2021届湖北省普通高中高三高考压轴考试卷理科综合物理试卷及解析

2021年2021届湖北省普通高中高三高考压轴考试卷

理科综合物理试卷

★祝考试顺利★

（含答案）

一、选择题（每题4分，共44分。1-7为单选题，8T1为多选题，选对但不全得2分,

选错得0分）

1.下列说法正确的是（）

A.由七=£可知，电场强度与检验电荷所受的电场力成正比，与电荷量成反比

q

B.由R可知，金属导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比

C.由尸=3〃可知，一小段通电导体在某处不受安培力，说明此处一定无磁场

D.由宠=亍可知，导体中的电阻与导体两端的电压成正比，与电流成反比

2.如图甲所示，静止在水平面上重力为冗的物块A受到竖直向上拉力尸作用。尸与时间t

的关系如图乙所示。则（）

A.0~右时间内拉力尸对物体作的功不为零

B.2fo时刻物块速度最大

C.2右~3右时间内物块处于失重状态

D.2右与3a时刻拉力F的功率相同

3.研究表明，中子（，）发生?衰变后转化成质子和电子，同时放出质量可视为零的反

中微子艮。在磁感应强度为8的匀强磁场中，一个静止的中子发生0衰变，放出的质子在与

磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，其动能为6。已知中子、质子、电子的质量分别为处、他、

色，元电荷为e,真空中光速为c,则下列说法正确的是（）

A.质子的动量大小为帆2c

B.中子衰变的核反应式为:n-；p+，；e+：K

C.电子和反中微子的总动能为（色+松-⑶），-6

D.质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为©

24网

4.截至2020年11月，被称为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜运行稳定可靠,

发现脉冲星数量超过240颗，将于2021年8月面向全球科学界开放。脉冲星实质是快速自转

的中子星，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，因此而得名。若观测到某个中子星发

射电磁脉冲信号的周期为T,该中子星的半径为R,已知引力常量为G,则以下物理量可以求

出的是（）

A.该中子星的质量

B.该中子星的第一宇宙速度

C.该中子星表面的重力加速度

D.该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度

5.图甲为一列简谐横波在Q4s时刻的波形图a、。两质点的横坐标分别为x尸2m和x尸6m,

质点。从Q0时刻开始计时的振动图像为图乙。下列说法正确的是（）

A.该波沿+x方向传播，波速为1m/sB.Q4s时该质点。的速度沿+p方向

C.质点a经4s振动的路程为2mD.质点a在Q2s时速度为最大

6.如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，直线0。'过C点与玻璃砖上表面垂直。与

直线00’平行且等距的两束不同频率的细光a、6从空气射入

相交于图中的0点，以下说法正确的是

A.6光从空气射入玻璃，波长变长

B.真空中a光的波长小于。光的波长

C.a光的频率大于6光的频率

D.若a、6光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角较大

7.如图所示，光滑水平地面上放有截面为J圆周的柱状物体A,A与墙面之间放一光滑的

4

圆柱形物体B,A在一个水平向左的力尸作用下缓慢地向左移动少许，在这一过程中()

A.墙面对B的弹力先减小后增大

B.A对B的弹力一直增大

C.尸一直增大

D.A受到的地面的支持力不变

8.电荷量相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点，0点是正方形的中心，电场线

9.如图所示，甲球从0点以水平速度-抛出，落在水平地面上的4点；乙球从0点以水

平速度/抛出，落在水平地面上的8点，乙球与地面碰撞前后水平分速度不变，竖直分速度

大小不变，反弹后恰好也落在彳点。已知两球质量均为加，乙球落在8点时速度与水平方向夹

角为6()。，不计碰撞时间和空气阻力，以水平地面为重力势能零势面，则下列说法正确的是

()

