2027年普通高等学校招生全国统一考试（高考）物理模拟卷及答案

第1页2027年普通高等学校招生全国统一考试（高考）物理模拟卷及答案注意事项1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。3.回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。4.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。命题说明本卷依据《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》命制，覆盖力学、电磁学、热学、光学与近代物理五个模块，其中力学与电磁学合计约占70%。全卷难度结构为：容易题约30%，中等题约50%，较难题约20%，预估难度系数0.62。试题情境全部为原创，重点考查物理模型建构能力、图像信息提取能力和多过程分析能力。解题所需数据：重力加速度g取10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8，元电荷e=1.6×10⁻¹⁹C，光在真空中的传播速度c=3.0×10⁸m/s。计算结果如无特别说明，均保留两位或三位有效数字。一、单项选择题本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.从倾角θ=37°的足够长斜面顶端A点，沿水平方向以初速度v₀=10m/s抛出一个小球，小球最终落在斜面上的B点。不计空气阻力。则A、B两点间的距离为A.12.5mB.15.0mC.18.75mD.25.0m2.某双星系统由两颗恒星1、2组成，两星在彼此间的万有引力作用下，绕其连线上的某点O做匀速圆周运动。若两星的质量之比m₁:m₂=2:1，则A.两星做圆周运动的半径之比r₁:r₂=2:1B.两星做圆周运动的线速度大小之比v₁:v₂=1:2C.两星做圆周运动的向心加速度大小之比a₁:a₂=1:1D.两星做圆周运动的周期之比T₁:T₂=1:23.一平行板电容器水平放置，两极板通过开关S与电动势为E的直流电源相连，板间有一带电油滴恰好处于静止状态。保持开关S闭合，将上极板缓慢向上平移一小段距离（油滴仍在板间）。则A.两极板间的电压增大，油滴仍保持静止B.两极板间的电场强度减小，油滴向下做加速运动C.极板上所带电荷量增大，油滴向上做加速运动D.两极板间的电场强度不变，油滴仍保持静止4.一理想变压器原线圈接在u=220√2sin100πt（V）的交流电源上，原、副线圈的匝数比为n₁:n₂=10:1，副线圈接一阻值为22Ω的定值电阻。下列说法正确的是A.副线圈两端电压的有效值为22VB.该交变电流的频率为100HzC.原线圈中电流的有效值为2.2AD.该定值电阻消耗的电功率为44W5.一半圆形玻璃砖的直径界面水平放置。一束单色光沿半径方向射入玻璃砖的圆弧面，射向圆心O，在直径界面上的入射角为45°。已知该玻璃对该单色光的折射率n=1.5，sin41.8°≈0.667。则A.该光在直径界面上发生全反射，反射角为45°B.该光在直径界面上发生全反射，反射角为41.8°C.该光能射出玻璃砖，折射角为30°D.该光能射出玻璃砖，折射角为28°6.一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅A=5cm，波长λ=4m，波速v=2m/s。t=0时刻，x=0处的质点位于平衡位置且沿y轴正方向运动。则t=0.5s时，x=3m处的质点A.位于平衡位置，沿y轴正方向运动B.位于平衡位置，沿y轴负方向运动C.位于波峰，沿y轴负方向运动D.位于波谷7.用不同频率ν的单色光分别照射同一金属表面，测出对应的遏止电压Uc，作出Uc-ν图像是一条直线。已知该直线的斜率为k，与横轴的交点坐标为（ν₀，0），电子电荷量大小为e。则A.普朗克常量h=k/eB.普朗克常量h=keC.