升的最大高度为H ，则在这过程中( )
A ．物体克服重力做功0.9 mgH
B ．物体克服摩擦力做功0.6 mgH
C ．物体的动能损失了1.5 mgH
D ．物体的重力势能增加了mgH
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
AD. 重力势能的增加量等于克服重力做的功mgH ，故重力势能增加了mgH ，故A 错误，D 正确；
B. 物体上滑过程，根据牛顿第二定律，有：mgsin37°+f=ma ，解得摩擦力大小：f=0.3mg ，物体克服摩擦力做功：W f =0.3mg×sin 37
H o =0.5mgH ，故B 错误； C ．物体上滑过程,根据牛顿第二定律,得合外力大小为F 合=ma=0.9mg ，根据动能定理得：△E k =−F 合sin 37H o
=−1.5mgH ，故物体的动能减少了1.5mgH ，故C 正确． 故选CD 。

8．如图所示，匀强电场中三点A 、B 、C 是一个三角形的三个顶点，30ABC CAB ∠=∠=︒，23BC =，电场线平行于ABC ∆所在的平面。

一个带电荷量6
210C q -=-⨯的点电荷由A 点移到B 点的过程中，电势能增加61.210J -⨯，由B 移到C 的过程中电场力做功6610J -⨯，下列说法中正确的是（ ）
A ．
B 、
C 两点间的电势差3V BC U =- B ．A 点的电势低于B 点的电势
C ．负电荷由A 点移到C 点的过程中，电势能增加
D ．该电场的电场强度大小为2V/m 【答案】AC
【解析】
【详解】
AB ．点电荷由A 点移到B 点的过程中，电势能增加61.210J -⨯，则电场力做功W AB =61.210J --⨯，A 、B 两点间的电势差
661.210J 6V 210C
AB AB U W q ---⨯===-⨯ 同理
66610J 3V 210C
B B
C C W U q --⨯===--⨯ A 点的电势高于B 点的电势，故A 正确、B 错误；
C ．设AB 连线中点为
D ，则3V BD U =-，D 点电势与C 点相等，所以电场线方向由A 指向B ，现把负电荷由A 点移动到C 点，电场力做负功，电势能增加，故C 正确；
D ．该电场的场强
1V/m 2cos303
2232AB U BC E ==︒⨯=⨯
故D 错误。

故选AC 。

9．如图所示，正方形的顶点b 、d 在x 轴上，顶点a 、c 在y 轴上，正方形abcd 的中心与坐标原点重合，且Od=0.2m 。

空间有一与xOy 平面平行的匀强电场，已知a 、b 、c 三点的电势分别为2V 、3、-2V ，则下列说法正确的是（ ）
A ．电子在a 点的电势能小于在b 点的电势能
B ．d 点电势为3-V
C ．该匀强电场的电场强度的大小为E=20V/m
D ．电场强度方向斜向上，且电场线与y 轴正方向的夹角为30°
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A ． a 点的电势高于b 点的电势，由p E q ϕ= ，知电子在a 点的电势能小于在b 点的电势能，A 正确；
B ．根据ab dc U U =，有
2V 23V (2V)d ϕ-=--
d 点电势为23-V ，故B 正确；
CD ．由沿电场线方向电势降低，可知电场强度方向斜向下。

设电场线与y 轴正方向的夹角为为θ，由U Ed =分别对a 、c 两点与b 、d 两点列式
40.4cos E θ=⨯
430.4sin E θ=⨯
解得60θ=o ，20V/m E =。