A.甲球落在4点时速度与水平方向夹角为

B.甲乙抛出时速度之比%:I/2=3:1

C.甲乙落地时速度之比为娱：v乙=6；1

D.甲乙抛出时机械能之比为/：&=3:1

10.如图所示，理想变压器原线圈接在“=20&sinl00"V的交流电源上，阻值K=10。的

电阻与变压器原线圈并联。副线圈与阻值为尺2=10。的电阻组成闭合回路，电流表为理想电流

表。已知电阻R1消耗的电功率是&消耗的电功率4倍，则下列说法正确的是（）

A.电流表的示数为1A

B.电阻与消耗的电功率为iow?T.\一

C.电源输出的功率为40Wg1）S|

D.变压器原、副线圈的匝数之比为4:1

11.如图所示，光滑且足够长的两平行金属导轨固定在同一水平面上，两导轨间的距离

L=lm,定值电阻N=6C'7?2=3Q,导轨上放一质量为根=1kg的金属导体棒必，棒的电阻

r=2。°整个装置处于磁感应强度为B=0.8T的匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面向上,

现用一拉力尸沿水平方向向左拉棒，使棒以一定的初速度开始运动，如图为与中电流的平方

随时间大的变化关系图像，导轨的电阻不计。下列说法正确的是（）

A.5s末棒质的速度大小为3m/s

B.5s内用中产生的焦耳热为1.OJ

C.5s内拉力厂所做的功为7.65J

D.棒，活受到的安培力的大小与时间1的关系为&=0.24j2+0.4tN

二、非选择题，共5题，共56分

12.（7分）某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度，如图（甲）

所示。框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2；框架竖直部分紧贴一刻

度尺，零刻度线在上端，可以测量出两个光电门到零刻度线的距离；框架水平部分用电磁铁吸

住一个质量为力的小钢球，小钢球的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁线

圈中的电流时，小钢球由静止释放，当小钢球先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器

即可测算出其速度大小片和匕。小组成员保证光电门2的位置不变，多次改变光电门1的位置,

得到多组』和匕的数据，建立如图（乙）所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为九

刻

度

尺

「

r

t

n.

n.

O3+-n.

.

三.

三.

三.

三.

.

三.

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三.

.

三.

三.

二.

三.

三

三

三

三

-

三

二

三

三

/

123

（）1（）20

丙

（1）用20分度的游标卡尺测量小钢球的直径，如图（丙）所示，该小钢球的直径是_____mm；

（2）下面关于减小重力加速度的测量误差的说法中正确的是_____；

A.光电门1的位置尽可能靠近刻度尺零刻度

B.光电门1的位置不能太靠近光电门2

C.换用大小相同但密度较小的小塑料球完成此实验，对测量结果没有影响

（3）当地的重力加速度为（用A表示）；

（4）撤掉光电门1,也能测出当地的重力加速度。考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁性不

能马上消失，利用马和匕的数据测出的当地重力加速度比原方案相比（选填“偏大”'

“偏小”、“相等”）。

13.（9分）为了测一个自感系数很大的线圈L的直流电阻尺实验室提供以下器材：

待测线圈L（阻值约为50）；电流表A,（量程3.0A,内阻r,约为0.2Q）；电流表A2（量

程0.6A,内阻&=1.0Q）；滑动变阻器片（0~10Q）；电压表V（3V量程，约为2kQ）；电阻

箱用（0-99.9Q）；电源E（电动势F约为3V,内阻很小）；单刀单掷开关S1、S2；导线若干。

（1）某实验小组按如图（a）所示的电路测量线圈L的直流电阻尺。实验主要步骤如下：

①按电路图连接好电路，断开开关，'S2,滑动变阻器R,的滑

片移动—（填“左”或者“右”）端；

②闭合开关8、S2,移动滑动变阻器/?的滑片至适当位置，记下电流表Az的示数为/2,电

压表V的示数为U,线圈L的直流电阻的测量值的计算式为吊=;

③测量完后，应先断开开关再断开开关S”其理由是O

（2）若只提供一个开关S”为避免自感现象对电表的影响，经讨论，同学们认为可以利用

两个电流表和一个电阻箱达到测量的目的。图（b）方框中已画了部分电路，请根据你的设计,

在方框中完成电路图_______O

四、解答题

14.（9分）如图所示，一端封闭、一端开口且粗细均匀的直角细玻璃管，在直角处用一段

水银柱封闭了一定质量的空气，开始时，封闭端处于竖直状态•直角处水银柱的竖直部分与水

平部分长度均为后10cm。开口端空气柱的长度后10cm。保持温度不变。以玻璃管的封闭端为

转轴。将玻璃管在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转。=30。。管内水根柱恰好到达开口端。已

