核心素养卷（04） 决胜2021年新高考物理核心素养卷（福建专用）（解析版）

2021年福建省新高考综合模拟

物理核心素养卷(04)

一、单项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项

是符合题目要求的。

1.从地面附近以大小为VI的初速度竖直向上抛出一个皮球，经过时间t皮球落回地面，落地时皮球速度的

大小为V2。已知皮球在运动过程中受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，重力加速度大小为g。下面给

出时间t的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解3但是你可以通过一定的物理分析，对下列

表达式的合理性做出判断。根据你的判断，t的合理表达式应为()

o!v

A.&B.4C.0D..

gggg

【答案】B

【解析】

A.若没有空气阻力

V1=V2

时间应为

”生

g

故选项A中运动时间

l--------

g

不合理，故A错误；

B.如果不考虑空气的阻力，则

V1=V2

t±=t-F=—

g

故运动的总时间

g

由于空气阻力作用

V2VVI

V,+V2<2V,

gg

故B答案是合理的，故B正确；

C.假设空气的阻力为0,则

V1=V2

则

t上="

故运动的总时间

Ir-—匕+彩

g

而

0=0

g

故c错误；

D.时间的单位应该是s,而

g

的单位为m,故D错误；

故选B。

2.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方

向与边AB的夹角为6=30°,E、F分别为边AB、BC的中点，则（）

A.该棱镜的折射率为6

B.光在F点发生全反射

C.光从空气进入棱镜，波长不变

D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行

【答案】A

【解析】

A.该棱镜的折射率为

sin60°t-

n----------=73

sin30°

A正确；

B.临界角为

sinC=-=-1-

nV3

sin30,=—

2

解得30°<C，光在F点不能发生全反射，B错误：

C.由几=当得，光从空气进入棱镜，波长变小，c错误；

n

D.因为入射的棱镜的光，经过棱镜折射后，出射光线向棱镜的底面偏转，所以从F点出射的光束一定向底

面AC偏转，与入射到E点的光束一定不平行，D错误。

故选Ao

3.如图所示，竖直杆。6固定在地面上，可伸缩的轻杆呢可绕a点在竖直平面内转动。两带孔小球P和Q

分别穿在两杆上，P和Q之间用一轻质细线相连，开始时系统处于静止状态，”与水平面的夹角为细

线与ac的夹角为尸，不计一切摩擦，现缓慢减小讹•与竖直杆出，的夹角（力c间距离始终大于细线长度），

下列说法正确的是（）

A.夕可能小于aB.细线上的张力一直增大

C.Q对杆改的弹力一直减小D.竖直杆对P的弹力先增大后减小

【答案】B

【解析】

A.对P进行受力分析，P受到重力、杆4万对其沿水平方向的支持力及细线的拉力，由平衡条件可知，细

线对P的拉力一定有竖直向上的分力，则

h>a

故A错误；

CD.对P和Q整体进行受力分析，P、Q及细线构成的系统受到竖直向下的重力G,，立杆对其水平向左

的弹力T和与以'垂直且斜向右上方的弹力F，在三力作用下处于平衡状态，画出力的矢量三角形图如图甲

所示

减小ac与。6的夹角，重力G与弹力尸的夹角。增大，可知F和T均增大，故CD错误；

B.隔离P进行受力分析，矢量三角形如上图乙所示，可知P受到的重力Gi不变，由以上分析知杆ab对其

的弹力T增大，则细线上的张力R增大，故B正确.

