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高中物理高考 卷5-备战2021年高考物理【名校地市好题必刷】全真模拟卷（湖南专用）·3月卷（解析版）
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备战2021年高考物理【名校、地市好题必刷】全真模拟卷（湖南专用）·3月卷
第五模拟
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．毕节，是全国唯一一个以“开发扶贫、生态建设”为主题的试验区，是国家“西电东送”的主要能源基地．如图所示，赫章的韭菜坪建有风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生电流，实现风能向电能的转化．若叶片长为l，设定的额定风速为v，空气的密度为ρ，额定风速下发电机的输出功率为P，则风能转化为电能的效率为（ ）
A． B． C． D．
【答案】 A
【解析】
风能转化为电能的工作原理为将风的动能转化为输出的电能，设风吹向发电机的时间为t，则在t时间内吹向发电机的风的体积为
V＝vt·S＝vt·πl2
则风的质量
M＝ρV＝ρvt·πl2
因此风吹过的动能为
Ek＝Mv2＝ρvt·πl2·v2
在此时间内发电机输出的电能
E＝P·t
则风能转化为电能的效率为
η＝＝
故选A。
2．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．动能先增加，后减少
B．电势能先减少，后增加
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大
【答案】 C
【解析】
ABC．卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子经过某一原子核附近时α粒子和原子核均带正电，互相排斥，虚线为等势线，电场线垂直于等势线，α粒子由于惯性，逆电场线运动，由a到b，受斥力，电场力做负功，电势能增大，速度减小，动能减小，由b到c过程中，电场力的方向与速度方向夹角为锐角，电场力做正功，电势能减小，速度增大，动能增大，由于a和c在同一等势线上，电场力做功为零，C正确，AB错误；
D．由点电荷电场线分布特点，b点的电场线比a、c两点较密，因此，a、c两点场强小于b点场强，加速度先变大后变小，D错误。
故选C。
3．我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，其标识如图所示。若火星质量为地球质量的10%，半径地球半径的50%；若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，下列说法正确的是（ ）
A．同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值为
B．火星与地球绕太阳运动的线速度大小之比为2∶3
C．火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度
D．火星探测器的发射速度应介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
【答案】 C
【解析】
A．根据
解得
A错误；
B. 根据
得
解得
B错误；
C. 根据
得
解得
火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，C正确；
D. 火星探测器的发射速度应大于或等于第二宇宙速度，D错误。
故选C。
4．如图甲所示，在公元1267~1273年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量的可视为质点的石块装在长的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面成。松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。石块落地点与点的水平距离。忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，，下列说法正确的是（ ）
A．石块水平抛出时的初速度为
B．重物重力势能的减少量等于石块机械能的增加量
C．石块从到最高点的过程中，石袋对石块做功为
D．石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为
【答案】 D
【解析】
A．石块平抛运动的高度
根据
得
故石块水平抛出时的初速度
故A错误；
B．转动过程中，重物的动能也在增加，因此根据能量守恒定律可知，重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量，故B错误；
C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功
故C错误；
D．石块圆周运动至最高点时，有
所以可得
故D正确；
故选D。
5．如图所示，光滑水平面内有一光滑导体棒MN放在“V”字形导轨上，导体棒MN左侧空间存在垂直纸面向内的匀强磁场，导体棒MN和导轨材料、粗细均完全相同，现将导体棒固定，用一水平向左的外力F从图示位置匀速将“V”字形导轨拉入磁场中，在此过程中导体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨两触点间的电势差为U，导体棒的发热功率为P，回路中产生的热量为Q，则下列图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】 A
