湖北省三校2021届高三下学期5月联考物理试题 (含答案)

湖北省三校2021届高考模拟考试
高三物理试卷
一．选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。

在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-11题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1.一个铍原子核（7
4
Be）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的K壳层的电子）后发生衰变，生成一个锂
核（7
3
Li），并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe，人们把这种衰变称为“K俘获”。

静止的铍核发生零
“K俘获”，其核反应方程为7
4Be+→7
3
Li+νe已知铍原子的质量为M Be=7.016929u，锂原子的质量为M Li=7.0160
04u，1u相当于9.31×102MeV。

下列说法正确的是( )
A．中微子的质量数和电荷数均为零
B．锂核（7
3
Li）获得的动能约为0.86MeV
C．锂核（7
3
Li）的动量等于反应前电子的动量
D．中微子与锂核（7
3
Li）的能量之和等于反应前电子的能量
2.如图甲为一种门后挂钩的照片，相邻挂钩之间的距离为10 cm，图乙挂包的宽度约为20cm，在挂包质量一定的
条件下，为了使悬挂时挂包带受力最小，下列措施正确的是（）
A．随意挂在一个钩子上
B．使挂包带跨过两个挂钩
C．使挂包带跨过三个挂钩
D．使挂包带跨过四个挂钩
3.太极球是广大市民中较流行的一种健身器材．将太极球（拍和球）简化成如图所示的平板和小球，熟练的健身
者让球在竖直面内始终不脱离板而做半径为R的匀速圆周运动，且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势．A为圆周的最高点，C为最低点，B、D与圆心O等高．球的质量为m，重力加速度为g，则（）
A．在C处板对球施加的力比在A处大6mg
B．球在运动过程中机械能守恒
C．球在最低点C
的速度最小值为5gR
D ．板在B处与水平方向的倾角θ随速度的增大而增大
4.图甲是某燃气灶点火装置的原理图。

转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器
的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为理想交流电表。

当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。

开关闭合后，下列说法正确的是（）
A. 电压表的示数为5V
B. 若没有转换器则变压器副线圈输出的是直流电
C. 若1
2
1
1000
n
n
则可以实现燃气灶点火
D. 穿过原、副线圈的磁通量之比为1:1
5.如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M.一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，则下列结论正确的是(已知重力加速度为g) ()
A．两极板间电压为
mgd
2q
B．整个过程中合外力对质点做负功
C．整个过程中质点的重力势能增加
mg2L2
v02
D．若仅增大两极板间距，则该质点不可能垂直打在M上
6.位于贵州的“中国天眼”是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜（FAST）。

通过
θ
FAST 测得水星与太阳的视角为θ（水星、太阳分别与观察者的连线所夹的角），如图所示。

若最大视角的正弦值为k ，地球和水星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，则水星的公转周期为（ ）
A
．32k 年
B ．
31k
年 C ．3
k 年 D ．32
(
)1k k
年
7. 如图所示，质量均为m ＝1kg 的小物块A 和长木板B 叠放在一起，以相同的 速度v 0＝5m/s 在光滑水平面上向右 匀速运动，A 、B 间的动摩擦因数μ=0.25。

给长木板B 一个水平向左的力，且保持力的功率P ＝5W 不变，经过一段时间， A 开始相对于B 运动。

则这段时间内小物块A 克服摩擦力做的功为 A.36 J B.24 J C.18 J D.12 J
8. 将三个木板1、2、3固定在墙角,木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形,如图所示,其中1与2底边相同,2和3高度相同。

现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放,并沿斜面下滑到底端,物块与木板之间的动摩擦因数μ均相同。

在这三个过程中,下列说法正确的是( )
A.沿着1和2下滑到底端时,物块的速率不同,沿着2和3下滑到底端时,物块的速率相同
B.沿着1下滑到底端时,物块的速度最大
C.物块沿着3下滑到底端的过程中,产生的热量是最多的
D.物块沿着1和2下滑到底端的过程中,产生的热量是一样多的
9.一列简谐横波在t ＝0时刻的图象如图甲所示，平衡位置位于x ＝15 m 处的A 质点的振动图象如图乙所示，下列说法中正确的是( )
A.这列波的波速是5
3
m/s
B.从t ＝0开始，质点P 比质点Q 晚0.4 s 回到平衡位置
C.从t ＝0到t ＝0.1 s 时间内，质点Q 加速度越来越小
D.从t ＝0到t ＝0.6 s 时间内，质点A 的位移为4 m
10.如图所示是一玻璃球体，其半径为R ，O 为球心，AB 为水平直径，M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB 。

