湖北省武汉市(六校联考)2021届新高考模拟物理试题含解析

湖北省武汉市(六校联考)2021届新高考模拟物理试题含解析

湖北省武汉市 (六校联考） 2021 届新高考模拟物理试题 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 1．2019 年 10 月 5 日 2 时 51 分，我国在太原卫星发射中心用 “长征四号丙 ”运载火箭，成功将 “高分十号 ” 卫星发射升空，卫星顺利进入略低于地球同步轨道的圆轨道，任务获得圆满成功。下列关于 “高分十号 ” 卫星的描述正确的是 A． “高分十号 ”卫星在轨运行周期可能大于 24 小时 B． “高分十号 ”卫星在轨运行速度在第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 C． “高分十号 ”卫星在轨运行的机械能一定小于同步卫星的机械能 D． “高分十号 ”卫星在轨运行的向心加速度大于地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度 【答案】 D 【解析】 【详解】 A．万有引力提供向心力： 2 2 2 4MmG m r r T 解得： 3 2 rT GM ，因为 “高分十号 ”轨道半径略低于地球同步轨道的圆轨道，所以周期小于同步卫星 的周期 24 小时， A 错误； B．第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最大环绕速度，所以 “高分十号 ”卫星在轨运行速度小于第一宇宙速 度， B 错误； C． “高分十号 ”和同步卫星的质量关系未知，所以机械能大小关系不确定， C 错误； D．高空的卫星由万有引力提供向心加速度： 2 F GMa m r 可知 “高分十号 ”卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，同步卫星和地球赤道上的物体角速度相 同，根据： 2a r 可知同步卫星的向心加速度大于地球赤道上的物体的向心加速度， 所以 “高分十号 ”卫星在轨运行的向心加 速度大于地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度， D 正确。 故选 D。 2．静止在湖面的小船上有两个人分别向相反方向水平抛出质量相同的小球，甲向左抛，乙向右抛，如图 所示．甲先抛，乙后抛，抛出后两小球相对岸的速率相等，若不计水的阻力，则下列说法中正确的是（ ） A．两球抛出后，船往左以一定速度运动，乙球受到的冲量大一些 B．两球抛出后，船往右以一定速度运动，甲球受到的冲量大一些 C．两球抛出后，船的速度为零，甲球受到的冲量大一些 D．两球抛出后，船的速度为零，两球所受的冲量相等 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 设小船的质量为 M ，小球的质量为 m，甲球抛出后，根据动量守恒定律有： mv=（M+m ）v′，v′的方向向 右．乙球抛出后，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有： （M+m ）v′=mv+Mv″，解得 v″=1．根据动 量定理得，所受合力的冲量等于动量的变化，对于甲球，动量的变化量为 mv，对于乙球动量的变化量为 mv- mv′，知甲的动量变化量大于乙球的动量变化量， 所以抛出时， 人给甲球的冲量比人给乙球的冲量大． 故 C 正确． 3．如图甲所示， 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 有一匝数为 n，面积为 S，总电阻为 r 的矩形线圈 abcd 绕轴 OO’做角速度为 ω的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻 R 形成闭合电路，回路中 接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势 e 随时间 t 变化的图象，下列说法中正 确的是 A．从 tl 到 t 3 这段时间穿过线圈磁通量的变化量为 2nBS B．从 t3 到 t 4 这段时间通过电阻 R 的电荷量为 Nbs/R C． t3 时刻穿过线圈的磁通量变化率为 nBSω D．电流表的示数为 2( ) nB S r R 【答案】 D 【解析】 试题分析： 由图可知， tl 和 t 3 这两时刻的磁通量大小为 BS，方向相反； 故穿过线圈磁通量的变化量为 2BS； 故 A 错误； 从 t3 到 t4 这段时间磁通量的变化为 BS，则平均电动势 NBSE tV ；因此通过电阻 R 的电荷 量为 NBS NBSq t r R t R r V V ；故 B 错误； t 3 时刻电动势 E=NBSω ；则由法拉第电磁感应定律可知： NE t V V ；则穿过线圈的磁通量变化率为 BSω；故 C 错误； 电流表的示数为有效值，则有： 2 E NBSI R R r ；故 D 正确；故选 D． 考点：法拉第电磁感应定律；交流电的有效值 4．下列说法正确的是（ ） A．