2021年湖北省新高考物理三模试卷(含答案解析)

2021年湖北省新高考物理三模试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.2020年12月4日，我国新一代“人造太阳”装置——中国环流

器二号M装置在成都建成并成功放电（如图），为本世纪中叶实现

核聚变能应用的目标打下了坚实的基础。“人造太阳”装置中

的核反应主要是一个笊核（：H）与一个笊核C"）反应生成一个新

核，同时放出一个中子，释放核能AE。已知真空中光速为c,

下列说法正确的是（）

A.核与：H核是两种不同元素的原子核

B.一个会“核与一个核反应生成的新核中子数为3

C.一个核与一个核反应过程中的质量亏损为与

D.出核的比结合能为黄

2.小球由空中某点自由下落，与地面相碰后，弹至某一高度，小球自由下落

和弹起过程的速度图象如图所示，不计空气阻力，g=10m/s2,则（）

A.小球下落的加速度方向与向上弹起的加速度方向相反

B.小球下落高度为1.25m

C.小球能弹起1.25m

D.小球在运动的全过程中路程为2.5m

3.如图所示，耳、F2等大反向，同时作用于静止在光滑水平面上的4、8两物体上，已知＞MB，

经过相同时间后撤去两力，以后两物体相碰并粘成一体，这时4、8将（）

A.停止运动B.向右运动

C.向左运动D.仍运动但方向不能确定

4.如图所示，滑块在恒定的水平外力F=1.75nig的作用下，从水平轨道

上的A点由静止出发到B点时撤去外力，又沿竖直面内的光滑半圆形轨

道运动，且恰好通过轨道最高点C,滑块离开半圆形轨道后又刚好落到

原出发点力，则4B段与滑块间的动摩擦因数为（）

A.0.25B.0.5C.0.75D.0.85

5.如图所示，半球面形的碗中盛满水，碗底中央放置一枚硬币4一位观察者

的眼睛高出碗口^竖直高度为儿当观察者向后慢慢退步的过程中，他离碗

口8的水平距离超过某一值时，就不能再看到碗底的硬币了.已知水的折

射率为71=%则图中X等于（）

A.在力B.四hC.2V3/iD.2V2/1

22

6.在如图所示的电路中，两只电表均为理想电表，已知电源的内阻r=20,定值电阻/?3=40。闭

合开关S1、断开开关S2时，定值电阻％、/?2消耗的总电功率为P1；同时闭合开关S1和52时，定

A.开关S2闭合与断开时，电压表的示数相等

B.开关52闭合后，电源的输出功率减小

C.定值电阻％、R2的大小可能为30、90

D.开关S2断开与闭合时，电压表示数的变化量大小与电流表示数的变化量大小的比值与定值电

阻&、&有关

7.高速公路的弯道都建成外侧比内侧高，向内侧倾斜的形式，汽车在这样的路面上转弯时，关于

车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力说法正确的是

A.汽车在任何速度时，车轮都不受横向摩擦力

B.汽车小于某一速度时，车轮不受横向摩擦力

C.汽车大于某一速度时，车轮不受横向摩擦力

D.汽车等于某一速度时，车轮不受横向摩擦力

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8.如图所示，真空中有两个等量异种点电荷4、B,M、N、。是4B连

