高中物理高考 试卷05-2021届八省新高考物理模拟卷（湖南专用）（解析版）

2021届八省新高考物理模拟卷—湖南卷（05）

一、选择题：本题共6小题，每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。

1．（2020·湖南永州市·高三月考）2007年是我国著名物理学家、曾任浙江大学物理系主任的王淦昌先生一百周年诞辰。王先生早在1941年就发表论文，提出了一种探测中微子的方案：原子核可以俘获原子的K层电子而成为的激发态，并放出中微子（当时写作），即。而又可以放出光子而回到基态，即。下列说法正确的是（　　）

A．是核聚变反应

B．和的核子数相同

C．和的比结合能相同

D．的过程中，由于质量数守恒，故未出现质量亏损

【答案】B

【详解】A．该反应为原子核的人工转变，A项错误；

B．核反应中没有质子数和中子数的变化，则和的核子数相同，B项正确；

C．核反应中放出了能量，则比更稳定，的比结合能大于的比结合能，C项错误；

D．核反应中放出了能量，故该反应过程发生了质量亏损，D项错误。

故选B。

2．（2020·双峰县第一中学高三月考）如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的内表面光滑，一根轻质杆的两端固定有两个小球，质量分别是m1、m2，当它们静止时，m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60°、30°，则两小球m1、m2的质量之比m1：m2是（　　）

A．1∶2 B．∶1

C．1∶ D．∶2

【答案】B

【详解】选取两小球和杆组成的整体为研究对象，受力分析并正交分解如图1所示：

由平衡条件得：F1在水平方向的分力F′和F2在水平方向的分力F″大小相等。即

F1cos60°=F2cos30°

所以

再以球1为研究对象，分析受力如图2所示

根据平衡条件得F与m1g的合力与F1等大反向，图中两个阴影三角形相似，则得

同理，以球2为研究对象，得

则得

解得

故选B。

3．（2020·湖南湘潭县一中高三月考）如图所示，理想变压器的原线圈接在一个输出电压有效值恒定、频率可调的交流电源上，副线圈所在电路中接有电灯泡a、电感L、理想交流电压表和理想交流电流表。当交流电的频率为f时，电压表示数为U、电流表示数为I，电灯泡正常工作；现将交流电的频率增加为2f时。则（　　）

A．电压表示数减小 B．电流表示数增加

C．电灯泡a亮度变亮 D．原线圈输出功率减小

【答案】D

【详解】A．原线圈中输出电压有效值恒定，根据知，匝数比、输入电压不变，则不变，电压表示数不变，A错误；

BC．当频率变大时，线圈的感抗变大，通过灯泡的电流减小，亮度变暗，根据知，原线圈中电流减小，即电流表示数变小，BC错误；

D．根据知，原线圈输出功率减小，D正确。

故选D。

4．（2020·长沙市·湖南师大附中高三月考）如图所示，某同学将一篮球斜向上拋出，篮球恰好垂直击中篮板反弹后进入球框，忽略空气阻力，若抛射点远离篮板方向水平移动一小段距离，仍使篮球垂直击中篮板相同位置，且球不会与篮框相撞，那么改变抛射初速度的大小以及初速度与水平方向的夹角，下列方案可行的是（　　）

A．增大抛射速度，同时减小 B．减小抛射速度，同时减小

C．减小抛出速度，同时增大 D．增大抛出速度，同时增大

【答案】A

【详解】应用逆向思维，把篮球的运动看做平抛运动，由于竖直高度不变，水平位移增大，篮球反弹到抛射点的时间不变，竖直分速度不变，水平方向由知x增大，增大，抛射速度增大，与水平方向的夹角减小，可知A正确，BCD错误，故选A。

5．（2020·湖南长沙市·长沙一中高三月考）如图所示为一种电容传声器。b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的金属膜片，a、b构成一个电容器。其工作原理是当声波作用于金属膜片时，金属膜片发生相应的振动，于是就改变了它与固定极板b间的距离，从而使电容发生变化，而电容的变化可以转化为电路中电信号的变化。闭合开关K，若声源S发出声波使a向右运动时（　　）

A．电容器的电容减小 B．a、b板之间的电场强度减小

C．流过电流表的电流方向为自左向右 D．电容器两板间的电压会增大

【答案】C

【详解】A．由电容的决定式可知，a向右运动时，极板间的距离d减小，所以电容增大，选项A错误；

BD．闭合开关K，电压U保持不变，距离减小，由可知电场强度增大，选项BD错误；

C．由电容定义式可知，电容增大，电压不变，所以电荷量增大，电容器充电，流过电流表的电流方向为自左向右，选项C正确。

故选C。

6．（2020·娄底市春元中学高三月考）如图所示为东方明珠广播电视塔，是上海的标志性文化景观之一，塔高约468米。游客乘坐观光电梯大约1 min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在时由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示。下列相关说法正确的是（　　）