知大气压强为彳76cmHg。封闭端空气柱的初始温度上27℃。求：

（1）封闭端空气柱的长度匕

（2）若保持封闭端处于竖直状态，加热封闭端空气，当管内水根柱恰好到达开口端时，此

时管内空气柱的温度大（结果保留一位小数）。

15.（13分）如图所示，光滑的水平面上，质量为m=1kg的平板小车以4=5m/s的速度向

左运动，同时质量为仍=4kg的铁块（可视为质点）从小车左端以玲=5m/s的速度向右滑上平板

小车，一段时间后小车将与右侧足够远的竖直墙壁发生碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后小车

速度大小不变，方向相反。已知铁块与平板车之间的动摩擦因数为〃=0.25,小车始终未从小

车上掉下来，取重力加速度炉10m/s2。求：

（1）小车与墙壁发生第一次碰撞前的速度大

小；jj

（2）小车的最小长度；〃〃///〃

（3）小车与墙壁发生第一次碰撞后运动的总路程（计算结果保留三位有效数字）。

16.（18分）如图所示，在直角坐标系宜内中，x=Z＞和丁轴之间有垂直纸面向里的匀强磁场，

轴左侧有沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E,在*轴上x=-L处有一个粒子源，

该粒子源可以在纸面内沿各个方向射出速率相同的同种粒子（重力不计），粒子的质量为"?、

电荷量为+4,沿y轴负方向射出的粒子经电场和磁场偏转后，恰好不从磁场的右边界射出，

并且第一次和第二次经过）'轴的位置相距名叵L,求：

3

（1）粒子的初速度大小及磁场的磁感应强度大小；

（2）沿轴正方向射出的粒子第二次经过）‘轴的位置坐标；

（3）沿与x轴负方向成45。角向上（图示方向）射出的粒子第一次经过）‘轴和第二次经过

轴的位置间的距离。

2021年2021届湖北省普通高中高三高考压轴考试卷

理科综合物理参考答案

1.【试题答案】B

【试题解析】电场强度反映电场本身的性质，与试探电荷的电荷量无关，故A错误；

由电阻定律的表达式火=?（可知，金属导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截

面积成反比，故B正确；

公式后8〃使用的条件是电流的方向与磁场垂直，当通电导线与磁场平行时，不受安培力,

但有磁场，故C错误；

电阻的大小是由导体本身决定的，与导体两端的电压无关，与电流无关，故D错误。

2.【试题答案】D

【试题解析】0~右时间内根据图像可知拉力小于重力，所以物块静止不动，拉力对物体不

做功，A错误；

根据图像可知七时刻和3to时刻外力等于物体重力，所以七~2亦时间内根据牛顿第二定律

可知物体做加速度增大的加速运动，同理可知2大。~3七时间内物体做加速度减小的加速运动，

在3G时刻物体所受合外力为0,加速度为0,速度达到最大，B错误；

2力。~3友时间内物块所受拉力大于重力，处于超重状态，C错误；

右~2右时间内，选取竖直向上为正，/T图像和时间轴围成的面积即为外力/对应的冲量,

根据动量定理竺了%-用。=叫解得210时刻物体的速度W=；必；尸的瞬时功率为

[=2片匕=与也；同理，2,。~3to时间内根据动量定理竺也。-玲叫一〃w解得

m2

2=必；3to时刻尸的瞬时功率为8=片》=为班；D正确。

mm

3.【试题答案】D

【试题解析】质子的动量大小为p=J2A错误；

根据核反应过程质量数，电荷数守恒定律可知，中子衰变的核反应式为;nf；p+

B错误；

电子和反中微子的总动能为（色-利-⑶）C错误;

