湖南省2021年高考物理压轴卷含解析

湖南省2021年高考物理压轴卷（含解析）

一、单选题（每题4分，共24分）

1.■u具有放射性，会发生a衰变；声u俘获中子会发生裂变产生中等质量的原子核,

同时放出大量的核能，下列说法正确的是（）

A.三u发生a衰变时需要吸收热量

B.能发生a衰变说明音u中有a粒子

C.^2U的比结合能比裂变产生的中等质量原子核比结合能小

D.三u裂变产生的能量即为三u的结合能

2.2021年1月12日，滑雪战队在崇礼国家越野滑雪中心进行越野滑雪训练。如图所示,

整个滑雪轨道在同一竖直平面内，弯曲滑道OA与倾斜“长直

滑道平滑衔接，某运动员从高为〃的0点由静止滑下，卜7人到达

力点水平飞出后落到长直滑道上的6点，不计滑动过程的摩

擦和空气阻力，设长直滑道足够长，若弯曲滑道OA的高〃

力口倍，则（）

A.运动员在4点水平飞出的速度加倍

B.运动员在4点飞出后在空中运动的时间加倍

C.运动员落到长直滑道上的速度大小不变

D.运动员落到长直滑道上的速度方向不变

3.如图所示，/、6分别为电源£和电阻"的〃一/图线，虚线C是过图线46交点的曲

线6的切线。现将电源片与电阻力及开关、导线组成闭合电路，由图象可知（）

A.A的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为1Q

B.此时电阻的热功率为4W

C.电源的效率为50%

D.电源的电动势为3V,内阻为1Q

4.边长为a的闭合金属正三角形轻质框架，右边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂

直于框架平面向里的匀强磁场中。现把框架匀速水平向右拉进磁场，如图所示，则下图四个

选项的图像规律与这一过程相符合的是（）

5.2020年7月23日，我国的“天问一号”火星探测器，搭乘着长征五号遥四运载火箭

，成功从地球飞向了火星，如图所示为'‘天问一号”发射过程的示意图，从地球上发射之后

经过地火转移轨道被火星捕获，进入环火星圆

轨道，经变轨调整后，进入着陆准备轨道，己

知“天问一号”火星探测器在轨道半径为r的

环火星圆轨道上运动时，周期为十，在半长轴

为a的着陆准备轨道上运动时，周期为△，则

下列判断正确的是（）

CT

A.“天问一号”在环火星圆轨道和着陆准备轨道上运动时满足二

T；

3兀

B.火星的平均密度一定大于GT^

C.“天问一号”在环火星圆轨道和着陆准备椭圆轨道上运动经过交汇点4时，前者加速

度较小

D.“天问一号”在环火星圆轨道上的机械能小于其在着陆准备轨道上的机械能

6.四辆小车从同一地点向同一方向运动的情况分别如下图所示，下列说法正确的是

（）

A.甲车做直线运动，乙车做曲线运动

B.这四辆车均从静止开始运动

C.在0〜芍时间内，丙、丁两车在时

刻与相距最远

D.在0〜L时间内，丙、「两车间的距离先增大后减小

二、多选题（每题5分，共20分，选对但不全得3分，选错得0分）

7.如图所示，在匀强电场中，有边长为26cm的正六边形/况比尸，其六个顶点均位于

同一个圆上，正六边形所在平面与匀强电场的电场线平行，0

为该正六边形的中心，尔B、尸三点电势分别为%=6V、

%=9V、（pF=3V,下列说法正确的是（）

A.将电子由8点移到4点，电子的电势能增加了3eV

B.电子在/、C两点电势能比较，在/点电势能小于在C

电势能

C.匀强电场的电场强度大小为lOOV/m,方向由6指向尸

D.在正六边形4比如'外接圆的圆周上，电势最低点的电势为（5-26）V

8.如图所示，细绳一端与质量为勿的小物块A相连，另一端悬挂在以小物A为圆心、半

径为绳长的一段圆弧形轨道上的。点（。点位于小物块A的正上方）。置于水平桌面上的小物

块B用两端含光滑钱链的无弹性轻杆与小物块A连接，细绳与轻杆长度相同。保持小物块A

不动，将细绳上端从。点沿圆弧形轨道慢地移到小物块B的

A

B

方，此时细绳与竖直方向成60°角。已知小物块B的质量为20，且始终静止在桌面上。细绳、

杆、圆弧形轨道均在同一竖直平面内，小物块A、B均可视为质点。重力加速度为g。则（）

A.细绳竖直时，小物块B受到水平向右的静摩擦力

B.细绳由初始位置移动到与竖直方向成60。角的过程中绳上的拉力先减小后增大

C.当细绳与竖直方向成60°角时，杆对小物块A作用力的大小为侬

D.当细绳与竖直方向成60°角时，桌面对小物块B的作用力的大小为2.5侬

9.如图所示，两根间距为L的光滑平行金属导轨，OO'左侧向上弯曲，右侧水平，水平

