湖南省永州市2021届高三物理5月高考信息卷（二）（Word版附答案）

永州市 2021 年高考信息卷（二） 物 理 注意事项： 1．本试卷共 6 页，16 题（含选考题）。全卷满分 100 分。考试用时 75 分钟。 2．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 3．回答选择题时，选出每小题答案后，用 2B 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，再选涂其它答案标号。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，将本试题卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项 符合题目要求。 1．据国内媒体报道，中国南海“充电宝”的构想即将实现，第一座海上浮动核电站即将建设完 成。据专家透露，中国计划建造 20 个海上浮动核电站，主要用于海水淡化、资源开发以 及为护航潜艇和南海各地区供电。此类核电站采用的是“核裂变”技术，235 92 U 受中子轰击时 会发生裂变，产生 144 56Ba 和 89 36Kr ，同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量约为 200 MeV，阿伏加德罗常数取 23 1 A 6.0 10 molN   。则下列说法中正确的是 A．核反应方程为 235 144 89 1 92 56 36 0U Ba Kr 2 n   B．只有铀块的体积不小于临界体积时才能发生链式反应 C． 144 56Ba 的结合能比 235 92 U 的结合能大 D．若有 1 mol 的铀发生核反应，且核裂变释放的能量一半转化为电能，则产生的电能约 为 119.6 10 J 2．太空梭是游乐园和主题乐园模拟完全失重环境的大型机动游戏设备，这种器材的乘坐台可 将乘客载至高空，然后由静止开始以重力加速度竖直向下跌落 2h，紧接着通过机械制动 匀减速下降 h 将乘坐台在落地前停住，如图所示。已知乘坐台与乘客的总质量为 m，当地 的重力加速度为 g，则 A．由 M 至 N 和由 N 至 P 的运动时间比值是 2：1 B．由 M 至 N，乘坐台的座椅对乘客的支持力与乘客的重力大小相等 C．由 M 至 N，太空梭与乘客总重力的冲量大小为 m gh D．由 N 至 P，减速机械对太空梭的阻力大小为 4mg 3．电子光学中，一种静电透镜的简化模型如图所示。以 O 为球心的球形边界外部各处的电势 均为 1 ，内部各处的电势均为 2 ， 1 2  。一束离轴很近且关于轴对称的电子束以速 度 v1 沿平行于轴的方向运动，在越过球形边界“壳层”的过程中，电子运动速度将发生变 化。不计电子之间的相互作用力，则下列说法正确的是 A．电子束按图甲“会聚”，在球内的速度 v2>v1 B．电子束按图甲“会聚”，在球内的速度 v2v1 D．电子束按图乙“发散”，在球内的速度 v2r 时，R 越大，r 越小，B 对斜面的压力越小 B．斜面倾角θ一定，R=r 时，两球之间的弹力最小 C．斜面倾角θ一定时，无论两球半径如何，A 对挡板的压力一定 D．半径一定时，随着斜面倾角θ逐渐增大，A 受到挡板的作用力 先增大后减小 9．如图甲所示，轻质弹簧的下端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部，在弹簧的上端从静止 开始释放 0.5 kg 的小球，小球的加速度 a 与弹簧压缩量 x 间的关系如图乙所示。重 力加速度 g 取 10 m/s2，则 A．斜面的倾角θ＝30° B．弹簧的劲度系数为 0.125 N/m C．小球最大的动能为 0.25 J D．弹簧最大弹性势能为 1 J 10．如图所示，在竖直平面内的直角坐标系 xOy 中，长为 L 的细绳一端固定于点 A(0, 4 L- )， 另一端系有一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电的小球．现在 y 轴正半轴上某处 B 固定 一钉子，再将细绳拉至水平位置，由静止释放小球使细绳碰到钉子后小球能绕钉子转 动．已知整个空间存在竖直向上的匀强电场，电场强度为 2mg q ，重力加速度为 g。B、O 相距 yB，则 A．