1 2021 年高考全国甲卷物理试题

　二、选择题：本题共 8 8 小题，每小题 6 6 分，共 8 8 分。在每小题给出的四个选项中，第 第 1 1 ～5 5 题只有一项符合题目要求，第 6 6 ～8 8 题有多项符合题目要求。全部选对的得 得 6 6 分，选对但不全的得 3 3 分，有选错的得 0 0 分。

　1. 如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板 P 处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角 θ 可变。将小物块由平板与竖直杆交点 Q 处静止释放，物块沿平板从 Q 点滑至 P 点所用的时间 t 与夹角 θ 的大小有关。若由 30°逐渐增大至 60°，物块的下滑时间 t 将（

　）

　A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 【答案】D 【解析】设 PQ 的水平距离为 L ，由运动学公式可知21sincos 2Lg t  可得24sin2Ltg  可知 45    时， t

　有最小值，故当  从由 30°逐渐增大至 60°时下滑时间 t 先减小后增大。

　故选 D。

　2. “旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股

　细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达 50r/s，此时纽扣上距离中心 1cm 处的点向心加速度大小约为（

　）

　A. 10m/s2

　B. 100m/s2

　C. 1000m/s2

　D. 10000m/s2

　【答案】C 【解析】纽扣在转动过程中 2 100 rad/s n     

　 由向心加速度2 21000m/s a r   

　故选 C。

　3. 两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内， EO 与" O Q 在一条直线上，" PO 与 OF 在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流 I ，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流 I 时，所产生的磁场在距离导线 d处的磁感应强度大小为 B ，则图中与导线距离均为 d 的 M 、 N 两点处的磁感应强度大小分别为（

　）

　A. B 、0 B. 0、2 B

　C. 2 B 、2 B

　D. B 、 B 【答案】B 【解析】两直角导线可以等效为如图所示 两直导线，由安培定则可知，两直导

　线分别在 M 处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故 M 处的磁感应强度为零；两直导线在 N 处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故 M 处的磁感应强度为 2 B ；综上分析 B 正确。

　故选 B。

　4. 如图，一个原子核 X 经图中所示的一系列  、  衰变后，生成稳定的原子核 Y，在此过程中放射出电子的总个数为（

　）

　A. 6 B. 8 C. 10 D. 14 【答案】A 【解析】由图分析可知，核反应方程为238 206 4 092 82 2 1X Y+ He+ e a b   设经过 a 次  衰变， b 次  衰变。由电荷数与质量数守恒可得 238 206 4a   ；92 82 2a b   

　解得 8 a  ， 6 b

　 故放出 6 个电子

　 故选 A。

　5. 2021 年 2 月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次

　近火制动后，进入运行周期约为 1.8×105 s 的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为 2.8×105 m。已知火星半径约为 3.4×10 6 m，火星表面处自由落体的加速度大小约为 3.7m/s2 ，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（

　）

　A. 6×105 m B. 6×106 m C. 6×107 m D. 6×108 m 【答案】C 【解析】忽略火星自转则2GMmmgR①

　 可知2GM gR 

　设与为 1.8×105 s 的椭圆形停泊轨道周期相同的圆形轨道半径为 r，由万引力提供向心力可知 22 24 GMmm rr T ② 设近火点到火星中心为1 1R R d  ③ 设远火点到火星中心为2 2R R d  ④ 由开普勒第三定律可知31 22 2( )32R RrT T⑤

　由以上分析可得726 10 m d   故选 C。

　6. 某电场的等势面如图所示，图中 a 、 b 、 c 、 d 、 e 为电场中的 5 个点，则（

　）

　 A. 一正电荷从 b 点运动到 e 点，电场力做正功

　B. 一电子从 a 点运动到 d 点，电场力做功为 4eV C. b 点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右 D. a 、 b 、 c 、 d 四个点中， b 点的电场强度大小最大 【答案】BD 【解析】

