2021年高考試題真題-物理（湖南卷） 含解析

湖南省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試

物理

注意事項(xiàng)：

1.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在本試卷和答題卡上。

2.回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂

黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號?；卮鸱沁x擇題時(shí)，將

答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。

3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

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。下列說法正確的是（）

A.放射性元素經(jīng)過兩個(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.過量放射性輻射對人體組織有破壞作用，但輻射強(qiáng)度在安全劑量內(nèi)則沒有傷害

2.物體的運(yùn)動狀態(tài)可用位置X和動量。描述，稱為相，對應(yīng)P-X圖像中的一個(gè)點(diǎn)。物體運(yùn)

動狀態(tài)的變化可用"-X圖像中的一條曲線來描述，稱為相軌跡。假如一質(zhì)點(diǎn)沿X軸正方向

做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，則對應(yīng)的相軌跡可能是（）

3.“復(fù)興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達(dá)到提速的目的?？傎|(zhì)量為加的動車組在

平直的軌道上行駛。該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機(jī)的額定功率均為P,若動

車組所受的阻力與其速率成正比（%!=仙，女為常量），動車組能達(dá)到的最大速度為%。

下列說法正確的是（）

A.動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變

B.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運(yùn)動

3

C.若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2.25P，則動車組勻速行駛的速度為a%

D.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時(shí)間，達(dá)到最大速度%,

則這一過程中該動車組克服阻力做的功為gm%/

4.如圖，在（a,0）位置放置電荷量為9的正點(diǎn)電荷，在（0,。）位置放置電荷量為9的負(fù)點(diǎn)

電荷，在距P（a，a）為億的某點(diǎn)處放置正點(diǎn)電荷。，使得P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零。則。的

位置及電荷量分別為（）

2a-

aO------<P（a,a）

A.（0,2a）,伍B.（0,2a）,2僅

C.（%,0）,立qD.（2a,0）,2。

5.質(zhì)量為M的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，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〃?的小滑塊。用

推力尸推動小滑塊由A點(diǎn)向8點(diǎn)緩慢移動，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程

中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是（）

A.推力F先增大后減小

B.凹槽對滑塊的支持力先減小后增大

C.墻面對凹槽的壓力先增大后減小

D.水平地面對凹槽的支持力先減小后增大

6.如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為〃?：%，輸入端C、。接入電壓有效值恒定的交

變電源，燈泡L、L2的阻值始終與定值電阻凡的阻值相同。在滑動變阻器R的滑片從“端

滑動到b端的過程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是（）

A.Li先變暗后變亮，L2一直變亮

B.L先變亮后變暗，L2一直變亮

C.Li先變暗后變亮，L2先變亮后變暗

D.Li先變亮后變暗，L2先變亮后變暗

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。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的

得0分。

7.2021年4月29日，中國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)射問天實(shí)驗(yàn)艙和夢天實(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々。下列說法正確的是（）

16

A.核心艙進(jìn)入軌道后所受地球的萬有引力大小約為它在地面時(shí)的—倍

B.核心艙在軌道上飛行的速度大于7.9km/s

C.核心艙在軌道上飛行的周期小于24h

D,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

8.如圖（a）,質(zhì)量分別為，“A、〃?B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X。撤去外力并開始

