2021届湖北省黄冈市高考物理模拟试卷(一)(含答案解析)

2021届湖北省黄冈市高考物理模拟试卷（一）

一、单选题（本大题共6小题，共36.0分）

1.有一种衰变叫比衰变，外衰变发生于核内中子数相对过少的放射性原子核。核内的一个质子

（阳）可以俘获一个核外电子（2】e）并发射出一个中微子而转变为一个中子（乩）。经过一次Ec衰

变后原子核的（）

A.质量数不变，原子序数减少1B.质量数增加1,原子序数不变

C.质量数不变，原子序数不变D.质量数不变，原子序数增加1

2.如图所示，在水平向左的匀强电场中,有一电荷量为+q的物体静止在斜

面上。若撤去电场后，物体仍然静止在斜面上，那么撤去电场后和撤去电

场前相比较，以下说法正确的是（)

A.物体所受的摩擦力一定减小了B.物体所受的摩擦力一定增大了

C.物体对斜面的压力一定减小了D.物体对斜面的压力一定增大了

3.如图所示，用细绳拴着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动，圆周半径

为R,下列说法正确的是（）

A.小球过最高点时的最小速度为零

B.若小球过最高点时的速度是胸，则此时绳对小球的拉力为mg

C.小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反

D.将细绳换成木杆，杆对小球的弹力可能向上，可能向下，也可能为0

4.如图，用不同的恒定斜向上拉力使木箱沿水平地面做匀速直线运动。第一次拉力与水平面夹角

为。1；第二次拉力与水平面夹角为。2,且＜。2。两次木箱通过的位移相等（动摩擦因数乱呆

持不变），拉力做功分别为名、勿2，则（）

A.%=W2B.%>W2

C.勿1<w2D.以上情况都有可能

5.质量为2t的汽车，发动机牵引力的功率为30kW,汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度为

15m/s,若汽车所受阻力恒定，则汽车的速度为5m/s时的加速度为（）

A.1m/s2B.0.5m/s2C.2m/s2D.2.5m/s2

6.汽艇在宽为400m,若水流速度为4rn/s,船在静水中的速度为2m/s,若使船以最短的位移过河,

则船头与河岸之间的夹角和船此时的位移为多少（）

A.30。角600米B,60。角800米C.90。角400米D,45。角480米

二、多选题（本大题共2小题，共12.0分）

7.两个中间有孔、质量均为m的小球4、B用一轻弹簧相连后套在水平光滑横杆上。质量为2nl的小

球C用两等长的轻绳分别系在4、B球上，静止时两轻绳的夹角为60。。已知弹簧劲度系数为K

则此时

A.轻绳的拉力7=史强

3

B.水平横杆对/球的支持力5二27ng

C.弹簧的压缩量”等

D.对C球施加一竖直向下的恒力F,当系统再次平衡时，轻绳上的弹力可能不变

8.如图所示，先后以速度巧和吸匀速把一矩形线圈拉出有界的匀强磁场区域，XX:

v2=2^!,在先后两种情况下（）

1

A.线圈中的感应电流之比A：/2=2：18-------

XM

B.作用在线圈上的外力大小之比出:尸2=1:2

C.线圈中产生的焦耳热之比Q1：Q2=1:2

D.通过线圈某一截面的电荷量之比q/q2=1：2

三、填空题（本大题共2小题，共9.0分）

9.如图所示，一定质量理想气体经过三个不同的过程a、b、c后又回到

初始状态.在过程a中，若系统对外界做功400/,在过程c中，若外

界对系统做功200/,则b过程外界对气体做功J,全过程中系

统热量（填“吸收”或“放出”），其热量是J.

10.前不久，中科院光电技术研究所宣布，其承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备

研制”通过验收。这是世界上首台用紫外光源实现了22纳米分辨率的光刻机。光刻机是生产大

规模集成电路（芯片）的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高。“浸没式光刻”是一

种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长提高分辨率的技术。如图所

示，若浸没液体的折射率为1.40,当不加液体时光刻胶的曝光波长为189mn,则加.上液体时光

在液体中的传播速度为m/s,光刻胶的曝光波长变为mn（光在在真空中的传播速

度c=3.0x108m/s）（计算结果保留三位有效数字）。

--------------捷顿一一

一投影物镜一F.!

