决胜2021年新高考物理核心素养卷（06）（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（06）

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.下列说法正确的是（）

A.大量氢原子从〃=4激发态跃迁到基态最多能发出6种不同频率的光

B.通过加压或降温的方法，可以改变放射性元素的半衰期

C.根据波尔理论可知，电子可以绕原子核沿任意轨道做匀速圆周运动

D.室Th的半衰期是24天，32个记Th核经过72天后一定剩下4个转Th核

【答案】A

【解析】

A.大量氢原子从“=4激发态跃迁到基态最多能发出C：=6,故A选项正确：

B.放射性元素的半哀期是由核内部自身的因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故B选项

错误；

C.波尔理论，核外电子只能在某些特定的圆形轨道运动，并不是任意的，故C选项错误；

D.半衰期是一个统计概念，是对大量原子而言的。对单个、少量的原核而言，半衰期是无意义的，故D

选项错误。

故选Ao

2.如图所示，储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的点B。当桶

内装满油时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C,C、B两点相距gd。光在空气中的传播速度可

视为真空中的光速c。则（）

A.仅凭上述数据可以求出筒内油的折射率

B.仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的频率

C.仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的波长

D.来自C点的光射向油面时一定会出现全反射现象

【答案】A

【解析】

A.由题可知，没有油时，到达B点光线的入射角为

tan0,=——1

1d

即

4=45°

当装满油时，到达C点的光线的折射角为

d—d2

tan&=；­=—

利用数学知识可以求出sinq和sin%，则可求出筒内油的折射率为

sin4

n-------L

sing

所以A正确；

BC.根据

n

可求得光在油中的传播速度，但是光的频率求不出来，根据

2=—

f

也求不出光在油中传播的波长，所以BC错误；

D.当桶内装满油时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C,根据光路的可逆性可知，当光从C点的

射向油面时一定不会出现全反射现象，所以D错误。

故选Ao

3.如图所示，用绝^材料做成的圆环固定在竖直平面内，O为圆心，A、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AB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、AB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B、C两点时速度的大小相等

D.两小环从A点分别下滑B、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.AC杆上的小环所受到的电场力大小为Mgtan(9,方向水平向左,电场力垂直杆方向上的分力为mgsin0,

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h,对AB杆上的小环，从A点滑到B点，由动能定理有

mgkgmv：

对AC杆上的小环，从A点滑到C点，由动能定理有

m2---+/ngtan6•"tan0——mvi

cos。2c

可判断得

故两小环刚滑到B、C两点时速度的大小不相等，故C错误；

D.对AB杆上的小环，从A点滑到B点，有

对AC杆上的小环，从A点滑到C点，有

h1

cos0—2

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

所以两小环从A点分别下滑B、C两点的时间相等，故D正确。

故选D。

4.如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感

应强度大小为纥、电场强度大小为E，荧光屏PQ下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为

28。。三个带电荷量均为《、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝。进入偏转磁场,

最终打在荧光屏上的，、邑、S3,相对应的三个粒子的质量分别为网、加2、吗（粒子的质量均位置），

忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确的是（）

••••

A.如果M板带正电，则速度选择器中磁场方向垂直纸面向里

B.打在S3位置的粒子速度最大

C.打在S位置的粒子质量最大

D.如果5$=1，则”一见=或空

E

【答案】D

【解析】

A.根据粒子在偏转磁场中的偏转方向，由左手定则知三个粒子均带正电,如果速度选择器的M板带正电,

则粒子在速度选择器中所受的电场力方向水平向右，所以粒子在速度选择器中所受的洛伦兹力水平向左,

由左手定则可知速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故A错误；

B.三个粒子在速度选择器中均做匀速直线运动，则有

qE=qvBQ

所以三个粒子的速度相等，故B错误;

C.粒子在荧光屏下侧的偏转磁场区域做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有

qv-2BQ=m一

三个粒子所带电荷量相等，则其轨迹半径与质量成正比，故打在S3位置的粒子质量最大，故C错误;

