2021届广东省高三高考物理终极押题卷（5月）新高考版（九）（解析版）

2021届高考物理终极押题卷

新高考版（九）（广东专版）

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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.查德威克在用X粒子轰击铍核的实验中发现了中子，解决了物理学家在原子研究中遇到的难题，使原子物理研究取得了一项突破性进展。下列核反应方程中，产生的未知粒子（）不是X粒子的是(   )

A. B. 

C.  D.

2.相距为L的质量不等的两颗星球组成双星系统，做匀速圆周运动的周期为T，若要给这个系统发射一颗人造卫星，卫星质量远远小于星球质量，卫星也绕双星轨道圆心做匀速圆周运动。对于这颗人造卫星，单纯从牛顿力学的角度分析，下列说法正确的是(   )

A.卫星轨道与双星系统的轨道同平面，轨道半径一定大于

B.卫星位置一定在两星球连线或连线的延长线上

C.卫星运动周期为T

D.卫星轨道半径越大，线速度越小

3.如图所示，用甲、乙两根筷子夹一个小球，甲倾斜，乙始终竖直。在竖直平面内，甲与竖直方向的夹角为θ，筷子与小球间的摩擦很小，可以忽略不计。小球质量一定，随着θ缓慢减小，小球始终保持静止。下列说法正确的是(   )

A.筷子甲对小球的弹力变小 B.筷子乙对小球的弹力不变

C.两根筷子对小球的弹力均增大 D.两根筷子对小球的合力减小

4.如图所示，在坐标系中，弧是以A点为圆心、为半径的一段圆弧，，点是圆弧跟y轴的交点。当在O点和A点分别固定电荷量为和的点电荷后，D点的电场强度恰好为零。下列说法正确的是(   )
 

A.

B.圆弧上的各点中，D点的电势最高

C.电子沿着圆弧从B点运动到C点的过程中，电势能先减小后增大

D.电子沿着圆弧从B点运动到C点的过程中，电势能先增大后减小

5.碰碰车是大人和小孩都喜欢的娱乐活动。游乐场上，大人和小孩各驾着一辆碰碰车迎面相撞，碰撞前后两人的位移-时间图象（图象）如图所示。已知小孩的质量为20 kg，大人的质量为60 kg，碰碰车质量相同，碰撞时间极短。下列说法正确的是(   )
 

A.碰撞前后小孩的运动方向没有改变

B.碰碰车的质量为50 kg

C.碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量大小为80 N·s

D.碰撞过程中损失的机械能为600 J

6.如图所示，竖直平面内有四点，其中三点等高，三点到O点的距离相等，（θ未知），当两点放置两根电流大小相等、方向相反且垂直竖直平面的长直导线时，O点处磁感应强度的大小为，若将E点处导线移到A点，O点处磁感应强度的大小变为，已知，下列说法正确的是(   )

A. B. C. D.

7.如图所示，变压器为理想变压器，变化规律为的交流电压接在两端，L为灯泡，R为滑动变阻器。现将滑动变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表的示数增大了0.2 A，电流表的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是(   )

A.电压表示数不变，示数增大 B.滑动变阻器滑片是沿的方向滑动

C.该变压器起降压作用 D.灯泡发光时每秒闪50次

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分有选错的得0分。

8.如图所示，一竖直圆盘上固定一质量为0.2 kg的小球（可视为质点），小球与圆盘圆心O的距离为5 cm。现使圆盘绕过圆心O且垂直于圆盘的水平轴以大小为10 rad/s的角速度匀速转动，重力加速度大小为，则(   )

A.小球的重力和圆盘对小球作用力的合力不变

B.当小球运动到O点正上方时，圆盘对小球的作用力最小

C.圆盘对小球的作用力方向与竖直方向的夹角最大为30°

D.小球从最高点运动到最低点的过程中，圆盘对小球的作用力一直增大

9.蹦极运动由于紧张刺激，深受现在年轻人的喜爱。一质量为m的人从静止下落，仅在竖直方向上运动，弹性绳对人的弹力F随时间t的周期性变化如图所示.空气阻力忽略不计，重力加速度为g，则下面说法正确的是(   )

