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2021年广东省普通高中学业水平选择性考试(广东卷)

  1. 科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26,铝26的半衰期为72万年,其衰变方程为,下列说法正确的是(  )

    A.Y是氦核

    B.Y是质子

    C.再经过72万年,现有的铝26衰变一半

    D.再经过144万年,现有的铝26全部衰变

    【答案与解析】

    由衰变方程 知,质量数守恒得 ,电荷数守恒得 ,故 为正电子(不是氦核也不是质子),A、B错。半衰期 万年,再经过一个半衰期(72万年)现有铝26衰变一半,C对;经过两个半衰期(144万年)还剩 ,并未全部衰变,D错。 故选C。

  2. 2021年4月,我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行,若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,已知引力常量,由下列物理量能计算出地球质量的是(  )

    A.核心舱的质量和绕地半径

    B.核心舱的质量和绕地周期

    C.核心舱的绕地角速度和绕地周期

    D.核心舱的绕地线速度和绕地半径

    【答案与解析】

    核心舱绕地做匀速圆周运动,万有引力提供向心力 ,得地球质量 ,故已知线速度 和绕地半径 可求 ;已知质量 、角速度与周期(二者不独立)、周期与半径等均缺半径或速度,无法求得 。 故选D。

  3. 唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力,设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为,如图所示,忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是(  )

    A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

    B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大

    C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

    D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

    【答案与解析】

    由图知曲辕犁拉力更靠近竖直方向,即与竖直方向夹角 较小()。将拉力 正交分解:水平分力 ,竖直分力 。因 ,有 ,故曲辕犁拉力的水平分力较小、竖直分力较大,A错B对。耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力,大小始终相等,与运动快慢无关,C、D错。 故选B。

  4. 由于高度限制,车库出入口采用图所示的曲杆道闸,道闸由转动杆与横杆链接而成,P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中,杆始终保持水平。杆绕O点从与水平方向成匀速转动到的过程中,下列说法正确的是(  )

    A.P点的线速度大小不变

    B.P点的加速度方向不变

    C.Q点在竖直方向做匀速运动

    D.Q点在水平方向做匀速运动

    【答案与解析】

    匀速转动,角速度 不变,长度 不变,故 点做匀速圆周运动,线速度大小 不变,A对。向心加速度始终指向 ,方向不断变化,B错。因 始终水平,设 ,则 点坐标 ,其水平、竖直分速度均随 变化,并非匀速,C、D错。 故选A。

  5. 截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线,长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线,若中心直导线通入电流,四根平行直导线均通入电流,电流方向如图所示,下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(  )

    A.

    B.

    C.

    D.

    【答案与解析】

    ,四根外导线的受力主要由中心导线 的磁场决定(四者间的相互作用可忽略)。由安培定则,中心导线在右侧、上侧导线处产生的磁场分别竖直向下、水平向右;再由左手定则,右侧导线受安培力向左、上侧导线受安培力向上,即左右两侧向内凹、上下两侧向外凸,长管上下突出。 故选C。

  6. 图是某种静电推进装置的原理图,发射极与吸板接在高压电源两端,两极间产生强电场,虚线为等差等势面,在强电场作用下,一带电液滴从发射极加速飞向吸极,a、b是其路径上的两点,不计液滴重力,下列说法正确的是(  )

    A.a点的电势比b点的低

    B.a点的电场强度比b点的小

    C.液滴在a点的加速度比在b点的小

    D.液滴在a点的电势能比在b点的大

    【答案与解析】

    液滴从发射极加速飞向吸极,电场力做正功,动能增加、电势能减小。沿运动方向(设 在前、 在后)有 ,即液滴在 点的电势能比在 点的大,D对。电势、场强及加速度大小需视电极极性而定,不能由题干唯一确定,A、B、C不一定成立。 故选D。

  7. 某同学设计了一个充电装置,如图所示,假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电,周期为,电压最大值为,理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,原、副线圈匝数比为1∶60,下列说法正确的是(  )

    A.交流电的频率为

    B.副线圈两端电压最大值为

    C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

    D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

    【答案与解析】

    交流电周期 ,频率 ,A错。理想变压器电压与匝数成正比,副线圈最大值 ,B对。螺线管感应电动势取决于磁通量变化率,而磁通量变化率与永磁铁磁场强弱及运动有关,故输入电压与磁场强弱有关,C错。理想变压器输入功率等于输出功率,充电电路输入功率即变压器输出功率,二者相等,D错。 故选B。

  8. 赛龙舟是端午节的传统活动。下列图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有(  )

    A.