D.由于

联立可解得

qBr.■Ax

故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.如图所示，倾角为30。的斜面体固定在水平面上，一横截面半径为R的半圆柱体丙放在水平面上，可视

为质点、质量为，"的光滑小球乙用轻绳拴接置于半圆柱上；质量为2帆的物块甲用轻绳拴接放在斜面体上,

拴接小球乙与拴接物块甲的轻绳与一端固定在天花板的竖直轻绳系于。点，且。点位于半圆柱截面圆心的

3

正上方。己知O点到水平面的高度为2R，拴接小球乙的轻绳长度为工式，整个装置处于静止状态，重力加

2

速度为g。则下列说法正确的是（)

入

z一.

3小球乙对半圆柱体的压力大小为加

A.拴接小球乙的轻绳拉力大小为一〃2gB.

4

半圆柱体所受的摩擦力大小为迦sg

C.物块甲所受的摩擦力方向沿斜面向下D

32

【答案】AD

【解析】

AB.对小球乙受力分析，如图1所示

I

'丞

图1

由相似三角形知识得

一工

5R_3

——K

2

解得

丁

N=]-mg,T=-3mg

故A正确，B错误；

C.设拴接小球乙的轻绳与竖直方向的夹角为a,由几何关系可知

R2=(2R/+(

~R\-2X2/?x—Rcosa

2)2

解得

7

coscz=—

8

又

sincr=yl-

8

以结点。为研究对象，对其受力分析如图2所示

图2

拉力T和尸2的合力与片等大反向，山平衡关系得

/\cos30o=Tsina

解得

3旧mg

t2=---1-6--

物块甲的重力沿斜面向下的分力大小为

c.,3旧mg

21ngsin30no=mg>———

则物块甲所受的摩擦力沿斜面向上，故C错误；

D.以小球乙和半圆柱体丙整体为研究对象，由力的平衡条件可知，半圆柱体丙所受的摩擦力方向水平向左，

大小等拉力T沿水平向右方向的分力，即

T.3V153715

F17.=Tsina=—wiex---=-----me

r4832

故D正确。

故选ADo

6.如图所示，曲线I是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图，其半径为R；曲线I［是一颗绕地球椭圆

运动卫星轨道的示意图，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，己知在两轨

道上运动的卫星的周期相等，万有引力常量为G,地球质量为M,下列说法正确的是（）

A.卫星在I轨道上的加速度大小为ao,卫星在H轨道上A点加速度大小为aA,则有ao>aA

B.椭圆轨道的半长轴长度为R

C.卫星在I轨道的速率为vo,卫星在II轨道B点的速率为VB,则V0>VB

2GM

D.若OA=0.5R,则卫星在B点的速率VB>

3R

【答案】BC

【解析】

A.卫星运动过程只受万有引力作用，故有:

GMm

———=ma

r

所以加速度

GM

又有OA<R,所以，a0<aA,故A错误;

B.由开普勒第三定律可得

*

a

圆轨道可看成长半轴、短半轴都为R的椭圆，故a二R,故B正确;

C.根据万有引力做向心力可得

GMmmv2

GM

故,,片_｛[丁那么轨道半径越大，线速度越小；设卫星以OB为半径做圆周运动的速度为口那么，v'

<vo；又有卫星I［在B点做向心运动，故万有引力大于向心力，所以，VB<V,<VO,故C正确;

D.若OA=0.5R,则OB=1.5R,那么,

故选BC。

7.如图。倾角8=60。的光滑斜面下端有一垂直斜面的挡板，挡板上连接一轻质弹簧，斜面上端A与竖直

放置的光滑圆弧形管道平滑连接，在外力的作用下，一质量为m的小球静止在P点。弹簧处于压缩状态，

现释放小球，小球无能量损失地进入圆弧形管道（小球直径稍小于管道直径），刚好可到达圆弧形管道的

最高点，已知圆弧形管道半径为R,OA±PA,PA=百/?，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）

