2021届湖北省荆州市高考物理一模试卷(含答案解析)

2021届湖北省荆州市高考物理一模试卷

一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）

1.关于物理学史，正确的是（）

A.安培根据通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似提出分子电流假设，揭示磁现象的本质

B.奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电磁感应

C.法拉第通过电磁感应的实验总结出法拉第电磁感应定律

D.楞次通过实验研究总结出楞次定律，可以判定通电直导线产生的磁场方向

2.“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下，将蹦极过

程简化为人沿竖直方向的运动.从绳恰好伸直，到人第一次下降至最低点的过程中，下列分析

错误的是（）

A.绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小

B.绳对人的拉力始终做负功，人的动能一直减小

C.绳恰好伸直时，绳的弹性势能为零，人的动能最大

D.人在最低点时，绳对人的拉力等于人所受的重力

3.如图所示为一质点作直线运动的u-t图象，下列说法正确的是（）

A.BC段和CD段的运动方向相反

B.CO段和DE段的加速度方向相反

C.18s末质点离出发点最远

D.BC段质点通过的位移是34nl

如图所示，表面粗糙的传送带静止时，物块由皮带顶端4从静止开

始滑到皮带底端B用的时间是t，则（）

A.当皮带向上运动时，物块由4滑到B的时间一定大于t

B.当皮带向上运动时，物块由4滑到B的时间一定等于t

C.当皮带向下运动时，物块由4滑到B的时间一定等于t

D.当皮带向下运动时，物块由4滑到B的时间一定小于t

5.一个物体以初速度处水平抛出，经过时间3竖直方向速度大小也为孙，则1为（）

A.?B.等C，eD.亭

二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）

6.如图所示，竖直细杆上套有一个1kg的小圆环，圆环左侧系住一劲度系数k=

500N/m的轻弹簧，已知弹簧与竖直方向的夹角为。=37。，圆环始终静止，则以

下分析错误的是（）

A.当弹簧伸长量x=2.5cm时，圆环与竖直杆的摩擦力竖直向上

B.当弹簧伸长量x=0.5an时，圆环与竖直杆的弹力尸=1.5N

C.保持弹簧伸长量不变，适度减小。，圆环与细杆之间的弹力变小

D.保持弹簧伸长量不变，适度减小。，圆环与细杆之间的摩擦力变小

7.如图所示，一定质量的玩具鼠用轻绳悬挂在空中，其中轻绳OP与水

平面夹角保持不变,轻绳OQ在竖直平面内由水平方向缓慢向上转动，

在保持。点位置始终不动，绳OQ由水平转至竖直的过程中，下列说

法正确的是（）

A.轻绳OP的张力一直变小B.轻绳OP的张力先变小后变大

C.轻绳OQ的张力一直变小D.轻绳OQ的张力先变小后变大

8.图中的甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟”六号宇宙飞船（周

期约90分钟）、丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所丙（J

示，它们都绕地心作匀速圆周运动.下列有关说法中正确的是（）

A.它们运动的向心加速度大小关系是a乙＞。丙＞a甲

B.它们运动的线速度大小关系是"N〈”丙〈V甲

,3n

c.已知甲运动的周期r尹=24%,可计算出地球的密度。=可

47i2r^

D.已知乙运动的周期T,及轨道半径「乙，可计算出地球质量用=点

GT乙

9.如图，电机带动长度L=6m的水平传送带以速度"=lOm/s顺口

孙（火＜U）从传送带左端滑入，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为〃=0.3,当小木块与传

送带相对静止时，恰好到达传送带右端，重力加速度g=10m/s2«则（）

A.v0=8m/s

B.小物块与传送带划痕长度为10m

C.过程中摩擦产热为30/

D.电机带动传送带匀速传动输出的总能量为60/

三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）

10.（1）如图甲所示，螺旋测微器读数为mm.

