2021年湖南高考物理試題及答案

湖南省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試

物理一、選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.核廢料具有很強(qiáng)的放射性，需要妥善處理。下列說(shuō)法正確的是（ ）A.放射性元素經(jīng)過(guò)兩個(gè)完整的半衰期后，將完全衰變殆盡B.原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)不守恒C.改變壓力、溫度或濃度，將改變放射性元素的半衰期D.過(guò)量放射性輻射對(duì)人體組織有破壞作用，但輻射強(qiáng)度在安全劑量?jī)?nèi)則沒(méi)有傷害【答案】D.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用位置X和動(dòng)量〃描述，稱為相，對(duì)應(yīng)〃-X圖像中的一個(gè)點(diǎn)。物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化可用P-X圖像中的一條曲線來(lái)描述，稱為相軌跡。假如一質(zhì)點(diǎn)沿工軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則對(duì)應(yīng)的相軌跡可能是（）【答案】D.“亞興號(hào)”動(dòng)車(chē)組用多節(jié)車(chē)廂提供動(dòng)力，從而達(dá)到提速的目的?？傎|(zhì)量為川的動(dòng)車(chē)組在平直的軌道上行駛。該動(dòng)車(chē)組有四節(jié)動(dòng)力車(chē)廂，每節(jié)車(chē)廂發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率均為尸，若動(dòng)車(chē)組所受的阻力與其速率成正比（ek為常量）,動(dòng)車(chē)組能達(dá)到的最大速度為4。下列說(shuō)法正確的是（ ）A.動(dòng)車(chē)組在勻加速啟動(dòng)過(guò)程中，牽引力恒定不變B.若四節(jié)動(dòng)力車(chē)廂輸出功率均為額定值，則動(dòng)車(chē)組從靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)3C.若四節(jié)動(dòng)力車(chē)廂輸出的總功率為2.25P,則動(dòng)車(chē)組勻速行駛的速度為一%4D.若四節(jié)動(dòng)力車(chē)廂輸出功率均為額定值，動(dòng)車(chē)組從靜止啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間，達(dá)到最大速度％，則這一過(guò)程中該動(dòng)車(chē)組克服阻力做的功為g/nvm2-Pt【答案】C.如圖，在（。,0）位置放置電荷量為q的正點(diǎn)電荷，在（0,。）位置放置電荷量為q的負(fù)點(diǎn)電荷，在距尸（。，。）為JI。的某點(diǎn)處放置正點(diǎn)電荷Q，使得p點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。則。的位置及電荷量分別為（ ）AV2a-一q八aa? jP(a,a)0a2aA.（0,2〃），y/2q B.（0,2a）,C.（2。,0）,正q D.（2a0）,2島【答案】B.質(zhì)量為"的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)嬖為半圓柱面，截面如圖所示，A為半圓的最低點(diǎn)，8為半圓水平直徑的端點(diǎn)。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為小的小滑塊。用推力尸推動(dòng)小滑塊由A點(diǎn)向8點(diǎn)緩慢移動(dòng)，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過(guò)程中所有摩擦均可忽略，下列說(shuō)法正確的是（）BOI而川曲tm伽m7由77川7川mmHg用品山口A.推力F先增大后減小B.凹槽對(duì)滑塊的支持力先減小后增大C.墻面對(duì)凹槽的壓力先增大后減小D.水平地面對(duì)凹槽的支持力先減小后增大【答案】C.如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為〃「公,輸入端C、。接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡L】、L的阻值始終與定值電阻凡的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器R的滑片從。端滑動(dòng)到人端的過(guò)程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是（