已知∠ABD ＝30°，光在真空中的传播速度为c ，则 （ ） A ．此玻璃的折射率为3 B ．光线从B 到D 需用的时间为
C ．若增大∠AB
D ，光线不可能在DM 段发生全反射现象 D ．若减小∠ABD ，从AD 段射出的光线均不能平行于AB
11.如图所示，两个电阻不计的足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为30°，导轨间距为L =1m ，顶端用电阻为8 Ω的定值电阻相连。

虚线上方存在垂直于导轨面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为1 T 。

质量为0.1 kg 的A 棒在磁场中距虚线l =2 m ，A 棒与导轨间的动摩擦因数为
6
3
，质量为0.2 kg 的B 导体棒在虚线 处，与导轨的动摩擦因数为
2
3
，两导体棒的电阻均为8Ω。

将A 、
B 棒同时由静止释放，A 棒到达虚线前匀速，g=10 m/s 2，运动过程中A 、B 棒与导轨始终接触良好。

A.A 、B 棒相碰前通过电阻R 的电量为
C B.A 、B 棒相碰前，A 棒上产生的焦耳热为J C.A 、B 棒相碰前A 棒运动的时间为s
D.A 、B 棒相遇发生弹性碰撞，则碰后，B 棒在导轨上减速运动的时间为0.8s
二、非选择题：本题共5小题，共56分.其中第14题～第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的
演算步骤，只写出最后答案的不能得分.
12.（7分）现要较准确地测量量程为0～3V 、内阻大约为3kΩ的电压表V 1的内阻R v ，实验室提供的器材如下： 电流表A 1（量程0～0．6A ，内阻约0.1Ω） 电流表A 2（量程0～1mA ，内阻约100Ω）
电压表V 2（量程0～15V ，内阻约15kΩ）； 定值电阻R 1（阻值200Ω）； 定值电阻R 2（阻值2kΩ）；
滑动变阻器R 3（最大阻值100Ω，最大电流1.5A ） 电源E 1（电动势6V ，内阻约0．5Ω） 电源E 2（电动势3V ，内阻约0．5Ω）； 开关S ，导线若干
（1）选用上述的一些器材，甲、乙两个同学分别设计了图甲、乙两个电路。

在图甲的电路中，电源选择E 1，则定值电阻R
应该选择 ；在图乙的电路中，电源选择E 2，电流表应该选择 。

（填写对应器材的符号）
（2）根据图甲电路，多次测量得到多组电表V 1和V 2的读数U 1、U 2，用描点法得到U 1-U 2图象，若图象的斜率为k 1，定值电阻的阻值为R ，则电压表V 1的内阻R V = ；根据图乙电路，多次测量得到多组电压表V 1和电流表A 的读数U 1＇、I ，用描点法得到可U 1＇-I 图象，若图象的斜率为k 2，则电压表V 1的内阻R V ＇＝ 。

（用题中所给字母表示）
（3）从实验测量精度的角度分析，用图 电路较好；原因是 .
13.（9分）某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g 。

细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M 的重锤。

实验操作如下： ①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H ； ②在重锤1上加上质量为m 的小钩码；
③左手将重锤2压在地面上，保持系统静止。

释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间；
④重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t 。

请回答下列问题：
(1)步骤④可以减小对下落时间t 测量的________(选填“偶然”或“系统”)误差。

(2)实验要求小钩码的质量m 要比重锤的质量M 小很多，主要是为了________。

A.使H 测得更准确
B.使重锤1下落的时间长一些
C.使系统的总质量近似等于2M
D.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。

现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做？
(4)使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为m 0。

