2021届高考物理金榜押题卷 新高考版（四）（湖南专版）

2021届高考物理金榜押题卷 新高考版（四）（湖南专版）

一、单选题

1.与原子光谱有关的物理知识，下列说法正确的是(   )

A.有些原子的发射光谱是线状谱，有些原子的发射光谱是连续谱

B.太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应

C.巴耳末发现氢原子的可见光谱有分立特征，但氢原子的不可见光谱有连续特征

D.有些电子绕原子核运动的变化是连续的，所以我们看到了原子的连续光谱

2.一质点在某段时间内运动的图像是一段抛物线，如图所示，关于和两段时间内的运动，以向右为正方向，0时刻质点位于A点，下列说法正确的是(   )

A.两段时间内的位移大小相等

B.时刻质点位于A点右侧

C.质点在时间内的平均速度小于在时间内的平均速度

D.时间内加速度随时间均匀增大

3.如图所示，电场中，带电荷量为q的试探电荷从A点运动到B点，结合电势差、电势的定义、以及，可得电势能的变化量等于(   )

А. В. C. D.

4.如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，为电极，设，，，当容器内注满某电解液，且两端加上电压后，其图线如图乙所示，当时，该电解液的电阻率为(   )

A. B. C. D.

5.如图所示，将三根长度、电阻都相同的导体棒首尾相接，构成一闭合的等边三角形线框，为三个顶点，有垂直于线框平面的匀强磁场。用导线将两点接入电流恒定的电路中，以下说法正确的是(   )

A.线框所受安培力为零

B.边与边所受安培力的大小相等

C.边所受安培力是边所受安培力的2倍

D.边所受安培力与边所受安培力的合力大小相等

6.如图为汽车的机械式手刹（驻车器）系统的结构示意图，该结构对称，其中手刹拉索受力时形变量均可以忽略不计。当向上拉动手刹拉杆时，手刹拉索就会被拉紧，拉索分别作用于两边轮子的制动器，从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是(   )

A.若两拉索夹角为60°，当向上拉动手刹拉杆时，三根拉索的拉力增加量均相等

B.拉动手刹拉杆时，拉索上的拉力总比拉索和上的任何一个拉力大

C.手刹一直处于上拉状态并不影响汽车正常加速行驶

D.汽车停在上坡路面时，手刹拉杆应向上拉至最高挡位

二、多选题

7.某品牌的电动汽车电池储能为，充电电压为400 V，充电电流为35 A，充电效率为95%，该电动汽车以108 km/h的速度匀速行驶时，机械能转化效率为90%，可匀速行驶388.8 km，则该电动汽车(   )

A.充电时间约为4.5 h

B.匀速行驶时输出的功率为10 kW

C.匀速行驶时每秒消耗的电能为

D.匀速行驶时所受的阻力大小为500 N

8.2021年2月10日，天问一号探测器实施近火捕获制动，成为我国第一颗人造火星卫星，实现“绕、着、巡”第一步“绕”的目标，环绕火星获得成功。火星和地球绕太阳的运动可以看作同一平面内同方向的匀速圆周运动，火星轨道半径约为地球轨道半径的1.5倍，如图所示，从地球表面发射火星探测器，先使探测器加速获得足够动能，从而摆脱地球引力，成为一颗沿地球公转轨道运行的“人造行星”，而后在地球公转轨道上的H点使探测器瞬间加速，此后探测器仅在太阳引力作用下经椭圆轨道（霍曼转移轨道）在I点与火星相遇并被火星捕获。则(   )

A.在地面附近发射火星探测器，从而使其摆脱地球引力，成为一颗沿地球公转轨道运行的“人造行星”，其发射速度应大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度

