湖南省“五市十校教研教改共同体”2021届高三下学期5月模拟联考 物理（含答案）

姓名______________ 准考证号__________________

（在此卷上答题无效）

绝密★启用前

五市十校教研教改共同体2021届高三5月模拟考试试题

物理

本试卷共8页。全卷满分100分，考试时间75分钟。

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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.小明同学学习了相互作用力知识后，设计一个简易装置来研究悬挂物的平衡问题，他在一根粗糙的固定水平横杆上套上A、B两个轻环。用一根不可伸长的轻绳穿过书本硬质光滑小孔后系在A、B环上。调整位置使书处于静止状态（如图），现将两环距离变小后书本仍处于静止状态，则

A.细绳对A的拉力变小、杆对A环的支持力变大

B.细绳对B的拉力变小、环对杆的摩擦力变小

C.细绳对A的拉力变大、杆对A环的力不变

D.细绳对B的拉力变大、与B环相连的细绳对书本的拉力变大

2.“道路千万条，安全第一条。”《道路交通安全法》第四十七条规定：“机动车行经人行横道，应减速行驶；遇行人正在通过人行横道时，应停车让行。”一辆汽车以7.5m/s的速度匀速行驶，驾驶员发现前方的斑马线上有行人通过，随即刹车使车做匀减速直线运动至停止。若驾驶员的反应时间为0.6s，汽车在最后2s内的位移为5m，则汽车距斑马线的安全距离至少为

A.15.75m        B.14.75m

C.8.75m         D.6.25m

3.如图（a）所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球，时，甲静止，乙以6m/s的初速度向甲运动。它们仅在静电力（水平方向）的作用下沿同一直线运动（整个运动过程中没有接触）。它们运动的v-t图像分别如图（b）中甲、乙两曲线所示。则由图线可知

A.两小球带电的电性一定相反

B.甲、乙两球的质量之比为2：1

C.在时间内，两球间的静电力一直增大

D.在时间内，甲的动能一直增大，乙的动能一直减小

4.2020年7月22日，中国火星探测工程正式对外发布“中国首次火星探测任务宇审飞船‘天问一号’着陆平台和火星车。”7月23日，“天问一号”探测器在中国文昌航天发射基地发射升空。“天问一号”从地球上发射到与火星会合，运动轨迹如图中椭圆所示。飞向火星过程中，只考虑太阳对“天问一号”的引力。下列说法正确的是

A.“天问一号”椭圆运动的周期小于地球公转的周期

B.在与火星会合前，“天问一号”的加速度小于火星公转的向心加速度

C.“天问一号”在地球上的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

D.“天问一号”在无动力飞行飞向火星的过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒

5.在卢瑟福的粒子散射实验中，某一粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图中实线所示，图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为五个区域，不考虑其他原子核对该粒子的作用，下列说法正确的是

A.粒子受到引力

B.该原子核的位置可能在①区域

C.根据粒子散射实验可以估算原子核大小

D.粒子在P、Q间的运动为匀速圆周运动

6.如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，匀质圆环总电阻为R，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，当导体棒转到A点时，有一带电微粒在电容器极板间恰好加速度为0。已知重力加速度为g，不计金属棒电阻及其它电阻和摩擦，不考虑电容器充放电对电路的影响，下列说法不正确的是

A.棒产生的电动势为

B.微粒的电荷量与质量之比为

C.电阻消耗的最小电功率为

D.电容器所带的最少电荷量为

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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，轻质不可伸长的细绳，绕过光滑定滑轮C，与质量为m的物体A连接，A放在倾角为的光滑斜面上，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体B连接。现B、C间细绳恰沿水平方向，从当前位置开始，B在外力作用下以速度匀速下滑。设绳子的张力为T，在此后的运动过程中（A未达顶部前），下列说法正确的是

A.物体A做加速运动

B.物体A做匀速运动

C.T可能小于

D.T一定大于

8.如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25：11，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，输入功率为1100W，输电线路总电阻，电动机内阻，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则