物体的动能增加，其内能也一定增加 B．扩散现象和布朗运动都是分子的无规则热运动 C．一定质量的气体膨胀对外做功，气体内能一定增加 D．随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．物体的内能由分子动能和分子势能构成，与宏观的机械能大小无关， A 错误； B．布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子热运动， B 错误； C．根据热力学第一定律 U Q W 可知一定质量的气体膨胀对外做功，吸放热情况未知，所以气体内 能不一定增加， C 错误； D．随着分子间的距离增大，分子间的引力、斥力都减小， D 正确。 故选 D。 5．2020 年 3 月 15 日中国散列中子源利（ CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的 研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。 CNSN 是我国重点建设的大科 学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（ ） A． α粒子轰击 14 7 N ，生成 17 8 O ，并产生了中子 B． 238 92U 经过 4 次 α衰变， 2 次 β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了 6 个 C．放射性 β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A． α粒子轰击 14 7 N ，生成 17 8 O ，并产生了质子，选项 A 错误； B． 238 92U 经过 4 次 α衰变， 2 次 β衰变，新核质量数为 222，电荷数为 86，中子数为 136，原来的原子核 中子数为 238-92=146，则与原来的原子核相比，中子数少了 10 个，选项 B 错误； C．放射性 β射线其实质是高速电子流，选项 C 错误； D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度，选项 D 正确。 故选 D。 6．已知动车组在水平轨道上运动时受到的阻力 2f kv （ k 为阻力系数） ，其中和谐号动车组的阻力系数 是复兴号动车组的 1.2 倍，和谐号动车组的了大速度约为 270km/h ，若复兴号动车组的额定功率约为和谐 号动车组的 1.44 倍，则相同条件下，复兴号动车组在额功率下的最大速度约为（ ） A． 330 km/h B．300 km/h C．290 km/h D． 260 km/h 【答案】 A 【解析】 【分析】 【详解】 两列车的阻力分别为： 2=1.2f kv和谐 和谐 2=f kv复兴 复兴 根据 mP fv 可得 1.44 = mP P f v和谐复兴 复兴 复兴 = mP f v和谐 和谐 和谐 联立解得 =324km/hmv 复兴 故选 A。 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 7．2019 年北京时间 4 月 10 日 21 时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是 一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新 奇的物理现象．传统上认为，黑洞 “有进无出 ”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯 坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的 “霍金辐射 ”，因此可以定义一个 “黑洞 温度 ”T： 3 8 hcT kGM ，其中 h 为普朗克常量， c 为真空中的光速， G 为万有引力常量， M 为黑洞质 量， k 是一个有重要物理意义的常量，叫做 “玻尔兹曼常量 ”．以下能用来表示 “玻尔兹曼常量 ”单位的是 （ ） A． kg m K s B． 2 2 kg m K s C． 1J K D． W s K 【答案】 BCD 【解析】 【详解】 根据 3 8 hcT kGM 得 3 8 hck TGM h 的单位为 J?s=Nms=kg?m 2/s，c 的单位是 m/s，G 的单位是 N?m2/kg 2=kg?m 3/s2，M 的单位是 kg，T 的单 位是 K ，代入上式可得 k 的单位是 2 1 2 kg m W s J k K s K ，不等于 kg m K s 。 A． kg m K s ，与结论不相符，选项 A 错误； B． 2 2 kg m K s ，与结论相符，选项 B 正确； C． 1J K ，与结论相符，选项 C 正确； D． W s K ，与结论相符，选项 D 正确； 8．沿 x 轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为 200m/s，则下列说法正确的 是（ ） A．