B.探测器仅在太阳引力作用下，沿霍曼转移轨道从H点向I点运行过程中，机械能不变

C.探测器在I点通过减速实现由霍曼转移轨道进入火星公转轨道

D.为使探测器在I点与火星相遇，探测器在H点瞬间加速时，火星位于E点附近比较合适

9.如图所示，光滑水平面上有一个表面粗糙的斜劈，细绳一端固定，另一端与小球相连，整个系统处于静止状态。现用水平推力F向左推斜劈，使之向左匀速运动一段距离（细绳尚未达到平行于斜面的位置），在此过程中(   )

A.小球做匀速圆周运动

B.水平推力F所做的功大于小球机械能的增加量

C.斜劈对小球所做的功等于小球机械能的增加量

D.斜劈对小球所做的功等于小球对斜劈所做的功

10.质谱仪在核能开发和利用过程中具有重要意义。如图是质谱仪的工作原理示意图，加速电场的两平行金属板间距为d，电势差为U。质量为m、电荷量为q的正离子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，进入速度选择器。离子沿直线穿过速度选择器后经过狭缝P垂直于磁场方向进入磁感应强度大小为的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动并打在胶片上。设速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度大小为B，匀强电场的电场强度大小为E，则(   )

A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里

B.加速电场的场强大小为

C.离子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，离子的比荷越小

D.能通过狭缝P的离子的速率等于

三、实验题

11.

（1）气垫导轨是常用的一种实验仪器，它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。现用带竖直挡板的气垫导轨和带有挡光片的滑块1和2验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示，实验步骤如下：

A.用天平分别测出滑块1、2的质量，；

B.用游标卡尺测出滑块1、2上的挡光片的宽度均为；

C.调整气垫导轨使导轨处于水平；

D.在滑块1、2间放入一个被压缩的轻弹簧（图中未画出），用电动卡销锁定，静止放置在两光电门之间的气垫导轨上；

E.按下电钮松开卡销，记录滑块1通过光电门1的挡光时间以及滑块2通过光电门2的挡光时间。

①实验中测量的挡光片的宽度的示数如图乙所示，则_______mm。

②利用上述测量的实验数据验证动量守恒定律的表达式为__________（用对应的物理量符号表示）。

（2）以下学生的演示实验中，可能用到纸带的是________。

A.探究弹簧的弹力与伸长量的关系 B.探究加速度和力、质量的关系

C.探究功和速度变化之间的关系 D.验证力的平行四边形定则

12.某实验小组为了测量一待测电阻的阻值，准备先用多用电表粗测出它的阻值。

（1）在用多用电表粗测电阻时，该实验小组首先将选择开关调到如图甲所示的欧姆挡，其阻值如图乙中所示。为了减小读数误差，多用电表的选择开关应换用欧姆__________（填“×1”或“×100”）挡。

（2）按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时，其阻值如图丙所示，则的阻值大约是________。

（3）某次实验的电路如图丁所示，开关闭合后发现两个电表指针均不偏转，欲用多用电表检查该电路何处“断路”（开关处于闭合状态），应使用多用电表的__________进行检测。

A.电阻挡 B.电流挡 C.交流电压挡 D.直流电压挡

（4）图丁中，开关闭合前滑动变阻器滑片应该滑动到最_______（填“左”或“右”）端。

四、计算题

13.在原子物理中，可用力学模型模拟粒子间的相互作用。如图所示，在光滑水平面上固定着一个光滑圆轨道，四个点将圆轨道等分为四等份，轨道内径略大于小球直径。在轨道的B点静止着一个质量为的小球乙，另一个质量为的小球甲以初速度沿逆时针方向运动，与小球乙发生第一次弹性碰撞后，恰在C点两球发生第二次碰撞。求：

（1）小球乙第一次碰后的速度（用题中物理量的字母表示）；

（2）若，甲、乙两球的质量之比；

（3）若，甲、乙两球的质量之比。

14.电磁炮的发射需要大量的电能瞬间释放，如图甲所示，这些电能需要电容器来储存，这就需要对电容器先充电。如图乙所示是电容器充电的基本原理图，空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，足够长的光滑水平导轨的间距为L，质量为m的导体棒垂直导轨放置；导轨的左端连接电容为C的电容器，导体棒的电阻为R，其余电阻忽略不计。开始时，给导体棒水平向右的初速度，在运动过程中导体棒始终与导轨垂直且保持良好接触，直到导体棒达到稳定状态。