导轨处在磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场

中。两根金属棒"N、PQ始终垂直导轨，与导

轨接触良好，MN、PQ棒的长度均为L、质量

均为m、阻值均为R。金属棒MN从竖直高度h

处由静止释放沿导轨下滑。导轨电阻不计,整个

过程中金属棒和P。未相碰，则（）

A.释放后金属棒最终停在水平轨道上

B.金属棒MN刚进入磁场时，金属棒PQ两端电压大小叫恒

2

C.整个过程中流过金属棒PQ的电荷量为四画

BL

D.整个过程中金属棒MN产生的焦耳热为!/

10.如图所示，两小滑块P、Q的质量分别为2〃?、m,P.Q用长为L的轻杆通过较链连

接，P套在固定的竖直光滑杆上，。放在光滑水平地面上，原长

为人的轻弹簧水平放置，右端与。相连，左端固定在竖直杆。点

2

上，轻杆与竖直方向夹角30°,尸由静止释放，下降到最低点

时a变为60°,整个运动过程中，P、。始终在同一竖直平面内,

弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则P下降过程中（）

A.P、。组成的系统机械能守恒

B.下降过程中P的速度始终比Q的速度大

C.弹簧弹性势能最大值为（百-1）加gL

D.P达到最大动能时，。受到地面的支持力大小为3mg

三.非选择题，共56分，11-14题为必考题，15-16为选考题

（-）必考题。共43分。

11.很多人都认为“力越小速度就越小”，为了检验这个观点是否正确，某兴趣小组的同

学设计了这样的实验方案：在水平桌面上放一木块，木块后端与穿过打点计时器的纸带相连,

前端通过定滑轮与不可伸长的细线相连接，细线上不等间距地挂了五个钩码，其中第四个钩

码与第五个钩码之间的距离最大。起初木块停在靠近打点计时器的位置，第五个钩码到地面

的距离小于木块到定滑轮的距离，如图甲所示。接通打点计时器，木块在钩码的牵引下，由

静止开始运动，所有钩码落地后，木块会继续运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率

为50Hz。图乙是实验得到的第一个钩码落地后的一段纸带，纸带运动方向如箭头所示。（当地

重力加速度大小g取9.8m/s2）

笫5个钝叫

图乙

（1）根据纸带上提供的数据，可以判断第五个钩码落地时可能出现在纸带中的段

（用2,，如字母区间表示）；第四个钩码落地后至第五个钩码落地前木块在做

运动。

（2）根据纸带上提供的数据，还可以计算出第五个钩码落地后木块运动的加速度大小为

一m/s；木块与桌面间的动摩擦因数为〃=。（计算结果保留两位有效数字）

（3）根据纸带上提供的数据，分析可知“力越小速度就越小”的观点是—的。（填“正确”

或“错误”）

12.某同学欲测量一阻值大约为10Q,粗细均匀的金属线的电阻率。实验桌上除游标卡

尺、螺旋测微器、导线和开关外，还有以下器材可供选择：

A.电源电动势为6.0V）

B.电压表V（量程为0、6V,内阻约为8k。）

C.电流表由（量程为0~0.6A,内阻约为0.2。）

D.电流表A2（量程3A,内阻约0.05。）

E.滑动变阻器总（最大阻值5Q,额定电流2A）

（1）用游标卡尺测得该材料的长度L如图甲所示，读数L=mm;用螺旋测微器测得该

材料的直径〃如图乙所示，读数庐mm；

I30

25

下11日"小卅1Mli20

01020

（2）测量导电材料的电阻时，为了便于调节，测量尽可能地准确，实验中所用电流表应

选用______（填所选仪器前的字母符号），选择合适的实验器材，在图丙方框内把实验原理

图补充完成，把器材符号标在电路图上；

（3）设测得导电材料的电阻为凡导电材料的长度为。导电材料的直径为〃，求得导电

材料的电阻率为（用柩L、〃三个物理量表述）。

13.如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E=20百N/C，同时

存在着垂直纸面向里的匀强磁场，其方向与电场方向垂-----------------------一直，

XXXXX

磁感应强度大小3=4T。有一带正电的小球，质量--------------------------

XFXXXXX£

机=4xl0-6kg,电荷量q=2xio-6c,正在图示的--------------------------竖

XXXXXX

直面内向某方向做匀速直线运动，取g=10m/s2,回答

列问题:

