2021年湖南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試

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x和動量。描述，稱為相，對應(yīng)P-X圖像中的一個點。物體運動狀態(tài)的變化

可用P-X圖像中的一條曲線來描述，稱為相軌跡。假如一質(zhì)點沿X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（）

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P,若動車組所受的阻力與其速率成正比

（峪=五，k為常量）,動車組能達到的最大速度為L。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，達到最大速度%,則這一過程中

1,

該動車組克服阻力做的功為一/〃％,-Pt

2

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

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

2a-

a0------]P(a,a)

A.（03）,五qB.（0,2a）,2&q

C.（2tz,0）,y/2qD.（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，3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)量為優(yōu)的小滑塊。用推力/推動小滑塊由A點向3

點緩慢移動，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.推力產(chǎn)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〃1：〃2,輸入端C、。接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡

Li、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。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.Li先變暗后變亮，L2一直變亮

B.Li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.L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24h

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AHA、的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個系統(tǒng)，外力尸作用在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X。撤去外力并開始計時，A、B兩物體運動的圖

像如圖（b）所示，航表示。到《時間內(nèi)A的。一，圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小，S-邑分別表示打到時

間內(nèi)A、B的。一/圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小。A在乙時刻的速度為%。下列說法正確的是（）

A.0到。時間內(nèi)，墻對B的沖量等于機A出

B."IR>"ZB

C.B運動后，彈簧的最大形變量等于X

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，。人和cd為該圓直徑。將電荷量為

q（q>0）的粒子從。點移動到匕點，電場力做功為2W（W>0）；若將該粒子從c點移動到。點，電場力做

功為W。下列說法正確的是（）

A.該勻強電場的場強方向與出?平行

B.將該粒子從1點移動到b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d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)強度大

小3使其勻速通過磁場，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）

A.3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)〃、％和8,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。

（-）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：

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:

n123456

-2

(a/m-s)0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點，繪制圖線一

a/(ms'2)

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

01234567八

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4）、一個電流表（內(nèi)阻為此）、一根均勻電阻絲（電阻絲總阻值大于凡，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（填或"b”）；

（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Z,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)阻可表示為后=，r=（用與、

RA、k、d-r0表示）

（5）為進一步確定結(jié)果，還需要測量單位角度對應(yīng)電阻絲的阻值與。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）利用測出的石，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)量為加、

電荷量為+4）以初速度v垂直進入磁場，不計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2（的帶電粒子流沿x軸正方向射入圓心為A（（）,《）、半徑為弓的圓形勻強磁場中，

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)強度用的大小；

（2）如圖（a）,虛線框為邊長等于2弓的正方形，其幾何中心位于C（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)?為，并沿x軸正方向射出。求該磁

場磁感應(yīng)強度與的大小和方向，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4的正方形，虛線框IH和IV均為邊長等于〃的正方形。在I、

II、III和IV中分別設(shè)計一個區(qū)域面積最小的勻強磁場，使寬度為24的帶電粒子流沿x軸正方向射入I和II

后匯聚到坐標(biāo)原點。，再經(jīng)過in和IV后寬度變?yōu)?〃，并沿X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II和w中勻強磁場區(qū)域的面積（無需寫出面積最小的證明過

圖(a)

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m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0點為坐標(biāo)原點建立平面直角坐標(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〃L,//L）,。端在＞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。點時的速度大??；

（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P。上的動能均相同，求PQ的

曲線方程；

（3）將質(zhì)量為2加（兄為常數(shù)且4之5）的小物塊8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S1和1邑）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〃高度到8位置時，活塞

上細(xì)沙的總質(zhì)量為陽。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Po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（)

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+

E.左端活塞到達3位置時，外力尸等于笠邑

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)量町=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

質(zhì)量啊=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p0=1.0x1()5pa,重力加速度g=lOm/s?。

(1)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時，環(huán)境溫度了?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xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓。1=0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。A處質(zhì)點的振動圖像如圖所示，z軸正方向豎直向上。

下列說法正確的是()

A.該波從A點傳播到B點，所需時間為4s

B.t=6s時、B處質(zhì)點位于波峰

C.f=8s時，C處質(zhì)點振動速度方向豎直向上

D.f=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，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實驗，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)若讓掠射進入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

參考答案

湖南省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試

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x和動量P描述，稱為相，對應(yīng)P-x圖像中的一個點。物體運動狀態(tài)的變化

可用P-X圖像中的一條曲線來描述，稱為相軌跡。假如一質(zhì)點沿x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（）

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】質(zhì)點沿x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=myflax=my[2a-x2