【解析】
A．电流
由几何关系知回路周长与LAB成正比，电阻R与LAB成正比，由于B、v不变，可知电流I恒定，安培力F安=BILAB，可知F安µt，匀速运动F安=F，所以A正确;
B．回路的热功率P=I2R，I不变，电阻R与回路周长成正比，可知周长与t成正比，知功率P与t成正比，所以选项B错误;
C．如图所示，t时刻“V”字形导轨在磁场中与导体棒MN构成回路为ABC，由Lce=vt，通过几何关系可知，LAB=kvt，（k为常数），则AB两点的电势差
k、B、v均为常数，故选项C错误;
D．回路中产生的热量为Q=Pt，可知Q与t2成正比，所以选项D错误。
故选A。
6．如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，现对a施加竖直向上的拉力F，使整个系统竖直向上做匀加速运动，S1和S2相对于原长的伸长量分别记为和。若将对a施加的竖直向上的拉力改为F’，使整个系统竖直向上做匀减速运动，此时S1和S2相对于原长的伸长量分别记为和则（ ）
A． B． C． D．
【答案】 A
【解析】
AB．由整体法可知，对三个物块整体有
由隔离法可知，物块c满足
物块b满足
解得
则
故A正确B错误；
CD．同理，减速时，依然有
，，
由于F和的具体关系未知，所以CD错误。
故选A。
二、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．质量为足够长的木板静止在光滑的水平面上，木板上依次排放质量均为的木块1、2、3，木块与木板间的动摩擦因数均为。现同时给木块1、2、3水平向右的初速度、、，已知重力加速度为。则下列说法正确的是（ ）
A．1木块相对木板静止前，木板是静止不动的
B．1木块的最小速度是
C．2木块的最小速度是
D．木块3从开始运动到相对木板静止时对地位移是
【答案】 BCD
【解析】
A．木块1在木板上向右减速运动，该过程木板向右做加速运动，当木块1与木板速度相等时相对木板静止，由此可知，1木块相对静止前木板向右做加速运动，故A错误；
BC．木块与木板组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，第号木块与木板相对静止时，它在整个运动过程中的速度最小，设此时第n号木块的速度为v，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
对第号木块，由动量定理得
对第n号木块，由动量定理得
由以上三式解得
1木块的最小速度为
2木块的最小速度为
故BC正确；
D．木块与木板组成的系统动量守恒，以向右为正方向，3木块相对木板静止过程，由动量守恒定律得
解得
对3木块，由动能定理得
解得
故D正确；
故选BCD。
8．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象。由图象可知（ ）
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于
C．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
【答案】 ABC
【解析】
A．由爱因斯坦光电效应方程Ek=h－W0知，当=0时－W0=Ek，故W0=E，A正确；
B．而Ek=0时，h=W0即W0=h，B正确；
C．入射光的频率为2时产生的光电子的最大初动能
Ekm=2h－h=h=E
C正确；
D．入射光的频率为时，不会发生光电效应，D错误。
故选ABC。
9．如图所示，仅在x≥0，y≥0的空间中存在垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，在x轴上有一粒子源P，到坐标原点的距离为L，可垂直于磁场沿着与x轴成30°角的方向发射速率不同的相同粒子，粒子质量为m、带电荷量为＋q，不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是（ ）
A．当粒子速率v=时，粒子将垂直于y轴射出
B．粒子从x轴上射出的位置坐标可能是
C．粒子在磁场中运动的时间可能小于
D．粒子在磁场中运动的时间可能为
【答案】 ACD
【解析】
A．当粒子速率v=时，根据可得
画出粒子的运动轨迹如图：
根据几何关系可知圆心在y轴上，所以粒子将垂直于y轴射出，选项A正确；
B．画出粒子从x 轴最左侧的运动轨迹如图：
此时轨迹圆与y轴相切，由几何关系可知α=30°，则有
解得
此时从x轴上射出的位置坐标为，所以粒子从x轴上射出的位置坐标不可能是，选项B错误；
C D．由于粒子的速率不定，当粒子的是速率取v=时，根据可得
则画出粒子的运动轨迹如图：
粒子在磁场中的运动时间恰为
当粒子的速率大于这个速率时，粒子在磁场中的运动时间小于，即粒子在磁场中运动的时间可能小于。选项C D正确。
故选ACD。
10．如图所示，可视为质点的小球A和B用一根长为的轻杆相连，两球质量相等。开始时两小球置于光滑的水平面上，并给两小球一个的初速度，经一段时间两小球滑上一个倾角为30°的光滑斜面，不计球与斜面碰撞时的机械能损失，g取，在两小球的速度减小为零的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．杆对小球A做正功 B．小球A的机械能守恒
C．杆对小球B做正功 D．小球B速度为零时距水平面的高度为0.15 m
【答案】 AD
【解析】
将小球A、B视为一个系统，设小球的质量均为m，小球B上升的最大高度为h，根据机械能守恒定律有
解得
以小球A为研究对象，由动能定理有
可知
可见杆对小球A做正功；
由于系统机械能守恒，故小球A增加的机械能等于小球B减少的机械能，即杆对小球B做负功，故AD正确，BC错误。
故选AD。