Li先變暗后變亮，L?一直變亮Li先變亮后變暗，L?一直變亮L先變暗后變亮，L?先變亮后變暗L先變亮后變暗，L?先變亮后變暗【答案】A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。7.2021年4月29口，中國(guó)空間站天和核心艙發(fā)射升空，準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。根據(jù)任務(wù)安排，后續(xù)將發(fā)射問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，計(jì)劃2022年完成空間站在軌建造。核心艙繞地球飛行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的上。下列說(shuō)法正確的是（）A.核心艙進(jìn)入軌道后所受地球的萬(wàn)有引力大小約為它在地面時(shí)的13『倍B.核心艙在軌道上飛行的速度大于7.9kiWsC.核心艙在軌道上飛行的周期小于24hD,后續(xù)加掛實(shí)驗(yàn)艙后，空間站由于質(zhì)量增大，軌道半徑將變小【答案】AC8.如圖（。），質(zhì)量分別為ma、的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，外力/作用在A上，系統(tǒng)靜止在光滑水平面上（B靠墻面），此時(shí)彈簧形變量為工。撤去外力并開(kāi)始計(jì)時(shí)，A、B兩物體運(yùn)動(dòng)的。一？圖像如圖（捫所示，，表示0到乙時(shí)間內(nèi)A的4一，圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小，邑、S3分別表示乙到時(shí)間內(nèi)A、B的4—f圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小。A在乙時(shí)刻的速度為％。下列說(shuō)法正確的是（A4圖（〃） 圖（力）0到4時(shí)間內(nèi),墻對(duì)B的沖量等于“。mA>C.B運(yùn)動(dòng)后，彈簧的最大形變量等于工D.S,-Sy=S3【答案】ABD9.如圖，圓心為。的圓處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與圓平面平行，?！ê蚦d為該圓直徑。將電荷量為4（鄉(xiāng)>0）的粒子從。點(diǎn)移動(dòng)到〃點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為2W（W>0）；若將該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為W。下列說(shuō)法正確的是（ ）A.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向與C力平行B.將該粒子從d點(diǎn)移動(dòng)到Z?點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為0.5WC.。點(diǎn)電勢(shì)低于c點(diǎn)電勢(shì)D.若只受電場(chǎng)力，從d點(diǎn)射入圓形電場(chǎng)區(qū)域的所有帶電粒子都做曲線運(yùn)動(dòng)【答案】AB10.兩個(gè)完全相同的正方形勻質(zhì)金屬框，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，通過(guò)長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕質(zhì)桿相連，構(gòu)成如圖所示的組合體。距離組合體下底邊”處有一方向水平、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)區(qū)域上下邊界水平，高度為L(zhǎng)，左右寬度足夠大。把該組合體在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)以初速度%水平無(wú)旋轉(zhuǎn)拋出，設(shè)置合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B使其勻速通過(guò)磁場(chǎng)，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是（3與“無(wú)關(guān)，與J萬(wàn)成反比B.通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，金屬框中電流的大小和方向保持不變C.通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，組合體克服安培力做功的功率與重力做功的功率相等D.調(diào)節(jié)”、%和8,只要組合體仍能勻速通過(guò)磁場(chǎng)，則其通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量不變【答案】CD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。（一）必考題：共43分。H.某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖⑸ 圖(b)（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量墊塊厚度〃，示數(shù)如圖（b）所示，h=cm；（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；（3）在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個(gè)數(shù)"和滑塊對(duì)應(yīng)的加速度”；（5）在右支點(diǎn)下增加墊塊個(gè)數(shù)（墊塊完全相同），重發(fā)步驟（4）,記錄數(shù)據(jù)如下表:H123456

(6//111.S-2)0.0870.1800.2600.4250.5190 1234567〃圖（C）BS：：：：S：：S：：K：：8：^：："0 1234567〃圖（C）BS：：：：S：：S：：K：：8：^：："??”?????????BBMMM???■????e??y????>9?■一???????????????????????????MB如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是 m/s?（保留三位有效數(shù)字）。?.0.342-dum—molImdomflflifllfl—81amnBffl一一fflE一一一一黑?????????????????IB::::強(qiáng)鵑三強(qiáng)握::2提坦s?粗話送超！坦陽(yáng)汨盟:8錮窗田!H盥星?.0.342-dum—molImdomflflifllfl—81amnBffl一一fflE一一一一黑?????????????????IB::::強(qiáng)鵑三強(qiáng)握::2提坦s?粗話送超！坦陽(yáng)汨盟:8錮窗田!H盥星lura器燃Si wo?戰(zhàn)鼠超蠢鼠mamiumimumimasiaii\mimmnn'?????3 4 5 60.60.5tOBMOWM..MM..”Mumimmtmaniimama0.4?.1.02【答案】12.某實(shí)驗(yàn)小組需測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,12.某實(shí)驗(yàn)小組需測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,值為人）、一個(gè)電流表（內(nèi)阻為此）、一根均勻電阻絲（電阻絲總阻值大于叫），并配有可在電阻絲上移動(dòng)的金屬夾）、導(dǎo)線若干。由于缺少刻度尺，無(wú)法測(cè)量電阻絲長(zhǎng)度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個(gè)圓形時(shí)鐘表盤(pán)。某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤(pán)上，利用圓心角來(lái)表示接入電路的電阻絲長(zhǎng)度。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）將器材如圖（a）連接：

圖(c)圖(c)（3）改變金屬夾的位置，閉合開(kāi)關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對(duì)應(yīng)的圓心角e和電流表示數(shù)/,得到多組數(shù)據(jù);（4）整理數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)繪圖，所得圖像如圖（b）所示，圖線斜率為k,與縱軸截距為d,設(shè)單位角度對(duì)應(yīng)電阻絲的阻值為“，該電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻可表示為石=，r=（用凡、（5）為進(jìn)一步確定結(jié)果，還需要測(cè)量單位角度對(duì)應(yīng)電阻絲的阻值4。利用現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在圖（C）方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖（電阻絲用滑動(dòng)變阻器符號(hào)表示）；（6）利用測(cè)出的％，可得該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻?！敬鸢浮竣佗?③?除…【答案】①②/③?除…?-.帶電粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制備的關(guān)鍵技術(shù)之一、帶電粒子流（每個(gè)粒子的質(zhì)量為〃7、電荷量為+4）以初速度P垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用。對(duì)處在X。）：平面內(nèi)的粒子,求解以下問(wèn)題。（1）如圖（a）,寬度為2八的帶電粒子流沿x軸正方向射入圓心為A（0,4）、半徑為人的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若帶電粒子流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后都匯聚到坐標(biāo)原點(diǎn)。，求該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度4的大小;（2）如圖（a）,虛線框?yàn)檫呴L(zhǎng)等于的正方形，其幾何中心位于C（o,一弓）。在虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)區(qū)域面積最小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使匯聚到。點(diǎn)的帶電粒子流經(jīng)過(guò)該區(qū)域后寬度變?yōu)?與，并沿1軸正方向射出。求該磁