故C 正确，D 错误。

故选ABC 。

10．某探究小组利用图甲所示的电路探究一标签模糊的理想变压器的原、副线圈匝数比。

R 为定值电阻，1L 、2L 为两只标有“5V ，2A”的相同小灯泡，在输入端加如图乙所示的交变电压。

开关S 断开时，灯泡1L 正常发光，测得电阻R 两端的电压与灯泡1L 两端电压相等，则下列说法正确的是（ ）
A ．理思变压器原副线圈的匝数比为2:1
B ．理想变压器原副线圈的匝数比为3:1
C ．定值电阻的阻值为7.5Ω
D ．闭合开关S 后，灯泡1L 变暗
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
AB ．由图乙可知，输入电压的有效值为20V ，断开S ，灯泡L 1正常发光，故灯泡两端的电压为5V ，灯泡中的电流为2A ，即副线圈输出电压为5V ，又因电阻R 两端的电压为5V ，故变压器原线圈的输入电压为15V ，原、副线圈的匝数比
11223 1
n U n U =＝ 故A 错误，B 正确；
C ．由理想变压器输入功率等于输出功率可知，原、副线圈中的电流之比
1221
n I n I ＝ 解得电阻R 中的电流为23
A ，由欧姆定律可知 1
7.5R U R I ==Ω 故C 正确：
D ．开关S 闭合后，电路的总电阻减小，设副线圈输出电压保持不变，故副线圈输出电流增大，根据变流比可知，原线圈输入电流增大，电阻R 两端电压增加，则变压器原线圈输入电压减小，故副线圈输出电压减小，灯泡L 1两端电压降低，灯泡L 1变暗，故D 正确。

故选BCD 。

11．甲、乙两车在平直公路上同向行驶时的v-t 图像如图所示，t 0时刻，两车并排行驶，下列说法正确的是（ ）
A ．t=0时，甲车在乙车前0.68 v 0t 0
B ．两车速度相等的时刻为1.2t 0
C ．两车再次并排行驶的时刻为1.4t 0
D ．两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为0.04v 0t 0
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据“面积”大小表示位移，由图象可知0到0t 内，甲车通过的位移为
100x v t =
乙车通过的位移为
20000010.8(0.2)0.322
x v t t v t =⨯⨯-= 根据题意则有0t =时，乙车在甲车前
01200.68x x x v t ∆=-=
故A 错误；
B ．甲车做匀速直线运动，速度为
0v v =甲
乙车做匀加速直线运动，速度为
0000000
0.8(0.2)(0.2)0.2v v v t t t t t t t =-=--乙 两车速度相等，则有
v v =甲乙
解得
01.2t t =
故B 正确；
C ．设两车再次并排行驶的时刻为1t ，甲车通过的位移为
3010()x v t t =-
乙车通过的位移为
20
4010100
10.8()()2v x v t t t t t =-+⨯⨯- 其中
34x x =
解得
101.4t t = 故C 正确；
D ．甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为
00000(1.40.8)0.6v t t t x v =-=
故D 错误；
故选BC 。

12．如图a 为一列简谐横波在t=2s 时的波形图，图b 为媒质中平衡位置在x=2.5m 处的质点的振动图像，P 是平衡位置为x=1.5m 的质点。

下列说法正确的是____。

A ．波速为0.5m/s
B ．波的传播方向向左
C ．0~2s 时间内，P 运动的路程为8cm
D ．t=1s 时，P 正位于正向最大位移处
E.当t=6s 时，P 恰好回到平衡位置
【答案】ACE
【解析】
【详解】
A ．由图a 可知该简谐横波波长为2m ，由图b 知周期为4s ，则波速为
0.5m/s v T λ
==
故A 正确；
B ．根据图b 的振动图象可知，在 2.5m x =处的质点在2s t =时振动方向向下，所以该波向右传播，故B 错误；
C ．由于2s t =时，质点P 在平衡位置，且有
2s 0.5T =
所以在02s ～时间内，质点P 的路程为
28cm A =
故C 正确；
D ．由于该波向右传播，由图a 可知2s t =时，质点P 在平衡位置向上运动，所以1s t =时，P 正位于负向最大位移处，故D 错误；
E ．波的周期为4s ，P 从2s 到6s 经历时间
4s t T ==
所以6s t =时，P 点应恰好回到了平衡位置，故E 正确；
故选ACE 。

三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某实验室欲将电流表改装为两用电表：欧姆表：中央刻度为30的“×l0”档；电压表：量程0～6V 。