A.电动机的机械效率为80%

B.电流表的示数为11A

C.输电线路损失的电功率为200W

D.升压变压器原、副线圈匝数之比为1：10

9.如图所示，足够长的粗糙斜面固定于竖直向上的匀强电场E中，两个带等量负电荷的物体A、B（不计A、B间的相互作用）用质量不计的轻弹簧直接相连，在恒力F作用下沿斜面向上做匀速运动，A、B与斜面间的动摩擦因数分别为、，且，物体所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力。某时刻轻弹簧突然断开，A在F作用下继续前进，B最后静止在斜面上，则

A.轻弹簧断开前，摩擦力对B的冲量大于对A的冲量

B.B静止前，A和B组成的系统动量守恒

C.轻弹簧断开瞬间，B物体加速度为零

D.轻弹簧断开后，A物体所受重力的功率变大、电势能增大

10.如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ倾斜放置。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的电阻均为R，导轨间距为l且光滑，电阻不计，整个装置处在方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场中。棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上运动，从某时刻开始计时，两棒的v-t图象如图乙所示，两图线平行，已知，则从计时开始

A.通过棒cd的电流方向由dcabd，通过棒cd的电流

B.通过棒cd的电流方向由dcabd，通过棒cd的电流

C.力

D.力F做的功等于回路中产生的焦耳热和两棒动能的增量

三、非选择题：共56分。第11~14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15~16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共43分。

11.（6分）做平抛运动的物体的运动规律可以用如图所示的实验形象描述。

（1）小球从坐标原点O水平抛出做平抛运动。两束光分别沿着与坐标轴平行的方向照射小球，在两个坐标轴上留下了小球的两个影子。影子1做________运动，影子2做_______运动。

（2）如若在O点放一点光源S，同时在x轴上某位置固定上一平行于y轴的足够大光屏，则当小球自O点平抛过程中在光屏上的影子做________运动。

（3）如图a是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置，每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角，获得不同的水平射程x，最后作出了如图b所示的图象，。则：

由图b可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度__________m/s。（保留两位有效数字）

12.（9分）18650锂电池是锂电池的鼻祖，其中“18”表示直径是18mm，“65”表示长度是65mm，“0”表示是圆柱形电池，它具有能量密度高（约为555wh/kg）、单体工作电压高（充满电时约为4.2V）、内阻小（数量级）、寿命长等优点。在电动汽车，充电宝等许多产品中得到了广泛的应用。某同学从下列器材中选用部分器材测量一节18650锂电池的电动势和内阻：

A.数字多用表（电压挡内阻约为，10A电流挡内阻约为0.05Ω）2只

B.定值电阻（2.5Ω，3A）2只

C.滑动变阻器（5Ω，3A）2只

D.滑动变阻器（10Ω，2A）2只

E.开关S（约0.15Ω）1只

F.几根导线（约0.01Ω/根）

（1）该同学选择器材正确连接实物电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器，读出一只数字多用表电压挡的示数U和另一只数字多用表电流挡的示数I。改变滑动变阻器滑片的位置，得到多组（U，I），记录数据如下：

他根据上述数据，用电脑软件在直角坐标系中描点，拟合直线，得到U与I的函数关系式为，则该锂电池的电动势为_______V，内阻为________Ω；（结果均保留三位有效数字）

（2）该同学完成上述实验所采用的电路原理图是下图中的___________；

（3）实验中，滑动变阻器R，选择的是_________，保护电阻选择的是_______；（填器材序号前面大写字母）

（4）实验完成后，该同学用专业电池内阻测试仪测得这节18650锂电池的内阻为0.06Ω，与上述伏安法测得的内阻值相比，两者差异很大，其原因是_________

13.（13分）如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的固定圆弧轨道，两轨道恰好相切。质量为M的小木块静止在O点，一个质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入长为L木块内，恰好没穿出木块，然后与木块一起继续运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C（木块和子弹均可以看成质点）。求：

