2021届湖南省永州市高考物理二模试卷(含答案解析)

2021届湖南省永州市高考物理二模试卷

一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）

1.关于近代物理，下列说法正确的是（）

A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为：尹N一段。

B.a粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的

C.发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D.组成原子核的核子质量之和大于原子核的质量

2.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.20m,9=37。,磁感应“

强度B=IT,方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一

端接有电动势E=4V、内阻？*=10的直流电源。现把一个质量zn=

0.08kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导

体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=10,金属导轨电阻不计，g取lOm/s?。已知$讥37。=

0.6,cos37°=0.8,则下列说法中正确的是（）

A.导体棒上的电流大小为1A

B.导体棒受到的安培力大小为0.40N

C.导体棒受到的摩擦力大小为沿导轨平面向下

D.导体棒受到的摩擦力大小为0.06N

3.一带电粒子（重力不计），在匀强电场E中从a运动到b的运动轨迹如图中虚线所,

示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力,下列说法正确的是（）/

a..■.J

A.粒子带正电

E

B.a点电势高于b点

C.运动过程中粒子的动能减小

D.运动过程中粒子的电势能减小

4.某同学看到鱼缸中的一条小鱼在水中游动,当小鱼沿直线水平向左减速游动的过程中，她画出

的水对鱼的作用力方向正确的是（）

：..■/•D.一

A.一•B.1J.C

如图所示，一个圆盘绕通过中心。且垂直于盘面的竖直轴转动.在圆盘上放置

一个小木块4它随圆盘一起做匀速圆周运动，关于小木块4所需的向心力大小,

下列说法中正确的是（）

A.等于木块和圆盘间的静摩擦力

B.等于木块的重力

C.等于圆盘对木块的支持力

D.等于木块的重力和圆盘对木块支持力的合力

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

6.甲、乙两汽车在一平直公路上同向行驶.在£=0到士=%的时间内,

它们的u-t图像如图所示.在这段时间内（）

A.汽车甲的平均速度比乙大

B.汽车乙的平均速度等于匚三二

C.甲乙两汽车的位移相同

D.汽车甲和乙的加速度都逐渐减小

7.在如图所示的空间里，存在沿y轴负方向、大小为3=等的匀强磁场，有一质量为沆、带电量

为q的带正电的粒子（重力不计）以孙从。点沿x轴负方向运动，同时在空间加上平行于y轴的匀强

交变电场，电场强度E随时间的变化如图所示（以沿y轴正向为E的正方向），则下列说法不正确

A.t=27时粒子所在位置的“坐标值为0

B.t=/时粒子所在位置的z坐标值为步

C.粒子在运动过程中速度的最大值为2%

D.在0到2r时间内离子运动的平均速度为自

8.如图所示，在B=0.17'的匀强磁场中有一边长为L=8cm的正方形4BC0,:：：:

•、

内有一点P，它与4。和。C的距离均为2cm,在P点有一个发射正离子的装内,[":

匕、广X■M，生

置，能够连续不断地向纸面内的各个方向发射出速率不同的正离子，离子*'

NM'Mz*MM

的质量为1.0x10-129,电荷量为l.ox10-5c,离子的重力不计，不考虑"-C""*

离子之间的相互作用，则（）

A.速率为5x105rn/s的离子在磁场中运动的半径是5cm

B.速率在5xIO'7n/s到8x105m小范围内的离子不可能射出正方形区域

C.速率为5x106nl/s的离子在CB边上可以射出磁场的范围为距C点距离5-V2Tcm-（2+

2V6）cm

D.离子从CB边上射出正方形区域的最小速度为（8-2>/6）x106m/s

三、填空题（本大题共2小题，共9.0分）

9.一定质量的理想气体，密闭于容积不变的容器，吸热后其温度一定（填“升高”“降低”

或“不变”）。气体的压强（填“增大”“减小”或“不变”）,气体分子每秒与器壁的平

均碰撞次数（填“增加”“减少”或“不变”）。

10.图甲是一列沿x轴传播的正弦波在某时刻的图象，。点是波源，图乙为波源。点的振动图象，图

中与、T、A均为已知量，由图象可求波的传播速度"=；从t=0时刻到图甲对应时刻，

波源。点的位移为.

