2021届湖南省高考物理三模试卷（新课标Ⅰ）附答案详解

2021届湖南省高考物理三模试卷（新课标I）

一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）

1.“跳马”是集技术、力量、勇气于一体的高难度竞技体操项目。运动员完成空中动作落地时,

通常要下蹲后再站起。这样做是为了（）

A.增大运动员的动量变化量B.减小运动员的动量变化量

C.减小运动员的动量变化率D.增大地面对运动员的冲量

2.我国自主研发的北斗卫星导航系统由35颗卫星组成，包括5颗地球静止同步轨道卫星和3颗倾斜

同步轨道卫星，以及27颗相同高度的中轨道卫星。中轨道卫星轨道高度约为2.15x同

步轨道卫星的高度约为3.60x10整血，己知地球半径为6.4x103卜皿，这些卫星都在圆轨道上运

行。关于北斗导航卫星，则下列说法正确的是（）

A.中轨道卫星的动能一定小于静止同步轨道卫星的动能

B.静止同步轨道卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大

C.中轨道卫星的运行周期约为20/i

D.中轨道卫星与静止同步轨道卫星的向心加速度之比为（禁产

3.如图所示，小球m在半径为R的竖直平面内的光滑圆形轨道内做圆周运动，则一^\

小球刚好能通过轨道最高点的线速度大小是（）（j）

A.°

B.顾~

C./ZgR

D.栏

4.两个电阻％、的/-U关系图线如图所示，则下列判断中正确的是H局

（）

A.%>/?2/

B./?!=R20^——------------------

C.把当、/?2串联到电路中，R1两端的电压小于区2两端的电压

D.把h、/?2串联到电路中，通过&的电流大于通过/?2的电流

5.一放射性原子核X静止在与纸面垂直的匀强磁场中，衰变后产生的原子核

y及放出的粒子的运动轨迹如图所示，则（）

A.此次衰变为口衰变

B.若知道轨迹的半径之比，就可以确定丫的原子序数

c.轨迹1为丫的运动轨迹

D.y的质子数比x的质子数小4

二、多选题（本大题共4小题，共22.0分）

6.下列说法正确的是（）

A.卢瑟福通过a粒子散射实验，提出了“原子核式结构”学说

B,太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变

C.质子、中子、a粒子的质量分别是巾1、m2、m3,质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量

2

是（2叫+2m2—m3）c

D.端8u衰变为恕2Rn要经过4次a衰变和2次S衰变

7.一物块在高3.（hn、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的

变化如图中直线I、n所示，取g=10m/s2o则物块开始下滑2nl过程中，下列说法正确的是（）

A.重力势能减少量为12/B.合力功为8/

C.机械能的损失为引D.物块沿斜面下滑的加速度2m/s2

8.如图甲所示，甲、乙两个并排放置的共轴线圈，甲中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断

正确的是（）

A.在ti到，2时间内，甲乙相吸B.在士2到13时间内，甲乙相斥

C.打时刻两线圈间作用力为零D.t2时刻两线圈间吸引力最大

9.下列关于说法正确的是（）

A.声源与观察者互相远离时，观察者接收到的频率变小

B.机械波和电磁波都需要通过介质才能向周围传播

C.未见其人，先闻其声的现象，是声波的衍射产生的

D.通常情况下，同学们经过操场上小范围不同位置听到广播里的声音时大时小，这是由于声波

的衍射产生的

E.移动电话间的通话需要靠基站的转接来实现

三、填空题（本大题共1小题，共5.0分）

10.由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面

层中，水分子之间的相互作用总体上表现为（选填“引力”

或“斥力”）。分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如图所示，

能总体上反映小水滴表面层中水分子与的是图中（选填

“A”“B”或"C”）的位置。

四、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11.要测一个待测电阻心（约200。）的阻值，实验室提供了如下器材：

电源E：电动势3.0U,内阻不计；

电流表公：量程0〜10ni4，内阻ri约50Q；

电流表量程0〜500〃4内阻上为1000。；

滑动变阻器％：最大阻值20。，额定电流24

定值电阻/?2=5000。；定值电阻/?3=soon；电键S及导线若干.