线的垂线上的点，且4。＞OB,一带正电的试探电荷仅受电场力作

O：R

用，运动轨迹如图中实线所示，设M、M两点的电势分别为gM、0N，此电荷在M、N两点的加

速度分别为a”、aN,此电荷在M、N两点的动能分别为玩”、EkN,下列判断中正确的是（）

A.4点电荷一定带正电B.（pM＞（pN

C.CI~M>a/vD.EkM>EkN

9.如图所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场

射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出。下列叙述正

确的是（）

A.从c、d两孔射出的电子在容器中运动时的速度大小之比为2：1

B.从c、d两孔射出的电子在容器中运动时间之比为1：2

C.从c、d两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为上■：1

2nm

D.从c、d两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为2：1

10.如图所示，力、B是同一介质在同一直线上的两点，相距14瓶。现有一波源发出的一列横波经过

A、B两点，某时刻发现4点恰经过平衡位置向下振动时:B点恰好达到波峰位置，并测得接下来

6s内，B点恰好出现在波谷两次，则这列波的波速的可能值为（）

AB

-----e--------------©-----

A.2.8m/sB,2.0m/sC.1.0m/sD.!?n/s

E.\m/s

11.如图所示，a、b、c、d四个质量均为m的带电小球恰好构成“三星共月”之形，其中a、b、c三

个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕。点做半径为R的匀速圆周运动，三

小球所在位置恰好将圆周等分。小球d位于。点正上方无处，且在外力尸作用下恰处于静止状态，

已知a、b、c三小球的电荷量均为q,d球的电荷量为6q,无=企/?.重力加速度为g,静电力常量

为晨则（）

A.小球a一定带正电

B.小球c的加速度大小为吗

3mR2

C.小球b的周期为等旧

D.外力F竖直向上，大小等于mg+噜！

三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

12.在研究加速度与力、质量关系的实验中，测定小车的加速度可以用光电门，己知光电门1、2之

间的距离是I,遮光板的宽度显遮光板通过光电门1、2的时间分别是匕和t2.

则小车的加速度为a=.把沙和沙桶的重力当做小车的合外力F,作出a-F图线，如图中的实

线所示.试分析：图线不通过坐标原点。的原因是:曲线上部弯曲的原因_____.

13.为测定待测电阻&的阻值（约为90000）,实验室提供如下器材：

电池组E：电动势3V,内阻不计；

电压表％量程6.0V,内阻很大；

电流表为：量程0〜15?n4,内阻约为100。；

电流表人2：量程0〜300%4,内阻为10000；

滑动变阻器匕：阻值范围0〜200,额定电流24；

定值电阻/?2：阻值为20000,额定电流10机4

定值电阻R3：阻值为200。，额定电流0.L4;

开关S、导线若干。

（1）为了准确地测量&的阻值，某同学已经设计出了大致的电路，但电表和电阻代号还未填入，请你

帮他将正确的电表代号填入。内，并将正确的电阻代号填在对应电阻的下方：

\00200

RA

Ai

甲乙

(2)调节滑动变阻器Ri，两表的示数如图乙所示，可读出电流表4的示数是mA,电流表4的

示数是则待测电阻q的阻值是x1。3。(计算结果保留一位小数)。

四、计算题(本大题共3小题，共40.0分)

14.如图所示，绝热气缸A与导热气缸B、C均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与AB两气缸间

均无摩擦，真空气缸C与气缸B通过阀门相连，气缸C的体积为2%,气缸4、B内装有处于平衡

状态的理想气体，气体体积均为％,温度均为To,现打开阀门，等达到稳定后，力中气体压强为

原来的0.4倍，设环境温度始终保持不变.求：

(1)气缸4中气体的体积力和温度图.

(2)判断BC连体气缸，在变化过程中是吸热还是放热过程？简述理由.

EEHEOI

15.如图所示，光滑半圆轨道固定，半径R=0.4m,与水平光滑轨道相切于4

水平轨道上平铺一半径r--0.1m的圆形桌布，桌布中心有一-质量m=1kg的

小铁块保持静止.现以恒定的加速度将桌布从铁块下水平向右抽出后，铁块

沿水平轨道经4点进入半圆轨道，到达半圆轨道最高点B时对轨道刚好无压力，已知铁块与桌布

间动摩擦因数〃=0.5,取g=10m/s2,求：

(1)铁块离开B点后在地面上的落点到力的距离；

(2)抽桌布过程中桌布的加速度.

16.如图，一宽度L=0.4m的U形光滑金属橙架水平放置，开口向右。在框架所在范内存在方向竖

直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T—质量m=0.05kg、电阻R=10的金属杆ab垂直于框