    B.

    C.

    D.

    【答案与解析】

    图像中图线与 轴围成面积表示位移, 图像中交点表示两船位置相同(船头并齐)。A、C中甲与其余龙舟位移始终不等或无交点,途中不会并齐;B中甲、丙面积中途某刻相等(并齐),D中甲、戊 图像有交点(并齐)。 故选BD。

  9. 长征途中,为了突破敌方关隘,战士爬上陡峭的山头,居高临下向敌方工事内投掷手榴弹,战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹,手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h,在空中的运动可视为平抛运动,轨迹如图所示,重力加速度为g,下列说法正确的有(  )

    A.甲在空中的运动时间比乙的长

    B.两手榴弹在落地前瞬间,重力的功率相等

    C.从投出到落地,每颗手榴弹的重力势能减少

    D.从投出到落地,每颗手榴弹的机械能变化量为

    【答案与解析】

    两弹均从同一点平抛、下落高度均为 ,在空中运动时间 相等,A错。落地前瞬间竖直分速度 相同,重力的瞬时功率 相等,B对。下落高度 ,每颗弹重力势能减少 ,C对。平抛运动只有重力做功,机械能守恒,变化量为 ,D错。 故选BC。

  10. 如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨平行,是以O为圆心的圆弧导轨,圆弧左侧和扇形内有方向如图的匀强磁场,金属杆的O端与e点用导线相接,P端与圆弧接触良好,初始时,可滑动的金属杆静止在平行导轨上,若杆绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有(  )

    A.杆产生的感应电动势恒定

    B.杆受到的安培力不变

    C.杆做匀加速直线运动

    D.杆中的电流逐渐减小

    【答案与解析】

    在匀强磁场中绕 匀速转动,切割磁感线产生感应电动势 ,因 均不变,故 恒定,A对。回路总电动势为 的动生电动势与 运动产生的反向电动势之差,随着 被加速、 的动生电动势增大,回路电流 逐渐减小,D对。电流减小使 所受安培力 减小,不做匀加速,C错; 所受安培力 也随 减小而改变,B错。 故选AD。

  11. 某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数,缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数,数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数。

    n123456
    8.0410.0312.0514.0716.1118.09

    (1)利用计算弹簧的压缩量:____cm,压缩量的平均值____cm; (2)上述是管中增加____个钢球时产生的弹簧平均压缩量; (3)忽略摩擦,重力加速度g取,该弹簧的劲度系数为____。(结果保留3位有效数字)

    【答案与解析】

    (1)由 ;平均值 。 (2) 对应管内增加 个钢球时的弹簧压缩量,故 是增加 个钢球产生的平均压缩量。 (3)管与水平面成 ,每个钢球沿管方向的分力为 ,增加 个钢球使弹簧多受压的力为 ,故 。 故填

  12. 某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。 (1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡,将两表笔____,调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“”处。测量时观察到热敏电阻温度越高,相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而____。 (2)再按图连接好电路进行测量。

    ①闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片滑到____端(选填“a”或“b”)。 将温控室的温度设置为T,电阻箱调为某一阻值。闭合开关S,调节滑动变阻器,使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和。断开开关S。 再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端,闭合开关S。反复调节,使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值。断开开关S。 ②实验中记录的阻值____(选填“大于”、“小于”或“等于”)。此时热敏电阻阻值____。

    【答案与解析】

    (1)欧姆表选好倍率后应将两表笔短接进行欧姆调零;温度越高指针右偏越大,说明阻值越小,故热敏电阻阻值随温度升高而减小。 (2)①限流接法闭合开关前滑片应置于阻值最大处,由图滑片在 端。②两次调节使电压表、电流表读数相同,则被替代支路电阻相等,即 ,故 ,且 。 故填:短接、减小;;大于、

  13. 算盘是我国古老的计算工具,中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动,使用前算珠需要归零,如图所示,水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置,甲靠边框b,甲、乙相隔,乙与边框a相隔,算珠与导杆间的动摩擦因数。现用手指将甲以的初速度拨出,甲、乙碰撞后甲的速度大小为,方向不变,碰撞时间极短且不计,重力加速度g取。 (1)通过计算,判断乙算珠能否滑动到边框a; (2)求甲算珠从拨出到停下所需的时间。

