物理-2021年高考OK打靶卷（湖南卷）（解析版）

2021年高考OK打靶卷（湖南卷）

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、将本试题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，每小题给出的四个选项中，只有

一项是符合题目要求的。

1.一质量为2kg的滑块，以5m/s的速度在光滑水平面上向右滑行，从某一时刻起，

在滑块上作用一向左的水平力，经过一段时间滑块的速度方向变为向左，大小仍为5m/s,

则在这段时间内该水平力做的功为（）

A.10JB.0C.25JD.50J

【答案】B

【解析】根据动能定理可得gmu；=0,故选B。

2.荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动，如图所示为小孩荡秋千运动到最高点的示意图，

（不计空气阻力）下列说法正确的是（）

O

A.小孩运动到最高点时，小孩的合力为零

B.小孩从最高点运动到最低点过程做匀速圆周运动

C.小孩运动到最最高点时，向心力为零

D.小孩运动到最低点时，绳子的拉力等于圆周运动的向心力

【答案】C

【解析】A.小孩运动到最高点时，速度为零；受重力和拉力，合力不为零，沿着切线

方向，故A错误；B.小孩从最高点运动到最低点过程中，线速度逐渐变大，做非匀速

2

圆周运动，选项B错误；C.小孩运动到最高点时，速度为零，根据珀=根匕可知，

22

向心力为零，选项C正确：D.小孩运动到最低点时/一〃2g=m—，即尸=mg+m—，

rr

即绳子的拉力大于圆周运动的向心力，选项D错误。故选C。

3.2021年2月15B17时，首次火星探测任务天问一号探测器成功进入火星停泊轨道。

如图所示，探测器进入火星停泊轨道b前，先在火星的引力作用下沿椭圆轨道。运动到

P点，经过点火调整，进入圆轨道4轨道〃和匕相切于P点，Q为椭圆轨道距离火星

最远点，下列说法正确的是（）

Q

A.探测器在椭圆轨道上从Q运动到P的过程中速度先减小后增大

B.探测器过。点速度大于在轨道匕上的运行速度

C.探测器在轨道a1.P点速度小于在轨道bkP点的速度

D.探测器在轨道a、人上经过P点时加速度相等

【答案】D

【解析】A.探测器在椭圆轨道上从Q运动到/,的过程中，根据开普勒第二定律可知,

Mm

速度逐渐增大，故A错误：B.根据万有引力提供向心力，可得G=m一得

r2

丝，由于探测器过。点时的半径大于在圆轨道b上的运行半径，则可知探测

v=

器过。点速度小于在轨道。上的运行速度，故B错误；C.探测器在轨道。上过P点时

需要减速才能在轨道b上运行，故探测器在轨道〃上P点速度大于在轨道6上P点的

速度，故C错误；D.探测器在轨道“、〃上经过P点时，均由万有引力提供向心力，

MmM

有G==ma,解得a=G和，由于，相等，所以。相等，故D正确。故选D。

rr

4.如图所示，一质量为加、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电

场中，以初速度W沿ON在竖直面内做匀变速直线运动.ON与水平面的夹角为30。，

重力加速度为g,且mg=qE,选取初始位置O的电势为零，则

A.电场方向竖直向上

B.小球运动的加速度大小为2g

C.小球上升的最大高度为生

2g

D.小球电势能的最大值为皿

4

【答案】D

【解析】AB.小球做匀变速直线运动，合力应与速度在同一直线上，即在ON直线上，

因，ng=Eq,所以电场力均与重力关于ON对称，根据数学知识得：电场力qE与水平

方向的夹角应为30。，受力情况如图所示，

qEJ-N

二3支：1竺____

合力沿ON方向向下，大小为mg,所以加速度为g,方向沿ON向下，故AB错误。C.经

2

对A的分析可知，小球做匀减速直线运动，由运动学公式可得最大位移为％=曳，则

2g

最大高度为力=xsin3(T=3,故C错误.D.若小球在初始位置的电势能为零，在减

4g

速运动至速度为零的过程中，小球克服电场力做功和克服重力做功是相等的，由能量的

转化与守恒可知，小球的初动能一半转化为电势能，•半转化为重力势能，初动能为

1,1,

一根力，小球的最大电势能为一相片，故D正确。故选D。

24

5.在平直公路上“、氏c三车同向行驶，在某段时间内它们的速度-时间图像如图所示，

己知1=0时刻，a、人两车恰好相遇，c车在〃、匕两车前方25m处，且，=0时刻a、c

两车速度相等；片5s时刻八6两车速度相等，c车速度恰好为零，下列说法正确的是

()