用实验中的测量量和已知
量表示g ，得g ＝________。

14.（9分）如图，有一个在水平面上固定放置的气缸，由a 、b 、c 三个粗细不同的同轴绝热圆筒组成，a 、b 、c
的横截面积分别为2S 、S 和3S 。

已知大气压强为p 0。

两绝热活塞A 和B 用一根长为4l 的不可伸长的细线相连，两活塞之间密封有温度为T 0的空气，开始时，两活塞静止在图示位置。

现对气体加热，使其温度缓慢上升，两活塞缓慢移动，忽略两活塞与圆筒之间的摩擦。

求： （1）加热前被封闭气体的压强和细线中的拉力； （2）气体温度上到4T 0/3时，封闭气体的压强。

15.（13分）如图所示，倾角为θ的斜面上PP′、QQ′之间粗糙，且长为3L ，其余部分都光滑．形状相同、质量分布均匀的三块薄木板A 、B 、C 沿斜面排列在一起，但不粘接．每块薄木板长均为L ，质量均为m ，与斜面PP′、QQ′间的动摩擦因数均为2tan θ。

将它们从PP′上方某处由静止释放，三块薄木板均能通过QQ′，重力加速度为g 。

求：
（1）薄木板A 上端到达PP′时受到木板B 弹力的大小； （2）薄木板A 在PP′、QQ′间运动速度最大时的位置；
（3）若从A 下端距PP′距离为3L 处开始下滑，求当C 上端刚好越过PP′
时的速度
16.（18分）如图所示，x轴上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，坐标原点处有一正离子源，在xOy平面内发射了n0个速率为v的离子，分布在y轴两侧各为θ的范围内．在x轴上放置长度为L的离子收集板，其右端点距坐标原点的距离为2L，当磁感应强度为B0时，沿y轴正方向入射的离子，恰好打在收集板的右端点．整个装置处于真空中，不计重力，不考虑离子间的碰撞，忽略离子间的相互作用．
（1
）求离子的比荷
q
m
；
（2）若发射的离子被收集板全部收集，求θ的最大值；
（3）假设离子到达x轴时沿x轴均匀分布．当θ=370，且磁感应强度可以在B0≤B≤3B0的区间取不同值时，求收集板收集到的离子数n与磁感应强度B之间的关系
2021
届高三物理试卷参考答案
1234567891011
A C D D C C D BCD BC AD CD
1.【答案】A
【解析】反应方程为，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，A正确；根据质能方程，质量减少，为释
放的核能，不是锂核获得的动能，B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核（7
3
Li）的动量之和等于反应前电子的动量，C正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂
核（7
3
Li）的能量之和小于反应前电子的能量，D错误。

3.【参考答案】D
【名师解析】设球运动的线速率为v，半径为R，则在A处时：
2
v
mg m
R
=①
在C处时：
2
v
F mg m
R
-=②
由①②式得：2
F mg
=，即在C处板对球所需施加的力比A处大mg，故A错误；
球在运动过程中，动能不变，势能时刻变化，故机械能不守恒，故B正确；
球在任意时刻的速度大小相等，即球在最低点C的速度最小值为等于在最高点最小速度，根据
2
v
mg m
R
=，得v gR
=，故C错误；
根据重力沿水平方向的分力提供向心力，即
2
v
mgtan m
r
θ=，故v grtanθ
=，故板在B处与水平方向倾斜角θ随速度的增大而增大，故D正确。

4.【答案】D
【解析】
【详解】A．跟据题图可知，直流转化为的交流电是正弦式交流电，则变压器输入的电压有效值为1
V
2
U=
，故A 错误； B ．若没有转换器，原线圈输入直流电，在线圈中的磁通量不变，副线圈中不会出现感应电流，所以B 错误； C ．当变压器的输出电压为
2U =
时，可以实现燃气灶点火，所以根据变压器电压与匝数成正比可得
112211000
n U n U == 所以，当
1211000
n n < 时便可以实现燃气灶点火，故C 错误；
D ．根据变压器的原理可知，原副线圈中的磁通量是相同的，所以穿过原、副线圈的磁通量之比为1:1，故D 正确。

故选D 。

6.【参考答案】C 【名师解析】
本题应先理解最大视角的定义，即此时观察者与水星的连线应与水星轨迹相切，由三角函数可得sinθ= r 水
r 地，结
合题中已知条件sinθ=k ，由万有引力提供向心力G mM r2= 4π2mr
T2，联立可以解得C 正确；也可结合开普勒第三定
理求解。