四、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11.图1为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交

流电源。在小车质量未知的情况下研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关

系”。

(1)完成下列实验步骤中的填空：

①平衡小车所受的阻力：去掉绳子和吊桶，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器

打出一系列的点。

②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入祛码。为了保证在改变小车中祛码的

质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是O

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带点的纸带，在纸带上标出小车中祛码的质量机。

④按住小车，改变小车中祛码的质量，重复步骤③。

⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距S1，S2,…求出与

不同m相对应的加速度a。

⑥以祛码的质量ni为横坐标!为纵坐标，在坐标纸上做出;-巾关系图线。

(2)根据上述操作完成下列填空：

①由图2中的数据求得小车加速度的大小a=rn/s2(结果保留两位小数)。

②图3中直线的斜率为匕在纵轴上的截距为b,则小车受到的拉力为，小车的质量为(

用k,b表示)

12.在“用D/S测电源的电动势和内阻”的实验中，图(a)为实验电路图，Ro为定值电阻，R为滑动

变阻器。

(1)请根据电路图，用笔画线代替导线连接图3)中的实物；

(2)某同学利用图(a)所示的电路，测得一组U-/实验数据，在直角坐标系上描绘的点如图(c)所示，

请在图(c)上绘出U—/的图象。

(3)根据所画U-/的图象，可求得电源电动势E=V,当电流/=0.54时电源的输出功率为

v.y

五、计算题(本大题共4小题，共52.0分)

13.空间有竖直向下的匀强电场，电场强率E=1000v/m,重力加速度g=10m/s2.,有一个半径r=

1m的轻质圆形绝缘转盘，竖直放置，圆心0为固定的光滑转轴，转盘可绕光滑。轴转动。现在

圆盘边缘4处固定一个可视为质点的带电小球，其质量mi=0.3kg,电荷量q=+1笈与

。4垂直的另一半径的中点B点，固定一个不带电的可视为质点的另一小球,其质量m2=0.6kg,

圆盘系统从图示位置(。4水平)开始无初速释放，(可取

m鬟产=喈5=幽需闽劈=期出求:

(1)在转动过程中转盘的最大角速度为多少？

(2)半径04从开始无初速释放，可以顺时针转过的最大角度是多少？

14.空间存在一边界为MN、方向与纸面垂直、大小随时间变化的磁场，磁感应强度B随时间t的变

化关系如图甲所示，方向向里为正。用单位长度电阻值为3的硬质导线制作一个半径为r的圆环,

将该圆环固定在纸面内，圆心。在上，如图乙所示，

(1)判断圆环中感应电流的方向；

(2)求出感应电动势的大小；

(3)求出0-口的时间内电路中通过的电量。

X；

to

X'

15.两端开口、内表面光滑的U形管处于竖直平面内，如图所示质量均为

m=10kg的活塞4、B在外力作用下静止于左右管中同一高度八处，将

管内空气封闭，此时管内外空气的压强均为P。=1.0x105pa左管和水

平管横截面积Si=10cm2,右管横截面积Sz=20cm2,水平管长为3人现撤去外力让活塞在管

中下降，求两活塞稳定后所处的高度。(活塞厚度均大于水平管直径，管内气体初末状态温度相

同，g取lOm/s2)

16.图中的半圆表示一半径为R的半圆柱形玻璃砖的横截面，。为其圆心。一平行于ABC平面的细光

束从。点平行于4c边射入玻璃砖后到达C点，。到AC的距离为更R。

2

(1)求该玻璃砖的折射率；

(2)现使该细光束绕。点在4BC4平面内沿顺时针方向缓慢转动,直到从。点射入玻璃砖到达4c面的光

线刚要从4c面射出，求此时入射角i的正弦值。

参考答案及解析

1.答案：D

解析：试题分析：查德韦克发现中子；玻尔原子模型提出轨道量子；根据光电效应方程可知，光电

子的最大初动能与入射光的频率的关系：由质量亏损可知，组成原子核的核子质量与原子核的质量

的大小关系，从而即可求解.