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.“復(fù)興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的?？傎|(zhì)量為用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P,若動車組所受的阻力與其速率成正比

（穌（=如，人為常量），動車組能達到的最大速度為％。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w%

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r達到最大速度%,則這一過程中

該動車組克服阻力做的功為,加%2一

2

【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】A.對動車由牛頓第二定律有

F-F^=ma

若動車組在勻加速啟動，即加速度。恒定，但鼠=加隨速度增大而增大，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4P,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

2.25P,

-------=kv

v

而以額定功率勻速時，有

4PM

一=縱

%

聯(lián)立解得

3

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r達到最大速度匕“，由動能定理可

知

1,

4臼—%陽=耳根4一。

可得動車組克服阻力做的功為

1,

%陽=4Pf-于〃%

故D錯誤；

故選C。

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

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

2a-

aO-------）P（a,a）

A.（0,2a）,6qB.（0,2a）,2立q

C.（2a,0）,-JlqD.（2a,0）,2僅

【答案】B

【解析】

【分析】

根據(jù)點電荷場強公式

E=k4

r

兩點量異種點電荷在尸點的場強大小為

E°=嗎，方向如圖所示

a"

兩點量異種點電荷在尸點的合場強為

E1=OE0=C.%,方向與+q點電荷與-q點電荷的連線平行如圖所示

a

。點電荷在X7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

4=E?

解得

。=20

由幾何關(guān)系可知。的坐標(biāo)為（0,2a）

故選B。

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，3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)量為優(yōu)的小滑塊。用推力/推動小滑塊由4點向3

點緩慢移動，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

【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=mgcos6

滑塊從A緩慢移動B點時，。越來越大，則推力F越來越大，支持力N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

萬瓶gsin（2。）

FN=Fcos0=mgsin0cos6-

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=（〃+ni）g—F-+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Co

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

L1,L2的阻值始終與定值電阻&的阻值相同。在滑動變阻器R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、，b

L20

A.Li先變暗后變亮，L2一直變亮

B.Li先變亮后變暗，L2一直變亮

C.Li先變暗后變亮，L2先變亮后變喑

D.L先變亮后變暗，L2先變亮后變暗

【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】副線圈的總電阻為

&R。+凡＞R。+Rpb

R」凡+勺）?（凡+_（凡+R“J（4+R砂）

2一（凡+6,，）+（凡+氏獨）―2&+R

則滑動變阻器/?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

U2

T

則等效電阻先增大后減小，由歐姆定律有

先減小后增大，乙先減小后增大，則人先變暗后變亮，根據(jù)

UH。,力=S5

〃i

由于《先減小后增大，則副線圈的電壓先增大后減小，通過|_2的電流為

I=__力_

￡2號）+%

則滑動變阻器/?的滑片從a端滑到。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，通過凡的電流為

I.3

%&+R叩

R卯逐漸增大，則1%越來越小，則

小iiN

則先變暗后變亮，右一直變亮；

故選Ao

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24h

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

Fr=G-

核心艙進入軌道后的萬有引力與地面上萬有引力之比為

AR2

R+—R

16

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)

7=2兀\旦

\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

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ACo

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)成一個系統(tǒng)，外力E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X。撤去外力并開始計時，A、B兩物體運動的Q-f圖

像如圖（b）所示，，表示0到％時間內(nèi)A的a—f圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小，與、S3分別表示4到J時

間內(nèi)A、B的a—f圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小。A在乙時刻的速度為%。下列說法正確的是（)

?()

。

￡

4

圖Z)

XI

A.0到八時間內(nèi)，墻對B的沖重等于機AVO

B.m\>"?B

C.B運動后，彈簧最大形變量等于X

D.Sx-S2=S3

【答案】ABD

【解析】

分析】

【詳解】A.由于在0~8時間內(nèi)，物體B靜止，則對B受力分析有

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F后A只受彈力作用，則根據(jù)動量定理有

I=WZAVO（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—f圖可知”后彈簧被拉伸，在功時刻彈簧的拉伸量達到最大，根據(jù)牛頓第二定律有

產(chǎn)和=rnRaa

由圖可知

4B>

則

ntB<

B正確;

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

則

mAV0=mAVA+fnAVB

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—f圖可知內(nèi)后B脫離墻壁，且彈簧被拉伸，在A—f2時間內(nèi)AB組成的系統(tǒng)動量守恒，且在12時刻

彈簧的拉伸量達到最大，A、B共速，由a—f圖像的面積為△口在介時刻AB的速度分別為

辦=S]—§2,vB=S3

A、B共速，則

s「s2=S3

D正確。

故選ABDo

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，ab和cd為該圓直徑。將電荷量為

4（4>0）的粒子從。點移動到萬點，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W。下列說法正確的是（）

/\\

J――竺涔....力

\O\!