A.弹簧储存的弹性势能为3mgR

B.其他条件不变，把小球质量变为2.5m,则小球仍能进入圆弧形管道

C.其他条件不变，把小球质量变为0.5m,则小球在最高点对圆弧形管道的作用力为2.5mg,方能竖直向上

D.其他条件不变，换成长度相同弹性势能较大的弹簧，在圆弧形管道最高点，圆弧形管道对小球的作用力

一定增大

【答案】AC

【解析】

A.小球刚好运动到圆弧形管道的竖直最高点时速度为零，根据机械能守恒定律有

Ep=mgx6Rsin8+mgRcos0+mgR-3mgR

故A正确：

B.弹簧劲度系数不变时，弹簧的弹性势能不变，把小球质量变为2.5m,设小球可上升的最大高度为h,则

有

Ep=2.5mgh

解得

h=-R<y/3Rsin0=-R

52

因此小球不能进入圆弧形管道，故B错误;

C.把小球质量变为0.5m时，设小球经过最高点时的速度为V,则有

mn；-mnnmn1m2

Ep一gx，3Rnsin，n+—gRcos0+-gR+—x—v

222

在最高点满足

„1mv2

F+-mg=——X——

NN22/?

解得

=2.5，〃g

方向竖直向下，根据牛顿第三定律，小球在最高点对圆弧形管道的作用力为2.5mg,方向竖直向上，故C

正确；

D.其他条件不变，增大弹簧的弹性势能，则小球在最高点有速度，需要向心力，与原来相比，支持力可能

向上且减小，故D错误。

故选AC。

8.如图所示，足够长的光滑导轨OM、ON固定在竖直平面内，电阻不计，两导轨与竖直方向夹角均为30。。

空间存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为3。一质量为机、长为L的导体棒沿导轨向下运动，棒

始终与＞轴垂直对称，且与导轨接触良好，导体棒在导轨上运动过程中始终受到竖直向上的拉力产作用，

且棒中的感应电流强度恒定为/。导体棒单位长度电阻值为厂，重力加速度为g。导体棒在导轨上运动的过

程中，下列说法正确的是（）

A.导体棒在导轨上做匀速直线运动

B.导体棒在导轨上先做加速度逐渐减小的直线运动最后变为匀速直线运动

C.导体棒沿导轨下落过程中减小的机械能大于金属棒产生的焦耳热

D.导体棒在导轨上运动时拉力F的功率与y的关系为尸=mgBly:

3D

【答案】ACD

【解析】

AB.设导体棒在导轨上的速度为v,则有

E

E=Blv,1=-

lr

解得

Ir

u=一

B

由于电流I、磁感应强度B、导体棒单位长度电阻值为r恒定，所以v也恒定，导体棒做匀速直线运动,

则A正确；B错误；

C.由功能关系可知，导体棒沿导轨下落过程中减小的机械能为

金属棒产生的焦耳热为

则导体棒沿导轨下落过程中减小的机械能大于金属棒产生的焦耳热，所以C正确；

D.导体棒在导轨上运动时拉力/与y的关系为

F+F^=mg

由几何关系可得切割导体棒的有效长度为

/=2ytan30°=手y

拉力F的功率为

„Ir

Pn=Fv,v=—

B

联立解得

pf2G0〃

P=mg一一—Bly—

I3)B

所以D正确；

故选ACDo

三、非选择题:共60分。考生根据要求作答。

9.某学生在水瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖，一段时间后，该同学发现瓶盖变紧。其本质原因是单位时间内

瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数（选填"增加”、"减少”或"不变”），瓶内气体分子平均动能

（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

【答案】减少减小

【解析】

口][2]随着温度降低，内部气体的压强变小，瓶盖变紧。由于温度降低，则分子平均动能减小；由于平均动

能减小，分子平均速率减小，则在其他条件不变的情况下，单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的撞击次数