浸没液体]

_________________.

I______________,iII]

n传统光刻硅片"浸没式好则

四、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11.在“探究功与速度变化的关系”实验中，设计了如图的实验方案：使小车在橡皮筋的作用下被

弹出，第二次、第三次…操作时分别改用2根、3根…同样的橡皮筋将小车弹出。测出小车被弹出

后的速度，能够找到牵引力对小车做的功与小车速度的关系。

（1）在本实验中，下列做法正确的是

4实验中需要平衡摩擦力

需要测量小车的质量

C需要测量每根橡皮筋对小车做功的数值

。.每次都要从同一位置由静止释放小车

（2）在正确操作的情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带

的部分进行测量（填“CE”或“HK”）

（3）若用“表示牵引力对小车做的功，u表示小车被弹出后所获得的速度，则两者间的关系是

2

A.Wcc.vB.W<x.vC.Wccmg=m^-D.Wocve='gR

12.某实验小组测定一水果电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下:

待测水果电池E（电动势约为IV,内阻约为2000）

直流电流表4（量程0〜6m4内阻为500）

直流电流表A2（量程0〜0.64内阻为0.5。）

电压表匕（量程0〜/，内阻约为40）

电压表七（量程0〜5V,内阻约为5k。）

滑动变阻器长（最大电阻500,额定电流14）

滑动变阻器/?2（最大电阻500。，额定电流0.L4）

电阻箱/?3（最大电阻9999.9。，额定电流14）

开关、导线若干

（1）现用电压表和电流表测水果电池的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精确度且便于调节，应

选择的电流表是,电压表是滑动变阻器是（选填所给器材符号）。

（2）请在如图1中画出实验电路图。

图1

图2

（3）若实验过程中电压表出现故障不能使用，实验小组根据提供的器材重薪设计实验方案，方案中除

保留了原先选用的部分器材外，还应选（选填所给器材符号），并按实验原理连接以下实

物图（如图2）。

（4）实验小组在改进后的实验中得到了多组电流与对应的外电阻数据，将所得数据进行处理后，在坐

标纸上作出了如图3所示图线。则该电池的电动势E=V,内阻r=0（结果保留三位

有效数字）。

五、简答题（本大题共1小题，共14.0分）

13.火车在转弯时需要以规定速度行驶，某铁路转弯处圆弧的半径为R,钢轨间的水平距离为Z,两

铁轨间的高度差为从一质量为m的火车从此处转弯，它转弯时的规定速度应为多大？若转弯时

的速度分别大于和小于这个速度会造成什么后果？为什么？

六、计算题(本大题共3小题，共38.0分)

14.如图所示,静止在光滑水平面上的小滑块4和B,质量分别为27n和m；

现给小滑块4水平向右的瞬间冲量，小滑块4向右运动与小滑块8发

生正碰，并粘在一起，恰好能通过半径为R的半圆形光滑轨道最高点

C,飞出后做平抛运动，重力加速度为g。求:

(1)小滑块在最高点C的速度大小女；

(2)小滑块落地点到C点的水平距离X；

(3)小滑块A开始受到的瞬间冲量大小

15.根据球用车轮胎气压检测系统的性能要求和试验方法》规定要求，

我国生产的所有车辆都必须安装直接式或间接式胎压监测系统

(7PMS)系统。已知某汽车轮胎气压的正常范围值为230〜250kPa,最

大限压为300kPa。汽车轮胎内气体可视为理想气体，正常状态下容积

为外。

⑷司机在某次启动汽车后发现，仪表盘上显示左前方轮胎压只有180/cPa,如图所示。现用车载充气

泵充气，每分钟充入压强为lOOkPa的气体△U=0.2%,若将其胎压恢复至240/cPa,则需充气

多长时间？(忽略充气过程轮胎体积和温度变化)

(ii)若室外温度为-23霓，此时车胎胎压为240kPa,现将车停至地下停车场(温度为15。(：)，经较长时

间停放后，该车胎气压变为多少？是否有爆胎危险？(忽略此过程胎内气体体积变化)

