核心素養(yǎng)卷（04） 決勝2021年新高考物理核心素養(yǎng)卷（湖南專用）（解析版）

2021年湖南省新高考綜合模擬

物理核心素養(yǎng)卷（04）

一、選擇題:本題共6小題，每小題4分，共24分，每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求

的。

1.常言道，萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)。據(jù)科學(xué)家論證，太陽(yáng)向外輻射的能量來(lái)自其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)太

陽(yáng)內(nèi)部達(dá)到一定溫度時(shí)，會(huì)發(fā)生"核燃燒"，其中"核燃燒"的核反應(yīng)方程為；He+X-：Be47,方程中X表

示某種粒子，：Be是不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為了，這個(gè)核反應(yīng)釋放出的能量為△E,光在真空中的傳播速

度為c,下列說(shuō)法正確的是（）

A.若使：Be的溫度降低，其半衰期會(huì)減小

B.方程中的X為電子（_；e）

AE

c.該核反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為

C

D."核燃燒"的核反應(yīng)是裂變反應(yīng)

【答案】C

【解析】A.半衰期的大小與溫度等外界因素?zé)o關(guān)，若使：Be的溫度降低，其半衰期不變，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為2,質(zhì)量數(shù)為4,即X粒子是；He,故B錯(cuò)誤；

C.由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，該核反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為

\E

△m下

故C正確；

D."核燃燒"的核反應(yīng)是聚變反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。

故選C。

2.游樂(lè)園的小型“摩天輪”上對(duì)稱站著質(zhì)量均為m的8位同學(xué)，如圖所示，“摩天輪”在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針勻

速轉(zhuǎn)動(dòng)，若某時(shí)刻轉(zhuǎn)到頂點(diǎn)。上的甲同學(xué)讓一小重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，并立即通知下面的同學(xué)接住，結(jié)果

重物掉落時(shí)正處在c處（如圖）的乙同學(xué)恰好在第一次到達(dá)最低點(diǎn)b處接到，己知“摩天輪”半徑為R,重力

加速度為g,（不計(jì)人和吊籃的大小及重物的質(zhì)量，假設(shè)人與吊籃之間除腳接觸外沒(méi)有其它接觸）。則（）

A.摩天輪輪動(dòng)的周期為7=2,5

B.乙同學(xué)初始狀態(tài)受到的摩擦力向右

2

C.乙同學(xué)在最低點(diǎn)處對(duì)地板的壓力為機(jī)g-t〃吆

64

TT~

D.乙同學(xué)在最「同點(diǎn)處對(duì)地板的壓力為,"g+—mg

64

【答案】B

【解析】A.由題意可知，由自由落體時(shí)間為

,12

h=2gt'

t=2

此時(shí)間正好等于運(yùn)動(dòng)周期的八分之一，可得摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為

T=8,=16

所以A錯(cuò)誤；

B.乙同學(xué)初始狀態(tài)若沒(méi)有摩擦力，支持力與重力都是豎直方向，且方向相反，不可能提供向心力，所以乙

同學(xué)此時(shí)受到向右的摩擦力，所以B正確；

CD.由牛頓第二定律可得，最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)表達(dá)式為

4n2

mg-N、R

4n2TI2

N\tng-m-R=mg--mg

最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)表達(dá)式為

4兀2

-mg=m^rR

4兀27l~

N?='ng+m—rR=mg+—mg

1~o4

所以CD錯(cuò)誤。

故選Bo

3.如圖所示，在高度不同的兩水平臺(tái)階上放有質(zhì)量分別為mi、佗的兩物體4、B,物體間用輕彈簧相連，

彈簧與豎直方向夾角為。在物體A左端施加水平拉力F,使48均處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知物體A表面光滑,

重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是

A.彈簧彈力的大小為誓；

cos6*

B.rm與m2一定相等

C.地面對(duì)B的支持力可能為零

D.地面對(duì)B的摩擦力大小為F

【答案】D

【解析】A.對(duì)A分析，水平方向上有

F辨sin。=F

則彈簧彈力

F

F坤=-------

sin。

豎直方向上有

m]g+Fcos6=N

可知

_N-mtg

cos。

故選項(xiàng)A不符合題意；

BC.物體8在水平方向上平衡，可知B在水平方向上受到向右的摩擦力，則地面對(duì)8支持力不為零，豎直方

向上有

F.#cose+N'=初2g

則有

N+N'=niyg+m2g

由此可知叫與機(jī)2不一定相等，故選項(xiàng)B、C不符合題意；

D.對(duì)整體分析，地面對(duì)8的摩擦力大小等于尸，故選項(xiàng)D符合題意.

