2021年湖南省新高考普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試（湖南《物理》卷）含答案解析

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：

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,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.回答非選擇題時,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選項中,

只有一項是符合題目要求的.

1.核廢料具有很強的放射性,需要妥善處理.下列說法正確的是()

A.放射性元素經(jīng)過兩個完整的半衰期后,將完全衰變殆盡

B.原子核衰變時電荷數(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，但輻射強度在安全劑量內(nèi)則沒有傷害

2.物體的運動狀態(tài)可用位置和動量描述,稱為相,對應(yīng)圖像中的一個點.物體運動狀態(tài)的變

化可用圖像中的一條曲線來描述,稱為相軌跡.假如一質(zhì)點沿軸正方向做初速度為零的勻加

速直線運動,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.總質(zhì)量為的動車組在平直

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)動機的額定功率均為,若動車組所受的

阻力與其速率成正比（埔=如，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z囁

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%?-Pt

4.如圖，在位置放置電荷量為的正點電荷，在（0,。）位置放置電荷量為的負(fù)點電荷，在距

P（a,。）為的某點處放置正點電荷。，使得點的電場強度為零.則0的位置及電荷量分別為

0

Q

2a-

-q

ad------；P（a,a）

I——>

ua2ax

A.（0,2a）,B.（0,2a）,20q

C.（2a,0）,D.（2a,0）,2扃

5.質(zhì)量為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,為半圓的最低點,為半

圓水平直徑的端點.凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為的小滑塊.用推力推動小滑塊由

/點向點緩慢移動,力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0

A.推力先增大后減小

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)比為々：〃2,輸入端、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的阻值相同.在滑動變阻器的滑片從端滑動到端的過程中,

兩個燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是()

A.L先變喑后變亮,Lz一直變亮

B.L先變亮后變暗,L2一直變亮

C.L先變暗后變亮,L?先變亮后變暗

D.L先變亮后變暗,L,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選項中，

有多項符合題目要求.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)射問天實驗艙和夢天實驗艙,計劃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」.下列說法正確的是()

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的(居)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

D后續(xù)加掛實驗艙后,空間站由于質(zhì)量增大,軌道半徑將變小

8.如圖（a）,質(zhì)量分別為例、面的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個系統(tǒng)，外力作用在A上,

系統(tǒng)靜止在光滑水平面上（B靠墻面），此時彈簧形變量為.撤去外力并開始計時,A、B兩物體

運動的圖像如圖（6）所示,表示0到時間內(nèi)的圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小,、分別表示到時間

內(nèi)A、B的圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小.A在時刻的速度為.下列說法正確的是（）

A.0到時間內(nèi)，墻對B的沖量等于磔%

B.mK>nk

C.B運動后，彈簧的最大形變量等于

D.St-S2=S3

9.如圖，圓心為的圓處于勻強電場中，電場方向與圓平面平行,和為該圓直徑.將電荷量為

4（4>0）的粒子從點移動到點，電場力做功為2W（W>0）；若將該粒子從點移動到點，電場

力做功為.下列說法正確的是（）

A.該勻強電場的場強方向與平行

B.將該粒子從點移動到點，電場力做功為0.5W

C.點電勢低于點電勢

D.若只受電場力,從點射入圓形電場區(qū)域的所有帶電粒子都做曲線運動

10.兩個完全相同的正方形勻質(zhì)金屬框,邊長為,通過長為的絕緣輕質(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磁場.磁場區(qū)域上下邊界

水平,高度為,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)強度大小使其勻速通過磁場,不計空氣阻力.下列說法正確的是()

XXXXXX

D

xxx°xxx

A.與無關(guān)，與成反比

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)、和，只要組合體仍能勻速通過磁場,則其通過磁場過程中產(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.