该金属的逸出功为eν₀/kD.该金属的截止频率为-ν₀二、多项选择题本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.一水平传送带以v=2m/s的速度匀速向右运动，传送带左、右两端相距L=5m。现将一小物块（可视为质点）无初速度地轻放在传送带的左端。已知物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2。则A.物块在传送带上运动的加速度大小为2m/s²B.物块加速到与传送带速度相同所用的时间为1sC.物块在传送带上运动的总时间为3.5sD.物块在传送带上留下的划痕长度为1m9.电阻不计的光滑水平导轨上放有一正方形金属线框，线框边长L=0.2m，总电阻R=0.1Ω。线框在水平外力作用下，以v=1m/s的速度匀速向右穿过一宽度d=0.4m的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，磁感应强度B=0.5T。则A.线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量为0.2CB.线框完全处于磁场中运动时，线框中的感应电流为1AC.线框穿过整个磁场区域的过程中，外力所做的功为0.04JD.线框穿过整个磁场区域的过程中，线框中产生的焦耳热为0.04J10.用回旋加速器加速质子，D形盒的半径为R，两盒间所加交变电压为U，磁感应强度为B，质子的质量为m、电荷量为q，不考虑相对论效应。则A.所加交变电压的频率应为qB/(2πm)B.质子获得的最大动能为q²B²R²/(2m)C.增大交变电压U，质子获得的最大动能增大D.增大交变电压U，质子在加速器中运动的总时间变短三、非选择题本题共5小题，共54分。11.（6分）某同学用自由落体法测量当地的重力加速度。小钢球由静止释放后竖直下落，先后通过固定在铁架台上的光电门1和光电门2，两光电门之间的距离h可以调节。测得小钢球通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt₁、Δt₂。（1）用20分度游标卡尺测量小钢球的直径，主尺读数为10mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上某条刻度线对齐，则小钢球的直径d=＿＿＿＿mm。（2）小钢球通过光电门2时的速度大小v₂=＿＿＿＿（用d、Δt₂表示）。（3）改变h，测得多组数据。以v₂²为纵轴、h为横轴作出图像，图线是一条直线，其斜率为k。若小钢球下落过程中机械能守恒，则当地的重力加速度g=＿＿＿＿（用k表示）。（4）若考虑空气阻力的影响，则g的测量值＿＿＿＿（选填“偏大”或“偏小”）真实值。12.（9分）某同学用下列器材测量一节干电池的电动势E和内阻r：待测干电池（电动势约1.5V，内阻约1Ω）；电压表V（量程0~3V，内阻约3kΩ）；电流表A（量程0~0.6A，内阻约0.5Ω）；滑动变阻器R（0~20Ω）；开关S、导线若干。（1）请在答题卡的方框内画出本实验的电路图。（2）该同学正确连接电路后，改变滑动变阻器接入电路的阻值，测得多组电流表、电压表的示数，如下表所示。表1电压表与电流表示数记录序号123456I/A0.100.200.300.400.500.60U/V1.421.351.281.201.131.05请在坐标纸上作出U-I图线，并由图线求出E=＿＿＿＿V，r=＿＿＿＿Ω。（3）考虑到电压表的分流作用，该实验测得的电动势E测与真实值E真相比＿＿＿＿，测得的内阻r测与真实值r真相比＿＿＿＿（均选填“偏大”“偏小”或“相等”）。13.（11分）光滑水平面上静置一质量m₂=2kg的物块2，其右侧与一轻弹簧的左端相连，弹簧的右端固定。质量m₁=1kg的物块1以v₀=6m/s的速度沿水平方向向右运动，与物块2发生弹性碰撞，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内。