决胜2021年新高考物理核心素养卷（03） （湖北专用）（解析版）

2021年湖北省新高考综合模拟

物理核心素养卷(03)

一、选择题:本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1〜7题只有一项符

合题目要求，第8〜H题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0

分。

I.港珠澳大桥总长约55公里，是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥,

也是世界公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的桥梁.如图所示的路段是一段半径

约为120m的圆弧形弯道，路面水平，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为正压力的0.8倍，下雨时路面被雨

水淋湿，路面对轮胎的径向最大静摩擦力变为正压力的0.4倍，若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动，

汽车可视为质点，取重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是()

A.汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度为43.2m/s2

B.汽车以72km/h的速率通过此圆弧形弯道时的角速度为0.6rad/s

C.晴天时，汽车以lOOkm/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道

D.下雨时，汽车以60km/h的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动

【答案】C

【解析】AB.汽车通过此圆弧形弯道时做匀速圆周运动，轨道半径R=120m,运动速率

v-72km/h=20m/s.向心加速度为

2

Vo

a=——®3.3m/s2

R

角速度

v1

CD-——=—rad/s

R6

故AB错：

C.以汽车为研究对象，当路面对轮胎的径向摩擦力指向内侧且达到径向最大静摩擦力时，此时汽车的速率

为安全通过圆弧形弯道的最大速率%,设汽车的质量为加，在水平方向上根据牛顿第二定律得

mvl

R

在竖直方向匕^

然="吆

径向最大静摩擦力为正压力的0.8倍，即

fm=kFz

以上三式联立解得

vm=[kgR«3l.()m/s=111.6km/h

所以晴天时汽车以lOOkm/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道，故C正确；

D.下雨时，路面对轮胎的径向最大静摩擦力变为正压力的0.4倍，有

v'm-[k'gR«21.9m/s*78.8km/h.60km/h<78.8km/h

所以汽车可以安全通过此圆弧形弯道，且不做离心运动，故D错误。

故选C。

2.用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光”照射光电管阴极K,电流计G的指

针发生偏转。而用另一频率的单色光人照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么()

A.。光的波长一定大于6光的波长

B.增加6光的强度可能使电流计G的指针发生偏转

C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c

D.只增加“光的强度可使通过电流计G的电流增大

【答案】D

【解析】A.用一定频率的。单色光照射光电管时，电流计指针会发生偏转，知v〃>Vb,a光的波长小于h

光的波长，A错误；

B.发生光电效应的条件：v>vo,增加b光的强度不能使电流计G的指针发生偏转，B错误；

C.发生光电效应时，电子从光电管左端运动到右端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过

电流计G的电流方向是c流向d,C错误；

D.增加。光的强度可使光子数增多，因此溢出的光电子数目增加，通过电流计G的电流增大，D正确。

故选D。

3.如图所示，一个理想变压器原线圈的匝数为50匝，副线圈的匝数为100匝，原线圈两端接在光滑的

水平平行导轨上，导轨间距为L=0.4m.导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距的导体棒，导轨与导

体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻R=20C,图中交流电压表为理想电压表.导轨所在空间有垂直

于导轨平面、磁感应强度大小为IT的匀强磁场.导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的

关系式为：v=5sinlO7tz(m/s),则下列说法正确的是()

XX

XX

XX

XX

A.水平外力为恒力

B.电压表的示数为5近V

C.R的功率为0.2W

D.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为0.04Wb/s

【答案】D

【解析】金属棒的速度按正弦规律变化，则感应电动势不断变化，感应电流不断变化，导体棒受安培力不

断变化，可知外力不断变化，选项A错误；导体棒切割磁感线产生的感应电动势：

e=BLv=1x0.4x5sin10jrt=2.0sin1Ont(V),原线圈两端的电压有效值为:

解得：5=20V,电压表示数为：20V,故B错误；电阻R的功率：乜=弓.=(2后w=0.4W，

RR20

n①

故C错误；原线圈最大电压：&产2.0V,由法拉第电磁感应定律得：4团二勺百，则磁通量的最大变

□0U,2.0

化率：审=常m=芯=°Q4Wb/s,故D正确.