故选B。

4.2020年11月24日4时30分，在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦

娥五号探测器。嫦娥五号探测器在经过月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多个

难关后，于2020年12月17日凌晨1时59分，嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆。如

图所示是嫦娥五号探测器到达月面之前的两个轨道，轨道I为环月圆轨道，轨道n是椭圆轨道，其中B为

近月点，A为远月点。下列说法正确的是（）

A.嫦娥五号探测器在轨道II±A点的速度大于在B点的速度

B.嫦娥五号探测器在轨道II运动的周期大于在轨道I运动的周期

C.嫦娥五号探测器从轨道I变轨到轨道H,机械能增加

D.嫦娥五号探测器在轨道I上运动到A点时的加速度等于在轨道II上运动到A点时的加速度

【答案】D

【解析】

A.嫦娥五号探测器在轨道n上，近月点速度大于远月点速度，A错误；

B.根据开普勒三定律，嫦娥五号探测器在轨道II运动的轨迹的半长轴小于在轨道I运动的半径，所以周期

小于在轨道I运动的周期。B错误；

c.嫦娥五号探测器从轨道1变轨到轨道n,需要减速，所以机械能减小。c错误；

D.加速度是由万有引力提供，所以嫦娥五号探测器在轨道I上运动到A点时的加速度等于在轨道II上运

动到A点时的加速度。D正确。

故选D。

二、多项选择题:本题共4小题，每小题6分，共24分每小题有多项符合题目要求，全部选对的

得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

5.物理学中有一种碰撞被称为“超弹性连续碰撞”，通过能量的转移可以使最上面的小球弹起的高度比释放

时的高度更大。如图所示，A、B、C三个弹性极好的小球，相邻小球间有极小间隙，三球球心连线竖直，

从离地一定高度处由静止同时释放（其中C球下部离地H）,所有碰撞均为弹性碰撞，且碰后B、C恰好

静止，则（）

OA

QB

Q

H

A.C球落地前瞬间A球的速度为伍万

B.从上至下三球的质量之比为1：2：6

C.A球弹起的最大高度为25H

D.A球弹起的最大高度为9H

【答案】ABD

【解析】

A.因为A、B、C球由静止同时释放，所以落地瞬间的速度相等，由自由落体运动公式v2=2gH

解得

A正确；

B.由题意可知，C球碰地，反向碰B,B在反向碰A,因都是弹性碰撞，设向上为正方向，由动量守恒定

律和机械能守恒定律，所以C碰B有

mcvc-mBVB=mBVB'

B碰A有

mBVB'-mAVA=mAVA'

由以上几式可得

IBA:mB:mc=1：2：6

B正确；

CD.由B选项分析解得

以=3总后

A球弹起的最大高度

vf=2g%x

，2

=幺=9〃

2g

C错误，D正确。

故选ABDo

6.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为m、02,且m<n2,定值电阻Ri、R2的阻值相等，图中

