高中物理高考 试卷02-2021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（02）

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·湖南长郡中学高三一模）一平行板电容器的电容为C，A极板材料发生光电效应的极限波长为，整个装置处于真空中，如图所示。现用一波长为（＜）的单色光持续照射电容器的A极板，B极板接地。若产生的光电子均不会飞出两极板间，则下列说法正确的是（　　）（已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，光电子的电量为e）

A．光电子的最大初动能为

B．光电子的最大初动能为

C．平行板电容器可带的电荷量最多为

D．平行板电容器可带的电荷量最多为

【答案】C

【详解】AB．根据光电效应方程可知

选项AB错误；

CD．随着电子的不断积聚，两板电压逐渐变大，设最大电压为U，则

且

Q=CU

解得

选项C正确，D错误。

故选C。

2．（2020·湖南常德市·高三其他模拟）投壶是古代士大夫宴饮时做的一种投掷游戏，也是一种礼仪。某人向放在水平地面的正前方壶中水平投箭（很短，可看做质点），结果箭划着一条弧线提前落地了（如图所示）。不计空气阻力，为了能把箭抛进壶中，则下次再水平抛箭时，他可能作出的调整为（  　）

A．减小初速度，抛出点高度变小

B．减小初速度，抛出点高度不变

C．初速度大小不变，降低抛出点高度

D．初速度大小不变，提高抛出点高度

【答案】D

【详解】设小球平抛运动的初速度为，抛出点离桶的高度为，水平位移为，则平抛运动的时间为：

水平位移为：

由题可知，要使水平位移增大，则当减小初速度或初速度大小不变时，需要时间变大，即抛出点的高度增大，故选项ABC错误，D正确；

故选D。

3．（2020·长沙市·湖南师大附中高三月考）如图所示，电荷量为和的点电荷分别位于正方体的顶点，规定无穷远处电势为零，关于正方体范围内各点的电场强度和电势，下列说法正确的是（　　）

A．电场强度为零的点有体中心、各面中心和各边中点，且体中心的电势大于零

B．电场强度为零的点有体中心和各边中点，且体中心的电势为零

C．电场强度为零的点有各面中心和各边中点，且体中心的电势小于零

D．电场强度为零的点有体中心和各面中心，且体中心的电势为零

【答案】D

【详解】AC．根据对称性，正方体的体中心、各面中心和各边中点电势均为零，所以AC错误；

BD．由等量同种电荷或等量异种电荷的场强对称分布可推断：对正方体的上表面中心，上表面的四个电荷分成两组产生的场强都是零，下表面的四个电荷分成两组产生的场强等大反向，所以正方体的上表面中心处的合场强为零，同理所有各面中心处的合场强都为零；在体中心，可以将八个电荷分成四组，产生的合场强为零；而在各边中心，场强无法抵消，合场强不为零,故B错误，D正确。

故选D。

4．（2020·双峰县第一中学高三月考）“复兴号”动车在世界上首次实现速度350 km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为，以某一恒定功率在平直轨道上运行，经路程s后达到该功率下的最大速度v。若动车行驶过程受到的阻力F保持不变，则动车在该过程中所用的时间为（　　）

A． B．

C． D．

【答案】D

【详解】该恒定功率

由动能定理有

解得

选项D正确。

5．（2020·湖南高三月考）已知通电长直导线在其周围空间某点产生的磁感应强度，其中I表示电流强度，r表示该点到导线的距离，k为常数。如图在直角三角形acd中，∠=60°，三根通电长直导线垂直纸面分别放置在a、b、c三点，其中b为ac的中点。三根导线中的电流大小分别为I、I和3I，其中a、b处导线电流方向垂直纸面向里，c处导线电流方向垂直纸面向外。已知a点处导线在d点产生的磁感应强度大小为B0，则d点的磁感应强度大小为（　　）

A．B0 B． C．2B0 D．3B0

【答案】B

【详解】设直角三角形的ad边长为r，a、b、c处导线在d点产生的磁感应强度分别为Ba、Bb、Bc，其中

，

方向如图

三个磁感应强度进行矢量合成可得

故选B。

6．（2020·邵东创新实验学校高三月考）超市中小张沿水平方向推着质量为m的购物车乘匀速上升的自动扶梯上楼，如图所示．假设小张、购物车均与自动扶梯保持相对静止，自动扶梯的倾角为30º，小张的质量为M，小张与扶梯间的摩擦因数为μ，小车与扶梯间的摩擦忽略不计．则