4查德韦克通过实验发现了质子，核反应方程为：尹故A错误；

3、玻尔原子模型提出核外电子轨道是量子化的，故B错误；

C、发生光电效应时，根据EKm=皿-W，可知：光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，

故C错误；

。、由质量亏损可知，核子组成原子核后会释放能量，则原子核的核子质量之和大于原子核的质量，

故。正确；

故选：D.

2.答案：B

解析：解：4、由闭合电路的欧姆定律可知，电流：/=券=±4=24故A错误；

B、导体棒受到的安培力大小：F=ILB=2X0.20xIN=0.40N,故B正确；

CD,由左手定则可知，导体棒受到的安培力平行于导轨向上，设导体棒受到的摩擦力沿导轨平面向

上，大小为f,导体棒静止，由平衡条件得：mgsind=f+F,代入数据解得：f=0.08N,方向沿

导轨平面向上，故错误。

故选：B。

应用闭合电路的欧姆定律求出导体棒上的电流；

应用安培力公式求出导体棒受到的安培力；

应用平衡条件求出凹凸版受到的摩擦力。

本题考查了导体棒受到的安培力问题，根据题意分析清楚电路结构、导体棒受力情况是解题的前提，

应用闭合电路的欧姆定律、安培力公式与平衡条件即可解题。

3.答案：D

解析：解：4、油滴由a到b,运动轨迹向上弯曲，可判断粒子受到的合力的方向向上。由于重力的

方向向下，所以油滴受电场力向上，与对电场线的方向相反，所以粒子带负电，故A错误；

B、沿电场线的方向电势降低，所以a点电势低于b点的电势，故B错误；

C、粒子由a到b,由运动轨迹可判出粒子受合力向上，合外力对油滴做正功，由动能定理得知，动

能增加；故C错误；

D、因电场力向上，故粒子从a到b的过程中，电场力做正功，故电势能减小，故。正确。

故选：Do

由油滴的运动轨迹弯曲方向可知粒子电性，则可求得电场力对油滴所做的功的正负，由动能定理可

求得动能的变化；并能判断电势能的变化。

带电粒子在电场中的偏转类题目，较好的考查了曲线运动、动能定理及能量关系，综合性较强，故

在高考中经常出现，在学习中应注意重点把握。

4.答案:C

解析：解：鱼在水中受水的浮力保持鱼在竖直方向的平衡，由于水平方向向右加速，故鱼受水平方

向向右的外力；故水对鱼的作用力应是浮力与向右推动力的合力；故应斜向右上方，故C正确；

故选：Co

对鱼进行分析，由牛顿第二定律可明确水对鱼的作用力的方向。

本题要注意明确水对鱼还有竖直向上的作用力，这一力很容易忽略。

5.答案：A

解析：解：物体做匀速圆周运动，合力提供向心力，指向圆心；

物体受重力、支持力、静摩擦力，其中重力和支持力二力平衡，静摩擦力提供向心力，故A正确：

故选：A.

向心力，是使质点（或物体）作曲线运动时所需的指向曲率中心（圆周运动时即为圆心）的力.物体做圆

周运动时，沿半径指向圆心方向的外力（或外力沿半径指向圆心方向的分力）称为向心力，又称法向

力.是由合外力提供或充当的向心力.

物体绕圆盘中心做匀速圆周运动，合力提供向心力，物体所受的向心力由静摩擦力提供.

静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反，本题中静摩擦力指向圆心，说明物体相对圆盘有

向外滑动的趋势,

6.答案：AD

解析：u-t图像中图线与横轴围成的面积代表位移，可知甲的位移大于乙的位移，而时间相同，故

甲的平均速度比乙的大，A正确，C错误；匀变速直线运动的平均速度可以用空图来表示，乙的运

翦

动不是匀变速直线运动，所以B错误；图像的斜率的绝对值代表加速度的大小，则甲、乙的加速度

均减小，。正确.

