核心素養(yǎng)卷（05）決勝2021年新高考物理核心素養(yǎng)卷（福建專用）（解析版）

2021年福建省新高考綜合模擬

物理核心素養(yǎng)卷（05）

一、單項選擇題:本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，只有一項

是符合題目要求的。

1.如圖所示，一導熱良好的足夠長氣缸水平放置在光滑水平桌面上，桌面足夠高，氣缸內有一活塞封閉了

一定質量的理想氣體。一足夠長輕繩跨過定滑輪，一端連接在活塞上，另一端掛一鉤碼，滑輪與活塞間的

輕繩與桌面平行，不計一切摩擦。已知當?shù)刂亓铀俣葹間,大氣壓為po,鉤碼質量為mi,活塞質量為m2,

氣缸質量為m3,活塞橫截面積為S。則釋放鉤碼，氣缸穩(wěn)定運動過程中，氣缸內理想氣體的壓強為（）

A〃_____

,°（肛+丐+，4）S-°（m.+miyS

C.POD.

kJ

【答案】A

【解析】

對鉤碼、活塞和氣缸的整體，由牛頓第二定律可知

對氣缸

聯(lián)立解得

故選A。

2.2020年12月8日，月表最強“打工人”嫦娥四號迎來從地球出發(fā)兩周年紀念日。已知嫦娥四號上有一塊

備用的核燃料電池，能在夜里為其提供動力，核燃料為貴Pu,非Pu核的核反應式為非Puf,X+2Y,

已知置Pu核、X核以及Y核的質量分別為機小、，如、相丫。則下列說法正確的是（）

A.核比x核多四個中子

B.該反應釋放的核能為g（咻u+"4

C.該核反應的類型為々衰變

D.該核反應的速度隨處環(huán)境的壓強和溫度的變化而發(fā)生改變

【答案】C

【解析】

AC.根據(jù)核反應遵循質量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知

解得

即核反應方程為

該核反應為a衰變，質量數(shù)減少4,核電荷數(shù)減少2,故中子數(shù)減少2,故A錯誤，C正確；B.此核反應

過程中虧損的質量為

核反應的過程中釋放的能量

故B錯誤；

D.放射性元素的半衰期不受外界環(huán)境的影響，即該核反應的速度與所處的壓強和溫度等均無關，故D錯

'U

沃。

故選C。

3.如圖所示，兩個相同的半球體A和8放置在一直角墻拐處，處于靜止狀態(tài)。A半球左端緊挨豎直墻面，

B半球與豎直墻面緊密接觸，豎直墻面和球面均光滑，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則A半球與水平地

面間的動摩擦因數(shù)最小為（）

A.且B.昱

25

C.立D.-

66

【答案】C

【解析】

設半球的質量為加，豎直墻壁對半球5的支持力式與半球A對半球3的支持力鳥的合力為尸，尸的大小

等丁“理。由幾何關系知F與尸2之間的夾角是30°，則有

A與3組成的系統(tǒng)保持靜止一定滿足

即

有

所以動摩擦因數(shù)最小為由，故C正確。

6

故選C。

4.如圖所示，一根輕彈簧右端固定在粗糙的水平面上，彈簧處于原長狀態(tài)時，左端位于匕點。質量為2kg

的滑塊從。點以初速度2m/s開始向右運動，與此同時在滑塊上施加一個大小為20N的恒力尸，尸的方向

與豎直方向的夾角為6=37。，當滑塊滑到力點時與彈簧相撞，彈簧被壓縮到c位置時滑塊速度變?yōu)榱悖?/p>

后滑塊被反彈，運動到4點時，速度再次為零。已知。、5的間距為2m，d是。、萬兩點的中間位置，b、

c的間距為0.5m,g取lOm/s?。sin37°=0.6,cos37°=0.8,彈簧始終處于彈性限度內，則下列說法

正確的是（）

A.滑塊剛接觸彈簧就開始減速B.整個過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量為4J

C.滑塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)為1D.彈簧的最大彈性勢能為30J

9

【答案】C

【分析】

本題通過功能關系、能量守恒定律、彈簧的彈性勢能等知識，考查考生的模型建構能力和推理論證能力。

【解析】

A.滑塊未接觸彈簧時

故滑塊剛接觸彈簧時，滑塊所受合外力方向水平向右，滑塊仍有向右的加速度，A項錯誤；

BC.滑塊從起始位置。到運動到4點速度為零的整個過程中，因摩擦產(chǎn)生的熱量等于滑塊動能的減少量與

恒力/做的功之和，即

又因為

解得

B項錯誤；C項正確；

D.滑塊山a到c的過程中，動能減少了

產(chǎn)做的功

由于摩擦產(chǎn)生的熱量

由能量守恒定律得，彈簧的最大彈性勢能為

D項錯誤。

故選C

二、多項選擇題:本題共4小題，每小題6分，共24分每小題有多項符合題目要求，全部選對的

得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。

5.如圖所示，質量為0.4kg的四分之一圓弧軌道靜止在光滑水平面，右側有固定在豎直平面內的光滑半圓

軌道，半徑為0.4m,下端與水平面相切?，F(xiàn)在將質量為0.2kg可視為質點的小球，從圖中A點靜止釋放，

小球離開圓弧軌道后恰好能通過半圓軌道的最高點，重力加速度為10m/s2,不計一切阻力。下列說法正確

的（)