11.某實驗小組利用圖(a)所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系.主要實驗步驟如

下：

(1)用游標(biāo)卡尺測量墊塊厚度，示數(shù)如圖(b)所示;

(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,記錄墊塊個數(shù)和滑塊對應(yīng)的加速度；

(5)右支點下增加墊塊個數(shù)(墊塊完全相同)，重復(fù)步驟(4),記錄數(shù)據(jù)如下表:

123456

(a/m.s-2)0.0870.1800.2600.4250.519

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

12.某實驗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、一個單刀雙擲開關(guān)、一

個定值電阻(阻值為)、一個電流表(內(nèi)阻為)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于，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

一個圓形時鐘表盤.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.主要實驗步驟如下：

(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"a”或“6”)；

(3)改變金屬夾位置，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)紙上描點繪圖,所得圖像如圖(b)所示，圖線斜率為，與縱軸截距為，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

,(用、、、、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.利用現(xiàn)有器材設(shè)計實驗,在

圖(c)方框中畫出實驗電路圖(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(每個粒子

的質(zhì)量為、電荷量為)以初速度垂直進(jìn)入磁場,不計重力及帶電粒子之間的相互作用.對處在

平面內(nèi)的粒子，求解以下問題.

(D如圖(a),寬度為的帶電粒子流沿軸正方向射入圓心為A(0,4)、半徑為的圓形勻強磁場

中,若帶電粒子流經(jīng)過磁場后都匯聚到坐標(biāo)原點,求該磁場磁感應(yīng)強度的大??；

(2)如圖(a),虛線框為邊長等于的正方形,其幾何中心位于。(0,一與).在虛線框內(nèi)設(shè)計一個

區(qū)域面積最小的勻強磁場，使匯聚到點的帶電粒子流經(jīng)過該區(qū)域后寬度變?yōu)?并沿軸正方向

射出.求該磁場磁感應(yīng)強度的大小和方向，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H均為邊長等于的正方形,虛線框III和W均為邊長等于的正方形.在

I、n、m和w中分別設(shè)計一個區(qū)域面積最小的勻強磁場，使寬度為的帶電粒子流沿軸正方

向射入I和II后匯聚到坐標(biāo)原點,再經(jīng)過III和IV后寬度變?yōu)?并沿軸正方向射出，從而實現(xiàn)帶

電粒子流的同軸控束.求I和in中磁場磁感應(yīng)強度的大小，以及n和N中勻強磁場區(qū)域的面

積(無需寫出面積最小的證明過程).

m

2”。

—>ox2

nIV

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.質(zhì)量為的小物塊A與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為.

以水平軌道末端點為坐標(biāo)原點建立平面直角坐標(biāo)系,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〃L,心,端在軸上.重力加速度為.

（1）若A從傾斜軌道上距軸高度為的位置由靜止開始下滑,求經(jīng)過點時的速度大小；

（2）若A從傾斜軌道上不同位置由靜止開始下滑，經(jīng)過點落在弧形軌道上的動能均相同,求的

曲線方程；

（3）將質(zhì)量為（為常數(shù)且）的小物塊置于點,A沿傾斜軌道由靜止開始下滑，與B發(fā)生彈性碰撞

（碰撞時間極短），要使A和B均能落在弧形軌道上，且A落在B落點的右側(cè),求A下滑的初始

（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

分.

[物理---選修3-3]

15.如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸,用兩個輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為和)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,活塞從下降高度到位置

時,活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為.在此過程中，用外力作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變.整

個過程環(huán)境溫度和大氣壓強保持不變,系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài),重力加速度為.下列說法正確

的是()

A.整個過程,外力做功大于0,小于

B.整個過程,理想氣體的分子平均動能保持不變

C.整個過程,理想氣體的內(nèi)能增大

D.整個過程,理想氣體向外界釋放的熱量小于(PoE〃+mg〃)

mgS,

E.左端活塞到達(dá)位置時，外力等于笠二

16.小贊同學(xué)設(shè)計了一個用電子天平測量環(huán)境溫度的實驗裝置，如圖所示.導(dǎo)熱汽缸開口向

上并固定在桌面上，用質(zhì)量犯=600g、截面積s=20cm2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)繩豎直懸掛一個質(zhì)量鈾=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,測得環(huán)境溫度7；=300K,設(shè)外界大氣壓強P。=l.()xl()5Pa,

重力加速度g=1Om/s2.