若在运算过程中出错，可能错选A 或B ，若把最大视角错认为水星与太阳的连线垂直于观察者与太阳的连线时的视角，会错选D 。

本题的解题关键是正确理解最大视角的定义，运用天体运动规律结合三角函数进行推理。

8.【解析】设1、2、3木板与地面的夹角分别为θ1、θ2、θ3,木板长分别为l 1、l 2、l 3,当物块沿木板1下滑时,
由动能定理有mgh 1-μmgl 1cos θ1=m
-0,当物块沿木板2下滑时,由动能定理有mgh 2-μmgl 2cos θ2=m
-0,又
h 1>h 2,l 1cos θ1=l 2cos θ2,可得v 1>v 2;当物块沿木板3下滑时,由动能定理有mgh 3-μmgl 3cos θ3=m -0,又h 2=h 3,l 2cos
θ2<l 3cos θ3,可得v 2>v 3,A 项错误,B 项正确;三个过程中产生的热量分别为Q 1=μmgl 1cos θ1,Q 2=μmgl 2cos θ2,Q 3=μmgl 3cos θ3,则Q 1=Q 2<Q 3,C 、D 两项正确。

【答案】BCD 9.【参考答案】 BC
【名师解析】 由题图乙知，t ＝0时刻质点A 的速度方向为沿y 轴正方向，在题图甲中，由波形平移法可知该波的传播方向为沿x 轴负方向，故A 正确；由题图甲知该波的波长为λ＝20 m ，由题图乙知周期为T ＝1.2 s ，则波速为v ＝λT ＝201.2 m/s ＝50
3
m/s ，故B 错误；t ＝0时刻质点P 沿y 轴负
方向运动，质点Q 沿y 轴正方向运动，所以质点P 比质点Q 晚回到平衡位置，晚了t ＝1
3T ＝0.4 s ，故C 正确；t
＝0时刻质点Q 向y 轴正方向振动，t ＝0.1 s 时回到平衡位置，则从t ＝0到t ＝0.1 s 时间内，质点Q 的加速度越来越小，故D 正确；t ＝0时刻质点A 在平衡位置向y 轴正方向振动，t ＝0.6 s 时质点A 仍在平衡位置向y 轴负方
向振动，则从t ＝0到t ＝0.6 s 时间内，质点A 的位移为0，故E 错误. 10.【参考答案】AD
【名师解析】 由题图可知，光线在D 点的入射角为i ＝30°，折射角为r ＝60°，由折射率的定义得n ＝sin r
sin i ，故
n ＝3，A 正确；光线在玻璃中的传播速度为v ＝c n ＝33c ，由题图知BD ＝3R ，所以光线从B 到D 需用时t ＝
BD
v ＝
3R
c
，B 正确，C 错误；若增大∠ABD ，则光线射向DM 段时入射角增大，射出M 点时入射角为45°，而临界角满足sin C ＝1n ＝33<2
2＝sin 45°，即光线可以在DM 段发生全反射现象，D 错误；要使出反射光线平行于AB ，
则入射角必为30°，故E 正确。

12.【参考答案】
（1）R 2、A 2。

（2）
1
1
1k k - k 2 （3）乙 甲图中电压表V2读数相对误差较大
(1分+1分+2分+1分+1分+1分）
【名师解析】（1）在图甲的电路中，电源选择E 1，由于电源电动势为6V ，电阻R 起到串联分压作用，应该选择阻值为2kΩ的定值电阻R2。

在图乙的电路中，电源选择E 2，由于电源电动势为3V ，电压表中最大电流约为1mA ，所以电流表应该选择量程为0~1mA 的电流表A2.
（2）在图甲的电路中，电阻R 两端电压为U2-U1，通过电阻R 的电流(即通过电压表V1的电流)为I=
21
U U R
-, 根据欧姆定律，有RV=
1
U I =121
RU U U -，可变形为U 1=
V V R R R + U 2. 由
V V R R R +=k1可得RV=1
1
1k R k - 在图乙的电路中，根据欧姆定律，可得U 1’=IR V ’， R V ’=k 2.
（3）两个电路都没有由仪器仪表引起的系统误差。