計(jì)時(shí)，A、B兩物體運(yùn)動的。一￡圖像如圖（b）所示，表示0到％時(shí)間內(nèi)A的。一，圖線與

坐標(biāo)軸所圍面積大小，邑、S3分別表示八到G時(shí)間內(nèi)A、B的a—f圖線與坐標(biāo)軸所圍面積

大小。A在4時(shí)刻的速度為%。下列說法正確的是（）

A.0到t｝時(shí)間內(nèi)，墻對B的沖量等于W7AV0

B.mA>WB

C.B運(yùn)動后，彈簧最大形變量等于X

D.Sj-52=S3

9.如圖，圓心為。的圓處于勻強(qiáng)電場中，電場方向與圓平面平行，出?和〃為該圓直徑。

將電荷量為4（4>0）的粒子從。點(diǎn)移動到。點(diǎn)，電場力做功為2W（W>0）；若將該粒子從

c點(diǎn)移動到。點(diǎn)，電場力做功為W。下列說法正確的是（）

A.該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向與出?平行

B.將該粒子從。點(diǎn)移動到匕點(diǎn)，電場力做功為0.5W

C.。點(diǎn)電勢低于。點(diǎn)電勢

D.若只受電場力，從d點(diǎn)射入圓形電場區(qū)域的所有帶電粒子都做曲線運(yùn)動

10.兩個(gè)完全相同的正方形勻質(zhì)金屬框，邊長為L，通過長為L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。磁場

區(qū)域上下邊界水平，高度為L，左右寬度足夠大。把該組合體在垂直磁場的平面內(nèi)以初速度

%水平無旋轉(zhuǎn)拋出，設(shè)置合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小3使其勻速通過磁場，不計(jì)空氣阻力。下

列說法正確的是（）

A.5與%無關(guān)，與J萬成反比

B.通過磁場的過程中，金屬框中電流的大小和方向保持不變

C.通過磁場的過程中，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)H、%和8,只要組合體仍能勻速通過磁場，則其通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量不

變

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.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(b)

（1）用游標(biāo)卡尺測量墊塊厚度〃，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），重復(fù)步驟（4）,記錄數(shù)據(jù)如下表:

圖(c)

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是m/s2（保留三位有效數(shù)字）。

12.某實(shí)驗(yàn)小組需測定電池的電動勢和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測電池、一個(gè)單刀雙擲開關(guān)、

一個(gè)定值電阻（阻值為《）、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4）,并配有可在電阻絲上移動的金屬夾）、導(dǎo)線若干。由于缺少刻度尺，無法測量電阻絲

長度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個(gè)圓形時(shí)鐘表盤。某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤上，利用圓心角來

表示接入電路的電阻絲長度。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:

（1）將器材如圖（a）連接：

（2）開關(guān)閉合前，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的端（填或"b”）；

（3）改變金屬夾的位置，閉合開關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對應(yīng)的圓心角。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，圖線斜率為左，與縱軸截

距為d,設(shè)單位角度對應(yīng)電阻絲的阻值為“，該電池電動勢和內(nèi)阻可表示為

E=__________（用人、、k、d、%表示）

（5）為進(jìn)一步確定結(jié)果，還需要測量單位角度對應(yīng)電阻絲的阻值為。利用現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)實(shí)

驗(yàn)，在圖（c）方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（電阻絲用滑動變阻器符號表示）；

（6）利用測出的",可得該電池的電動勢和內(nèi)阻。

13.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)量為團(tuán)、電荷量為+4）以初速度-垂直進(jìn)入磁場，不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作

用。對處在xOy平面內(nèi)的粒子，求解以下問題。

（1）如圖（a）,寬度為24的帶電粒子流沿x軸正方向射入圓心為A（0,［）、半徑為4的

圓形勻強(qiáng)磁場中，若帶電粒子流經(jīng)過磁場后都匯聚到坐標(biāo)原點(diǎn)0,求該磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的

大??；

（2）如圖（a）,虛線框?yàn)檫呴L等于的正方形，其幾何中心位于。（0,一弓）。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，使匯聚到。點(diǎn)的帶電粒子流經(jīng)過該區(qū)域后寬度變?yōu)?/p>

2乃，并沿8軸正方向射出。求該磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度線的大小和方向，以及該磁場區(qū)域的面積

（無需寫出面積最小的證明過程）；

（3）如圖（b）,虛線框I和n均為邊長等于弓的正方形，虛線框in和w均為邊長等于％的

正方形。在I、H、III和W中分別設(shè)計(jì)一個(gè)區(qū)域面積最小的勻強(qiáng)磁場，使寬度為2G的帶電

粒子流沿X軸正方向射入I和n后匯聚到坐標(biāo)原點(diǎn)。，再經(jīng)過in和W后寬度變?yōu)?9，并沿

x軸正方向射出，從而實(shí)現(xiàn)帶電粒子流的同軸控束。求I和m中磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，以