A．小张对扶梯的压力大小为Mgcos30°，方向垂直于斜面向下

B．小张对扶梯的摩擦力大小为（M+m）g sin30°，方向沿斜面向下

C．扶梯对小张的摩擦力大小为μ（M+m）gcos30°，方向沿斜面向上

D．小张对车的推力和车对小张的推力大小相等，这是因为人和车均处于平衡状态

【答案】B

【详解】A.对车受力分析，受到重力，水平向右的推力，和垂直于斜面向上的支持力，根据共点力平衡可知：

mgsin30°=Fcos30°，

解得：F=mgtan30°；故A错误.

BC.对小张和购物车整体受力分析，受到重力，支持力和水平向右的推力及沿斜面向下的摩擦力，在平行扶梯方向有：

f=(M+m)gsin30°，

方向沿斜面向上，所以小张对扶梯的摩擦力大小为(M+m)gsin 30°，方向沿斜面向下；故B正确，C错误.

D.小张对车的推力和车对小张的推力是一对作用力与反作用力的关系，大小相等，与人和车均处于平衡状态无关；故D错误.

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·长沙市·湖南师大附中高三月考）在一颗半径为地球半径的行星表面，将一个物体竖直向上抛出，不计空气阻力。从抛出开始计时，物体运动的位移随时间变化的关系如图（可能用到的数据：地球的半径为6400km，地球表面的重力加速度为10m/s2），则（　　）

A．该行星表面的重力加速度为8m/s2

B．该行星的质量比地球的质量大

C．该行星的第一宇宙速度为6.4km/s

D．该物体落到行星表面时的速率为30m/s

【答案】AC

【详解】A．由图可以读出，物体上升的最大高度为h=64m，上升的时间为t=4s，对于上升过程，由

解得初速度

v0=32m/s

物体上升的加速度大小为

故A正确；

B．物体在行星表面受到的重力等于万有引力，有

，

解得

所以行星的质量小于地球的质量，故B错误；

C．根据得该行星的第一宇宙速度为

故C正确；

D．根据竖直上抛运动的对称性可知，该物体落到行星表面时的速度大小与初速度大小相等，即等于32m/s，故D错误。

故选AC。

8．（2020·湖南高三月考）随着科学技术的发展，手机无线充电功能将广泛应用于生活。图甲为充电原理示意图。充电板中的励磁线圈接如图乙所示的正弦交变电流（电流由a流入时方向为正），从而使手机内的感应线圈产生感应电流，下列说法正确的是（　　）

A．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反

B．感应线圈中产生的是频率相同的余弦交变电流

C．时刻，感应线圈中电流的瞬时值为0

D．时间内，c点电势高于d点电势

【答案】BD

【详解】A．感应线圈中电流的方向取决于励磁线圈的磁通量的增减情况，所以感应线圈中电流的方向与励磁线圈中电流方向可能相同，也可能相反，故A错误；

B．感应线圈中产生的电流取决于励磁线圈电流的变化率，励磁线圈中i-t图像的斜率越大，则感应线圈中的感应电流越大，因为励磁线圈是正弦交变电流，所以感应线圈是频率相同的余弦交变电流，B正确；

C．时刻，虽然励磁线圈电流为0，但电流的变化率最大，产生的磁场的变化率最大，感应线圈中的感应电动势最大，感应电流最大，故C错误；

D．时间内，励磁线圈的电流先正向减小后负向增大，电流产生的磁场先向上减小后向下增大，感应线圈中的感应电流的磁场向上，根据安培定则可判断c点电势高于d点电势，故D正确。

故选BD。

9．（2020·湖南高三月考）如图甲为俯视图，水平放置的单匝圆环导线框半径为0.2m，其中有垂直线框方向匀强磁场，线框右端连接小灯泡A和理想变压器原线圈，变压器副线圈接小灯泡B和C，各灯规格分别A（2V，1A）、B（3V，1A），C（3V，0. 5A）。线框电阻不计，当圆环导线框感应强度如图乙所示正弦规律变化时，三个小灯泡均正常发光，不考虑小灯泡电阻随温度的变化，下列说法正确的是（   ）