（1）子弹射入木块前的速度；

（2）子弹打入木块过程中产生的热量Q；

（3）若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？

14.（15分）有一种质谱仪由静电分析器和磁分析器组成，其简化原理如图所示。左侧静电分析器中有方向指向圆心O、与O点等距离各点的场强大小相同的径向电场，右侧的磁分析器中分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行，两者间距近似为零。离子源发出两种速度均为、电荷量均为q、质量分别为m和0.5m的正离子束，从M点垂直该点电场方向进入静电分析器。在静电分析器中，质量为m的离子沿半径为的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，从N点水平射出，而质量为0.5m的离子恰好从O、N连线的中点P与水平方向成角射出，从静电分析器射出的这两束离子垂直磁场方向射入磁分析器中，最后打在放置于磁分析器左边界的探测板上，其中质量为m的离子打在O点正下方的Q点。已知，，N、P两点间的电势差，，不计重力和离子间相互作用。

（1）求静电分析器中半径为处的电场强度和磁分析器中的磁感应强度B的大小；

（2）求质量为0.5m的离子到达探测板上的位置与O点的距离l（用表示）；

（3）若磁感应强度在（）到（）之间波动，要在探测板上完全分辨出质量为m和0.5m的两束离子，求的最大值。（结果可以用根号表示）

（二）、选考题：共13分。请考生从两道中任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。

15.[物理——选修3—3]（13分）

（1）（5分）下列说法中正确的是_________。

A.如图甲所示为热机工作能流分配图，如果在理想情况下没有任何漏气、摩擦、不必要的散热损失，热机的效率会达到100%

B.如图乙所示为分子间的引力和斥力随分子间距离变化的关系图，若两分子间距从开始逐渐增大，则分子力先变大后变小，分子势能逐渐变大

C.如图丙所示为某理想气体分子速率分布图像，由图可知与0℃相比，100℃时速率大的分子所占比例较多

D.在某样品薄片上均匀涂上一层石蜡，然后用灼热的金属尖接触样品的背面，结果得到如图丁所示椭圆形石蜡熔化的图样，则该样品一定为非晶体

E.如图戊所示，透明塑料瓶内有少量水，水上方有水蒸气。用橡胶皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气，当瓶塞跳出时，瓶内会出现“白雾”，这是气体膨胀对外做功温度降低造成的

（2）（8分）如图所示，在绝热圆柱形汽缸中用光滑绝热活塞密闭有一定质量的理想气体，在汽缸底部开有一小孔，与U形水银管相连。外界大气压为，缸内气体温度为27℃，稳定后两边水银面的高度差为，此时活塞离容器底部的高度为（U形管内气体的体积忽略不计）。已知柱形容器横截面积为，取75cmHg压强为，重力加速度。

①求活塞的质量；

②若容器内气体温度缓慢降至℃，求此时U形管两侧水银面的高度差和活塞离容器底部的高度。

16.[物理——选修3—4]（13分）

（1）（5分）下列关于光的说法中，正确的是（    ）（填入正确答案和标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）

A.肥皂泡呈彩色条纹是光的折射现象造成的

B.光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理

C.在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为紫光造成的

D.光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光的折射角大于紫光的折射角

E.A、B两种光从相同的介质入射到真空中，若A光的频率大于B光的频率，则逐渐增大入射角，A光先发生全反射

（2）（8分）如图所示，一透明玻璃半球竖直放置，为其对称轴，O为球心，球半径为R，球左侧为圆面，右侧为半球面。现有一束平行光从其左侧垂直于圆面射向玻璃半球，玻璃半球的折射率为，设真空中的光速为c，不考虑光在玻璃中的多次反射。

