2021年新高考湖南物理高考真题文档版（无答案）

s 2021 年湖南省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 小题，每小题 4 分，共 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 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. 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 （ F kv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 m 3 4 v 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 2 m 1 2 mv Pt 4. 如图，在 ,0a 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 s 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.  0,2a ， 2q B.  0,2a ， 2 2q C.  2 ,0a ， 2q D.  2 ,0a ， 2 2q 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 6. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比为 1 2:n n ，输入端C 、D 接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡 1L 、 2L 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（ ） s A. 1L 先变暗后变亮， 2L 一直变亮 B. 1L 先变亮后变暗， 2L 一直变亮 C. 1L 先变暗后变亮， 2L 先变亮后变暗 D. 1L 先变亮后变暗， 2L 先变亮后变暗 二、选择题：本题共 4 小题，每小题 5 分，共 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 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 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 1 16 。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 216 17      倍 B. 核心舱在轨道上飞行的速度大于 7.9 km/s C. 核心舱在轨道上飞行的周期小于 24 h 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 8. 如图（a），质量分别为 Am 、 Bm 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（ ） s A. 0 到 1t 时间内，墙对 B 的冲量等于 0Am v B. A Bm m C. B 运动后，弹簧的最大形变量等于 x D. 1 2 3S S S  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  0q q  的粒子从 a点移动到b 点，电场力做功为  2 0W 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 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 s 三、非选择题：共 56 分。第 11~14 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 15、16 题为选考题，考生 根据要求作答。 （一）必考题：共 43 分。 11.（6 分） 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 和滑块对应的加速度 a ； （5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表： n 1 2 3 4 5 6  2/ m sa  0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线。 如果表中缺少的第 4 组数据是正确的，其应该是__________ 2m/s （保留三位有效数字）。 12.（9 分） 某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻 值为 0R ）、一个电流表（内阻为 AR ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于 0R ，并配有可在电阻丝上移动 的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学 s 提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下： （1）将器材如图（a）连接： （2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的__________端（填“a”或“b”）； （3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角 和电流表示数 I ，得到多 组数据； （4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为 k ，与纵轴截距为 d ，设单 位角度对应电阻丝的阻值为 0r ，该电池电动势和内阻可表示为 E  __________， r  __________ （用 0R 、 AR 、 k 、 d 、 0r 表示） （5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值 0r 。利用现有器材设计实验，在图（c） 方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）； （6）利用测出的 0r ，可得该电池的电动势和内阻。 13.（13 分） 带电粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制备的关键技术之一。带电粒子流（每个粒子的质量为 m 、电荷 量为 q ）以初速度 v 垂直进入磁场，不计重力及带电粒子之间的相互作用。对处在 xOy 平面内的粒子，求 解以下问题。 （1）如图（a），宽度为 12r 的带电粒子流沿 x 轴正方向射入圆心为  10,A r 、半径为 1r 的圆形匀强磁场中， 若带电粒子流经过磁场后都汇聚到坐标原点O，求该磁场磁感应强度 1B 的大小； s （2）如图（a），虚线框为边长等于 22r 的正方形，其几何中心位于  20,C r 。在虚线框内设计一个区域面 积最小的匀强磁场，使汇聚到O点的带电粒子流经过该区域后宽度变为 22r ，并沿 x 轴正方向射出。求该磁 场磁感应强度 2B 的大小和方向，以及该磁场区域的面积（无需写出面积最小的证明过程）； （3）如图（b），虚线框Ⅰ和Ⅱ均为边长等于 3r 的正方形，虚线框Ⅲ和Ⅳ均为边长等于 4r 的正方形。在Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ中分别设计一个区域面积最小的匀强磁场，使宽度为 32r 的带电粒子流沿 x 轴正方向射入Ⅰ和Ⅱ 后汇聚到坐标原点O，再经过Ⅲ和Ⅳ后宽度变为 42r ，并沿 x 轴正方向射出，从而实现带电粒子流的同轴控 束。求Ⅰ和Ⅲ中磁场磁感应强度的大小，以及Ⅱ和Ⅳ中匀强磁场区域的面积（无需写出面积最小的证明过 程）。 14.（15 分） 如图，竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为 L 的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，水平轨 道右下方有一段弧形轨道 PQ 。质量为 m 的小物块 A 与水平轨道间的动摩擦因数为  。以水平轨道末端O 点为坐标原点建立平面直角坐标系 xOy ， x 轴的正方向水平向右， y 轴的正方向竖直向下，弧形轨道 P 端 坐标为 2 ,L L  ，Q 端在 y 轴上。重力加速度为 g 。 （1）若 A 从倾斜轨道上距 x 轴高度为 2 L 的位置由静止开始下滑，求 A 经过O点时的速度大小； （2）若 A 从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑，经过O点落在弧形轨道 PQ 上的动能均相同，求 PQ 的 曲线方程； （3）将质量为 m （  为常数且 5  ）的小物块 B 置于O点， A 沿倾斜轨道由静止开始下滑，与 B 发生 弹性碰撞（碰撞时间极短），要使 A 和 B 均能落在弧形轨道上，且 A 落在 B 落点的右侧，求 A 下滑的初始 位置距 x 轴高度的取值范围。 （二）选考题：共 13 分。请考生从两道题中任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。 15. [物理——选修 3-3]（13 分） s （1）（5 分）如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质绝热活塞（截面积分别为 1S 和 2S ）封闭 一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从 A 下降 h 高度到 B 位置 时，活塞上细沙的总质量为 m 。在此过程中，用外力 F 作用在右端活塞上，使活塞位置始终不变。整个过 程环境温度和大气压强 0p 保持不变，系统始终处于平衡状态，重力加速度为 g 。下列说法正确的是 __________。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分， 最低得分为 0 分） A. 整个过程，外力 F 做功大于 0，小于 mgh B. 整个过程，理想气体的分子平均动能保持不变 C. 整个过程，理想气体的内能增大 D. 整个过程，理想气体向外界释放的热量小于 0 1p S h mgh E. 左端活塞到达 B 位置时，外力 F 等于 2 1 mgS S （2）（8 分）小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固 定在桌面上，用质量 1 600 gm  、截面积 220 cmS  的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无 摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点 A 上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬 挂一个质量 2 1200 gm  的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为 600.0 g 时，测得环境温 度 1 300 KT  。设外界大气压强 5 0 1.0 10 Pap   ，重力加速度 210 m/sg  。 s （i）当电子天平示数为 400.0 g 时，环境温度 2T 为多少？ （ii）该装置可测量的最高环境温度 maxT 为多少？ 16. [物理——选修 3-4]（13 分） （1）（5 分）均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在 xOy 水平面内传播，波面为圆。 0t  时刻，波面分 布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。 A 处质点的振动图像如图（b）所示， z 轴 正方向竖直向上。下列说法正确的是__________。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分， 选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A. 该波从 A 点传播到 B 点，所需时间为 4 s B. 6 st  时， B 处质点位于波峰 C. 8 st  时，C 处质点振动速度方向竖直向上 D. 10 st  时， D 处质点所受回复力方向竖直向上 E. E 处质点起振后，12 s 内经过的路程为12 cm （2）（8 分）我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高1.6 m 的人站 在水平地面上，其正前方 0.6 m 处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm 、深度为1.4 cm ，孔 洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞 中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。 s （i）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？ （ii）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？