（1）求碰后瞬间物块1、2的速度大小和方向。（2）求弹簧被压缩到最短时具有的弹性势能。（3）求从碰后瞬间到弹簧第一次恢复原长的过程中，弹簧对物块2的冲量大小。14.（12分）M、N为两块平行金属板，板间电压为U。一质量为m、电荷量为+q的粒子从M板上的小孔由静止释放，经板间电场加速后，从N板上的小孔沿垂直于磁场边界的方向射入一宽度为L的匀强磁场区域。磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B。粒子从磁场右边界射出时，速度方向与射入方向之间的夹角为60°。不计粒子重力。（1）求粒子射入磁场时的速度大小v。（2）求磁感应强度B的大小（用m、q、U、L表示）。（3）求粒子在磁场中运动的时间t（用m、q、B表示，并进一步用m、q、U、L表示）。15.（16分）间距为L=0.5m的两条平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨足够长，左端接一阻值R=0.3Ω的电阻。导轨间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.4T。一质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒垂直放置在导轨上，与导轨接触良好。t=0时刻，金属棒在水平向右的恒力F=0.2N的作用下由静止开始运动。导轨的电阻不计。（1）求金属棒运动的最大速度vₘ，以及此时电阻R两端的电压。（2）金属棒达到最大速度后撤去恒力F，求此后金属棒继续滑行的距离s。（3）求从撤去F到金属棒停止运动的过程中，电阻R上产生的焦耳热。参考答案与评分标准本部分给出全卷15道试题的参考答案、详细解析与评分细则，供阅卷与讲评使用。选择题只给答案与解析；非选择题按步骤给出分值分配，评分时须关注公式书写、单位与方向表述。（一）选择题答案速查题号1234567答案CBBAABB题号8910答案ABDACDABD（二）选择题详细解析第1题（C）设小球在空中飞行的时间为t，水平位移x=v₀t，竖直位移y=½gt²。小球落在斜面上，故tan37°=y/x=gt/(2v₀)，代入得0.75=10t/(2×10)，解得t=1.5s。于是x=15m，y=11.25m，A、B两点间距离s=x/cos37°=15/0.8=18.75m。选项C正确。第2题（B）双星系统中两星绕共同圆心做匀速圆周运动，角速度相同，周期相同，故D错误。两星间的万有引力提供各自的向心力，大小相等，即m₁ω²r₁=m₂ω²r₂，得r₁:r₂=m₂:m₁=1:2，故A错误。由v=ωr得v₁:v₂=1:2，B正确。由a=ω²r得a₁:a₂=1:2，C错误。第3题（B）开关S保持闭合，电容器两极板间电压U始终等于电源电动势E，保持不变，A错误。上极板向上平移，板间距离d增大，由E场=U/d知板间电场强度减小。油滴原来受重力与电场力平衡，电场力减小后合力向下，油滴向下做加速运动，B正确，D错误。由C=εS/(4πkd)知电容减小，再由Q=CU知极板所带电荷量减小，C错误。第4题（A）由u=220√2sin100πt（V）知电压最大值U₁ₘ=220√2V，有效值U₁=220V，角频率ω=100πrad/s，故频率f=ω/(2π)=50Hz，B错误。由U₁/U₂=n₁/n₂得U₂=22V，A正确。副线圈电流I₂=U₂/R=1A，由I₁/I₂=n₂/n₁得I₁=0.1A，C错误。电阻消耗的功率P=U₂²/R=22²/22=22W，D错误。第5题（A）光沿半径方向射入圆弧面时入射角为零，不发生偏折，直接到达圆心O处的直径界面，此时入射角i=45°。全反射临界角满足sinC=1/n=1/1.5≈0.667，即C≈41.8°。由于i=45°大于C，光在直径界面上发生全反射，不能射出玻璃砖，故C、D错误；反射角等于入射角，为45°，A正确，B错误。