湖南省长沙市2021届新高考第一次模拟物理试题含解析

湖南省长沙市2021届新高考第一次模拟物理试题含解析

湖南省长沙市 2021 届新高考第一次模拟物理试题 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．宇宙中有一孤立星系，中心天体周围有三颗行星，如图所示。中心天体质量远大于行星质量，不考虑 行星之间的万有引力，三颗行星的运动轨道中，有两个为圆轨道，半径分别为 r 1、r 3，一个为椭圆轨道， 半长轴为 a，a=r 3 。在 Δt时间内，行星Ⅱ、行星Ⅲ与中心天体连线扫过的面积分别为 S2、S3；行星Ⅰ的 速率为 v1、行星Ⅱ在 B 点的速率为 v2B、行星Ⅱ在 E 点的速率为 v2E、行星Ⅲ的速率为 v3，下列说法正确 的是（ ） A． S2=S3 B．行星Ⅱ与行星Ⅲ的运行周期相等 C．行星Ⅱ与行星Ⅲ在 P 点时的向心加速度大小相等 D． v3< v 1< v 2E< v 2B 【答案】 B 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．行星Ⅱ、行星Ⅲ满足 a=r 3，据开普勒第三定律知他们的运行周期相等，令 △t 等于一个周期，它们与 中心天体连线扫过的面积，椭圆面积小于圆面积，故 A 错误， B 正确； C．向心加速度为垂直于速度方向的加速度，行星Ⅱ与行星Ⅲ在 P 点时加速度相等，但行星Ⅱ在该点的向 心加速度为此加速度沿 P 至椭圆圆心方向的分量，小于行星Ⅲ在 P 点时加速度，故 C 错误； D．据 1 3 1 3 GM GMv v r r ＝ ＞ ＝ ，考虑到Ⅰ到Ⅱ的变轨过程应该在 B 点加速，有 v1＜ v2B，B 到 E 过程动能 向势能转化， 有 v2B＞v2E，考虑到 v2E 小于在 E 点能够绕中心天体匀速圆周运动所需的速度 vE，而 vE＜v3， 所以有 v2E＜v3，综上所述 v2E＜ v3＜v1＜v2B，故 D 错误； 故选 B。 2．下列说法正确的是（ ） A．肥皂泡膜在阳光的照射下呈现彩色是光的色散现象 B．机械波和电磁波本质上相同，都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 C．拍摄玻璃橱窗内的物体时，为了提高成像质量，往往在镜头前贴上增透膜 D．在光的单缝衍射实验中，缝越宽，衍射现象越不明显 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．肥皂泡膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象，故 A 错误； B．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，而机械波的传播需要介质，真空中不传播，机械波和 电磁波本质上不相同，故 B 错误； C．拍摄玻璃橱窗内的物体时，为减少反射光的干扰，通过偏振片来阻碍反射光进入镜头，故 C 错误； D．光的单缝衍射实验中，缝越宽，和光波长差距越大，衍射现象越不明显，故 D 正确。 故选 D。 3．如图所示，两长直导线 P 和 Q 垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为 l，在两导线中通有方向垂直 于纸面向里的电流．在纸面内与两导线距离均为 l 的 a 点，每根通电直线 产生的磁场磁感应强度大小均 为 B．若在 a 点平行于 P、Q 放入一段长为 L 的通电直导线，其电流大小为 I，方向垂直纸面向外，则关 于它受到的安培力说法正确的是 A．大小等于 BIL ，方向水平向左 B．大小等于 BIL ，方向水平向右 C．大小等于 3BIL ，方向竖直向下 D．大小等于 3BIL ，方向竖直向上 【答案】 D 【解析】 【详解】 a 点所在通电直导线的受力分析如图所示： 由题意得： P QF F BIL ， 30o，安培力合力为 32 cos30 2 3 2PF F BIL BILo ，方向竖直 向上，故 D 正确， ABC 错误． 4．如图所示， 大小可以忽略的小球沿固定斜面向上运动， 依次经 a、b、c、d 到达最高点 e.已知 ab=bd= 6m, bc=1m, 小球从 a 到 c 和从 c 到 d 所用的时间都是 2s,设小球经 b、c 时的速度分别为 vb、 va, 则下列结论错 误的是 ( ) A． de=3m B． 3m / scv C．从 d 到 e 所用时间为 4s D． 10m/ sbv 【答案】 A 【解析】 【详解】 B.由题，小球从 a 到 c 和从 c 到 d 所用的时间都是 2s，根据推论得知， c 点的速度等于 ad 间的平均速度， 则有 12 3m/s 2 2 2c ac cdv t ＝ ＝ ＝ 选项 B 不符合题意； D.ac 间中点时刻的瞬时速度为 1 7 3.5m/s 2 acv t ＝ ＝ ＝ cd 中间时刻的瞬时速度 2 5 m/s 2.5m/s 2 cdv t ＝ ＝ ＝ 故物体的加速度 22 1 0.5m/sv va t ＝ 由 vb2- vc2＝ 2a?bc 得， vb＝ 10 m/s． 