(1)为了测定待测电阻上的电压，可以将电流表(选填“41”或“42”)串联定值电阻(

选填“/?2”或“/?3”)，将其改装成一个量程为3.0U的电压表.

(2)如图(1)所示为测量电阻段的甲、乙两种电路方案，其中用到了改装后的电压表和另一个电流表，

则应选电路图__(选填“甲”或“乙”).

(3)若所选测量电路中电流表的读数为/=6.2mA,改装后的电压表读数为1.20匕根据电流表和电压表

的读数，并考虑电压表内阻，求出待测电阻％=n.

12.小明同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验，如图甲所示，长木板下垫着

小木块以平衡两车的摩擦力，让小车P做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车Q相碰并粘合

成一体，继续做匀速运动；在小车P后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz。

(1)某次实验测得纸带上各计数点的间距如图乙所示，A为运动的起点，则应选来计算小车P碰

撞前的速度，应选来计算小车P和Q碰后的共同速度。(选填“4、“BC、"CD”、DE”、

“EF“、“FG”)

(2)测得小车P的质量mi=0.4kg,小车Q的质量僧2=02kg,则碰前两小车的总动量大小为

kg*m/s,碰后两小车的总动量大小为kg*m/s.(计算结果保留二位有效数字)

(3)由本次实验获得的初步结论是。

五、计算题(本大题共4小题，共52.()分)

13.如图所示，在粗糙的水平路面上，一小车以H)=4m/s的速度向右匀速行驶，与此同时，在小

车后方相距So=40m处有一物体在水平向右的推力F=20N作用下，从静止开始做匀加速直线

运动，当推力F作用了Si=25m就撤去。己知物体与地面之间的动摩擦因数〃=0.2,物体的质

量m=5kg,重力加速度g=lOm/sz.求

50

(1)推力F作用下，物体运动的加速度的大小;

(2)物体刚停止运动时物体与小车的距离d。

14.如图，足够长平行金属导轨内有垂直纸面向里的匀强磁场，金属杆仍与导轨垂直且接触良好，

导轨右端通过电阻与平行金属板连接.已知导轨相距为L；磁场磁感应强度为B；RI、和时

杆的电阻值均为r,其余电阻不计；板间距为d、板长为4d；重力加速度为g,不计空气阻力.

如果ab杆以某一速度向左匀速运动时，沿两板中心线水平射入质量为小、带电量为+q的微粒恰能沿

两板中心线射出；如果ab杆以同样大小的速度向右匀速运动时，该微粒将射到B板距左端为d的

C处.

(1)求时杆匀速运动的速度大小也

(2)求微粒水平射入两板时的速度大小孙；

(3)如果以气沿中心线射入的上述微粒能够从两板间射出，试讨论ab杆向左匀速运动的速度范围.

Ri

txxxxxxxxx

L

XXXXXXXXX

tf

15.一根两端开口、粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S=2xl0-3„i2,竖直插入

水面足够宽广的水中.管中有一个质量为巾=0.4kg的密闭活塞，封闭一段长

度为d=66cm的气体，气体温度为=300K,如图所示.开始时，活塞处于静4

止状态，不计活塞与管壁间的摩擦.外界大气压强Po=1。x105pa,水的密度p=1.0X

103的/胎,试问：

(1)开始时封闭气体的压强是多大？

(2)现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力尸缓慢地拉动活塞.当活塞上升到某一位置时停

止移动，此时F=6.0N,则这时管内外水面高度差为多少？管内气柱长度多大？

(3)再将活塞固定住，改变管内气体的温度，使管内外水面相平，此时气体的温度是多少？

16.一列简谐横波，t=0时刻波形如图中实线所示.求：

4y/cm

2/3°x/m

1--------------厂

-2

①若波向右传播.t=0时刚好传到8点，且再经过0.6s,P点也开始起振，从t=0时刻起到P点第一

次出现波峰的过程中，质点。点相对平衡位置的位移及其所经过的路程？

②若该波波速大小为5(hn/s,且波形由实线变为虚线经历时间0.13s,试判断这列波的传播方向？(写

出具体判断过程)

