核心素养卷（01） 决胜2021年新高考物理核心素养卷（广东专用）（解析版）

2021年广东省新高考综合模拟

物理核心素养卷（01）

一、单项选择题:本题共7小题，每小题4分，共28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.在光电效应实验中。用同一光电管在不同实验条件下得到的三条光电流与电压之间的关系图线如图所示,

则（）

A.甲光频率大于乙光频率

B.甲光光强大于丙光光强

C.用乙光照射时产生的光电子的最大初动能最小

D.三种光照射时对应的截止频率之间的关系为比为v乙>呻=则

【答案】B

【解析】

A.由爱因斯坦光电效应方程

Ek=hv-W^

e5=Ek

可得

〃Uh=­v叱---）--

cee

由于乙光的遏止电压Uc1大于甲光的遏止电压U02,故乙光的频率大于甲光的频率，故A错误；

B.因甲光、内光的遏止电压相同，故两光的频率相同，由图象可知甲光的饱和光电流大于丙光的饱和光电

流，故甲光光强大于丙光光强，故B正确；

C.乙光的遏止电压最大，由

可知乙光照射时产生的光电子的最大初动能最大，故c错误:

D.用同一光电管做的实验，由

%

%=十

h

可知，同一种金属截止频率是相同的，故D错误。

故选B正确。

2.伽利略在《关于两门新科学的对话》中写道：“我们将木板的一头抬高，使之略呈倾斜，再让铜球由静

止滚下……为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用

小杯子收集每次下降时由细管流出的水，然后用极精密的天平称水的重量……若将小球由静止滚下的距

离记为L,对应时间内收集的水的质量记为m,则m与L的比例关系为（）

,0c1L1

A.mccLB.工C,w°cLD.机0c

【答案】C

【解析】

铜球做初速度为零的匀变速直线运动，由位移公式有

L--at2

2

得

Lxr

由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，又m所以水的质量与时间成正比，即

meet

所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间，即

teem

所以

Lxnr

即有

故选C。

3.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上，弹性绳的原长也为80cm。将一重

物挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100cm；已知弹性绳的劲度系数为100N/m,则重物的重力

为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）（）

A.5NB.IONC.12ND.24N

【答案】D

【解析】

绳子原长是80cm=O.8m,平衡时弹性绳的总长度为100cm=1.0m,则弹性绳中张力为

F=100x（1.0-0.8）N=20N

对节点受力分析，如图所示：

平衡时绳子上的拉力处处相等：

FA=FC=F=20N

由平衡条件得：

2FAsin0=mg

•CBD,

sin0=-----=n0.6

AB

代入数据得：

mg=24N

故D正确，ABC错误：

故选：D0

4.假设将来某宇航员登月后，在月球表面完成下面的实验：在固定的竖直光滑圆轨道内部最低点静止放置

一个质量为m的小球（可视为质点），如图所示，当给小球一瞬时冲量I时，小球恰好能在竖直平面内做完整

的圆周运动。已知圆轨道半径为r,月球的半径为R,则月球的第一宇宙速度为（）

111

C

m\r-mOm\5R

【答案】A

【解析】

小球获得瞬时冲量I的速度为VO,有

I=^p=mvo-0

而小球恰好通过圆周的最高点，满足只有重力提供向心力

mg=m—

从最低点到最高点由动能定理可知

5rm?