故 D 不符合题意． A. 设 c 点到最高点的距离为 s，则： 2 23 9m 2 2 0.5 cvs a ＝ ＝ 则 de=s-cd=9-5m=4m ．故 A 符合题意． C.设 d 到 e 的时间为 T ，则 de= 1 2 aT 2， 解得 T=4s ．故 C 不符合题意． 5．如图，正方形 abcd 中 △ abd 区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场， △bcd 区域内有方向平行 bc 的匀强电场（图中未画出） ．一带电粒子从 d 点沿 da 方向射入磁场，随后经过 bd 的中点 e 进入电场，接 着从 b 点射出电场，不计粒子的重力，则（ ） A．粒子带正电 B．电场的方向是由 c 指向 b C．粒子在 b 点和 d 点的动能相等 D．粒子在磁场、电场中运动的时间之比为 ∶2 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．带电粒子从 d 点沿 da 方向射入磁场，随后经过 bd 的中点 e 进入电场，偏转方向往右，由左手定则可 知 ，粒子带负电，故 A 错误； B．粒子从 e 点射出时，速度方向与 bd 的夹角为 45 ，即水平向右射出，在电场中做类平抛运动，从 b 点 射出电场，所受电场力方向由 c 指向 b，负电荷所受电场力方向与场强方向相反，则电场方向由 b 指向 c， 故 B 错误； C．粒子从 d 到 e 过程中洛伦兹力不做功，但在 e 到 b 的类平抛运动过程中，电场力做下功，则粒子在 b 点的动能大于在 d 点的动能，故 C 错误； D．假设 ab 边长的一半为 r，粒子从 d 点射入磁场的速度为 v，因为粒子在磁场中运动的时间为弧长 de 除以速率 v，即 π 2 r v ，粒子在电场中做类平抛运动，其在平行 ab 方向的分运动速度大小为 v 的匀速直线运 动，分位移为 r，可得粒子在电场中运动时间为 r v ，故 D 正确。 故选 D。 6．目前，我国的第五代移动通信技术（简称 5G 或 5G 技术）已经进入商用阶段，相应技术达到了世界先 进水平。 5G 信号使用的是超高频无线电波，关于 5G 信号，下列说法正确的是（ ） A． 5G 信号是由机械振动产生的 B． 5G 信号的传输和声波一样需要介质 C． 5G 信号与普通的无线电波相比粒子性更显著 D． 5G 信号不能产生衍射现象 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A． 5G 信号是无线电波，无线电波是由电磁振荡产生的，机械波是由机械振动产生的，故 A 错误； B．无线电波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，故 B 错误； C． 5G 信号是超高频无线电波，比普通的无线电波频率高得多，故粒子性更显著，故 C 正确； D．衍射现象是波特有现象，则无线电波可以产生衍射现象，故 D 错误。 故选 C。 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，水平面 (未画出 )内固定一绝缘轨道 ABCD ，直轨道 AB 与半径为 R 的圆弧轨道相切于 B 点， 圆弧轨道的圆心为 O，直径 CD//AB 。整个装置处于方向平行 AB 、电场强度大小为 E 的匀强电场中。一 质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球从 A 点由静止释放后沿直轨道 AB 下滑。记 A 、B 两点间的距离为 d。 一切摩擦不计。下列说法正确的是（ ） A．小球到达 C 点时的速度最大，且此时电场力的功率最大 B．若 d=2R ，则小球通过 C 点时对轨道的压力大小为 7qE C．若 d= 5 3 R，则小球恰好能通过 D 点 D．无论如何调整 d 的值都不可能使小球从 D 点脱离轨道后恰好落到 B 处 【答案】 BD 【解析】 【详解】 A．小球到达 C 点时，其所受电场力的方向与速度方向垂直，电场力的功率为零，故 A 错误； B．当 d=2R 时，根据动能定理有 213 2 CqE R mv 小球通过 C 点时有 2 CvN qE m R 解得 N=7qE 根据牛顿第三定律可知，此时小球对轨道的压力大小为 7qE ，故 B 正确； C．若小球恰好能通过 D 点，则有 2 DvqE m R 又由动能定理有 21( ) 2 DqE d R mv 解得 3 2 d R 故 C 错误； D．当小球恰好能通过 D 点时，小球从 D 点离开的速度最小。小球离开 D 点后做类平抛运动，有 21 2 qER t m Dx v t 解得 2x R 由于 x>R 故小球从 D 点脱离轨道后不可能落到 B 处，故 D 正确。 故选 BD 。 8．下列说法中正确的是（ ） A．布朗微粒越大，受力面积越大，所以布朗运动越激烈 B．在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子力先增大后减小再增大 C．