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

(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。點的簡諧橫波在雙％水平面內(nèi)傳播,波面為圓.t=o時刻,波面

分布如圖(a)所示,其中實線表示波峰,虛線表示相鄰的波谷.4處質(zhì)點的振動圖像如圖(6)所

示,z軸正方向豎直向上.下列說法正確的是0

A.該波從［點傳播到6點，所需時間為

B./=6s時，處質(zhì)點位于波峰

C.r=8s時，處質(zhì)點振動速度方向豎直向上

D.r=10s時，處質(zhì)點所受回復(fù)力方向豎直向上

E.處質(zhì)點起振后，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實驗,認(rèn)識到光沿直線傳播.身高的人站在水

平地面上,其正前方處的豎直木板墻上有一個圓柱形孔洞,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，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

注意事項：

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,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.回答非選擇題時,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選項中，

只有一項是符合題目要求的.

1.核廢料具有很強的放射性,需要妥善處理.下列說法正確的是()

A.放射性元素經(jīng)過兩個完整的半衰期后,將完全衰變殆盡

B.原子核衰變時電荷數(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，但輻射強度在安全劑量內(nèi)則沒有傷害

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】A.放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰變的統(tǒng)計規(guī)律,對少量的個別的原子

核無意義,則放射性元素完全衰變殆盡的說法錯誤,故A錯誤；

B.原子核衰變時滿足電荷數(shù)守恒,質(zhì)量數(shù)守恒，故B錯誤；

C.放射性元素的半衰期是由原子核的自身結(jié)構(gòu)決定的，而與物理環(huán)境如壓力、溫度或濃度無

關(guān)，與化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故C錯誤；

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

有傷害，故D正確；

故選D.

2.物體的運動狀態(tài)可用位置和動量描述,稱為相,對應(yīng)圖像中的一個點.物體運動狀態(tài)的變

化可用圖像中的一條曲線來描述,稱為相軌跡.假如一質(zhì)點沿軸正方向做初速度為零的勻加

速直線運動,則對應(yīng)的相軌跡可能是()

【解析】

【分析】

【詳解】質(zhì)點沿軸正方向做初速度為零的勻加速直線運動,則有

v2=2ax

而動量為

p=mv

聯(lián)立可得

___?

p=m-Jlax=msfla■—

動量關(guān)于為基函數(shù),且,故正確的相軌跡圖像為D.

故選D.

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.總質(zhì)量為的動車組在平直

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)動機的額定功率均為,若動車組所受的

阻力與其速率成正比(％=左叭為常量)，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;%

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)過時間達(dá)到最大速度,則這

1,

一過程中該動車組克服阻力做的功為2加%—產(chǎn)，

【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】A.對動車由牛頓第二定律有

/一4I=ma

若動車組在勻加速啟動，即加速度恒定，但/=外隨速度增大而增大,則牽引力也隨阻力增

大而變大，故A錯誤；

B.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值,則總功率為AP,由牛頓第二定律有

4P,

-------kv=ma

v

故可知加速啟動的過程，牽引力減小，阻力增大,則加速度逐漸減小，故B錯誤；

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

而以額定功率勻速時，有

4PM

%

聯(lián)立解得

3

v=—

4m

故C正確；

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)過時間達(dá)到最大速度，由動能

定理可知

可得動車組克服阻力做的功為

%阻=4放_（*.

故D錯誤；

故選c.

4.如圖，在位置放置電荷量為的正點電荷，在（0,a）位置放置電荷量為的負(fù)點電荷，在距

P（a,a）為的某點處放置正點電荷Q,使得點的電場強度為零.則。的位置及電荷量分別為

0

2a-

a^-1P(a,a)

02ax

A.（0,2a）,B.（0,2a）,2鳥

C.（2a,0）,D.（2。,0）,2四

【答案】B

【解析】

【分析】

根據(jù)點電荷場強公式

兩點量異種點電荷在P點的場強大小為

綜=與，方向如圖所示

兩點量異種點電荷在一點的合場強為

g=血耳,=起駕，方向與+g點電荷與p點電荷的連線平行如圖所示

a'

。點電荷在。點的場強大小為

三點電荷的合場強為0,則方向如圖所示,大小有

Ei=E2

解得

。=2扃

由幾何關(guān)系可知0的坐標(biāo)為(0,2a)

故選B.