4.如圖所示，質(zhì)量均為m的木塊A和&用一個(gè)勁度系數(shù)為k的豎直輕質(zhì)彈簧連接，最初系統(tǒng)靜止，重力

加速度為g，現(xiàn)在用力F向上緩慢拉A直到B剛好要離開地面，則這一過(guò)程中彈性勢(shì)能的變化量AEp和力F

做的功VV分別為（）

A

B

222-

Anrg-nrg-B2〃「g-

k'kk'k

72c22

C.o,^-^D.o,——2_

kk

【答案】D

【解析】A未加力F時(shí)，受力平衡，此時(shí)彈簧壓縮量為XI,根據(jù)平衡得

mg-kx、

B剛好離開地面時(shí)彈簧的仰長(zhǎng)量為X2,根據(jù)平衡得

mg-kx2

A上升過(guò)程彈簧壓縮量先減小，后彈簧被拉長(zhǎng)，兩次彈簧形變量相同，所以彈性勢(shì)能的變化量

￥=0

這一過(guò)程中物塊A上升的最大高度為

2ms

x=X.+修=———

一k

根據(jù)能量守恒可知F做的功即為A物體重力勢(shì)能的增加量，即

2,n2g2

W=mgx=

k

故選Do

5.一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)外接理想電壓表和電阻為66C的燈泡，如圖甲所示，已知發(fā)電機(jī)線圈的匝數(shù)為700、內(nèi)

阻為4C,燈泡兩端的電壓隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是()

A.t=ixi(r2s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零

B.BlxlO-2s時(shí),電壓表的示數(shù)為零

C.lmin內(nèi)，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為183.3J

D.穿過(guò)線圈的磁通量變化率的最大值為立Wb/s

6

【答案】D

【解析】A.由圖乙可知當(dāng)/=lxl0-2s時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓為零，此時(shí)線圈平面與中性面重合，穿過(guò)線圈

的磁通量為最大值。故A錯(cuò)誤；

B.理想交流電壓表的示數(shù)為有效值

U=m=j_^!v=iiov

V2V2

故B錯(cuò)誤；

C.1分鐘內(nèi)，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為

Q=C=H2x60J=100J

R66

故C錯(cuò)誤；

D.發(fā)電機(jī)的最大電動(dòng)勢(shì)為

￡m=-UZL(//?+r、)=—1170A/^2X(/6乙6+4\)V=-70-0V2FTV

Kooo

根據(jù)

A?

E=n----

At

可得

凰吟邛由

故D正確。

故選D?

6.如圖所示，PQ為放在豎直平面的半圓弧的直徑，。為圓心，小球帶正電，以初速度v沿直徑水平拋出;

甲圖中只受重力作用，乙圖中有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，丙圖中有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，丁圖中有垂直

紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，小球能垂直落在圓弧弧面上的是（）

【答案】D

【解析】AB.平拋運(yùn)動(dòng)中，某時(shí)刻速度的反向延長(zhǎng)線交于該段時(shí)間的水平位移的中點(diǎn)，設(shè)該點(diǎn)為M甲圖

中，小球的水平位移一定小于直徑，則N點(diǎn)一定在圓心。點(diǎn)的左側(cè)，小球不能垂直落在圓弧弧面上；乙圖

中的小球做類平拋運(yùn)動(dòng)，同理，也不能垂直落在圓弧弧面上，AB錯(cuò)誤；

C.假設(shè)小球依舊落在同一點(diǎn)，洛倫茲力不做功，因此小球落在圓弧面上的速度大小不變，要垂直落入圓弧

面，說(shuō)明速度和豎直方向的夾角變大，則豎直方向的速度變大，水平方向的速度減小，丙圖中的小球所受

的洛倫茲力向上，在水平方向加速，豎直方向減速，其速度的反向延長(zhǎng)線與PQ的交點(diǎn)M一定在N點(diǎn)左側(cè)，

一定不能垂直落在圓弧弧面上，C錯(cuò)誤；

D.丁圖中的小球所受的洛倫茲力向下，水平方向減速豎直方向加速，小球能垂直落在圓弧弧面上，D正確。

故選D。

二、選擇題:本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求全

部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。

7.如圖所示，汽車質(zhì)量為m,以恒定功率P沿一傾角為。的長(zhǎng)斜坡向上行駛，汽車和斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)

