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2021年江西省南昌市高考物理一模试卷
二、选择题（本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1至5题只有一项符合题目要求，第6至8题有两项或三项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1．（6分）2020年12月4日，中国规模最大、参数最高的“人造太阳”，在成都正式建成并成功放电。这颗“人造太阳”其实就是中国新一代可控核聚变装置“中国环流器二号M”（HL﹣2M），它的建成与开始放电，意味着中国进一步加快人类探索未来能源的步伐。在“中国环流器二号M”中，主要发生如下两种核反应：H+H→He+X，X+Y→H+H，则X与Y分别是（　　）
A．n与Li
B．n与Li
C．H与Li
D．H与Li
2．（6分）如图所示，一通电直导线在竖直向上的匀强磁场中静止于光滑斜面上，电流方向垂直纸面向外。保持磁场强弱不变，仅把磁场方向按顺时针逐渐旋转，直至垂直斜面向上，若要通电导线始终保持静止，则应控制导线内的电流强度（　　）
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．先增大后减小
D．先减小后增大
3．（6分）地铁在某段轨道上做直线运动。某同学在乘坐地铁时，用细绳把圆珠笔绑在地铁的竖直扶杆上，在地铁启动时用手机拍摄下了圆珠笔相对竖直扶杆运动的视频，如图所示。事后在电脑上测量出圆珠笔相对竖直扶杆静止时细线与竖直杆的夹角为5°，相对静止的时间为8秒，则这段时间内地铁速度变化量的大小约为（可能用上的数据sin5°≈0.087，cos5°≈0.996）（　　）
A．4m/s
B．7m/s
C．10m/s
D．13m/s
4．（6分）如图所示，ABCD为一正方形的四个顶点，O为正方形对角线的交点。三个等量点电荷分别固定在正方形的三个顶点ABC上，A、B处为正电荷，C处为负电荷。M、N、G、H为对角线上与O点的距离相等的四个点，这四个点的电场强度大小与电势大小关系正确的是（　　）
A．EM＝EN，φM＝φN
B．EM＝EN，φM＜φN
C．EG＞EH，φG＞φH
D．EG＞EH，φG＝φH
5．（6分）甲、乙两物体在同一直线上运动，它们的v﹣t图像如图所示。若t＝0时刻两物体相向运动且相距25m，则在前2s的时间内，下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两物体相遇一次
B．甲、乙两物体相遇两次
C．甲、乙两物体相遇三次
D．甲、乙两物体无法相遇
6．（6分）2020年12月17日，我国自主研发的探月工程嫦娥五号探测器在月球表面挖取2千克重的月壤样本后成功返回地球，完成了我国迄今为止最为复杂的航天任务，标志着我国的航天技术处于世界巅峰水平。随着人类航天技术的进步，未来会有越来越多的其它星球的物质被运回地球，假设最终使得地球的质量逐渐增大，而月球的质量保持不变且只考虑地月间的万有引力，下列说法正确的是（　　）
A．月球受到地球的引力将逐渐变小
B．月球绕地球公转的轨道半径将逐渐变小
C．月球绕地球公转的线速度将逐渐变大
D．月球绕地球公转的周期将逐渐变大
7．（6分）如图所示，倒U型等间距光滑导轨ABCD倾斜放置，AB∥MN∥QH，在MNHQ中存在垂直导轨平面向下的匀强磁场（图中未画出）。一金属棒从MN上方静止释放，金属棒向下运动过程中始终与导轨接触良好且与AB平行，不计导轨电阻，I为金属棒中的电流、q为通过金属棒的电量、U为金属棒两端的电压、P为金属棒中的电功率。若从金属棒刚进入磁场开始计时，它在磁场中运动的过程中，下列图像中不可能正确的有（　　）
A．
B．
C．
D．
8．（6分）如图所示，在竖直平面内固定有半径为R的光滑圆弧轨道ABC，其圆心为O，B在O的正上方，A、C关于OB对称，∠AOB＝a。一质量为m、可看成质点的物块在A处以初速度v0沿着轨道切线方向向上运动，已知重力加速度为g，下列说法正确的有（　　）
A．若α＝37°，则物块沿着轨道运动至B时的最大动能为mgR
B．若α＝37°，则物块沿着轨道运动至B时的最大动能为mgR
C．若α＝60°，则只要v0取一合适的值，物块就能沿轨道到达C处
D．若α＝60°，则无论v0取何值，物块均不能沿轨道到达C处
三、非选择题：