在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子势能先增大后减小 D．两个系统达到热平衡时，它们的分子平均动能一定相同 E.外界对封闭的理想气体做正功，气体的内能可能减少 【答案】 BDE 【解析】 【分析】 颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈；根据分子力和分子距离的图像和分子势能和分子之间距离图像， 分析分子力和分子势能随 r 的变化情况；两个系统达到热平衡时，温度相同；根据热力学第一定律判断。 【详解】 A．布朗运动微粒越大，受力面积越大，液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的越趋于平衡，所以布 朗运动越不剧烈，故 A 错误； B．在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子力先增大后减小再增大，如图所示： 故 B 正确； C．在两个分子从无限远的地方不断靠近的过程中，它们的分子势能先减小后增大，如图所示： 故 C 错误； D．温度是分子平均动能的标志，两个系统达到热平衡时，温度相同，它们的分子平均动能一定相同，故 D 正确； E．根据热力学第一定律： U Q W 外界对封闭的理想气体做正功 0W ，但气体和外界的热交换不明确，气体的内能可能减少，故 E 正确。 故选 BDE 。 9．下列说法正确的是（ ） A．悬浮颗粒的无规则运动并不是分子的运动，但能间接地反映液体分子运动的无规则性 B．一种物质温度升高时，所有分子热运动的动能都要增加 C．液体能够流动说明液体分子间的相互作用力比固体分子间的作用力要小 D．一定质量的物质，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等 E.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 【答案】 AE 【解析】 【分析】 【详解】 A．布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动并不是分子的运动，但能间接地反映液体分子运动的无规则性， A 正确； B．一种物质温度升高时， 分子的平均动能增加，这是一种统计规律，可能有的分子热运动的动能要增加， 有的反而要减少， B 错误； C．液体能够流动与液体分子间作用力无必然联系，固体有固定形状也与固体间分子作用力无必然联系， C 错误； D．一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等， D 错误； E．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行， E 正确。 故选 AE 。 10．如图的实验中，分别用波长为 1 2、 的单色光照射光电管的阴极 K ，测得相应的遏止电压分别为 U1 和 U 1．设电子的质量为 m，带电荷量为 e，真空中的光速为 c，极限波长为 0 ，下列说法正确的是（ ） A．用波长为 2 的光照射时，光电子的最大初动能为 2eU B．用波长为 2 的光照射时，光电子的最大初动能为 1 2 1 1 2 0 2 1 2 1 e u u e u u C．普朗克常量等于 1 2 1 2 2 1 e U U c D．阴极 K 金属的极限频率为 1 1 2 1 1 2 c U U U U 【答案】 AC 【解析】 【分析】 【详解】 A、 B 项：根据光电效应方程，则有： 0 km 2 hc W E eU ，故 A 正确， B 错误； C 项： 根据爱因斯坦光电效应方程得： 1 1h eU W ， 2 2h eU W ，得金属的逸出功为： 1 1W h eU 联立解得： 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 ( ) ( ( ) e U U e U Uh c ） ，故 C 正确； D 项：阴极 K 金属的极限频率 1 2 2 1 1 1 2 2 0 1 2 1 2 1 2 ( ) ( ) U U c U U U U U U ，故 D 错误． 11．如图所示， 光滑绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场， 其中某一区域的电场线与 x 轴平行， 现有一个质量为 0.1kg ，电荷量为 -2.0 ×10-8C 的滑块 P（可看做质点） ，仅在电场力作用下由静止沿 x 轴向 左运动．电场力做的功 W 与物块坐标 x 的关系用图中曲线表示，图中斜线为该曲线过点（ 0.3，3）的切 线．则下列说法正确的是（ ） A．此电场一定是匀强电场 B．电场方向沿 x 轴的正方向 C．点 0.3x m处的场强大小为 51.0 10 /N C D． 