2021年湖南省普通高中学业水平选择性考试物理试题9110.pdf

第 1 页 共 10 页 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px图像中的一个点。物体运动状态的变化可用px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（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2m12mvPt 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 第 2 页 共 10 页 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12:nn，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（）第 3 页 共 10 页 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7.9 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at图像如图（b）所示，1S表示 0 到1t时间内A的at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at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（）第 4 页 共 10 页 A.0 到1t时间内，墙对B的冲量等于0Am v B.ABmm C.B运动后，弹簧的最大形变量等于x D.123SSS 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20W 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 第 5 页 共 10 页 三、非选择题：共 56 分。第 1114 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 第 6 页 共 10 页 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,Ar、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；第 7 页 共 10 页（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,Cr。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），虚线框和均为边长等于3r的正方形，虚线框和均为边长等于4r的正方形。在、和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轴正方向射入和后汇聚到坐标原点O，再经过和后宽度变为42r，并沿x轴正方向射出，从而实现带电粒子流的同轴控束。求和中磁场磁感应强度的大小，以及和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,LL，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）第 8 页 共 10 页（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01p S hmgh E.左端活塞到达B位置时，外力F等于21mgSS（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1600 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21200 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1300 KT。设外界大气压强501.0 10 Pap，重力加速度210 m/sg。第 9 页 共 10 页（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4s B.6st 时，B处质点位于波峰 C.8st 时，C处质点振动速度方向竖直向上 D.10st 时，D处质点所受回复力方向竖直向上 E.E处质点起振后，12s内经过的路程为12cm（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0.6m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0cm、深度为1.4cm，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。第 10 页 共 10 页（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？