架的两平行边、静置其上。现在水平外力P的作用下，使杆ab以恒定加逮度a=2m/s2,由静止

开始沿框架向右做匀加速运动(不计框架电阻，框架足够长)。求

(l)5s内杆ab移动的距离s；

(2)5s末作用在杆ab上的水平外力大小F；

(3)水平外力F与时间t的函数关系；

(4)若撤去F,分析并说明金属杆必在此后的运动过程中速度、加速度的变化情况。

参考答案及解析

1.答案：c

解析：解：4、核与；H核都只有一个质子，属于同一种元素的两种同位素，故A错误；

从一个：“核与一个核反应生成新核，同时放出一个中子，根据电荷数守恒、质量数守恒，可知

新核的电荷数为2,质量数为4,则新核的中子数为2,故B错误；

C、根据爱因斯坦质能方程4E=/mc2可知，此核反应过程中的质量亏损为与，故C正确；

。、由于4E是核反应释放的能量，不是：H核的结合能，故。错误。

故选：Co

会"核与："核属于同位素；根据电荷数守恒、质量数守恒，可知新核的电荷数和质量数，可计算新

核的中子数；根据爱因斯坦质能方程4E=4mc2可计算此核反应过程中的质量亏损；由比结合能的

含义可进行判断。

本题主要考查原子核的知识，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的

能力。

2.答案：B

解析：解：4、由斜率的正负知小球下落的加速度方向与向上弹起的加速度方向相同，A错误；

8、小球在前0.5s内的位移为小球自由下落的位移，故自由下落高度为：；x0.5x5=1.25m,故8

正确；

C、图线在0.5s-0.8s段表示小球反弹，图线的“面积”等于位移大小，也等于球能弹起的最大高度

h,即九=：x3x0.3m=0.45m.故C错误；

。、小球在运动的过程中路程为：1.25m+0.45nl=1.7m,故。错误；

故选：B.

由图直接读出速度的大小.图线与坐标轴所围“面积”等于位移大小，由数学知识求出小球能弹起

的最大高度.

本题考查根据速度图象分析物体运动情况的能力.从斜率、面积等等数学角度来理解其物理意义.

3.答案：A

解析：解：根据动量定理得：Fit=MAVA

同理：F2t—MBVB

&、F2等大反向，故以=-MB4,

设4的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：MAVA+MBVB=(MA+MB)V,

解得：u=0.可知粘合体静止。故A正确，B、C、。错误。

故选：Ao

根据动量定理求出碰前A、B的速度，再根据动量守恒定律得出粘合体的速度，从而判断运动的方向.

本题考查了动量定理和动量守恒定律的综合，难度中等，在运用动量守恒定律时，注意4B碰前的

速度相反.

4.答案：B

解析：解：设圆周的半径为R,

在C点，=m系…①

滑块离开C点，做平抛运动，

则有：2/?=：清..②

L'AB=...③

滑块由B到C过程，由机械能守恒定律得，

+2mgR...④

滑块由4到B运动过程，由动能定理得，

(F-limg}LAB=|mvj...⑤

由①②③④⑤式联立得到：〃=0.5。

故选：Bo

物块恰好通过最高点C,知在C点，重力提供圆周运动的向心力，离开C点后做平抛运动，根据平抛

运动的知识求出AB段的距离，

由B到C过程运用机械能守恒定律可求出B点的动能，再对4B段运用动能定理求出动摩擦因数后

本题综合运用了动能定理、机械能守恒定律和牛顿第二定律，运用动能定理和机械能守恒定律时，

一定要选择合适的研究过程。

5.答案：D

解析：解：作出光路图如图.

士sin6

由九=由

得sin®=nsin45°=-x—=—

323

由数学知识知％=htanO=2V2/1

故选：D.

光线从硬币4发出后经水面的折射进入观察者的眼睛，作出光路图.根据数学知识求出折射角氏由

折射定律和几何知识结合求出》.

本题关键是反复运用数学知识求解角度和相关距离，考查运用数学知识解决物理问题的能力.

6.答案：C

解析：解：力、将定值电阻/?3看作内阻，则电压表测量路端电压，开关52断开时外电路总电阻大于闭

合时外电路总电阻，则开关断开时电压表的示数一定大于闭合时的示数，故4错误；

8、当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，无法确定R1与/?3、r的阻值关系，故无法判断电源

输出功率的变化，故B错误；

C、开关S2断开与闭合时，根据闭合电路欧姆定律结合电功率公式可知，（…二.+J•（与+&）=

将3。、90代入方程成立，故C正确；

十/<3十丁

。、根据闭合电路欧姆定律得：U=E-（R3+r）l,则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化

量大小之比为：詈■=R3+r=40+20=60,与Rj、％无关，故。错误。

故选：Co

当S2闭合时&被短路，根据题意，列出方程，将电阻此、/?2代入，选择使方程成立的阻值。

当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大。

根据闭合电路欧姆定律求解电键K断开与闭合时电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大

小之比。

该题考查运用闭合电路欧姆定律分析和计算电路问题的能力，分清电路的结构，灵活运用闭合电路

欧姆定律分析求解是关键。

7.答案：D

解析：

设路面的斜角为0,作出汽车的受力图，如图.

