2021届湖南四大联考新高考原创预测试卷（四）物理

2021届湖南四大名校联考新高考原创预测试卷（四）

物理

★祝考试顺利★

注意事项：

1、考试范围：高考范围。

2、答题前，请先将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色签字笔填写在试题卷和答题卡

上的相应位置，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。用2B铅笔将答题卡上试卷

类型A后的方框涂黑。

3、选择题的作答：每个小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂

黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非选择题答题区域的答案一律无效。

4、主观题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸

和答题卡上的非答题区域的答案一律无效。如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答

案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。

5、选考题的作答：先把所选题目的题号在答题卡上指定的位置用2B铅笔涂黑。答案用

0.5毫米黑色签字笔写在答题卡上对应的答题区域内，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非选

修题答题区域的答案一律无效。

6、保持卡面清洁，不折叠，不破损，不得使用涂改液、胶带纸、修正带等。

7、考试结束后，请将本试题卷、答题卡、草稿纸一并依序排列上交。

一、单项选择题（本题共8个题目，每题3分，共24分.每个题目只有一个选项

符合要求，选对得4分，选错得0分）

1.下列物理量的负号表示大小的是（）

A.速度v=-2m/sB.位移s=-8m

C.重力势能综=-5（）JD.力做功为W=-10J

【答案】C

【解析】

【详解】A.速度v=-2m/s的“一”表示速度方向与正方向相反，故A错误；

B.物体的位移s=-8m,负号表示位移方向与正方向相反，故B错误；

C.物体的重力势能Ep=-50J的“一”表示重力势能比0小，表示大小，故C正确；

D.阻力做功为W=-10J,负号表示该力是阻力，不表示大小，故D错误。

故选C»

2.在教室门与地面间缝隙处塞紧一个木楔（侧面如图所示），能把门卡住不易被风吹动。下列

分析正确的是（）

木楔

顶角f很小

A.门不易被风吹动的原因是因为风力太小

B.门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小小于地面给木楔的摩擦力大小

C.门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小等于地面给木楔的摩擦力大小

D.塞在门下缝隙处的木楔，其顶角抚论多大都能将门卡住

【答案】C

【解析】

【详解】ABC.对木楔受力分析，受重力、支持力、压力和摩擦力，如图所示

木楔俨顶角8很小

竖直方向

N=FcosB+mg

水平方向

f=FsinQ

则门被卡住时，不是因为风太小，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小等于地面给木

楔的摩擦力大小，故AB错误，C正确。

D.最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，为

fmax-fiN-H(FcosQ+mg')

考虑摩擦自锁情况，不管多大的力F均满足满足

〃(FcosQ+mg)>Fsin0

由于机很小,故只要//>tan0即可，题中由于。很小，故很容易满足自锁条件；即顶角礴足闫anO

才能将门卡住，故D错误。

故选C«

3.设物体运动的加速度为〃、速度为力位移为X、所受合外力为凡现有四个不同物体的运

动过程中某物理量与时间关系图象，如图所示，已知f=0时刻物体的速度均为零，则其中表

示物体做单向直线运动的图象是（）

【答案】C

【解析】

【详解】A.位移与时间图像，横轴以上位移为正，横轴以下位移为负，所以选项A为往复运

动，A错误；

B.横轴以上速度为正横轴以下速度为负，也是往复运动，B错误；

C.在0-2s间，物体沿正方向做匀加速直线运动，2s-4s间物体沿正方向做匀减速直线运动，

由Av=/可知在4s末物体速度减小到零，然后重复之前的运动，选项C为单向的直线运动,

C正确；

D.O-ls间物体沿正方向做匀加速直线运动，l-2s间物体沿正方向做匀减速直线运动，到2s

末速度减小到零，2s-3s间物体沿负方向做匀减速直线运动，所以选项D往复运动，D错误。

故选C。

4.取水平地面为重力势能零点，一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其重力势能是动能3

倍，不计空气阻力，该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为（)

711T715兀

A.-B.-C.一D.—

64312

【答案】C

【解析】

【详解】设抛出时物体的初速度为V0,高度为色物块落地时的速度大小为V,方向与水平方

向的夹角为a。根据机械能守恒定律得

—mVg+mgh=—mv~

据题有

-1mVy=mgh

联立解得

v=2vo

则

1

cosa=一

2

可得

71

a--

3

故选C。

5.如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为M的物体4、B（B

物体与弹簧连接），弹簧的劲度系数为我,初始时物体处于静止状态.现用竖直向上的拉力厂

作用在物体A上，使物体A开始向上做加速度为a的匀加速运动，测得两个物体的v—z图像

如图乙所示（重力加速度为g）,则（）

B.外力施加的瞬间A、8间的弹力大小为M（g・a）

C.A、3在外时刻分离，此时弹簧弹力恰好为零

D.弹簧恢复到原长时，物体3的速度达到最大值

【答案】B

【解析】

【详解】A.施加产前，物体A3整体平衡，根据平衡条件有:

2Mg=kx

解得:

A-

k

故A错误；

B.施加外力F的瞬间，对8物体，根据牛顿第二定律有：

F*一Mg-FAB=Ma

其中

F为=2Mg

解得：

故B正确；

C.物体A、B在A时刻分离，此时A、8具有共同的丫与“；且死"=0;对B：

p'#—Mg-Ma

解得：

F'.»=M（g-a）

弹力不为零，故c错误；

D.而弹簧恢复到原长时、8受到的合力为重力，已经减速一段时间；速度不是最大值；故D

错误。

故选B.

【点睛】本题关键是明确A与B分离的时刻，它们间的弹力为零这一临界条件；然后分别对

AB整体和B物体受力分析，根据牛顿第二定律列方程及机械能守恒的条件进行分析。

6.在发射一颗质量为〃7的人造地球同步卫星时，先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道I

上（离地面高度忽略不计），再通过一椭圆轨道n变轨后到达距地面高为力的预定圆轨道川上。

已知它在圆形轨道I上运行的加速度为g,地球半径为R,卫星在变轨过程中质量不变，则

）

A.卫星在轨道in上运行的加速度为‘一

[R+hJ

c.卫星在轨道ni上运行时经过P点的速率小于在轨道II上运行时经过P点的速率

D.卫星在轨道ni上的机械能大于在轨道I上的机械能

【答案】D

【解析】

【详解】AB.卫星在轨道III上运行时，根据牛顿第二定律得

在地球表面，由

联立解得卫星在轨道in上的加速度为

线速度为

R+h

故AB错误;

c.卫星要从椭圆轨道]I变轨后到达圆轨道in上，在P点必须加速，所以卫星在轨道in上运行

时经过p点的速率大于在轨道H上运行时经过尸点的速率，故c错误；

D.卫星从轨道I变轨到轨道n,在。点要加速，机械能增加。在椭圆轨道n运动时卫星的机

械能不变。卫星要从轨道n变轨后到达圆轨道ni上，在p点必须加速，机械能增加，所以卫

星在轨道IH上的机械能大于在轨道I上的机械能，故D正确。

故选D。

7.如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端可绕。点转动，把小

球拉至A处，弹簧恰好无形变。将小球由静止释放，当小球运动到。点正下方B点时，降低

的竖直高度为〃，速度为攻设弹簧处于原长时弹性势能为零，则小球（）

A.由A到B重力做的功等于mgh

1,

B.由A到8重力势能减少一旭了

2

C.由A到B克服弹力做功为mgh

D.到达位置B时弹簧的弹性势能为mgh

【答案】A

【解析】

【详解】A.重力做功只与初末位置的高度差有关，则由A至8重力功为〃?"，故A正确；

B.由A至8重力做功为机g〃，则重力势能减少加的，小球在下降中小球的重力势能转化为动

能和弹性势能，所以

12

mgh>万,7iv

故B错误；

C.根据动能定理得

,12

mgh+W）<■=­mv

1,

所以由A至B小球克服弹力做功为mgh--mv12,故C错误；

D.弹簧弹力做功量度弹性势能的变化，所以小球到达位置B时弹簧的弹性势能为zng/j—

1,

-mv~,故D错误。

2

故选A»

