湖南省 1 2021 年普通高中学业水平选择性考试

　物理

　注意事项：

　1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。

　2. 回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

　3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

　一、选择题：本题共 6 6 小题，每小题 4 4 分，共 4 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

　1. 核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（

　）

　A. 放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽 B. 原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒 C. 改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期 D. 过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害 【答案】D 【解析】

　A．放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰变的统计规律，对少量的个别的原子核无意义，则放射性元素完全衰变殆尽的说法错误，故 A 错误； B．原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故 B 错误； C．放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、

　温度或浓度无关，与化学状态无关，故 C 错误； D．过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故 D 正确； 故选 D。

　2. 物体的运动状态可用位置 x 和动量p 描述，称为相，对应 p x 图像中的一个点。物体运动状态的变化可用p x 图像中的一条曲线来描述，称为相轨迹。假如一质点沿 x 轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则对应的相轨迹可能是（

　）

　A.

　B.

　C.

　D.

　【答案】D 【解析】

　质点沿 x 轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有22 v ax 

　 而动量为p mv  联立可得122 2 p m ax m a x   

　动量p 关于 x 为幂函数，且0 x  ，故正确的相轨迹图像为 D。

　故选 D。

　3. “复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为 m 的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为 P ，若动车组所受的阻力与其速率成正比（ Fkv 阻 ， k 为常量），动车组能达到的最大速度为 mv。下列说法正确的是（

　）

　A. 动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变 B. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动

　C. 若四节动力车厢输出的总功率为 2.25P ，则动车组匀速行驶的速度为m34v

　D. 若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间 t 达到最大速度 mv，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为2m12mv Pt  【答案】C 【解析】A．对动车由牛顿第二定律有= F F ma 阻 若动车组在匀加速启动，即加速度 a 恒定，但 Fkv 阻 随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增大而变大，故 A 错误； B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为 4 P ，由牛顿第二定律有4Pkv mav  故可知加速启动的过程，牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，故 B 错误； C．若四节动力车厢输出的总功率为 2.25P ，则动车组匀速行驶时加速度为零，有2.25Pkvv 而以额定功率匀速时，有 mm4Pkvv

　联立解得m34v v 

　故 C 正确； D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间 t 达到最大速度 mv，由动能定理可知2m14 = 02FPt W mv  阻

　可得动车组克服阻力做的功为2m1=42FW Pt mv 阻 故 D 错误； 故选 C。

　4. 如图，在  0 a， 位置放置电荷量为 q 的正点电荷，在   0 a ，位置放置电荷量为 q 的负点电荷，在距  P a a ，为 2a 的某点处放置正点电荷 Q ，使得 P 点的电场强度为零。则 Q 的位置及电荷量分别为（

　）

　A.  02a ，， 2q

　B.  02a ，， 2 2q

　C.  2 0 a， ， 2q

　D.  2 0 a， ， 2 2q

　【答案】B 【解析】

　根据点电荷场强公式2QE kr

　两点量异种点电荷在 P 点的场强大小为02kqEa ，方向如图所示 两点量异种点电荷在 P 点的合场强为1 022 2kqE Ea  ， 方向与+ q 点电荷与- q 点电荷的连线平行如图所示 Q 点电荷在 p 点的场强大小为 2 2222Q kQE kaa 

　 三点电荷的合场强为 0，则2E方向如图所示，大小有 1 2E E 

　解得 2 2 Q q 

　由几何关系可知 Q 的坐标为（0，2 a ）

　故选 B。

　5. 质量为 M 的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示， A 为半圆的最低点， B 为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为 m 的小滑块。用推力 F 推动小滑块由 A 点向 B 点缓慢移动，力 F 的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（

　）

　A. 推力 F 先增大后减小 B. 凹槽对滑块的支持力先减小后增大 C. 墙面对凹槽的压力先增大后减小 D. 水平地面对凹槽的支持力先减小后增大 【答案】C 【解析】AB ．对滑块受力分析，由平衡条件有sin F mg  

　cos N mg   滑块从 A 缓慢移动 B 点时，  越来越大，则推力 F 越来越大，支持力 N 越来越小，所以 AB 错误； C．对凹槽与滑块整体分析，有墙面对凹槽的压力为 1cos sin cos sin 22NF F mg mg        则  越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以 C 正确； D．水平地面对凹槽 支持力为    2sin sin N M m g F M m g mg        地 则  越来越大时，水平地面对凹槽的支持力越来越小，所以 D 错误； 故选 C。