及n和iv中勻強(qiáng)磁場區(qū)域的面積（無需寫出面積最小的證明過程）。

圖(a)圖(b)

14.如圖，豎直平面內(nèi)一足夠長的光滑傾斜軌道與一長為L的水平軌道通過一小段光滑圓弧

平滑連接，水平軌道右下方有一段弧形軌道PQ。質(zhì)量為加的小物塊A與水平軌道間的動

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xOy,x軸的正方向

水平向右，》軸的正方向豎直向下，弧形軌道尸端坐標(biāo)為（2以乙心,Q端在y軸上。重

力加速度為g。

（1）若A從傾斜軌道上距x軸高度為的位置由靜止開始下滑，求A經(jīng)過。點(diǎn)時(shí)的速

度大小；

（2）若A從傾斜軌道上不同位置由靜止開始下滑，經(jīng)過。點(diǎn)落在弧形軌道PQ上的動能均

相同，求PQ的曲線方程:

（3）將質(zhì)量為丸加（X為常數(shù)且425）的小物塊5置于。點(diǎn)，A沿傾斜軌道由靜止開始

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下滑的初始位置距X軸高度的取值范圍。

（二）選考題：共13分。請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]

15.如圖，兩端開口、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5和S2）

封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從A下

降力高度到3位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為加。在此過程中，用外力F作用在右端活塞

上，使活塞位置始終不變。整個(gè)過程環(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。下列說法正確的是（）

A.整個(gè)過程，外力尸做功大于0,小于機(jī)

B.整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動能保持不變

C.整個(gè)過程，理想氣體的內(nèi)能增大

D.整個(gè)過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于(〃oS/+mg〃)

E.左端活塞到達(dá)5位置時(shí)，外力尸等于上售

16.小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電子天平測量環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示。導(dǎo)熱汽缸開口向

上并固定在桌面上，用質(zhì)量叫=600g、截面積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)量加2=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)，測得環(huán)境溫度7；=300K。設(shè)外界大氣壓強(qiáng)

5

p()=1.0xl0Pa,重力加速度gWOm/s?。

(1)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，環(huán)境溫度72為多少？

(2)該裝置可測量的最高環(huán)境溫度為多少？

[物理——選修3-4]

17.均勻介質(zhì)中，波源位于。點(diǎn)的簡諧橫波在xO），水平面內(nèi)傳播，波面為圓。r=0時(shí)刻,

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)的振動圖像

如圖（6）所示，z軸正方向豎直向上。下列說法正確的是（）

A.該波從4點(diǎn)傳播到B點(diǎn)，所需時(shí)間為4s

B./=6s時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)位于波峰

c.r=8s時(shí)，C處質(zhì)點(diǎn)振動速度方向豎直向上

D.r=10s時(shí)，。處質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力方向豎直向上

E.E處質(zhì)點(diǎn)起振后，12s內(nèi)經(jīng)過的路程為12cm

18.我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識到光沿直線傳播。身高1.6m的

人站在水平地面上，其正前方0.6m處的豎直木板墻上有一個(gè)圓柱形孔洞，直徑為1.0cm、

深度為1.4cm,孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時(shí)，由于孔洞深度過大，使得成

像不完整，如圖所示。現(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質(zhì)，不考慮光在透明

介質(zhì)中的反射。

（i）若該人通過小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

(ii)若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

湖南省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試

物理答案解析

一、選擇題：

1.D

解析：

過量放射性輻射包含大量的射線，對?人體組織有破壞作用，但輻射強(qiáng)度在安全劑量內(nèi)則沒有

傷害，故D正確；故選D。

2.D

解析：

質(zhì)點(diǎn)沿X軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，則有

v2=lax

而動量為

p=mv

聯(lián)立可得

___1

p-myl2ax=my[2a-

動量”關(guān)于X為基函數(shù)，且X〉0,故正確的相軌跡圖像為D。故選D。

3.C

解析：

若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2.25P,則動車組勻速行駛時(shí)加速度為零，有