（2）某兴趣小组的同学准备用如图乙所示的实验器材测定物体下落时的重力加速度，实验器材有：底

座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器（其中光电门1更靠近小球释放点），小球

释放器（可使小球无初速释放）、网兜.实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的

时间3使用游标卡尺测量出小球的直径D,并从竖直杆上读出两光电门间的距离儿

小球释放器

光电计时器

光电门2.

①改变光电门1的位置，保持光电门2的位置不变，小球经过光电门2的时间为At,则小球经过光电

门2的速度为〃=,不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度g，则八、t、g、"四

个物理量之间的关系为九=.

②根据实验数据作出图线，若图线斜率的绝对值为匕根据图线可求出重力加速度大小为

11.在“测定匀加速直线运动的加速度”实验中，得到一条加速运动的纸带如图所示.从比较清晰

的点起，每五个打印点取作一个计数点，分别标明4,B,C,D,E，…，量得相邻两计数点间

的距离如图所示，两计数点间的时间间隔为s，纸带在B,C之间的平均速度为m/s；

则打。点的瞬间，纸带的速度大小为m/s；纸带的加速度为m/s2；纸带的运动方

向（选填“向左”或“向右”）.

G位：cm

AB

ro.8Oi1.00

四、计算题（本大题共3小题，共42.0分）[

12.如图所示，质量为zn的小球以初速度攻）竖直向下运动距离d后，沿竖d

直平面内的固定轨道4BC运动，4B是半径为d的四分之一粗糙圆弧，1

4

BC是半径为g的粗糙半圆弧小球恰好能运动到C点，不计空气阻力，重力加速度为g。求

(1)小球运动到8c圆弧上C点时的速度大小外

(2)小球沿轨运ABC上运动到C点过程中，克服摩擦力做的%

13.如图为一磁约束装置原理图。原点。为两个大小不同的同心圆的圆心。半径为r的小圆区域I内

有方向垂直xOy平面向里的匀强磁场8式当未知)，两圆之间的环形区域H内有方向未知但垂直

于xoy平面的另一匀强磁场为,且B2=V^BI。一质量为m、电量为q、初速度为火的带正电粒

子从坐标为(0,r)的4点沿-y方向射入区域I,然后从x轴上的P点沿+*方向射出，粒子经过区

域口后再次射入区域I,Q点是区域/边界与-y轴的交点，不计粒子的重力。求：

(1)区域/中磁感应强度当；

(2)大圈的最小半径R；

(3)粒子从4点沿y轴负方向射入圆形区域I,经过多少时间第二次到达Q点。

14.如图所示，导体棒ab质量是100g,用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50cnt的光滑水平导轨良

好接触.导轨上还放有一个质量为200g的另一导体棒cd,整个装置处于竖直向上的B=0.2T的

匀强磁场中，现将ab棒拉起0.8m高后无初速释放，当必第一次摆到最低点与导轨瞬间接触后还

能向左摆到0.45m高.试求：

db

(l)cd棒获得的速度大小；

(2)此瞬间通过ab棒的电量；

(3)此过程回路产生的焦耳热.

参考答案及解析

1.答案：A

解析：解：4、根据物理学史可知根据通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似提出分子电流假设,