5.質(zhì)量為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,為半圓的最低點,為半

圓水平直徑的端點.凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為的小滑塊.用推力推動小滑塊由

力點向點緩慢移動,力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

【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】AB.對滑塊受力分析，由平衡條件有

F=mgsin6

N=mgcos9

滑塊從4緩慢移動8點時I越來越大,則推力廠越來越大,支持力"越來越小,所以AB錯誤;

C.對凹槽與滑塊整體分析,有墻面對凹槽的壓力為

7。）

FN=2cose=mgsin6cose=；/Mgsin（2

則越來越大時,墻面對凹槽的壓力先增大后減小,所以C正確;

D.水平地面對凹槽支持力為

N地-[M+m)g-Fsin0-[M+m)g-mgsin20

則越來越大時，水平地面對凹槽的支持力越來越小,所以D錯誤;

故選C.

6.如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4：公，輸入端、接入電壓有效值恒定的交變電源,

燈泡L、必的阻值始終與定值電阻的阻值相同.在滑動變阻器的滑片從端滑動到端的過程中,

兩個燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是()

A.L先變暗后變亮,G一直變亮

B.L先變亮后變暗,L2一直變亮

C.L先變暗后變亮,L?先變亮后變暗

D.L先變亮后變暗,1.2先變亮后變暗

【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】副線圈的總電阻為

111

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

R?R。+&p&+R獨

解得

RJ&+Rj(R0+R曲)(&+4)(&+%)

'一(4+()+(&+%)-24+R

則滑動變阻器斤的滑片從a端滑到。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

則等效電阻先增大后減小，由歐姆定律有

/,=---,12二九人

&)+R等'"2

先減小后增大,先減小后增大,則先變暗后變亮,根據(jù)

U\=u_?uqu\

n\

由于先減小后增大,則副線圈的電壓先增大后減小,通過L的電流為

I=__力_

“4+R獨

則滑動變阻器A的滑片從a端滑到8端過程中,逐漸減小,副線圈的電壓增大過程中增大;

在副線圈的電壓減小過程中,通過麻的電流為

I=__力_

%幣+Re

逐漸增大，則越來越小，則

則先變暗后變亮,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選項中，

有多項符合題目要求.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)射問天實驗艙和夢天實驗艙,計劃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’.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

D.后續(xù)加掛實驗艙后,空間站由于質(zhì)量增大,軌道半徑將變小

【答案】AC

【解析】

【分析】

【詳解】A.根據(jù)萬有引力定律有

Mm

F=G——

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；

B.核心艙在軌道上飛行的速度小于7.9km/s,因為第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度,所以B

錯誤；

C.根據(jù)

R

T=2兀.

GM

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;

D.衛(wèi)星做圓周運動時萬有引力提供向心力有

2

口Mmv

G——=m—

rr

解得

則衛(wèi)星的環(huán)繞速度與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān),所以變軌時需要點火減速或者點火加速，增加質(zhì)量不

會改變軌道半徑，所以D錯誤；

故選AC.

8.如圖(a),質(zhì)量分別為例、面的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個系統(tǒng)，外力作用在A上,

系統(tǒng)靜止在光滑水平面上(B靠墻面)，此時彈簧形變量為.撤去外力并開始計時,A、B兩物體

運動的圖像如圖(6)所示,表示0到時間內(nèi)的圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小,、分別表示到時間

內(nèi)A、B的圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小.A在時刻的速度為.下列說法正確的是()

A4

A.0到時間內(nèi)，墻對B的沖量等于阿外

B.小>肱

C.B運動后，彈簧最大形變量等于

D.Sx-S2=S3

【答案】ABD

【解析】

分析】

【詳解】A.由于在0~乙時間內(nèi)，物體B靜止，則對B受力分析有

尸城=尸淵

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,撤去尸后A只受彈力作用，則根據(jù)動量定理有

/或固(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；

B.由a-t圖可知力后彈簧被拉伸,在七時刻彈簧的拉伸量達(dá)到最大,根據(jù)牛頓第二定律有

F典=10自=皿%

由圖可知

%>舔

則

nk<"A

B正確；

C.由圖可得，G時刻B開始運動,此時A速度為固,之后AB動量守恒,AB和彈簧整個系統(tǒng)能

量守恒,則

可得AB整體的動能不等于0,即彈簧的彈性勢能會轉(zhuǎn)化為AB系統(tǒng)的動能，彈簧的形變量小于

x,C錯誤；

D.由a-t圖可知力后B脫離墻壁,且彈簧被拉伸,在ti一友時間內(nèi)AB組成的系統(tǒng)動量守恒,

且在友時刻彈簧的拉伸量達(dá)到最大,A、B共速，由a-t圖像的面積為△匕在友時刻AB的速

度分別為

VA~VB-S3

A、B共速，則

SrSz=S3

D正確.