另可验证：由n=sini/sinr得sinr=1.5×sin45°≈1.06大于1，无实数解，同样说明不发生折射。第6题（B）波的周期T=λ/v=2s，圆频率ω=2π/T=πrad/s，波数k=2π/λ=π/2rad/m。t=0时x=0处质点在平衡位置且沿y轴正方向运动，故该处振动方程为y=Asinωt，波的表达式为y=Asin(ωt-kx)。将x=3m、t=0.5s代入，相位为π×0.5-(π/2)×3=-π，故y=5sin(-π)=0，质点位于平衡位置。又因质点速度vy=Aωcos(ωt-kx)=5πcos(-π)=-5π小于零，故质点沿y轴负方向运动。B正确。第7题（B）由爱因斯坦光电效应方程hν=W₀+eUc得Uc=(h/e)ν-W₀/e，故Uc-ν图像的斜率k=h/e，即h=ke，A错误，B正确。图线与横轴的交点对应Uc=0，此时ν=ν₀=W₀/h，即ν₀为该金属的截止频率，D错误。逸出功W₀=hν₀=keν₀，C错误。第8题（ABD）物块刚放上传送带时相对传送带向左滑动，所受滑动摩擦力向右，加速度a=μg=2m/s²，A正确。物块加速到与传送带同速所需时间t₁=v/a=1s，B正确。此过程物块位移x₁=v²/(2a)=1m，小于传送带长度5m，之后物块与传送带同速匀速运动，剩余位移4m，用时t₂=4/2=2s，故总时间t=3s，C错误。划痕长度等于两者在此过程中的位移之差，Δs=vt₁-x₁=2×1-1=1m，D正确。第9题（ACD）线框进入磁场过程中，感应电动势E=BLv=0.1V，电流I=E/R=1A，进入用时t=L/v=0.2s，故电荷量q=It=0.2C（也可由q=ΔΦ/R=BL²/R求得），A正确。线框完全处于磁场中时，穿过线框的磁通量不变，感应电流为零，B错误。线框所受安培力F安=BIL=0.1N，因匀速运动，外力大小也为0.1N。有感应电流的总时间为进入与穿出两段，共0.4s，对应位移0.4m，外力做功W=0.1×0.4=0.04J，C正确。由能量守恒，外力做的功全部转化为焦耳热，故Q=0.04J，D正确。第10题（ABD）质子做圆周运动的频率f=qB/(2πm)，回旋加速器所加交变电压的频率必须等于该频率才能持续加速，A正确。质子从D形盒边缘射出时速度最大，由qvₘB=mvₘ²/R得vₘ=qBR/m，最大动能Ekm=½mvₘ²=q²B²R²/(2m)，与加速电压无关，B正确，C错误。质子每次经过缝隙获得的动能增量为qU，达到最大动能所需加速次数n=Ekm/(qU)，U增大则n减小；每加速一次在磁场中运动半个周期，故总时间随U增大而变短，D正确。（三）非选择题解析与评分细则第11题（6分）（1）20分度游标卡尺的游标每格为0.95mm，精度为0.05mm。读数d=10mm+6×0.05mm=10.30mm。（2分：主尺读数1分，游标读数1分）（2）小钢球通过光电门2时的速度可用平均速度代替瞬时速度，故v₂=d/Δt₂。（1分）（3）小钢球做自由落体运动，由运动学公式有v₂²-v₁²=2gh。因光电门1的位置固定，v₁为定值，故v₂²-h图线为直线，斜率k=2g，即g=k/2。（2分）（4）若存在空气阻力，小钢球下落的实际加速度小于g，相同h下获得的v₂偏小，图线斜率偏小，故g的测量值偏小。（1分）第12题（9分）（1）电路图要求：电压表并联在电源两端（测量路端电压），电流表串联在干路中（测量流过滑动变阻器的电流），滑动变阻器与开关串联后接在电源两端。因干电池内阻较小，应采用电流表外接（相对电源）的接法。（3分：电压表接法1分，电流表接法1分，变阻器与开关的串接1分）（2）以I为横轴、U为纵轴描点作图，各点近似在一条直线上。将图线延长与纵轴相交，截距即为电动势；图线斜率的绝对值即为内阻。取图线上相距较远的两点（0.10A，1.42V）与（0.60A，1.05V），则r=(1.42-1.05)/(0.60-0.10)=0.37/0.50=0.74ΩE=1.42+0.10×0.74=1.49V故E≈1.49V，r≈0.74Ω。