2021年湖南省物理高考（湖南卷）（原卷版）

1、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，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(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

2、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)可用位置和動量描述，稱為相，對應(yīng)圖像中的一個點(diǎn)。物體運(yùn)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(diǎn)沿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（）A. B. C. 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?？傎|(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(jī)的額定功率均為，若動車組所受的阻力與其速率成正比（，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.

3、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C. 若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為，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，則這一過程中該動車組克服阻力做的功為4. 如圖，在位置放置電荷量為的正點(diǎn)電荷，在位置放置電荷量為的負(fù)點(diǎn)電荷，在距為的某點(diǎn)處放置正點(diǎn)電荷Q，使得點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零。則Q的位置及電荷量分別為（）A. ，B. ，C. ，D. ，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(diǎn)，為半圓水平直徑的端點(diǎn)。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)

4、有一質(zhì)量為的小滑塊。用推力推動小滑塊由A點(diǎn)向點(diǎn)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L1、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. L1先變暗后變亮，L2一直變亮B. L1先變亮后變暗，L2一直變亮C. L1先變暗后變亮，L2先變亮后變

5、暗D. L1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(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。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倍B. 核心艙在軌道上飛行的速度大于C. 核心艙在軌道上飛行的周期小于D 后續(xù)加掛實(shí)驗(yàn)艙后，空間站由于質(zhì)

6、量增大，軌道半徑將變小8. 如圖（a），質(zhì)量分別為mA、mB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(jì)時，A、B兩物體運(yùn)動的圖像如圖（b）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mAv0B. mA mBC. B運(yùn)動后，彈簧的最大形變量等于D. 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，和為該圓直徑。將電荷量為的粒子從點(diǎn)移動到點(diǎn)，電場力做功為；若將該粒子從點(diǎn)移動到點(diǎn)

7、，電場力做功為。下列說法正確的是（）A. 該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向與平行B. 將該粒子從點(diǎn)移動到點(diǎn)，電場力做功為C. 點(diǎn)電勢低于點(diǎn)電勢D. 若只受電場力，從點(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(qiáng)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(qiáng)度大小使其勻速通過磁場，不計(jì)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

8、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?nèi)?、非選擇題：共56分。第1114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(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(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，記錄墊塊個數(shù)和滑塊對應(yīng)的加速度；（

9、5）右支點(diǎn)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：1234560.0870.1800.2600.4250.519根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點(diǎn)，繪制圖線_。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(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(shí)驗(yàn)步驟

10、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“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(diǎn)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(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

11、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(jì)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、半徑為的圓形勻強(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)，求該磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；（2）如圖（a），虛線框?yàn)檫呴L等于的正方形，其幾何中心位于。在虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)一個區(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)?，并沿軸正方向射出。求該磁場磁感應(yīng)強(qiáng)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），虛線框和均為邊長等于的正方形，虛線框和均為邊長等

12、于的正方形。在、和中分別設(shè)計(jì)一個區(qū)域面積最小的勻強(qiáng)磁場，使寬度為的帶電粒子流沿軸正方向射入和后匯聚到坐標(biāo)原點(diǎn)，再經(jīng)過和后寬度變?yōu)?，并沿軸正方向射出，從而實(shí)現(xiàn)帶電粒子流的同軸控束。求和中磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，以及和中勻強(qiáng)磁場區(qū)域的面積（無需寫出面積最小的證明過程）。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(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)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，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

13、止開始下滑，求經(jīng)過點(diǎn)時的速度大?。唬?）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(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3-315. 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

14、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(qiáng)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E. 左端活塞到達(dá)位置時，外力等于16. 小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個用電子天平測量環(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、截面積的活塞封閉一定質(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)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)為時，測得環(huán)境溫度。設(shè)外界大氣壓強(qiáng)，重力加速度。（1）當(dāng)電子天平示數(shù)為時，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3-417. 均勻介質(zhì)中，波源位于O點(diǎn)的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓。t = 0時刻，波面分布如圖（a）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（b）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(diǎn)傳播到B點(diǎn)，所需時間為B. 時，處質(zhì)點(diǎn)位于波峰C. 時，處質(zhì)點(diǎn)振動速度方向豎直向上D. 時，處質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力方向豎直向上E