4.如图所示，用绝^材料做成的圆环固定在竖直平面内，。为圆心，4、B、C为圆环上的点，AOC,AB

均为用绝缘材料做成的光滑细杆，AB杆竖直，AC与A3的夹角为6,匀强电场方向水平向左。将两个完全

相同的带正电的小环分别套在AC、A8两根细杆上，小环所受的电场力与重力之比为tan。。现将两小环同

时从A点静止释放，不计小环之间的库仑力。则下列说法正确的是（）

A.两小环下滑过程机械能均守恒

B.两小环下滑过程中都受到三个力的作用

C.两小环刚滑到8、C两点时速度的大小相等

D.两小环从A点分别下滑8、C两点的时间相等

【答案】D

【解析】A.AC杆上的小环在下滑过程中，有电场力对它做正功，小环的机械能增加，故A错误；

B.4C杆上的小环所受到的电场力大小为mgtan。，方向水平向左，电场力垂直杆方向上的分力为mgsin。,

与重力垂直于杆方向上的分力大小相等，方向相反，二者抵消，所以小环不受杆的弹力的作用，只受到自

身重力与电场力的作用沿杆匀加速下滑，故B错误；

C.设AB杆的长度为人,对A8杆上的小环，从A点滑到8点，由动能定理有

,12

mgn=—mVg

对AC杆上的小环，从A点滑到C点，由动能定理有

mg-----+mgtan0-htan夕=gmvc

可判断得

故两小环刚滑到从C两点时速度的大小不相等，故C错误;

D.对A8杆上的小环，从A点滑到B点，有

解得「楞

对AC杆上的小环，从A点滑到C点，有

h1

------=—at>2

cos62-

由牛顿第二定律得，小环的加速度大小为

COS。

联立两式，求得小环从A点下滑到C点时间为

’2

所以两小环从A点分别下滑8、C两点的时间相等，故D正确。

故选D。

5.如图所示，斜面体置于粗糙水平面上，光滑小球被轻质细线系住放在斜面上，细线另一端跨过光滑定滑

轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一小段距离，斜面体始终静止。则在小球移动过程中（）

A.细线对小球的拉力变大B.斜面对小球的支持力变大

C.斜面对地面的压力变大D.地面对斜面的摩擦力变大

【答案】A

【解析】AB.对小球受力分析并合成矢量三角形:

mg

重力大小方向不变，支持力方向不变，绳子拉力方向由图中实线变为虚线，绳子拉力增大，斜面对小球的

支持力减小，A正确，B错误；

CD.对斜面受力分析：

正交分解：

N'sina=f

N地=N'cosa+Mg

根据牛顿第三定律，小球对斜面的压力N'减小，所以斜面对地面的摩擦力减小，地面对斜面的支持力减小,

根据牛顿第三定律，斜面对地面的压力减小，CD错误。

故选Ao

6.如图所示，水平地面上直立着两座高台M、N。某同学从高台N的边缘沿同一水平方向抛出甲、乙两小

球，小球甲落在M高台的顶部，小球乙打在M高台的侧壁。已知甲、乙两小球落点与抛出点间的距离相等,

且其落点和抛出点的连线与竖直方向的夹角分别为a、4，忽略空气阻力，则甲、乙两球的初速度大小之

比为（)

、/sin^cos2a

Ysinacos2,

、/sin2orcos/?sin2acos/?

D.

Nsin0cos2asin2/?cosa

【答案】D

【解析】设距离为L,根据平抛运动公式，对甲球可得

712

Lcosa=-gt]

Lsina=电

联立可得

gLsina?