A.人从的瞬间开始下落

B.弹性绳的原长

C.从到的过程中，人的重力势能增大，弹性绳的弹性势能减小，人的动能先增大后减小

D.从到的过程中，人的加速度先增大，后减小

10.如图所示，边长为、电阻为R的正方形导线框沿x轴正方向运动，在外力F作用下以速度v匀速穿过三个宽度均为的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，已知三个区域中磁场的磁感应强度大小均为B，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域中的磁场方向分别为垂直纸面向里、向外和向里。若以磁感线垂直纸面向里时穿过线框的磁通量Φ为正，产生的电流沿顺时针方向的电动势E为正，外力F向右为正，从线框刚进入磁场时开始计时，则下列反映线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和线框的电功率P随时间变化的图象正确的是(   )
 

A. B.

C.  D.

三、非选择题：共54分。第11～14题为必考题，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42分。

11.（7分）某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，当地的重力加速度为g。光电门与固定挡板相互间隔一定距离，均水平固定在铁架台上，它们的中心在同一个竖直线上。光电门与光电计时器相连，可记录小球经过光电门A和光电门B所用的时间。

（1）实验前用游标卡尺测量小球的直径，示数如图乙所示，则小球的直径_____mm。

（2）让小球紧贴固定的水平挡板，在两个光电门的正上方由静止释放，光电计时器记录了小球经过光电门A和光电门B所用的时间，再测出两光电门间的高度差h。如果能满足关系式“”与“__________”（用对应物理量的符号表示）近似相等，即能证明小球下落过程中机械能守恒。

（3）在实验时，另一位同学仅将小球换成大小相仿的小正方体铁块，其他不变，他采集物体经过光电门的时间数据会更加__________（选填“可靠”或“不可靠”）。

12.（9分）某课外兴趣小组要描绘一个标有“4.8 V，2.4 W”的小灯泡的伏安特性曲线，部分实验器材如下：

直流电源E（6 V，内阻可不计）、电流表A（0~0.6 A，内阻约为0.4 Ω）、电压表V（0~3 V，内阻为1 kΩ）、开关和导线若干、滑动变阻器（0~10 Ω，额定电流2 A）、滑动变阻器（0~150 Ω，额定电流2 A）。
 

（1）由于电压表V的量程太小，需将电压表量程扩大为0~6 V，该电压表应串联的分压电阻的阻值为______Ω，找到符合要求的电阻后，该小组的同学将题给的电压表（表盘未改动）与分压电阻串联，改装成量程为0~6 V的电压表后，设计了图甲的电路来描绘该小灯泡的伏安特性曲线，为减小测量误差和便于实验操作，滑动变阻器应选用______；

（2）请根据实验电路原理图甲连接图乙中的实物图；

（3）连接好电路后小组成员发现无论如何调节滑动变阻器的阻值，电压表始终有示数，且电流表的示数无法调到零，可能的原因为_______（选填“断路”“断路”“断路”或“短路”）；

（4）排除故障后，通过电压表和电流表所读的数据在坐标系中描点连线，得到的曲线如图丙，若把该小灯泡与一阻值为20 Ω的定值电阻串联后接到电动势为8 V、内阻不计的电源两端，利用作图法得该小灯泡的实际功率约为_______W（保留两位有效数字）。

13.（10分）如图甲所示的竖直平面内有如图乙所示的随时间做周期性变化的匀强电场和匀强磁场。已知电场方向沿y轴正方向，场强大小为200 N/C；而磁场方向垂直平面向里，磁感应强度大小为。一比荷的带正电粒子在时刻从O处由静止释放（不计粒子重力）。

（1）求粒子第一次进入磁场时的速度大小和位置；

（2）若，求粒子第二次在磁场中运动的半径；

（3）若，试简要分析并画出粒子一个完整循环的运动轨迹图。

14.（16分）如图所示，一个倾角、长的光滑倾斜轨道固定在水平地面上，倾斜轨道底部通过一段很小的光滑圆弧与静止在水平地面上、质量为的薄木板B平滑连接（不拴接），薄木板B左侧某处静止着一质量为的薄木板等高。现让质量为的小物块A（可以视为质点），从倾斜轨道顶端由静止滑下，物块A滑上薄木板B后，B开始向左运动，当A滑到B的左端时，速度刚好相等，且刚好发生碰撞，碰撞过程中无机械能损失且碰撞时间极短。已知A与间的动摩擦因数均为，与地面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小。求：
 

