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湖南省 2021 年普通高中学业水平选择性考试
C. 若四节动力车厢输出的总功率为 ，则动车组匀速行驶的速度为
物理
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 达到最大速度 ，则这一过程中该动车组克
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 服阻力做的功为
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。 4. 如图，在 位置放置电荷量为 的正点电荷，在 位置放置电荷量为 的负点电荷，在距 为
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。 的某点处放置正点电荷Q，使得 点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为（ ）
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 和动量 描述，称为相，对应 图像中的一个点。物体运动状态的变化可用
图像中的一条曲线来描述，称为相轨迹。假如一质点沿 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. ，
A. B. C. D.
5. 质量为 的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示， 为半圆的最低点， 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 的小滑块。用推力 推动小滑块由A点向 点缓慢移动，力 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（ ）
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 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 ，若动车组所受的阻力与其速率成正比（ ， 为常
量），动车组能达到的最大速度为 。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
A. 推力 先增大后减小
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
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
0到 时间内 的 图线与坐标轴所围面积大小， 、 分别表示 到 时间内A、B的 图线与坐标轴所围
6. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比为 ，输入端 、 接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L、L 的阻值始
1 2
面积大小。A在 时刻的速度为 。下列说法正确的是（ ）
终与定值电阻 的阻值相同。在滑动变阻器 的滑片从 端滑动到 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 先变暗后变亮，L 一直变亮
1 2
A. 0到 时间内，墙对B的冲量等于m v
A 0
B. L 先变亮后变暗，L 一直变亮
1 2
B. m > m
C. L 先变暗后变亮，L 先变亮后变暗 A B
1 2
C. B运动后，弹簧的最大形变量等于
D. L 先变亮后变暗，L 先变亮后变暗
1 2
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。
D.
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 如图，圆心为 的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行， 和 为该圆直径。将电荷量为 的粒子
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
从 点移动到 点，电场力做功为 ；若将该粒子从 点移动到 点，电场力做功为 。下列说法正确的
是（ ）
地球半径的 。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 倍
B. 核心舱在轨道上飞行的速度大于
C. 核心舱在轨道上飞行的周期小于
.
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m 、m 的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力 作用在A上，系统静止在光滑水
A B
A. 该匀强电场的场强方向与 平行
平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为 。撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的 图像如图（b）所示， 表示
B. 将该粒子从 点移动到 点，电场力做功为C. 点电势低于 点电势
D. 若只受电场力，从 点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动 （1）用游标卡尺测量垫块厚度 ，示数如图（b）所示， ___________ ；
10. 两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为 ，通过长为 的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组 （2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；
合体下底边 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 ，左右宽度足够大。把 （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 和滑块对应的加速度 ；
该组合体在垂直磁场的平面内以初速度 水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小 使其匀速通过磁场，不计
（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：
空气阻力。下列说法正确的是（ ） 1 2 3 4 5 6
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___________。
A. 与 无关，与 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 、 和 ，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
如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是___________ （保留三位有效数字）。
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。
12. 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
（一）必考题：共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：
）、一个电流表（内阻为 ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于 ，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：Ⅲ和Ⅳ后宽度变为 ，并沿 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）。
（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 ，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 ，与纵轴截距为 ，设单位角度对应电阻
丝的阻值为 ，该电池电动势和内阻可表示为 ___________， ___________（用 、 、 、 、 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 。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）； 14. 如图，竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为 的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，水平轨道右下
（6）利用测出的 ，可得该电池的电动势和内阻。
方有一段弧形轨道 。质量为 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 点为坐标原点建
13. 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 、电荷量为
立平面直角坐标系 ， 轴的正方向水平向右， 轴的正方向竖直向下，弧形轨道 端坐标为 ， 端
）以初速度 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 平面内的粒子，求解以下问题。
在 轴上。重力加速度为 。
（1）如图（a），宽度为 的带电粒子流沿 轴正方向射入圆心为 、半径为 的圆形匀强磁场中，若带电粒子
（1）若A从倾斜轨道上距 轴高度为 的位置由静止开始下滑，求 经过 点时的速度大小；
流经过磁场后都汇聚到坐标原点 ，求该磁场磁感应强度 的大小； （2）若A从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑，经过 点落在弧形轨道 上的动能均相同，求 的曲线方程；
（2）如图（a），虚线框为边长等于 的正方形，其几何中心位于 。在虚线框内设计一个区域面积最小的匀 （3）将质量为 （ 为常数且 ）的小物块 置于 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 轴高度的取值范
强磁场，使汇聚到 点的带电粒子流经过该区域后宽度变为 ，并沿 轴正方向射出。求该磁场磁感应强度 的大
围。
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），虛线框Ⅰ和Ⅱ均为边长等于 的正方形，虚线框Ⅲ和Ⅳ均为边长等于 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 的带电粒子流沿 轴正方向射入Ⅰ和Ⅱ后汇聚到坐标原点 ，再经过E. 左端活塞到达 位置时，外力 等于
16. 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 、截面积 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 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 的铁块，并将铁
（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。 块放置到电子天平上。当电子天平示数为 时，测得环境温度 。设外界大气压强 ，
[物理——选修3-3]
重力加速度 。
15. 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 和 ）封闭一定质量的理想气体，
（1）当电子天平示数为 时，环境温度 为多少？
活塞与汽缸壁间无摩擦。在左端活塞上缓慢加细沙，活塞从 下降 高度到 位置时，活塞上细沙的总质量为 。在
（2）该装置可测量的最高环境温度 为多少？
此过程中，用外力 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 保持不变，系统始终
处于平衡状态，重力加速度为 。下列说法正确的是（ ）
[物理——选修3-4]
17. 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。t = 0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（ ）
A. 整个过程，外力 做功大于0，小于
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A. 该波从A点传播到B点，所需时间为
B. 时， 处质点位于波峰
C. 时， 处质点振动速度方向竖直向上
D. 时， 处质点所受回复力方向竖直向上
E. 处质点起振后， 内经过的路程为
18. 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 的人站在水平地面上，其正
前方 处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为 、深度为 ，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。
（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？