16.如图甲所示是由某透明材料制成的三棱镜。直角三角形4BC为一棱镜的横截面,44=90。,NB=

30。，一束红色光平行于底边BC射到4B边上并进入棱镜，然后垂直于4C边射出。

(1)求棱镜的折射率；

(2)若用这种材料制成如图乙所示的器具，左侧是半径为R的半圆，右侧是长为4夜R,高为2R的长

方体，一束红色光从左侧P点沿半径方向射入器具，要使光全部到达右端面，则光在器具中从P

点传播到右端面的最长时间是多少？己知光在空气中的传播速度为c。

乙

参考答案及解析

1.答案：A

解析:解:设母核质子数为a中子数为b,发生衰变后质子数为a-1,中子数为b+1,质量数仍为a+b,

所以母核的质量数等于子核的质量数：母核质子数为a,子核质子数为a-1,所以母核的电荷数比

子核的电核数多1,故4正确；

故选：Ao

“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，

使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核）的过程。中微子

的质量远小于质子的质量，且不带电。

解决本题的关键知道原子序数等于电荷数，等于质子数，质量数等于中子数和质子数之和。

2.答案：C

解析：电场撤去前，物体受到重力G、电场力产、支持力心、静摩擦力万作用（静摩擦力方向可能沿斜

面向上，也可能沿斜面向下；静摩擦力的大小与方向由推力的大小决定，当电场力较小时，物体有

向下运动的趋势，静摩擦力方向沿斜面向上，反之亦然），不管静摩擦力的方向如何，摩擦力与支持

力的合力是等于重力与电场力的合力（因为物体总的合力为0）,即尸打N=F/F，因G与F方向垂直,

故重力与电场力的合力大于重力，即F/N=F舐F>G…①，

①.电场撤去后，物体受到重力G、支持力F/、静摩擦力上作用（静摩擦力方向沿斜面向上）。摩擦力

与支持力的合力是等于重力的（因为物体总的合力为0），即9时J=G…②。

②上匕较①式和②式，显然F合fN”〈F合fN，即物体受到斜面的摩擦力和支持力的合力一定减小。

撤去F之前：N=Fsin6+mgcosd,

撤去F之后：N'=mgcos6,故可知支持力减小，而摩擦力与支持力的合力减小，故摩擦力可能减小，

也可能增大，也可能不变。

故A3。错误，C正确。

故选Co

对物体受力分析：重力、支持力、电场力F，可能有静摩擦力，将支持力和摩擦力，重力和电场力两

两合成，根据平衡条件分析即可。

本题难点在于静摩擦力的不确定性上，通过整体分析，依据等效合成，将支持力和摩擦力，重力和

电场力两两合成是关键。

3.答案：D

解析：解：4B、小球过最高点绳子的拉力为零时，速度最小，根据mg=6卷得：u=阿，若小

球过最高点时的速度是阿，此时绳子的拉力为零，故AB错误。

C、绳子只能表现为拉力，在最高点时，绳子的拉力不可能与重力方向相反。故C错误。

D,将细绳换成木杆，杆可以表现为拉力，也可以表现为支持力。对小球的弹力可能向上，可能向

下，也可能为0,故。正确。

故选：Do

小球在最高点时，当绳子拉力为零，重力提供向心力，此时速度最小，根据牛顿第二定律求出最高

点的最小速度。知道绳子只能表现为拉力。

杆的模型中，杆可以表现为拉力，也可以表现为支持力。

解决本题的关键知道小球在最高点的临界情况，会通过牛顿第二定律求出最小速度。以及知道绳子

与杆子的区别，知道绳子只能表现为拉力，杆可以表现为拉力，也可以表现为支持力。

4.答案:B

解析：解：受力分析如图所示。根据力的平衡条件：

N+Fsin3=mg①

f=Fcosd（2）

/=〃N③

联合①②③式得：/=£枭，可以得到：。增大时，f减

小。所以，如果/</，有/i>力，即

F1cos61>F2cosd2,

拉力做功:

叫=F1cos01-s,

W2=F2COS62-s

所以%>

W2

故AC。错误，B正确。

故选：B。

根据力的平衡条件和摩擦力公式可以求出摩擦力。算出摩擦力做功，再根据摩擦力和拉力做功大小

相等，求出拉力做功。

本题考查了共的计算问题。利用平衡条件算出摩擦力，摩擦力和拉力做功大小相等是解题的关键。

5.答案：C

解析：解：当牵引力与阻力相等时，速度最大，则阻力/=『=曙N=2000N,

当汽车的速度为5m/s时，牵引力F=£=等N=6000/V,

根据牛顿第二定律得，加速度a=之=600°~"00°ni/s2=2m/s\

m2000,

故选：Co

当汽车的牵引力等于阻力时，速度最大，根据P=f为求出阻力的大小，根据P=Fu求出牵引力的

大小，结合牛顿第二定律求出汽车的加速度.

解决本题的关键知道发动机功率与牵引力、速度之间的关系，知道当牵引力等于阻力时，速度最大.