故選ABD.

9.如圖，圓心為的圓處于勻強電場中，電場方向與圓平面平行,和為該圓直徑.將電荷量為

q(q>0)的粒子從點移動到點，電場力做功為2W(W>0)；若將該粒子從點移動到點，電場

力做功為.下列說法正確的是()

......'b

A.該勻強電場的場強方向與平行

B.將該粒子從點移動到點，電場力做功為0.5W

C.點電勢低于點電勢

D.若只受電場力，從點射入圓形電場區(qū)域的所有帶電粒子都做曲線運動

【答案】AB

【解析】

【分析】

【詳解】A.由于該電場為勻強電場,可采用矢量分解的的思路,沿cd方向建立x軸,垂直與

cd方向建立y軸如下圖所示

在X方向有

W二Ex/R

在y方向有

2W=EyqR+ExqR

經(jīng)過計算有

笈心，后四,4,〃等3

2qR2qR亦Ex

由于電場方向與水平方向成60°,則電場與a方平行,且沿a指向&A正確;

B.該粒從d點運動到6點，電場力做的功為

R

=Eq—=Q5K'

B正確；

C.沿電場線方向電勢逐漸降低，則a點的電勢高于c點的電勢,C錯誤；

D.若粒子的初速度方向與平行則粒子做勻變速直線運動,D錯誤.

故選AB.

10.兩個完全相同的正方形勻質(zhì)金屬框,邊長為,通過長為的絕緣輕質(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磁場.磁場區(qū)域上下邊界

水平,高度為,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)強度大小使其勻速通過磁場,不計空氣阻力.下列說法正確的是()

A.與無關(guān)，與成反比

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)、和，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

【答案】CD

【解析】

【分析】

【詳解】A.將組合體以初速度的水平無旋轉(zhuǎn)拋出后，組合體做平拋運動，后進(jìn)入磁場做勻速

運動，由于水平方向切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢相互低消，則有

B2I?VI------

0g=尸安二-----2gH

R

綜合有

mgR

c板

1

則8與-7〒成正比,A錯誤；

B.當(dāng)金屬框剛進(jìn)入磁場時金屬框的磁通量增加，此時感應(yīng)電流的方向為逆時針方向，當(dāng)金屬

框剛出磁場時金屬框的磁通量減少,此時感應(yīng)電流的方向為順時針方向,B錯誤；

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

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；

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

mg=F發(fā)

則安培力做的功都為

心F交3L

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:共56分.第11~14題為必考題,每個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.

11.某實驗小組利用圖(a)所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系.主要實驗步驟如

下：

小血血小扁血血」山，」

氣墊導(dǎo)軌滑塊.遮光片

(1)用游標(biāo)卡尺測量墊塊厚度,示數(shù)如圖(b)所示,

(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,記錄墊塊個數(shù)和滑塊對應(yīng)的加速度；

(5)在右支點下增加墊塊個數(shù)(墊塊完全相同)，重復(fù)步驟(4),記錄數(shù)據(jù)如下表:

123156

(a/m?s-2)0.0870.1800.2600.4250.519

圖(c)

A=lcm+2X0.lmm=l.02cm

(5)⑵繪制圖線如圖;

[3]根據(jù)

nh

mg----=ma

可知a與〃成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知,斜率

,0.6a

k=——=—

74

解得

a=0.342m/s"

12.某實驗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、一個單刀雙擲開關(guān)、一

個定值電阻(阻值為)、一個電流表(內(nèi)阻為)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于，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

一個圓形時鐘表盤.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.主要實驗步驟如下：

(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"a”或“6”)；

(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)紙上描點繪圖,所得圖像如圖(b)所示，圖線斜率為,與縱軸截距為,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

,(用、、、、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.利用現(xiàn)有器材設(shè)計實驗,在

圖(c)方框中畫出實驗電路圖(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.

【解析】

【分析】

【詳解】(2)[1]開關(guān)閉合前,為了保護電路中的元件，應(yīng)將電阻絲的最大阻值接入電路，根據(jù)

電阻定律R=2/可知電阻絲接入越長,接入電阻越大,金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的端.