A.小球沿圓弧軌道下滑過程，系統(tǒng)動量守恒

B.小球沿圓弧軌道下滑過程，系統(tǒng)機械能守恒

C.小球通過半圓軌道D點時，對軌道的壓力大小為4N

D.小球與圓弧軌道分離時，圓弧軌道的位移為0.5m

【答案】BD

【解析】

A.小球沿圓弧軌道下滑過程，系統(tǒng)豎直方向合力不為零，故系統(tǒng)動量不守恒，故A錯誤;

B.小球沿圓弧軌道下滑過程，只有重力做功，系統(tǒng)機械能守恒，故B正確：

C.小球離開圓弧軌道后恰好能通過半圓軌道的最高點，在半圓軌道的最高點

從D點到最高點

在D點

根據(jù)牛頓第三定律可知，對軌道的壓力大小為6N,故C錯誤；

D.小球與圓弧軌道分離，由水平方向動量守恒得

由系統(tǒng)機械能守恒得

其中

且

鵬“產(chǎn)MXM,

解得

故D正確。

故選BD?

6.中國行星探測任務名稱為“天問系列”，首次火星探測任務被命名為“天問一號若已知"天間一號''探測

器在距離火星中心為n的軌道上做勻速圓周運動，其周期為Ti。火星半徑為Ro,自轉周期為To.引力常量

為G,下列說法正確的是（）

2

火星的質量為空4自D-

A.

4//

B.火星表面兩極的重力加速度為'

C.火星的第一宇宙速度為

D.火星的同步衛(wèi)星距離星球表面高度為

【答案】BCD

【解析】

A.設火星的質量為M、“天問一號”探測器的質量為m,“天問一號”探測器在距離火星中心為n的軌道上做

勻速圓周運動，則有

4兀2廠

得"=而5選項A錯誤;

B.假定有一質量為n的物體靜止在火星兩極表面上，則有

得g=G店

4兀2/1442廠3

再將代入，得g=/合，選項B正確;

T\5

C.設火星的第一宇宙速度為v,則有

得u=

再將g=罄今代入，得U、號>選項C正確;