6.答案：B

解析：

当船在静水中的速度小于河流速度时，此时的渡河位移最小要船头与合速度要垂直，结合几何图象

可解得正确答案。

关于渡河问题，是考试的一个热点，要注意分析渡河的几种情况，一是以最短时间渡河的情况，也

就是沿垂直于河岸的方向上的速度最大时，渡河时间最短，此时的渡河距离不一定是最短的；二是

垂直渡河的情况，要在沿河岸方向上合速度为零，此时要有条件船在静水中速度要大于河流的速度；

三是当船在静水中的速度小于河水的流速时，船头的方向垂直于合速度，此种情况下合位移有最小

值；再者是当河水的流速发生变化时，对渡河的影响的分析。

如图所示：

当船在静水中中的速度小于河水流速时，船不能垂直河岸渡河，但是渡河位移有最小值，即当船头

与合速度垂直时，渡河位移最短，因"寿=2m/s,v水=4m/s,结合图可知，船头与河岸之间的夹

角应为。=60。角，由几何关系得知，此时船的最小位移为：S=焉7=苧=800m,故8正确，

2

AC。错误。

故选风

7.答案：BC

解析：

对小球受力分析后根据平衡条件得到弹簧的弹力，根据胡克定律求解出压缩量；根据几何关系得到

弹簧的长度。

本题关键是对小球受力分析后根据平衡条件求得弹力，然后根据胡克定律和几何关系列式求解即可。

人对c小球分别进行受力分析，则：由对称性可知，左右轻绳对C的拉力大小相等，与合力的方向之

间的夹角是30。，所以：2Tcos30°=2mg

得：丁二迺吆，故A错误；

3

8.则对于/球分析可知，4球受重力、支持力和C球的拉力，竖直方向支持力「川=mg+Tcos30。=

2mg；故8正确；

C.对4进行受力分析，则水平方向受到水平弹簧向右的弹力与T的水平分力的作用，由受力平衡得：

kx=Tsin30°,解得：x=匹故C正确；

3k

。.对C球施加一竖直向下的恒力凡绳子上的拉力将增大，由以上分析可知，弹簧的弹力将增大，故

。错误。

故选BC。

8.答案：BC

解析：解：4、根据E=BLu和欧姆定律，得：感应电流/=寿，可知所以感应电流之比

12=1：2.故A错误，

B、线圈匀速运动时，作用在线圈上的外力大小等于安培力大小，根据F=B/L,可知F"/,贝IJ知:

居：F2=1：2.故8正确

C、因。2=2%,可知时间比为口：t2=2：1,根据Q=/2Rt,知热量之比为1：2.故C正确.

D、根据q=誓，知因为磁通量的变化相等，可知通过某截面的电荷量之比为1：1.故。错误.

故选：BC

根据E=8。，求出线圈中的感应电动势之比，再求出感应电流之比.

根据尸=B/L和平衡条件，求出外力大小之比.

根据焦耳定律Q=I2Rt,求出线圈中产生的焦耳热之比.

根据q=,，求出通过线圈某一截面的电荷量之比.

本题掌握电磁感应的基本规律是关键.采用比例法，用相同的物理量表示所求量，再求比例，是常

用的方法.

9.答案：0；吸收；200

解析：解：由图示可知，b过程气体体积不变，外界对气体做功为零.

在过程a中，若系统对外界做功400/,Wa=-400/1

在过程c中，若外界对系统做功200/,Wc=200/,

对整个过程，又回到初始状态，系统温度不变，内能不变，

由热力学第一定律：△U=W+Q得：△U=Wa+Wb+Q,

即：0=—400+200+Q,解得：Q=200/,系统从外界吸收200/的热量；

故答案为：0；吸收；200.

气体体积变大，气体对外做功，体积变小，外界对气体做功，气体体积不变，外界对气体不做功，

气体也不对外界做功；分析图示气体状态变化过程，然后由热力学第一定律分析答题.

利用热力学第一定律判断气体的内能变化的时候要注意做功W和热量Q的符号，对外做功和放热为负

的，对气体做功和吸热为正的.

10.答案：2.14x108135

解析：解：光在液体中的传播速度为9=：，代入数据计算可得〃冬2.14x108皿/5；

加上液体时光刻胶的曝光波长为％=y

不加液体时，有C=入of

联立代入数据计算可得;I=135nmo

故答案为：2.14x108,135

根据。=:求解光在液体中的传播速度；根据液体中D=a/和真空中c=结合折射率公式求解光

在液体中的波长。

本题考查波长、频率和波速的关系问题，考查知识点全面，重点突出，充分考查了学生掌握知识与

应用知识的能力。

11.答案：ABDHKB

解析：解：（1）4、实验中要使橡皮筋拉力为小车受到的合力，则需要平衡摩擦力，所以A正确。

8、探究合力做功与小车动能变化的关系，需要测量小车的质量，故B正确。

C、实验中改变拉力做功，选用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功有倍

数关系，不需要测量出每根橡皮筋对小车做功的具体值，故C错误。

。、由于要求每个橡皮筋做的功均相同，故每次都要从同一位置由静止释放小车，。正确。

故选：ABD.