0.3x m与 0.7x m间的电势差是 100V 【答案】 BD 【解析】 根据 W=Eqx 可知，滑块 B 向左运动的过程中，随 x 的增加图线的斜率逐渐减小，则场强逐渐减小，此电 场一不是匀强电场，选项 A 错误；滑块 B 向左运动的过程中，电场力对带负电的电荷做正功，则电场方 向沿 x 轴的正方向，选项 B 正确；点 x=0.3m 处的场强大小为 6 53 10 1.0 10 0.6 0.3 F Eq k ，则 5 8 1.0 10 / 500 / 2.0 10 FE V m V m q － ，选项 C 错误； x=0.3m 与 x=0.7m 间，电场力做功为 W=2× 10-6J， 可知电势差是 6 8 2 10 200 2.0 10 WU V V q ，选项 D 正确；故选 BD. 12．下列说法正确的是（ ） A．液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特性 B．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 C．两个相邻的分子间的距离增大时，分子间的引力增大，斥力减小 D．热量既能够从高温物体传到低温物体，也能够从低温物体传到高温物体 E.绝热气缸中密封的理想气体在被压缩过程中，气体分子运动剧烈程度增大 【答案】 ADE 【解析】 【详解】 A．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特性工作的，选项 A 正确； B．当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，故 B 错误； C．两个相邻的分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，选项 C 错误； D．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体， 热量从低温物体传递给高温物体， 必须借助外界的帮助， 故 D 正确； E．绝热气缸中密封的理想气体在被压缩过程中，内能增大，温度升高，气体分子运动剧烈程度增大，故 E 正确。 故选 ADE 。 三、实验题 :共 2 小题，每题 8 分，共 16 分 13．某实验小组欲将一量程为 2V 的电压表 V 1 改装成量程为 3V 的电压表，需准确测量电压表 V 1的内阻， 经过粗测，此表的内阻约为 2kΩ。可选用的器材有： 电压表 V 2(量程为 5V，内阻为 5kΩ) 滑动变阻器 R1(最大值为 100Ω) 电流表 (量程为 0.6A ，内阻约为 0.1 Ω) 电源 (电动势 E=6V ，内阻不计 ) 定值电阻 R(阻值已知且满足实验要求 )。 图甲为测量电压表 V 的内阻实验电路图，图中 M 、N 为实验小组选用的电表。 (1)请选择合适的电表替代 M 、N，按照电路图用线条替代导线连接实验电路 _____； (2)实验电路正确连接，调节滑动变阻器， M 表的读数为 Y，N 表的读数为 X ，请用两表的读数和定值电 阻 R 表示电压表 V 1 的内阻 __________； (3)改变滑动变阻器滑片的位置，得到多组 M 表和与之对应的 N 表的读数，建立直角坐标系，通过描点作 出 M 表 (纵坐标 )和与之对应的 N 表的读数 (横坐标 )的函数图象。若使 M 表和 N 表可同时达到满偏，则函 数图象的斜率约为 _______；(结果保留 2 位有效数字 ) (4)若测得电压表 V 的内阻准确值为 R0，则将此表改成量程为 3V 的电压表需 ______(选填 “串 ”或 “并”)联电 阻的阻值为 __________。 【答案】 XR Y X 2.5 串 0 2 R 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1] 将一量程为 2V 的电压表 V 1 改装成量程为 3V 的电压表，应将定值电阻与电压表 V 1(N)串联，为测量 电压表 V 1 的内阻，再将电压表 V 2(M) 并联到电压表 V 1和定值电阻两端，电路如图 (2)[2] 根据欧姆定律可得， M 表（纵坐标）和与之对应的 N 表的读数（横坐标）的函数关系为 V1 V1 += R RY X R (3)[3]R v1 约为 2kΩ，而电路分压需要 5V ，R v1 分到电压为 2V，故要求 R 分压为 3V，电阻约为 3kΩ，图 象斜率约为 3 2 2.5 2 k (4)[4][5] 将电压表改装成大量程的电压表时应串联电阻分压， 根据串联电路规律可知， 串联电阻应分 1V 电 压即为电压表 V 1 的一半，串联电路中电流相等，则串联电阻应为电压表 V 1 的一半即为 0 2 R 。 14．某学习小组的同学探究小灯泡 L 的伏安特性曲线，可供选用的器材如下∶ 小灯泡 L ，规格 “3.6V、 0.3A”； 电流表 A，量程 0.2A，内阻 r 1=0.6 Ω； 电压表 V，量程 3V，内阻 r 2=3k Ω； 标准电阻 R1 阻值 1.2 Ω； 标准电阻 R2 阻值 1kΩ； 标准电阻 R3 阻值 10k Ω； 滑动变阻器 R，阻值范围 0~10Ω； 学生电源 E，电动势 4V ，内阻不计； 开关 S 及导线若干。 (1)甲同学设计了如图 1 所示的电路来进行测量，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于 _____（填 “ a” 或 “b”）端。