湖南省长沙市2021届新高考物理一模试卷含解析
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湖南省长沙市2021届新高考物理一模试卷
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．如图所示，同时作用在质点O上有三个共点力F1、F2、F3，其中F1、F2是正六边形的两条边，F3是正六边形的一条对角线。已知F1=F2=2N，则这三个力的合力大小等于
A．6N B．8N C．10N D．12N
【答案】A
【解析】
【详解】
将F1、F2合成如图，由几何关系得，F1、F2的合力
1212NFF
由于F12与F3的方向相同，由几何关系可得，三力的合力
1236NFFF
故A项正确，BCD三项错误。
2．A、B两物体经过同一地点时开始计时，它们沿直线运动的速度随时间变化的规律如图所示，则下列说法正确的是( )
A．t1时刻A、B两物体相遇
B．t2时刻B物体速度变化率为零 C．t1到t3时间内两物体的间距先增大后减小
D．A、B两物体速度方向一直相同
【答案】B
【解析】
【详解】
A.由v-t图像可知， t1时刻A、B两物体速度相同，A的位移大于B的位移，两物体没有相遇，选项A错误；
B. v-t图像的斜率等于加速度，则t2时刻B物体加速度为零，速度变化率为零，选项B正确；
C. 因t1时刻A在B之前，则t1到t3时间内两物体的间距先减小后增大，选项C错误；
D. 物体B一直沿正方向运动，物体A在t1到t3的某段时间内向负方向运动，则A、B两物体速度方向不是一直相同，选项D错误；
3．如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为m，电荷量为110qq的粒子A；在负极板附近有一质量也为m、电荷量为220qq的粒子B。仅在电场力的作用下两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距37l的平面Q，两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则以下说法正确的是（ ）
A．电荷量1q与2q的比值为3:7
B．电荷量1q与2q的比值为3:4
C．粒子A、B通过平面Q时的速度之比为9:16
D．粒子A、B通过平面Q时的速度之比为3:7
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．设电场强度大小为E，两粒子的运动时间相同，对正电荷A有
11qEam
213172qEltm 对负电荷B有
22qEam
224172qEltm
联立解得
1234qq
A错误，B正确。
CD．由动能定理得
2120qExmv
求得
1234vv
选项CD错误。
故选B。
4．若用假想的引力场线描绘质量相等的两星球之间的引力场分布，使其他星球在该引力场中任意一点所受引力的方向沿该点引力场线的切线上并指向箭头方向．则描述该引力场的引力场线分布图是( )
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意，其他星球受到中心天体的引力指向中心天体，所以引力场线应该终止于中心天体，故AD错误；其他星球在该引力场中每一点的场力应该等于两星球单独存在时场力的矢量和，所以除了两星球连线上其他各处的合力并不指向这两个星球，所以引力场线应该是曲线，故C错误，B正确。
故选B。 5． “月亮正加速远离地球！后代没月亮看了。”一项新的研究表明，月球的引力在地球上产生了周期性的潮汐现象，潮汐力耗散地球的自转能量，降低地球的旋转速度，同时也导致月球正在以每年38cm的速度远离地球。不考虑其他变化，则很多年后与现在相比，下列说法正确的是（ ）
A．月球绕地球做圆周运动的周期将减小
B．月球绕地球做圆周运动的线速度增大
C．地球同步定点卫星的高度增大
D．地球同步定点卫星的角速度增大
【答案】C
【解析】
【详解】
A．月球绕着地球做匀速圆周运动，故有：
2224MmGmrrT
解得：
32rTGM
随着地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的周期将变大，故A错误；
B．月球绕着地球做匀速圆周运动，故有：
22MmvGmrr
解得：
GMvr
随着地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的线速度变小，故B错误；
CD．潮汐力耗散地球的自转能量，降低地球的旋转速度，则地球自转周期增加，故自转角速度变小，故同步卫星的角速度变小，根据
3GMr
可知轨道半径变大，故高度增大，故C正确，D错误；
故选C。
6．如图所示，足够长的两平行金属板正对竖直放置，它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连。闭合开关后，一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放，最终液滴落在某一金属板上。下列说法中正确的是（ ）
A．液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线
B．电源电动势越大，液滴在板间运动的加速度越大
C．电源电动势越大，液滴在板间运动的时间越长
D．定值电阻的阻值越大，液滴在板间运动的时间越长
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．液滴在磁场中受重力及电场力，电场力沿水平方向，重力沿竖直方向。因液滴由静止释放，故合力的方向一定与运动方向一致，故液滴做直线运动，故A错误；