為U，某一時(shí)刻t時(shí)刻速度大小為V,則（）

A.t時(shí)刻汽車的牽引力為￡

V

B.t時(shí)刻汽車的牽引力為mgsin0+pi/T)gcos0

p

C.t時(shí)刻汽車的加速度為----(gsin。+〃gcos0)

mv

P

D.汽車上坡的最大速度為——

mgsind

【答案】AC

PP

【解析】t時(shí)刻的牽引力為F=—,故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律可知--mgsin0-nmgcos0=ma,

vv

P

解得a=------(gsin9+ngcos0),故C正確；當(dāng)牽弓|力F=mgsin6+Rmgcos6時(shí),速度達(dá)到最大

mv

v=———-----------故D錯(cuò)誤，故選AC.

mgsmO+jLimgcosU

8.宇航員飛到一個(gè)被稠密氣體包圍的某恒星上進(jìn)行科學(xué)探索。他站在該恒星表面，從靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為

m的物體，由于氣體阻力，其加速度。隨下落位移x變化的關(guān)系圖象如圖所示。已知該星球半徑為R,萬(wàn)有

引力常量為G。下列說(shuō)法正確的是()

R

A.該恒星的平均密度為士*

4G

B.該恒星的第一宇宙速度為J病

4兀人我+/7)3

C.衛(wèi)星在距該恒星表面高h(yuǎn)處的圓軌道上運(yùn)行的周期為7

Va。

D.從釋放到速度剛達(dá)最大的過(guò)程中，物體克服阻力做功空血

【答案】BD

【解析】A.物體下落的位移X=0時(shí)，空氣阻力也為0,由圖可知，/就是恒星上的重力加速度.在恒星

表面，根據(jù)重力等于萬(wàn)有引力，可得

-Mm

所以恒星的質(zhì)量

M;皿

G

再由球體的體積公式

A

%星=鏟叱

解得恒星的平均密度為

_M_3ao

'恒星腺星4兀GR

A錯(cuò)誤;

B.由萬(wàn)有引力提供向心力得

-Mmv2

G——=m—

R2R

解得

YR

B正確;

C.由萬(wàn)有引力提供向心力得

G（R+U"

解得衛(wèi)星在距該恒星表面高h(yuǎn)處的圓軌道上運(yùn)行的周期為

._2-（R+力）卜+h

1R\a。

C錯(cuò)誤；

D.因?yàn)槲矬w由靜止下落，初速度為零，根據(jù)加速度。隨下落位移x變化的關(guān)系圖象圍成的面積表示速度平

方的一半，得

v2c1

=2x--a0x0=670%0

再根據(jù)動(dòng)能定理

12

ma/o-Wf=—mv-0

解得

叼號(hào)

D正確；

故選BD.

9.如圖所示，在真空中固定兩個(gè)等量異種的點(diǎn)電荷+4和-4.兩個(gè)點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)為尸，M點(diǎn)在連線上。

在+4和-4的電場(chǎng)中，有一個(gè)正方形MNOP,后放入的檢驗(yàn)電荷不影響原電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是（）

+q

A.M點(diǎn)電勢(shì)低于N點(diǎn)電勢(shì)

B.A/點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度

C.將同一負(fù)檢驗(yàn)電荷放在P點(diǎn)與。點(diǎn)，在P點(diǎn)的電勢(shì)能較大

D.移動(dòng)同一負(fù)檢驗(yàn)電荷從。到N與從P和M相比，電場(chǎng)力做的功%V<W^M

【答案】BD

【解析】A.M點(diǎn)離正電荷較近，則M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，而P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，則M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于。點(diǎn)的電場(chǎng)