A.0~5s内，。车的加速度大于c车的加速度

B.0~5s内，b、c两车的距离先减小后增大

C.f=5s时，a、〃两车相距30m

D.尸5s时，a、c两车恰好相遇

【答案】D

10-6,4,

【解析】A.0~5s内，“车加速度大小为q=-----m/s=-m/s,c车加速度大小为

5—05

6—06

%=----m/s"9=-m/s9,所以。车的加速度小于c车的加速度，A错误；B.0~5s

5-05

内，速度相等时距离最大，b、c两车的距离先增大后减小，B错误；C.f=5s时，“、b

6x5

两车之间的距离等于图像面枳之差At]=；—m=15m,C错误；D.f=5s时，八。

两车之间的距离等于%=25m—坦2m=0,两车正好相遇，D正确。故选D。

一2

6.在教室门与地面间缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图所示)，能把门卡住不易被风吹动。

下列分析正确的是()

木禊

顶角，很小

A.塞紧木楔后，门不易被风吹动的原因是因为风力太小

B.门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小小于地面给木楔的摩擦力

大小

C.门被卡住时，将门对木楔的力正交分解，其水平分力大小等于地面给木楔的摩擦力

大小

D.塞在门下缝隙处的木楔，其顶角妩论多大都能将门卡住

【答案】C

【解析】ABC.对木楔受力分析，受重力、支持力、压力和摩擦力，如图所示

竖直方向N=Fcos6+"，g,水平方向/=Fsin仇则门被卡住时，不是因为风太小，将门对木

楔的力正交分解，其水平分力大小等于地面给木楔的摩擦力大小，故AB错误，C正确。

D.最大静摩擦力约等于滑动摩擦力，为y；„ax=/，N=〃(Fcos0+〃?g),考虑摩擦自锁情况，

不管多大的力尸均满足满足加即〃(Fcosd+/"g)*sin仇由于m很小，故只要"Ntan。

即可，题中由于。很小，故很容易满足自锁条件；即顶角价曲足〃Ntand才能将门卡住，

故D错误。故选C。

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.如图所示，在光滑水平面上质量为，”的物体A以速度即与静止的物体B发生碰撞,

物体8的质量为2〃?，则碰撞后物体8的速度大小可能为()

%

"12m

A.B.—C.0D.-

°23

【答案】BD

【解析】当4、B发生完全非弹性碰撞时碰后8的速度最小。取向右为正方向，由动量

守恒定律得mv0=(m+2m)vmin,得vmin=%，当A、8发生弹性碰撞时碰后B的速

度最大，由动量守恒定律和机械守恒定律得mv0=mvA+2mvmn,

加片+g(2㈤心，解得%ax="，所以碰撞后物体8的速度大小范围为

—4uW——＞故BD正确，AC错误。故选BDo

33

8.如图所示，质量均为机两个物块A和B,用劲度系数为々的轻弹簧连接，处于静止

状态.现用一竖直向上的恒力F拉物块A,使A竖直向上运动，直到物块B刚要离开

地面.下列说法正确的是

A.在此过程中，物块A的位移大小为螫

k

B.在此过程中，弹簧弹性势能的增量为0

C.物块B刚要离开地面，物块4的加速度为£-g

m

D.物块8刚要离开地面，物块A的速度为2

【答案】BD

【解析】开始,未用力F拉动时,A、B静止，设弹簧压缩量为西，由胡克定律有脑=zng,

玉=等，由题意当物块8刚要离开地面时，弹簧弹力等于B的重力，则有如=zng,

k

解得：X2=—，物块A的总位移x=x+々=2空，故A错误；根据A项分析可知，

kk

弹簧原来的压缩量为整，后来弹簧的伸长量为鸣，形变量相同，所以初末弹簧势

kk

能相等，变化量为0,故B正确；物块8刚要离开地面时，根据牛顿第二定律，有

F

F-kx,-mg=ma,解得a=一一2g,故C错误：对A,根据动能定理得：

m

-mv2=（F-mg）x,解得：丫=2『‘二"吆）&,故D正确。

2yk

9.两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面

内，另一边垂直于水平面。质量均为机的金属细杆外、〃与导轨垂直接触形成闭合回

路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为〃，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处

于磁感应强度大小为8,方向竖直向上的匀强磁场中。当必杆在平行于水平导轨的拉

力尸作用下以速度也沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度V2向下匀速运动。重力加

速度为g。以下说法正确的是（）

A.时杆所受拉力厂的大小为g-

B.cd杆电流从4到c

C.回路中的电流强度为

2R

D.〃与ui大小的关系为〃=

【答案】BD

【解析】由右手定则可知，回路中感应电流方向为：abdca,cd杆电流从d到c；感应

电流大小/=粤，导体他受到水平向左的安培力，由受力平衡得导

体棒C”运动时，受到向右的安培力，的摩擦力不为零，cd受到摩擦力和重力平衡，由

R272V2meR

平衡条件得座〃=〃琢，联立以上各式解得,故BD正确,

2RB-Lh

AC错误。故选BD。

10.电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这

种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等,

截面如图甲.开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。

转把转动永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电势差，已知电势差与车速

关系如图丙，以下关于“霍尔转把”叙述正确的是()