B．两板间的电势差等于电源电压，当电动势变大时，两板上的电压变大，由UEd可知，板间的电场强度增大，电场力变大，合力变大，故加速度增大，故B正确；
C．因粒子最终打在极板上，故运动时间取决于水平方向的加速度，当电动势变大时，其水平方向受力增大，加速度增大，运动时间减小，故C错误；
D．定值电阻在此电路中只相当于导线，阻值的变化不会改变两板间的电势差，故带电粒子受力不变，加速度不变，运动时间不变，故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，半径为R的14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
A．粒子击中点距O点的距离为R
B．磁场的磁感应强度为mvqR
C．粒子离开磁场时速度方向相同
D．粒子从离开发射装置到击中y轴所用时间t的范围为2Rv＜t<22Rv
【答案】ABD
【解析】
【详解】
由题意，某时刻发出的粒子都击中的点是y轴上同一点，由最高点射出的只能击中（0，R），则击中的同一点就是（0，R），即粒子击中点距O点的距离为R，所以A选项正确。从最低点射出的也击中（0，R），那么粒子做匀速圆周运动的半径为R，由洛仑兹力提供向心力得：2vqvBmR＝，则磁感应强度mvBqR ，所以选项B正确。粒子运动的半径都相同，但是入射点不同，则粒子离开磁场时的速度方向不同，选项C错误；显然偏转角最大的时间最长，显然从最低点射出的粒子偏转90°，在磁场中的时间最长，最长时间为12114422RRRRtTvvvv＝＝+＝。从最高点直接射向（0，R）的粒子时间最短，则最短的时间为22Rtv＝，所以选项D正确。故选ABD。
【点睛】
看起来情况比较复杂，但涉及的问题却是常规问题，本题的关键点是粒子源发出的粒子是速度大小和方向均相同，则其做匀速圆周运动的半径相同，在从最低点的特殊情况就能知道相同的半径就是圆弧的半径，再结合周期公式能求出最长和最短时间。
8．玩具车的遥控距离为25m，某同学手持摇控器和玩具车同时从同地由静止沿同方向做匀加速直线运动。若该同学加速度的大小为21m/s，最大速度为5m/s；玩具车加速度的大小为22m/s，最大速度为10m/s。在达到最大速度后，二者都能长时间保持最大速度匀速运动。下列说法正确的是（ ）
A．该同学对玩具车的控制时间为7.0s
B．该同学对玩具车的控制时间为7.5s
C．在控制时间内，该同学的位移大小为25m
D．与静止不动相比，该同学因运动而增加了2.5s的控制时间
【答案】BCD
【解析】
【详解】
AB．由题意可得，该同学加速到最大速度所用时间与玩具车加速到最大速度所用时间相同，为 15st
在此期间该同学和玩具车运动的位移分别为
2111112.5m2xat，2221125m2xat
则两者相距
12112.5mxxx
已知遥控距离为25m，则
22125m12.5m12.5mxxx
22212xvtvt
解得
22.5st=
该同学对玩具车的控制时间为
127.5sttt
所以B正确，A错误；
C．在控制时间内，该同学的位移为
2111112125m2xxxatvt
所以C正确；
D．如果该同学静止不动，玩具车向前加速运动，则
22125m2xat
解得
5st
即此时该同学对玩具车的控制时间为5s，则
2.5sttt
所以与静止不动相比，该同学因运动而增加了2.5s的控制时间，所以D正确。
故选BCD。
9．在x轴上有一叠加而成的电场，其电场方向沿x轴，电势φ随x按如图所示正弦规律变化，则下列说法中正确的是（ ）
A．x1~x2之间的场强方向与x2~x3之间的场强方向相反
B．当带电粒子沿x轴方向仅在电场力作用下运动到x1、x3处时，其加速度最小
C．负电荷沿x轴运动时，其在x2处的电势能小于其在x3处的电势能
D．若将一带正电的粒子从x2处由静止释放，则粒子仅在电场力作用下将沿x轴负方向运动
【答案】BC
【解析】
【详解】
A．xφ图线的斜率表示场强，由于13~xx之间图线的斜率均小于零，故场强的方向不变，故A错误；
B．xφ图线的斜率表示场强，由图可知x1、x3处的切线斜率为零，x1、x3处场强大小为零，故粒子运动到此处时的加速度大小为零，故B正确；
C．由题意可知，在13~xx之间的场强的方向沿x轴正方向，负电荷从x2处运动到x3处的过程中，电场力做负功，电势能增加，故负电荷在x2处的电势能小于其在x3处的电势能，故C正确；
D．由场强方向可知，将一正电的粒子从x2处由静止释放，则粒子仅在电场力作用下降沿x轴正方向运动，故D错误。
故选BC。
10．关于电磁波和机械波，下列说法正确的是
A．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
C．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
D．在真空中波长越短的电磁波周期越大
E.声波从空气传入水中时频率不变，波长改变
【答案】ACE
【解析】
【详解】
A．电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，故A正确；
B．电磁波在真空中传播速度不变，与频率无关，故B错误；
C．衍射是一切波都具有的现象，电磁波是横波，只要是横波就能发生偏振现象，故C正确；
D．1Tfc，周期与波长成正比，故D错误；
E．声波从空气传入水中时频率不变，因为波速变大，由vf，可知波长边长，故E正确。
故选：ACE。