①求从左侧射入能从右侧射出的入射光束面积占入射面的比例；

②从距O点正上方的B点入射的光线经玻璃半球偏折后到达对称轴上的D点（图中未画出），求光从B点传播到D点的时间。

2021届高三5月模拟考试物理参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分

1.【答案】B  转换研究对象受力分析，绳子夹角变小易知B答案正确。

2.答案C  解析  设汽车匀减速的加速度大小为a，由汽车在最后2s内的位移为5m得：，解得：，故汽车的刹车位移为：，C项正确，A、B、D三项错误。

3答案B  解析  解法一：由v-t图像可知乙球速度先逐渐减小后反向增大，甲球速度逐渐增大，所以两球均受斥力作用，因此两小球带电的电性相同，A项错误；两小球整体在水平方向上不受外力，由动量守恒定律有，解得，B项正确；由v-t图像可知，时间内，两球之间的距离先减小后增大，由库仑定律可知，两球间的静电力先增大后减小，C项错误；时间内，乙的速度先减小后增大，所以其动能先减小后增大，D项错误。

解法二：本题中C选项也可以利用图线的斜率求解。时间内，曲线甲的斜率先增大后减小，即甲球的加速度先增大后减小，甲球所受静电力先增大后减小，C项错误。

4.答案：C  解析：如图所示，宇宙飞船天问一号椭圆轨道半长轴大于地球公转半径，由开普勒第三定律可知宇宙飞船天问一号椭圆轨道的周期大于地球公转的周期，A项错误。由可知，宇宙飞船天问一号位于火星与地球之间，距太阳的距离小于火星距太阳的距离，所以宇宙飞船天问一号的向心加速度大于火星公转的向心加速度，B项错误。当天问一号飞向火星过程中，即在椭圆轨道上，万有引力做负功，引力势能增大，动能减小，机械能守恒，C项正确。宇宙飞船天问一号从地球上发射，需要脱离地球的吸引，绕太阳运动，即发射速度大于第二宇宙速度，D项错误。

5.答案C  解析  在粒子散射实验中，粒子经过某一原子核附近时受到库仑斥力作用，A项错误；若该原子核处于①区域，在粒子受到库仑斥力后应该向区域②弯曲，所以该原子核的位置不可能在①区域，B项错误；根据粒子散射实验可以估算原子核的大小，C项正确；粒子受到库仑斥力，在P、Q间的运动不可能为匀速圆周运动，D项错误。

6、【答案】C  【解析】A.金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势，故A错误；

B.电容器两极板间电压等于电源电动势E，转到A点，带电微粒在两极板间处于静止状态，则，即，故错误；C，导体棒在转动时，转到A的对面时，外电路的最大电阻为，电阻R上消耗的最小功率，故C正确；D.电容器所带的最小电荷量，故D错误。故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20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.答案：AD  解析：由题意可知，将B的实际运动分解成两个分运动，如图所示，根据平行四边形定则，可知；因B以速度匀速下滑，又增大，所以增大，则物体A做加速运动，根据受力分析，结合牛顿第二定律，则有，故A、D正确.

栗多

8.答案BD  解析  电动机的机械效率，，解得，A项错误；在降压变压器中有：，其中，，解得，，，C项错误；，，D项正确；，，解得，B项正确。

9.答案BD  解析设A、B所带电荷量均为，则物体A所受摩擦力，，由于不知道与的大小，故无法判断与的大小关系，A项错误；B静止前，A、B组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，B项正确；轻弹簧断开瞬时，B物体受重力、斜面支持力和摩擦力作用，加速度不为零，C项错误；物体A在弹簧断开前，在拉力作用下匀速向上运动，弹簧断开后，少了向下的拉力，物体A所受合力向上，做加速运动，所以重力的功率增大，电场力做负功，电势能增大，D项正确。

10.答案AC  【解析】由，故通过cd的电流方向由d到c，；由，可得，选项A正确，选项B错误；对ab棒：，对cd棒：，，可得，选项C正确；力F做的功等于回路中产生的焦耳热和两棒的动能增量与重力势能增量之和，选项D错误。

三、非选择题：共56分。第11~14题为必考题，每个试题考生都必须作答第15~16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共43分。

11（6分）.答案：（1）匀速直线运动；自由落体运动（每问1分，共2分）；（2）匀速直线运动；（3）1.0（2，3每空2分）

12（9分）答案.

