2021年湖南省普通高中学业水平选择性考试（湖南卷）（解析版）

湖南省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【答案】D【解析】【分析】【详解】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.【答案】D【解析】【分析】【详解】质点沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有22vax而动量为pmv联立可得1222pmaxmax动量p关于x为幂函数，且0x，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m34vD.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【答案】C【解析】【分析】【详解】A．对动车由牛顿第二定律有=FFma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4P，由牛顿第二定律有4Pkvmav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m34vv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=02FPtWmv阻可得动车组克服阻力做的功为2m1=42FWPtmv阻故D错误；故选C。4.如图，在0a，位置放置电荷量为q的正点电荷，在0a，位置放置电荷量为q的负点电荷，在距Paa，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，，2qB.02a，，22qC.20a，，2qD.20a，，22q【答案】B【解析】【分析】【详解】根据点电荷场强公式2QEkr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10222kqEEa，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22222QkQEkaa三点电荷的合场强为0，则2E方向如图所示，大小有12EE解得22Qq由几何关系可知Q的坐标为（0，2a）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】【分析】【详解】AB．对滑块受力分析，由平衡条件有sinFmgcosNmg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1cossincossin22NFFmgmg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．水平地面对凹槽的支持力为2sinsinNMmgFMmgmg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:nn，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2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.L1先变暗后变亮，L2一直变亮B.L1先变亮后变暗，L2一直变亮C.L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗D.L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗【答案】A【解析】【分析】【详解】副线圈的总电阻为200111appbRRRRR解得000020002appbappbappbRRRRRRRRRRRRRRR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12221212122122221=nUUnnUnRRnInInIn等则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有10UIRR等，1212nIIn1I先减小后增大，2I先减小后增大，则1L先变暗后变亮，根据110UUIR，2211nUUn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L2的电流为220LpbUIRR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2LI增大；在副线圈的电压2U减小过程中，通过R0的电流为020RapUIRRapR逐渐增大，则0RI越来越小，则022LRIII则1L先变暗后变亮，2L一直变亮；故选A。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7.9km/sC.核心舱在轨道上飞行的周期小于24hD.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】【分析】【详解】A．根据万有引力定律有2MmFGr核心舱进入轨道后的万有引力与地面上万有引力之比为221221617116FRFRR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=MmvGmrr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mA、mB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（）A.0到1t时间内，墙对B的冲量等于mAv0B.mAmBC.B运动后，弹簧的最大形变量等于xD.123SSS【答案】ABD【解析】【分析】【详解】A．由于在0~t1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=mAv0（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t1后弹簧被拉伸，在t2时刻弹簧的拉伸量达到最大，根据牛顿第二定律有F弹=mAaA=mBaB由图可知aBaA则mBmAB正确；C．由图可得，t1时刻B开始运动，此时A速度为v0，之后AB动量守恒，AB和弹簧整个系统能量守恒，则0+AABAAvvmmmv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t1后B脱离墙壁，且弹簧被拉伸，在t1—t2时间内AB组成的系统动量守恒，且在t2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t2时刻AB的速度分别为12AvSS，3BvSA、B共速，则123SSS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0qq的粒子从a点移动到b点，电场力做功为20WW；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0.5WC.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】【分析】【详解】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=Exq2R在y方向有2W=Eyq3R+ExqR经过计算有Ex=2WqR，Ey=32WqR，E=WqR，tanθ=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=0.5WB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