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）
图甲所示为某实验小组测量A、B两个箱子质量的装置图，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计）。此外该实验小组还准备了砝码一套（总质量）和刻度尺等，请在以下实验步骤中按要求作答。
(1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门之间的高度差h。
(2)取出质量为m的砝码放在A中，剩余砝码都放在B中，让A从位置O由静止开始下降。
(3)记录下遮光条通过光电门的时间t，根据所测数据计算出A下落到F处的速率________；下落过程中的加速度大小________。
(4)改变m，重复(2)(3)步骤，得到多组m及a的数据，作出图像如图乙所示。
(5)由图像可得，A的质量____，B的质量____（保留两位有效数字，重力加速度大小g取）。
【答案】
【解析】
(3)A下落到F处的速率为v
由速度位移公式得
(5)m 、A、B作为一个系统
解得
由图象可知
，
解得
，
12. （9分）
图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100 Ω挡。
(1)图a中的A端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接。
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_______（填正确答案标号）。
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2=_______Ω，R4=________Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图b所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为_______；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为___________。（结果均保留3位有效数字）
【答案】 黑 B 160 880 1.47 mA 1.10×103 Ω 2.95 V
【解析】
(1)与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。
(2)R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。
(3)换挡开关接2时，是量程较小的电流表，所以
换挡开关接4时，是量程较小的电压表，这时表头与R1、R2并联组成新表头，新表头的内阻
新表头的量程是1 mA，所以
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端与“1”相连，则多用电表是量程为2.5 mA的电流表，则读数为1.47 mA；
若此时B端与“3”相连接，多用电表是欧姆×100 Ω挡，则读数为11.0×100 Ω，即1.10×103 Ω；
若此时B端与“5”相连接，多用电表是量程为5 V电压表，则读数为2.95 V。
13. （13分）
如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为L的区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，区域I内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。用粗细均匀的电阻丝制成边长为L的单匝金属线框，线框总电阻为R，质量为，线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域Ⅲ内水平面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑，线框以初速度进入匀强磁场，最终线框中心对称线恰好停在处。已知重力加速度为g。
(1)求线框刚好完全进入区域I时的速度大小；
(2)求区域Ⅲ与线框间的动摩擦因数；
(3)换用一直径为L，电阻也为R的圆形线框，线框在外力F作用下以速度v匀速穿过区域I，求整个过程F对线框的冲量大小。
【答案】 (1)；(2)；(3)
【解析】
(1)设线框刚好完全进入区域I时的速度大小为，进入过程线框内的平均电流为，进入时间为，根据动量定理有
根据法拉第电磁感应定律有
回路电流
解得
(2)线框出磁场的过程，边受向左的安培力，仍然在安培力的作用下做减速运动，同理可得线框完全出磁场时速度为
设线框和区域Ⅲ水平面间的动摩擦因数为μ，线框进入区域Ⅲ后边受到的恒定摩擦力为
边和边受到的摩擦力逐渐增大，平均摩擦力大小为
根据动能定理有
解得
(3)对圆形线框一半进入磁场过程有
受到的安培力大小为
由几何知识可知
F作用的时间为
由积分知识可知在0~时间内力F的冲量大小为
由对称性可知，圆形线框另一半进入磁场过程中力F对其冲量大小也为I，出磁场过程与进磁场过程的冲量大小相等，则整个过程力F对线框的冲量大小为
14. （15分）
如图所示，是一儿童游戏机的简化示意图。光滑游戏面板与水平面成一夹角θ，半径为R的四分之一圆弧轨道BC与长度为8R的AB直管道相切于B点，C点为圆弧轨道最高点（切线水平），管道底端A位于斜面底端，轻弹簧下端固定在AB管道的底端，上端系一轻绳，绳通过弹簧内部连一手柄P。经过观察发现：轻弹簧无弹珠时，其上端离B点距离为5R，将一质量为m的弹珠Q投入AB管内，设法使其自由静止，测得此时弹簧弹性势能，已知弹簧劲度系数。某次缓慢下拉手柄P使弹簧压缩，后释放手柄，弹珠Q经C点被射出，弹珠最后击中斜面底边上的某位置（图中未标出），根据击中位置的情况可以获得不同的奖励。假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠可视为质点。直管AB粗细不计。求：