根据牛顿第二定律，得〃"''

又由数学知识得到tan。4

d

联立解得u=蹲

7d

故当汽车等于这一速度时，车轮不受横向摩擦力，故。正确；大于或小于车轮都受横向摩擦力，故

ABC错误。

故选£>。

8.答案:AB

解析：解：AB,粒子做曲线运动，受到的电场力指向轨迹弯曲的内侧，大致向右，而该正电荷受到

的电场力指向带负电的电荷，所以4点电荷一定带正电，B点电荷应带负电，因为4。>。8,根据等

量异种点电荷电场线及等势面分布特点可知，9M>WN，故AB正确；

C、M处电场线较疏,场强较小，则有的<EN，由牛顿第二定律得:粒子的加速度a=*则有a”<aN,

故C错误；

D、由于9M>0N，根据正电荷在电势高处电势能大，可知正点电荷在M处的电势能大于在N处的电

势能，即有EPM>EPN，电荷只受电场力作用，则电势能和动能的总量不变，则&M<EkN，故。错

误。

故选：AB.

粒子做曲线运动，电场力指向轨迹弯曲的内侧；电场线是从正电荷或者无穷远出发出，到负电荷或

无穷远处为止，沿电场线的方向，电势降低，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场

的强度小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加，根据这些知识进行解答。

本题要求掌握住等量异种电荷的电场的分布的情况，根据电场分布的特点可以分析本题，同时明确

电场力做功与电势能之间的关系。

9.答案：ABD

解析：解：设磁场边长为a,如图所示，粒子从c点离开，其半径为rc=a,粒子从d点离开，其半径

为r。=2ai

A、电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第

二定律得:evB=my,解得:v=誓,电子速率之比:合保=$=

2：1,故A正确；

8、从C点射出的电子的运动时间是:个周期，从。点射出的电子的运动时间是9个周期，电子在磁场

42

中做圆周运动的周期：7=殁相同，从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比左：3=[7彳7=1：

2,故B正确；

2

M

9上2

CD、向心加速度：a=些，从两孔射出的电子的加速度大小之比:一==•

峪»故C错误，D

步

r记

正确；

故选：ABD.

电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，作出电子的运动轨迹，求出电子做圆周运动

的轨道半径，然后应用牛顿第二定律求出电子的速度，然后求出线速度、角速度、向心加速度之比：

根据电子做圆周运动的周期公式求出电子的运动时间，再求出电子运动时间之比。

本题属于带电粒子在磁场中的偏转中典型题目，此类题的关键在于确定圆心及由几何关系求出半径,

应用牛顿第二定律与电子做圆周运动的周期公式可以解题。

10.答案:ABD

解析：解：设该波的周期为T,由于B从波峰位置开始，在6s内恰好出现在波谷两次，则有：1|T=6s,

解得周期T=4s；

设该波的波长为人根据题意可知：

若该波向右传播，则有：（ri+；）2=14m,解得：A=-^-m,n=0、1、2...

这列波的波速u=1=

T4n+l'

2

当71=1时，v—2.8m/s,当九=5时，v--m/s；

若该波向左传播，则有：（k+%=14m,解得：4=券加，k=0、1、2...

4，4k+3

这列波的波速f4

当k=1时，v=2m/s；

故ABO正确、CE错误。

故选：ABD.