匕=\匕----

v2cosa

同理对乙球有

Lcos/7=；g%

Lsinp=v2t2

联立可得

匡还

~\2cos

则有

v,_/sin2acos13

v2'sin?/cosa

故D正确，ABC错误。

故选D。

7.如图所示，两条相距1的足够长的平行光滑金属导轨位于同一水平面内，其左端接阻值为R的定值电阻。

电阻为R长为d的金属杆油在导轨上以初速度v。水平向左运动，其左侧有边界为尸。、的匀强磁场，

磁感应强度大小为反该磁场以恒定速度V。匀速向右运动，金属杆进入磁场后，在磁场中运动f时间后达到

稳定状态，导轨电阻不计（

xBXXX

XXXX

A.当金属杆刚进入磁场时，杆两端的电压大小为反加

B.当金属杆运动达到稳定状态时，杆两端的电压大小为5八。

C.f时间内金属杆所受安培力的冲量等于0

D.f时间内金属杆所受安培力做的功等于0

【答案】AD

【解析】A.当金属杆刚进入磁场时，杆相对于磁场的速度是2vo,切割产生的电动势为2及力。，则杆两端的

电压大小为Bdvo,选项A正确；

B.开始时根据楞次定律可知杆受到向右的安培力作用而做减速运动，当减速到0后，由于磁场依旧向右运

动，则金属杆在安培力的作用下向右加速运动，直到杆与磁场的相对速度为0时，金属杆运动达到稳定状

态时，此时金属杆不再切割磁感线运动，杆两端的电压大小为0,选项B错误：

C.t时间内金属杆所受安培力的冲量

/=Ap=mv0-(-mv0)=2mv0

选项C错误；

D.r时间内金属杆所受安培力做的功

mv

W="A=go-g机%2=0

选项D正确。

故选AD。

二、非选择题:本题共5小题，共56分。

8.图1为某实验小组在“探究功与速度变化的关系”的实验装置基础上进行改进，用来测物块（含遮光条）

的质量的装置示意图。首先调整装置使长木板水平且连接物块的细线平行于长木板，物块上有一宽度为△的

遮光条，木板上靠近定滑轮处固定一光电门，光电门与数字计时器连接；在托盘中放入祛码，多次改变托

盘中祛码的质量，用拉力传感器记录物块（含遮光条）所受拉力产的大小。

遮光条

图2

（1）用刻度尺量出遮光条初始位置。点到A点的距离为L，则物块在此过程中所受拉力做的功

w=（用题中所给的物理量符号表示）：

（2）某同学往托盘上增加祛码，记录拉力传感器的示数尸，将物块从静止释放，由数字计时器读出遮光条通

过光电门的遮光时间为，结合遮光条的宽度d计算出物块通过光电门时的速度，再往托盘上增加祛码，重

复上步骤，测得多组数据;

（3）该同学以物块所受拉力做的功W为纵轴，以!为横轴，画出的印-《图像是一条直线，如图2所示,

该图像不过原点，可能的原因是.,若该图线的斜率为A,传感器的质量为加0,则物块（含遮

光条）的质量为.