(1)调整手柄P的下拉距离，可以使弹珠Q经BC轨道上的C点射出，落在斜面底边上的不同位置，其中与A的最近距离是多少？
(2)若弹珠Q落在斜面底边上离A的距离为10R，求它在这次运动中经过C点时对轨道的压力为多大？
(3)在(2)的运动过程中，弹珠Q离开弹簧前的最大速度是多少？
【答案】 (1)；(2)；(3)
【解析】
(1)当P离A点最近（设最近距离为d）时，弹珠经C点速度最小，设这一速度为v0，弹珠经过C点时恰好对轨道无压力，mgsinθ提供所需要的向心力。 所以
得
8R+R=
得到
(2)设击中P1点的弹珠在经过C点时的速度为vc，离开C点后弹珠做类平抛运动：
a=gsinθ
10R—R＝vct
又在(1)中得到
经C点时
所以
根据牛顿第三定律：弹珠Q对C点的压力N与FN大小相等方向相反，所以，弹珠Q对C点的压力
N＝
(3)弹珠离开弹簧前，在平衡位置时，速度最大
设此时弹簧压缩量为x0，根据平衡条件
mgsinθ=kx0
则
取弹珠从平衡位置到C点的运动过程为研究过程，根据系统机械能守恒：取平衡位置重力势能为零
（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]
（1）（5分）
把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图象，对于这一现象，下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给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．炭粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的
B．越小的炭粒，受到撞击作用的不平衡性表现得越明显
C．观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中
D．将水的温度降至零摄氏度，炭粒会停止运动
E.分子从表面张力大的液体中逸出比从表面张力小的液体中逸出更困难
【答案】 BCE
【解析】
A．图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线，并非炭粒的运动轨迹，不能说明水分子在短时间内的运动是规则的，A错误；
B．炭粒越小，在某一瞬间跟它相撞的水分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，B正确；
C．扩散可发生在液体和固体之间，故观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中，C正确；
D．将水的温度降低至零摄氏度，炭粒的运动会变慢，但不会停止，D错误；
E．分子从液体表面逸出需要克服其他液体分子的引力，表面张力大的液体表面分子间的作用力大，E正确。
故选BCE。
（2）（8分）
一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27OC，求：
(1)该气体在状态B时的温度；
(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量。
【答案】 (1)-173oC；(2)从外界吸热200J
【解析】
(1)对于理想气体：从A→B发生等容变化，由查理定律得
可得
所以
tB＝（100－273）℃＝-173℃
(2)从B→C过程，发生等压変化，由盖—吕萨克定律得
解得
TC＝300K
所以
tC＝27℃
A、C温度相等，即
ΔU＝0
A→C的过程，由热力学第一定律
ΔU＝Q＋W
可得
Q＝ΔU－W＝pBΔV＝200J
即气体从外界吸热200J。
16. [物理选修3-4]
（1）（5分）
如图所示，一列简谐横波沿轴传播，实线为时刻的波形图，虚线为时的波形图，已知质点的坐标，质点的坐标，波的周期。下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给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．该波的波长一定为
B．波的周期可能为
C．波速一定是
D．经过，质点可能运动到的位置处
E.时，点的位移一定是零
【答案】 ABE
【解析】
A．由波的图像可知，波长为8m，A正确；
BC．如果波向右传播，这段时间内传播的距离为
由于每经过一个周期波向前传播一个波长，因此
可得
因此波速为
如果波向左传播，这段时间内传播的距离为
因此
可得
波速为
B正确，C错误；
D．无论波向右传播还是向左传播，经过，质点不可能运动到轴处，D错误；
E．若波向右传播，时，波向右传播了
Q点恰好处于平衡位置，而若波向左传播，时，波向左传播了
Q点也恰好处于平衡位置，E正确。
故选ABE。
（2）（8分）
如图所示为两个完全相同且正对的半球形玻璃砖，，半径大小为，其中为两球心的连线，一细光束沿平行于的方向由左侧玻璃砖外表面的点射入，已知点到轴线的距离为，光束由左侧玻璃砖的点射出、然后由右侧玻璃砖的点射入，最后恰好在右侧玻璃砖内表面的点发生全反射（点未在图中标出），忽略光束在各面的反射，已知玻璃砖的折射率均为。求：
(1)光束在点的折射角；
(2)点到轴线的距离。
【答案】 (1)；(2)
【解析】
(1)由题意作出光路图，如图所示：
a点到轴线的距离为，由几何关系得，则入射角
由折射定律，解得，由几何关系得，根据折射定律得