(1)求出小球做匀速直线运动的速度的大小和方向；

(2)当小球经过P点时，撤去原匀强电场而改加另一个电场(不计电场变化的影响)使

得小球做匀速圆周运动，求此新电场的场强大小和方向及小球经多长时间第一次到达与P点

相同的高度；

(3)当小球经过P点时，撤去原匀强磁场(不计磁场变化的影响)，求小球运动到与P点

等高处时的水平位移。

14.有一倾角为。=30°的斜面，其底端固定一挡板M,另有两个木块和B,它们的质量分

别为厢=4kg、zzi=6kg,它们与斜面间的动摩擦因数相同。

其中木块A连接一轻弹簧放于斜面上，并通过轻弹簧与挡

板M相连，如图所示。开始时，木块A静止在尸处，弹簧

处于自然伸长状态。木块B在。点以初速度，F0=10m/s向下

运动，P、。间的距离为Z=15m。已知木块B在下滑过程中

与木块A相碰后立刻一起向下运动，两木块碰撞时间极短，它们到达一个最低点后又向上运

动，木块A、B一起向上运动恰好能回到尸点。已知两个木块A和B与斜面之间的动摩擦因

素〃=22,取重力加速度支10m/s，求：

2

(1)木块B与A碰前的速度以及与A碰后的共同速度各多大；

(2)整个过程弹簧的最大弹性势能；

(3)若把B木块换成另一个质量未知的C木块，让木块C以不同的初速度下滑后与木块

A发生完全非弹性碰撞，要使因碰撞系统损失的机械能刚好是碰前木块C的动能的k倍

那么木块C的质量取多大。

(二)选考题，共13分，任选一题作答，多做按第一题算分

15(1).(多选)2020年初，新冠病毒来袭。我国广大医务工作者表现出无私无畏的献身

精神，给国人留下了深刻的印象。如图是医务人员为患者输液的示意图，在输液的过程中，

下列说法正确的是()

A.B瓶中的药液先用完

B.随着液面下降，A瓶内C处气体压强逐渐增大

C.随着液面下降，B瓶上方的气体体积增加，压强减小

D.只要B瓶中还有液体，滴壶D中的气体压强不变

15(2).如图所示，开口向上的汽缸C静置于水平桌面上，用一横截面积950cm2的轻质

活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻绳一-端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲

度系数公1400N/m的竖直轻弹簧A,A下端系有一质量片14kg的物块B。开始时，缸内气体的

温度£27°C,活塞到缸底的距离4=120cm,弹簧恰好处于原长状态。已知外界大气压强恒为

p=l.0X10"Pa,取重力加速度510m/s°,不id•切摩擦。现便缸

内气体缓慢冷却，求：

(1)当B刚要离开桌面时汽缸内封闭气体的温度

(2)气体的温度降到-93°C时离桌面的高度〃

16(1).(多选)一列简谐横波沿x轴传播，P、0是平衡位置分别位于x=5m和x=15m

的两个质点，图甲为片4s时刻的波形，图乙为质点。的振动图像。则下列判断正确的是

甲乙

A.波沿*轴负向传播

B.波的传播速度大小为2.5m/s

冗

C.质点。的振动方程为y=-2sin—f(m)

4

I).质点0的振动与质点。的振动总是相反

E.质点0在任意2s内运动的路程为2m

16(2).如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度

处，水面与P点登高，浮标Q离P点1.2巾远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓

4

者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率〃=—,求:

3

①鱼饵灯离水面的深度：

②若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射

出.

2020湖南省高考压轴卷

物理

参考答案

L【答案】C

【解析】肾U发生a衰变时会放出热量，A错误；

发生a衰变是原子核中两个中子和两个质子组成的一个粒子释放出来即为。粒子，

原子核中并没有a粒子，B错误；

记U裂变时释放核能，有质量亏损，产生的中等质量原子核的核子平均质量减小，核子

的比结合能增大，C正确；

核子结合成原子核或原子核分解成核子吸收的能量为结合能，因此肾U裂变产生的能量

并不是多U的结合能，D错误。

2.【答案】D

【解析】根据，〃=可得运动员水平飞出的速度y=而百，若〃加倍，则水平

飞出的速度V变为桓倍,A错误;

122utan0

运动员从A点飞出后做平抛运动,八3gt£；解得，=若〃加倍,

tan0=----S

vt2v

则在空中运动的时间力变为近倍，B错误;