9．（6分）某试验小组测量滑块与桌面间的动摩擦因数，其装置如图（a）所示。
（1）用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d，读数如图（b）所示，则d＝　
　cm。
（2）压缩弹簧后释放滑块（滑块与弹簧不栓接），滑块与弹簧分离后经过光电门的正下方的A点时，光电门自动记录下遮光时间t，则滑块通过A点的速度的表达式v＝　
　（用d、t表示）；最终滑块停在B点，用刻度尺测量出AB距离为x。
（3）改变弹簧压缩的长度，测出多组不同的t和x的值，做出x﹣图像，如图（c）所示。已知图像斜率为k，重力加速度为g，则滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝　
　（用k、d、g表示）。
10．（9分）某实验小组要精确测定额定电流为0.002A的纯电阻电灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时的电阻大约为1000Ω。实验室提供的器材有：
A．电流表A1（量程为0.6A，内阻r1约为300Ω，读数记为I1）
B．电流表A2（量程为1mA，内阻r2约为10Ω，读数记为I2）
C．电压表V1（量程为15V，内阻r3约为5000Ω，读数记为U1）
D．电压表V2（量程为3V，内阻r4＝1000Ω，读数记为U2）
E．定值电阻R1＝3000Ω
F．定值电阻R2＝10Ω
G．滑动变阻器R3（0～10Ω，允许通过最大电流1A）
H．滑动变阻器R4（0～2000Ω）
I．蓄电池E（电动势为20V，内阻很小），开关S一个
（1）甲同学先进行电流表A和电压表V的读数练习，如图1所示，其正确的读数分别为　
　A、　
　V。
（2）乙同学设计了如图2电路测量电灯电阻。
①请你帮他选择合适的器材，电表1应选　
　，定值电阻应选　
　，滑动变阻器应选　
　（填写器材前的字母代号）。
②测量电灯电阻的表达式为Rx＝　
　（用物理量的字母表示）。
③实验时，不断改变滑动变阻器的阻值，当电表2的示数达到　
　时，其对应的结果为电灯正常工作时的电阻。
11．（12分）如图所示，平面直角坐标系中有大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，MN为平行于x轴的直线。A为y轴上的点，其坐标为（0，a），C为MN上的点，其坐标为（a，a）。有两个质量为m、电量为+q的完全相同的带电粒子a、b，它们分别从A、O两点沿x轴正方向同时射入磁场，它们均经过磁场中的C点。若不计粒子的重力，求：
（1）a、b两粒子速度大小的比值；
（2）a、b两粒子先后经过C点的时间差。
12．（20分）如图甲所示，在一次爆炸实验中，质量分别为m＝2kg和M＝8kg的A、B两个物体之间装有少量炸药，并排放在水平导轨上。爆炸点的左侧的墙壁上装有轻弹簧，弹簧的左端固定，右端与A物体的距离L0＝1.25m。当炸药发生爆炸后，测得A物体压缩弹簧的过程中，对弹簧的压力F随压缩量x的变化关系如图乙所示（最大压缩量为25cm）。已知A、B两物体与水平导轨间的动摩擦因数均为μ＝0.2，A、B物体的碰撞不损失机械能，两物体均可看作质点。重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）A压缩弹簧的过程中，克服摩擦力做的功和弹性势能的最大值；
（2）爆炸过程A、B获得的机械能之和；
（3）物体A和B最终静止时离爆炸点的距离。
【物理选修3-3】（共15分）
13．（5分）下列说法中正确的是（　　）
A．热量不可能从低温物体传向高温物体
B．夏天，在太阳下暴晒过久的车胎突然爆裂，车胎内气体分子平均动能减小
C．等温的不同种类气体混合的过程属于一个熵增加过程
D．向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围的运动，属于布朗运动
E．在温度均匀且恒定的水池中，有一气泡（内部气体可视作理想气体）缓慢向上浮起的过程中，气体从水中吸热
14．（10分）潜水艇是通过控制艇内水箱的水量从而改变自重来实现升降的。某潜水艇位于水面下200m，艇上有一贮气钢筒通过排气管（有气阀）与水箱相连。贮气钢筒的容积V1＝5m3，筒内贮有高压气体。体积V2＝10m3的水箱通过与海水相连的排气孔注满海水。现开启排气阀，贮气钢筒内一部分气体压人水箱将水箱中的海水全部排出，若忽略高压气体压入水箱过程的的温度变化，大气压强p0＝1.0×105Pa，海水密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g＝10m/s2）求：
