2021年高考物理真题名师评析（湖南卷）

　2021 年高考物理真题名师评析（湖南卷）

　【试题评析】

　2021 年湖南省普通高中学业水平选择性考试物理试题，贯彻落实全国教育大会精神以及《深化新时代教育评价改革总体方案》，依照新课程标准，科学设计考试内容，优化高考选拔功能，强化综合能力立意与物理学科素养导向。

　今年的物理试题总体表现立足稳定，又有创新与变化，所考查知识点基本上围绕着主干知识来命题，各部分分值安排比较合理，具有一定的区分度和效度。

　选择题第 1 题，以核废料具有很强的放射性切入，考查衰变和半衰期，第 15 题，需要理解掌握相和相轨迹，才能够正确解题。第 7 题以 2021 年 4 月 29 日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道为情景，考查万有引力定律和牛顿运动定律，对学生的综合能力要求高，学生只有熟练万有引力模块的知识网络方能轻松应对。第 8 题，以轻弹簧连接的 A 、 B 两物体构成一个系统，考查动量守恒定律及其相关的知识点，理解掌握加速度图像面积表示速度变化是解题关键。

　实验题第 11 题考查探究加速度与力、质量的关系，第 12 题是测量电源的电动势与内阻，经典创新，这两道题着重考察学生的基本技能，虽有创新但仍属于常规题。

　计算题第 13 题以薄膜材料制备的关键技术之一——带电粒子流的磁聚焦和磁控束切入，考查带电粒子在匀强磁场中运动，对学生能力要求较高，属于常规能力题。第 14 题作为压轴题，将动量守恒定律、机械能守恒定律、平抛运动规律考查有机结合，综合性高，对学生的要求高，能体现高考的选拔功能。

　一、选择题：本题共 6 6 小题，每小题 4 4 分，共 4 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 【参考答案】

　.D

　【解题思路】

　余 根据半衰期的物理意义，放射性元素经过一个半衰期后剩余 1/2 ，放射性元素经过两个完整余 的半衰期后，剩余 1/4 ，就是说，无论经过多长的时间，放射性元素都不可能完全衰变殆尽，选项 A 错误；

　项 原子核衰变时，电荷数守恒，质量数守恒，选项 B 错误；放射性元素的衰变不受元素所处的 物理化学状态项 的影响，就是说，改变压力、温度或浓度，都不可能改变元素的半衰期，选项 C 错误；过量放射性辐射对项 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，选项 D 正确。

　【易错提醒】正确理解半衰期的物理意义。

　【名师点评】

　本题 以 核废料具有很强的放射性切入， 考查衰变和半衰期，主要考查 理解 理解能力. . 2. 物体的运动状态可用位置 x 和动量 p 描述，称为相，对应 p x ? 图像 中的一个点。物体运动状态的变化可用 p x ? 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.

　【参考答案】

　D D

　【解题思路】本题考查匀变速直线运动规律、动量知识的综合运用，主要考查对新知识的理解能力. . 沿 根据题述，质点沿 x 轴方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律，其速度v= 2ax 量 ，其动量 p=mv=m 2ax 是 ，所以对应的相轨迹可能是 D 。

　【名师点评】

　理解掌握 相和相轨迹，是正确解题的关键。

　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（ F kv ?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2m12mv Pt ?

　【参考答案】

　.C

　【解题思路】本题考查对机车匀加速启动和恒定功率启动两种模型的理解掌握，主要考查灵活运用知识能力. . 为 若四节动力车厢输出的总功率为 2.25P ，由 4P=F 阻 v m

　= kv m 2 ， ，2.25P= kv 2 ，联立解得 动 动

　度 车组匀速行驶的速度 v=34mv 项 ，选项 C 正确；由于动车组所受的阻力与其速率成正比，F 阻 =kv ，动车组匀加度 速启动，速度 v=at ，由牛顿第二定律，F- F 阻 =ma ，其牵引力 F=kat+ma ，即牵引力 F 随时间 t 逐渐增大，项 选项 A 错误；若四节动力车厢输出功率均为额定功率 P ，由 P=Fv 可知，其牵引力随速度的增大而减小，项 而动车组所受的阻力与其速率成正比，，所以动车组从静止开始不可能做匀加速运动，选项 B 错误；若四节为 动力车厢输出功率均为额定功率，则动车组总功率为 4P ，由动能定理，4Pt-W f =212mmv ，解得这一过程中为 该动车组克服阻力做功为 W f =4Pt-212mmv 项 ，选项 D 错误。

　【名师点评】

　对于机车所受的阻力与其速率成正比问题，机车匀加速启动，其牵引力不是恒量。

　4. 如图，在 ? ? ,0 a 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 ,0 a ， 2q

　 D. ? ? 2 ,0 a ， 2 2q

　【参考答案】

　.C

　【命题意图】

　本题以坐标系设置点电荷位置，通过点电荷电场叠加，考查考生

　【解题思路】本题考查电场叠加、点电荷电场强度公式，主要考查对点电荷电场强度公式和平行四边形定则的应用能力。

　（ （a， ，0 ）位置电荷量为q 的正点电荷在 在P （a， ，a ）处产生的电场的场强E + =k2qa，沿 方向沿 y 轴正方向，（0 ， a ）位置电荷量为 q 的负点电荷在 P （a ， a ）处产生的电场的场强 E - =k2qa，方向沿 沿 x 轴负方向，合场强为 E 合 = 2 k2qa与 ，方向与 y 轴正方向夹角为 45 °，在距离 P （a ， a ）为 2 a 的某荷 点放置正点电荷 Q ，使得 P ， 点的电场强度为零，根据电场叠加原理， k? ?22Qa= 2 k2qa得 ，解得 Q=2 2 q， ，Q 的位置为（0,2a ），选项 C 正确。