8.如图所示，质量为，”的人立于平板车上，人与车的总质量为M,人与车以速度也在光滑水

平面上向右运动，当此人相对于车以速度V2竖直跳起时，车的速度变为（）

11—V1

rTVTVTAvVTVVTTvTTTTVTTTT

Mv-MV..B.MV'--,向右

A.—x!--------7向右

M-mM—m

c,竺匚竺1,向右

D.vi,向右

M-m

【答案】D

【解析】

【详解】人和车在水平方向上动量守恒，当人竖直跳起时，人和之间的相互作用在竖直方向

上，在水平方向上的仍然动量守恒，水平方向的速度不发生变化，所以车的速度仍然为片，

方向向右

故选D。

二、多项选择题（本题共4个题目，每题4分，共16分.题目有多个选项符合要

求，全部选对得4分，选不全得2分，有选错得0分）

9.如图所示为一向右匀速行驶的车厢，。绳将一小球悬挂在车内的天花板上，。绳一端系在车

厢壁上，另一端系在小球上，使。绳偏离竖直方向，匕绳水平，球与车相对静止。用不表示。

绳的拉力，乃表示〃绳的拉力。如果车改为向右匀加速行驶，稳定后，球与车仍保持相对静止，

则拉力T,和乃的变化情况可能是（）

ATi增大，不减小B.Ti增大,乃不变

C.Ti不变，不减小D.Ti增大，72增大

【答案】AC

【解析】

【详解】静止时，设“绳与竖直方向的夹角为仇根据平衡，解得

T-mg

1cos6

乃=〃?gtan。

当车向右做匀加速直线运动，若加速度较大，匕绳会收缩，a绳与竖直方向的夹角变大，则力

增大，不减小。

若〃绳竖直方向的夹角不变，根据牛顿第二定律得

Lmg

1cos。

T\sinQ-T2=ma

解得

T2=mgtanQ-ma

则不变，T2减小。

故AC正确，BD错误。

故选ACo

10.如图所示，一个质量为0.4kg的小物块从。点以％=lm/s的初速度从水平台上的。点水平

飞出，击中平台右下侧挡板上的尸点。现以。为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐

标系，挡板的形状满足方程y=6（单位：m）,不计一切摩擦和空气阻力，g=10m/s2,则

A.小物块从。点运动到P点的时间为1s

B.小物块刚到P点时速度方向与水平方向夹角的正切值等于5

C.小物块刚到P点时速度的大小为10m/s

D.小物体位移大小为J记m

【答案】AD

【解析】

【详解】A.由题意可知，小物块从。点水平抛出后，根据平抛运动的规律有

12

y=~~8f，后皿

又有

y=x2-6

联立解得r=ls,故A正确；

BC.到达尸点时竖直分速度

vv=^r=10xlm/s=10m/

则尸点的速度

v/J=VT+100m/s=Vi01m/s

方向与水平方向夹角的正切值

V.

tan<z=—=10

%

故BC错误；

D.小物体的水平位移

x=%，=Ixlm=1m

竖直位移

y=x2-6=-5m

根据平行四边形定则知，小物体的位移大小

s-y]x2+y2-Jl+25m=V26m

故D正确。

故选ADo

11.如图所示，卫星1为地球同步卫星，卫星2是周期为3小时的极地卫星，只考虑地球引力,

不考虑其他作用的影响，卫星1和卫星2均绕地球做匀速圆周运动，两轨道平面相互垂直，运

动过程中卫星1和卫星2有时处于地球赤道上某一点的正上方.下列说法中正确的是（）

A.卫星1和卫星2的向心加速度之比为1：16

B.卫星1和卫星2的速度之比为1：2

C.卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为24小时

I）.卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为3小时

【答案】ABC

【解析】

【详解】A、卫星1是地球同步卫星，周期为24小时;卫星2的周期为3小时,

GMm4万2GMm,442

根据万有引力提供向心力得:

r；12

.2*T»21

解得：，=4,向心加速度〃=—_，，则刍=二责==，A正确;

2

r2Ta2也216

B、线速度丫=幺二，则以=隼=4，B正确；

T岭也2

CD、若某时刻卫星1和卫星2处于地球赤道上某一点的正上方，而卫星1周期为24小时，卫

星2周期为3小时，所以再经过24小时，两个卫星又同时到达该点正上方，所以卫星1和卫

星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为24小时，C正确，D错误.

12.如图所示，将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧有一固定在水平面上的物块。

今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则以下

结论中正确的是（）

A.半圆槽内由A向8过程中小球的机械能守恒，由B向C的过程中小球的机械能也守恒

B.小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒

C.小球自半圆槽的最低点8向C点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒

D.小球离开C点以后，将做斜抛运动

【答案】CD

【解析】

【详解】A.只有重力或只有弹力做功时物体机械能守恒，小球在半圆槽内运动由B到C过程

中，除重力做功外，槽的支持力也对小球做功，小球机械能不守恒，由此可知，小球在半圆

槽内运动的全过程中，小球的机械能不守恒，故A错误；

B.小球在槽内运动的前半过程中，左侧物体对槽有作用力，小球与槽组成的系统水平方向上

的动量不守恒，故B错误；

C.小球自半圆槽的最低点8向C点运动的过程中，系统在水平方向所受合外力为零，故小球

与半圆槽在水平方向动量守恒，故C正确；

D.小球离开C点以后，既有竖直向上的分速度，又有水平分速度，小球做斜上抛运动，故D

正确。

故选CDo

三、实验题(每空2分，共14分)

13.用半径均为r的小球1和小球2碰撞来验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示，斜槽与

水平槽圆滑连接。安装固定好实验装置，竖直挡板上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，用夹

子固定，小球球心与。点位置等高，实验步骤如下：

步骤1：不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在竖直挡板上。重复多次，确

定小球落点的平均位置P；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复

多次，确定碰撞后两小球落点的平均位置M、N；

步骤3：用毫米刻度尺测得。点与M、P、N三点的竖直方向的距离分别为加、h2、加。

(1)两小球的直径用螺旋测微器核准相等，测量结果如图乙，则两小球的直径均为mm。

(2)设球1和球2的质量分别为附、m2,若满足_____，则说明碰撞过程动量守恒，若还满足______,

则说明两球发生的碰撞为弹性碰撞。(用“，也、，〃2、hi、力2、力3表示)