強(qiáng)度，選項(xiàng)B正確；

C.P。所在的直線為等勢(shì)線，則將同一負(fù)檢驗(yàn)電荷放在2點(diǎn)與。點(diǎn)，電勢(shì)能相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.因PM間的電勢(shì)差大于ON之間的電勢(shì)差，根據(jù)W=Uq可知移動(dòng)同一負(fù)檢驗(yàn)電荷從。到N與從尸和M相

比，電場(chǎng)力做的功叫v<叱狎，選項(xiàng)D正確。

故選BDo

10.如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁

場(chǎng)。長(zhǎng)為/的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸上，隨軸以角速度。勻速轉(zhuǎn)

動(dòng).在圓環(huán)的A點(diǎn)和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在

電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài).已知重力加速度為g,不計(jì)其它電阻和摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）

A.棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為

2

B.微粒的電荷量與質(zhì)量之比為2g

Br2co

C.電阻消耗的電功率為生至

4R

D.電容器所帶的電荷量為絲的

2

【答案】BCD

【解析】A.如圖所示，金屬棒繞00'軸切割磁感線轉(zhuǎn)動(dòng)，棒產(chǎn)生的電z；力勢(shì)

口cor1

E=BDr-----=—Br'c2o

22

A錯(cuò)誤；

B.電容器兩極板間電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E,帶電微粒在兩極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則

E

q—=mg

a

即

幺=邈=dg=2dg

丁五一。戶;京

2

B正確;

c.電阻消耗的功率

E2B2r4(o2

Dr=----=------------

R4R

C正確；

D.電容器所帶的電荷量

Q=CE=CB^O

D正確。

故選BCD。

三、非選擇題:共56分。第11?14題為必考題，每個(gè)試題考生都必須作答第15?16題為選考題，考生根據(jù)

要求作答。

(-)必考題:共43分。

11.在探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,小明同學(xué)做了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，在調(diào)節(jié)桌面

水平后，添加了用力傳感器來(lái)測(cè)細(xì)線中的拉力o

⑴關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說(shuō)法正確的是.

A.必須用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量

B.一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

C.應(yīng)當(dāng)先釋放小車，再接通電源

D.需要改變砂和砂桶的總質(zhì)量，打出多條紙帶

(2)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四

個(gè)點(diǎn)未畫出，由圖中的數(shù)據(jù)可知，小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是.m/s2。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

⑶由實(shí)驗(yàn)得到小車的加速度。與力傳感器示數(shù)F的關(guān)系如圖丙所示。則小車與軌道的滑動(dòng)摩擦力

Ff=.N。

【答案】D2.401.0

【解析】(lg]AB.對(duì)小車的拉力是通過(guò)力傳感器得到的，故無(wú)需測(cè)量沙和沙桶的質(zhì)量，也不需要滿足沙和

沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故AB錯(cuò)誤；

C.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)先接通電源，在釋放小車，故C錯(cuò)誤；

D.探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，要改變沙和沙桶的總質(zhì)量，打出多條紙帶，故D正確。

故選D。

⑵⑵打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，可知相鄰兩計(jì)數(shù)

點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為

T=5X-L=0.1S

f

根據(jù)?=可得

a=為7。￡x10-2=2.40m/s2

4T2

⑶⑶根據(jù)牛頓第二定律可知

2F-Ff=ma

解得f1.0N。

12.在物理課外活動(dòng)中，小明同學(xué)制作了一個(gè)簡(jiǎn)單的多用電表，圖甲為電表的電路原理圖。已知選用的電

流表內(nèi)阻Rg=10Q、滿偏電流/g=10mA,該多用電表表盤如圖乙所示，下排刻度均勻，C為上排刻度線的

中間刻度，由于粗心上排刻度線對(duì)應(yīng)數(shù)值沒(méi)有標(biāo)出。

⑴為了測(cè)該多用電表歐姆擋的電阻和表內(nèi)電源的電動(dòng)勢(shì)，小明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到了一個(gè)電阻箱，設(shè)計(jì)了如

下實(shí)驗(yàn):

①將選擇開關(guān)接2,紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)Ri的阻值使電表指針mA處。