2.25P

kv

而以額定功率勻速時(shí)，有

4P,

一="

%

聯(lián)立解得

3

故C正確；故選C。

4.B

解析:

根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式

_,Q

EP=k-r~

r

兩點(diǎn)量異種點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的場強(qiáng)大小為

綜=駕，方向如圖所示

CL

兩點(diǎn)量異種點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的合場強(qiáng)為

近空，方向與+q點(diǎn)電荷與-4點(diǎn)電荷的連線平行如圖所示

a

Q點(diǎn)電荷在p點(diǎn)的場強(qiáng)大小為

E-k-Q-^Q

■（缶）22/

三點(diǎn)電荷的合場強(qiáng)為0,則當(dāng)方向如圖所示，大小有

4=E2

解得

。=2低

由幾何關(guān)系可知Q的坐標(biāo)為(0，2a),故選B。

5.C

解析:

對凹槽與滑塊整體分析，有墻面對凹槽的壓力為

FN=Fcos0=mgcoswgsin(2^)

則夕越來越大時(shí)，墻面對凹槽的壓力先增大后減小，所以C正確；故選C。

6.A

解析：

副線圈的總電阻為

111

-=------1------

“用+Rap&+Rpb

解得

R」以+%)(?+(.)_(%+■)?(4+/)

L/+R卬)+(R0+R獨(dú))—2%+R

則滑動變阻器R的滑片從。端滑到b端過程中，副線圈的總電阻選增大后減小，根據(jù)等效

電阻關(guān)系有

為。，/、2/、2

%=4上=國6=國凡

，A%/UJkl?J■

l22

n\

則等效電阻先增大后減小，由歐姆定律有

I-uJ

,1—D,D，12———’1

先減小后增大，(先減小后增大，則右先變暗后變亮，根據(jù)

由于人先減小后增大，則副線圈的電壓4先增大后減小，通過L2的電流為

凡+Rpb

則滑動變阻器R的滑片從。端滑到b端過程中，鳥,〃逐漸減小，副線圈的電壓U2增大過程

中/口增大；在副線圈的電壓減小過程中，通過R。的電流為

R°+Rap

Rq，逐漸增大,貝"兒越來越小，則

5=4"小

則。先變暗后變亮，4一直變亮；故選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。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的

得0分。

7.AC

解析：

根據(jù)萬有引力定律有

A「Mm

F=G下

核心艙進(jìn)入軌道后的萬有引力與地面上萬有引力之比為

所以A正確;

根據(jù)

可知軌道半徑越大周期越大，則其周期比同步衛(wèi)星的周期小，小于24h,所以C正確;

故選AC。

8.ABD

解析：

由于在0~A時(shí)間內(nèi)，物體B靜止，則對B受力分析有

F地=尸彈

則墻對B的沖量大小等于彈簧對B的沖量大小，而彈簧既作用于B也作用于A,則可將研

究對象轉(zhuǎn)為A,撤去產(chǎn)后A只受彈力作用，則根據(jù)動量定理有

I-mwo（方向向右）

則墻對B的沖量與彈簧對A的沖量大小相等、方向相同，A正確；

由a-t圖可知力后彈簧被拉伸，在時(shí)刻彈簧的拉伸量達(dá)到最大，根據(jù)牛頓第二定律有

WB?B

由圖可知

WB>?A

則

機(jī)B<mA

B正確；

由。一/圖可知八后B脫離墻壁，且彈簧被拉伸，在〃一短時(shí)間內(nèi)AB組成的系統(tǒng)動量守恒，

且在女時(shí)刻彈簧的拉伸量達(dá)到最大，A、B共速，由“T圖像的面積為△心在，2時(shí)刻AB的

速度分別為

-=S]1邑，VB-S3

A、B共速，則

D正確。故選ABD。

9.AB

解析：

由于該電場為勻強(qiáng)電場，可采用矢量分解的的思路，沿以方向建立x軸，垂直與cd方向建

立），軸如下圖所示

在X方向有

W=EQR

在y方向有

2W=E、q5/3R+ExqR

經(jīng)過計(jì)算有

，它幽，E=4tan蚱2=6

2qR

2qRqREx

由于電場方向與水平方向成60。，則電場與"平行，且沿。指向％,A正確;