?*/

\\/

....用

A.該勻強電場的場強方向與出?平行

B.將該粒子從。點移動到匕點，電場力做功為0.5W

C.。點電勢低于c點電勢

D.若只受電場力，從d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

》軸如下圖所示

在X方向有

W=ExqlR

在y方向有

2W=g,q百R+E、qR

經(jīng)過計算有

W，它回，八匕頜。=區(qū)=6

2qRqR紇

由于電場方向與水平方向成60。，則電場與岫平行，且沿a指向6,A正確:

B.該粒從d點運動到〃點，電場力做的功為

R

W=Eq—=0.5W

B正確；

C.沿電場線方向電勢逐漸降低，則。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外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H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)強度大

小8使其勻速通過磁場，不計空氣阻力。下列說法正確的是（)

A.B與%無關(guān)，與y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3,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.將組合體以初速度即水平無旋轉(zhuǎn)拋出后，組合體做平拋運動，后進入磁場做勻速運動，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

rB-lJVr-

mg=F發(fā)=-------,vy=,2g”

綜合有

1

則B與成正比，A錯誤;

B.當(dāng)金屬框剛進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

，―9

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;

D.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安

則安培力做的功都為

卬=/安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。

(-)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，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:

n123456

-2

(a/m-s)0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(c)上描點，繪制圖線

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）。

【答案】（1）.1.02(3).0.342

【解析】

【分析】

【詳解】（1）[1]墊塊的厚度為

h=1cm+2x0.1mm=1.02cm

（5）[2]繪制圖線如圖;

⑶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

a=0.342m/s2

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)阻為此）、一根均勻電阻絲（電阻絲總阻值大于凡，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)阻可表示為后=,r=（用R。、

RA、k、d、6表示）

（5）為進一步確定結(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）利用測出的石，可得該電池的電動勢和內(nèi)阻。

Ro

【答案】⑴"(2)-T⑶

【解析】

【分析】

【詳解】(2)川開關(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

火=「人可知電阻絲接入越長，接入電阻越大，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的人端。

S

(4)[2]設(shè)圓心角為。時，電阻絲接入電路中的電阻為6辦，根據(jù)閉合電路歐姆定律￡=。+〃可知

￡=/(&+&+%)+〃

整理得

J.=2kg+R.A+&+'

1~~E~E~

結(jié)合圖象的斜率和截距滿足

RA+4+r;

1=k,

EE

解得電源電動勢和內(nèi)阻為

k

r=%R*A

k

(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

原理的簡單說明:

①將開關(guān)置于凡位置，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e；

③此時。石=凡，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+4）以初速度V垂直進入磁場，不計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2弓的正方形，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)?乃，并沿x軸正方向射出。求該磁

場磁感應(yīng)強度冬的大小和方向，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II均為邊長等于4的正方形，虛線框HI和W均為邊長等于〃的正方形。在I、

II、III和IV中分別設(shè)計一個區(qū)域面積最小的勻強磁場，使寬度為2乃的帶電粒子流沿x軸正方向射入I和H

后匯聚到坐標(biāo)原點。，再經(jīng)過HI和IV后寬度變?yōu)?〃，并沿x軸正方向射出，從而實現(xiàn)帶電粒子流的同軸控

束。求I和H1中磁場磁感應(yīng)強度的大小，以及II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

圖(a)圖(b)

mvmv,?/nv?mv1.

【答案】（1）—；（2）---，垂直與紙面向里，S,=兀式；（3）用=—,Bm=---,跖=（一萬一1）不，

砂q%qqqr42

S1V=(；萬T)片

【解析】

【分析】

【詳解】(1)粒子垂直x進入圓形磁場，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4,粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力

2

qvB\=m—

解得

B[=—

/

(2)粒子從。點進入下方虛線區(qū)域，若要從聚焦的。點飛入然后平行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

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

2

S2=Ttr,

(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)4VB=〃7匕可知I和川中的磁感應(yīng)強度為

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一圓周SOB與三角形臬狽之差，所以陰影部分的面積為

r

S=2(SAOIj-SAOH)—2x(—~~3)~弓4—1)T

類似地可知IV區(qū)域的陰影部分面積為

5V=2x(；萬萬—1)1

根據(jù)對稱性可知II中的勻強磁場面積為

5“=(5萬_1月

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)量為優(yōu)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xOy,X軸的正方向水平向右，＞軸的正方向豎直向下，弧形軌道產(chǎn)

端坐標(biāo)