②將多用電表紅、黑表筆與電阻箱相連，調(diào)節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處，此時(shí)電阻箱如圖丙所示,

則C處刻度應(yīng)為00

③計(jì)算得到多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為V（保留2位有效數(shù)字）

（2）將選擇開關(guān)接2,調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測(cè)電阻相連，若指針指在圖乙中電流檔7.0mA位置

處，則待測(cè)電阻的阻值為Q（保留2位有效數(shù)字）

⑶若只將實(shí)驗(yàn)中的電流表?yè)Q成滿偏電流為100mA的電流表，則歐姆表的倍率將。（選填"變大"、

"變小"或"不變"）。

【答案】101501.564變小

【解析】（1）①⑴將選擇開關(guān)接2,紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)色的阻值使電表指針滿偏，即指10mA處。

②⑵將多用電表紅、黑表筆與電阻箱相連，調(diào)節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處，此時(shí)電阻箱讀數(shù)為150Q,

則C處刻度應(yīng)為150Q。

③⑶由閉合電路的歐姆定律可知

E

2*4+150

計(jì)算得到多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為

E=150xl0xl0^V=1.5V

⑵⑷將選擇開關(guān)接2,調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測(cè)電阻相連，若指針指在圖乙中電流檔7.0mA位

置處，則

E

7x10-3=

凡+Rx

解得

&=64。

即待測(cè)電阻的阻值為64Q；

⑶⑸若只將實(shí)驗(yàn)中的電流表?yè)Q成滿偏電流為100mA的電流表，則根據(jù)

E

可知?dú)W姆表的內(nèi)阻減小，指針指到相同的位置表示待測(cè)電阻Rx的值變小，即歐姆表的倍率將減小。

13.如圖所示，兩豎直放置、相距為L(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌J和K的頂端用導(dǎo)線相連，在導(dǎo)軌兩個(gè)水平區(qū)域

內(nèi)存在相距高度為h的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I和II,設(shè)兩磁場(chǎng)豎直寬度均為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,方向均垂直紙面向

里。一阻值為R、質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬棒水平緊靠?jī)韶Q直導(dǎo)軌，從距離磁場(chǎng)I上邊界高為H（H>h）

處由靜止釋放，且在進(jìn)入兩磁場(chǎng)時(shí)金屬棒中的電流恰好相等。不計(jì)金屬導(dǎo)軌及導(dǎo)線電阻，重力加速度為g。

求：

⑴金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)I時(shí)所受安培力的大小；

(2)金屬棒穿過(guò)兩磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的總焦耳熱。

【答案】⑴B七42gHq)2mg(h+d)

R

【解析】(1)導(dǎo)體棒做自由落體運(yùn)動(dòng)

v2=2gH

導(dǎo)體切割磁感線

E=BLv

根據(jù)閉合電路歐姆定律

/一

R

安培力為

F=BIL=BY河

R

(2)導(dǎo)體棒勻加速通過(guò)力

v2—v'2—2gh

根據(jù)能量守恒定律

gmv2-gmv'~+mgd=Q'

又因

Q=2Q'

解得

Q=2tng（h+d）

14.某人參加戶外活動(dòng)，水平輕繩一端固定，人手握輕繩另一端從靜止開始無(wú)初速度運(yùn)動(dòng)，到最低點(diǎn)時(shí)松

開輕繩，最后落到水平地面上。如圖所示，將這一過(guò)程簡(jiǎn)化：長(zhǎng)度為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端固定于。點(diǎn),

另一端栓接一質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），。點(diǎn)距離水平地面高度為H（t<H）,將輕繩水平拉直，

使小球從靜止開始無(wú)初速度釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)與輕繩脫離，最后落到水平地面上，已知重力加速度

為g，不計(jì)空氣阻力。求：

（1）小球落地前瞬時(shí)速度大??；

⑵如果L大小可以改變（L仍小于H）,其他條件不變，求小球落地點(diǎn)與。點(diǎn)的最大水平距離。

【答案】（1）V=y[2^H（2）XnuLX=H

【解析】（1）設(shè)小球落地前瞬時(shí)速度大小為v,由機(jī)械能守恒定律得

~1mv2=mgHTT

解得

v=《2gH

（2）設(shè)小球擺至最低點(diǎn)時(shí)，速度大小為V。

12T

—mvQ二mgL

V0=y/2gL

小球在最低點(diǎn)脫離輕繩后做平拋運(yùn)動(dòng)，歷時(shí)t落地，設(shè)小球落地點(diǎn)與。點(diǎn)的水平距離為X,有

H—=ggf2

x^UH-L）

當(dāng)