A．变压器原、副线圏匝数比为2：3

B．PQ两端电压为6.5V

C．图乙中B0为T

D．若拆除小灯泡C，则小灯泡B亮度不变

【答案】BC

【详解】A．由题知，三个小灯泡均正常发光，则原线圈的电流，副线圈的电流，所以匝数比为

故A错误；

B．在副线圈中，B与C并联，则副线圈两端的电压，根据

解得原线圈两端的电压为

圆环导线框内的磁场变化，产生电源，且线框电阻不计，所以PQ两端的电压为电源电动势，则有

故B正确；

C．由乙图可知，磁感应强度随时间成正弦式变化，所以感应电动势随时间成余弦式变化，则最大感应电动势为

由乙图知周期为T=0.02s，则角速度为

圆环导线框内的面积为

则根据

解得

T

故C正确；

D．C灯拆除后，副线圈的总电阻增大，而原线圈的电源电动势不变，所以原线圈电流减小，变压器输入电压增大，故输出电压增大，B灯亮度增加，甚至被烧毁，故D错误。

故选BC。

10．（2020·邵东创新实验学校高三月考）如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上O点的转轴上，另一端与一质量为m、套在粗糙固定直杆A处的小球（可视为质点）相连，直杆的倾角为30°，OA=OC，B为AC的中点，OB等于弹簧原长．小球从A处由静止开始下滑，初始加速度大小为aA，第一次经过B处的速度为v，运动到C处速度为0，后又以大小为aC的初始加速度由静止开始向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．下列说法正确的是

A．小球可以返回到出发点A处

B．弹簧具有的最大弹性势能为

C．撤去弹簧，小球可以静止在直杆上任意位置

D．aA－aC＝g

【答案】BD

【详解】AB.设小球从A运动到B的过程克服摩擦力做功为，AB间的竖直高度为h，小球的质量为m，弹簧具有的最大弹性势能为．根据能量守恒定律，对于小球A到B的过程有：

A到C的过程有：

解得：

小球从C点向上运动时，假设能返回到A点，由能量守恒定律得：

该式违反了能量守恒定律，可知小球不能返回到出发点A处．故A错误，B正确．

C.设从A运动到C摩擦力的平均值为，AB=s，由：

得：

解得：

在B点，摩擦力，由于弹簧对小球有拉力（除B点外），小球对杆的压力大于，所以：

可得：

因此撤去弹簧，小球不能在直杆上处于静止．故C错误．

D.根据牛顿第二定律得，在A点有：

在C点有：

两式相减得：

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·湖南永州市·高三月考）某兴趣小组在学习了自由落体以后设计了一个测量重力加速度的装置，装置如图甲所示。（注意实验时，将第一个光电门固定在靠近钢球开始下落的位置）

实验步骤如下：

A．按照图示安装实验器材

B．释放小球，记录小球从第一个光电门下落到第二个光电门之间的高度h和所用时间t，并填入设计好的表格中

C．保持第一个光电门位置不变，改变第二个光电门的位置，多次重复实验步骤B

D．根据实验数据作出图像，并由此图像求解重力加速度

根据以上信息思考下面的问题：

(1)根据实验数据得到的图像如图乙所示，写出图线的斜率k与重力加速度g之间的关系为g=_________。

(2)根据实验中的数据以为纵轴，t为横轴建立坐标系，发现图线不过原点，如图丙所示，图线与纵轴的截距的物理意义是___________

A．小球通过第一个光电门时的速度

B．小球通过第二个光电门时的速度

(3)从理论上利用图丙计算的重力加速度g与利用图乙计算的重力加速度g_______（填“有”或“无”）区别。

【答案】2k    A    无   

【详解】(1)[1]根据平均速度公式得

而匀变速直线运动平均速度又可以表示为

根据匀变速直线运动速度公式得

联立得

则图像的斜率k与重力加速度g之间满足关系

解得

(2)[2]根据第(1)问推出的表达式

可知，图线与纵轴的截距即为初速度v0，是小球通过第一个光电门时的速度；

(3)[3]图像与纵轴的交点仅表示初速度的不同，图像的斜率不变，求得的重力加速度就相同。

12．（2020·衡阳市船山英文学校高三月考）利用高电阻放电法研究电容器的充放电，实验是利用高阻值电阻延长放电时间，绘制电容器放电电流与时间的i-t图像来研究电容器的充放电规律。