（1）小物块A到达倾斜轨道底部时的速度大小和在倾斜轨道上运动的时间；

（2）开始时之间的距离；

（3）整个运动过程中，薄木板B和地面间因摩擦产生的热量。

（二）选考题：共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。

15.【选修3-3】（12分）

（1）（4分）如图所示，气缸固定在水平地面上，在气缸内活塞左侧封闭一定量的理想气体，压强与外界大气压强相同。现把活塞固定，使气缸内气体升高一定温度，气体吸收的热量为；如果活塞可以自由滑动，活塞与气缸间无摩擦、不漏气，加热同时用外力作用在活塞上，使其缓慢左移，使气缸内气体升高相同温度，气体吸收的热量为；活塞自由滑动时，无外力作用气体升高相同温度，吸收的热量为，对外做的功为，则的关系为______，______（用题中所给物理量表示）。
 

（2）（8分）如图所示装置中两玻璃泡的容积均为，玻璃管的容积忽略不计，开始时阀门K关闭，将上面玻璃泡抽成真空，下面玻璃泡中有一定质量的理想气体，外界大气压强为，温度为时，玻璃管中水银面高出水银槽内水银面，水银密度（假设不随温度改变）为，重力加速度。
 

（i）如果外界大气压强保持不变，玻璃管中水银面上升2 cm，则环境温度改变了多少摄氏度？

（ii）如果在环境温度急剧升高到的过程中，打开阀门，改变外界大气压使玻璃管中的水银面高度几乎不发生变化，则玻璃泡中气体的压强变为多少？在此过程中吸收了200 J热量，则气体的内能增加了多少？

16.【选修3–4】（12分）

（1）（4分）如图所示是实验室测得的一个单摆的共振曲线。取，，则该单摆的摆长约为______m（结果保留一位小数），若摆长减小，共振曲线的峰将向________移动。

（2）（8分）如图甲所示为某半径为R的半球形透明介质的截面，为半圆的直径，O为圆心，在O点左侧，一束单色光从上的E点垂直射入半球形介质，在圆弧上恰好发生全反射，。

（i）求该半球形透明介质的折射率。

（ii）若将该透明介质制成截面为直角三角形的透明体，如图乙所示，边的长度为，令上述单色光的平行光束从边以45°角入射，求边和边上有光射出的区域的长度之和（不考虑光在介质中二次反射）。

答案以及解析

1.答案：B

解析：查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子，根据核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒判断出是α粒子，不是α粒子，选项B符合题意。

2.答案：C

解析：卫星质量远远小于星球质量，不用考虑卫星对双星系统的影响，卫星绕双星轨道圆心做匀速圆周运动，则卫星所受合力一定总指向轨道圆心，故卫星在运动中相对双星有固定的位置，轨道与双星轨道共平面，卫星可以在双星连线上，也可以是三星连线为三角形，选项B错误；在双星连线上时，卫星轨道半径可以小于，选项A错误；卫星运动周期必须与双星周期T相同，所受合力大小恒定，选项C正确；周期一定，则轨道半径越大，线速度越大，选项D错误。

3.答案：C

解析：设筷子甲对小球的弹力为，筷子乙对小球的弹力为，根据平衡条件可知，联立解得，因此随着角度减小，弹力均增大，故A、B错误，C正确；根据共点力平衡可知，两根筷子对小球的合力大小等于重力，方向相反，故合力不变，故D错误。

4.答案：D

解析：本题通过两异种电荷考查电场的叠加、电势、电势能。D点的场强恰好为零，由电场的叠加得，解得，A错误；点电荷形成的电场中圆弧上各点的电势相同，在点电荷形成的电场中由B到D电势越来越低，由D到C电势越来越高，故D点的电势最低，B错误；由以上分析可知，电子沿着圆弧从B点运动到D点电场力做负功，由D点运动到C点电场力做正功，故从B到C的过程中电子的电势能先增大后减小，C错误，D正确。