2

质子的圆周运动可等效成一个环形电流，由洛伦兹力提供向心力，则有qvB二吟,

T=—,/=5联立解得/=/一；D正确。

vT2"团2

4.【试题答案】D

2

【试题解析】根据题中条件不能求解中子星的质量胱根据G粤二m—中子星的质量M

R

未知，则也不能求解中子星的第一宇宙速度；根据GM^m=mg中子星的质量"未知，则也不

能求解中子星表面的重力加速度；根据u=7-可求解该中子星赤道上的物体随中子星转动的

线速度。故选D。

5.【试题答案】A

【试题解析】由乙图可知，周期上8s,户4s时该质点。的速度沿y轴负方向，则可知该

波沿+X方向传播。由图甲可得波长为4=8m,则波速为v=4=lm/s,故A正确，B错误；

质点a振动4s,经过半个周期，则质点运动的路程为振幅的2倍，即为1m,故C错误；

在,2s时，质点。在正方向的最大位移处，a、6两质点的振动步调完全相反，所以a质

点在负方向的最大位移处，则此时a的速度为零，故D错误。

6.【试题答案】D

【试题解析】6从空气射入玻璃砖，频率不变，由〃=£可知传播速度变小，由丫=4/知波

V

长变短，故A错误；

由图和折射定律可知，玻璃砖对6的折射率大于a的，所以6的频率高，由c=4/可知在

真空中，a光的波长大于6光的波长，故BC错误；

由sinC=，可知，a光的折射率小，所以a光发生全反射的临界角大，故D正确。

7.【试题答案】D

【试题解析】

A在一个水平向左的力尸作用下缓慢地向左移动少许的过程中，对B受力分析如图，利用

图解法处理动态平衡问题，A向左移动过程中，A对B的弹力E与竖直方向的夹角越来越小，

墙面对B的弹力£方向不变，由图可知墙面对B的弹力£逐渐减小，A对B的弹力片逐渐减

小，所以AB错误；

对AB整体受力分析如图

水平方向有后£,所以A对B的弹力£逐渐减小，则尸一直减小，竖

直方向所以地面的支持力等于AB的重力，则A受到的地面的支持

力不变，所以C错误；D正确；

8.【试题答案】AC

【试题解析】根据电场线的特点，正方形左上角电荷带正电，顺时针开始，第二个电荷带

负电，右下角电荷带正电，第四个电荷带负电，A正确；

根据电场线的疏密，M、N、p三点中"点场强最小，B错误；

依据对称性可知，。点电势为零，加点电势为零，M。两点更接近负电荷，电势为负，所

以三点中"点电势最高。将负电荷从。点移动到0点，电势升高，电场力做正功，电势能减少,

所以负电荷在。点的电势能比在。点的电势能高，C正确，D错误。

9.【试题答案】BCD

【试题解析】设"间的竖直高度为力。由。点到4点，甲球运动时间为回，乙球运动

时间是甲球的3倍。设乙球由0点到8点水平位移为x,时间为to对甲球有3户匕容对乙球

有it,则得匕：斤3：1,在8点，对乙球tan60。=2=工辿甲球落在4点时

%为

tan6=%=J^=，an6()o=tan30。；故甲球落在4点时速度与水平方向夹角为30。，故A错

Wh3

误B正确；甲乙落地时速度看,=」^,巳=—布；故甲乙落地时速度之比为“甲：〃乙=

cos300cos600

上：1故c正确；

12

不加％3

根据题意可知，运动过程机械能不变，故甲乙抛出时机械能之比为E甲：E乙号——=；故

I-

D正确。

10.【试题答案】AB

【试题解析】电阻用消耗的电功率是用消耗的电功率4倍，电阻用两端电压是用两端电

压的2倍，原、副线圈的匝数比为2：1,D错误；

加在电阻与两端电压的有效值为U,=型更V=20V电阻网两端的电压为U2=10V；电流

表的示数为A=3=1A；A正确；

TJ2

电阻R1消耗的功率为综=U=4°w；电阻网消耗的电功率为PR,=%R=10W电源输出

号

的功率为P=4,+T=50W；B正确、C错误。

11.【试题答案】ACD

【试题解析】由题图可知，5s未通过用的电流为/尸血由A=().2A；根据并联电路电流关

系可知此时通过总的电流为/2=5/1=04A；通过ab的电流为H+HG.6A；根据闭合电路欧