A．时，电梯处于失重状态

B．7~53 s时间内，绳索拉力最小

C．时，电梯处于超重状态

D．时，电梯速度恰好为0

【答案】D

【详解】A．根据图像可知当时电梯的加速度向上，电梯处于超重状态，A错误；

B．53~55 s时间内，加速度的方向向下，电梯处于失重状态，绳索的拉力小于电梯的重力；而7~53 s时间内，，电梯处于平衡状态，绳索拉力等于电梯的重力，大于电梯失重时绳索的拉力，所以这段时间内绳索拉力不是最小，B错误；

C．时，电梯减速向上运动，，加速度方向向下，电梯处于失重状态，C错误；

D．图像与时间轴所围的面积表示速度的变化量，而由几何知识可知，60 s内图像与时间轴所围的面积为0，所以速度的变化量为0，而电梯的初速度为0，所以时，电梯速度恰好为0，D正确。

故选D。

二、选择题：本题共4小题，每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。

7．（2020·湖南湘潭县一中高三月考）如图甲所示，将一足够长的光滑斜面固定放置在地球表面上，斜面倾角为θ，A、B两个小球质量相等，均可视为质点；A球沿斜面由静止开始下滑，B球做自由落体运动，A、B两球速率的平方与位移的关系图像如图乙所示。已知地球半径为R，引力常量为G，则（　　）

A．倾角为θ=30°

B．A、B两球的动能相等时，两球重力的瞬时功率之比为PA∶PB=1∶1

C．地球质量

D．地球的平均密度

【答案】AC

【详解】A．根据图乙，当两者速度相等时，根据动能定理，对A球

对B球

解得

A正确；

B．动能相同时，两球的重力的瞬时功率为

，

功率之比为

B错误；

C．有图可知，B球作自由落体运动，根据公式可知地球表面的重力加速度大小为

则根据

解得

C正确；

D．地球的平均密度

D错误。

故选AC。

8．（2020·湖南长沙市·雅礼中学高三月考）如图，在一竖直平面内，BCDF段是半径为R的圆弧挡板，AB段为直线型挡板(长为)，两者在B点相切，＝37°，C、F两点与圆心等高，D在圆弧形挡板的最低点，所有接触面均光滑，绝缘挡板处于水平方向场强为的匀强电场中．现将带电量为＋q，质量为m的小球从挡板内侧的A点由静止释放，小球沿挡板内侧ABCDF运动到F点后抛出，在这段运动过程中，下列说法正确的是(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

A．匀强电场的场强大小可能是

B．小球运动到D点时动能一定不是最大

C．小球机械能增加量的最大值是

D．小球从B到D运动过程中，动能的增量为

【答案】BC

【详解】小球能沿挡板内侧ABC内侧运动，则有：，则得：，故场强大小不可能等于，故A错误；小球在复合场中受重力和电场力，所以小球运动到合力方向上时动能最大，则知在CD之间的某一点上时动能最大，故B正确；小球运动到C点时，电场力做正功最多，小球的机械能增加量最大，所以小球机械能增加量的最大值为，故C正确；小球从B到D运动过程中，根据动能定理得：动能的增量为，故D错误．

9．（2020·湖南宁乡一中高三月考）地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第②次提升过程（　　）

A．两次提升过程中电机的最大牵引力相等

B．电机输出的最大功率相等

C．矿车上升所用的时间之比为

D．电机所做的功之比为

【答案】AC

【详解】A．由于两次提升变速阶段的加速度大小相同，在匀加速阶段，由牛顿第二定律

可得提升的最大牵引力之比为，故A正确；

B．最大拉力相等，由功率公式

电机输出的最大功率之比等于最大速度之比为，故B错误；

C．由图可得，变速阶段的加速度

设第②次所用时间为t，根据速度—时间图象的面积等于位移（此题中为提升的高度）可知

解得

所以第①次和第②次提升过程所用时间之比为

故C正确；

D．电机所做的功等于增加的重力势能，两次增加的重力势能相同，因此电机做功之比为

故D错误。

故选AC。

10．（2020·湖南长沙市·长郡中学高三月考）如图所示，在水平桌面上放置一周长为L，质量为m的近超导体（导体仍有微小电阻）圆环，圆环的横截面面积为S，电阻率为ρ．一磁铁在外力作用下，从圆环正上方下移至离桌面高H处撤去外力，磁铁恰好受力平衡，此时圆环中的感应电流大小为I，其所在处磁场的磁感应强度大小为B，方向与水平方向成角，经过一段时间后，磁铁会缓慢下移至离桌面高为h的位置，在此下移过程圆环中的感应电流可认为保持不变，设重力加速度g，则