月球的近地卫星最小发射速度即为月球的第一宇宙速度，满足

m，g=m4而

故A正确，BCD错误。

故选A«

5.将同一试探电荷分别放入正点电荷。（带电荷量为Q）产生的电场中的A点和正点电荷6（带电荷量为

0）产生的电场中的B点，测得它在B点受到的静电力为其在A点受到静电力的2倍，若A点到a的距离

为8点到人距离的一半，则畀等于（）

【答案】c

【解析】

由场强定义式

E上

q

并结合题意可知

EB=2纥

由

七=泻

r

可得

,（2，『

整理可得

Q8

故C正确，ABD错误。

故选C。

6.如图所示，纸面上。、b、C三点构成一个等边三角形，a、b、d三点构成一个等腰直角三角形，两

根长直导线垂直纸面分别放置在a、匕两点处，通以图示方向的大小相等的电流，整个装置处在一匀强磁场

当中，。点处磁感应强度为零.已知通电长直导线在周围某点产生的磁感应强度的大小满足8=：（式中/

为电流强度，厂为该点到导线的距离，火为常量且大于零），。、〃间的距离为L,导线中电流强度大小为

/0«下列说法正确的是（）

a

0b

A.匀强磁场的磁感应强度大小为遮％,方向垂直向右

L

B.匀强磁场的磁感应强度大小为牛，方向平行于。。向下

C.d点的磁感应强度大小为上辿，方向平行于“〃向上

L

D.d点的磁感应强度大小为避组,方向垂直向右

L

【答案】C

【解析】

AB.由右手螺旋定则和平行四边形定则知两根导线中的电流在C点产生的磁感应强度及叠加情况如图所示,

两通电导线在C处产生磁场的磁感应强度大小为

Bi，吟

两通电导线在C点产生磁场的磁感应强度的矢量和

方向平行于ab向下，由于C点的磁感应强度为零，所以匀强磁场的磁感应强度大小为

方向平行于向上，AB错误;

CD.同理可得两通电导线在d点产生的磁感应强度及叠加情况如图所示

两通电导线在d处产生磁场的磁感应强度大小

一士吟

----L

2

其矢量和为

%=9；=等

方向平行于向上，d点的磁感应强度

（石+2

B=B°+B；b='/—

方向平行于。匕向上，C正确，D错误。

故选C。

7.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电

流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴00'沿逆时针方向匀速转动，已知发电机线圈电阻为5C,外接一只阻值

为5C的电阻R,不计电路的其他电阻，已知电阻R两端的电压随时间变化的图像如图乙所示。则（）

A.线圈的转速为100r/s

B.交流电流表的示数为2V$A

C.0.01s时线圈平面与磁场方向平行

D.电阻R在1分钟内产生的热量为4800J

【答案】D

【解析】

A.由图乙可知，交变电流的周期为0.02s,所以线圈的转速为

〃=—=50r/s

T

A错误：

B.电阻R两端的电压的有效值为20V,交流电流表的示数为有效值，其值为

/=且=4A

R

B错误；

C.0.01s时电压为零，则感应电动势为零，线圈处于中性面位置。C错误；

D.电阻R在1分钟内产生的热量为

Q"放=4800J

D正确。

故选D。

二、多项选择题:本题共3小题，每小题6分，共18分在每小题给出的四个选项中，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。

8.如图所示，劲度系数A:=10N/m的轻质弹簧放置在光滑的水平面上，左端系在墙上，在大小为10N的

水平向左的推力尸作用下，物块A、B紧挨着弹簧处于静止状态，两物块不粘连，质量均为加=2kg。现

突然改变尸的方向使其水平向右，即变为拉力作用在物块B上，同时产的大小按某种规律变化，使A、B

一起以a=4m/s2的加速度向右做匀加速运动，直到A、B分离，弹簧始终处于弹性限度内，则（）

AB*

777777777777777777777777777777777777777777777

A.两物块刚开始向右做匀加速运动时，拉力为10N

B.弹簧刚好恢复原长时，两物块正好分离

C.从两物块一起做匀加速运动开始，经过亚s两物块正好分离

10

D.从两物块一起开始做匀加速运动到分离，拉力尸对物块做的功为L4J

【答案】CD

【解析】

A.系统静止时，弹簧的压缩量设为西，则

依=外

代入外=10N、左=10N/m,解得

玉=lm

两物块刚开始向右做匀加速运动时，对两物块由牛顿第二定律有

F+F^=2ma

代入数据可得

F=6N

故A错误;

两物块刚好分离时，物块之间的弹力正好为0,设此时弹簧的压缩量为々，对物块A由牛顿第二定律有

kx2=ma

解得

x2=0.8m

故B错误；

两物块一起做匀加速运动，分离时运动的位移

/=再—x2=0.2m

根据

解得

故C正确；

D.弹簧对两物块向右的弹力与单与弹簧的压缩量》的关系图像如图所示

弹力对两物块做正功，则有

..._(?2+)(占--2)