小球运动过程中的最小速度为 2gL B．当 yB＝ 4 15 L 时小球恰好能做完整的圆周运动 C．当 yB＝ 7 20 L 时小球能做完整的圆周运动 D．若小球恰好能做完整的圆周运动，则绳能承受的拉力至少为 6mg 三、非选择题：共 56 分。第 11 题～第 14 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 15 题～ 第 16 题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题（共 43 分） 11． (6 分)某兴趣实验小组的同学利用如图甲所示装置测定物块与木板 AD、DE 间的动摩擦 因数μ1、μ2；两块粗糙程度不同的 木板 AD、DE 对接组成斜面和水平面，两木板在 D 点光滑连接（物块在此处运动不损失 机械能），且 AD 板能绕 D 点转动。现将物块在 AD 板上某点由静止释放，滑块将沿 AD 下滑，最终停在水平板的 C 点；改变倾角，让物块从不同的高度由静止释放，且每次释 放点的连线在同一条竖直线上（以保证图中物块水平投影点 B 与接点 D 间距 s 不变），用 刻度尺量出释放点与 DE 平面的竖直高度差 h、释放点与 D 点的水平距离 s、D 点与最终 静止点 C 的水平距离 x，利用多次测量的据绘出 x－h 图象，如图乙所示，则： (1)下列说法正确的是______。 A．物块在 AD 板上受到的摩擦力大小随θ增大而减小 B．从起点到 D 的过程中摩擦力对 A 做的功可能随θ增大而增大 C．物块在 D 点的速度大小随θ增大而增大 D．物块在 D 点的速度大小随θ增大而减小 (2)若实验中 s＝0.4 m，x－h 图象的横轴截距 a＝0.2 纵轴截距 b＝0.6，则μ1＝______，μ2 ＝______。（计算结果均保留 2 位有效数字） 12．（9 分）某同学利用实验室的器材研究一粗细均匀的导体棒（约为 4 Ω）的电阻率。 电压表 V（量程 15.0 V，内阻约 1 kΩ） 电流表 A（量程 0.6 A，内阻 RA＝0.4 Ω） 定值电阻 R0（阻值 R0＝20.0 Ω） 滑动变阻器 R1（最大阻值 10 Ω） 学生电源 E（电动势 20 V） 开关 S 和若干导线。 (1)如图甲，用螺旋测微器测得导体 棒的直径为___________mm；如图 乙，用游标卡尺测得导体棒的长度为___________cm。 (2)请根据提供的器材，在图丙所示的方框中设计一个实验电路，尽可能精确地测量金属棒的 阻值。 (3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电表的示数从零开始，根据实验数据选择 合适标度描点，在方格纸上作图（如图丁），通过分析可得导体棒的电阻 R＝ ___________Ω（保留一位小数），再根据电阻定律即可求得电阻率。从系统误差的角度 分析，电阻 R 测___________（填“＞”“＜”或“＝”）R 真。 (4)若将该导体棒制作成一等边三角形工件 PQM（不改变导体棒横截面积与总长度），与 一电源（E＝9 V，r＝1 Ω）、一电动机 M（P 额＝6 W，U 额＝6 V）和开关 S 连成回路（如 图戊）。闭合开关 S，则此时电动机 M___________（填“能”或“不能”）正常工作。 13．（13 分）如图所示，内壁光滑的管道 ABCD 竖直放置，圆形轨道部分半径 R=1.2m，管道 左侧 A 处放有弹射装置，被弹出的物块可平滑进入管道，管道右端出口 D 恰好水平，且 与圆心 O 等高，出口 D 的右侧接水平直轨道，轨道呈光滑段、粗糙段交替排列，每段长 度均为 L=0.1m。在第一个光滑段与粗糙段的结合处 P 位置放一质量 m=0.1kg 的物块乙， 质量为 m=0.1kg 的物块甲通过弹射装置获得初动能。两物块与各粗糙段间的动摩擦因数 均为μ=0.1，弹簧的弹性势能与压缩量的平方成正比，当弹射器中的弹簧压缩量为 d 时， 滑块甲到达与圆心 O 等高的 C 处时刚好对管壁无挤压。管道内径远小于圆形轨道半径， 物块大小略小于管的内径，物块视为质点，空气阻力忽略不计，g=10m/s2。 （1）求弹射器释放的弹性势能 PE ； （2）当弹射器中的弹簧压缩量为 2d 时，滑块甲与滑块乙在 P 处发生碰撞（碰撞时间极 短），碰后粘在一起运动，求因碰撞甲物块损失的机械能； （3）若发射器中的弹簧压缩量为 ( 2 3 4 )nd n  、、、 ，滑块甲与滑块乙在 P 处发生碰撞 （碰撞时间极短），碰后粘在一起运动，求碰后两物块滑行的距离 s 与 n 的关系式。 14．（15 分）如图所示，在直角坐标 xOy 平面 y 轴的左侧(含 y 轴)有一沿 y 轴负方向的匀强电 场，一质量为 m，电荷量为 q 的带正电的粒子从 x 轴上 P 点以速度 v0 沿 x 轴正方向进入 电场，从 y 轴上 Q 点离开电场时速度方向与 y 轴负方向间夹角θ=30°，Q 点坐标为(0,-d)， 在 y 轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域(图中未画出)，磁场磁感应强度大小 B= 0m qd v ，粒子能从坐标原点 O 沿 x 轴负方向再进入电场，不计粒子重力,求： （1）电场强度大小 E； （2）如果有界匀强磁场区域为矩形，求磁场区域的 最小面积； （3）粒子从 P 点运动到 O 点的总时间。 （二）选考题：共 13 分，请考生从 15、16 题中任选一题作答，并用 2B 铅笔在答题卡上把所 选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡上选 答区域指定位置答题。如果多做，则按第一题计分。 15．【物理—选修 3-3】（13 分） （1）（5 分）下列说法正确的是________。 A．浸润现象是分子间作用力引起的 B．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压 C．热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态 D．当某一密闭容器自由下落时，因完全失重，容器内密封的气体压强会变为零 E．完全失重条件下液态金属呈球状是因为液体表面分子间存在表面张力 （2）（8 分）如图所示，“7”字形玻璃管中注有一段水银，水银柱在玻璃管中封闭一段竖直的 气柱 B，活塞与水平水银柱间也封闭一段气柱 A，开始时气柱 A 长为 L＝5 cm，压强为 76 cmHg，竖直管中水银柱长 h1＝14 cm，竖直气柱 B 长 h2＝8 cm，玻璃管处处粗细相同， 活塞气密性良好，且与玻璃管内壁无摩擦，玻璃管水平部分足够长，A、B 两段为相同气 体，温度始终与外界温度相同。 （ⅰ）求 A、B 两段气柱中气体质量之比； （ⅱ）若向右缓慢推活塞，使气柱 B 的压强等于 120 cmHg，则活塞需要向右移动多大的 距离？（结果保留三位有效数字） 16．【物理—选修 3–4】（13 分） (1) （5 分）下列说法正确的是________ A．物体做受迫振动的频率等于固有频率 B．光纤通信利用了光的全反射原理 C．用同一套装置做杨氏双缝干涉实验，光的波长越大，相邻两亮条纹间中心间距越小 D．根据狭义相对论，物体运动时的质量大于静止时的质量 E．X 射线是一种电磁波 (2) （8 分）一列简谐横波沿 x 轴传播，图中实线和虚线分别代表 t＝0 时刻和 t＝0.01 s 时刻在 0≤x≤8 m 区域的波形，已知该波的频率 f＜30 Hz，求： （i）波速大小及波的传播方向； （ii）图中 P 质点(坐标 xP＝1 m)从 t＝0 时刻开始经过多长时间第一次向下经过平衡位置 以及此过程中 P 的平均速度大小。 永州市 2021 年高考信息卷（二） 物理参考答案及评分标准 一、二、选择题(单选题每小题 4 分，共 24 分。多选题每小题 5 分，共 20 分。) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B A D C B C BD BC ACD CD 三、非选择题 11．（1）AC （2） 0.50 0.33（每空 2 分） 12．（1）4.620(4.619～4.621) （1分） 10.14 （1分） （2）图（2分） （3）4.6（2分）＝（1分） （4）不能（2分） 13．