A．超导圆环的电流方向从上往下看为顺时针方向

B．磁铁在H处受力平衡时，桌面对超导圆环的支持力为mg+BILcosθ

C．磁铁下移过程，近超导圆环产生热量为BILcosθ（H–h）

D．磁铁下移过程，通过近超导圆环的电荷量为

【答案】BCD

【详解】从上往下看，逆时针电流．故A错误；圆环所受到的安培力F=BIL，其竖直方向的分量F1=Fcosθ=BILcosθ，以圆环为研究对象，由平衡条件，得N=mg+BILcosθ，故B正确；设永磁体的质量为M，以永磁铁为研究对象，由平衡条件可知Mg=BILcosθ；由能量守恒，永磁铁减少的重力势能等于圆环中产生的焦耳热．Q=Mg（H-h）=BILcosθ•（H-h），故C正确；由焦耳定律Q=I2R•△t  解得 ，因下移过程圆环中的电流可认为保持不变，所以通过超导圆环的电荷量 ，故D正确；

三、非选择题：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。

11．（2020·湖南长沙市·长郡中学高三月考）为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不计质量及长度）固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L（L>）他们首先在绳上距离P点10cm处（标记为C）系上质量为m的重物（不滑动），由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ，随后改变重物悬挂点的位置，每次将P到C点的距离增加10cm，并读出测力计的示数，最后得到TP、TQ与绳长之间的关系曲线如图所示，由实验可知：

(1)曲线Ⅱ中拉力最大时，C与P点的距离为_____cm，该曲线为_____（选填“TP”或“TQ”）的曲线。

(2)在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力TQ=_____N，此时它与L、D、m和重力加速度g的关系为TQ=_____。

【答案】60（58～62）    TP    4.30（4.25～4.35）       

【详解】(1)[1][2]．由曲线Ⅱ的最高点拉力最大，对应的横坐标=60cm，设PC和QC与水平方向的夹角为α和β，对C点的平衡可知

TP·cosα=TQ·cosβ

开始C点靠近P点，因α>β，则

即

TP>TQ

结合两曲线左侧部分，Ⅱ曲线靠上则为TP的曲线。

(2)[3][4]．两曲线的交点表示左右的绳拉力大小相等，读出纵坐标为

TP=TQ=4.30N

设CQ绳与立柱的夹角为θ，延长CQ线交于另一立柱上，则

两拉力相等，由力的平衡可知

2TQcosθ=mg

则

12．（2020·湖南永州市·高三月考）某实验探究小组利用下列实验器材测量电池的电动势和内阻。

A．待测电池 （电动势约1.5 V，内阻r较小）

B．灵敏电流表G（量程0~100 mA，内阻rg=18 Ω）

C．电阻箱R（0~10.00Ω）

D．各种型号的定值电阻

E．开关及导线若干

(1)为了满足实验要求，该实验小组首先把现有的灵敏电流表改装成0~0.6A的电流表，改装时应并联一个阻值_______Ω的定值电阻。

(2)该实验小组利用改装后的电流表和上述器材用图甲所示电路来测电源的电动势和内阻。

①实验时，在闭合开关前，电阻箱的阻值应调至____（填“最大值”或“最小值”）。

②图乙是实验小组由实验数据绘出的－R（其中I为改装后电流表的示数）图像，根据图像及条件可求得电源的电动势E＝___V，内阻r＝___Ω。（结果均保留两位有效数字）

【答案】3.6    最大值    1.5    0.75   

【详解】(1)[1]把现有的灵敏电流表改装成0~0.6A的电流表，改装时应并联的电阻值为

(2)①[2]实验时，在闭合开关前，电阻箱的阻值应调至最大值。

②[3][4]由电路可知

即

根据－R图像可得

则

E=1.5V

因

可得

r=0.75Ω

13．（2020·湖南长沙市·雅礼中学）如图所示，在以0为圆心的圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强 磁场，磁感应强度为B=0. 20 T。AO、CO为圆的两条半径，夹角为120°。 一个质量为m=3.2×10-26 kg、电荷量q=-l.6×10-19C的粒子经电场由静止加速后，从图中A点沿AO进入磁场，最后以v=l．0×105m/s的速度从C点离开磁场。不计粒子的重力。求：（结果保留2位有效数字）

(1)加速电场的电压；

(2)粒子在磁场中运动的时间；

(3)圆形有界磁场区域的半径。

【答案】(1)；(2)；(3)

【详解】(1)在加速电场中

(2)粒子在磁场中运动周期

(3)由

粒子运动的轨道半径

圆形磁场的半径为

14．（2020·长沙市·湖南师大附中高三月考）神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，不考虑其他天体的影响。A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。