运动员落到斜面上的速度方向与水平方向夹角«的正切值是位移方向与水平方向夹角0

正切值的2倍，若〃加倍，则运动员落到斜面上的速度方向不变，大小为，=」一，a不

cosa

变，若〃加倍，则运动员落到斜面上的速度大小变为C倍，C错误，D正确。

3.【答案】D

【解析】根据电阻式=系可知其大小等于图线上的点与原点。连线的斜率，可知R

随电压的升高而增大，此时电阻值/?=-=-Q=0.5Q故A错误；

I2

电源的4T图象纵截距表示电源的电动势，由图读出电源的电动势后3V,内阻

r=l—I=1。两图线的交点表示该电源直接与电阻A相连组成闭合电路时工作状态，由图读

△/

出：路端电压31V,电流7=2A,电源的输出功率为q=U/=2W；则电源的总功率为

/^=E/=3x2W=6W：此时电源内部消耗的电功率为《=Lr=4W；电源的效率为

〃=冬*100%=2*100%=33.3%；故BC错误，D正确。

P电6

4.【答案】B

【解析】如图所示，当框架进入磁场x距离后，线框切割磁感线的有效长度为。根据儿

何知识可得L=a-2xtan30°；则感应电动势为==B伙a-2xtan30°）可知，夕随着x

的增大而均匀减小，A错误；

E

感应电流为/=—；可知，/随着x的增大而均匀减小，B正确；

R

框架受到的安培力为FA=BIL=B“92x：n3O°）2（0*a）;可知，户与x是

非线性关系，C错误;

外力方的功率为P="="（伫21tan30。）-1二；可知尸一工是开口向上的抛物线（左

支），该图错误，D错误。

5.【答案】B

【解析】由开普勒第三定律占=$；故A错误;

T；7I2

假设“天问一号”在火星表面附近做圆周运动时，周期为岂，则火星的平均密度可表示

飞船在环火星圆轨道经过4点和着陆准备椭圆轨道经过月点时受到的万有引力大小相等,

根据牛顿第二定律可知加速度必定相等，故C错误；

“天问一号”由环火星圆轨道变轨到着陆准备轨道，需要在远火点减速，故机械能减小,

故D错误。

6.【答案】C

【解析】x—£图象中，位移方向用正负表示，图中甲、乙两个物体的位移一直为正，且

不断增加，故甲与乙都是单向的直线运动，故A错误；

x-e图象的斜率表示速度，故乙车做减速直线运动，甲车做匀速直线运动，则甲车和乙

车都不是从静止开始运动，故B错误；

由图象与时间轴围成的面积表示位移可知：丙、丁两车在人时刻面积差最大，所以相距

最远，故C正确；

在0〜友时间内，丁的速度大于丙的速度，两车间的距离一直增大，故D错误。

7.【答案】AC

【解析】由于%=（—e）（9V—6V）=-3eV；说明将电子由B点移到A点电势能增加了

3eV,A正确;

由于耳八=4%=-6eV；由e.+%=%+%得

%=6V；又%+%=%+<Pc得(pc=9V；耳^=q(pc——9eV；故EpA>EpC；B错误;

U3V

由电场强度与电势差间的关系得E=—=二口力~.—=100V/m；场强方向

d2V3xl0-2xsin60om

垂直于40从8到凡所以C正确；

由上图可知，在正六边形外接圆周上，由电势沿电场线方向降低可知，电势最低

UMFMFAFxcos30°/厂\

盘是N点、谭~=诉=一―一-得%=（6—26）V；所以D错误.

8.【答案】BC

【解析】细绳竖直时，对A分析可知，杆中无弹力，则B物体不受摩擦力作用，故A错

误；

杆对A的作用力方向不变，A物体重力大小方向均不变，根据合成可知，当绳拉力与杆垂

直时，拉力最小为尸=Gsin60。，故绳上的拉力先减小后增大，故B正确；

当细绳与竖直方向成60°角时，细绳上端从。点沿圆弧形轨道慢地移到小物块B的正上

方，此时，三个力合成组成等边三角形，杆对小物块A作用力的大小为&=〃际；故C正确；

当细绳与竖直方向成60°角时，桌面对小物块B的作用力是B的重力和杆对B的作用力

的合力，根据余弦定理可知F=yl（2mg）2+（〃?g）2—2x2/?igx7ngcosl20°=gmg;故D

错误；

9.【答案】BD

【解析】释放后金属棒MN最终与PQ金属棒在水平轨道上，一起做匀速直线运动，A错

误；

金属棒MN刚进入磁场时，根据机械能守恒定律有机幼=gmF；根据法科第电磁感应定

律有E=83；解得感应电动势为E=BL金属棒PQ两端电压大小为

U」E=BL画1；B正确；

22

金属棒MN、PQ组成的系统动量守恒，有〃w=2mu：整个过程中对金属棒PQ分析,

由动量定理有=流过金属棒PQ的电荷量为4=万；联立解得g=V籍；C错

误;