故选AD

7.答案：BC

解析：解：对粒子受力分析可知，粒子受到垂直于y轴的洛伦兹力和平行于y轴的电场力作用，所以

粒子在垂直于y轴方向上做圆周运动，平行于y轴方向上做匀加速直线运动和匀减速直线运动。在垂

直于y轴方向上有

q加等

解得：r=¥

粒子做圆周运动的周期为：7。=等=;

A、当t=27时，粒子运动四周，回到了x坐标值为0处，故粒子所在位置的x坐标值为0,故A正确，

不符合题意；

B、当t=时，粒子运动一周半，z坐标值为2r,即乎，故8错误，符合题意；

4271

C、粒子在平行于y轴方向上有：qE=ma

解得：。=华

在0-0.57■和0.57〜7内，电场力方向相反，粒子先加速再减速，在t=0.57时，沿y轴正向速度达到

最大为：

%=at=华•0.57=v0

此时，粒子在运动过程中速度最大。最大值为：v=^JVQ+v1=V2v0

故C错误，符合题意；

。.在0到2T时间内粒子在垂直于y轴方向转了四周。回到了x=0,z=0处的位置，故只需要考虑轴

方向的位移，粒子位移为

1TT1T

2

s=2x｝以弓尸+%5—5a(-)]=v0T

则粒子运动的平均速度为

5=三=吧=也

t2T2

故。正确，不符合题意。

故选：BC。

根据运动的合成与分解，物体在各方向受力对应的运动具有独立性。粒子受到垂直于y轴的洛伦兹力

和平行于y轴的电场力作用，所以粒子在垂直于y轴方向上做圆周运动，平行于y轴方向上做匀加速

直线运动和匀减速直线运动

本题看起来很复杂，关键在于理解在各方向受力对应的运动具有独立性，在相应的时间里，粒子在

电场、磁场的作用下运动的情况分析清楚。

8.答案：BCD

解析：解：4、离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，

2X•X/XX

由牛顿第二定律得：=

右X\X

代入数据解得：ri=0.005m=0.5cm,故A错误；•色—、、\

B、P点与力。和DC的距离均为2c?n,离子轨道半径rV1cm的离子不

可能射出正方形区域，由牛顿第二定律得：

F

Vxx

qvB—m-

代入数据解得：v=1x106m/s

速度。<lx106m/s离子不能射出磁场区域，故8正确；

C、速度大小为%=5x106m/s的粒子运动的轨道半径为：q=5cm,

当粒子运动沿轨迹口与CD边相切于E点时，粒子将从BC边F点出射，为最低出射点。由几何关系得:

中=Qi—弓）？+PH2

解得：PH=4cm,

由几何关系得，尸与C点的距离为：

FC=5-yj52-（8-2-4）2=5-VHcm,

当粒子沿轨迹DI与BC边相切于G点时，

粒子将从GP边G点出射，为最高出射点，由几何关系得：r2=（L-

r-d）2+x2,

解得：x=2V6cm»则出射点G距卜边界高：CG=%+d=2-/6+.*

2cm,D

综上，出射点距B的距离y满足：（5—V2T）CT71<y<（2+2通）cm，E

故C正确。

D、离子运动轨迹与相切又与BC相切是所有射出BC的轨迹中半径最小的,

由几何知识可知，该轨道半径：r=（8—2遍）cm,

由牛顿第二定律得得：qvB=my,

代入数据解得：v=(8-2V6)xl06m/s.故。正确。

故选：BCD。

粒子在磁场中做匀速圆周运动，作出粒子运动轨迹，求出粒子轨道半径，由牛顿第二定律可以求出

粒子的速度，然后确定粒子速率范围；由牛顿第二定律求出粒子轨道半径，作出粒子运动轨迹，应

用几何知识求出粒子射出的范围。

本题考查了粒子在磁场中的运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，分析清楚

粒子运动过程、作出粒子运动轨迹是正确解题的前提与关键，应用牛顿第二定律、几何知识即可正

确解题。

9.答案：升高增大增加

解析：解：一定质量的理想气体，密闭于容积不变的容器，则气体不对外界做功，外界也不对气体

做功，由热力学第一定律知吸热后气体的内能一定增加，则气体的温度一定升高；气体发生等容变

化，由查理定律知气体的压强增大；气体的体积不变，单位体积内分子个数不变，温度升高时，分

子平均速率增大，则气体分子每秒与器壁的平均碰撞次数增加。

故答案为：升高；增大；增加。

根据热力学第一定律W+Q=AU,体积不变W=0,Q>0,△U>0；根据理想气体状态方程与=C,

U不变，7变大，P增大；根据气体压强微观意义，气体压强与分子平均动能、分子每秒与器壁的平

均碰撞次数有关。

本题考查了热力学第一定律、理想气体状态方程、气体分子微观意义等知识点。这种题型知识点广，

多以基础为主，只要平时多加积累，难度不大。

10.答案:等A

解析：解：由图甲可知波长；1=：X。；由图乙可知：周期为7,故波速u=：=留；

由图乙可知：t=0时刻，波源在平衡位置，位移y=0；由图甲可知：波源。点的位移y'=4故从

t=0时刻到图甲对应时刻，波源。点的位移为S=y'-y=A-.

故答案为：金；A.

根据图甲得到波长及波源位移；再根据图乙得到周期及1=0时刻波源位移，从而得到波速及波源的

运动位移.

对于简谐波的相关问题，一般通过波形图求得振幅、波长（或由振动图得到振幅、周期），再根据传

播方向得到某质点的振动图（或波形图），进而得到各质点的振动.

11.答案：间距相等远小于小车和祛码的总质量1.20（3

解析：解：（1）①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀，即

直到打点计时器打出一系列间距相等的点。

②为了保证在改变小车中祛码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和

应满足的条件是远小于小车和祛码的总质量。

（2）①设纸带上三个相邻计数点的间距为“、S2、S3。

由匀变速直线运动的推论得：

△s=aT2

503）2。

图2为用米尺测量某一纸带上的S1、S3的情况，由图可读出：

S1=24.2mm

s3=47.2mmo

2

由此求得加速度的大小为：a=1.20m/so

②设小车质量为M,拉力为尸，若牛顿定律成立则应满足：F=（M+m）a,

由。故£=

由题可知：k=3,b=则F=3M=：。

FFKk

故答案为：（1）①间距相等；②远小于小车和祛码的总质量；（2）①1.20；②?也

（1）①平衡摩擦力的标准为小车可以匀速运动，打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀；

②为了保证在改变小车中祛码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和

应满足的条件是远小于小车和祛码的总质量。

（2）①根据匀变速直线运动的规律分析；

②由a=',故!=+故成线性关系，根据斜率与纵截距，求解即可。

实验问题要掌握实验原理、注意事项和误差来源；遇到涉及图象的问题时，要先根据物理规律写出

关于纵轴与横轴的函数表达式，再根据斜率和截距的概念求解即可。

12.答案：2.00.8

解析：解：（1）根据原理图连接实物图如图所示；

(3)根据闭合电路的欧姆定律可得：E=U+Ir,解得：U=E-Ir,则U-/图象与纵坐标的交点表

示电动势，斜率的绝对值表示内电阻,

所以电源电动势：E=2.0V,内电阻r=q瞪0=0.80。

0.625

故答案为：(1)实物连接图见解析；(2)(7—/图象见解析；(3)2.0：0.8o

(1)根据原理图连接实物图；

(2)根据(c)图上的点进行作图；

(3)U-/图象与纵坐标的交点表示电动势，斜率的绝对值表示内电阻，由此求解。

本题考查测电动势和内电阻的数据处理及实物图的连接，要注意审题，弄清楚实验的原理，找到解

决问题的思路和方法。

13.答案：(1)初=渺，=陶哪口&•时针^寸%：昧；序®嘘热G；(2)106°

解析：(1)+从开始转过海角，系统角速度从0增到由动能定理：

普酬留出解®豳11窗-明？二射够a=一呦就年二吗裔其中：峋=附「肉=像二由一得:

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置

考点：带电粒子在电场中的运动

14.答案：解：(1)由楞次定律可知，在t=0到t°；垂直向里穿过线圈的磁通量减小，则感应电流为

顺时针方向；

当琳到£=〃的时间间隔内，同理，感应电流也为顺时针方向；

⑵由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势：E=^=^-S=^-1nr2

△l△£LQZZLQ

(3)环的电阻R=2nrR0

环中通过的电量q=/tx

E_

而/

R

解得:E4_2to4._8。丁，1

q=iti-Li=------------ti=-----------

R