从图示时刻开始，经 0.01s 质点 a 通过的路程为 40cm，相对平衡位置的位移为零 B．图中质点 b 的加速度在增大 C．若产生明显的衍射现象，该波所遇到障碍物的尺寸为 20m D．从图示时刻开始，经 0.01s 质点 b 位于平衡位置上方，并沿 y 轴正方向振动做减速运动 E.若此波遇到另一列波，并产生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为 50Hz 【答案】 BDE 【解析】 【详解】 A．由图象可知波长为 4m 又波速为 200m/sv 则该列波的周期为 0.02sT v 那么经过 0.01s，质点 a 振动了半个周期， 质点 a 通过的路程为 40cm，应在负向最大位移处， 所以 A 错误； B．根据同侧法可以判断 b 质点此时正沿 y 轴负方向振动，也就是远离平衡位置，所以回复力在增大，加 速度在增大，所以 B 正确； C．由图象已知该波的波长是 4m，要想发生明显的衍射现象，要求障碍物的尺寸与机械波的波长差不多 或更小，所以障碍物 20m 不能观察到明显的衍射现象， C 错误； D．经过 0.01s，质点 b 振动了半个周期，图示时刻质点 b 正沿 y 轴负方向振动，所以可知过半个周期后， 该质点 b 在平衡位置上方且沿 y 轴正方向振动，速度在减小，所以 D 正确； E．该波的周期是 0.02s，所以频率为 1 50Hzf T 所以若此波遇到另一列波，并产生稳定的干涉现象，那么另一列波的频率也是 50Hz ，所以 E 正确。 故选 BDE 。 9．下列说法正确的有 _________ A．布朗运动直接反映了分子运动的无规则性 B．水的饱和气压随温度升高而降低 C．有些非晶体在一定条件下可转化为晶体 D．荷叶上小水珠呈球形，是由于表面张力作用而引起的 【答案】 CD 【解析】 【详解】 A．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体微粒做无规则运动， 间接反映了周围的分子做无规则的热运动， 故 A 错误； B．与液体处于动态平衡的蒸气叫饱和蒸气；反之， 称为不饱和蒸气。饱和蒸气压力与饱和蒸气体积无关！ 在一定温度下，饱和蒸气的分子数密度是一定的，因而其压强也是一定的，这个压强叫做饱和蒸气压力。 蒸发面温度升高时，水分子平均动能增大，单位时间内脱出水面的分子增多（此时，落回水面的分子数与 脱出水面的分子数相等） ，故高温时的饱和水汽压比低温时要大，故 B 错误； C．晶体和非晶体区别在于内部分子排列，有些通过外界干预可以相互转化，如把晶体硫加热熔化（温度 超过 300℃）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故 C 正确； D．荷叶上小水珠呈球形，是因为表面层的水分子比较稀疏，分子间表现为分子引力，从而表面有收缩的 趋势，是由于表面张力作用而引起的，故 D 正确； 故选 CD 。 10．下列说法中正确的是 （ ） A．随着科技的不断进步，绝对零度可能达到 B．分子势能随着分子间距的增大，可能先减小后增大 C．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 D．一定质量的理想气体在等压压缩的过程中内能一定减小 E.当卫星中的物体处于完全失重时，若一个固定的容器装有浸润其器壁的液体置于卫星内，则必须用盖子 盖紧，否则容器中的液体一定会沿器壁流散 【答案】 BDE 【解析】 【详解】 A．绝对零度是不能达到。故 A 错误； B．两个分子之间的距离从无穷远到无限靠近的过程中，分子之间的作用力先是吸引力，后是排斥力，所 以分子力先做正功，后做负功；同理，分子间距从无限靠近到无穷远的过程中，分子力也是先做正功，后 做负功；所以可知分子势能随着分子间距的增大，可能先减小后增大。故 B 正确； C．布朗运动是悬浮在水中花粉的无规则运动，由于花粉是由花粉颗粒组成的，所以布朗运动反映的是花 粉颗粒的运动，不是花粉分子的热运动，是液体分子的热运动的反应，故 C 错误； D．根据理想气体得状态方程可知，一定质量的理想气体在等压压缩的过程中气体的温度一定降低，而一 定量的理想气体得内能仅仅与温度有关， 温度降低气体的内能减小， 所以一定质量的理想气体在等压压缩 的过程中内能一定减小。故 D 正确； E．当卫星中的物体处于完全失重时，若一个固定的容器装有浸润其器壁的液体置于卫星内，根据浸润的 特点可知必须用盖子盖紧，否则容器中的液体一定会沿器壁流散。故 E 正确； 故选 BDE. 11．下列说法正确的是 A．声波在空气中的传播速度比在水中的传播速度快 B．受迫振动中驱动力的频率不一定等于物体的固有频率 C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片是为了增加透射光的强度 D．宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，地球上的人认为飞船上的时钟变慢 E.机械波的波长越长，则该波越容易发生衍射现象 【答案】 BDE 【解析】 【详解】 A．声波属于机械波，其在水中的传播速度比在空气中的传播速度快，故 A 错误； B．