(4)[2]設(shè)圓心角為時，電阻絲接入電路中的電阻為,根據(jù)閉合電路歐姆定律七=。+〃可知

￡=/(&+%+%)+分

整理得

1EE

結(jié)合圖象的斜率和截距滿足

k=k,仆+凡+「=b

EE

解得電4源電動勢和內(nèi)阻為

&

T楨

-4-RA

(5)[3]實驗器材中有定值電阻和單刀雙擲開關(guān),考慮使用等效法測量電阻絲電阻,如圖

R。

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,讀出此時角度o；

③此時即可求得數(shù)值.

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(每個粒子

的質(zhì)量為、電荷量為)以初速度垂直進(jìn)入磁場,不計重力及帶電粒子之間的相互作用.對處在

平面內(nèi)的粒子,求解以下問題.

(1)如圖(a),寬度為的帶電粒子流沿軸正方向射入圓心為A(0,4)、半徑為的圓形勻強磁場

中，若帶電粒子流經(jīng)過磁場后都匯聚到坐標(biāo)原點,求該磁場磁感應(yīng)強度的大??；

(2)如圖(a),虛線框為邊長等于的正方形，其幾何中心位于。(0,一弓).在虛線框內(nèi)設(shè)計一個

區(qū)域面積最小的勻強磁場，使匯聚到點的帶電粒子流經(jīng)過該區(qū)域后寬度變?yōu)?并沿軸正方向

射出.求該磁場磁感應(yīng)強度的大小和方向，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H均為邊長等于的正方形,虛線框HI和IV均為邊長等于的正方形.在

I、n、in和N中分別設(shè)計一個區(qū)域面積最小的勻強磁場，使寬度為的帶電粒子流沿軸正方

向射入I和II后匯聚到坐標(biāo)原點，再經(jīng)過山和IV后寬度變?yōu)?并沿軸正方向射出，從而實現(xiàn)帶

電粒子流的同軸控束.求I和HI中磁場磁感應(yīng)強度的大小，以及H和IV中勻強磁場區(qū)域的面

積(無需寫出面積最小的證明過程).

圖(a)圖(b)

【答案】(1)——；(2)—，垂直與紙面向

,nmvnmv1,1,

里，S?=nr；；(3)B]=—,Bm=—,S=(5

'qr3qrA22

【解析】

【分析】

【詳解】(1)粒子垂直進(jìn)入圓形磁場,在坐標(biāo)原點匯聚,滿足磁聚焦的條件，即粒子在磁場中運

動的半徑等于圓形磁場的半徑,粒子在磁場中運動,洛倫茲力提供向心力

V2

qvB[=m-

4

解得

B]=—

(2)粒子從點進(jìn)入下方虛線區(qū)域,若要從聚焦的點飛入然后平行軸飛出，為磁發(fā)散的過程,即

粒子在下方圓形磁場運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磁場區(qū)域

r

根據(jù)左手定則可知磁場的方向為垂直紙面向里,圓形磁場的面積為

S2=n&2

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

根據(jù)夕口3=m1可知I和in中的磁感應(yīng)強度為

mvmv

4=—，%=—

qqqn

圖中箭頭部分的實線為粒子運動的軌跡,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?圓周與三角形之差,所以陰影部分的面積為

2

￡=^（SAO/I-SAOIi）=2x（—Ttr1--^）—（萬萬一1）不

類似地可知IV區(qū)域的陰影部分面積為

Siv=2x（；若_g〃2）=（g"一］厲

根據(jù)對稱性可知II中的勻強磁場面積為

1

品=（5萬一1）69

14.如圖，豎直平面內(nèi)一足夠長的光滑傾斜軌道與一長為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.質(zhì)量為的小物塊A與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為.

以水平軌道末端點為坐標(biāo)原點建立平面直角坐標(biāo)系,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〃L,4L），端在軸上.重力加速度為.

（1）若A從傾斜軌道上距軸高度為的位置由靜止開始下滑,求經(jīng)過點時的速度大小；

（2）若A從傾斜軌道上不同位置由靜止開始下滑,經(jīng)過點落在弧形軌道上的動能均相同,求的

曲線方程；

（3）將質(zhì)量為（為常數(shù)且）的小物塊置于點,A沿傾斜軌道由靜止開始下滑,與B發(fā)生彈性碰撞

（碰撞時間極短），要使A和B均能落在弧形軌道上,且A落在B落點的右側(cè),求A下滑的初始

位置距軸高度的取值范圍.