解得
(2)从e点射入右侧玻璃砖的光线，入射角，由折射定律，解得
光线在f点发生全反射，则，在中，由正弦定理得
解得
即e点到轴线的距离应为。
绝密★启用前|
备战2021年高考物理【名校、地市好题必刷】全真模拟卷（湖南专用）·3月卷
第五模拟
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．毕节，是全国唯一一个以“开发扶贫、生态建设”为主题的试验区，是国家“西电东送”的主要能源基地．如图所示，赫章的韭菜坪建有风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子（磁极）转动，使定子（线圈，不计电阻）中产生电流，实现风能向电能的转化．若叶片长为l，设定的额定风速为v，空气的密度为ρ，额定风速下发电机的输出功率为P，则风能转化为电能的效率为（ ）
A． B． C． D．
【答案】 A
【解析】
风能转化为电能的工作原理为将风的动能转化为输出的电能，设风吹向发电机的时间为t，则在t时间内吹向发电机的风的体积为
V＝vt·S＝vt·πl2
则风的质量
M＝ρV＝ρvt·πl2
因此风吹过的动能为
Ek＝Mv2＝ρvt·πl2·v2
在此时间内发电机输出的电能
E＝P·t
则风能转化为电能的效率为
η＝＝
故选A。
2．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．动能先增加，后减少
B．电势能先减少，后增加
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大
【答案】 C
【解析】
ABC．卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子经过某一原子核附近时α粒子和原子核均带正电，互相排斥，虚线为等势线，电场线垂直于等势线，α粒子由于惯性，逆电场线运动，由a到b，受斥力，电场力做负功，电势能增大，速度减小，动能减小，由b到c过程中，电场力的方向与速度方向夹角为锐角，电场力做正功，电势能减小，速度增大，动能增大，由于a和c在同一等势线上，电场力做功为零，C正确，AB错误；
D．由点电荷电场线分布特点，b点的电场线比a、c两点较密，因此，a、c两点场强小于b点场强，加速度先变大后变小，D错误。
故选C。
3．我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，其标识如图所示。若火星质量为地球质量的10%，半径地球半径的50%；若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，下列说法正确的是（ ）
A．同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值为
B．火星与地球绕太阳运动的线速度大小之比为2∶3
C．火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度
D．火星探测器的发射速度应介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
【答案】 C
【解析】
A．根据
解得
A错误；
B. 根据
得
解得
B错误；
C. 根据
得
解得
火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，C正确；
D. 火星探测器的发射速度应大于或等于第二宇宙速度，D错误。
故选C。
4．如图甲所示，在公元1267~1273年闻名于世的“襄阳炮”其实是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示。将一质量的可视为质点的石块装在长的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面成。松开后，长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上。石块落地点与点的水平距离。忽略长臂、短臂和石袋的质量，不计空气阻力和所有摩擦，，下列说法正确的是（ ）
A．石块水平抛出时的初速度为
B．重物重力势能的减少量等于石块机械能的增加量
C．石块从到最高点的过程中，石袋对石块做功为
D．石块圆周运动至最高点时，石袋对石块的作用力大小为
【答案】 D
【解析】
A．石块平抛运动的高度
根据
得
故石块水平抛出时的初速度
故A错误；
B．转动过程中，重物的动能也在增加，因此根据能量守恒定律可知，重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量，故B错误；
C．石块从A到最高点的过程中，石袋对石块做功
故C错误；
D．石块圆周运动至最高点时，有
所以可得
故D正确；
故选D。
5．如图所示，光滑水平面内有一光滑导体棒MN放在“V”字形导轨上，导体棒MN左侧空间存在垂直纸面向内的匀强磁场，导体棒MN和导轨材料、粗细均完全相同，现将导体棒固定，用一水平向左的外力F从图示位置匀速将“V”字形导轨拉入磁场中，在此过程中导体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨两触点间的电势差为U，导体棒的发热功率为P，回路中产生的热量为Q，则下列图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】 A
【解析】
A．电流
由几何关系知回路周长与LAB成正比，电阻R与LAB成正比，由于B、v不变，可知电流I恒定，安培力F安=BILAB，可知F安µt，匀速运动F安=F，所以A正确;
B．回路的热功率P=I2R，I不变，电阻R与回路周长成正比，可知周长与t成正比，知功率P与t成正比，所以选项B错误;