(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m′的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，试求的表达式（用m1、m2表示）；

(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式；

(3)恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量ms的2倍，它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率，运行周期，质量，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？（，）

【答案】(1)；(2)；(3)估算过程见解析，星B有可能是黑洞

【详解】(1)设A、B圆轨道半径分别为r1、r2，由题意知，A、B做匀速圆周运动的角速度相同，设其为ω。由牛顿运动定律，有

，，

设A、B之间的距离为r，又

由上述各式得

①

由万有引力定律，有

将①代入得

令

比较可得

②

(2)由牛顿第二定律，有

③

又可见星A的轨道半径

④

由②③④式解得

⑤

(3)将

代入⑤式，得

代入数据得

 ⑥

设

（）

将其代入⑥式，得

⑦

可见，的值随n的增大而增大，试令

得

⑧

若使⑦式成立，则n必大于2，即暗星B的质量m2必大于2ms，由此得出结论：暗星B有可能是黑洞。

选考试题：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．[选修3-3]

(1)（2020·湖南长沙市·雅礼中学高三月考）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r0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象，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”，这时由于气体膨胀对外做功温度降低造成的

【答案】BCE

【详解】A.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%，故A错误；

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r0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，故B正确；

C.如图丙所示为某理想气体分子速率分布图象，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，故C正确；

D.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，结果得到如图丁所示石蜡熔化的图样，则该样品一定为晶体，故D错误；

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”，这时由于气体膨胀对外做功温度降低造成的，故E正确；

故选BCE．

(2)（2020·湖南高三月考）如图所示，开口向上的气缸由粗细不同的两段圆简组成，下段内径为r，上段内径为2r，活塞a在气缸上段中的位置离活塞b的距离为h，活塞b在气缸下段正中，下段气缸高度h，两活塞厚度不计，a的质量为4m，b的质量为m，大气压强为p0，环境温度为T0，两个活塞与气缸内壁无摩擦，且气密性好，缸内封闭有两段气体I、II，重力加速度为g，上段气缸足够高，求：

（1）气体II的压强；

（2）若给气体I、II同时缓慢加热，使两部分气体升高相同的温度，使活塞b刚好上升，这时两部分气体温度升高了多少，活塞a上升的高度为多少。

【答案】（1）；（2）T0，

【详解】（1）开始时，气体I的压强

气体II的压强

（2）给气体I、II同时缓慢加热，使两部分气体升高相同的温度，活塞b刚好上升，两段气体均发生等压变化，对气体II

解得

设气体I上升的高度为，Sa=4πr2，Sb=πr2，则

解得

16．[选修3-4]

(1)（2020·湖南高三月考）如图所示，O为一上下振动的波源，振幅为2cm，振动频率为10Hz，产生的简谐横波以4m/s的速度同时向左、右方向传播。已知A、B两质点到O点的水平距离分别为OP=1.9m、OQ=2.2m，下列说法正确的是（　　）

A．这列波的波长是20cm

B．A、B两质点不可能同时到达平衡位置；

C．当A质点处于波峰时，B质点恰好处于波谷

D．A、B均开始振动后，0.2s内两质点的路程均为16cm

E.当O质点刚过平衡位置时，A、B两质点振动方向一定相同

【答案】BDE

【详解】A．这列波的波长是

选项A错误；

BC．因为OP=1.9m=4λ、OQ=2.2m=5λ，则A、B两质点不可能同时到达平衡位置，且当A质点处于波峰时，B质点恰好处于平衡位置，选项B正确，C错误；

D．因T=0.1s，则A、B均开始振动后，0.2s内两质点的路程均为8A=16cm，选项D正确；

E．若当O质点刚过平衡位置时向上振动时，则A质点从波峰位置向下振动，B质点从平衡位置向下振动；若当O质点刚过平衡位置时向下振动时，则A质点从波谷位置向上振动，B质点从平衡位置向上振动；则A、B两质点振动方向一定相同，选项E正确。

故选BDE。

(2)（2020·湖南长沙一中高三月考）如图所示，C是半圆柱形玻璃体的圆心，CD是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是与CD轴等距且平行的两束不同单色细光束，有一个垂直CD放置的光屏（D点是垂足），沿CD方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P（图中未画出），已知半圆柱形玻璃体的半径是R，，B光的折射率，求：

(1)光斑P到D点的距离；

(2)A光的折射率nA（可用根式表示）。

【答案】(1)；(2)

【详解】(1)光路图如图所示

，，由几何关系可知，两光的入射角为：

，解得

三角形CMN是正三角形得边长为：

以B光为对象，根据折射定律得：，解得，

三角形FPN也是正三角形，其边长

光斑P到D点的距离

(2)由几何关系知，

由正弦定理：，

解得，所以A光的折射率。