揭示磁现象的本质，故A正确；

8、奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应，故B错误；

C、法拉第通过实验总结出电磁感应产生的条件，但没有通过实验总结出法拉第电磁感应定律，是库

柏与韦德总结出法拉第电磁感应定律，故C错误；

安培通过实验研究总结出安培定则律，可以判定通电直导线产生的磁场方向，故。错误。

故选：Ao

本题是电磁学的物理学史问题，根据著名物理学家如库仑、奥斯特、法拉第和欧姆的物理学成就进

行解答。

本题考查物理学史，对于物理学上重大发现、发明、著名实验要加强记忆，注意积累。

2.答案：A

解析：解：4、由于绳对人的作用力一直向上，故绳对人的冲量始终向上，由于人在下降中速度先增

大后减小；故动量先增大后减小；故A正确；

在该过程中，拉力与运动方向始终相反，绳子的力一直做负功；但由分析可知，人的动能先增大

后减小；故8错误；

C、绳子恰好伸直时，绳子的形变量为零，弹性势能为零；此后人仍要加速，故此时人的动能不是最

大，故C错误；

。、根据运动过程可知，人在最低点时，绳子对人的拉力一定大于人受到的重力；故。错误。

故选：Ao

从绳子绷紧到人下降到最低点的过程中，开始时人的重力大于弹力，人向下加速：然后再减速，直

至速度为零；再反向弹回；根据动量及功的知识可明确动量、动能和弹性势能的变化.

本题考查应用功能关系以及动量定理对变力作用下物体的运动情况分析，关键是明确人的运动过程,

即可根据动量定理和动能定理进行分析求解.

3.答案：D

解析：解：4、BC段和CD段的速度均为正，运动方向相同，故4错误；

B、C。段和DE段的斜率相同，故这段时间内加速度大小方向都不变，故B错误。

C、根据图象与坐标轴围成的面积表示位移，在时间轴上方的位移为正，下方的面积表示位移为负。

从静止到D点的图象与坐标轴围成的面积在时间轴的上方，位移为正，。点以后位移为负，说明此时

已经反方向运动了，。点是离出发点最远，故C错误；

。、图象与坐标轴围成的面积表示位移，BC段质点通过的位移是“5+12)x4m=34m,故。正确；

故选：Do

本题根据下列知识进行分析：

图象中，倾斜的直线表示匀变速直线运动，速度的正负表示运动方向，斜率表示加速度，倾

斜角越大表示加速度越大；

(2)图象与坐标轴围成的面积表示位移，在时间轴上方的位移为正，下方的面积表示位移为负。

本题是速度-时间图象的应用，要明确斜率的含义，知道在速度-时间图象中图象与坐标轴围成的面

积的含义，能根据图象读取有用信息，属于基础题。

4.答案:B

解析：解：(1)当皮带向上运动时，物体受到的滑动摩擦力和重力，摩擦力不能阻止物体下滑，和传

送带静止时一样，因此从4点滑到B点用的时间仍为3故A错、8正确。

(2)当皮带向下运动时，若传送带的速度大于滑块，传送带的运动方向与物体下滑方向相同，物体相

对与地面的加速度比传送带静止时的4的加速度大，根据％=：以2知从4点滑到B点用的时间小于匕

若传送带的速度小于滑块，则滑块受到滑动摩擦阻力，则从4点滑到B点用的时间等于3故C错误，

。也错误。

故选：B。

(1)皮带向上运动时，物块受到传送带摩擦力向上，与皮带静止时一样；

(2)皮带向下运动时，受到皮带的摩擦力向下，促进物块下滑，使下滑加速度增大，速度增加的快.据

此分析判断

本题难点：当皮带逆时针运动时，之所以传送带的转动并未影响物体下滑的时间，主要是因为，物

体的滑动摩擦力并未受到传送带的影响，因此，运动的时间是不变的

5.答案：A

解析：解：根据为=%=gt得，平抛运动的时间£=等故A正确，B、C、。错误。

故选：A«

平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，抓住竖直分速度与水平初

速度相等，结合速度时间公式求出运动的时间.

解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住等时性，运用运动学公式

灵活求解.