【答案】(1).9.846

【解析】

【详解】(1)口］小球的直径

9.5mm+34.7x0.01mm=9.847mm。

(2)［2］小球离开轨道后做平抛运动，水平方向

竖直方向

人小2

由题意可知，碰撞前球1的速度为

碰撞后球1的速度为

碰撞后球2的速度为

碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

町％=町匕+m2v2

整理得

（2）［3］两球发生的碰撞为弹性碰撞，满足能量守恒

121212

耳町%=/町%+］加2%

整理得

呵_叫?

44十40

14.某同学用如图1所示装置验证机械能守恒定律，悬线下吊着磁铁A,磁铁的磁性较强，A

下吸着一个小球C,不计球的大小，B是固定挡板，测出静止时球离地面的高度九，悬点。

到球的距离L,将球拉离竖直位置到某一位置，悬线拉直，用米尺测出这时球与尺的接触点离

天花板的高度力2,释放小球，让小球与磁铁一起做圆周运动，到最低点时磁铁与挡板碰撞后

小球由于惯性继续向前运动做平抛运动，测出小球做平抛运动的水平位移x,当地的重力加速

度为g。

0

人1

7F777777777777777777773,〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃力〃〃〃X

整理得

L—h-,

4/?,

(3)[3][4]若实验测得重力势能的减少量大于动能的增加量，导致误差的可能原因有：受到空气

阻力；磁铁对小球的引力使平抛的初速度比小球到挡板时的速度小；小球在平抛过程中有一

部机械能转化成小球转动的动能。

(4)[5]由要验证的关系式

X2

L—"h,-4/-7；-

可知，图像应是

x2—(L—//,)

图像，故D正确。

四、解答题(共46分)

15.如图所示，一根不可伸长的轻绳长L=1.25m,一端固定在O'点，另一端系一质量，"=lkg

的小球.将轻绳伸直拉至水平，小球由位置A静止释放，小球运动到最低点O时轻绳刚好被

拉断，。点下方有一倾角8=45。的固定斜面，小球恰好垂直打在斜面上，取g=10m/s2求：

(1)轻绳刚要拉断时绳的拉力大小；

(2)小球从。点运动到斜面的时间。

【答案】(1)30N；(2)0.5s

【解析】

【详解】(1)小球下摆过程，由机械能守恒定律得

mgL=；mv^

解得

%=5m/s

在最低点，由牛顿第二定律得

F-mg=m-

解得

F=30N

（2）绳子断裂后小球做平抛运动，到达斜面时，竖直分速度

vv=%tan45=%=5m/s

在竖直方向

%=gt

解得

Z=—=—s=0.5s

g10

16.我国航天技术飞速发展，设想数年后宇航员登上了某星球表面.宇航员手持小球从高度为

h处，沿水平方向以初速度v抛出，测得小球运动的水平距离为L.已知该行星的半径为R，

引力常量为G.求：

（1）行星表面的重力加速度；

（2）行星的平均密度.

2hv23/iv2

【答案】（1）（2）p=

27TRGI}

【解析】

（1）小球平抛运动的水平位移x=L.

Y[

则平抛运动的时间/=一=一.

VV

根据h=ggt2得，星球表面的重力加速度8=1=蟹.

Mm

（2）根据G

商加g得，

gR2_2hv2R2

星球的质量M

~G~~GI3

Ihv^R2

则星球的密度M上歹ri=2景=而3A谑v2.

丁

17.如图所示，水平光滑的地面上有A、B、C三个可视为质点的木块，质量分别为1kg、3kg、

3kg,木块A的左侧有一半径R=O.lm的固定的竖直粗糙半圆弧轨道，一开始B、C处于静止

状态，B、C之间的弹簧处于原长，给木块A一个水平向右的初速度，大小为匕=8m/s,与木

块B碰撞后，A被反弹，速度大小变为％=4m/s。若A恰好能通过圆弧轨道的最高点，重力

加速度g取lOm/s2,求

(1)木块A克服圆弧轨道摩擦所做的功；

(2)弹簧具有的最大弹性势能。

【答案】(D5.5J；(2)121

【解析】

【详解】(1)由木块A恰好能通过圆弧轨道最高点有

或

K

解得

VA=lm/s

木块A从最低点到最高点的过程，由动能定理得

1212

-mAg-2R-W(=-wAvA--/nAv2

解得

Wf=5.5J

(2)以水平向右为速度的正方向，根据动量守恒定律得

//UV|=A7?BVB-ZWAV2

解得

VB=4m/s

弹簧压缩至最短时，B、C速度相同，根据动量守恒定律得