由胡克定律有

所=处、42="2

可得

%=L8J

两物块从一起做匀加速运动到分离，应用动能定理有

%+喙=gx2mv2-0

且

v=at

联立解得

%r■=L4J

故D正确。

故选CDo

9.如图，直角三角形OAC区域内有垂直于纸面向外、磁感应强度大小未知的匀强磁场，/A=30。、0C边

长为L,在C点有放射源S,可以向磁场内各个方向发射速率为vo的同种带正电的粒子，粒子的比荷为K。

S发射的粒子有g可以穿过0A边界，0A含在边界以内，不计重力、及粒子之间的相互影响。则（）

O

A.磁感应强度大小上

2KL

B.磁感应强度大小X-

KL

C.0A上粒子出射区域长度为L

D.0A上粒子出射区域长度为人

2

【答案】BC

【解析】

S发射的粒子有|■可以穿过0A边界，根据左手定则可知，当入射角与0C夹角为30。的粒子刚好从O点射

出，根据几何关系可知，粒子运动半径为

R=L

根据洛伦兹力提供向心力，则有

2

4贴=i喙

解得

B=2

KL

则沿CA方向入射粒子运动最远，半径为L,从OA上射出，故0A上粒子出射区域长度为L,

故选BC。

10.如图中所示，两条粗糙平行金属导轨倾斜固定放置（两导轨电阻不计）,倾角。=37。，间距d=lm,

电阻r=3C的金属杆与导轨垂直放置，导轨下端连接规格为“3V,3W”的灯泡L。在导轨内有长为1、宽为d

的矩形区域abed,该区域内有垂直导轨平面均匀分布的磁场，各处的磁感应强度B大小始终相等，B随时

间t变化图线如图乙所示。在t=0时，金属杆从PQ位置静此释放，向下滑动直到cd位置的过程中，金属

杆始终与导轨垂直，灯泡一直处于正常发光状态。则金属杆从PQ位置到cd位置的运动过程中，下列说法

正确的是（而37。=0.6,cos37o=0.8,重力加速度g取10m/s2）（）

乙

A.金属杆先做匀加速直线运动后做匀速直线运动

B.金属杆到达ab位置的速度大小为3m/s

C.金属杆与导轨间的动摩擦因数为0.5

D.金属杆克服安培力做功为6J

【答案】ABD

【解析】

A.因为灯泡一直处于正常发光状态，而磁场是先均匀增加后保持不变的，所以金属杆从PQ位置到ab位

置的过程中做匀加速直线运动，金属杆从ab位置到cd位置的过程中做匀速直线运动，且金属杆到达cd位

置时用时间1s,磁场强度正好达到2T,故A正确；

B.因为灯泡一直处于正常发光状态，所以回路中产生的感应电动势为

E=U+—P♦r=6V

U

根据法拉第电磁感应定律

E=Bdv

代入数据解得

v=3m/s

故B正确；

C.金属杆从开始到达ab位置的过程中根据

v=at

代入数据解得

a=3m/s2

金属杆在此过程中的受力情况为

根据牛顿第二定律可得

mgsin37°—pimgcos37°=ma

代入数据解得

〃=0.375

故C错误；

D.因为灯泡一直处于正常发光状态，所以整个过程电动势一直没变，在金属杆从开始到达ab位置的过程

中，回路中产生的电动势为

E=^=^s=空/d

△tktkt

代入数据解得

I-3m

金属杆从ab位置到cd位置的过程中的受力情况为

"吆

则

F=BId=B—d=2N

r女U

安培力对金属杆做功为

W=—E*=~6J

故D正确。

故选ABDo

三、非选择题:共54分。第11〜14题为必考题，考生都必须作答。第15〜16题为选考题，考生

根据要求作答。

(~)必考题:共42分。

II.某同学利用三个完全相同的弹簧测力计进行验证力的平行四边形定则实验，将弹簧测力计内固定在水

平面上，然后将弹簧测力计甲、乙挂在细绳套上。

(1)某次实验时，弹簧测力计甲、乙沿水平方向将结点拉至图。中的。点，弹簧测力计甲和丙垂直，弹簧

测力计甲和乙的夹角为120。，弹簧测力计甲、乙的读数分别为2.0N、4.0N,弹簧测力计丙的示数如图6所

示，则弹黄测力计丙的读数为No

（2）在进行数据处理时，发现某次实验甲、丙合力方向与乙的拉力方向接近共线，但乙的示数大于甲、丙

合力的大小，造成这种现象的原因可能是o

（3）操作时用刻度尺测出弹簧测力计乙4.0N刻度线到零刻度线的距离为8.0cm,则弹簧测力计乙中弹簧

的劲度系数为4=N/m„（结果保留整数）

【答案】3.5可能乙与甲、丙不在同一平面内（合理即可）50

【解析】

⑴⑴由弹簧测力计的读数规则和力的合成规则可知，弹簧测力计丙的读数为3.5N.