A ．干电池组（E ＝3.0 V ）
B ．电流表A 1（量程0～10mA ，内阻为100Ω）
C ．电流表A 2（量程0～0.6A ，内阻为0.2Ω）
D ．滑动变阻器R 1（0～300Ω）
E ．滑动变阻器R 2（0～30Ω）
F ．定值电阻R 3（10Ω）
G ．定值电阻R 4（500Ω）
H ．单刀双掷开关S ，一对表笔及若干导线
(1)图中A 为_______（填“红”或“黑”）表笔，测量电阻时应将开关S 扳向______（填“l”或“2”）。

(2)电流表应选用__________ （填“A 1”或“A 2”），滑动变阻器应选用__________（填“R 1”或“R 2”），定值电阻R 应选__________（填“R 3”或“R 4”）。

(3)在正确选用器材的情况下，正确连接好实验电路，若电流表满偏电流为I g ，则电阻刻度盘上指针指在g 15
I 处所对应的阻值__________Ω。

【答案】黑 1 A 1 R 1 R 4 1200
【解析】
【详解】
(1)[1]从多用电表的表头共用特征来看，黑表笔和欧姆档内部电源的正极相连，确定A 表笔为黑表笔；
[2]测电阻时，需要内接电源，要将转换开关接到1位置；
(2)[3]由于改装后的欧姆表的内阻为300Ω（即中值电阻），且电源电动势为3.0V ，所以最大电流为: 3mA 10mA 30I == 所以电流表选A 1；
[4]改装成欧姆表时，接入一个调零电阻，由题意知欧姆表的内阻为300Ω，当接入滑动器要满偏，则： A g
200ΩE R R I =-=滑 故滑动变阻器选R 1；
[5]当改装为量程为0～4V 的电压表时，应串联一个阻值为：
g g
g 500ΩU I R R I -==
故定值电阻选R 4；
(3)[6]若电阻值指在g 15
I 处，即此时电流为： g 120mA 5
I I == 所以待测电阻： x 1200ΩE R R I =
-=内。

14．某学习小组用如图甲所示的实验装置探究“动能定理”。

他们在气垫导轨上安装了一个光电门B ，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A 处由静止释放。

(1)某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d ，如图乙所示，则d=______mm 。

(2)下列实验要求中必要的一项是_______（请填写选项前对应的字母）。

A ．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B ．应将气垫导轨调至水平
(3)实验时保持滑块的质量M 和A 、B 间的距离L 不变，改变钩码质量m ，测出对应的力传感器的示数F 和遮光条通过光电门的时间t ，通过描点作出线性图像，研究滑块动能变化与合外力对它做功的关系，处理数据时应作出的图像是______ （填写 选项前对应的字母）。

A ．21t F -
B ．M-F
C ．1L F -
D ．21F t
- 【答案】2.25 B A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．游标尺的主尺读数为2mm ，游标尺读数为5×0.05mm=0.25mm ，则d=2mm+5×0.05mm=2.25mm 。

(2)[2]．A 、拉力是直接通过力传感器测量的，故滑块质量与钩码和力传感器的总质量无关，故A 不必要； B 、应将气垫导轨调节水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于合力，故B 是必要的。

故选B 。

(3)[3]．研究滑块的受力，根据动能定理可知
212
FL Mv = 利用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则遮光条通过光电门的瞬时速度
d v t
=
则 21()2d FL M t
=
解得 2
2
2Md t FL = 研究滑块动能变化与合外力对它做功的关系，处理数据时应作出的图象为21t F
-
图象，故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分 15．如图所示的坐标系内，直角三角形OPA 区域内有一方向垂直于纸面向外的匀强磁场。

在x 轴上方，三角形磁场区域右侧存在一个与三角形OP 边平行的匀强电场，电场强度为E ，方向斜向下并与x 轴的夹角为30°，已知OP 边的长度为L ，有一不计重力、质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从静止开始经加速电场加速后，以v 0的速度从A 点垂直于y 轴射入磁场；一段时间后，该粒子在OP 边上某点以垂直于OP 边方向射入电场，最终速度方向垂直于x 轴射出电场。