减少。

12.将一带电荷量为q=+1.0x10-9c的检验电荷，从电场中的A点移到B点，电场力做功3.0*10刃，从B

点移到C点，克服电场力做功4.0x10刃。则A、B、C三点中，电势最高的是点，A、C两点间

的电势差UAC=V。

【答案】C-100

【解析】

”]⑵根据

W

U=—

q

则

%七=*^=300V

则A、B、C三点中，电势最高的是C点；A、C两点间的电势差

UAC=UAB+UBC=-100V

10.某实验小组研究小车匀变速直线运动规律的实验装置如图甲所示，打点计时器的工作频率为50Hz。纸

带上计数点的间距如图乙所示，相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出。

甲乙

(1)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T=So

(2)计数点3对应的瞬时速度大小计算式为V3=o

(3)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=。

(4)若计时器工作频率大于50Hz,则根据表达式和题中数据计算出V3的结果比实际值_______(填“相等”“偏

大或‘偏小”)。

［答案］0.1—~~~L——L偏小

2T4T2

【解析】

⑴⑴打点计时器的工作频率为50Hz,故纸带上相邻点间的时间间隔为

r=—=—s=0.02s

f50

相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出，故相邻计数点间的时间间隔

T-5t=5x0.02s=0.10s

(2)［2］在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，则

(3)网根据逐差法可得

_*35-M3—“4-2/

4T24T2

(4)⑷若计时器工作频率大于50Hz,则相邻计数点间的时间间隔T减小，根据

可知实际值偏大，所以按照题中给定的数据计算出门的结果比实际值偏小。

12.某课外兴趣小组要描绘一个标有“4.8V,2.4W”的小灯泡的伏安特性曲线，部分实验器材如下：直流

电源E(6V,内阻可不计)、电流表A(0~0.6A,内阻约为0.4Q)、电压表V(0~3V,内阻为1kC)、

开关和导线若干、滑动变阻器4(0~1()。，额定电流2A)、滑动变阻器&(0~15()Q,额定电流2A)

(1)由于电压表V的量程太小，需将电压表量程扩大为0~6V,该电压表应串联的分压电阻的阻值为

&=C,找到符合要求的电阻&后，该小组的同学将题给的电压表(表盘未改动)与分压电阻R

串联，改装成量程为0~6V的电压表后，设计了图甲的电路来描绘该小灯泡的伏安特性曲线，为减小测量

误差和便于实验操作，滑动变阻器应选用；

a-------.l----

—―"s-

图甲

（2）请根据实验电路原理图甲连接图乙中的实物图______；

图乙

（3）连接好电路后小组成员发现无论如何调节滑动变阻器的阻值，电压表始终有示数，且电流表的示数无

法调到零，可能的原因为（选填“时断路”“收断路”“de断路”或“区短路”）；

（4）排除故障后，通过电压表和电流表所读的数据在/-。坐标系中描点连线，得到的/-。曲线如图丙,

若把该小灯泡与一阻值为20Q的定值电阻串联后接到电动势为8V、内阻不计的电源两端，利用作图法得

该小灯泡的实际功率约为—W（保留两位有效数字）。

00.81.62.43.24.04.8

图丙

【答案】1000R]见解析ac断路0.51（0.49~0.53均可）

【解析】

(1)电压表原满偏电压为3V,设满偏时电流为4，内阻为叫，故有

Ug=/«Rg=3V

串联一个电阻后，则有

q="«+&)=6v

联立解得

/?=/?=1000Q

由图甲知，电路为分压电路，为了使电流表指针偏转明显，便于读数，减小误差，需要选择最大阻值较小

的R1

(2)⑶根据图甲连线如图所示

(3)[4]若ab断路，则上支路断开，两表均无读数；若de断路，电压表无读数；若be短路，电流表示数

可以调到0;若ac断路，无论如何调节滑动变阻器的阻值，电压表始终有示数，且电流表的示数无法调到

零，所以故障可能是ac断路。

(4)[5]由图甲可知，通过灯泡的电流

//=/--------

R'+Rg

由于

——□

M+4

故流过灯泡的电流可以近似为L设灯与20。的定值电阻串联后接入电动势为8V、内阻不计的电源两端,

电流为I,分压为U,则有

E=U+IR2^U=-201+8

在图丙中画出这条线，与曲线相交，交点即为稳定时流经灯泡的电流、电压，计算可得

p=〃=0.51W

13.在直角坐标系xOy平面内，t=0时刻，一质量为m、电荷量为q的带正电离子，以大小为v的速度从坐

标原点0沿y轴正向运动，如图1所示。平面内有如图2所示周期性变化的，垂直平面向里的磁场。已知

3兀m

‘。=丁丁，不计粒子重力，不考虑磁场变化产生的感应电场，已知物理量为v、m、q、Bo.求：

2qB0

⑴粒子在t=2to时刻的坐标;