（4分：作图2分，E1分，r1分；E在1.47~1.51V、r在0.70~0.78Ω范围内均给分）（3）由于电压表的分流，电流表的示数小于流过电源的真实电流，即I测小于I真。由闭合电路欧姆定律可得U=E-(I测+U/Rv)r，整理得U=E/(1+r/Rv)-I测·r/(1+r/Rv)与U=E测-I测·r测对比可知E测=E/(1+r/Rv)小于E，r测=r/(1+r/Rv)小于r。故E测偏小，r测偏小。（2分，每空1分）第13题（11分）（1）设碰后瞬间物块1、2的速度分别为v₁、v₂，取向右为正方向。碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒：m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂；½m₁v₀²=½m₁v₁²+½m₂v₂²解得v₁=(m₁-m₂)v₀/(m₁+m₂)=(1-2)×6/(1+2)=-2m/sv₂=2m₁v₀/(m₁+m₂)=2×1×6/3=4m/s即碰后物块1的速度大小为2m/s，方向向左；物块2的速度大小为4m/s，方向向右。（5分：动量守恒式2分，机械能守恒式1分，两速度各1分）（2）碰后物块2向右运动并压缩弹簧，当其速度减为零时弹簧压缩量最大，弹性势能最大。由机械能守恒Ep=½m₂v₂²=½×2×4²=16J（3分）（3）弹簧被压缩到最短后将其储存的弹性势能全部释放，物块2回到弹簧原长位置时速度大小不变、方向反向，即v₂′=-4m/s。此过程中弹簧对物块2的冲量等于物块2动量的变化量I=m₂v₂′-m₂v₂=2×(-4)-2×4=-16kg·m/s负号表示冲量方向向左，故冲量大小为16N·s。（3分）第14题（12分）（1）粒子在电场中加速，由动能定理qU=½mv²得v=√(2qU/m)，方向垂直于磁场左边界向右。（3分）（2）粒子进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力qvB=mv²/r圆周运动的半径r=mv/(qB)。粒子沿垂直左边界方向射入，从右边界射出时速度方向偏转60°，由几何关系，圆心角为60°，磁场宽度L与半径r的关系为L=rsin60°=(√3/2)r故r=2L/√3。代入r=mv/(qB)并整理得B=mv/(qr)=(√3/2)·(mv/qL)=(√3/(2L))·√(2mU/q)（5分：半径表达式2分，几何关系2分，结果1分）（3）粒子在磁场中运动的时间为周期的六分之一（圆心角60°）t=(60°/360°)·(2πm/(qB))=πm/(3qB)将B的表达式代入得t=(2πL/(3√3))·√(m/(2qU))=(√6πL/9)·√(m/(qU))（4分：周期表达式1分，圆心角对应关系1分，第一结果1分，第二结果1分）第15题（16分）（1）金属棒在恒力F作用下由静止开始加速，随速度增大，感应电动势E=BLv、感应电流I=E/(R+r)、安培力F安=BIL均随之增大，加速度逐渐减小；当a=0时速度达到最大，此时F=BIL=B²L²vₘ/(R+r)解得vₘ=F(R+r)/(B²L²)=0.2×(0.3+0.1)/(0.4²×0.5²)=0.08/0.04=2m/s此时电路中的电流I=BLvₘ/(R+r)=0.4×0.5×2/0.4=1A，电阻R两端的电压UR=IR=1×0.3=0.3V（6分：最大速度条件式2分，vₘ结果2分，电流1分，电压1分）（2）撤去F后，金属棒仅在安培力作用下减速，直到停止。对这段过程应用动量定理，取向右为正方向-BIL·Δt=mΔv，即-BLq=0-mvₘ故通过电路的总电荷量q=mvₘ/(BL)=0.2×2/(0.4×0.5)=2C又由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律q=ΔΦ/(R+r)=BLs/(R+