　【名师点评】

　电场强度是矢量，其合成遵循平行四边形定则。

　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 【参考答案】C C

　【命题意图】

　本题设置光滑凹槽中滑块在 力 沿圆弧的切线方向力 F 作用下的运动情景， 通过考生对动态变化平衡状态的分析、叠加体受力分析，考查科学思维能力。

　【解题思路】本题考查 动态变化平衡状态的分析、叠加体受力分析 ，主要考查理解能力. . 用推力 力 F 由 推动小滑块由 A 向 点向 B 力 点缓慢移动，力 F 的方向始终沿圆弧的切线方向，由平衡条件可知，推力F=mgsinθ ，凹槽对滑块的支持力 N= mgcosnθ ，小滑块由 A 点向 B 点缓慢移动过程中，θ角逐渐增大，力F 逐渐增大，力 N 逐渐减小，选项 AB 错误；由牛顿第三定律，滑块对凹槽的压力 N’= N= mgcosθ ，滑块对凹槽的压力 N’力 在水平方向的分力 N’sinθ= mgcosθsinθ=0.5 mgsin2θ ，对凹槽分析受力，由平衡条件可知，墙为 面对凹槽的压力为 F 压 =0.5 mgsin2θ ，当 θ=45°项 时最大，所以墙面对凹槽的压力先增大后减小，选项 C 正确；力 由于力 F 的方 向始终沿圆弧的切线方向，对滑块和凹槽整体受力分析，可知，水平地面对凹槽的支持力逐项 渐减小，选项 D 错误。

　【名师点评】

　 本题考查的知识有叠加体受力分析、动态平衡状态受力分析、平衡条件等，需要考生根据题给信息和所学知识，选择合适的研究对象，用物体平衡条件分析解答。

　6. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比为1 2: n n ，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（

　）

　）

　 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 【参考答案】A 【命题意图】本题考 查变压器动态变化及其相关知识点。

　器 【解题思路】在滑动变阻器 R 的滑片从 a 滑动到 b 的过程中，在滑动 R 的中点时，变压器负载电阻最大，泡 输出电流和输出电功率最小，灯泡 L2 一直变亮，灯泡 L1 先变暗后变亮，选项 A 正确 BCD 错误。

　【名师点评】

　两个电阻并联，若两个电阻之和为定值，当两个电阻阻值相等时，并联等效电阻最大。

　共 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。得 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 年 4 月 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，后续将发射问划 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 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

　【参考答案】AC 【命题意图】本题以核心舱发射为情景，考查万有引力定律，卫星及其相关知识点。

　【解题思路】

　. . 由万有引力定律可得，F 地 =G2MmR，在轨道上，F=G216MmRR? ??? ?? ?，联立解得：F=21617? ?? ?? ? F 地 项 ，选项 A 正确；核心舱在轨道上飞行的速度小于 7.9km/s ，飞行的周期小于 24h ，选项 B 错误 C 正确；项 后续加挂实验舱后，空间站质量增大，轨道半径不变，选项 D 错误。

　【名师点评】

　第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，是卫星绕地球运动的最大速度。

　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 a t ?图像如图（b ）所示，1S 示 表示 0 到 到1t 时 间内 A 的 a t ? 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 a t ? 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 到1t 时间内，墙对 B 的冲量等于0 Am v

　B. A Bm m ?

　C. B 运动后，弹簧的最大形变量等于 x

　D. 1 2 3S S S ? ?

　【参考答案】BC 【命题意图】

　本题考查动量守恒定律、牛顿运动定律及其相关知识点。

　【解题思路】

　. . 根据加速度图像面积表示速度变化可知，0 到 到 t1 时间内，A 的速度变化等于 S1 ，由动量定对 理可知，弹簧对 A 的冲量大小等于 m A S 1 对 ，根据牛顿第三定律可知弹簧对 B 的冲量也等于 m A S 1 ， 墙对 对 B 的 的

　于 冲量也等于 m A S 1 项 ，选项 A 错误；从 t 1 到 到 t 2 内 时间内 AB 组 组 成的系统动量守恒，由动量守恒定律，m A S 2 = m B S 3 ，于 由于 S 2 ＜ ＜S 3 以 ，所以 m A ＞ ＞m B 项 ，选项 B 正确；B 运动后，弹簧最大形变量等于 x ，选项 C 正确；对整个过程，动量守恒定律，由于二者质量不等，A 、B 的速度变化不等，选项 D 错误。

　【名师点评】

　理解掌握加速度图像面积表示速度变化是解题关键。

　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? ? 0 q q ? 的粒子从 a 点移动到 b 点，电场力做功为 ? ? 2 0 W 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 【参考答 案】AB 【命题意图】本题考查静电场，场强和电势，电场力做功，带电粒子在匀强电场中的运动及其相关知识点。

　【解题思路】

　本题考查 静电场 ，主要考查理解能力. . 式 根据电场力做功公式 W=qU 可知，ab 之间的是 电势差是 cd 之间电势差的 2 倍，分别过 c 、d 两点做 ab 的垂线，则两垂线均为等势线，所以该匀强电场的与 场强方向与 ab 平行，选项 A 正确；根据题述，将正电荷 q 从 从 a 运动到 b ，电场力做正功可知，电场线方向由 由 a 指向 b ，a 点电势高于 b 点电势，选项 C 错误；将该粒子由 d 点移动到 b 点，电场力做功 0.5W ，选项B 正确；若带电粒子沿与电场线平行项 方向射入，则做直线运动，选项 D 错误。

　【 名师点评 】在匀强电场中，等长平行线段两端点之间的电势差相等。

　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...