C．如图所示，t时刻“V”字形导轨在磁场中与导体棒MN构成回路为ABC，由Lce=vt，通过几何关系可知，LAB=kvt，（k为常数），则AB两点的电势差
k、B、v均为常数，故选项C错误;
D．回路中产生的热量为Q=Pt，可知Q与t2成正比，所以选项D错误。
故选A。
6．如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，现对a施加竖直向上的拉力F，使整个系统竖直向上做匀加速运动，S1和S2相对于原长的伸长量分别记为和。若将对a施加的竖直向上的拉力改为F’，使整个系统竖直向上做匀减速运动，此时S1和S2相对于原长的伸长量分别记为和则（ ）
A． B． C． D．
【答案】 A
【解析】
AB．由整体法可知，对三个物块整体有
由隔离法可知，物块c满足
物块b满足
解得
则
故A正确B错误；
CD．同理，减速时，依然有
，，
由于F和的具体关系未知，所以CD错误。
故选A。
二、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．质量为足够长的木板静止在光滑的水平面上，木板上依次排放质量均为的木块1、2、3，木块与木板间的动摩擦因数均为。现同时给木块1、2、3水平向右的初速度、、，已知重力加速度为。则下列说法正确的是（ ）
A．1木块相对木板静止前，木板是静止不动的
B．1木块的最小速度是
C．2木块的最小速度是
D．木块3从开始运动到相对木板静止时对地位移是
【答案】 BCD
【解析】
A．木块1在木板上向右减速运动，该过程木板向右做加速运动，当木块1与木板速度相等时相对木板静止，由此可知，1木块相对静止前木板向右做加速运动，故A错误；
BC．木块与木板组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，第号木块与木板相对静止时，它在整个运动过程中的速度最小，设此时第n号木块的速度为v，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
对第号木块，由动量定理得
对第n号木块，由动量定理得
由以上三式解得
1木块的最小速度为
2木块的最小速度为
故BC正确；
D．木块与木板组成的系统动量守恒，以向右为正方向，3木块相对木板静止过程，由动量守恒定律得
解得
对3木块，由动能定理得
解得
故D正确；
故选BCD。
8．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象。由图象可知（ ）
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于
C．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
【答案】 ABC
【解析】
A．由爱因斯坦光电效应方程Ek=h－W0知，当=0时－W0=Ek，故W0=E，A正确；
B．而Ek=0时，h=W0即W0=h，B正确；
C．入射光的频率为2时产生的光电子的最大初动能
Ekm=2h－h=h=E
C正确；
D．入射光的频率为时，不会发生光电效应，D错误。
故选ABC。
9．如图所示，仅在x≥0，y≥0的空间中存在垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，在x轴上有一粒子源P，到坐标原点的距离为L，可垂直于磁场沿着与x轴成30°角的方向发射速率不同的相同粒子，粒子质量为m、带电荷量为＋q，不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是（ ）
A．当粒子速率v=时，粒子将垂直于y轴射出
B．粒子从x轴上射出的位置坐标可能是
C．粒子在磁场中运动的时间可能小于
D．粒子在磁场中运动的时间可能为
【答案】 ACD
【解析】
A．当粒子速率v=时，根据可得
画出粒子的运动轨迹如图：
根据几何关系可知圆心在y轴上，所以粒子将垂直于y轴射出，选项A正确；
B．画出粒子从x 轴最左侧的运动轨迹如图：
此时轨迹圆与y轴相切，由几何关系可知α=30°，则有
解得
此时从x轴上射出的位置坐标为，所以粒子从x轴上射出的位置坐标不可能是，选项B错误；
C D．由于粒子的速率不定，当粒子的是速率取v=时，根据可得
则画出粒子的运动轨迹如图：
粒子在磁场中的运动时间恰为
当粒子的速率大于这个速率时，粒子在磁场中的运动时间小于，即粒子在磁场中运动的时间可能小于。选项C D正确。
故选ACD。
10．如图所示，可视为质点的小球A和B用一根长为的轻杆相连，两球质量相等。开始时两小球置于光滑的水平面上，并给两小球一个的初速度，经一段时间两小球滑上一个倾角为30°的光滑斜面，不计球与斜面碰撞时的机械能损失，g取，在两小球的速度减小为零的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．杆对小球A做正功 B．小球A的机械能守恒
C．杆对小球B做正功 D．小球B速度为零时距水平面的高度为0.15 m
【答案】 AD
【解析】
将小球A、B视为一个系统，设小球的质量均为m，小球B上升的最大高度为h，根据机械能守恒定律有
解得
以小球A为研究对象，由动能定理有
可知
可见杆对小球A做正功；
由于系统机械能守恒，故小球A增加的机械能等于小球B减少的机械能，即杆对小球B做负功，故AD正确，BC错误。
故选AD。
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）
图甲所示为某实验小组测量A、B两个箱子质量的装置图，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计）。此外该实验小组还准备了砝码一套（总质量）和刻度尺等，请在以下实验步骤中按要求作答。