(2)橡皮筋弹力做功后，小车做匀速直线运动，所以为了测量小车获得的速度，应选用纸带的HK部

分进行测量。

(3)根据W=gm/知，Wocv2,故8正确。

故答案为：(T)ABD,(2)HK,(3)B。

(1)根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤。

(2)橡皮筋做功完毕，小车做匀速直线运动，使用需要测出橡皮筋做功完毕时的速度。

(3)根据皿与速度V的关系得出正确的关系式。

实验题首先要弄清楚实验原理是什么，在明确实验原理的情况下去记忆实验器材，实验步骤，注意

事项，数据处理等方面的问题会起到事半功倍的效果。

12.答案：4匕R2如图R3如图1.25200

解析：解：(1)水果电池的电动势为左右，则电压表选择匕；因水果电池的内阻较大，则测量电路

中的电流不大，可选择的电流表是4；滑动变阻器选择/?2；

(2)因电流表的内阻已知，则可用电流表外接电路，电路图如图；

(3)实验中电压表不能用，可采用电阻箱与电流表串联进行测量；电阻箱选择/?3；实物图如图:

(4)由闭合电路欧姆定律可得：E=/(R+Ra+r),即/?=£"—(以+「)：

由图象可知：E=1000+250y=1.25V；r=2500-500=200。。

1000

故答案为：(1)4；匕；/?2；

(2)如图(3)&；如图(4)1.25；200

实验中要能保证安全和准确性，根据干电池的电动势可选出电压表；根据已知电压值和电阻粗估电

流值，则可以得出电流表；根据实验安全要求可以选择滑动变阻器；本实验应采用电阻箱和电压表

联合测量，由实验原理可得出电路原理图；由原理利用闭合电路欧姆定律可得出表达式，由数学关

系可得出电动势和内电阻。

此题考查测量电源的电动势和内阻的实验；要知道测量方法很多，例如伏安法、安阻法、伏阻法等；

会通过函数关系结合图象来处理数据。

13.答案：解：列车受力如图所示，根据牛顿第二定律得：mgtand=

由几何关系得tand=y

若速度过快，所需要的向心力就大，有离心趋势，向心力不足，会损坏铁轨

外侧或火车做离心运动脱轨；

若火车转弯速度小于外有向心趋势，向心力有余，则内轨受到挤压。

答：转弯时的规定速度应为呼，速度过快，所需要的向心力就大，有离心趋势，向心力不足，会

损坏铁轨外侧或火车做离心运动脱轨；若火车转弯速度小于外有向心趋势，向心力有余，则内轨受

到挤压。

解析：画出列车受力图，根据牛顿第二定律及几何关系列式即可求解；若速度过快，所需要的向心

力就大，会损坏铁轨或火车做离心运动脱轨；若速度过慢，所需要的向心力就小，会挤压铁轨内侧。

火车转弯主要是分析清楚向心力的来源，如果列车转弯时铁轨与轮缘间无挤压，则火车在弯道处拐

弯时火车的重力和轨道对火车的支持力的合力做为转弯需要的向心力，难度不大，属于基础题。

14.答案：解：(1)小滑块在最高点C时，由重力提供向心力，即有：

Vr

(2m+m)g=(2m4-m)—

R

可得：vc=yfgR

(2)对于平抛过程，有：

2R=：9产

x=vct

联立解得：x=2R

(3)小滑块沿半圆轨道运动的过程，由机械能守恒定律得：

1,1,

3mg-2R+--3m评=--3mv2

对于碰撞过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得：

2mv0=3mv

对4由动量定理得：/=2小火。

联立得：/=3myf5gR

答:(1)小滑块在最高点C的速度大小它是阿。

(2)小滑块落地点到C点的水平距离x是2R；

(3)小滑块4开始受到的瞬间冲量大小/是3m^

解析：(1)小滑块在最高点C时，由重力提供向心力，由此求解无；

(2)小滑块离开C点后做平抛运动，根据分位移公式求水平距离X；

(3)小滑块沿半圆轨道运动的过程，由机械能守恒定律求出4、B碰后的共同速度。对于碰撞过程，

由动量定理求出碰撞前A的速度，最后由动量定理求小滑块4开始受到的瞬间冲量大小

本题分析清楚物体运动过程是解题的前提与关键，要抓住碰撞的基本规律：动量守恒定律，明确圆

周运动向心力的来源，知道最高点的临界条件是重力等于向心力。

15.答案：解：气体温度不变，由玻意耳定律得：PrVo+p2V2=p3V0

其中：pi=180kPa,p2=lOOkPa,p3=240/cPa,