闭合开关后移动滑片，发现电流表几乎无示数，电压表示数接近 3V，其故障原因可能是 __________（填 “ cd间 L 支路短路 ”或 “ cd间 L 支路断路 ”）； (2)排除故障后，某次电压表的示数如图 2 所示，其读数为 ______V； (3)学习小组认为要想更准确地描绘出 L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在甲同学的基础 上利用所供器材，在图 3 所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号； ________ (4)按图 3 重新连接好电路，移动滑片在某个位置，读出电压表、电流表示数分别为 U、 I，如果不考虑电 压表的分流，则此时刻灯泡 L 的电阻 R=______ （用 U、I 及数字表示） 。 【答案】 a cd 间 L 支路断路 2.30 8 9 U I 【解析】 【详解】 (1)[1][2] 闭合开关前，为了保证电路安全，滑动变阻器的滑片应该置于 a 端，闭合开关后移动滑片，发现 电流表几乎无示数，电压表示数接近 3V ，其故障原因可能是 cd 间 L 支路断路； (2)[3] 电压表最小分度为 0.1V，则电压表读数为 2.30V； (3)[4] 电压表、电流表需要扩大量程，结合灯泡的额定电压和电流，电流表并联 R 1，量程扩大到 0.3A，电 压表串联 R2，量程扩大到 4.0V，根据扩程后的电表内阻和灯泡的额定电压下的内阻，选用电流表外接法。 如图 (4)[5] 根据图 3 电路图，可以得到灯泡两端的电压为 4 3 U ，电流为 3 2 I ，根据欧姆定律得 8 9 UR I 四、解答题：本题共 3 题，每题 8 分，共 24 分 15．如图所示，一直角三角形 ABC 处于匀强电场中（电场未画出） ， 30A ， BC L ，三角形三点 的电势分别为 0A ， 0 2 C B （ 0 0 ，为已知量） 。有一电荷量为 q 、质量为 m 的带电粒子 （重 力不计）从 A 点以与 AB 成 30°角的初速度 0v 向左下方射出，求： （ 1）求电场强度 E； （ 2）设粒子的运动轨迹与 BAC 的角平分线的交点为 G，求粒子从 A 点运动到 G 点的时间 t。 【答案】 （1） 02 3 3 E L ；（ 2） 0 0 3mv Lt q 。 【解析】 【详解】 （ 1）如图所示，由题意可知， AC 边的中点 D 与 B 点的电势相等，且 AC=2BC=2L ，故 BCD 构成正三角 形，则 BD 是电场中的一条等势线，电场方向与 CB 成 30°角斜向上。 由几何关系可得 02 3 cos30 3 C BE L L （ 2）分析可知，粒子的初速度方向与电场方向垂直，故粒子沿初速度的方向做匀速直线运动，则有 0x v t 沿垂直于初速度的方向做匀加速运动，故有 21 2 y at qEa m 且 tan45 y x 联立解得 0 0 3mv Lt q 16．如图所示，水平放置的两平行金属板间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。已知两板间的电势差 为 U，距离为 d；匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里。一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子 从 A 点沿水平方向射入到两板之间，恰好沿直线从 M 点射出；如果撤去磁场，粒子从 N 点射出。 M 、N 两点间的距离为 h。不计粒子的重力。求： （ 1）匀强电场场强的大小 E； （ 2）粒子从 A 点射入时的速度大小 v0； （ 3）粒子从 N 点射出时的动能 Ek。 【答案】 （1）电场强度 UE d ；（2） 0 Uv Bd ；（3） 2 2 22k qUh mUE d B d 【解析】 【详解】 （ 1）电场强度 UE d （ 2）粒子做匀速直线运动，电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，有： 0qE qv B 解得 0 E Uv B Bd （ 3）粒子从 N 点射出，由动能定理得： 2 0 1 2kqE h E mv 解得 2 2 22k qUh mUE d B d 17．如图所示，电源电动势 10VE ，内阻 1r ，闭合开关 S后，标有 “8V 、 12W ”的灯泡恰能正常 发光，电流表为理想电流表，求： (1)电流表的示数是多少安培； (2)电阻 R等于多少欧姆； (3)电源的输出功率等于多少瓦特。 【答案】 (1)2A ；(2)16 ；(3) 16W 【解析】 【详解】 (1)由题意知，并联部分电压为 8VU ，内电压应为 2VU E U内 总电流即电流表的示数为 2A U I r 内 (2)流过灯泡的电流 1 1 1.5API U 则流过电阻的电流 2 1 0.5AI I I 则电阻 2 16UR I (3)电源的输出功率 16WP UI出