参考答案及解析

1.答案：c

解析：解：运动员完成空中动作落地时，通常要下蹲后再站起。延长了作用时间，根据动量定理可

知，Ft=△p,

运动员的动量变化量不变，则地面对运动员的冲量不变，延长作用时间上减小了地面对运动员的冲

力,F=g,即减小了运动员的动量变化率，故C正确，AB。错误。

故选：Co

运动员在脚接触地面后都有一个下蹲的过程，为的是减小地面对人的冲击力。

运动员的动量变化量不变，根据动量定理分析。

本题考查了动量定理在生活中的应用，要注意正确分析物理过程，根据题意建立物理模型，即可根

据所熟悉的物理规律列式求解。

2.答案：B

解析：解：卫星运动万有引力提供圆周运动向心力有：G^-=my=mra)2-mr^-=ma

A、可知线速度p=叵，中轨道的卫星半径小线速度大，但不知道卫星质量，故不能确定动能的大

小，故A错误；

B、据3=景，静止同步轨道卫星周期为24%，月球周期为27.3天，故静止同步轨道卫星的运行角速

度比月球绕地球运行的角速度大，故8正确；

可得中轨道卫星周期为：中=

C、可知周期7=(£)3,r

D、向心加速度a=胃，则中轨道卫星与同步卫星的向心加速度之比为：=(^)2=

360X104+6.4X1()3(―)2,故。错误。

2.15X1O4+6.4X1O3

故选：B。

卫星绕地球做圆周运动，根据万有引力提供向心力得到向心加速度、线速度和周期的表达式，再由

半径关系比较各个量的大小。

解决本题的关键是熟练掌握由万有引力提供圆周运动向心力得到描述圆周运动物理量与半径的关系,

注意卫星的轨道半径与距地面高度的关系。

3.答案：B

解析：解：在最高点，根据牛顿第二定律得，mg=m^

解得"=瓦故B正确，4、C、。错误。

故选：Bo

小球通过最高点的临界情况是对轨道的压力为零，靠重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出最高

点的临界速度.

解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解.

4.答案：C

解析：解：AB,根据电阻的定义式R=3,可知/-U图象的斜率越小，电阻越大，故&<%；故

A8错误；

CD、根据串联电路特点：电流相等，由公式U=/R,可知治两端的电压小于&两端的电压，故C正

确，。错误。

故选：C。

/-U图线的斜率的倒数等于电阻，根据斜率的大小判断电阻的大小；根据电阻的串联的特点，运用

欧姆定律判断电压和电流的大小。

本题考查了电阻的串联特点和欧姆定律的应用，解决本题的关键是弄清楚图象斜率的物理含义。

5.答案：B

解析：解：a、衰变瞬间，粒子和原子核y速度方向相反，根据轨迹图可知，两者在切点处受到的洛

伦兹力方向相反，而两者处于同一磁场中，根据左手定则可判断出两者带同种电荷，即发生的是a衰

变，故A错误；

C、衰变过程遵循动量守恒定律，可得粒子和V的动量大小相等，方向相反，结合=嗒，可得

电荷量越大，运动半径越小，故轨迹2为y的运动轨迹，故c错误；

B、由=r=黑，半径之比等于带电量的反比，故8正确；

。、丫的质子数比x的质子数小2,故。错误。

故选：B。

根据轨迹可判断衰变后电性相同，即可判断为a衰变，根据动量守恒，可判断动量关系，根据洛伦兹

力提供向心力可以得到半径关系，找到运动轨迹。

本题考查衰变和电荷在磁场中的运动，通过分析受力情况，来判断电性，电荷量的比值。

6.答案：ACD

解析：试题分析：卢瑟福通过a粒子散射实验，提出了“原子核式结构”学说，太阳辐射的能量主要

来自太阳内部的轻核聚变，由于原子核经过一次a衰变，电荷数减小2,质量数减小4,

经过一次0衰变后电荷数增加1，质量数不变.