　6. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比为 12: n n ，输入端 C 、 D 接入电压有效值

　恒定的交变电源，灯泡 L 1 、L 2 的阻值始终与定值电阻0R的阻值相同。在滑动变阻器 R 的滑片从 a 端滑动到 b 端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（

　）

　 A. L 1 先变暗后变亮，L 2 一直变亮

　B. L 1 先变亮后变暗，L 2 一直变亮 C. L 1 先变暗后变亮，L 2 先变亮后变暗

　D. L 1 先变亮后变暗，L 2 先变亮后变暗 【答案】A 【解析】

　副 线 圈 的 总 电 阻 为2 0 01 1 1ap pbR R R R R   解 得         0 0 0 020 0 02ap pb ap pbap pbR R R R R R R RRR R R R R R          则滑动变阻器 R 的滑片从 a 端滑到 b 端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，根据等效电阻关系有 12 221 2 1 2 1221 2 2 221=nUU n n U nR RnI n I nIn           等

　则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有 10UIR R等 ，12 12nI In

　1I先减小后增大， 2I先减小后增大，则 1L 先变暗后变亮，根据1 1 0U U I R  ，22 11nU Un 由于 1I先减小后增大，则副线圈的电压2U先增大后减小，通过 L 2 的电流为220LpbUIR R 则滑动变阻器 R 的滑片从 a 端滑到 b 端过程中， pbR逐渐减小，副线圈的电压2U增大过程中 2 LI增大；在副线圈的电压2U减小过程中，通过 R 0 的电流为020RapUIR R apR逐渐增大，则0RI越来越小，则02 2 L RI I I   

　则 1L 先变暗后变亮，2L 一直变亮； 故选 A。

　 二、选择题：本题共 4 4 小题，每小题 5 5 分，共 0 20 分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得 5 5 分，选对但不全的得 3 3 分，有选错的得 得 0 0 分。

　7. 2021 年 4 月 29 日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划 2022 年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的116。下列说法正确的是（

　）

　A. 核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的21617   倍 B. 核心舱在轨道上飞行的速度大于 7.9km/s

　C. 核心舱在轨道上飞行的周期小于 24h

　D. 后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小 【答案】AC

　【解析】A．根据万有引力定律有2MmF Gr

　 核心舱进入轨道后的万有引力与地面上万有引力之比为221221617116F RFR R        

　所以 A 正确； B．核心舱在轨道上飞行的速度小于 7.9km/s，因为第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以 B 错误； C．根据32RTGM  可知轨道半径越大周期越大，则其周期比同步卫星的周期小，小于 24h，所以 C 正确； D．卫星做圆周运动时万有引力提供向心力有22=Mm vG mr r

　 解得GMvR

　则卫星的环绕速度与卫星的质量无关，所以变轨时需要点火减速或者点火加速，增加质量不会改变轨道半径，所以 D 错误； 故选 AC。

　8. 如图（ a ），质量分别为 m A 、 m B 的 A、B 两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力 F 作用在 A 上，系统静止在光滑水平面上（B 靠墙面），此时弹簧形变量为 x 。撤去外力并开始计时，A、B 两物体运动的 a t 图像如图（ b ）所示，1S 表示 0 到1t时间内 A 的 a t 图线与坐标轴所围面积大小，2S、 3S分别表示 1t 到2t时间内 A、B的 a t 图线与坐标轴所围面积大小。A 在1t 时刻的速度为0v 。下列说法正确的是（

　）

　A. 0 到 1t 时间内，墙对 B 的冲量等于 m A v 0

　 B.

　m A

　> m B

　C. B 运动后，弹簧 最大形变量等于 x

　 D. 12 3S S S   【答案】ABD 【解析】A．由于在 0 ~ t 1 时间内，物体 B 静止，则对 B 受力分析有 F 墙

　=

　F 弹

　则墙对 B 的冲量大小等于弹簧对 B 的冲量大小，而弹簧既作用于 B 也作用于 A，则可将研究对象转为 A，撤去 F 后 A 只受弹力作用，则根据动量定理有 I

　=

　m A v 0（方向向右）

　则墙对 B 的冲量与弹簧对 A 的冲量大小相等、方向相同，A 正确； B．由 a — t 图可知 t 1 后弹簧被拉伸，在 t 2 时刻弹簧的拉伸量达到最大，根据牛顿第二定律有 F 弹