求：
(1)加速电压及匀强磁场的磁感应强度大小
(2)带电粒子到达x 轴时的动能与带电粒子刚进入磁场时动能的比值
(3)带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间
【答案】(1)
2
2
mv
q
；0
2mv
qL
；(2)
4
3
；(3)0
3
63
mv
L
v qE
π
+
【解析】
【详解】
(1)设加速电场的电压为U，由动能定理可得
2
1
2
qU mv
=
解得
2
2
mv
U
q
=
根据题设，带电粒子垂直OP边射入电场，设带电粒子在磁场中运动半径为R，如图所示，由几何关系可得
cos60
R L
=︒
在磁场中，洛伦磁力提供向心力则有
2
mv
qv B
R
=
解得
2mv
B
qL
=
(2)设带电粒子到达x轴时的速度为v，根据几何关系可得，带电粒子刚进入磁场时的动能
2
10
1
2
k
E mv
=
带电粒子到达x 轴时的动能
22201223
k E mv mv =
= 则有带电粒子到达x 轴时的动能与带电粒子刚进入磁场时动能的比值 2143
k k E E = (3)带电粒子在磁场中运动时间为
16013660t T T ︒=
=︒ 022R m T v qB
ππ== 带电粒子在电场中运动至x 轴时有
22qE v at t m
⊥== 由几何关系可知
0tan30v v ⊥=︒
带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间
012063L
t t t v qE
π=+=+ 16．一人乘电梯上楼,从1层直达20层，此间电梯运行高度为60m.若电梯启动后匀加速上升，加速度大小为23m /s ,制动后匀减速上升，加速度大小为21m /s ,电梯运行所能达到的最大速度为6m/s ，则此人乘电梯上楼的最短时间应是多少?
【答案】14s
【解析】
【详解】
由题意可知，要是电梯运行时间最短，则电梯应先匀加至最大速度且尽量多的时间以6m/s 匀速匀速一段时间后再匀减：
加速阶段：
11m v a t =
解得：
t 1=2s
上升高度：
解得：
h1=6m
减速阶段：
22
m
v a t
=
解得：
t2=6s
2
222
1
2
h a t
=
解得：
h2=18m
匀速阶段：
12
3
6s
m
h h h
t
v
--
==
最短时间：
123
14s
t t t t
=++=
17．如图甲所示，玻璃管竖直放置，AB段和CD段是两段长度均为l1＝25 cm的水银柱，BC段是长度为l2＝10 cm的理想气柱，玻璃管底部是长度为l3＝12 cm的理想气柱．已知大气压强是75 cmHg，玻璃管的导热性能良好，环境的温度不变．将玻璃管缓慢旋转180°倒置，稳定后，水银未从玻璃管中流出，如图乙所示．试求旋转后A处的水银面沿玻璃管移动的距离．
【答案】58cm
【解析】
【分析】
气体发生等温变化，求出两部分气体的状态参量，然后应用玻意耳定律求出气体的体积，再求出水银面移动的距离．
【详解】
设玻璃管的横截面积为S，选BC段封闭气体为研究对象
初状态时，气体的体积为12
V l S
=
压强为P1＝75 cmHg＋25 cmHg＝100 cmHg
末状态时，气体的体积为22V l S '=
压强为P 2＝75 cmHg －25 cmHg ＝50 cmHg
根据1122PV PV =
可得l 2′＝20 cm
再选玻璃管底部的气体为研究对象，初状态时，气体的体积为33V l S = 压强为P 3＝75 cmHg ＋25 cmHg ＋25 cmHg ＝125 cmHg
末状态时，气体的体积为43V l S '=
压强为P 4＝75 cmHg －25 cmHg －25 cmHg ＝25 cmHg
根据3344PV PV =
可得l 3′＝60 cm
A 处的水银面沿玻璃管移动了
l ＝(l 2′－l 2)＋(l 3′－l 3)＝10 cm ＋48 cm ＝58 cm。