    【答案与解析】

    (1)设甲、乙质量均为 。甲拨出后到碰乙前受摩擦力 ,加速度大小 。碰前甲速度 满足 ,得 。碰撞动量守恒 ,即 ,得乙碰后 。乙运动到边框 需行 ,在摩擦下能滑行的最大距离 ,故乙能滑动到边框 。 (2)甲碰前运动时间 ;碰后甲以 继续运动至停下时间 。总时间 。 故甲算珠从拨出到停下所需时间为

  14. 图是一种花瓣形电子加速器简化示意图,空间有三个同心圆a、b、c围成的区域,圆a内为无场区,圆a与圆b之间存在辐射状电场,圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于的扇环形匀强磁场区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。各区磁感应强度恒定,大小不同,方向均垂直纸面向外。电子以初动能从圆b上P点沿径向进入电场,电场可以反向,保证电子每次进入电场即被全程加速,已知圆a与圆b之间电势差为U,圆b半径为R,圆c半径为,电子质量为m,电荷量为e,忽略相对论效应,取。 (1)当时,电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场,且在电场内相邻运动轨迹的夹角均为,最终从Q点出射,运动轨迹如图中带箭头实线所示,求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能; (2)已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰,就能从出射区域出射。当时,要保证电子从出射区域出射,求k的最大值。

    【答案与解析】

    (1)电子从 出发,每次穿越 间电场均被加速 。由图,进入Ⅰ区前共经 次加速,进入Ⅰ区时动能 ,速度 。在Ⅰ区磁场中轨道半径 。由洛伦兹力提供向心力 。由几何关系电子在Ⅰ区运动时间 。由图电子从 次穿越电场,每次增益 ,故在 点出射动能 。 (2)初动能 时,进入Ⅰ区前经 次加速,进入Ⅰ区动能 ,对应轨道半径 。电子在Ⅰ区最远点到 的距离为 ,不碰外边界(半径 )须 。临界相切时 ,解得 。代入 ,得 ,故 。 即Ⅰ区磁感应强度 ,在Ⅰ区运动时间 ,在 点出射动能 的最大值为

  15. 在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后,把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了,机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断,高空客舱内的气体压强____(选填“大于”、“小于”或“等于”)机场地面大气压强:从高空客舱到机场地面,矿泉水瓶内气体的分子平均动能____(选填“变大”、“变小”或“不变”)。

    【答案与解析】

    瓶盖在高空客舱内拧紧,瓶内气体压强等于当时舱内压强;下飞机后瓶变瘪,说明外界(地面)大气压强大于瓶内压强,即高空客舱内气体压强小于机场地面大气压强。机场与地面温度相同,瓶内气体分子平均动能只与温度有关,故不变。 故填 小于、不变。

  16. 为方便抽取密封药瓶里的药液,护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液,如图所示,某种药瓶的容积为,内装有的药液,瓶内气体压强为,护士把注射器内横截面积为、长度为、压强为的气体注入药瓶,若瓶内外温度相同且保持不变,气体视为理想气体,求此时药瓶内气体的压强。

    【答案与解析】

    瓶内原有气体体积 ,压强 。注入气体体积 ,压强 。注入后全部气体仍在瓶内气体空间(体积不变,仍为 ),温度不变,由玻意耳定律 ,得 。 故此时药瓶内气体的压强为

  17. 如图所示,一个轻质弹簧下端挂一小球,小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放,并开始计时,小球在竖直方向做简谐运动,周期为T。经时间,小球从最低点向上运动的距离____(选填“大于”、“小于”或“等于”);在时刻,小球的动能____(选填“最大”或“最小”)。

    【答案与解析】

    取平衡位置为原点,向下为正,位移 。经 ,即从最低点()向上运动的距离 ,故小于 。在 ,小球位于平衡位置,速度最大,动能最大。 故填 小于、最大。

  18. 如图所示,一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中,测得入射角为,折射角为;光从P点射向外侧N点,刚好发生全反射并被Q接收,求光从玻璃射向空气时临界角的正弦值表达式。

    【答案与解析】

    光从玻璃射向空气,由折射定律 为玻璃折射率),得 。临界角 满足 。 故临界角正弦值