但是用图甲电路测量时，电压表V2的电压变化范围约为0~5V 。

用量程为15V 的电压表V2读数，相对误差较大。

13.【答案】 (1)偶然 (2)B (3)在重锤1上粘上橡皮泥，调整橡皮泥质量直至轻拉重锤1能观察到其匀速下落 (4)2（2M ＋m ＋m 0）H mt 2
(2分+2分+2分+3分）
【解析】 (1)步骤④多次测量取平均值是为了减小偶然误差。

(2)实验要求小钩码的质量m 要比重锤的质量M 小很多，这样可以使重锤1下落的加速度小一些，根据H ＝12
at 2
可知，可以使重锤1下落的时间长一些，便于测量时间，选项B 正确。

(3)在重锤1上粘些橡皮泥，调整橡皮泥质量，直至轻拉重锤1能够观察到重锤1匀速下落。

(4)对两个重锤、小钩码和橡皮泥组成的系统，由牛顿第二定律，mg ＝(2M ＋m ＋m 0)a ，重锤1下落，根据匀变速直线运动规律H ＝12at 2
，联立解得g ＝2（2M ＋m ＋m 0）H mt 2。

14.（1）设加热前被封闭气体的压强为p 1，细线的拉力为F T ，则由力平衡条件可得， 对活塞A ： 对活塞B ： 解得，（4分）
（2）此时气体的体积为
对气体加热后，两活塞将向右缓慢移动，活塞A 恰好移至其所在圆筒与b 圆筒连接处的过程中气体的压强p 1保持不变，体积增大，直至活塞A 移动l 为止。

此时气体的体积为，设此时温度为T 2，由盖·吕萨克定律可得
解得：（3分）
活塞A 被挡住后，继续对气体加热，气体做等容变化，由查理定律得，
由题意得，012p p p == 代入数据得，036
7
p p =
（2分） 15.【答案】(1)
4
3
mg sin θ；(2)滑块A 的下端离P 处1.5L 处时的速度最大；(3)A 下端离PP′距离x >2.25L 【解析】(1)对三个薄木板整体用牛顿第二定律
33mgsin mgcos ma θμθ-=.............2分
得到
1
sin 3
a g θ=.............1分
02F 21T 0=-+S p S p 03F 30T 1=--S p S p 01p p =0F T =Sl Sl Sl Sl V 73221=++=Sl Sl Sl V 8621=+=2
2
01T T V V =02T 78T =3
3
22T T p p =
对A 薄木板用牛顿第二定律
F mgsin mgcos ma θμθ=+-.............2分
4
3
F mgsin θ=
.............1分 (2)将三块薄木板看成整体,当它们下滑到下滑力等于摩擦力时运动速度达最大值
3x m gcos mgsin μθθ=.............2分
得到
3
2
x m m =.............1分
即滑块A 的下端离P 处1.5L 处时的速度最大.............1分
(3) 薄木板C 全部越过PP′前，三木板是相互挤压着，全部在PP′、QQ′之间运动无相互作用力，设C 木板刚好全部越过PP′时速度为v .对对三木板整体用动能定理
3mgsin θ×6L －umgcos θ×3L=mv 2 .............2分
V=.............1分
16.解：（1）洛伦兹力提供向心力，故2
0v qvB m
R
= .............(2分） 圆周运动的半径R=L ，.............(1分） 解得
0q v m B L
=.............(2分） （2）和y 轴正方向夹角相同的向左和向右的两个粒子，达到x 轴位置相同，当粒子恰好达到收集板最左端时，
θ达到最大，轨迹如图1所示，根据几何关系可知2(1cos )m x R L θ∆=-=.............(3分） 解得3
m π
θ=
.............(2分）
（3）0B B >，全部收集到离子时的最小半径为R ，如图2，有12cos37R L ︒=.............(2分），
解得101
1.6mv
B B qR =
= .............(1分） 当001.6B B B ≤≤时，所有粒子均能打到收集板上，有10n n =.............(1分）
01.6B B >，恰好收集不到粒子时的半径为2R ，有20.5R L =，即202B B =.............(1分）
当001.62B B B <≤时，设'mv R qB =
，解得20002'552'(1cos37)2R L B n n n R B ⎛⎫
-==- ⎪-︒⎝⎭
.............(2分） 当0023B B B <≤时，所有粒子都不能打到收集板上，30n =.............(1分）。