根据B的振动情况确定该波的周期;分别从该波向右传播、该波向左传播两种情况得到波长的表达式,

再根据。=:进行分析。

本题主要是考查了波的图象，解答本题关键是要能够根据题意得到周期大小，知道波速、波长和频

率之间的关系"=/九由于波的传播方向不确定和4和B位置不确定，由此造成多解。

11.答案：BD

解析：解：4、a、b、c三小球所带电荷量相同，要使三小球做匀速圆周运动，d球与a、b、c三小球

一定是异种电荷，由于d球的电性未知，所以a球不一定带正电，故A错误。

BC、设db连线与水平方向的夹角为a,则cosa=7*=@，s讥a=修=等=在，对b球，根据

2222

>/h+R3\fh+R3

牛顿第二定律和向心力公式得：

k,c°sa-2k，「。也cos30°==ma,即b的周期为：T=—回胸，c的加速度

（VM+R，），（2Rcos30）/qXk

为。=驾，故8正确，C错误；

3mR2

£>、abc三个小球对d的吸引力向下，大小为尸=3k-j==^sina='限:，,因此拉力产的大小尸=

2

（V/i2+J?2）2R

Mg+笔式，故。正确。

故选：BD。

a、b、c三个带电小球在水平面内做匀速圆周运动，由合外力提供向心力，分析其受力情况，运用牛

顿第二定律研究即可。

本题与圆锥摆类似，关键要正确分析四个小球受力，确定向心力的来源是关键。运用牛顿第二定律

和平衡条件研究。

12.答案：绦翳平衡摩擦力过度没有保证小车的质量远大于沙和沙桶的质量

解析：解：窄片K的宽度很小，可以利用平均速度来代替瞬时速度，因此有：％&v2=5，

C2

根据速度与位移关系可知小车的加速度大小为：a=这学="离.

由图可知，开始物体所受拉力为零时，却产生了加速度，故操作过程中平衡摩擦力时木板倾角过大,

后面图象弯曲说明没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量.

故答案为：普署，平衡摩擦力过度，没有保证小车的质量远大于沙和沙桶的质量.

小车做匀变速直线运动，根据速度和位移关系苏-诏=2ax可以求出加速度的大小；

注意平衡摩擦力的原理，利用重力沿斜面的分力来平衡摩擦力，若物体能匀速运动则说明恰好平衡

了摩擦力；

根据图象特点结合牛顿第二定律可正确解答.

对于课本中的基本力学实验，无论形式如何变化，只要根据所学基本物理知识，弄清其实验原理，

熟练应用所学物理知识，即可找到解决问题的突破口.

本题考查伏安法测电阻，关键是由于电压表的量程远大于电源电动势，所以不能使用电压表，只能

选择其中两个电流表与待测电阻和定值电阻组合才能完成实验，画出可能的电路图，通过欧姆定律

计算可得结论。

(1)由于电源电动势为3V,所以不能使用电压表测量电压，只能使用其中两个电流表，分析可知，应

将电流表公、&与Rx、&组合才能完成实验，电路图如图所示。

(2)根据电流表的表头可知4的示数是8.0山1,电流表4的示数是150〃力，故流过电阻&的电流为b=

8.0mA—0A5mA=7.85mA

故电阻R工的阻值为：&=等-心2=9,5x103。。

故答案为：（1）；(2)8.0：150；9.5。

14.答案：解：（1）根据题意知4中气体压强为原来的0.4倍，根据活塞受力平衡，4、B中气体压强始

终相等，所以B中气体压强也变为原来的0.4倍，因为气缸B是导热气缸，气体发生的是等温变化，对

8中气体，根据玻意耳定律pU=C,所以B中气体的体积为原来的2.5倍，打开阀门后，气体扩散到C

气缸，所以B气缸体积0.5%

活塞向右移动了0.5%,4的体积%=%+0.5Vo=1.5%

对4根据理想气体状态方程，有

VAVAVAVA

T0~TA

PAVQ=0.4Po-1.5%

代入数据:

解得：TA=O.6To

（2）气体B中气体的温度不变，内能不变AU=0

活塞对B气体做功，W>0

根据热力学第一定律Q<0,即在变化过程中气体放热

答：（1）气缸4中气体的体积匕为1.5%和温度。为0.6To.

（2）判断BC连体气缸，在变化过程中是放热过程

解析：（1）B气缸中发生的是等温变化，由等温变化的规律确定B气体体积变化，由几何关系求出力B气

体变化后的体积，对4中气体根据理想气体状态方程求变化后的温度；

（2）根据热力学第一定律进行分析吸放热情况；

本题是连接体问题，找出两部分气体状态参量间的关系，然后由理想气体状态方程即可解题，要掌

握连接体问题的解题思路与方法.

15.答案：解：（1）设铁块在B