（1）试分析说明导体棒从开始运动到达到稳定状态所经历的运动过程；

（2）求导体棒稳定运动后的速度；

（3）求电容器的最大带电荷量；

（4）若导体棒在达到稳定状态的过程中，电路中产生的热量为Q，求电容器储存的最大能量。

15.[物理——选修3-3]

（1）用油膜法估测分子直径的实验中，把在水面上尽可能扩散开的油膜视为球形单分子油膜。实验操作中，将浅水槽放在水平桌面上，静置以后，将1滴（n滴体积可记为）体积百分比浓度为0.1%的油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，并等待油膜的面积会先扩张后又收缩了一些以后再做形状描绘，原因是_______；若测得面积为S，则油酸直径可以表达为_______。

（2）如图，利用打气筒对导热汽缸缓慢充气，打气筒和汽缸之间有一单向阀门，当打气筒内空气压强达到汽缸内压强时，单向阀门打开，每次充气结束时单向阀门关闭。已知外界大气压强为，气筒的容积为V，汽缸的容积为10V，每次充气过程打气筒都会将气筒内体积为V的空气全部充入汽缸。充气前汽缸内空气压强为，整个过程大气温度保持不变，空气可以看做理想气体。

（i）用打气筒打气n次以后，求汽缸内的压强。

（ii）每次充气过程，可认为打气筒内空气的压强为充气前后压强的平均值。求第二次打气过程，活塞对空气所做的功。

16.[物理——选修3-4]

（1）如图所示，一列简谐波沿x轴正方向传播，实线为时刻的波形图，虚线为时刻的波形图，该简谐波的周期为T。下列说法正确的是

A.该简谐波的波长为6 m

B.该简谐波的波速大小可能为20 m/s

C.在时，处的质点正在向y轴负方向运动

D.若，则在时，处的质点正好处于波峰

E.若，则从时刻开始，处的质点至少要经过才能重新回到平衡位置

（2）现有一平行四边形玻璃砖，图中为该玻璃砖的截面，，是边的三等分点，长度为。在底边延长线上有一点光源S，光源S与A点的距离为a。光源S发出的两种不同频率的单色光1、2分别照射到两点，折射进入玻璃砖的光线均与平行，从边上的两点射出玻璃砖后分别照射到延长线上的两点（图中未画出）。求：

（i）该玻璃砖对单色光1、2的折射率和；

（ii）两点间的距离L。

参考答案

1.答案：B

解析：本题考查与原子光谱有关的物理知识。各种原子的发射光谱都是线状谱，A错误；太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是我们知道太阳大气中存在哪些金属元素，B正确；可见光谱与不可见光谱都有分立特征，没有连续特征，C错误；电子绕原子核运动的变化都是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，D错误。

2.答案：D

解析：本题考查图像。图像中图线与时间轴围成的面积表示质点在该段时间内的位移大小，故质点在时间内的位移大小大于时间内的位移大小，A错误；时间内质点向左运动，时间内质点向右运动，则时刻质点位于A点左侧，B错误；时间内的平均速度大于，时间内的平均速度小于，则时间内的平均速度大于时间内的平均速度，C错误；图像是一段抛物线，则其表达式可以写成，v对t求导即为加速度，得，与t为一次函数关系，即加速度随时间均匀增大，D正确。