(1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门之间的高度差h。
(2)取出质量为m的砝码放在A中，剩余砝码都放在B中，让A从位置O由静止开始下降。
(3)记录下遮光条通过光电门的时间t，根据所测数据计算出A下落到F处的速率________；下落过程中的加速度大小________。
(4)改变m，重复(2)(3)步骤，得到多组m及a的数据，作出图像如图乙所示。
(5)由图像可得，A的质量____，B的质量____（保留两位有效数字，重力加速度大小g取）。
【答案】
【解析】
(3)A下落到F处的速率为v
由速度位移公式得
(5)m 、A、B作为一个系统
解得
由图象可知
，
解得
，
12. （9分）
图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100 Ω挡。
(1)图a中的A端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接。
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_______（填正确答案标号）。
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2=_______Ω，R4=________Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图b所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为_______；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为___________。（结果均保留3位有效数字）
【答案】 黑 B 160 880 1.47 mA 1.10×103 Ω 2.95 V
【解析】
(1)与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。
(2)R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。
(3)换挡开关接2时，是量程较小的电流表，所以
换挡开关接4时，是量程较小的电压表，这时表头与R1、R2并联组成新表头，新表头的内阻
新表头的量程是1 mA，所以
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端与“1”相连，则多用电表是量程为2.5 mA的电流表，则读数为1.47 mA；
若此时B端与“3”相连接，多用电表是欧姆×100 Ω挡，则读数为11.0×100 Ω，即1.10×103 Ω；
若此时B端与“5”相连接，多用电表是量程为5 V电压表，则读数为2.95 V。
13. （13分）
如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为L的区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，区域I内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。用粗细均匀的电阻丝制成边长为L的单匝金属线框，线框总电阻为R，质量为，线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域Ⅲ内水平面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑，线框以初速度进入匀强磁场，最终线框中心对称线恰好停在处。已知重力加速度为g。
(1)求线框刚好完全进入区域I时的速度大小；
(2)求区域Ⅲ与线框间的动摩擦因数；
(3)换用一直径为L，电阻也为R的圆形线框，线框在外力F作用下以速度v匀速穿过区域I，求整个过程F对线框的冲量大小。
【答案】 (1)；(2)；(3)
【解析】
(1)设线框刚好完全进入区域I时的速度大小为，进入过程线框内的平均电流为，进入时间为，根据动量定理有
根据法拉第电磁感应定律有
回路电流
解得
(2)线框出磁场的过程，边受向左的安培力，仍然在安培力的作用下做减速运动，同理可得线框完全出磁场时速度为
设线框和区域Ⅲ水平面间的动摩擦因数为μ，线框进入区域Ⅲ后边受到的恒定摩擦力为
边和边受到的摩擦力逐渐增大，平均摩擦力大小为
根据动能定理有
解得
(3)对圆形线框一半进入磁场过程有
受到的安培力大小为
由几何知识可知
F作用的时间为
由积分知识可知在0~时间内力F的冲量大小为
由对称性可知，圆形线框另一半进入磁场过程中力F对其冲量大小也为I，出磁场过程与进磁场过程的冲量大小相等，则整个过程力F对线框的冲量大小为
14. （15分）
如图所示，是一儿童游戏机的简化示意图。光滑游戏面板与水平面成一夹角θ，半径为R的四分之一圆弧轨道BC与长度为8R的AB直管道相切于B点，C点为圆弧轨道最高点（切线水平），管道底端A位于斜面底端，轻弹簧下端固定在AB管道的底端，上端系一轻绳，绳通过弹簧内部连一手柄P。经过观察发现：轻弹簧无弹珠时，其上端离B点距离为5R，将一质量为m的弹珠Q投入AB管内，设法使其自由静止，测得此时弹簧弹性势能，已知弹簧劲度系数。某次缓慢下拉手柄P使弹簧压缩，后释放手柄，弹珠Q经C点被射出，弹珠最后击中斜面底边上的某位置（图中未标出），根据击中位置的情况可以获得不同的奖励。假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠可视为质点。直管AB粗细不计。求：