6.答案:AD

解析：解：4、当弹簧伸长量x=2.5c?n时，弹簧弹力：F'=kx=500/V/mX0.025m=12.5W；

弹簧弹力的竖直分力为：Fy=F'cos37°=12.5/Vx0.8=ION=mg,故摩擦力为零；故A错误；

B、当弹簧伸长量x=0.5cm时，弹簧弹力：F'=kx=500/V/mx0.0057n=2.57V；

圆环与竖直杆的弹力与弹簧弹力的水平分力平衡，故：F=F'sin370=2.5Nx0.5=1.5/V；故3正

确；

C、圆环与竖直杆的弹力与弹簧弹力的水平分力平衡；保持弹簧伸长量不变，弹簧的弹力不变，适度

减小0,圆环与细杆之间的弹力变小，故c正确；

D、当弹簧弹力的竖直分力大于重力时，摩擦力向下，为：f=F'cos0-mg,减小。，摩擦力增加；

当弹簧弹力的竖直分力小于重力时，摩擦力向上，为：f=mg-F'cos6,减小。，摩擦力可能减小，

也可能先减小后增加；故。错误；

本题选错误的，故选：ADo

圆环受重力、支持力、弹簧的弹力，可能有静摩擦力，取决于拉力的竖直分力与重力的大小关系,

根据共点力平衡条件列式分析即可。

本题是力平衡问题，关键是受力分析后根据共点力平衡条件并结合正交分解法列式分析，不难。

7.答案:AD

解析：解：对。点受力分析，受重力和两个拉力，如图

根据平衡条件，合力为零，将两个拉力合成，与重力平衡，

从图中可以看出，OQ绳子的拉力先减小后增加，OP绳子的拉

力逐渐减小，故正确，8c错误。

故选：AD.

对点。受力分析，受重力和两根细线的拉力，然后根据平衡条件作图分析即可。

本题是三力平衡中的动态分析问题，其中一个力大小和方向都不变，一个力方向不变大小变，一个

力大小和方向都变，关键作图分析。

8.答案：AD

解析：解：4、根据G等=3=?71?=皿皑2得，7=旧*,a=詈，"=豚,同步卫星的周

期为24人，大于乙的周期，则丙的轨道半径大于乙的轨道半径，根据线速度、加速度与轨道半径的关

系，知曳：＞a丙，v乙〉。丙。

又因为甲丙的角速度相等，根据u=丁3知，u丙＞u甲,根据Q=ra?知，a丙〉Q伊.故A正确，8错误。

C、因为甲的周期与贴近星球表面做匀速圆周运动的周期不同，根据甲的周期无法求出地球的密度。

故C错误。

D、根据G7T=mr（立产，解得时=/自故。正确。

故选：AD.

根据万有引力提供向心力，得出轨道半径与周期的关系，通过周期的大小比较出轨道半径的大小，

从而根据万有引力提供向心力得出乙和丙的向心加速度和线速度大小关系.甲和丙的周期相同，角

速度相等，根据a=ra）2,比较出甲和丙的线速度和角速度大小.根据万有引力提供向心力

求出地球的质量.

解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，知道线速度、角速度、加速度、周期与轨道半

径的关系.以及知道同步卫星的特点.

9.答案：AD

解析：解：4、小木块相对传送带滑动过程，由动能定理得：pngL，代入数据解得：

Uo=8/n/s,故A正确；

B、对小木块，由牛顿第二定律得：iimg=ma,代入数据解得，小木块的加速度大小：a=3m/s2,

小木块的加速时间：t=U=l^s==s

a33

小木块与传送带的划痕长度：s=vt-L=10x|m-6m=|m,故B错误；

C、摩擦产生的热量：Q=〃mgs=0.3x3x10x|j=6/,故C错误；

。、由能量守恒定律可知，电动机输出的总能量：E=Q+\mv2-\mvl，代入数据解得：E=60/,

故。正确。

故选:AD.

应用动能定理可以求出小木块的初速度；应用运动学公式求出小木块相对传送带滑动的时间，求出

小木块与传送带的位移，然后求出划痕的长度；应用功的计算公式求出摩擦产生的热量；应用能量

守恒定律求出电动机输出的总能量。

根据题意分析清楚小木块与传送带的运动过程是解题的前提，应用动能定理、运动学公式与能量守

恒定律可以解题。

10.答案：6.275；£；vt-l5t2；2k

解析：解：(1)：螺旋测微器的固定刻度为6.5rmn,可动刻度为22.5xO.Olnun=0.225rmn,

所以最终读数为6.5mm+0.225?7un=6.725nun,由于需要估读，最后的结果可以在6.724-6.726之

间.