4、卢瑟福通过a粒子散射实验，提出了“原子核式结构”学说，A正确；

8、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变，8错误；

C、质子、中子、a粒子的质量分别是^2、m3,质子和中子结合成一个a粒子，释放的能量是

2

(2m1+2m2-m3)c,C正确；

。、：器8一衰变为衰2&n,质量数减小16,电荷数减小10.

由于原子核经过一次a衰变，电荷数减小2,质量数减小4,

经过一次口衰变后电荷数增加1,质量数不变，

n=10—2x4=2,D正确.

故选：ACD

7.答案：ACD

解析：解：4、由图示图象可知，开始时物块的重力势能=30/,物块下滑2nl时物块的重力势能

Ep=18/,则物块重力势能的减少量△Ep=Epo-Ep=30/-18/=12/,故A正确；

B、由图示图象可知，物块下滑2m时物块的动能Ek=4J,由动能定理可知，合力做功IV=a-0=句,

故8错误；

C、物块下滑27n过程损失的机械能：△£=Ep°-(Ep+EQ=30/-(18+4)/=8/,故C正确；

。、设斜面的倾角为。，则sin。="非=0.6,解得:3=37°,

开始时物块的重力势能Epo=巾9机其中无=3.0m,代入数据解得：m=lkg

物块下滑的距离为s=2m的过程中损失的机械能4E=8J,损失的机械能等于克服摩擦力做的功，

即△E=叼=卬ng•cos。■s,代入数据解得：n=0.5,

设物块下滑过程的加速度为a,对物块，由牛顿第二定律得：

mgsind-fimgcosd=ma

代入数据解得：a=2m/s2,故。正确。

故选：ACD.

由图示图象求出物块开始下滑时的重力势能，求出物块下滑27n时物块的重力势能与动能大小，然后

求出重力势能的减少量；应用动能定理求出合力对物块做功；根据题意求出损失的机械能；根据能

量守恒定律物块与斜面间的动摩擦因数；应用牛顿第二定律求解物块下滑时加速度的大小。

本题考查了能量守恒定律的应用，根据题意与图示图象分析清楚物块的运动过程是解题的前提，应

用能量守恒定律、牛顿第二定律即可解题。

8.答案：ABC

解析：解：4、在匕到匕时间内，若设逆时针（从左向右看）方向为正，则线圈4电流方向逆时针且大

小减小，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈8方向向右的磁通量大小减小，由楞次定律可知，线

圈B的电流方向逆时针方向，因此4、B中电流方向相同，出现相互吸引现象，故A正确；

B、在t2到t3时间内，若设逆时针方向（从左向右看）为正，则线圈4电流方向顺时针且大小增大，所

以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向左的磁通量大小增大，由楞次定律可知，线圈B的电流

方向逆时针方向，因此4、B中电流方向相反，A、B出现互相排斥，故B正确；

C、由题意可知，在0时刻，线圈A中的电流最大，而磁通量的变化率是最小的，所以线圈B感应电

流也是最小，因此两线圈间作用力为零，故C正确；

在t2时刻，线圈4中的电流最小，而磁通量的变化率是最大的，所以线圈B感应电流也是最大，

但由于甲中电流为零，故A、B间的相互作用力为零，故。错误；

故选：ABC

根据安培定则确定电流与磁场的方向关系，再根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应

电流的磁通量的变化.当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的

磁场与它相同.最后运用同向电流相互吸引，异向电流相互排斥.