5.答案：D

解析：规定小孩初始运动方向为正方向，由图可知，碰后两车一起向反方向运动，故碰撞前后小孩的运动方向发生了改变，选项A错误；由图可知，碰前瞬间小孩的速度为2 m/s，大人的速度为，碰后两人的共同速度为，设碰碰车的质量为M，由动量守恒定律有，解得，选项B错误；碰前小孩与其驾驶的碰碰车的总动量为，碰后总动量为，由动量定理可知碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量为，故其大小为，选项C错误；由能量守恒定律可得碰撞过程中损失的机械能为，选项D正确。

6.答案：A

解析：设单根通电直导线在O处产生的磁感应强度的大小为点处导线未移动时，O点处合磁感应强度大小为点处导线移动之后，两通电导线在O处产生的磁场如图所示，根据正交分解法知，，O点处合磁感应强度大小为；结合已知条件可得，，解得，故选A。

7.答案：C

解析：本题考查交流电路的动态分析。移动滑动变阻器的滑片，观察到电流表的示数增大了0.2 A，电流表的示数增大了0.8 A，即副线圈中电流增大，由于接在电压有效值不变的交流电两端，原、副线圈匝数比不变，所以副线圈两端电压不变，即、示数不变，灯泡L两端电压增大，示数减小，根据欧姆定律得负载电阻减小，所以滑动变阻器滑片是沿的方向滑动，故A、B错误；电流表的示数增大了0.2 A，电流表的示数增大了0.8 A，即原线圈中电流增大量小于副线圈中电流增大量，根据电流与匝数成反比，所以该变压器起降压作用，故C正确；由可知，交流电的频率为，由于交变电流一个周期内电流方向发生2次变化，所以灯泡发光时每秒闪100次，故D错误。

8.答案：BCD

解析：小球随圆盘做匀速圆周运动，合力提供向心力，大小不变，，方向时刻改变，选项A错误；当小球运动到O点正上方时圆盘对小球的作用力最小，为，选项B正确；如图所示，当圆盘对小球的作用力方向与半径方向垂直时，与竖直方向夹角最大，此时，则，选项C正确；根据力的矢量三角形可知，小球从最高点运动到最低点的过程中，圆盘对小球的作用力一直增大，选项D正确。

9.答案：AC

解析：由题图可知，从到的过程中，弹力为零，人先向上匀减速，再反向匀加速，即做自由落体运动的时间，A正确；由于空气阻力忽略不计，有，B错误；从到的过程中，人从最低点向上运动，重力势能增大，弹性绳逐渐恢复原长，弹性势能减小，当合外力为零时，加速度为零，速度达到最大值，动能先增大后减小，C正确；从到的过程中，人的加速度先向上减小，再向下增大，D错误。

10.答案：BC

解析：在线框进入磁场区域I的过程中，穿过线框的磁通量，所以在时间内，磁通量Φ随时间t均匀增加，由可知在时间内电动势为定值，电流方向为逆时针，所以电动势为负值；因感应电流，故在此段时间内也为定值，且方向向右，故为正；功率同样为定值。同理，在时间内，Φ先逐渐减小到零再反向增大，电动势E、电流I为正值且均变成原来的两倍，外力F、功率P变为原来的四倍。在时间内，Φ从负的最大逐渐减小到零再变为正的最大，电动势E为负值且是时间内电动势的两倍，外力和功率仍与时间内大小相同。在时间内，磁通量Φ逐渐减小，外力F、功率P与时间内大小相同，电动势与时间内大小相同但方向相反。综上所述，可判断出选项B、C正确，A、D错误。

11.答案：（1）11.30

（2）

（3）可靠

解析：（1）小球的直径为。

（2）小球下落过程若满足机械能守恒，则有，而，联立可得。

（3）由于小球释放后，它的球心不一定正好绝对无误地通过光电门的挡光部位，会造成挡光的距离偏短，测量的速度会偏大，从而造成实验数据偏差。而换用正方体的铁块，即使计时释放点略有偏离光电门的中心，挡光的距离仍为正方体的棱长，故相比小球，采集的实验数据会更加可靠。