3.答案：C

解析：本题考查电场能的性质。电势能的变化量等于末状态的电势能减去初状态的电势能，即，A错误；，B错误；，C正确；，D错误。

4.答案：B

解析：本题考查电阻定律的应用。由题图乙可求得时该电解液的电阻为，由题图甲可知玻璃容器长为，横截面积为，结合电阻定律，得，故选B。

5.答案：C

解析：本题考查安培力的计算、力的合成与分解。设电路中总电流为I，则支路中的电流为，支路中的电流为，若磁场方向垂直纸面向里，则由左手定则可知，边所受安培力方向竖直向上，边和边所受安培力方向分别是斜向左上方和斜向右上方，可知线框所受安培力不为零，选项A错误；根据可知，边所受安培力的大小为，、所受安培力的大小均为，则边所受安培力的大小是边所受安培力的2倍，选项B错误；C正确；边所受安培力的夹角为120°，则合力为，则边所受安培力与边所受安培力的合力大小不相等，选项D错误。

6.答案：D

解析：当两拉索夹角为时，三根拉索的拉力大小才相等，拉动手刹拉杆时，增加的拉力也相等，选项A错误；拉动手刹拉杆时，当两拉索夹角大于时，拉索上的拉力比拉索和上的任何一个拉力小，选项B错误；如果手刹一直处于上拉状态，车轮除了受到地面摩擦阻力外，还会受到手刹对车轮的摩擦阻力，汽车加速行驶会耗费更多的汽油，影响汽车正常加速行驶，选项C错误；汽车停在上坡路面时更容易下溜，手刹向上拉得越高，拉索产生的拉力越大，车轮越不易转动，故选项D正确。

7.答案：AD

解析：本题考查电动汽车的功率、消耗的电能及所受阻力的计算。根据，可得电动汽车的充电时间，故A正确；匀速行驶的时间，匀速行驶时电动汽车输出的功率，故B错误；匀速行驶时电动汽车每秒消耗的电能，故C错误；电动汽车匀速行驶时，电动汽车所受的牵引力大小F与所受的阻力大小f相等，由，可得，故D正确。

8.答案：BD

解析：在地面附近发射火星探测器，使其摆脱地球引力束缚，成为一颗沿地球公转轨道运行的“人造行星”，其发射速度应大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度，故A错误；探测器在沿霍曼转移轨道从H点向I点运行过程中，仅受太阳引力作用，其机械能不变，故B正确；探测器沿椭圆轨道经过I点时，做离心运动才会进入火星公转轨道，故探测器在I点通过加速可实现由霍曼转移轨道进入火星公转轨道，故C错误；设地球公转半径为R，霍曼转移轨道的半长轴，由开普勒第三定律可知，探测器在椭圆轨道上的运行周期小于火星公转周期，为使探测器到达I点时恰与火星相遇，探测器在H点瞬间加速时，火星运行到E点附近比较合适，故D正确。

9.答案：BC

解析：本题考查连接体问题。斜劈向左做匀速运动过程中小球的线速度是变化的，故小球不是做匀速圆周运动，故A错误；水平推力做的功一部分用于克服摩擦力做功，一部分转化为小球的机械能，故水平推力F所做的功大于小球机械能的增加量，故B正确；对小球来说，斜劈对小球的作用力属于除重力以外唯一做功的外力，故斜劈对小球所做的功等于小球机械能的增加量，故C正确；小球对斜劈所做的功大小等于斜劈克服小球对斜劈作用力做的功，而这些功等于水平推力F对斜劈做的功，故斜劈对小球所做的功小于小球对斜劈所做的功，故D错误。

10.答案：BD

解析：本题考查质谱仪的工作原理。离子在速度选择器中受到的电场力方向向右，所以离子受到的洛伦兹力方向向左，根据左手定则，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，选项A错误；离子在匀强磁场中运动时，有，在加速电场中，有，可得加速电场的场强大小，选项B正确；由题意可得，，整理得，离子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，即R越小，离子的比荷越大，选项C错误；离子在速度选择器中做直线运动，故离子所受的洛伦兹力与电场力平衡，即，所以能通过狭缝P的离子的速率为，选项D正确。

11.答案：（1）①0.5;②（2）BC

解析：本题考查验证动量守恒定律实验中的游标卡尺读数、实验数据处理和对常见实验过程的理解。

（1）①由题图乙所示游标卡尺可知，挡光片的宽度。

②滑块1、2经过光电门时的速度，滑块1、2组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得，整理得。