解决本题的关键掌握安培定则、楞次定律的内容，知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁

通量的变化.同时注意同向电流相互吸引与同种电荷相互排斥不同；本题也可以直接利用”阻碍“的

另一种描述”来拒去留“进行分析，明确相互间的作用力.

9.答案：ACE

解析：解：4/若声源和观察者背向运动时，即两者间距增大，根据多普勒效应原理，那么观察者接

收到的频率小于声源的频率，故A正确；

8、磁波是种物质，它可以在真空中传播而不需要介质。故8错误；

C、未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象。故C正确；

。、同学们经过操场上小范围不同位置听到广播里的声音时大时小，这是由于声波的干涉产生的。

故。错误；

国移动电话间的通话需要靠基站的转接来实现。故E正确。

故选：ACE.

根据多普勒效应可知，当声源与观察者距离增大时，观察者接收到的频率将小于声源的频率。

电磁波是种物质，不需要通过介质传播；光的传播中频率由波源决定；

机械波能发生衍射与干涉。

本题考查电磁波及机械波的性质，要注意明确两种波的性质；明确区别和联系；特别注意明确电磁

波可以在真空中传播；而机械波只能在介质中传播；光在介质中的传播速度与频率有关。

10.答案：引力；C

解析：解：在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力：

当r=ro时，F『F席,分子力尸=0,分子势能最小，故B点为分子间作用力为零的情况，即B点

表示平衡位置，故表现为引力的位置只能为C点。

故答案为：引力；CO

明确分子间作用力与分子间距离的关系，并能用分子间作用力解析表面张力的性质；同时牢记分子

力做功与分子势能间的关系，明确分子势能随分子间距离变化的图象。

本题考查分子势能、液体的表面张力的性质，关键是明确分子力的性质，知道分子力做功与分子势

能间的关系，从而掌握分子势能的变化图象的意义。

11.答案：A2R2甲200

解析：解：(1)由于电流表4的内阻一定，又定值电阻/?2与电流表&内阻接近，可考虑将必与&串

联，根据欧姆定律有U=/2(/?2+r2)=3V,与电源电动势接近，故可以将电流表心串联定值电阻R2,

将其改装成一个量程为31/的电压表.

(2)由(1)可知电压表的内阻Ry=R2+r2=1000+5000=6000/2,待测电阻阻值约为2000,电流

表内阻约为50。，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法；滑动变阻器最大电阻远

小于待测电阻阻值，故变阻器应用分压式接法，电路图如甲图所示；

(3)电流表的读数为/=6.2m4改装后的电压表读数：U=1.20V,

IIn-IQ17

电流：/=2+券，即：0.0062=嬴+若，解得：R=200/2

RyRx6000Rx4x

故答案为：(1)&；Rz；(2)甲；(3)200.

(1)将电流表改装成电压时应串联一个大电阻分压，根据电流表及改装电压表的量程可得出应串联电

值的值；

(2)根据实验的原理，由电表的内阻及待测电阻的阻值可知应采取的接法；

(3)由指针的指数可知电流表的示数，由欧姆定律可得出待测电阻的阻值.

在电学实验中，应将电阻值一定的电流表进行改装，若需改为电压表则应串联一电阻，若需改为电

流表则应串联一电阻.

