2021年高考真題-物理(湖南卷)

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(hào)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(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂

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

答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無(wú)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(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)則沒有傷害

2.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用位置x和動(dòng)量P描述，稱為相，對(duì)應(yīng)P-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X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（）

3.“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車組用多節(jié)車廂提供動(dòng)力，從而達(dá)到提速的目的?？傎|(zhì)量為機(jī)的動(dòng)車組在

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

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

下列說(shuō)法正確的是（）

A.動(dòng)車組在勻加速啟動(dòng)過(guò)程中，牽引力恒定不變

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

3

C.若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出的總功率為2.25P,則動(dòng)車組勻速行駛的速度為1%

D.若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出功率均為額定值，動(dòng)車組從靜止啟動(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)車組克服阻力做的功為一根%;_Pt

2

4.如圖，在（。,（））位置放置電荷量為q的正點(diǎn)電荷，在（o,。）位置放置電荷量為夕的負(fù)點(diǎn)

電荷，在距P（a,。）為伍的某點(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（）

2a-

aO---....］尸（a,a）

A.（0,2a）,近qB.（0,2a）,2cq

C.（2a,0）,島D.（2a,0）,2鳥

5.質(zhì)量為例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)，B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)量為加的小滑塊。用

推力尸推動(dòng)小滑塊由A點(diǎn)向3點(diǎn)緩慢移動(dòng)，力尸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（）

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

6.如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為〃?：%，輸入端。、。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(dòng)變阻器H的滑片從。端

滑動(dòng)到匕端的過(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（）

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.L先變暗后變亮，L2先變亮后變暗

1）.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(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日，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（jj1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、的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個(gè)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(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(dòng)的OT圖像如圖"）所示，￥表示0到乙時(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：到時(shí)間內(nèi)A、B的。一，圖線與坐標(biāo)軸所圍面積

大小。A在內(nèi)時(shí)刻的速度為%。下列說(shuō)法正確的是（）

A.0到。時(shí)間內(nèi)，墻對(duì)B的沖量等于加AW

B.>inn

C.B運(yùn)動(dòng)后，彈簧最大形變量等于X

D.Sj-S2=S3

9.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（4>0）的粒子從。點(diǎn)移動(dòng)到b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)力做功為卬。下列說(shuō)法正確的是（)

A.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向與平行

B.將該粒子從d點(diǎn)移動(dòng)到匕點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為0.5W

C.a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)

10.兩個(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（）

A.B與%無(wú)關(guān)，與J百成反比

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3,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

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：

(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)，重復(fù)步驟(4),記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(C)上描點(diǎn)，繪制圖線一

a/(ms'2)

0.6

0.5

0.4

：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：

01234567?

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(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測(cè)電池、一個(gè)單刀雙擲開關(guān)、

一個(gè)定值電阻（阻值為幾）、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《），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。某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤上，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：

（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(duì)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(duì)應(yīng)電阻絲的阻值為2,該電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻可表示為

E—,r=（用&、&、k、d、“表示）

（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(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。

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)量為加、電荷量為+4）以初速度v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X0V平面內(nèi)的粒子，求解以下問(wèn)題.

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

大小;

（2）如圖（a）,虛線框?yàn)檫呴L(zhǎng)等于2弓的正方形，其幾何中心位于C（0,一2）。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)?/p>

2弓，并沿了軸正方向射出。求該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度紇的大小和方向，以及該磁場(chǎng)區(qū)域的面積

（無(wú)需寫出面積最小的證明過(guò)程）；

（3）如圖（b）,虛線框I和n均為邊長(zhǎng)等于弓的正方形，虛線框HI和IV均為邊長(zhǎng)等于4的

正方形。在I、1【、HI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2斗的帶電

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(guò)III和IV后寬度變?yōu)?〃，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(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，以

及n和w中勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的面積（無(wú)需寫出面積最小的證明過(guò)程）。

14.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PQ。質(zhì)量為加的小物塊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X軸的正方向

水平向右，y軸的正方向豎直向下，弧形軌道P端坐標(biāo)為（2〃乙心,。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(guò)。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(guò)。點(diǎn)落在弧形軌道PQ上的動(dòng)能均

相同，求PQ的曲線方程：

（3）將質(zhì)量為力〃（X為常數(shù)且425）的小物塊8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(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]

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(wú)摩擦。在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從A