湖北省孝感市2021届第一次新高考模拟考试物理试卷含解析 20页

湖北省孝感市 2021 届第一次新高考模拟考试物理试卷 一、单项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 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 1．一带电粒子从 A 点射人电场，从 B 点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三 个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有 A．粒子带正电荷 B．粒子的速度不断增大 C．粒子的加速度先不变，后变小 D．粒子的电势能先减小，后增大 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 A. 带电粒子做曲线运动，受力指向曲线的内侧，所以所受电场力向左，带负电； A 错； BC. 电场力做负功，所以动能越来越小，电势能越来越大，速度越来越小 B 错； C,对； D.等势线的疏密程度反映场强大小，所以所受电场力越来越小，加速度越来越小， D 错． 故选 C 2．如图所示，带电荷量为 Q 的等量同种正电荷固定在水平面上，在其连线的中垂线（竖直方向）上固定 一光滑绝缘的细杆，细杆上套一个质量为 m，带电荷量为 q 的小球，小球从细杆上某点 a 由静止释放， 到达 b 点时速度为零， b 间的距离为 h，重力加速度为 g。以下说法正确的是（ ） A．等量同种正电荷在 a、b 两处产生的电场强度大小关系 a bE E B． a、b 两处的电势差 ab mghU q C．小球向下运动到最大速度的过程中小球电势能的增加量等于其重力势能的减少量 D．若把两电荷的位置往里移动相同距离后固定，再把带电小球从 a 点由静止释放，则小球速度减为零的 位置将在 b 点的上方 【答案】 D 【解析】 【分析】 【详解】 A．小球由 a 到 b 先加速再减速， a 点加速度向下 amg qE ，b 点加速度向上 bmg qE ，所以 b aE E ， A 错误； B．由 a 到 b 根据动能定理 0abmgh qU 得 ab mghU q B 错误； C．根据能量守恒，小球向下运动到最大速度的过程中小球重力势能转化为电势能和动能，所以小球电势 能的增加量小于其重力势能的减少量， C 错误； D．若把两同种电荷的位置往里移动相同距离后固定，根据电场强度叠加原理在中垂线上相同位置电场强 度变大了，再由动能定理可知小球速度减为零的位置将在 b 点的上方，选项 D 正确。 故选 D。 3．在边长为 L 的正方形 abcd 的部分区域内存在着方向垂直纸面的匀强磁场， a 点处有离子源，可以向正 方形 abcd 所在区域的任意方向发射速率均为 v 的相同的正离子，且所有离子均垂直 b 边射出，下列说法 正确的是（ ） A．磁场区域的最小面积为 22 4 L B．离子在磁场中做圆周运动的半径为 2L C．磁场区域的最大面积为 2 4 L D．离子在磁场中运动的最长时间为 2 3 L v 【答案】 C 【解析】 【详解】 A B ．由题可知，离子垂直 bc 边射出，沿 ad 方向射出的粒子的轨迹即为磁场区域的边界，其半径与离子 做圆周运动的半径相同，所以离子在磁场中做圆周运动的半径为 R=L ；磁场区域的最小面积为 2 2 2 min 1 1 ( 2)2( ) 4 2 2 LS L L 故 AB 错误； CD ．磁场的最大区域是四分之一圆，面积 2 max 1 4 S L 离子运动的最长时间 4 2 T Lt v ＝ ＝ 故 C 正确， D 错误。 故选 C。 4．如图所示的电路中， AB 和 CD 为两个水平放置的平行板电容器， AB 板间有一点 P，闭合开关 K ，待 电路稳定后将开关断开。现将一有机玻璃板（图中未画出）插入 CD 板间，则下列说法正确的是（ ） A． CD 平行板电容器的电容减小 B． P 点电势降低 C． A、 B 两板间的电场强度增大 D．电阻 R 中有向右的电流 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．将玻璃板插入 CD 板间，则相对介电常数 ε增大，其他条件不变，由 4 SC kd 可知， CD 平行板电容 器的电容增大，故 A 错误； BC．电容器两板间电压 AB CD QU C C 总 断开开关后， 两电容器总电荷量不变， 由于 CD 电容器的电容增大， 电容器两板间电势差均变小， 由 UE d 可知， AB 板间电场强度变小，则 P 点与 B 板间的电势差变小，因为 B 板接地电势始终为零，则 P 点电势 降低，故 B 项正确， C 项错误； D．由于插入玻璃板的过程中，电容器两板间电势差变小，则 AB 电容器放电，电阻 R 中有向左的电流， 故 D 项错误。 5．一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不 同半径的小圆弧来代替。如图甲所示，通过 A 点和曲线上紧邻 A 点两侧的两点作一圆，在极限情况下， 这个圆叫作 A 点的曲率圆，其半径 叫做 A 点的曲率半径。如图乙所示，行星绕太阳作椭圆运动，太阳 在椭圆轨道的一个焦点上，近日点 B 和远日点 C 到太阳中心的距离分别为 r B 和 r C ，已知太阳质量为 M ， 行星质量为 m，万有引力常量为 G，行星通过 B 点处的速率为 vB，则椭圆轨道在 B 点的曲率半径和行星 通过 C 点处的速率分别为（ ） A． 2 2 B Bv r GM ， c GM r B． 2 B GM v ， c GM r C． 