①潜水艇所在深度的压强为多少？
②贮气钢筒内原来的高压气体的压强至少为多少？
【物理选修3-4】（共15分）
15．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.5s时的波形图，已知质点P的坐标x1＝6m，质点Q的坐标x2＝7.5m，波的周期T＞0.5s。下列说法正确的是（　　）
A．该波的波长一定为12m
B．波的周期可能为2s
C．波速一定是6m/s
D．经过0.4s，质点Q可能运动到的位置x＝6m处
E．t＝s时，Q点的位移可能最大
16．工厂冷却池的施工作业过程中，一吊索装置的水下报警指示灯（视作质点）离池壁的水平距离为5.4m，池壁边缘P点一技术人员发现，当指示灯位于水下4m处时，恰好被一漂浮于平静水的小树叶完全遮挡，小树叶位置距离池壁2.4m，技术员眼睛恰好位于池边P点正上方1.8m的高度处（人的眼睛看成一点），且人眼、树叶、指示灯位于同一竖直面内（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：
①池中冷却水的折射率；
②指示灯在水面形成的光斑的半径r。
2021年江西省南昌市高考物理一模试卷
试题解析
二、选择题（本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1至5题只有一项符合题目要求，第6至8题有两项或三项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1．解：对于核反应：H+H→He+X，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为：2+3﹣4＝1，电荷数为：1+1﹣2＝0，所以X为：
由于X为中子，对于核反应：X+Y→H+H，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，Y的质量数为：4+3﹣1＝6，电荷数为：2+1﹣0＝3，所以Y为：，故A正确，BCD错误。
故选：A。
2．解：由题目可知，斜面光滑，受力分析如图所示：
导线受三个力，要让导线处于平衡状态，支持力和安培力的合力与重力等大反向（三力关系如图所示），
重力大小、方向不变，支持力方向不变仅大小改变，
由左手定则可知，安培力方向时刻与磁场向垂直，
磁场方向按顺时针逐渐旋转，安倍力也按顺时针逐渐旋转（如图所示），
当磁场方向垂直斜面向上时，导线所受安培力沿斜面向上，
由几何知识可知，安倍力需要不断减小，而F＝BIL，所以电流强度应该也逐渐减小。故B正确，ACD错误。
故选：B。
3．解：当笔与车相对静止时，与车有共同的加速度，对笔受力分析如图，
由牛顿第二定律：mgtan5°＝ma，则
又这段时间t＝8s，故△v＝at＝0.87×8m/s≈7m/s，故ACD错误，B正确。
故选：B。
4．解：AB、在A、C两处等量异号点电荷的电场中，M、N两点的场强大小相等，方向相同，均沿A→C；在B处正点电荷的电场中，M、N两点的场强大小相等，方向分别沿B→M和B→N，A、C两处等量异号点电荷在M点的场强方向与B处正点电荷在M点场强方向的夹角为钝角，在N点的夹角为锐角，根据电场的叠加原理即平行四边形定则可知，EM＜EN；在A、C两处等量异号点电荷的电场中，M点的电势高于N点的电势，在B处正点电荷的电场中，M、N两点的电势相等，则φM＞φN，故AB错误；
CD、在A、C两处等量异号点电荷的电场中，G、H两点的场强大小相等，方向相同，方向均与AC连线平行向上，G、H两点的电势相等；在B处正点电荷的电场中，G点的场强大于H点的场强，方向相同，均沿B→D，A、C两处等量异号点电荷在G点的场强方向与B处正点电荷在G点场强方向垂直，在H点两场强方向也垂直，根据平行四边形定则可知，EG＞EH；在B处正点电荷的电场中，G点的电势高于H点的电势，则φG＞φH，故C正确，D错误。
故选：C。
5．解：根据v﹣t图像的斜率表示加速度，可得甲、乙两物体的加速度分别为a甲＝﹣m/s2＝﹣10m/s2，a乙＝m/s2＝10m/s2，设经过时间t时两物体速度相等，则v＝v甲0+a甲t＝v乙0+a乙t，由图知甲、乙的初速度分别为v甲0＝20m/s，v乙0＝﹣10m/s，则得t＝1.5s，v＝5m/s