（2）⑵甲、丙合力方向和乙的拉力方向接近共线，大小不同，。点静止，乙的示数大于甲、内合力大小，说

明乙的拉力可能在竖直方向存在分力，可能乙与甲、丙不在同一平面内。

（3）［3］弹簧测力计乙的4.0N刻度线到。刻度线的距离为8.0cm,则说明弹簧测力计乙的伸长量为8.0cm,

则弹簧测力计乙中弹簧的劲度系数为

F40

%=—=—^-N/m=50N/m

x0.08

12.某实验小组计划用D1S测新型锂电池的电动势和内阻。

（1）该实验小组将待测锂电池、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、开关及若干导线连接

成的电路如图甲所示，图中未接导线的A端接在了8点，从实验操作的角度来看，存在的主要问题是

，闭合开关前滑动变阻器的滑片应该移至（填“最左端"“中央''或"最右端”）o

图甲

（2）实验小组的两个同学分别将实验数据在U-/坐标系中描点连线，得到的关系图线如图乙中的直线I

和直线II所示，其中作出直线II的那个同学的实验一定是将A端接到了（填“CD”或

“E"）点，计算锂电池的电动势和内阻应该以（填“直线I”或直线H"）为准，测得锂电池的

电动势为V,内阻阻值为C。

图乙

（3）某同学用一个旧锂电池给标有“3V,6W”的小灯泡供电，发现灯泡并不发光，检查灯泡、线路均没

有故障，该同学对造成此现象的原因进行了猜想与分析后，认为是旧锂电池老化后内阻变大所致，为了验

证猜想，他先将电压表（内阻极大）单独接在电池的两极，测得电压为2.6V,后将电流传感器直接接在电

池的两极，测得电流为7.2mA,由此可粗测出旧锂电池的内阻约为Q（结果保留一位小数）。

【答案】开关不能控制电压传感器最左端D直线I2.82361.1

【解析】

（1）UI图中未接导线所连接的是电压传感器，应将其接在开关的。接线柱上，如果接在3点，则开关不能

控制电压传感器。

⑵闭合开关前应使滑动变阻器接入电路的阻值最大以保护电路，故滑片应移至最左端。

（2）⑶根据直线II计算出的内阻的阻值远大于直线I的，说明电路中有其他电阻等效到电源内部，测得的

是等效内阻，根据电路的实际情况应该是定值电阻在电压表的测量范围之外，故该同学一定是将A端接到

了。点。

[4]要相对准确测量锂电池的电动势和内阻，应根据直线I进行处理和计算。

[5]由图线I纵截距可知锂电池电动势为

£=2.8V

⑹由图线I斜率的绝对值可知，锂电池内阻为

r=2Q

（3）[7]电压表内阻足够大，用电压表直接测出的旧锂电池的路端电压近似为电动势，用灵敏电流表（内阻

可忽略）测出的电流可视为旧锂电池的短路电流，故旧锂电池的内阻约为

2.6V

/=互_361.IQ

/短7.2x10-3A

13.如图所示，在水平荧光板MN的上方分布了水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为5,方向垂直纸

面向里，。为MN中点，。点正上方有一粒子源S,能够在纸面内向各个方向发射速度大小为丫=幽的

m

粒子，已知粒子的电荷量为4(4>0)、质量为机，MN=2及d，OS=d，不计粒子间的相互作用及粒

子重力。求:

⑴从粒子源发射的粒子运动到板的最短时间;