11所71V%

D.設火星的同步衛(wèi)星的質量為m3,高度為h,則有

得川等-與

4兀2r3病

再將知=而十代入，得"=選項D正確。

故選BCD。

7.如圖所示，質量為m、電荷量為q的小球在電場強度E的勻強電場中，以初速度v0沿直線ON做勻變速

運動，直線ON與水平面的夾角為30。，若小球在初始位置的電勢能為零，重力加速度為g,則下面說法中

正確的是（）

A.電場方向一定豎直向上

B.電場強度E的最小值為上空

2q

C.如果電場強度為E=?8,則小球相對初始位置的最大高度為3

q2g

mel

D.如果電場強度為￡=一旦，小球電勢能的最大值為mv些

q4

【答案】BD

【解析】

AB.因為小球做勻變速直線運動，則小球所受的合力與速度方向在同一條直線上，結合平行四邊形定則知，

電場力的方向不確定，有最小值，當電場力垂直于運動方向時，電場力最小為〃zgcos30°,如圖所示

所以電場強度的最小值

故A錯誤，B正確；

CD.根據(jù)平行四邊形定則知I,小球所受的重力和電場力相等，兩個力的夾角為120。，所以合力大小與分力

大小相等，等于噸，根據(jù)牛頓第二定律知，小球的加速度為g,小球斜向上做勻減速直線運動，勻減速直

線運動的位移

則小球上升的最大高度

在整個過程中電場力做功

電勢能增加［優(yōu)詔，所以小球電勢能的最大值為）旭片。故C錯誤，D正確。

故選BD。

8.如圖，U形光滑金屬框abed置于水平絕緣平臺上，ab和de邊平行，和be邊垂直。ab、de足夠長，整

個金屬框電阻可忽略，一根具有一定電阻的導體棒MN置于金屬框上，用水平恒力F向右拉動金屬框，運

動過程中，裝置始終處于豎直向下的勻強磁場中，MN與金屬框保持良好接觸，且與be邊保持平行，經(jīng)過

一段時間后（）

A.金屬框和導體棒速度相等

B.金屬框和導體棒加速度相等

C.導體棒所受安培力不變

D.金屬框的加速度不變

【答案】BCD

【解析】

金屬框在恒力F作用卜向右加速，由右手定則可知，be邊產(chǎn)生的感應電流從c流向b,由左手定則可知，

導體棒受到向右的安培力作用，導體棒向右做加速運動，設金屬框的加速度為小，導體棒的加速度為a2,

設金屬框的速度為VI,導體棒的速度為V2,設導體棒的電阻為R,回路的感應電流

設金屬框的質量為M,導體棒的質量為m,對金屬框，牛頓第二定律得

對導體棒MN,由牛頓第二定律得

F

金屬框與導體棒都做初速度為零的加速運動，W、V2都變大，ai從一開始減小，導體棒的加速度a?從0升

M

始增大，當金屬框與導體棒的加速度相等時，即

時，解得

加速度保持不變，回路感應電流

此后金屬框與導體棒的速度差AV保持不變，感應電流不變，導體棒所受到的安培力不變，加速度不變，金

屬框與導體棒以相等的加速度做勻加速直線運動。

故選BCD。

三、非選擇題:共60分。考生根據(jù)要求作答。

9.如圖所示為一半圓柱形透明體的橫截面，入射光線MP沿A8方向從弧面上的P點以入射角，=60。射

入透明體，恰好從3點射出。若直徑A3=27?,光在真空中的速度為。，則透明體的折射率為，

光從P點傳播到3點所用的時間為o

【答案】百￥

【解析】

⑴做出光路圖如圖所示

MP//AB,貝IJ

由于=折射角

透明體的折射率

⑵光在透明體中的傳播速度

從P點傳播到5點所用的時間

解得

10.一勻強電場的方向平行于xOy平面，平面內a、b、c三點的位置如圖所示，三點的電勢分別為10V、

18V、26Vo有一負電荷從a點運動到c點，其電勢能將（填“增大”“不變"或‘減小”）；若電子從b

點運動到C點，電場力做功Jo

【答案】減小1.28x10.

【解析】

⑴負電荷從a點運動到c點，電勢升高，則電勢能減小。

[2]b>c兩點的電勢差為

則電子從b點運動到c點，電場力做功為

11.利用如圖(1)裝置探究加速度與力的關系。

(1)實驗時，測出兩個光電門間距L,遮光條的寬度d,在祛碼盤中放上祛碼，讓滑塊從光電門1的右側由靜

止釋放，用數(shù)字毫秒計測出遮光條經(jīng)過光電門1和2的時間分別為At,和At2,計算出滑塊的加速度a.=—

(用d、L、Ati和At2表示)

(2)一個同學利用圖(1)的裝置實驗時，保持滑塊的質量不變，把祛碼盤和祛碼的總重力作為滑塊的拉力F,

改變祛碼盤中祛碼的質量，多次重復步驟(1),分別計算出加速度ai、a?、a3、…，并記錄對應的B、F2,F3、…。

在a-F坐標系描點得到的圖線如圖(2)所示，該同學認為圖線不過坐標原點，是氣墊導軌不水平。若兩個支

架間距是S,重力加速度為g,則兩個支架的高度差Ah=(用S、g和ao表示)

(3)在實驗過程中，下列做法正確的是—(填字母代號)。

A.調節(jié)滑輪的高度，使牽引滑塊的細繩與氣墊導軌保持平行

B.該裝置可以不平衡摩擦力也不需要將氣墊導軌調節(jié)水平

C.若要調節(jié)氣墊導軌水平，則需接通氣源，調節(jié)支撐氣墊導軌的兩個支架P和Q的高度，使滑塊遮光板

通過兩光電門的時間加|和加2相等；

D.祛碼與祛碼盤的總質量不必遠小于滑塊的質量

(―)2-(—)2

【答案】7二一AC

【解析】

(1)遮光條經(jīng)過光電門1和2的時間分別為△口和加2,則速度分別為

根據(jù)