在t时间内，甲、乙的位移分别为x甲＝，x乙＝，甲、乙位移之差△x＝x甲﹣x乙＝＝×1.5m＝22.5m＜25m，因此，甲、乙两物体无法相遇，故ABC错误，D正确。
故选：D。
6．解：AB、地球质量的增大，假设地月间距离不变，则地月间万有引力F＝G增大，则地球对月球提供的向心力大于月球需要的向心力，月球做近心运动，半径减小，月球受到地球的引力将变大，轨道半径减小，故A错误，B正确；
C、由G可得，v＝，地球质量增大，半径减小，则v增大，故C正确；
D、由T＝可知，r减小，v增大，则T减小，故D错误；
故选：BC。
7．解：设导体棒的质量为m，电阻为R，导轨的倾角为θ。
A、金属棒进入磁场时已经有一定的速度，如果安培力大于金属棒重力沿导轨向下的分力，则金属棒开始减速运动，速度减小，
根据牛顿第二定律可得：BIL﹣mgsinθ，即，可知加速度a在减小，当安培力与金属棒重力沿导轨向下的分力相等时，导体棒匀速运动。
根据I＝＝可知电流减小、加速度减小，则I﹣t图象的斜率减小，故A错误；
B、根据电荷量的计算公式可得：q＝It，若金属棒进入磁场时安培力等于金属棒重力沿导轨向下的分力，金属棒匀速运动，I不变，则I﹣t图象的斜率不变，故B可能正确；
C、若金属棒进入磁场时安培力小于金属棒重力沿导轨向下的分力，金属棒加速运动，根据牛顿第二定律可得mgsinθ﹣＝ma可知加速度减小，即金属棒做加速度减小的加速直线运动，金属棒两端电压U＝E＝BLv＝BL（v0﹣at），加速度减小，则U﹣t图象的斜率减小，故C错误；
D、若金属棒进入磁场时安培力等于金属棒重力沿导轨向下的分力，金属棒匀速运动，I不变，根据P＝I2R可知P不变，故D有可能正确。
本题选不可能正确的，故选：AC。
8．解：AB、若物块在B点有最大动能，则物块在A点时有最大速度，此时由重力指向圆心的分力提供物体做圆周运动的向心力，即
物块从A点到B点，由动能定理得：
，
代入数据解得
物块在B点有最大速度时，当支持力恰好为0时，由
，
解得：
动能为，故A错误，B正确；
CD、当物块在A点的支持力恰好为0时，有：
假设物块恰好到达B点，则由动能定理得
代入数据解得：
即vB无解，则无论v0取何值，都不能到达B点，即物块均不能沿轨道到达C处，故C错误，D正确。
故选：BD。
三、非选择题：
9．解：（1）该游标卡尺的精确度为0.05mm，游标卡尺的主尺读数为12mm，游标尺读数为4×0.05mm＝0.20mm，故游标卡尺的读数为12mm+4×0.05mm＝12.20mm＝1.220cm；
（2）滑块通过光电门时间内的平均速度可近似看为是瞬时速度，其速度为v＝；
（3）滑块从A到B过程，由动能定理可得μmgx＝mv2，又v＝，
则得x＝?
根据数学知识可知＝k
则得μ＝
故答案为：（1）1.220；（2）；（3）。
10．解：（1）电流表的量程为0.6A，最小分度为0.02A，所以I1＝0.50A。电压表的量程为15V，最小分度为0.5V，所以U1＝13.0V。
（2）①从该同学设计的电路图看，要测量灯的正常工作电流，A2量程太小，所以弃用，而A1内阻未知，也弃用。而电压表V2内阻已知且满偏电流为3mA，与灯的工作电流相当，所以可当电流表使用，放在电表2的位置，电压表V1量程为15V，可用来测电压，由此看来，电表1是电压表V1即C，电表2是电压表V2即D。
定值电阻与电压表V2串联，则应与电压表内阻相当才能起到分压作用，所以定值电阻选择3000Ω定值电阻R1，即E。
滑动变阻器的选择从安全性角度考虑，只能选择最大阻值为2000Ω的滑动变阻器H。
②由电路图和欧姆定律可得灯的电阻Rx＝＝＝；
③要使灯正常工作，则要求灯的电流为0.002A，则电表2即电压表V2的示数U2＝0.002×1000V＝2.00V。
故答案为：（1）0.50、13.0；（2）①C、E、H；②；③2.00V
11．解：（1）画出两个粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系：
tan＝＝，可知∠CAM＝60°
粒子a的轨迹半径ra＝＝
粒子b的轨迹半径rb＝a
根据qvB＝m可得粒子在磁场中的运动半径r＝
则a、b两粒子射入磁场的速度大小之比为
＝＝
（2）由周期公式T＝可得粒子在磁场中运动时间为
t＝＝（θ为粒子在圆周运动轨迹对应的圆心角），
由几何关系知：θa＝，θb＝，
ta＝
tb＝