（1）3.98（2分）0.245（2分）

（2）甲（1分）

（3）C（1分）C（1分）

（4）用伏安法测得的内阻包含电池内阻、开关电阻及导线电阻，用专业仪器测得的内阻介于开关电阻和导线电阻之间，故两者差异大。（2分指出上述要点即给2分）

13.（13分）（1）；（2）（3）

【解析】

（1）第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得……………………2分

系统由O到C的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得

……………………2分

由以上两式解得……………………1分

（2）由……………………2分

得……………………1分

（3）由动量守恒定律可知，第2，4，6…颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1，3，5…颗子弹射入后，木块运动。当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得……………………2分

设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H，由机械能守恒得

………………………2分

由以上各式可得………………………1分

14.（15分）答案：（1）； （2） （3）

解析：（1）质量为m的离子在电场中做匀速圆周运动，由电场力提供向心力，根据牛顿第二定律有，得到，……………………2分

质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径为，由牛顿第二定律得，得到.…2分

（2）质量为0.5m的离子从M点到P点只有电场力做功，由动能定理得，………………2分

解得，

进入磁场后有，解得，………………2分

根据几何关系可知离子到达探测板上的位置与P点距离为

，

则.………………2分

（3）若要在探测板上恰好能完全分辨出两束离子，质量为m的离子打在探测板上的最远位置和质量为0.5m的离子打在探测板上的最近位置恰好重合，

设质量为m的离子最大半径为，则，………………1分

设质量为0.5m的离子最小半径为，则，………………1分

二者重合时有，………………2分

解得最大值为.………………1分

（二）选考题：共13分。请考生从两道中任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。

15.[物理——选修3-3]（13分）答案（1）BCE（2）①2kg ②1.5cm  45cm

解析（1）（共5分）答案BCE 热机在工作过程中，燃料不可能完全燃烧，尾气带走较多的热量，机器本身散热，剩余的能量才是有用的能量，在燃料完全燃烧提供的能量中只占很少一部分，所以热机效率不可能达到100%，A项错误；如题图乙所示为分子间的引力和斥力随分子间距离变化的关系图，若两分子间距从开始逐渐增大，则分子力表现为引力，先变大后变小，分子力表现为引力做负功，分子势能逐渐变大，B项正确；如题图丙所示为某理想气体分子速率分布图像，由图可知与0℃相比，温度升高，气体分子的平均动能增大，平均运动速率增大，100℃时速率大的分子所占比例较多，C项正确；晶体是各向异性的，熔化在晶体表面的石蜡是椭圆形，在某样品薄片上均匀涂上一层石蜡，然后用灼热的金属尖接触样品的背面，结果得到如题图丁所示石蜡熔化的图样，则该样品一定为晶体，D项错误；如题图戊所示，透明塑料瓶内有少量水，水上方有水蒸气。用橡胶皮塞把瓶口塞住，向瓶内打气，当瓶塞跳出时，瓶内会出现“白雾”，这是气体膨胀对外做功温度降低造成的，E项正确。

（2）①A中气体压强，对活塞，解得。………………………………4分

②由于气体等压变化，U形管两侧水银面的高度差不变，，，体积，，体积

由，解得。………………………4分

16.[物理——选修3-4]（13分）

答案（1）BDE（2）①②

解析（1）BDE

解析：肥皂泡呈彩色条纹是光发生了干涉，A错；光导纤维传送信息利用了光的全反射，B对；入射光由绿光变为紫光，双缝干涉实验中条纹会变窄，C错；根据光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光波速大于紫光波速，所以红光的折射角大于紫光的折射角，DE都对。

（2）①如图所示，设从左侧的A点入射，光在右侧半球面刚好发生全反射，由①

②

③

④

由①~④式解得……………………………………4分

②设距O点的光线射到半球面上的点为C点，入射角，设折射角为r，由⑤

得

由图知：，⑥

光在玻璃中传播速度⑦

⑧

由⑤~⑧解得。…………………………………………4分