某同学先按图甲所示电路连接好实验电路，然后继续实验操作如下：

(1)先接通开关S1、S2，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针偏转接近满刻度，记下这时微安表的示数i0=500μA，电压表的示数U0=3.0V，此时电阻箱R的阻值为3.5kΩ。则微安表的内阻为________kΩ。

(2)断开开关S2，同时开始计时，每隔5s或10s读一次电流i的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据在坐标纸上标出以时间t为横坐标，电流i为纵坐标的点，如图乙中用“×”表示的点。在图乙中描绘出电流随时间变化的图线如图所示，根据图线估算出该电容器在整个放电过程中放出的电荷量Q约为________C。（结果保留两位有效数字）

(3)考虑到电压表也是高电阻，某同学设计了如图所示的电路来探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系，其中E=3V，C=3000μF，先把开关S1接1，给电容器A充电，可以看到电容器A充电后数字电压表示数为U，把开关S2接2，可以看到电压表示数变为0.5U，断开开关S1，闭合开关S2，让电容器B的两极板完全放电，随后再断开开关S2，把B和A并联、电压表示数再次减少一半，还可以继续这样操作……

下列说法正确的是________

A．电压表也可以用静电计来代替

B．电容器的电容与其带电量成正比，与电压成反比

C．电容器两极板之间的电压与其带电量成正比

D．一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U之比是不变的

E.由于电压表有电流流过，会造成放电，可以在电压表支路中串联一个开关，读数时才短暂闭合

【答案】2.5    8.0×10-3    CDE   

【详解】(1)[1]因为电压表显示的是微安表与电阻箱的两端电压，而微安表的示数为500μA，故微安表与电阻箱的总电阻为

则微安表的内阻为

6kΩ-3.5kΩ=2.5kΩ

(2)[2]图线与时间轴所围成的面积即为放电过程放出的电荷量，我们数出的方格数为32，（注意数的时候大于半个格就算一个格，小于半个格的不算）而每个小格的电荷量

则放电的总电荷量为

；

(3)[3]A．静电计一般是显示大电压的，3V的电压不能使静电计发生明显偏转，选项A错误；

BCD．由电容的决定式和可知选项B错误，CD正确；

E．由于电压表有电流流过，会造成放电，导致电压减小，在电压表支路中串联一个开关，读数时才短暂闭合，选项E正确

故选CDE。

13．（2020·湖南高三月考）如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场B，一单匝边长为L，质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框ab边恰好到达磁场的右边界，然后将线框以ab边为轴，以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置。已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，线框电阻为R，重力加速度为g，求：

（1）当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab；

（2）水平拉力F的大小和磁场的宽度d；

（3）匀速翻转过程中线框产生的热量Q。

【答案】（1）；（2），；（3）

【详解】（1）感应电动势

根据欧姆定律

则有

（2）由受力分析得

撤去拉力后，线框匀减速运动，则有

所以

（3）线框在绕ab轴翻转过程中

有效值

又

产生焦耳热

14．（2020·衡阳市船山英文学校高三月考）如图所示，在光滑的水平面上静止着足够长、质量为2kg的长木板，木板上摆放着可视为质点、质量均为1kg、相距为1m的两木块a和b，且木块a恰在长木板的最左端，两木块与木板间的动摩擦因数均为0.25，现同时给木块a、b方向水平向右，大小分别为1m/s和2m/s的初速度，已知重力加速度g=10m/s2，求：