　=

　m A a A =

　m B a B

　由图可知 a B

　> a A

　 则 m B

　< m A

　B 正确； C 由图可得， t 1 时刻 B 开始运动，此时 A 速度为 v 0 ，之后 AB 动量守恒，AB 和弹簧整个系统能量守恒，则 0+A A B A Av v m m m v 

　 可得 AB 整体的动能不等于 0，即弹簧的弹性势能会转化为 AB系统的动能，弹簧的形变量小于 x ，C 错误； D．由 a — t 图可知 t 1 后 B 脱离墙壁，且弹簧被拉伸，在 t 1 — t 2 时间内 AB 组成的

　系统动量守恒，且在 t 2 时刻弹簧的拉伸量达到最大，A、B 共速，由 a — t 图像的面积为 v ，在 t 2 时刻 AB 的速度分别为1 2 Av S S  ，3 Bv S 

　A、B 共速，则 12 3S S S  

　D 正确。

　故选 ABD。

　9. 如图，圆心为 O 的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行， ab 和 cd 为该圆直径。将电荷量为  0 q q 的粒子从 a 点移动到 b 点，电场力做功为  2 0 W W ；若将该粒子从 c 点移动到 d 点，电场力做功为 W 。下列说法正确的是（

　）

　A. 该匀强电场的场强方向与 ab 平行 B. 将该粒子从 d 点移动到 b 点，电场力做功为 0.5W

　C. a 点电势低于 c 点电势 D. 若只受电场力，从 d 点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动 【答案】AB 【解析】

　A．由于该电场为匀强电场，可采用矢量分解的的思路，沿 cd 方向建立 x 轴，垂直与 cd 方向建立 y 轴如下图所示

　 在 x 方向有 W

　=

　E x q 2 R

　 在 y 方向有 2 W

　=

　E y q 3 R

　+ E x qR

　经过计算有 E x

　=

　2WqR， E y

　=

　32WqR， E

　=

　WqR，tan θ

　=

　3yxEE 由于电场方向与水平方向成 60°，则电场与 ab 平行，且沿 a 指向 b ，A 正确； B．该粒从 d 点运动到 b 点，电场力做的功为 W ′ =

　Eq2R =

　0.5 W

　 B 正确； C．沿电场线方向电势逐渐降低，则 a 点的电势高于 c 点的电势，C 错误； D．若粒子的初速度方向与 ab 平行则粒子做匀变速直线运动，D 错误。

　故选 AB。

　10. 两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为 L ，通过长为 L 的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边 H 处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为 L ，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度0v 水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B 使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（

　）

　A. B 与0v 无关，与H 成反比 B. 通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变 C. 通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等 D. 调节 H 、0v 和 B ，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变 【答案】CD 【解析】

　A．将组合体以初速度 v 0 水平无旋转抛出后，组合体做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，由于水平方向切割磁感线产生 感应电动势相互低消，则有 mg

　=

　F 安

　=

　2 2yB L vR， v y

　=

　2gH

　综合有 B

　=

　212mgRL gH

　 则 B 与1H成正比，A 错误； B．当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框刚出磁场时金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，B 错误； C．由于组合体进入磁场后做匀速运动，由于水平方向的感应电动势相互低消，

　有 mg

　=

　F 安

　=

　2 2yB L vR 则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，C 正确； D．无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都有 mg

　=

　F 安

　则安培力做的功都为 W

　=

　F 安 3 L

　则组合体通过磁场过程中产生的焦耳热不变，D 正确。

　故选 CD。

　三、非选择题：共 6 56 分。第 4 11~14 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15 、6 16 题为选考题，考生根据要求作答。

　（一）必考题：共 3 43 分。

　11. 某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：

　 （1）用游标卡尺测量垫块厚度 h ，示数如图（b）所示， h ___________ cm ； （2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； （3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； （4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数 n 和滑块对应的加速...

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