L=H-L

即

時(shí)，小球落地點(diǎn)與0點(diǎn)的最大水平距離為

=H

（二）選考題:共13分。請(qǐng)考生從兩道中任選一題作答。如果多做，則按第一題計(jì)分。

15.［物理選修3-3J

（1）,如圖所示，水平地面上放置一個(gè)導(dǎo)熱性能良好的氣缸，氣缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,

一條輕細(xì)繩一端連接在活塞上，另一端繞過(guò)兩個(gè)光滑的定滑輪后連接在一個(gè)可施加拉力的傳感器上，傳感

器由計(jì)算機(jī)控制，開始時(shí)活塞和氣缸均靜止。現(xiàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)活塞施加拉力，讓活塞緩慢向上移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)

活塞始終沒(méi)有被從氣缸中拉出，周圍環(huán)境溫度不變，不計(jì)一切摩擦，則在拉動(dòng)活塞的過(guò)程中，下列說(shuō)法正

確的是o

A.氣缸內(nèi)氣體對(duì)活塞單位時(shí)間內(nèi)碰撞的次數(shù)先減少后不變

B.氣缸對(duì)地面的壓力先不變后逐漸減小到零

C.缸內(nèi)氣體對(duì)外做功，氣體從外界吸收熱量

D.缸內(nèi)氣體從外界吸收熱量，分子勢(shì)能增加

E.傳感器施加的拉力最大值與氣缸、活塞和缸內(nèi)氣體的總重力大小相等

【答案】ACE

【解析】AE.由于氣缸導(dǎo)熱，緩慢拉動(dòng)活塞時(shí)缸內(nèi)氣體溫度不變，氣體分子平均動(dòng)能不變，活塞上移時(shí)，

氣體體積增大，溫度不變而壓強(qiáng)減小，當(dāng)繩的拉力增大到等于氣缸、活塞和缸內(nèi)氣體的總重力時(shí)，氣缸離

開地面向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)氣體體積不變，壓強(qiáng)不變，因此氣缸內(nèi)氣體對(duì)活塞單位時(shí)間內(nèi)碰撞的次數(shù)先減少后

不變，AE正確：

B.氣缸對(duì)地面的壓力先減小后為零，B錯(cuò)誤；

C.拉力對(duì)活塞做功，而氣體由于體積增大而對(duì)外做功，但其內(nèi)能保持不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體從

外界吸熱，C正確：

D.理想氣體只有分子動(dòng)能，沒(méi)有勢(shì)能，D錯(cuò)誤。

故選ACE。

（2）.研究大氣現(xiàn)象時(shí)可把溫度、壓強(qiáng)相同的部分氣體叫做氣團(tuán)，氣團(tuán)的直徑達(dá)幾千米，邊緣部分與外界

的熱交換對(duì)整個(gè)氣團(tuán)沒(méi)有明顯影響，氣團(tuán)在上升過(guò)程中可看成是一定質(zhì)量理想氣體的絕熱膨脹。設(shè)氣團(tuán)在

上升過(guò)程中，由狀態(tài)I（P-匕、1）絕熱膨脹到狀態(tài)11（，2、%、T2＞可判斷（《（填"＞或

氣團(tuán)在此過(guò)程中對(duì)外做的功為W,則其內(nèi)能變化AE=,氣團(tuán)在變化前后的分子間平均距離之比

4

/-----------------'

【答案】＞-w田

【解析】口1氣團(tuán)在上升過(guò)程中，由狀態(tài)I（P1、0、71）絕熱膨脹到狀態(tài)口（P2、%、72）,對(duì)外做功，

內(nèi)能減小，溫度降低，TI＞72；

[2].氣團(tuán)在絕熱膨脹過(guò)程中對(duì)外做的功為W