电流表、电压表均为理想电表。在a、b端输入交变电流，其电流的有效值不随负载变化。当向下调节滑动

A.电流表示数一定减少

B.电压表示数一定增加

C.Ri消耗的功率一定大于R?消耗的功率

D.电源的输出功率一定减少

【答案】BC

【解析】

A.输入端电流不变，根据变压器电流关系可知，电流表示数不变。A错误；

B.向下调节滑动变阻器R3的滑动端P时，滑动变阻器的有效电阻增大，在副线圈，其路段电压将增大。B

正确；

C.根据勺及变压器匝数关系，可知Ri的电流一定大于R?的电流，所以有Ri消耗的功率一定大

于R2消耗的功率。C正确；

D.因为副线圈电流不变，电压增大，所以变压器的输出功率增大，而定值电阻Ri的功率不变，所以电源

的输出功率一定增大。D错误。

故选BC。

7.如图所示，在直角三角形ABC中存在磁感应强度大小为8、方向垂直纸面向里的匀强磁场（未画出），

。。垂直交于。，AC=L,6=30。。一对正、负电子均从。点沿。。方向射入磁场，已知电子的电

荷量为e,质量为加，重力不计，不考虑电子间的作用。下列判断正确的是（）

A.正电子不可能从8点以大小为走空的速度射出磁场

2m

B.若正、负电子恰好分别不从BC、C4边射出磁场，则它们的速率之比为3:1

C.若正、负电子分别垂直BC、C4边射出磁场，则它们的速率之比为3:1

D.若正、负电子分别垂直5C、CA边射出磁场，则它们在磁场中运动的时间之比为1:3

【答案】AC

【解析】

A.若正电子能通过8点，其运动轨迹如图中曲线①

正电子已从6点射出磁场，不可能从8点射出磁场，A正确；

B.若正、负电子恰好分别不从8C、C4边射出磁场，它们的运动轨迹分别如图中曲线②、③，则

N。2co=30°

NQCO=15°

r2=OCtan30°

r3-OCtanl5°

由

mv

r=——

eB

得正、负电子恰好分别不从BC、。边射出磁场时的速率之比

为_0_tan3003

v33tan1501

B错误；

C.若正、负电子分别垂直8C、C4边射出磁场，它们的运动轨迹的圆心分别在8、A点，轨迹半径分别

为

r4=OB=OCtan60°

r5-OA-OCtan30°

则它们的速率之比

_v4_tan60°_3

r5v5tan3001

C正确；

D.若正、负电子分别垂直BC、C4边射出磁场，则它们在磁场中运动轨迹所对的圆心角分别为30。、60。,

由

t=—T

2n

1=-----

qB

得，它们在磁场中运动的时间之比为

t4_30°_1

^-60°-2

D错误。

故选AC。

8.如图所示，光滑导轨的倾斜部分和水平部分在处平滑连接，导轨间距为L。导轨水平部分处于竖

直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，倾斜导轨连接阻值为R的电阻。现让质量为m、阻值也为R

V2

的金属棒a从距水平导轨高h处由静止释放,金属棒到达OO'位置时的速度是到达'位置时速度的

2

倍，并最终停止在水平导轨上。金属棒与导轨接触良好且导轨电阻不计，重力加速度为g。下列说法正确的

是（）

A.金属棒刚进入磁场时回路中的电流大小为名巫

2R

B.金属棒运动到时加速度的大小为或巫

2mR

C.在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热为机

D.金属棒从'运动到。0'的过程中通过金属棒导体截面的电荷量为病

BL

【答案】BD

【解析】

A.金属棒沿斜轨道下滑过程，据动能定理有

,12

mgh——mvr

解得

v=yf2^h

此时的电动势E=,电流为

］二—^~

R+R

联立解得

BL廊

1-------------

2R

故A错误;

