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(shí)，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(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號，回答非選擇題時(shí)，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(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。下列說法正確的是

A．放射性元素經(jīng)過兩個(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(dòng)狀態(tài)可用位置x和動(dòng)量p描述，稱為相，對應(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)，則對應(yīng)的相軌跡可能是

A．

B．

C．

D．

3.“復(fù)興號”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m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（Fm=kv,k為常量），動(dòng)車組能達(dá)到的最大速度為.下列說法正確的是

A.動(dòng)車組在勻加速啟動(dòng)過程中，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)

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

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)過時(shí)間t達(dá)到最大速度,則這一過程中該動(dòng)車組克服阻力做的功為

4.如圖，在（a，0）位置放置電荷量為q的正點(diǎn)電荷，在（0，a）位置放置電荷量為q的負(fù)點(diǎn)電荷，在距p（a，a）為a的某點(diǎn)處放置正點(diǎn)電荷Q，使得p點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零，則Q的位置及電荷量分別為

A.(0,2a)，q

B. (0,2a) ， q

C. (2a,0) ，q

D. (2a，0) ，q

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(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m的小滑塊，用推力F推動(dòng)小滑塊由A點(diǎn)向B點(diǎn)緩慢移動(dòng)，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

6. 如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為, 輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡、的阻值始終與定值電阻Ro的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是

A．先變暗后變亮，一直變亮
B.先變亮后變暗，一直變亮
C先變暗后變亮，先變亮后變暗
D.先變亮后變暗，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。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)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(shí)的()2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mA、mB的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，外力

F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a-t圖像如圖（b)所示，S1表示0到t1時(shí)間內(nèi)A的a-t圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小，S2、S3分別表示t1到t2時(shí)間內(nèi)A、B的a-t圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小。A在t1時(shí)刻的速度為V0。下列說法正確的是

A.0到t1時(shí)間內(nèi)，墻對B的沖量等mAv0

mB

C.B運(yùn)動(dòng)后，彈簧的最大形變量等于x

D.S1-S2=S3

0);若將該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，電場力做功為W。下列說法正確的是

A.該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向與ab平行

B.將該粒子從d點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，電場力做功為0.5W

C.a點(diǎn)電勢低于c點(diǎn)電勢

D.若只受電場力，從d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(dòng)

10.兩個(gè)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(qiáng)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v0水平無旋轉(zhuǎn)拋出，設(shè)置合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B使其勻速通過磁場，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是

A.B與v0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

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)H、v0和B,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

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。

（一）必考題：共43分。

11.(6分）

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h,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)n和滑塊對應(yīng)的加速度a；

（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；

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______m/(保留三位有效數(shù)字)。

12.(9分）
某實(shí)驗(yàn)小組需測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測電池、一個(gè)單刀雙擲開關(guān)、一個(gè)定值電阻（阻值為）、一個(gè)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(dòng)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(gè)圓形時(shí)鐘表盤。某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤上，利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度。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“a”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)I,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k,與縱軸截距為d,設(shè)單角度對應(yīng)電阻絲的阻值為,該電池電動(dòng)勢和內(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(dòng)變阻器符號表示）；
（6)利用測出的,可得該電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。
13. (13分）
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m、電荷量為＋q)以初速度v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(0,),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)O,求該磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小：
（2)如圖（a),虛線框?yàn)檫呴L等于2的正方形，其幾何中心位于C(0，-)。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，使匯聚到O點(diǎn)的帶電粒子流經(jīng)過該區(qū)域后寬度變?yōu)?,并沿x軸正方向射出。求該磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B2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I 和II均為邊長等于的正方形，虛線框Ⅲ和IV均為邊長等于的正方形。在I、II、Ⅲ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，使寬度為2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(diǎn)0,再經(jīng)過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Ⅲ中磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，以及II和IV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.(15分）

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(dòng)摩擦因數(shù)為μ.以水平軌道末端0點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系xOy,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（2μL,μL),Q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2μL的位置由靜止開始下滑，求A經(jīng)過0點(diǎn)時(shí)的速度大?。?/p>

（2）若A從傾斜軌道上不同位置由靜止開始下滑，經(jīng)過O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λm(λ為常數(shù)且λ≥5)的小物塊B置于0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。
15.[物理－選修3-3](13分）
（1)(5分）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S1和S2)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h高度到B位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為m，在此過程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變，整個(gè)過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)(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_____。(填正確答案標(biāo)號。選對1個(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）

A.整個(gè)過程，外力F做功大于0,小于mgh

B.整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變

C.整個(gè)過程，理想氣體的內(nèi)能增大

D.整個(gè)過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于(P0S1h+mgh)

E.左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，外力F等于

(2)(8分）小贊同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)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在桌面上用質(zhì)量m,=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(diǎn)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A細(xì)繩同細(xì)繩豎直懸掛一個(gè)質(zhì)量m2=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(shí)，測得環(huán)境溫度T1=300K。設(shè)外界大氣壓強(qiáng)P0=1.0x105Pa,重力加速度g=10m/s2。

(i)當(dāng)電子天平示數(shù)為400.0g時(shí)，環(huán)境溫度T2為多少？

(ii)該裝置可測量的最高環(huán)境溫度Tmax為多少？

16.【物理一選修3-4](13分)

（1）（5分)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(shí)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(dòng)圖像如圖(b)所示,z軸正方向豎直向上。下列說法正確的是_______.(填正確答案標(biāo)號。選對1個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)

A.該波從A點(diǎn)傳播到B點(diǎn),所需時(shí)間為4s

B.t=6s時(shí),B處質(zhì)點(diǎn)位于波峰

C.t=8s時(shí),C處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度方向豎直向上

D.t=10s時(shí),D處質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力方向豎直向上

E.E處質(zhì)點(diǎn)起振后,12s內(nèi)經(jīng)過的路程為12cm

(2)(8分)我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn),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(gè)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(shí),由于孔洞深度過大,使得成像不完整,如圖所示?，F(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(jìn)入孔洞的光能成功出射,透明介質(zhì)的折射率最小為多少?