A.为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上下端分别为N、S极

B.按图甲顺时针转动把手，车速变快

C.图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的电势差

D.若霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，不影响车速控制

【答案】BD

【解析】由于在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端

分别为N、S极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔

器件不能输出控制车速的电势差，故A错误；当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器

件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B

正确；结合图乙的示意图，那么永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后表

面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不一定在霍尔器件的左右侧面，也可能在

前后表面，故C错误；当霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输

出控制车速的电势差正负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，故D正确。

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。

(-)必考题：共43分。

11.(6分)

在“验证机械能守恒定律''实验中，

(1)甲同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图所示。该同学

从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图所示。选取纸带上连续打出的三个点42、

C,测得它们到起始点0的距离分别为小、力2、已知重锤的质量为，小打点计时器

所接交流电的频率为/，当地的重力加速度为g。从起始点。开始到打下B点的过程中，

1FU乖iR)1势能的减小I(i：A£|.=，1口；锤功能的增加；t；：AH=”在.

误差允许的范围内，如果AEp=AEk,则可验证机械能守恒。

(2)乙同学利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒，实验装置如图所示。实验

前，将气垫导轨调至水平，滑块通过细线与托盘和祛码相连。开启气泵，待出气稳定后

将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为心已知刚释放时

挡光条到光电门的距离为/,挡光条的宽度为4,托盘和祛码的总质量为〃?，滑块和挡

光条的总质量为M，当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程

中，系统重力势能的减少量AEP=;系统动能的增加量A£k=___________。

在误差允许的范围内，如果则可验证系统的机械能守恒。

光电门挡光条和滑块

【答案】mgfe-------'------mgl—(m+A/)(—)

82t

【解析】(1)从起始点。开始到打下8点的过程中，重锤重力势能的减小量

A£p=mg/i2

打下8点的速度

_he_为一4

乙X

动能的增加量

"―(…)"2

28

(2)在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能的减少量

A£p=mg/

通过光电门速度

d

v=—

系统动能的增加量

AE*=-(zn+M)(-)2

2t

12.(9分)

在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径”时的刻度位置如图所

示，用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5C,用伏安法测出金属丝的电

阻R,然后由夕算出该金属材料的电阻率。

L

(1)从图中读出金属丝的直径gmm。

(2)为测金属丝的电阻，取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材:

①电压表0~3V,内阻10kC②电压表0~15V,内阻50kC

③电流表0~0.6A,内阻0.05。④电流表0~3A,内阻0.01。

⑤滑动变阻器070c⑥滑动变阻器0~100C

(3)(i)下列说法正确的是。

A.电压表应选用器材①

B.电流表应选用器材④

C.实验时通电时间不宜过长

D.d值只需在金属丝中央测量一次即可

(ii)实验中某同学想尽可能多的采集一些数据，请为该同学设计一个符合本实验的电

路图，并画在下面的虚线框内，然后根据电路图完成实物图的连线。

(iii)请用测得的物理量写出该金属电阻率的表达式：p=(所测得的

物理量包括：电压表读数U,电流表读数/,金属色直径d,金属丝长度乙)

nd2U

【答案】1.702AC见解析

4IL

【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度为1.5mm,可动刻度为20.2x0.01mm=0.202mm,

所以最终读数为1.5mm+0.202mm=1.702mm。

(3)电源由两节干电池组成，电源电动势为3V,电压表选①，故A正确；电路最大

p

电流约为/=—=0.6A,电流表应选③，故B错误；通电时间过长，电阻丝会发热，影

响阻值，故C正确；”值需要在中间和两端都测量，求平均值，故D错误.故选AC。

金属丝阻值约为5C,电流表内阻为0.05C,电压表内阻为10kC,电压表内阻远大于

金属丝阻值，电流表应采用外接法，导线应接在滑动变阻器接线柱上.电路图如图所示：

nd2U

-------------------o

4/L

13.（13分）

如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，大小随时间的关系为其中

k为正的常量，一电阻为R、质量为m,边长为L的单匝正方形方框用一绝缘细线悬挂，

方框平面位于纸面内且静止，其下半部分位于磁场区域中，重力加速度为g,求：

XXXXX「£

XXXXX12

XXXXX

B

XXXXX

（1）方框中感应电流的大小及方向；

（2）片处时细线对方框的作用力大小。

2k

bf2kRf3

【答案】（1）更顺时针（2）2L

2R4R

【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律：E=〃一=〃——S

△tAr

1

可得E=-kE9

2

则/=△=竺•，方向为顺时针方向

R2R

（2）♦=刍■时刻磁场的磁感应强度3="

2k2

kB£3

线框的安培力为：F=BIL=巴任-

4火

kB广

细线对方框的作用力：T=，”g+a巴

4/?