該粒從d點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)，電場力做的功為

R

W=Eq—=0.5卬

2

B正確；故選AB。

10.CD

解析:

由于組合體進(jìn)入磁場后做勻速運(yùn)動，由于水平方向的感應(yīng)電動勢相互低消，有

R

則組合體克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，C正確;

無論調(diào)節(jié)哪個(gè)物理量，只要組合體仍能勻速通過磁場，都有

mg=F安

則安培力做的功都為

W=F：ii3L

則組合體通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱不變，D正確。故選CD。

三、非選擇題:

(-)必考題:

11.

答案：⑴.1.02(2).(3).0.342

解析:

(1)[I]墊塊的厚度為

/j=lcm+2x0.1mm=1.02cm

[3]根據(jù)

nh

mg----=ma

可知〃與〃成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知，斜率

.0.6a

k=——=—

74

解得

tz=0.342m/s2

答案：⑴一（2）.|田*4F⑷，

R。

⑴開關(guān)閉合前，為了保護(hù)電路中的元件，應(yīng)將電阻絲的最大阻值接入電路，根據(jù)電阻定律

火可知電阻絲接入越長，接入電阻越大，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的匕端。

[2]設(shè)圓心角為。時(shí)，電阻絲接入電路中的電阻為6%,根據(jù)閉合電路歐姆定律￡

可知

七=/（8+與+%）+。

整理得

1?&+&+「

I~EE

結(jié)合圖象的斜率和截距滿足

A，&+凡+廠=j

E

解得電源電動勢和內(nèi)阻為

E=&

k

k

⑶實(shí)驗(yàn)器材中有定值電阻R0和單刀雙擲開關(guān)，考慮使用等效法測量電阻絲電阻，如圖

原理的簡單說明:

①將開關(guān)置于《位置，讀出電流表示數(shù)

②將開關(guān)置于電阻絲處，調(diào)節(jié)電阻絲的角度，直到電流表示數(shù)為/。，讀出此時(shí)角度e；

③此時(shí)如)=%,即可求得為數(shù)值。

13.

mvmv.c>nv八mv

答案：(1)——；(2)——，垂直與紙面向里，S,=兀々2；(3)4=——，Bm=——，

品=(5?-1)寸，%=(/%-1厲

解析：

(1)粒子垂直X進(jìn)入圓形磁場，在坐標(biāo)原點(diǎn)。匯聚，滿足磁聚焦的條件，即粒子在磁場中

運(yùn)動的半徑等于圓形磁場的半徑彳，粒子在磁場中運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力

V2

qvB}=m—

r\

解得

mv

Bi

(2)粒子從。點(diǎn)進(jìn)入下方虛線區(qū)域，若要從聚焦的。點(diǎn)飛入然后平行X軸飛出，為磁發(fā)散

的過程，即粒子在下方圓形磁場運(yùn)動的軌跡半徑等于磁場半徑，粒子軌跡最大的邊界如圖所

示，圖中圓形磁場即為最小的勻強(qiáng)磁場區(qū)域

磁場半徑為弓，根據(jù)qv3=〃zL可知磁感應(yīng)強(qiáng)度為

根據(jù)左手定則可知磁場的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶铮瑘A形磁場的面積為

S2=71.