（2）在学生的演示实验中，纸带的主要功能是计时，兼具空间距离的测量，主要用来求与纸带相连物体在某时刻的速度或在一段时间内的加速度，故探究加速度和力、质量的关系和探究功和速度变化之间的关系需要求系统的加速度和瞬时速度，故B、C正确。

12.答案：（1）×1（2）32（3）D（4）右

解析：本题考查多用电表的使用及读数。

（1）由题图甲可知，选择的是“×1”欧姆挡，由题图乙可知，指针偏角太大，所选挡位太大，为了减小读数误差，多用电表的选择开关应换用“×1”欧姆挡；

（2）欧姆表选择“×1”挡位，由题图丙可知，的阻值大约是；

（3）开关闭合后发现两个电表指针均不偏转，为检查电路何处“断路”，应使用多用电表的直流电压挡，故选D；

（4）为保护电路，开关闭合前滑动变阻器滑片应该滑动到最大阻值处，即最右端。

13.答案：（1）

（2）

（3）

解析：本题考查动量守恒定律和机械能守恒定律的综合应用。

（1）设甲、乙碰后的速度分别为，根据动量守恒和机械能守恒有

解得

（2）若，则，

碰后甲、乙以相反的速度在C点发生第二次碰撞，则

解得

（3）若，则，

碰后甲、乙均沿逆时针方向运动，在甲运动周、乙运动周后

在C点发生第二次碰撞，则有

解得

因，故

解得

14.答案：（1）见解析（2）（3）（4）

解析：本题考查导体棒切割磁感线与含电容器电路。

（1）电容器在充电的过程中，回路中形成充电电流，导体棒受到向左的安培力，做减速运动，电容器两端的电压逐渐增大，导体棒产生的感应电动势E逐渐减小，当时，回路中的电流为零，导体棒受到的安培力为零，开始做匀速运动，达到稳定状态

（2）（3）设导体棒匀速运动的速度大小为v，

对导体棒应用动量定理，有

设电容器的最大带电荷量为q，由电容的定义式，得

由电流与电荷的关系得

联立解得，

（4）设电容器储存的最大能量为，由能量守恒得

解得

15.答案：（1）等待酒精挥发后，油酸分子更加紧密平铺展开;

（2）（i）（ii）

解析：（1）散开过程是油酸分子在酒精作用下平铺在水面上，等待酒精分子脱离油酸（挥发、溶入水）后，油酸分子更加紧密平铺展开，测得面积更加准确。平铺的油酸体积，可解得。

（2）（i）第n次打气结束，根据等温变化，可知汽缸内的压强为

。

（ii）第二次充气前，打气筒内的空气压强为，

第二次充气结束时，打气筒内的空气压强为

，

根据题意可知，第二次活塞下压整个过程

，

第二次充气过程所做的功，

可解得。

16.答案：（1）BCE（2）（i）;（ii）

解析：（1）由图象可知，该简谐波的波长为8 m，A项错误；该简谐波的周期满足，得，周期可能为…。由，得波速可能为4 m/s、12 m/s、20 m/s…，B项正确；根据波形可知，在时，处的质点正在向y轴负方向运动，C项正确；若，则，从时刻到时经历了4.5个周期，因此在时，处的质点正好处于波谷，D项错误；时刻处的质点处于平衡位置，因此至少还需要半个周期的时间它能重新回到平衡位置，E项正确。

（2）（i）由几何关系得，光线1在边上的入射角与折射角分别为，，

玻璃砖对光线1的折射率

，

设，则，

由正弦定理，得，

解得，

则，

由几何关系得，

玻璃砖对光线2的折射率

。

（ii）如图所示，两束光线从玻璃砖中射出后射到延长线上的两点，

由三角形与三角形相似得

，

得，

由三角形与三角形相似得

，

得，

两点间的距离。