A

【答案】(1)J24gL;(2)x=2y]2^iLy-y2(其

..3A—1+2+1

中，TVy<nT);(3)x——^L<x<?4//￡

A—3(Z—1)

【解析】

【分析】

【詳解】(1)物塊從光滑軌道滑至點,根據(jù)動能定理

mg-2/dL—pimgL=；mv2

解得

(2)物塊從點飛出后做平拋運動，設(shè)飛出的初速度為,落在弧形軌道上的坐標(biāo)為，將平拋運動

分別分解到水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動,有

,12

%=卬，y=2gr

解得水平初速度為

2y

物塊從點到落點,根據(jù)動能定理可知

解得落點處動能為

12

「12〃2gX

Ek=mgy+—mv0=mgyH——--

因為物塊從點到弧形軌道上動能均相同,將落點PQ"L,"L)的坐標(biāo)代入,可得

12

廠mgxm2（2uL）.

E=mgy+------=mgxRLr+------------=2/jmgLr

k4y4x〃￡

化簡可得

2

即

x=2mLy-y2（其中，VyW）

(3)物塊在傾斜軌道上從距軸高處靜止滑下,到達(dá)點與物塊碰前,其速度為,根據(jù)動能定理可

知

mgh-/LimgL--mv1

解得

說=2gh-2/jgL①

物塊與發(fā)生彈性碰撞，使A和B均能落在弧形軌道上,且A落在B落點的右側(cè),則A與B碰撞

后需要反彈后再經(jīng)過水平軌道T頃斜軌道-水平軌道再次到達(dá)。點.規(guī)定水平向右為正方向,

碰后AB的速度大小分別為和,在物塊與碰撞過程中,動量守恒,能量守恒.則

mv0=-mvx+Amv2

1212112

—mv0=—mvy+—?Zmv2

解得

2-1

I+Tv°?②

2

7+7v°?③

設(shè)碰后物塊反彈,再次到達(dá)點時速度為,根據(jù)動能定理可知

-2/jmgL=g-gmv；

解得

4=片一4〃gL?④

據(jù)題意，A落在B落點的右側(cè)，則

匕>%-------⑤

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

匕《⑸磔------⑥

聯(lián)立以上，可得的取值范圍為

32-1,,22+2+1,，

----uL<h<----T--4uL

2-3（A-1）2

（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

分.

[物理---選修3-3]

15.如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸,用兩個輕質(zhì)絕熱活塞（截面積分別為和）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,活塞從下降高度到位置

時,活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為.在此過程中,用外力作用在右端活塞上,使活塞位置始終不變.整

個過程環(huán)境溫度和大氣壓強保持不變,系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài),重力加速度為.下列說法正確

的是（）

A.整個過程,外力做功大于0,小于

B.整個過程,理想氣體的分子平均動能保持不變

C.整個過程,理想氣體的內(nèi)能增大

D.整個過程,理想氣體向外界釋放的熱量小于（〃oE〃+加g〃）

E.左端活塞-到達(dá)位置時，外力等于m號g—S,

【答案】BDE

【解析】

【分析】

【詳解】A.根據(jù)做功的兩個必要因素有力和在力的方向上有位移，由于活塞沒有移動，可知

整個過程,外力廠做功等于0,A錯誤；

BC.根據(jù)氣缸導(dǎo)熱且環(huán)境溫度沒有變,可知氣缸內(nèi)的溫度也保持不變,則整個過程,理想氣體

的分子平均動能保持不變，內(nèi)能不變,B正確,C錯誤；

D.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<p(>S[h+mgh

D正確；

E.左端活塞到達(dá)B位置時，根據(jù)壓強平衡可得：

D+螫一+￡

Po

為S2

即：

F_，哂

，5

E正確.

故選BDE.

16.小贊同學(xué)設(shè)計了一個用電子天平測量環(huán)境溫度的實驗裝置，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=20cm2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上,左端用不可伸長的細(xì)繩豎直懸掛

活塞