解得

(2)由裝置圖結合牛頓第二定律可知當F=0時加速度為ao,則

解得

(3)A.調節(jié)滑輪的高度，使牽引滑塊的細繩與氣墊導軌保持平行，選項A正確；

B.該裝置可以不平衡摩擦力，但必須需要將氣墊導軌調節(jié)水平，選項B錯誤；

C.若要調節(jié)氣墊導軌水平，則需接通氣源，調節(jié)支撐氣墊導軌的兩個支架P和Q的高度，使滑塊遮光板通

過兩光電門的時間△口和加2相等，選項C正確；

D.要使得跌碼及祛碼盤的總重力近似等于滑塊的牽引力，則必須要跌碼與祛碼盤的總質量遠小于滑塊的質

量，選項D錯誤。

故選ACo

12.某實驗小組設計了如圖甲所示電路，測量電流表G的內阻，可供選擇的器材如下：

待測電流表G：量程為0~100mA,內阻約為2C

安培表A：量程為0~0.6A,內阻為0.2C

定值電阻Ri：阻值為10。

定值電阻R2：阻值為50。

定值電阻R3：阻值為300c

滑動變阻器R4：阻值范圍為0?10C

滑動變阻器R5：阻值范圍為0?1000。

學生電源，電動勢為6V

開關S及導線若干

實驗要求測量時兩個表的讀數(shù)都能超過量程的工。

3

(1)定值電阻RA應選，定值電阻RB應選，滑動變阻器應選o

(2)用筆畫線代替導線，按圖甲要求，在圖乙中連接實物圖__________。

(3)實驗步驟如下：

①按電路圖連接電路(為電路安全，先將滑動變阻器滑片P調到左端)；

②閉合開關S,移動滑片P至某一位置，記錄A和G的讀數(shù)，分別記為h和卜；

③多次移動滑片P,記錄各次A和G的讀數(shù)h和L；

④以L為縱坐標，h為橫坐標，作出相應圖線，如圖丙所示；

⑤根據(jù)Ii-I2圖線的斜率k及定值電阻RA、RB,得到待測電流表G的內阻表達式為RG=(用k、

RA、RB表示)，利用圖像中的數(shù)據(jù)測得RG=。

【答案】R2RI(k-1)RB-RA2.5Q

【解析】

(1)⑴⑵網(wǎng)由于待測電流表G的量程遠小于安培衣A的量程，根據(jù)歐姆定律可知應將電阻R?與電流表G串

聯(lián)在與Ri并聯(lián)，從而改裝成一個大量程的電流表，該標的量程為

可以滿足測量時兩個表的讀數(shù)都能超過量程的滑動變阻器采用的分壓式接法，為方便實驗操作應選擇

3

最大阻值較小的滑動變阻器；

(2)[4]根據(jù)電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示

(3)[5]根據(jù)歐姆定律可得

網(wǎng)根據(jù)圖像代入數(shù)據(jù)可得

13.質譜儀是一種測量帶電粒子比荷的儀器，某型號質譜儀的內部構造如圖所示，M、N板間存在電壓為

Uo的加速電場，半徑為R的圓形區(qū)域內存在磁感應強度為B的勻強磁場，光屏放置于圓形磁場區(qū)域右側，

光屏中心P到圓形磁場區(qū)域圓心O的距離為2R。帶電粒子從S點由靜止飄入M、N板間，經(jīng)電場加速后進

入圓形磁場區(qū)域，在磁場力作用下軌跡發(fā)生偏轉，最終打在光屏上的某點，測量該點到P點的距離，便能

推算出帶電粒子的比荷.不計帶電粒子的重力。

(1)若帶電粒子為電子，已知電子的電荷量為e,質量為mo,求電子經(jīng)過電場加速后的速度大小v及電子

在磁場中運動的軌跡半徑r；

(2)若某種帶電粒子通過電場加速和磁場偏轉后，打在光屏上的Q點，已知P點到Q點的距離為26七

求該帶電粒子的比荷幺及其在磁場中運動的時間t?

【答案】(1)v=(2)義=苔.皿

，叫)Bm3B2R2'2U0

【解析】

(1)電子在電場中加速，由動能定理有

解得

電子在磁場中做勻速圓周運動，由

解得

(2)帶電粒子到達Q點的軌跡如圖所示

由幾何關系可得

8

9=60°,a=-=30°

2

類比有

解得

帶電粒子在磁場中運動的圓心角即0=60。，所以

周期

所以

14.2022年北京將與張家口一同舉辦第24屆冬奧會。俯式冰橇(又叫鋼架雪車)是冬奧會的比賽項目之一,

其場地可簡化為賽道AB和緩沖道BC、CD三部分，其中CO部分水平，各部分平滑連接。己知

xAB=1200m,賽道AB的傾角為a,8C的傾角為夕，冰橇與賽道間的動摩擦因數(shù)為4=0。5、冰

橇與8C間的動摩擦因數(shù)為〃2=0.6。比賽時，觸發(fā)信號燈亮起后，質量為M=60kg的運動員從起點A開

始，以平行賽道AB的恒力尸=401^推動質量〃7=40kg的冰橇由靜止開始沿賽道向下運動，8s末迅速登上

冰橇，與冰橇一起沿賽道滑行做勻加速直線運動。設運動員登上冰橇前后冰橇速度不變，不計空氣阻力(取

sina?0.1,cosa?1,sin/3?0.3,co