在受迫振动中，物体振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率不一定相等，故 B 正确； C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，由于玻璃表面反射光的干扰，影像会不清楚，如果在镜头前加装一个偏振 片就可以减弱反射光的强度，故 C 错误； D．字航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性可知，地球上的人观察到飞船上的时 间间隔变长，时钟变慢，故 D 正确； E．障碍物、孔的尺寸越小或者机械波波长越长，越容易发生衍射现象，故 E 正确。 故选 BDE 。 12．如图所示，线圈 ABCD 匝数 n＝10，面积 S＝ 0.4 m2，边界 MN( 与线圈的 AB 边重合 )右侧存在磁感应 强度 B＝ 2 T 的匀强磁场，若线圈从图示位置开始绕 AB 边以 ω＝10π rad/s的角速度匀速转动 .则以下说 法正确的是 ( ) A．线圈产生的是正弦交流电 B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为 80 V C．线圈转动 1 60 s 时瞬时感应电动势为 40 3 V D．线圈产生的感应电动势的有效值为 40 V 【答案】 BD 【解析】 【详解】 A．线圈在有界磁场中将产生正弦半波脉动电流，故 A 错误； B．电动势最大值 E=nBSω =80V ，故 B 正确； C．线圈转动 1 60 s、转过角度 6 ，瞬时感应电动势为 e= nBSωsin 6 =40V ，C 项错误； D．在一个周期时间内，只有半个周期产生感应电动势，根据有效值的定义有 2 2( ) ? ( ) 22 mU T UR RT RR ， 可得电动势有效值 U= 2 mU =40V ，故 D 正确； 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．某实验小组探究弹簧的劲度系数 k 与其长度（圈数）的关系．实验装置如图所示：一均匀长弹簧竖直 悬挂， 7 个指针 P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6 分别固定在弹簧上距悬点 0、10、20、30、 40、50、60 圈处； 通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置， P0 指向 0 刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位 置记为 x0；挂有质量为 0.100 kg 的砝码时， 各指针的位置记为 x．测量结果及部分计算结果如下表所示 （n 为弹簧的圈数， 重力加速度取 9.80 m/s2）．已知实验所用弹簧总圈数为 60，整个弹簧的自由长度为 11.88 cm ． （ 1）将表中数据补充完整：① ________；② ________． P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0（cm） 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x（cm） 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k（N/m ） 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 （m/N ） 0.0061 ② 0.0179 0.0229 0.0296 0.0347 （ 2）以 n 为横坐标，为纵坐标，在答题卷给出的坐标纸上画出 1/k－n 图像． （ 3）题（ 2）图中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为 n 的一段弹簧，该 弹簧的劲度系数 k 与其圈数 n 的关系的表达式为 k＝_____N/m ；该弹簧的劲度系数 k 与其自由长度 l0（单 位为 m）的关系的表达式为 k＝ _____N/m ． 【答案】 （1）① 81.7 ②0.0122（2）如图所示（ 3）（1.67—1.83） ×103/n、（3.31— 3.62）/l0 【解析】 试题分析： （ 1）①中 -2 2 0.1 9.8N =81.7N/m Δ (5.26-4.06) 10 m mgk x ； ② 1 1 m/N=0.0122m/N 81.7k （ 2）图线如图： （ 3）③由图线可知直线的斜率为 0.035 60 ，故直线方程满足 1 0.035 60 n k ，即 31.71 10k n （N/m ）（在 3 31.67 10 1.83 10 n n 之间均可） ④由于 60 匝弹簧的总长度为 11.88cm；则 n 匝弹簧的原长满足 2 0 60 11.88 10 n l ，代入 31.71 10k n 可 得： 0 3.38k l ．（在 0 0 3.31 3.62 l l 之间均可） 考点：测量弹簧的劲度系数实验； 14．在 “ DIS描绘电场等势线 ”的实验中，