　A．由图象可知 φ b

　= φ e 则正电荷从 b 点运动到 e 点，电场力不做功，A 错误； B．由图象可知 φ a

　= 3V， φ d

　= 7V 根据电场力做功与电势能的变化关系有 W ad

　=

　E p a

　- E p d

　=

　( φ a

　- φ d )( - e ) =

　4eV

　B 正确； C．沿电场线方向电势逐渐降低，则 b 点处的场强方向向左，C 错误； D．由于电场线与等势面处处垂直，则可画出电场线分布如下图所示

　 由上图可看出， b 点电场线最密集，则 b 点处的场强最大，D 正确。

　故选 BD。

　7. 一质量为 m 的物体自倾角为  的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为kE，向上滑动一段距离后速度减小为零，此后物体向下滑动，到达斜面底端时动能为k5E。已知 sin 0.6   ，重力加速度大小为 g 。则（

　）

　A. 物体向上滑动的距离为k2Emg

　B. 物体向下滑动时的加速度大小为

　5g C. 物体与斜面间的动摩擦因数等于 0.5

　D. 物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长 【答案】BC 【解析】AC．物体从斜面底端回到斜面底端根据动能定理有2 cos5kkEmg l E       物体从斜面底端到斜面顶端根据动能定理有sin cos 0kmgl mgl E        整理得kElmg；0.5  

　A 错误，C 正确； B．物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有sin cos ma mg mg     

　求解得出5ga 

　 B 正确； D．物体向上滑动时的根据牛顿第二定律有sin cos ma mg mg     上

　物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有sin cos ma mg mg     下

　由上式可知 a 上

　> a 下

　由于上升过程中的末速度为零，下滑过程中的初速度为零，且走过相同的位移，根据公式 212l at 

　 则可得出 tt 下 上

　D 错误。

　 故选 BC。

　8. 由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的 2 倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是（

　）

　 A. 甲和乙都加速运动

　B. 甲和乙都减速运动 C. 甲加速运动，乙减速运动

　D. 甲减速运动，乙加速运动 【答案】AB 【解析】设线圈到磁场的高度为 h ，线圈的边长为 l ，则线圈下边刚进入磁场时，有 = 2 v gh

　感应电动势为 E nBlv 

　两线圈材料相等（设密度为0），质量相同（设为 m ），则04 m nl S     设材料的电阻率为  ，则线圈电阻2 2016 4 n l nlRS m  

　感应电流为016E mBvIR nl  

　安培力为2016mB vF nBIl  由牛顿第二定律有 mgF ma  

　联立解得2016F B va g gm     加速度和线圈的匝数、横截面积无关，则甲和乙进入磁场时，具有相同的加速度。当2016B vg时，甲和乙都加速运动，当2016B vg时，甲和乙都减速运动，当2016B vg时都匀速。

　 故选 AB。

　三、非选择题：第 9 9 ～1 12 2 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 1 13 3 ～6 16 题为选考题，考生根据要求作答。

　（一）必考题

　9. 为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为  的斜面（已知 sin  =0.34，cos  =0.94），小

　铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得 5 个连续相等时间间隔（每个时间间隔∆ T =0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离 s i （ i =1，2，3，4，5），如下表所示。

　s 1

　s 2

　s 3

　s 4

　s 5

　5.87cm 7.58cm 9.31cm 11.02cm 12.74cm 由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为___________m/s2 ，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为___________。（结果均保留 2 位有效数字，重力加速度大小取 9.80m/s2 ）

　【答案】

　(1). 0.43

　(2). 0.32 【解析】

　[1]根据逐差法有    5 4 2 122s s s saT  代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小20.43m/s a 

　[2]对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有sin cos mg mg ma      代入数据解得0.32   10. 某同学用图（ a ）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：

　小灯泡（额定电压 2.5V，额定电流 0.3A）

　电压表（量程 300mV，内阻 300 Ω ）

　电流表（量程 300mA，内阻 0.27 Ω ）

　定值电阻 R 0

　滑动变阻器 R 1 （阻值 0-20 Ω ）

　电阻箱 R 2 （最大阻值 9999.9 Ω ）

　电源 E （电动势 6V，内阻不计）

　开关 S、导线若干。

　完成下列填空：

　（1）有 3 个阻值分别为 10 Ω 、20 Ω 、30 Ω 的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在 0~300mA 的 U - I 曲线， R 0 应选取阻值为___________ Ω 的定值电阻； （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________（填“ a ”或“ b ”）端； （3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱 R 2 的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数 U 、 I ，结果如图（ b ）所示。当流过电流表的电流为 10mA 时，小灯泡的电阻为___________ Ω （保留 1 位有效数字）；