14.（15分）

如图所示，长为/=0.75m的轻绳一端固定，另一端系有质量为，“=0.25kg的小物块，在

竖直平面内做圆周运动，当运动到最低点时，绳突然断掉，恰好落在传动带左端，落至

传送带后物块速度瞬间变为0,同时传送带开始以如=4m/s向右传动，物块最后恰能从

右端水平飞出。已知此时离传送带高度为gl.25m,水平距离为s=1.5m（如图）,物块

与传送带动摩擦因素为4=0.2,传送轮半径R=0.4m,重力加速度为g=10m/s2,忽略

空气阻力。

（1）求绳断时球的速度大小I，和轻绳能承受的最大拉力多大？

（2）求传送带长度L；

（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球能落在

传送带最左端，绳长应是多少？

【答案】（1）v=3m/s尸=5.5N（2）L=\m（3）0.75m

【解析】（1）设绳断后小物块做平抛运动的时间为/

竖直方向上

力少

水平方向上

s=vt

联立并代入数据解得

v=3m/s

根据牛顿第二定律

F-mg=m—

代入数据解得

F=5.5N

（2）在小物块刚好飞出瞬间，由重力提供向心力，则有

v'2

mg=m~

代入数据解得

v'=2m/s

根据牛顿第二定律可得物块的加速度为

a=/jg=2m/s2

根据题意可知物块一直匀加速到达右端，根据速度位移公式

v'2-0=2aL

代入数据解得

L=\m

（3）设小物块落在传送带最左端时绳长为/i,速度为孙，根据牛顿第二定律

F-mg-m—

竖直方向上

1,

A+0.75-/,=-^i

水平方向上

s=玷

联立并代入数据解得

,3

/,=—m

14

（二）选考题：共13分。请考生从两道中任选一题作答。如果多做，则按第一题计分。

15.[物理选修3-3]（13分）

（1）（5分）分子间作用力F与分子间距离/•的关系如图所示，图线匕与/■轴的交点对

应的分子间距离为“、最低点对应的分子间距离为「2。关于对图线的理解，下列说法中

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.分子间距离增大，分子间斥力、引力均减小

B.分子间距离等于“时，分子势能最小

C.分子间距离等于/'2时，分子间作用力最小

D.分子间距离等于八时，分子间引力与斥力大小相等

E.分子间距离小于-2时，减小分子间距离分子势能一定增大

【答案】ABD

【解析】A.从图线a、c可知分子距离增大，分子间斥力引力均减小，故A正确；BCD.从

图线可知，分子间距离等于n时，分子引力与斥力相等，分子作用力为零，分子势能

最小分子作用力最小，故BD正确；C错误；E.图线最低点。分子距离在外与门之间

时，分子间作用力为引力，减小分子距离分子力做正功，分子势能减小，故E错误。故

选ABDo

（2）（8分）如图所示，一汽缸左半部分导热性能良好，右半部分绝热且右端封闭，中

间用一容积可以忽略的细管连接,导热性能良好的活塞N和绝热活塞"将汽缸隔成A、

B两部分，初始时，两部分空间内都密封有温度为27。＜2、体积为5L的理想气体，己

知活塞N的横截面积为1（）0cm2,大气压强为p（）=l.0x105Pa,室温恒为27°C,汽缸内

壁光滑。现用一水平推力尸缓慢将活塞N向右移动5cm,为使活塞M的位置不变，需

要给8中气体加热，求活塞N向右移动5cm时：

①推力尸的大小；

②8中气体的温度。（结果均保留整数）

【答案】①111N；②6（rc

【解析】①加力产后，A中气体的压强为

,F

PA=PO+—

对A中气体，由玻意耳定律得

P。匕=P；%

匕=%—"S

联立各式解得

F=111N

②对8中气体，因活塞M保持在原位置不动，则末态压强pZ=p：

根据查理定律得

TjT；

"=(273+27)K=300K,7^=^+273K

联立各式解得

tB=60℃

16.[物理选修34]（13分）

（1）（5分）图1是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在片0.3s时的波形图，图2为某

质点Q的振动图像，下