整个过程中金属棒的7产生的焦耳热为。=3加丫2-；〃2/2=；旭8〃；D正确。

10.【答案】CD

【解析】

对于只0组成的系统，由于弹簧对。要做功，所以系统的机械能不守恒。但对只Q、弹

簧组成的系统，只有重力或弹簧弹力做功，系统的机械能守恒，故A错误；

根据只0沿轻杆方向的分速度相等得Upcosa=%sina；可得p的速度不会始终比Q

的速度大，故B错误；

根据系统机械能守恒可得耳=2/HgL(cos300-cos60°)；故弹性势能的最大值为

Ep=(y/3-l)mgL；故C正确；

一下降过程中动能达到最大时.，户的加速度恰好为0。此时对图整体，竖直方向受力平衡,

故0受到地面的支持力大小N=2mg+mg=3mg；故D正确。

11.【答案】Ao~匀速直线5.00.51错误

【详解】(1)[1][2].第五个钩码落地后木块将做减速运动，点迹间距逐渐减小，则可以

判断第五个钩码落地时可能出现在纸带中的Ro~；由此也可判断第四个钩码落地后至第

五个钩码落地前的一段时间内，纸带上点迹均匀，木块在做匀速直线运动。

(2)[3][4].由纸带可看出，第五个钩码落地后Ax=0.2cm根据刈=。72可得木块运动

的加速度大小为a='==5.0m/s2；由a==可得"=0.51

T20.022m

(3)[5].根据纸带上提供的数据，分析可知“力越小速度就越小”的观点是错误的.

万£)2

12.【答案】60.200.732(0.73「0.734均可)C见解析R-----

4L

【解析】(1)⑴游标卡尺的固定刻度读数为60mm+4x0.05mm=60.20mm

⑵根据螺旋测微器读数规则可得d=0.5mm+0.232mm=0.732mm

(2)[3][4]待测电阻的最大电流4=-=0.6A

1axR

因此选择电流表选A“滑动变阻器阻值较小，用分压式接法，待测电阻远小于电压表内

阻，属于小电阻，电流表采用外接法，电路图如图所示

(3)[5]根据电阻定律“=°丁一解得0=2”

记D4Z,

13.【答案】(1)10m/s,方向与水平方向成60°斜向

2

上方；(2)£'=20N/C,方向竖直向上；；(3)20V3m

【解析】(1)对小球进行受力分析，如图1所示，则

tan8=W；3qysin9=肛g得y=10m/s；方向与水平

qE

向成60°斜向右上方

4

(2)换新电场后=得E=20N/C；方向竖直向上;由图2知5=一万r=可

3

2

得Bqv=得t=-4S

r3

(3)撤去磁场后，竖直方向匀减速至0后，再匀加速下落

2vsin6001,

---------；Eq=ma,；x=usin30°f'+-aj'-；得

g2

x-20Gm

4

14.【答案】(1)5m/s,v=3m/s；(2)E=37.5J；(3)m=--4kg

ABpck

【解析】(1)碰撞前，B做匀加速直线运动mgsin，一〃加geos。=ma-次一说=2aL；

vB=5m/s；A,B碰撞，动量守恒mBvB=®+mB)vAB；得vAB=3m/s

(2)碰撞后，设A、B运动的最大位移为x,返回至一点的过程中，由动能定理得

一2〃(加人+%)gxcos(9=0-5(%+加B)V：B；碰撞后，A、B向下运动至最低点过程中

，〃A+优B)gxsine-〃(/〃A+/nB)gxcos(9-V^,fl=0-^(/nA+mB)VAB；得

Ep=%=37.5J

(3)若A、C发生完全非弹性碰撞~匕=(以+在)以5

|mcvc_；(%+人)嚏=；加小试；得机c=3_4kg

NNNK

15(1).【答案】BD

【解析】在药液从B瓶中流下时，封闭气体体积增大，温度不变，根据玻意耳定律知气

体压强减小，A瓶中空气将A瓶中药液压入B瓶，补充B瓶流失的药液，即B瓶药液液面保持

不变，直到A瓶中药液全部流入B瓶，即A瓶药液先用完，故A错误；

A瓶瓶口处压强和大气压强相等，但A瓶中液面下降，由液体产生的压强减小，因此A瓶

中气体产生的压强逐渐增大，故B正确；

B瓶管口处的压强始终等于大气压，即Po=PB+PghB;开始时,B瓶液体没有减少，