(2)粒子打到板上的区域长度。

XXXXXX

XXxSxXX

XXXXXX

XXXlXXX

MN

Tim「

【答案】(1)k；Q)(&+Dd

5Bq

【解析】

(1)设粒子在磁场中运动的轨道半径为R,由

mv2

qvB=

R

得

Dmv

R=——=a

Bq

周期

2兀m

1-----

Bq

当粒子从S出发运动到。点时的最短时间，相应轨迹圆心角为60°,如图，粒子从S出发运动到板的最短

时间为

60°271m7im

------x------

360°Bq3Bq

XXXXXX

(2)粒子入射速度方向合适，可以使OM全部有粒子打到；若粒子沿着SO方向发射，轨迹恰好与MN相切

于A点。所以，粒子打到板上的区域长度为

叵R+R=（亚+l）d

XXXXXX

14.如图所示，倾角为0=53。的光滑斜面底端固定一劲度系数为100N/m的轻弹簧，弹簧上端连接质量为5kg

的物块Q,Q与平行斜面的轻绳相连，轻绳跨过轻质光滑定滑轮O与套在光滑竖直杆上的质量为0.8kg的物

块P连接，图中0、B两点等高，间距d=0.3m。初始时在外力作用下，P在A点静止不动，A、B间距离

h=0.4m,此时轻绳中张力大小为力N。现将P由静止释放，取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:

(1)P上升至B点时的速度大小：

(2)P上升至B点的过程中，Q克服轻绳拉力做的功。

【答案】(l)2gm/s；(2)8J

【解析】

(1)在外力作用下，P在A点静止不动时，假设弹簧伸长量为xi,

对于物块Q有

T=mQgsinO十kxi

代人数据解得

xi=0.1m

P上升至B点时，P与Q的速度关系为

VQ=VPCOS90°=0

物块Q下降距离为

Ax=OA-OB=0.5m-0.3in=0.2m

即弹簧压缩

X2=0.2m-0.1m=0.1m

弹簧的形变量不变，因此弹性势能不变，对物块P、Q及弹簧，根据能量守恒有

Axsin53°-mpgh=|mpv^

解得

vp=2百m/s

（2）P上升至B点的过程中，由于弹簧对Q所做的功为0,对Q由动能定理得

mQgX2sin53o-W=0

可得

W=mQgX2sin53°=8J

（二）选考题:共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分

O

15.[选修3-3]

（1）一定质量的理想气体在状态A时的压强为2xl05pa，体积为In?,温度为200K,经历了如图所示

一系列的变化，气体在状态。时的压强为Pa；从状态A变化到状态8的过程中，气体对外界

做的功是___________J；气体从状态A到状态3的过程是（填“吸”或"放"）热过程；气体从状

态8到状态C的过程是（填“吸”或“放”）热过程。

【答案】2.5xlO32xl05吸吸

【解析】

川题图知，从状态A到状态8的V-T图线的反向延长线过原点，根据匕匕=。知，从状态A到状态8,

气体做等压变化，故

p=p=2xlO5Pa

rBrA

从状态B到状态。，气体的体积不变，是等容升温过程，由普=皆得

Pc=2^=2.5x105Pa

TR

⑵从状态A到状态5的过程中气体体积增大，气体对外界做的功，由

W=PBVB-P^A=PA^V

代入数据得

W=2X105J

[3]从状态A到状态B,气体的体积增大，气体对外做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可

知AUnQ+W,其中AU>0,W<0,故

Q〉0

则气体从状态A到状态B的过程是吸热过程

[4]从状态8到状态。，气体的体积不变，是等容过程，气体对外不做功，外界对气体也不做功，气体温度

升高，内能增大，即△"〉()，的=0,故

Q>0

则气体从状态B到状态。的过程是吸热过程。

(2).如图所示，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关

K关闭，A侧空气柱的长度为L=12.0cm,温度为300K；B侧水银而比A侧的高h=4.0cm。已知大气压强

P=76.0cmHgo为了使A、B两侧的水银面等高，可以用以下两种方法:

①开关关闭的情况下，改变A侧气体的温度，使A、B两侧的水银面等高，求此时A侧气体温度;

②在温度不变的条件下，将开关K打开，从U形管中放出部分水银，使AB两侧的水银面等高，再闭合开

关K。求U形管中放出水银的长度。(结果保留一位小数)

【答案】①237.5K；②5.2cm

【解析】

①气体压强为

Pi=+4cmHg=80cmHg,p?-76cmHg

依题意气柱长度4=12cm,&=10cm,根据理想气体状态方程，有

PiS_々A2s

代入数据解得

T2=237.5K

②T不变，则

PN\=P3%

即

MS=PoJS

得