(3)粒子在磁場中運(yùn)動，3和4為粒子運(yùn)動的軌跡圓，1和2為粒子運(yùn)動的磁場的圓周

根據(jù)=可知I和III中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

圖中箭頭部分的實(shí)線為粒子運(yùn)動的軌跡，可知磁場的最小面積為葉子形狀，取I區(qū)域如圖

圖中陰影部分面積的一半為四分之一圓周SOB與三角形臬神之差，所以陰影部分的面積為

號-2(5AOB-SAOH)=2x(—/刀)=弓乃—1)弓

類似地可知IV區(qū)域的陰影部分面積為

Av=2x(；萬療一3^二仁萬一])]

根據(jù)對稱性可知II中的勻強(qiáng)磁場面積為

1,

s“=(5萬TK

14.

答案：(1)WgL；(2)%=2也心-、2(其中，^L<y<2/JL)；(3)

32-1,A2+A+l“，

uL<x<-?4//L

2-3---------(2-I)2

解析:

(1)物塊A從光滑軌道滑至。點(diǎn)，根據(jù)動能定理

mg-2piL-pimgL——mv2

解得

(2)物塊A從。點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動，設(shè)飛出的初速度為%,落在弧形軌道上的坐標(biāo)為

(x,y),將平拋運(yùn)動分別分解到水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動，有

解得水平初速度為

2y

物塊A從。點(diǎn)到落點(diǎn)，根據(jù)動能定理可知

mgy=4

解得落點(diǎn)處動能為

[2

線=m8y+-mvl=mgy+

因?yàn)槲飰KA從。點(diǎn)到弧形軌道上動能均相同，將落點(diǎn)P(2〃L,〃L)的坐標(biāo)代入，可得

lmgx1m2(2uL)2.

Ek=mgy+------=mgx//￡T+---------=2/nmgLr

4y4x〃L

化簡可得

x2

y+-=2^iL

4y

即

x=2y）2g_y2（其中，/jL<y<2/zL）

（3）物塊A在傾斜軌道上從距X軸高〃處靜止滑下，到達(dá)。點(diǎn)與B物塊碰前，其速度為%,

根據(jù)動能定理可知

mgh-/jmgL=gmv；

解得

詔=2g/z-2〃gL①

物塊A與B發(fā)生彈性碰撞，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)，則A

與B碰撞后需要反彈后再經(jīng)過水平軌道-傾斜軌道-水平軌道再次到達(dá)0點(diǎn)。規(guī)定水平向右為

正方向，碰后AB的速度大小分別為片和匕，在物塊A與B碰撞過程中，動量守恒，能量

守恒。則

mv0=-mv}+Amv2

12

2'22

解得

2-1

v.----v?②

'A+l0o

2

■?

設(shè)碰后A物塊反彈，再次到達(dá)。點(diǎn)時(shí)速度為匕，根據(jù)動能定理可知

-2/jmgL=--mvl-；mvj2

解得

片=v；-4〃gL?④

據(jù)題意，A落在B落點(diǎn)的右側(cè)，則

匕>彩?⑤

據(jù)題意，A和B均能落在弧形軌道上，則A必須落在P點(diǎn)的左側(cè)，即:

匕<12〃gL------⑥

聯(lián)立以上，可得//的取值范圍為

3/1-1Z2+Z+1

?RL<h<?4/JL

2-3a-1)2

（二）選考題：

[物理——選修3-3]

15.

答案：BDE

解析：

根據(jù)氣缸導(dǎo)熱且環(huán)境溫度沒有變，可知?dú)飧變?nèi)的溫度也保持不變，則整個(gè)過程，理想氣體的

分子平均動能保持不變，內(nèi)能不變，B正確；

由內(nèi)能不變可知理想氣體向外界釋放的熱量等于外界對理想氣體做的功：

Q=W<p0S1h+mgh

D正確；

左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，根據(jù)壓強(qiáng)平衡可得：

mgF

Po+^=Po+—

3]d2

即：

E正確。故選BDE。

16.

答案：(1)297K；(2)309K

解析：

（1）由電子天平示數(shù)為600.0g時(shí)，則細(xì)繩對鐵塊拉力為

△mg=（，%一帆示）g=，4g

又：鐵塊和活塞對細(xì)繩的拉力相等，則氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)

Pl=Po①

當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，設(shè)此時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為P2