(1)系统由于摩擦增加了多少内能？

(2)最后木块a、b间的距离为多少？

(3)要使木块b不掉下去，则长木板至少多长？

【答案】(1)1.375J；(2)1.35m；(3)1.45m

【详解】(1)木块a、b和长木板组成的系统动量守恒，有

解得最后的共同速度

v=0.75m/s

对整个系统，根据能量守恒有

解得

ΔE内=1.375J

(2)a、b最开始做匀减速运动，加速度均为

长木板在a、b施加的摩擦力作用下做初速度为零的匀加速运动，加速度

设经过时间t1，木块a和长木板速度相同，则有

解得

t1=0.2s

此时木块a和长木板的速度

故时间t1内木块a的位移

长木板的位移

木块b的速度为

因此木块b的位移

以后木块b继续减速，而长木板和木块a相对静止加速，最后达共同速度v，设该过程中，木块b相对长木板发生位移x，则根据系统能量守恒有

解得

x=0.15m

故最后木块a、b之间的距离

(3)木板最少的长度L等于a、b最初的距离d0加上木块b相对长木板发生的位移，即

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·长沙市雅礼书院中学高三月考）热学中有很多图像，对下列一定质量的理想气体图像的分析，下列说法中正确的是（    ）

A．甲图中理想气体的体积一定不变

B．乙图中理想气体的温度一定不变

C．丙图中理想气体的压强一定不变

D．丁图中理想气体从P到Q，可能经过了温度先降低后升高的过程

E.戊图中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度

【答案】ACE

【详解】A．根据理想气体状态方程可知，甲图中理想气体做等容变化，所以体积一定不变，故A正确；

B．若温度不变，P-V图象应该是双曲线的一支，乙图不一定是双曲线，故B错误；

C．根据理想气体状态方程可知，丙图中理想气体做等压变化，所以压强一定不变，故C正确；

D．丁图中理想气体从P到Q，经历了温度先升高后降低的过程，故D错误；

E．温度升高分子平均动能增大，平均速率增大，所以图中实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度，故E正确。

故选ACE。

(2)（2020·湖南高三月考）如图甲所示，竖直放置的汽缸的A、B两处设有限制装置，横截面积为S=10-3m2，活塞的质量为m=2kg，厚度不计。使活塞只能在A、B之间运动，B下方汽缸的容积为V0=1.0×10-3m3，A、B之间的容积为0.2V0，外界大气压强p0=1.0×105Pa。开始时活塞停在B处，缸内气体的压强为p1=0.9p0，，温度为27°C，现缓慢加热缸内气体，直至167°C。g取10m/s2，不计活塞与缸之间的摩擦，求：

（1）活塞刚离开B处时气体的温度；

（2）缸内气体最后的压强；

（3）在图乙中画出整个过程中的p-V图线。

【答案】（1）K；（2）Pa；（3）见解析

【详解】（1）活塞刚离开B处时，设气体的压强为p2，气体的温度为T2

由平衡条件

解得

由于气体的变化是等容变化，则

其中K，解得

K

（2）当气体温度达到K时，似设活塞最终未移动到A处，缸内气体最后的压强仍为p2，体积为V3

由

解得

假设成立。故缸内气体最后的压强为

Pa

（3）如图所示

16．[选修3-4]

(1)（2020·湖南长沙市·长郡中学高三月考）一束含两种频率的单色光，照射到底面有涂层的平行均匀玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．a、b一定是平行光线

B．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距

C．a光的频率大于b光的频率

D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小

E.增大从空气到玻璃的入射角（90°之内），a、b光可能在玻璃内发生全反射

【答案】ACD

【详解】A．因为a、b亮光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据折射定律可知出射后在上表面的入射角分别相等，根据折射定律可知出射后折射角等于开始时的入射角，所以出射光线一定平行，A正确；

BC．根据光路图，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，波长短，根据双缝干涉条纹间距公式可知a光的条纹间距小于b光的条纹间距，B错误,C正确；

D．因为a光的折射率较大，根据可知a光的临界角较小，D正确；

E．根据折射定律，无论如何改变入射角，在玻璃内都不能发射全反射，E错误。

故选ACD。

(2)（2020·湖南长沙市·雅礼中学高三月考）如图甲所示，在某介质中波源、相距，时两者开始上下振动，只振动了半个周期，连续振动，所形成的波的传播速度都为，开始阶段两波源的振动图象如图乙所示。

（1）求距点处的质点，在到内所经过的路程。

（2）求在到内从发出的半个波前进过程中所遇到的波峰个数。

【答案】（1）128cm（2）6个

【详解】（1）A波通过P点时振动经过的路程：

B波传播至P点需，则B波在P点还要振动

故B波通过P点时振动经过的路程

总路程

．

（2）16s内两列波相对运动的长度：

A波宽度

B波波长

．

即A波经过了6个波峰．