(2)极短时间内的平均速度等于瞬时速度，则小球经过光电门2的速度为：v=^~.

采用逆向思维，根据位移时间公式得：h=vt-\gt2,

根据九="一^清知：B=吁3gt,

知图线的斜率绝对值k=~g,则g=2k.

故答案为：(1)6.725；(2)三,vt—~gt2>(3)2/c.

螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读.

根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球经过光电门2的速度大小.采用逆向思维，结合位

移时间公式求出h的表达式.

根据无的表达式得出的关系式，结合图线的斜率得出重力加速度的大小.

对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，要能正确使用这些基本仪器进行有关

测量；

解决本题的关键掌握匀变速直线运动的运动学公式，并能灵活运用，本题中求解高度九，采用逆向思

维比较简捷.

11.答案：0.1；0.1；0.13；0.2；向左

解析:解:打点计时器的周期为0.02s,每五个打印点取作一个计数点，两计数点间的时间间隔为0.1s,

则BC间的平均速度为据c=誉=12誓=0.1m/s

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，

得：%=%=L2°+—°X10-2=0.13m/s

u

2T2X0.1/

根据匀变速直线运动的推论公式△x=a72可以求出加速度的大小，

0.2x10-2

得：a=.=0.2m/s2.

0.022

纸带的运动方向，则为速度方向，即向左，

故答案为:0.1,0.1,0.13,0.2,向左.

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬

时速度大小.根据匀变速直线运动的推论公式△X=。产可以求出加速度的大小.

利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，

提高解决问题能力.

12.答案：解：⑴在C点，有：mg=

其中：R=9

解得：丸=粤

(2)小球从开始到C的过程，由动能定理，有：

mgd—UZ0=1mv^一1m诏

解得：WQ=^mgd.+|mvo

答：

(1)小球运动到BC圆弧上C点时的速度大小％为等。

(2)小球沿轨运4BC上运动到C点过程中，克服摩擦力做的％为［mgd+gm诏。

解析：(1)小球恰好能运动到C点，在C点，由重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解即可；

(2)对小球从开始到C的过程，根据动能定理列式求解克服摩擦力做的生。

本题关键是明确小球的运动情况，把握圆周运动最高点的临界条件：重力等于向心力，结合向心力

公式和动能定理列式求解。

13.答案：解：(1)设在区域/内轨迹圆半径为G，粒子从4点射入P点射出，粒子的轨道半径ri=r,

粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：

VQ

=m—

ri

解得：81=署

(2)设粒子在区域n中的轨迹圆半径为万，

由题意可知，区域n的磁感应强度%=WB、

粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：

qv0B2=m

解得:『2=今

粒子运动轨迹如图所示:

区域II中磁场向外时轨迹为实线，磁场向里时轨迹为虚线

设大圆的半径为R,由儿何关系得：R—+以+多—3r2=V5r

(3)第一种情形：区域n磁场方向向外，轨迹如图

粒子从4射入，在两磁场各偏一次，粒子运动轨迹对应圆心角8=90。+60。=150。，要第二次到达Q

点，需满足；

150n=180m,

小、n属于自然数，即取最小整数m=5,n=6,

第二种情形：区域n磁场方向向里，轨迹如图

粒子从4射入，在两磁场各偏一次，粒子运动轨迹对应的圆心角a=90。-60。=30。，要第二次到达

Q点，需满足：30rl=180小，

m.n属于自然数，即取最小整数m=l,n=6

粒子在区域/中的周期Ti=等，粒子在区域II中的周期介=等

粒子在I、n区各偏转一次的时间为：&=（71+|72=《+#）£

所以经过6次如此偏转后第二次通过Q点，则总时间为：t=6ti=（3+