場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度生的大小和方向，以及該磁場(chǎng)區(qū)域的面積（無(wú)需寫(xiě)出面積最小的證明過(guò)程）;（3）如圖（b）,虛線框I和I【均為邊長(zhǎng)等于G的正方形，虛線框in和IV均為邊長(zhǎng)等于G的正方形。在I、II、川和IV中分別設(shè)計(jì)一個(gè)區(qū)域面積最小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使寬度為2G的帶電粒子流沿X軸正方向射入I和1【后匯聚到坐標(biāo)原點(diǎn)。，再經(jīng)過(guò)n1和iv后寬度變?yōu)榱Α覆⒀毓ぽS正方向射出，從而實(shí)現(xiàn)帶電粒子流的同軸控束。求I和川中磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，以及I【和N中勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的面枳（無(wú)需寫(xiě)出面積最小的證明過(guò)圖(a) 圖(b)mvinv , “機(jī)u-m 1 ,【答案】（1）—:（2）—，垂直與紙面向里，S,=a；；（3）4=—,61n=—,Sn=（-7T-\）r~,qqqq - qqqr4口2Sjv=.如圖，豎直平面內(nèi)一足夠長(zhǎng)的光滑傾斜軌道與一長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平軌道通過(guò)一小段光滑圓弧平滑連接，水平軌道右下方有一段弧形軌道尸2。質(zhì)量為小的小物塊A與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃。以水平軌道末端。點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系工?！?，x軸的正方向水平向右，）軸的正方向豎直向下，弧形軌道。端坐標(biāo)為（2〃乙心,。端在>軸上。重力加速度為g。（1）若A從傾斜軌道上距不軸高度為2//L的位置由靜止開(kāi)始下滑，求A經(jīng)過(guò)。點(diǎn)時(shí)的速度大?。海?）若A從傾斜軌道上不同位置由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)。點(diǎn)落在弧形軌道尸。上動(dòng)能均相同，求的曲線方程；（3）將質(zhì)量為（4為常數(shù)且?guī)字?）的小物塊8置于。點(diǎn)，A沿傾斜軌道由靜止開(kāi)始下滑，與B發(fā)生彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短），要使A和B均能落在弧形軌道上，且A落在B落點(diǎn)的右側(cè)，求A卜滑的初始

位置距X軸高度的取值范圍。A【答案】（1） ；（2）%=2位置距X軸高度的取值范圍。A【答案】（1） ；（2）%=2也/心，一）尸（其中，〃LKy ）；（3）32-1A-3-//L<x<A2+A+1U-I)2-4//L（二）選考題：共13分。請(qǐng)考生從兩道題中任選一題作答。如果多做，則按第一題計(jì)分。[物理——選修3-3].如圖，兩端開(kāi)口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞（截面積分別為S和邑）封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從A下降/?高度到3位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為〃在此過(guò)程中，用外力尸作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過(guò)程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)P。保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（ ）A.整個(gè)過(guò)程，外力尸做功大于0,小于〃電力B.整個(gè)過(guò)程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變C.整個(gè)過(guò)程，理想氣體的內(nèi)能增大D.整個(gè)過(guò)程，理想氣體向外界釋放的熱量小于（〃。卯?+〃磔）

E.左端活塞到達(dá)8位置時(shí)，外力尸等于陪'【答案】BDE.小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測(cè)量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開(kāi)口向上并固定在桌面上，用質(zhì)量牡=600g、截面枳s=20cm?的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無(wú)摩擦。一輕質(zhì)直桿中心置于固定支點(diǎn)A上，左端用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩豎直懸掛活塞，右端用相同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量〃“=1200g的鐵塊，并將鐵塊放置到電子天平上。當(dāng)電子天平示數(shù)為600.0g時(shí)，測(cè)得環(huán)境溫度（=300K°設(shè)外界大氣壓強(qiáng)p0=1.0x10$Pa,重力加速度g=10nVs,（1）當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，環(huán)境溫度心為多少？【答案】（1）297K；（2）309K[物理——選修3-4].均勻介質(zhì)中，波源位于。點(diǎn)的簡(jiǎn)諧橫波在xOv水平面內(nèi)傳播，波面為圓。/二0時(shí)亥U，波面分布如圖（。）所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷。A處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖"）所示，Z軸正方向豎直向上。卜.列說(shuō)法正確的是（）卜.列說(shuō)法正確的是（）A.該波從A點(diǎn)傳播到8點(diǎn)，所需時(shí)間為4sf=6s時(shí)，8處質(zhì)點(diǎn)位于波峰f=8s時(shí)，C處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度方向豎直向上f=10s時(shí)，。處質(zhì)點(diǎn)所受回更力方向豎直向上