12.答案：BCEF0.800.79在误差允许范围内，系统动量守恒

解析：解：(1)小车P在碰前做匀速运动，由纸带计数点间距可知，BC段小车匀速运动，故选BC段

计算小车碰前速度；

碰撞过程中做变速运动，两车相碰后粘合成一体，继续做匀速运动，故选E尸段计算两车碰后共同速

度；

(2)碰前小车Q动量为零，小车P动量Pi，则有碰前总动量

P=Pi=巾1=0,8°kg*ni/s；

碰后两车速度相等，有碰后总动量为

Xpp

p=g+m)———=0.79kg*m/s

23XU.U4

(3)由(2)可知，碰前总动量和碰后总动量有P«P',

故实验结论为：放在误差允许范围内，系统动量守恒。

故答案为：⑴BC,EF-,(2)0.80,0.79；(3)在误差允许范围内，系统动量守恒。

(1)根据题意，结合纸带，可以选出线段；

(2)根据动量的定义式，代入数据，可以求出动量；

(3)根据(2)中计算结果，可以得出实验结论；

本题考查验证动量守恒定律，关键要把碰撞前后的动量求出来，要注意匀变速直线运动的有关推论

的应用。

13.答案：解：(1)对物体，根据牛顿第二定律得：F-nmg=mai

代入数据得%=2m/s2

(2)设推力作用的时间为由位移公式得Si=［的*

撤去尸时，设物体的速度为次,撤去尸后，物体运动的加速度为。2,经过t2时间运动S2位移停止

根据牛顿第二定律卬ng=ma2

由速度公式得力=4。=a2t2

由位移公式得S2=在

车=%+»2）d=So+S车一（Si+52）

联立以上各式解得d=30m

答：(1)推力F作用下，物体运动的加速度由大小2m/s2；

(2)物体刚停止运动时物体与小车的距离d为30小。

解析：(1)利用牛顿第二定律求得物块加速度；

(2)根据牛顿第二定律可求得撤去拉力后的加速度，根据位移公式分别求出t时间内物体和小车前进

的位移即可求的此时相距距离；

本题考查牛顿第二定律的应用中已知受力求运动的问题，要注意明确两物体各自的运动情况，再根

据二者的位移和时间关系进行分析求解即可。

14.答案：解：(1)设ab杆的速度为力则ab杆产生的电动势为：£=8"...①

两板间的电压为：%=：£=等…②

ab杆向左运动时：华=mg…③

①②③得：人需…④

(2)ab杆向右运动时，设带电微粒射入两极板时的速度为北，向下运动的加速度为a,

经时间t射到C点，有：等+mg=7na...⑤

2

微粒做类平抛运动有：d=v0t...®^=\at...@

由③⑤⑥⑦得：为=频5…⑧

(3)要使带电微粒能从两板射出，设它在竖直方向运动的加速度为由、时间为口，

应有：：＞如此…⑨11=?•⑩由⑧⑨⑩得：⑪

⑴若的的方向向上，设ab杆运动速度为火,

两板电压为：⑫又有：誓-mg=171%…⑬

⑪⑫⑬得：叫＜詈票…⑭

(ii)若由的方向向下，设ab杆运动速度为吸，

两板电压为：&=...⑮又有：mg-等=m5…⑯

⑪⑮⑯得…＞蜜•.⑰

所以：必杆向左匀速运动时速度的大小范围为：?甯〈与黑…⑱；

oC[DLOCJDL

答：(l)ab杆匀速运动的速度大小V是鬻；

(2)求微粒水平射入两板时的速度大小％为^^

(3)如果以外沿中心线射入的上述微粒能够从两板间射出，ab杆向左匀速运动的速度范围：今翳＜

QqBL

解析：(l)ab杆以某一速度向左匀速运动时，沿两板中心线水平射入质量为m、带电量为+q的微粒恰

能沿两板中心线射出，此时电场力与重力平衡，可得电场强度数值，进而求得两板间电压，并进而

求得感应电动势和棒的速度

(2)ab杆以同样大小的速度向右匀速运动时，粒子将做类平抛运动，由于该微粒将射到B板距左端为

d的C处，可求粒子的运动初速度

(3)ab杆向左匀速运动时，电场力与重力方向相反，粒子做类平抛运动，要想使粒子射出电场水平位

移应为L,同时竖直位移应该不小于1棒速度较小则向下偏，较大则向上偏，讨论速度的范围.

电磁感应问题结合闭合电路欧姆定律，涉及带电粒子在匀强电场中的类平抛运动，运算量较大，有

一定难度.

15.答案：解：(1)当活塞静止时，封闭气体的压强为：

5

Pi=Po+%=102x10pa

(2)当F=6.0N时，有：

4

P2=