(2)粒子能否回到坐标原点O?若不能，试说明理由；若能，求回到点的最短时间和最短路程。

Xt^XX

“B

B。…一，:_j~।厂

°2to3,o4fo5to

图1图2

【答案】(1),%--)(2)见解析

B°qB°q:

【解析】

(1)粒子在0-to,匀速运动

y=%

粒子运动周期

_27rm

1=-------

B°q

则

3

to-2to,粒子偏转一T,粒子半径为

2

mv

r=-----

B°q

mv

根据几何关系可知，粒子在t=2to时刻的横坐标为-h，纵坐标

B°q

y2=yi-r=vr0--

B°q

3

(2)粒子继续匀速运动to时间开始偏转一T,刚好经过原点，最短路程为

2

14.如图所示，高度。=2.2m的直圆管竖直固定，在管的顶端塞有一质量M=2kg的小球b。从b正上方

为=0.45m的高度处，由静止释放质量机=lkg的小球a后，a与b发生多次弹性正碰(碰撞时间极短)，b

最终被a从管中碰出。b相对管运动的过程中受到管的滑动摩擦力大小恒为/=30N,a在管中始终未与管

壁接触，重力加速度大小g=10m/s2,不计空气阻力。

(Da.b第一次碰后的瞬间，求a、b各自的速度；

(2)求a、b第一次碰后瞬间到第二次碰前瞬间的时间间隔；

(3)b离开管之前，求a、b的碰撞次数；

(4)b离开管之前，在a、b第一次碰后瞬间到最后一次碰前瞬间的过程中，求b机械能的变化量。

【答案】⑴-lm/s；2m/s；(2)0.4s；(3)6次；(4)44J

【解析】

(l)a下落，由运动学公式

2gh=Vo

设a、b后瞬间，a的速度为匕，b的速度为％,由动量守恒定律

mv{)-4-MV2

山机械能守恒定律

1212102

—;nv0=—mvi+—MV2

则速度

V1=-lm/s

v2=2m/s

(2)a,b碰后，b沿圆管向下做匀减速运动，a做竖直上抛运动

对b,由牛顿第二定律

f-Mg=Ma

设b经时间t向下运动x距离停止，有

-2tZX=0-V2

0=v2-at

x=0.4m

t-0.4s

1时间内，设a位移为s

对a,有

s=卬+=0.4m

此时，a的速度为

u=匕+gr=3m/s=%

即b停止的瞬间，a刚好与b相碰，再次重复第一次的碰撞

则a、b第一次碰后瞬间到第二次碰前瞬间的时间间隔

r=0.4s

(3)a、b每经历-一次碰撞，b向下移动x=0.4m

由

b向下移动5x后在管内，故a、b在管内的碰撞次数为6次。

(4)a、b第一次碰后瞬间到最后一次碰前瞬间的过程中，对b,由动能定理

1,

W+Mg-5x^0--Mv；

3=w

得

\Eh=-44J

即b的机械能减少了44J。

15.如图所示，光滑金属导轨固定在与水平面成0=37。的斜面上(斜面未画出)，导轨各相邻段互相垂直，

导轨顶端接有阻值R=3。的电阻。已知宽轨间距Li=lm,宽轨长Si=1m,窄轨间距L2=O.5m,窄轨长S2

=2m。pq连线以下区域有垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感强度大小B=2.0T,bp=cq=0.27m»现有一根

长度等于Li,电阻为r=2C、质量m=0.2kg的金属棒从宽轨顶端由静止释放，金属棒到达宽轨底部和窄

轨底部之前都己经做匀速直线运动。导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8o求：

(1)金属棒刚进