姆定律可得ab产生的感应电动势为口代l、R、=2.4V；根据法拉第电磁感应定律有反应。解得

E

5s末ab的速度大小为u=—=3m/s；故A正确；

根据焦耳定律可知/：”图像与t轴所围图形的面积值与用的乘积表示5s内耳产生的焦耳

热，即叱=；(0.02+0.04)x5x6J=0.9J；故B错误；

设5s内用中产生的焦耳热为以电阻/•产生的焦耳热为心则根据焦耳定律可得

心

^-=-^-=^=2；言=(［蒜”=*3；解得照=2"=1.8J；"=3必=2.7J根据对A项的

R'一

分析同理可得户0时刻，弱的初速度大小为；％=15#7Nm/s；根据功能关系可得5s内拉力

尸所做的功为也.=叱+吗+叱—轲;=7.65J；故C正确；

由题图可知/,与t的关系为Z,=j0.004」+0.02(A)；通过ab的电流/与t的关系为

/=34=3j0.004r+0.02(A)；ab受到的安培力大小与时间t的关系为

F=B/L=2.4V0.004r+0.02(N)=0.24V0.4r+2(N)；故D正确。

12.【试题答案】5.70B共偏小

【试题解析】(1)［1］小钢球的直径是5mm+0.05mmX14=5.70mm；

(2)［2］光电门1的位置若靠近刻度尺零刻度，则小球经过光电门1时的速度过小，对速

度的测量产生的误差会较大，选项A错误；

若光电门1靠近光电门2,会影响高度差的测量，会产生误差，选项B正确；

换用大小相同但密度较小的小塑料球完成此实验，空气的阻力影响会过大，对测量结果会

有影响，选项C错误。

(3)⑶根据速度位移公式得4-/=2g(x「X)；知道图线的斜率仁2g；则重力加速度

g=；k

(4)［4］考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁性不能马上消失，则会对小球产生向上的吸引

力，使得重力加速度测量值偏小。

U

13.【试题答案】右r2若先断开S”则由于断电自感现象，电压表会烧坏

2

【试题解析】

(1)①[1]连接好电路后，由于滑动变阻器采用限流式，所以闭合开关前应将滑动变阻器的

滑片移至阻值最大处，即最右端；

②[2]根据电路结构特点和欧姆定律可得线圈L的直流电阻的测量值的计算式为

③[3]实验结束时为防止自感现象损坏电流表，应先断开开关后断开开关S,；

(2)[4]由于待测线圈L的阻值约为5Q,电源电动势为3V,流过待测线圈L的电流为

E

/=±=0.6A

R

所以选电流表A2(量程0.6A,内阻&=1.0Q)测量待测线圈L的电流，由于只提供一个

开关为了防止测量自感系数很大的线圈断电产生的大自感电流烧坏电表，所以当开关$

断开时，电流表与一个电阻箱串联，来保护电流表片；若电阻箱串联在待测线圈L的支路上，

会使待测线圈L的支路的电流过小造成误差，所以电阻箱并联在待测线圈L两端；电阻箱并联

在待测线圈L两端时，可用电阻箱间接来测待测线圈L两端的电压，在干路上串联一个电流表

A,(量程3.0A,内阻片约为0.2Q)即可，所以电路如图所示

14.【试题答案】(1)33cm；(2)72.5℃

【试题解析】(1)设细玻璃管的横截面积为S,开始时管内封闭端气体压强为PI=P°+〃

旋转后封闭端气体压强为P2=P°-2〃sin6；由玻意耳定律有/居S=，2（4+/Z）S；代入数

据解得£=33cm

⑵开始时封闭端气体温度北=273+%；加热后气体的温度为7=273+，；由理想气体状态

方程得宰=〃o（L；"）S；代入数据解得，=72.5℃

15.【试题答案】（1）w=3m/s；（2）L=6.25m；（3）s=1.41m

【试题解析】Q）设水平向右为正方向，小车与墙壁发生第一次碰撞时的速度大小为％

由动量守恒定律得犯（-％）+网％=（肛+M2）巧;解得片=3m/s

（2）设小车的最小长度为L,最终小车和铁块的动能全部转化为系统的内能，由能量守恒

定律得：加"+；说=/jm2gL；解得L=6.25m

（3）设小车的加速度大小为a,小车第一次碰撞后向左速度减为零时的位移大小为X”小

车从发生第一次碰撞到发生