B.由题意知，金属棒到达00,时的速度为变倍，根据牛顿第二定律得

2

3

BL—

F=BIL=B------L=ma

R+R

解得

2mR

故B正确；

C.对金属棒运动全过程，据能量守恒定律有

mgh-Q

其中电阻R上产生的焦耳热与金属棒上的焦耳热按阻值分配有

故C错误；

D.取水平向右为正方向，根据动量定理有

-72

-BILt=—mv-mv

2

即

V2

-BLq=mv-mv

其中V=J福,解得

q=--------------

BL

故D正确。

故选BD。

三、非选择题:共60分。考生根据要求作答。

9.一定质量的理想气体，从状态A经A—B—C循环后又回到状态A,其变化过程的V—T图像如图。若

状态A时的气体压强为po,则理想气体在状态B时的压强为；从状态B到状态C,再到状态A

的过程中气体（填“吸收”或“释放”）热量。

r/xio-'m3

B

024677xl02K

【答案】-p0释放

3

【解析】

⑴由题中图像可知，从状态A到状态B为等温变化，由玻意耳定律

P^A=PBVB

得，状态B的压强4=；Po。

⑵从状态B到状态C气体体积不变，外界对气体不做功，从状态C到状态A,气体压强不变、体积减小，

外界对气体做正功，状态A、B温度相等，得理想气体内能变化为△£/=（）,对整个过程，由热力学第•定

律

\U=Q+W

得。=一皿，即气体释放热量。

10.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以

在导轨上自由滑动。当AB在外力F的作用下水平向右运动时，导体棒CD中感应电流的方向为,

它会|可运动o

x

【答案】C-D右

【解析】

口］［2］导体棒AB向右运动，根据右手定则可知，产生了由B到A的感应电流，则导体棒CD中感应电流的

方向为C—D；由左手定则可知，CD受安培力向右，它会向右运动。

11.某实验小组以图中装置中验证“动能定理'’.他们用不可伸长的细线将滑块（含挡光片）通过一个定滑轮

和挂有重物的动滑轮与力的传感器相连，在水平气垫导轨的A、B两点各安装一个光电门，A、B两点间距

为x,释放重物，挡光片通过A、B时的遮光时间分别为%、tB,力的传感器连接计算机记录细绳的拉力大

小为F,已知滑块及挡光片的总质量为M,挡光片宽度为d,重物的质量为m.

(2)实验过程中测得的滑块通过A、B两点时动能变化为；若关系式成立，则动

能定理成立.(用题中已知的物理量字母表示)

1…d、1…d、c1…d、1…d、

【答案】不需要—A/(—)--M(—)Fx=—MM(-y)

2f82tA22,tA

【解析】

因为有力的传感器测量拉力，故不需要满足机口M、

(2)⑵[3]挡光片通过A、B时的遮光时间分别为口、％,挡光片宽度为d,滑块通过A、B两点时动能变化

为

若关系式

Fx=\Ek=

成立，则动能定理成立.

12.为制作电子吊秤，物理小组找到一根拉力敏感电阻丝，拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏

观上可认为形状不变)，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随拉力F变化的图象如图(a)所示，小组按

图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E=3V,内阻r=19C；灵敏毫安表量程、内阻均

未知；Ri是滑动变阻器，A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其

两端接在A、B两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力。

图（a）图（b）图（c）

（1）为测量毫安表量程，该同学设计了如图（c）所示电路，闭合开关，调节Ri滑片至中间位置附近某处,

并将R2调到100。时，毫安表恰好满偏，此时电压表示数为1.5V；将R2调到250。，微调滑动变阻器Ri

滑片位置，使电压表V示数仍为1.5V,发现此时亳安表的指针恰好半偏，由以上数据可得毫安表的内阻

Rg=C，毫安表的量程Ig=mA；

（2）把毫安表接入如图（b）所示电路中，具体步骤如下：

步骤a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节Ri,使毫安表指针满偏；

步骤b：滑环下吊已知重力的重物G,测出电阻丝与竖直方向的夹角为。；读出此时毫安表示数I；

步骤c：换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；

步骤d：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。

若图（a）中Ro=5OC,图象斜率k=0.50Q/N,测得。=60。，毫安表指针半偏，则待测重物重力6=N；

（3）改装后的重力刻度盘，其零刻度线在电流表（填“零刻度”或“满刻度”）处；

（4）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台"吊秤”称重前，进行了步骤a操作，则测量结

果（填“偏大”、“偏小"或‘‘不变。

【答案】50Q10mA600N满刻度不变

【解析】

（1）口］［2］根据欧姆定律可得

/maxX（4+100）=L5V

号X（4+250）=1.5V

解得

R,©=50。

/g=/g、=10n1A

⑵⑶由受力情况及平行四边形定则可知

G=2Fcos6

解得

F=G

2cos。

实验步骤中可知，当没有挂重物时，电流为满偏电流，即

由欧姆定律得

E

Y+R<,+R]++k---------

s1r2cos。

电流是半偏的，代入数据解得

G=600N

(3)⑷由实验步骤可知,当拉力为F时,电流为I,因此根据闭合电路的欧姆定律得

E=/(r+尺,+R]+/?J

由图乙可知，拉力与电阻的关系式

RL=kF+R)

解得

E

r+q+&+RQ+kF

电流值I与压力G不成正比，刻度盘不均匀；该秤的重力越小，电阻越小，则电流表示数越大，故重力的

零刻度应在靠近电流表满刻度处；

(4)[5]根据操作过程a可知，当内阻增大，仍会使得电流表满偏，则电阻Ri会变小，即r+Ri之和仍旧会不

变，也就是说测量结果也不变。

13.如图所示，在xoy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L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P(-L,-L),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q,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0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1中。