2 2 B Bv r GM ， B B C r v r D． 2 B GM v ， B B C r v r 【答案】 C 【解析】 【分析】 【详解】 由题意可知，一般曲线某点的相切圆的半径叫做该点的曲率半径，已知行星通过 B 点处的速率为 vB，在 太阳的引力下，该点的向心加速度为 2 B GMa r 设行星在这个圆上做圆周运动，同一点在不同轨道的向心加速度相同，则在圆轨道上 B 点的加速度为 2 2 B B v GMa r 则 B 点的曲率半径为 2 2 B Bv r GM 根据开普勒第二定律，对于同一颗行星，在相同时间在扫过的面积相等，则 2 2 cB B c v tv t r r 即行星通过 C 点处的速率为 B C B C rv v r 所以 C 正确， ABD 错误。 故选 C。 6．一辆汽车在水平公路上拐弯，其运动可看成匀速圆周运动。沿圆周运动半径方向的汽车轮胎与路面的 最大静摩擦力为 41.4 10 N 。圆周运动的半径为 80m，汽车的质量为 32.0 10 kg 。在汽车做圆周运动过 程中（ ） A．受重力、支持力、半径方向的静摩擦力、向心力 B．为避免侧滑，向心加速度不能超过 27.0m / s C．为避免侧滑，最大速度为 30m / s D．速度为 20m / s 时，在半径方向轮胎与地面间的摩擦力为 41.4 10 N 【答案】 B 【解析】 【详解】 A．汽车在水平面做圆周运动时，沿圆周半径方向的静摩擦力提供向心力，这不是独立的两个力， A 错误； B．汽车向心力的最大值为 4 m 1.4 10 NF ，对应有最大向心加速度 2m m 7 0m/s.Fa m B 正确； C．汽车达最大速度 mv 时有 2 m m va r 则 m m 4 35m/sv a r C 错误； D．速度为 20m/sv 时，对应的向心力 2 4 41.0 10 N 1.4 10 NvF m r 则半径方向轮胎与地面间的静摩擦力为 41.0 10 N ，D 错误。 故选 B。 二、多项选择题：本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 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 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分 7．如图所示，质量为 M 的小车置于光滑的水平地面上，小车的右端固定着竖直挡板，挡板与弹簧右端相 连，弹簧的左端连接质量为 m 的木块。弹簧处于原长状态，木块与小车间的滑动摩擦因数为 μ。从某时刻 开始给小车施加水平向右的外力 F，外力 F 从零开始缓慢均匀增大， 当 F 增大到 2μ(m+M)g 时保持大小不 变。弹簧一直处于弹性限度内，木块的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列各种说法中正确的是（ ） A．木块所受的摩擦力先均匀增大，后保持不变 B．当弹簧产生弹力时，外力 F 的大小为 μ (m+M)g C．在外力 F 从零达最大的过程中，静摩擦力和弹簧对木块所做的功相等 D．在外力 F 从零达最大的过程中，弹簧获得的弹性势能等于系统获得的内能 【答案】 AB 【解析】 【分析】 【详解】 A．当 F 较小时，木块和小车相对静止，由牛顿第二定律有 F=(m+M)a Ff =ma 得 Ff = m F m M Ff 与 F 成正比，当 Ff 增大到等于 μ mg后，木块与小车间缓慢相对移动， Ff 保持不变，故 A 正确； B．当弹簧产生弹力时，摩擦力达最大 Ff =μ mg 可得 F=μ (m+M)g 故 B 正确； C．当 F 达最大时，有 2μ (m+M)g=(m+M)a ′ μ mg+F′ =ma′ 得 F′ =μ mg 所以静摩擦力和弹簧弹力都是由零增大到 μmg，但由于静摩擦力产生在先， 弹簧弹力产生在后， 木块的速 度不相同，木块的位移不相同，所以两力做功不相等，故 C 错误； D．弹簧的弹性势能等于弹簧的弹力做功，相对应的位移为木块在小车上滑动的距离，系统的内能等于滑 动摩擦力与木块在小车上滑动的距离的乘积， 但由于两力并不相等， 所以弹簧获得的弹性势能与系统获得 的内能不相等，故 D 错误。 故选 AB 。 8．如图，电源电动势为 E，内阻为 r， 0R 为定值电阻， 1R 为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小） 。 当开关 S 闭合时，电容器中一带电微粒恰好静止，下列说法中正确的是（ ） A．断开开关 S 瞬间，电阻 2R 中有向上的电流 B．只减小 1R 的光照强度，电源输出的功率变小 C．只将电容器上板向下移动时，带电微粒向上运动 D．只将 1P 向上端移动时，下板电势升高 【答案】 AC 【解析】 【详解】 A．若断开电键 S，电容器处于放电状态，电荷量变小，因下极板带正电，故电阻 2R 中有向上的电流，故 A 正确； B．若只减小 1R 的光照强度，电阻 1R 变大，但由于不知道外电阻和内阻的大小关系，因此无法判断电源 输出的功率的变化情况，故 B 错误； C．电压不变，只将电容器上板向下移动时距离 d 减小，根据 UE d 可知电场强度增加，则电场力增大，所以带电粒子向上运动，故 C 正确； D．由于下极板接地，只将 P1 向上端移动时，下板电势不变，依然为零，故 D 错误。 故选 AC 。 9．如图所示，半径为 R 的 1 4 圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，过 (－2R，0)点垂直 x 轴放置 一线型粒子发射装置， 能在 0