　 （4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为 3V，该同学经计算知，应将 R 2 的阻值调整为_______ Ω 。然后调节滑动变阻器 R 1 ，测得数据如下表所示：

　U /mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0 I /mA 140.0 160.0 180.0 2000 220.0 240.0 260.0 2800 300.0 （5）由图（ b ）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”）； （6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为 160mA，可得此时小灯泡电功率 W 1 =_______W（保留 2 位有效数字）；当流过电流表的电流为 300mA 时，小灯泡的电功率为 W 2 ，则21WW=_______（保留至整数）。

　【答案】

　(1). 10

　(2). a

　 (3). 0.7

　(4). 2700

　(5). 增大

　(6). 0.074

　(7). 10 【解析】

　（1）[1]因为小灯泡额定电压 2.5V，电动势 6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证 电 路 安 全 ， 需 要 定 值 电 阻 分 担 的 电 压 6V 2.5V 3.5V U   

　 则 有

　03.5V11.7Ω0.3AR   则需要描绘小灯泡在 0~300mA 的伏安特性曲线，即 R 0 应选取阻值为 10 Ω ； （2）[2]为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 a 端； （3）[3]由图可知当流过电流表的电流为 10mA 时，电压为 7mV，则小灯泡的电阻为337 10Ω=0.7Ω10 10R （4）[4]由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为 3V 时，有2 V V3 0.3R R R 解得22700Ω R  （5）[5]由图（ b ）和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中UI变大，则灯丝的电阻增大； （6）[6]根据表格可知当电流为 160mA 时，电压表的示数为 46mA，根据（4）的分析可知此时小灯泡两端电压为 0.46A，则此时小灯泡电功率W 1 =0.46V×0.16A≈0.074W [7]同理可知当流过电流表的电流为 300mA 时，小灯泡两端电压为 2.5V，此时小灯泡电功率 W 2 =2.5V×0.3A=0.75W

　故有210.75100.074WW  11. 如图，一倾角为  的光滑斜面上有 50 个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离均为 d ，减速带的宽度远小于 d ；一质量为 m 的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带 L 处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第 30 个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小车通过第 50 个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离 s 后停下。已知小车与地面间的动摩擦因数为  ，重

　力加速度大小为 g 。

　（1）求小车通过第 30 个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能； （2）求小车通过前 30 个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能； （3）若小车在前 30 个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则 L 应满足什么条件？

　 【答案】（1）sin mgd  ；（2）  29 sin30mg L d mgs    ；（3）sinsL d  【解析】

　（1）由题意可知小车在光滑斜面上滑行时根据牛顿第二定律有sin mg ma   设小车通过第 30 个减速带后速度为 v 1 ，到达第 31 个减速带时的速度为 v 2 ，则有2 22 12 v v ad   因为小车通过第 30 个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同，故后面过减速带后的速度与到达下一个减速带均为 v 1 和 v 2 ；经过每一个减速带时损失的机械能为2 22 11 12 2E mv mv    联立以上各式解得sin E mgd    （2）由（1）知小车通过第 50 个减速带后的速度为 v 1 ，则在水平地面上根据动能定理有 21102mgs mv     从小车开始下滑到通过第 30 个减速带，根据动能定理有

　 21129 sin Δ2mg L d E mv    总 联立解得  Δ = 29 sin E mg L d mgs    总 故在每一个减速带上平均损失的机械能为  29 sin30 30mg L d mgs EE       总 （3）由题意可知 E E   

　 可得sinsL d  12. 如图，长度均为 l 的两块挡板竖直相对放置，间距也为 l ，两挡板上边缘 P和 M 处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度大小为 E ；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为 m ，电荷量为 q （ q >0）的粒子自电场中某处以大小为 v 0 的速度水平向右发射，恰好从 P 点处射入磁场，从两挡板下边缘 Q 和 N 之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与 PQ 的夹角为 60°，不计重力。

　（1）求粒子发射位置到 P 点的距离； （2）求磁感应强度大小的取值范围； （3）若粒子正好从 QN 的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板 MN 的最近距离。

　 【答案】

　（1）20136mvqE ； （2）0 02 2(3 3)mv mvBql ql  ； （3）粒子运动轨迹见解析，39 10 344l 【解析】

　（1）带电粒子在匀强电场中做类平抛运...

相关热词搜索： 年高 解析 物理试题