(1)求I、II磁场的磁感应强度B1、B2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O点的最小时间及对应的电场中释放位置坐标。

【答案】(1)B1=2(2)-TTI?-L2；(3)t=(7T+2V2-1),1^--(-L,

\qL\qL42\2Eq

-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

…12

qEL=—mv。

在磁场B?中的半径为

F2=L

洛伦兹力提供向心力

mv-

4%层D=7

r2

解得

R-2Em

在磁场Bi中的半径为

L

^2

洛伦兹力提供向心力

=-5-

解得

2Em

4=2

qL

(2)最小面积如图所示，四分之一扇形面积

三角形面积为

一2

最小面积为

AS=-

42

(3)任意位置释放粒子在Bi、B2中总时间都相等

在Bi中

周期

f2〃机

F

在B2中

周期

_2兀m

,2=-----------

祖

在电场中，根据动能定理有

qEy=gmF

根据牛顿第：定律有

。=也

m

由位移公式有

12

y丁

解得

在磁场B?中，洛伦兹力提供向心力

mv2

qvB?

解得半径

r=W

粒子离开匀速到丫轴有

解得

当t3+t4最小时有

解得

L

y=2

最小时间为

mL

t=ty+L+23+'4=（乃+2行-1）

2qE

释放位置坐标为(-L,-0.5L)

14.某人参加户外活动，水平轻绳一端固定，人手握轻绳另一端从静止开始无初速度运动，到最低点时松

开轻绳，最后落到水平地面上。如图所示，将这一过程简化：长度为L的不可伸长的轻绳一端固定于。点,

另一端栓接一质量为m的小球(可视为质点)，0点距离水平地面高度为H(L<H),将轻绳水平拉直，

使小球从静止开始无初速度释放，小球到达最低点时与轻绳脱离，最后落到水平地面上，已知重力加速度

为g,不计空气阻力。求：

(1)小球落地前瞬时速度大小；

(2)如果L大小可以改变(L仍小于H),其他条件不变，求小球落地点与0点的最大水平距离。

(I)设小球落地前瞬时速度大小为v,由机械能守恒定律得

12„

—mv=mgH

解得

v=Q2gH

(2)设小球摆至最低点时，速度大小为vo

121

—mv0=mgL

小球在最低点脱离轻绳后做平抛运动，历时t落地，设小球落地点与。点的水平距离为X,有

H-L=；gF

x=2”(H-L)

当

L=H-L

即

2

时，小球落地点与O点的最大水平距离为

%=H

15.如图所示,两根电阻不计的光滑平行金属导轨A8CDP-A与由四分之一圆弧部分和水平部分构成,

水平部分最右端有绝缘柱。。。-。记间的宽度为3c一qG间宽度的2倍，圆弧的半径「为0.45m,

力出间导轨宽度L=lm,导轨水平部分处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度8=2T。两根质量

均为〃?=1kg,长为L=lm,电阻为/?=20的金属棒a、b分别垂直导轨静置于圆弧顶端和水平导轨

QP-Q片间某一位置处。某时刻将。由静止释放，沿圆弧轨道滑入水平部分，当a运动至两水平导轨分界

处时与橡皮泥碰撞并粘合，接入右侧水平导轨，此时b刚好运动至距绝缘柱0.5m的EF处。此后a保持静

止，b继续向右运动至与绝缘柱发生弹性碰撞，反弹后b经过一段时间停在石片处(图中未画出)。己知a

与橡皮泥发生碰撞之前两棒均已做匀速运动且b棒未与绝缘柱发生碰撞。整个运动过程中金属棒与导轨接

触良好，g取lOm/s?。求：

(1)金属棒a、b匀速运动的速度；

(2)从金属棒a开始下滑到a、b匀速运动的过程中，金属