（13 分） （1）滑块从 A 到 C 由能量守恒可得 （2 分） （2）从 A 到 D 过程由能量守恒可得 21 2 m E mgR D Pv （1 分） 由弹簧的弹性势能与压缩量的平方成正比，可知 （1 分） 碰撞过程由动量守恒可得 12m mDv v （1 分） （1 分） 联立解得 Δ 2.7JpE  （1 分） （3）从 A 到 D 过程由能量守恒可得 （1 分） （1 分） 碰撞过程 22Dmv mv （1 分） 在粗糙段运动 2 2 1 1 (2 ) 22 m v mgx （1 分） 在光滑段运动  2 2 3 1 0.1x n   （1 分） 滑行的总距离为  2 1 2 6 6.1 ms x x n    （1 分） 1.2J pE mgR 4 pE mgR 21 2 m E mgR D pv 2 2 1 1 1Δ 2 2p DE mv mv  2 pE n mgR  14．（15分） （1）设粒子从 Q 点离开电场时速度大小为 v，粒子做类平抛运动，有 0 sin30v v   ， 02v v （1 分） 由动能定理 2 0 1 1 2 2 2qEd = m - mv v （1 分） 解得 2 03 2 mE = qd v （1 分） （2）设粒子从 M 点进入磁场，从 N 点离开磁场区域，如图， 粒子在磁场中做圆周运动的半径为 R，圆心为 1O ，由 （1 分） 可得 2mR dqB  v （1 分） 由几何关系可知 1 120MO N   所以 1 2 cos60 O O R （1 分） 故最小矩形长为 2R ，宽为 3 2 R ，最小面积为 （1 分） （3）设粒子在电场中运动时间为 1t ，由平抛知识可知 （1 分） 1 0 2 3 3 dt  v （1 分） 粒子由 Q 点到 M 点做匀速直线运动，设用时 2t ，由几何关系可求得 （1 分） （1 分） 粒子在磁场中运动时间 3t ，有 3 0 2 2 2 4 3 3 3 R dt T v v      （1 分） 粒子从 N 点到 O 点，做匀速直线运动，用时 4t ，由几何知识可求 5 3 3ON d （1 分） 4 0 5 3 5 33 6 d dt v v   （1 分） 故 1 2 3 4 0 (13 3 8 )= + + + 6 dt t t t t 总 v （1 分） 15．（13 分） （1）ABE（5 分） 2mq B R  vv 232 122   s R R d 2 1 1 2  qEd tm 4 3 3  dQM 2 0 4 3 2 33 3 d dt v v   （2）（i）开始时，气柱 A 的压强 pA＝76 cmHg （1 分） 气柱 B 的压强 pB＝（76＋14）cmHg＝90 cmHg （1 分） 将 B 部分气体等效成压强为 76 cmHg 的气体，气体体积为 V′B＝hBS 有 pAhBS＝pBh2S （1 分） 同种气体温度和压强相同时，由气体压强微观意义分析可知密度相同，则 19 36   A A B B m V m V （1 分） （ⅱ）当气柱 B 的压强为 p′B＝120 cmHg 时， pBh2S＝p′BhS （1 分） 解得 h＝ B B P P h2＝6 cm 此时气柱 A 的压强为 p′A＝（120 －16）cmHg＝104 cmHg （1 分） 设这时气柱 A 的长度为 L′，有 pALS＝p′AL′S （1 分） 解得 L′＝3.65 cm 则活塞向右移动的距离为 x＝（h2－h）＋（L－L′）＝3.35 cm （1 分） 16．（13 分） （1）BDE（5 分） （2）（i）若波向右传播，传播距离为 Δx＝(8n＋1)m(n＝0，1，2，) 对应的波速为 v＝8n＋1 0.01 m/s(n＝0，1，2，…) （1 分） 对应的频率 f＝v λ ＝8n＋1 0.01λ (n＝0，1，2，…) （1 分） 类似的，若波向左传播，传播的距离为 Δx＝(8n＋7)m(n＝0，1，2，…) 对应的波速为 v＝8n＋7 0.01 m/s(n＝0，1，2，…) （1 分） 对应的频率为 f＝v λ ＝8n＋7 0.01λ (n＝0，1，2，…) （1 分） 波的频率小于 30 Hz，波只可能是向右传播，波速大小 v＝100 m/s （ii）λ＝8 m v＝100 m/s T＝ 8 100 s＝0.08 s （1 分） P 点经 0.01 s 回到平衡位置，再经过T 2 过平衡位置向下运动 t＝0.01 s＋T 2 ＝0.05 s （1 分） 0 时刻 P 质点纵坐标为 yP＝－ 2 2 A＝－2 2 cm （1 分） 此过程质点 P 的平均速度大小为 v－＝|yP| t ＝40 2 cm/s＝2 2 5 m/s （1 分）