2k

【答案】FL;没有平衡摩擦：

【解析】（1）11］根据功的定义可知，拉力做的功为

W=FL

（3）［2］通过光电门时的速度为

d

v=—

根据动能定理可得

（F-f）L=gmy2

W=FL

联立得

门md~1

卬=几+三午t

图像有纵截距原因是因为没有平衡摩擦力。

⑶设小车质量为〃，则有

〃?=（/叫）+M）

(恤+M”2也

W=/L+--------------%

斜率

(m+M)d2

K-0

2

解得

“/2k

〃=/一"°

9.某同学利用如图1所示电路测量一电源电动势和内阻。

(1)请根据图1的电路图将图2所示实物连接起来。

(2)已知Ro=8OOC,G为理想电流计。实验中，闭合开关改变电阻箱R的阻值，读出相应电流计的读数/,然

后作出［-,图像如图3所示，由图3可求得该电源电动势E=V,内阻尸Qo

1R

【答案】见解析43

【解析】实物连线如图；

（2）[2][3]由图1所示电路图可知，G为理想电流计可忽略内阻，则电源电动势

£=。+〃=/&+喈+1）广

整理得

1=&+r।1

1~EER

由图本-----图象可知I

/R

R十『

—=0.2x1000=200

E

凡,（0.5-0.2）x1000“八

—^—=--------------------=600

E0.5

Ro=800Q

解得

r=3Q

E=4V

10.如图，粗细均匀的U形管竖直放置，左臂足够长，右臂上端封闭，阴影部分的水银将管内的理想气体

分隔成两部分。初状态温度为27℃,右臂中空气柱长右=50cm,下部分水银面A、8的高度差为

%=10cm,左臂上方的水银柱高度为为=4cm。现往左管缓慢注入水银，直至水银面A、8等高时停止

注入水银。已知大气压强p0=76cmHg。

（1）求左管注入的水银柱长度〃；

（2）若停止注入水银后将U形管绕水平轴OO'缓慢转动，使两臂的倾角均为夕（8小于90。），此时右管

中气柱长度恢复到乙，求sin。的值。

7

【答案】（1）20cm；（2）—

17

【解析】（I）设U形管横截面积为S,初态，右管内气体体积

匕=八

右管内气体的压强

“=3+2g（4+H）=90cmHg

末态，右管内气体体积

匕=（5郛

根据玻意耳定律有

PM=0匕

解得末态时右管内气体的压强

p2=lOOcmHg

左管注入的水银柱长度

h=100cm-76cm-4cm=20cm

（2）将U形管绕水平轴OO'缓慢转动的过程中，左管中的水银柱产生的压强变小，右管中的气体长度增

加了

则右管中的气体压强变为

Pi=Po+2g(〃+%+2xg卜in。

根据玻意耳定律有

PM=P3ks

解得

.八7

sin0=——

17

H.2020年9月150,中智行5GA/无人驾驶汽车亮相上海5G科普活动，活动现场，中智行展示了公司

最新研发的、具有百分百自主知识产权的无人驾驶技术。在一次性能测试中，质量加=1000kg的无人驾驶

汽车以恒定加速度启动，达到额定功率后保持额定功率继续行驶，在刚好达到最大速度时，突然发现前方

有一行人要横穿马路而紧急刹车，车载速度传感器记下了整个过程中速度随时间变化图像如图所示。已知

汽车启动时所受阻力恒定，且是汽车刹车时所受阻力的求:

(1)该无人驾驶汽车发动机的额定功率P;

(2)汽车从启动至再次静止的整个过程中所通过的路程。

【答案】(1)60kW；(2)180m

【解析】(1)由图像可知汽车刹车过程中的加速度大小为

四=双向$2=10mzs2

2Ar3

可知刹车时汽车所受阻力

Ff2=ma2=1x1O’N

因此汽车启动时所受阻力

号q号2=2X1()3N

汽车达到最大速度时，E牵=F/I,该汽车发动机的额定功率

P=%%=60kW

(2)在0〜4s内，根据牛顿第二定律可知

F-Fj}=ma

且

F=匚

匕

八

联立解得

V|=12m/s

汽车在该段时间内的位移

X=，=24m

在4〜14s内，汽车功率恒定，阻力恒定，根据动能定理有

DC1212

Pt2-FfiX2=-mv^--mv}

解得汽车该段时间内的位移

x2=111m

在14~17s内，汽车的位移

x,=上也加=45m

・2

整个过程中，汽车通过的路程

x=xt+x2+x3=\80m

12.如图所示，在必)，平面第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场I,在第二象限的边长为乙的正方形ACDO

内的某个区域有垂直于纸面的匀强磁场H,在第三象限内有竖直向上的匀强电场，场强为E,所有电磁场边

界均为理想边界。在第三象限内有一点尸(】，1)，在AP连线上任意一点由静止释放带正电的粒子，粒

子质量为m、电量为g，由A点进入磁场H中，经过磁场II偏转后，都能垂直于y轴进入磁场I中，且都恰

好到达。点被粒子捕获器捕获。已知在P点释放的粒子恰好是经D点垂直于y轴进入磁场I中。

(1)求I、H磁场的磁感应强度5、治的大小；

(2)求ACDO内所加磁场的最小面积；

(3)求带电粒子从释放到运动到。点的最小时间及对应的电场中释放位置坐标。

(2)-7TL：--Z?；(3)t-2亚-D瑞；"

42

-0.5L)

【解析】(1)经分析得粒子轨迹如图所示

在P点释放的粒子

在电场中

qEL=^mvl

在磁场星中的半径为

洛伦兹力提供向心力

qvoBD?=--

解得

2Em

B,

qL

在磁场S中的半径为

L

r=—

।{2

洛伦兹力提供向心力

2