粒子到达C点的时间差为△t＝tb﹣ta＝
答：（1）a、b两粒子速度大小的比值为；
（2）a、b两粒子先后经过C点的时间差为。
12．解：（1）A压缩弹簧的过程中，压缩量的最大值：x＝25cm，
则克服摩擦力做功：Wf＝μmgx＝0.2×2×10×0.25J＝1J；
根据功能关系知，弹性势能的最大值等于克服弹簧弹力做功的大小，即为F﹣x图线围成的面积，
可知：；
（2）根据能量守恒定律有：，
代入数据解得：vA＝4m/s，
爆炸前后瞬间A、B组成的系统动量守恒，规定向左为正方向，根据动量守恒定律有：0＝mvA﹣MvB，
解得B的速度大小：vB＝1m/s；
则A、B获得的机械能之和：E＝＝J＝20J；
（3）爆炸后，B向右做匀减速直线运动，设B向右速度减为零时，与爆炸点的距离为x1，
根据动能定理得：，
代入数据解得：x1＝0.25m，
设A与弹簧反弹后运动到B速度为零的位置时速度为v1，根据能量守恒定律有：，
代入数据解得：v1＝，
A、B物体的碰撞不损失机械能，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有：mv1＝mv2+Mv3，
根据机械能守恒定律有：，
代入数据解得，；
对A运用动能定理得：，
代入数据解得：x2＝0.27m，
则A最终静止时距离爆炸点的距离：xA＝x2﹣x1＝0.27m﹣0.25m＝0.02m；
理得：，
代入数据解得：x3＝0.12m，
则B最终静止时距离爆炸点的距离：xB＝x1+x3＝0.25m+0.12m＝0.37m。
答：（1）A压缩弹簧的过程中，克服摩擦力做的功为1J，弹性势能的最大值为10J；
（2）爆炸过程A、B获得的机械能之和为20J；
（3）物体A和B最终静止时离爆炸点的距离分别为0.02m、0.37m。
【物理选修3-3】（共15分）
13．解：A、根据热力学第二定律可知，热量可以从低温物体传向高温物体，但需要引起其他变化，故A错误；
B、在车胎突然爆炸的瞬间，气体对外做功，即W＜0，瞬间吸收热量很少，几乎为零，即Q＝0，由根据热力学第一定律△U＝Q+W，可得△U＜0，气体内能减小，又根据一定质量的理想气体内能只与温度有关，所以车胎内气体温度降低，则其分子平均动能减小，故B正确；
C、等温的不同种类气体混合时，两者分布由分离变向均匀，体系混乱程度上升，所以是一个熵增加过程，故C正确；
D、向一杯清水中滴入几滴红墨水，红墨水向周围的运动，属于扩散现象，故D错误；
E、气泡体积增大，对外做功，由于温度不变，因此分子的平均动能不变，气泡内气体的内能不变，根据热力学第一定律△U＝W+Q可知，气体吸收热量，故E正确。
故选：BCE。
14．解：①海水封闭的气体的压强为p′＝p0+ρgh＝1.0×105Pa+1.0×103×10×200Pa＝2.1×106Pa
②当钢筒内的压强最终和水箱内的压强刚好相同时，贮气钢筒内原来的压强最小，则初态：p＝？，
末态：p′＝2.1×106Pa，
根据玻意耳定律可得：pV1＝p′V，解得p＝6.3×106Pa
答：①潜水艇所在深度的压强为为2.1×106Pa；
②贮气钢筒内原来的高压气体的压强至少为6.3×106Pa。
【物理选修3-4】（共15分）
15．解：A、由图可知，该波的波长一定为12m，故A正确；
B、若波沿x轴正方向传播，波的周期
T＞0.5s，有
解得：T＝2s.故B正确；
C、若波沿x轴正方向传播，波速为：，若波沿x轴负方向传播，波的周期
T＞0.5s，有
解得：T＝s；
波速为：，故C错误；
D、质点不会随波迁移，故D错误；
E、若波沿x轴正方向传播，机械波传播的距离为：
，
质点P的振动形式传到Q点，Q点表现出平衡位置的振动形式；
波沿x轴负方向传播，机械波传播的距离为：
，
x＝15m处质点波峰的振动形式传到Q点，则Q点振动到波峰，即最大位移处，所以Q点位移可能最大，故E正确.
故选：ABE。
16．解：①光路图如右图所示：
由几何关系可知：tani＝＝，sinr＝
解得i＝53°，则sini＝
根据折射率公式n＝＝＝
②当指示灯发出的光照射水面的入射角小于全反射的临界角时，光线可以射出水面，临界角C满足关系式：
sinC＝＝
光路图如下图所示：
由几何关系得：sinC＝＝，其中h＝4m，
解得：r＝
答：①池中冷却水的折射率为；
②指示灯在水面形成的光斑的半径为。
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