12.答案：（1）1 000；

（2）实物连接图如图
 

（3）断路

（4）0.51（0.49~0.53均可）

解析：（1）电压表的量程要扩大为原来的2倍，所以要串联一个阻值与电压表内阻阻值一样的电阻，即，由于控制电路采用了分压式接法，所以滑动变阻器应选择最大阻值较小的，可以减小误差，即滑动变阻器应选用；

（3）断路，控制电路就从分压式接法变成了限流式接法，无法从零开始调节电压和电流，其他几个选项都不符合要求；

（4）由于改装后的电压表表盘未改动，所以每次测量得到的电压表读数均为小灯泡两端电压的一半，所以当该小灯泡与一阻值为20 Ω的定值电阻串联后接到电动势为8 V、内阻不计的电源两端时，根据在图象中作图如图所示，两图线的交点坐标约为（0.8 V，0.32 A），故该小灯泡的实际功率约为。
 

13.答案：（1）；

（2）2 m

（3）见解析

解析：（1）粒子在时速度为

运动位移，故此时粒子的位置为

（2）粒子第一次在磁场中运动的半径

粒子在磁场中的周期

则时粒子运动轨迹如图甲所示，在y轴粒子相当于做初速度为0的匀加速直线运动，在连续相同时间（）内的位移比为1:3。

故粒子第二次进入磁场时的速度为

则粒子第二次在磁场中运动的半径为

（3）简要分析：第一次转过四分之三圆后从处做类平抛运动；到达，此处的速度为，方向与x轴和y轴均成45°角；接下来以为圆心、为半径转过第二个四分之三圆到达点，半径；此后再经历逆向的类平抛运动至D点；接下来以为圆心再次转过四分之三圆，再匀减速至出发点O。

粒子一个完整循环的运动轨迹如图乙所示。

14.答案： （1）12m/s；2.4s（2）4m（3）10J

解析：（1）物块A从倾斜轨道上滑下时，机械能守恒，设物块A到达倾斜轨道底部的速度为v，有
设物块A运动的时间为t，有

联立解得

（2）A滑上B后，A做匀减速运动，B做匀加速运动，设的加速度大小分别为

则对物块A有

对薄木板B有

设经时间，达到共同速度，共同速度设为，则有

联立解得

碰前之间的距离为

解得

（3）设两薄木板碰后瞬间速度分别为，两薄木板碰撞过程动量守恒，机械能守恒，选向左为正方向，则有

解得

碰撞完成后B向右运动最后停下，薄木板B和地面间因摩擦而产生的热量为

代入数据得

15.答案：（1） （2）（i）9.4℃ （ii）；200J

解析：（1）由热力学第一定律有，气缸和活塞固定时，气体不对外界做功，吸收的热量全部用来升高气体温度，有；外力作用在活塞上时，外界对气体做功的同时气体从外界吸收热量，有；无外力作用时，气体从外界吸收热量的同时对外界做功，有，则有。

（2）（i）设玻璃泡中气体初态压强为，有，解得，温度，设末态压强为，则，故
根据查理定律有
代入数据解得，则环境温度降低了

（ii）
根据理想气体状态方程有
代入数据解得
根据题设条件，由于上部容器原来是真空，气体发生自由膨胀，故气体膨胀过程对外做的功为零，即
根据热力学第一定律有
故

16.答案：（1）2.8；右 （2）（i）（ii）

解析：（1）由图可知该单摆的固有频率为0.3 Hz，则其周期为。由单摆的周期公式，有。若摆长减小，单摆的固有周期减小，固有频率增加，共振曲线的峰将向右移动。

（2）（i）由图甲结合几何知识可知，光线发生全反射的临界角为

由全反射条件有

即

则该半球形透明介质的折射率为

（ii）作出入射光线的光路图，如图所示，单色光的平行光束从边以45°角入射时，由折射定律可知，折射角为30°

由几何关系可知，射到M点的光线，折射光线从M点射出，到C点的距离为

反射光线垂直边从N点射出，由几何关系可知，N为边的中点，

到A点的距离为

故有光射出的区域的总长度为