(1)调整手柄P的下拉距离，可以使弹珠Q经BC轨道上的C点射出，落在斜面底边上的不同位置，其中与A的最近距离是多少？
(2)若弹珠Q落在斜面底边上离A的距离为10R，求它在这次运动中经过C点时对轨道的压力为多大？
(3)在(2)的运动过程中，弹珠Q离开弹簧前的最大速度是多少？
【答案】 (1)；(2)；(3)
【解析】
(1)当P离A点最近（设最近距离为d）时，弹珠经C点速度最小，设这一速度为v0，弹珠经过C点时恰好对轨道无压力，mgsinθ提供所需要的向心力。 所以
得
8R+R=
得到
(2)设击中P1点的弹珠在经过C点时的速度为vc，离开C点后弹珠做类平抛运动：
a=gsinθ
10R—R＝vct
又在(1)中得到
经C点时
所以
根据牛顿第三定律：弹珠Q对C点的压力N与FN大小相等方向相反，所以，弹珠Q对C点的压力
N＝
(3)弹珠离开弹簧前，在平衡位置时，速度最大
设此时弹簧压缩量为x0，根据平衡条件
mgsinθ=kx0
则
取弹珠从平衡位置到C点的运动过程为研究过程，根据系统机械能守恒：取平衡位置重力势能为零
（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]
（1）（5分）
把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图象，对于这一现象，下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给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．炭粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的
B．越小的炭粒，受到撞击作用的不平衡性表现得越明显
C．观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中
D．将水的温度降至零摄氏度，炭粒会停止运动
E.分子从表面张力大的液体中逸出比从表面张力小的液体中逸出更困难
【答案】 BCE
【解析】
A．图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线，并非炭粒的运动轨迹，不能说明水分子在短时间内的运动是规则的，A错误；
B．炭粒越小，在某一瞬间跟它相撞的水分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，B正确；
C．扩散可发生在液体和固体之间，故观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中，C正确；
D．将水的温度降低至零摄氏度，炭粒的运动会变慢，但不会停止，D错误；
E．分子从液体表面逸出需要克服其他液体分子的引力，表面张力大的液体表面分子间的作用力大，E正确。
故选BCE。
（2）（8分）
一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的pV图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度为27OC，求：
(1)该气体在状态B时的温度；
(2)该气体从状态A到状态C的过程中与外界交换的热量。
【答案】 (1)-173oC；(2)从外界吸热200J
【解析】
(1)对于理想气体：从A→B发生等容变化，由查理定律得
可得
所以
tB＝（100－273）℃＝-173℃
(2)从B→C过程，发生等压変化，由盖—吕萨克定律得
解得
TC＝300K
所以
tC＝27℃
A、C温度相等，即
ΔU＝0
A→C的过程，由热力学第一定律
ΔU＝Q＋W
可得
Q＝ΔU－W＝pBΔV＝200J
即气体从外界吸热200J。
16. [物理选修3-4]
（1）（5分）
如图所示，一列简谐横波沿轴传播，实线为时刻的波形图，虚线为时的波形图，已知质点的坐标，质点的坐标，波的周期。下列说法正确的是 。（填正确答案标号，选对1个给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．该波的波长一定为
B．波的周期可能为
C．波速一定是
D．经过，质点可能运动到的位置处
E.时，点的位移一定是零
【答案】 ABE
【解析】
A．由波的图像可知，波长为8m，A正确；
BC．如果波向右传播，这段时间内传播的距离为
由于每经过一个周期波向前传播一个波长，因此
可得
因此波速为
如果波向左传播，这段时间内传播的距离为
因此
可得
波速为
B正确，C错误；
D．无论波向右传播还是向左传播，经过，质点不可能运动到轴处，D错误；
E．若波向右传播，时，波向右传播了
Q点恰好处于平衡位置，而若波向左传播，时，波向左传播了
Q点也恰好处于平衡位置，E正确。
故选ABE。
（2）（8分）
如图所示为两个完全相同且正对的半球形玻璃砖，，半径大小为，其中为两球心的连线，一细光束沿平行于的方向由左侧玻璃砖外表面的点射入，已知点到轴线的距离为，光束由左侧玻璃砖的点射出、然后由右侧玻璃砖的点射入，最后恰好在右侧玻璃砖内表面的点发生全反射（点未在图中标出），忽略光束在各面的反射，已知玻璃砖的折射率均为。求：
(1)光束在点的折射角；
(2)点到轴线的距离。
【答案】 (1)；(2)
【解析】
(1)由题意作出光路图，如图所示：
a点到轴线的距离为，由几何关系得，则入射角
由折射定律，解得，由几何关系得，根据折射定律得
解得
(2)从e点射入右侧玻璃砖的光线，入射角，由折射定律，解得
光线在f点发生全反射，则，在中，由正弦定理得
解得
即e点到轴线的距离应为。
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