2021年物理高考真题卷--广东（含答案解析）.pdf

2021年广东省普通高中学业水平选择性考试物 理本试卷满分1 0 0 分。考试时间7 5 分钟。一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分，共 2 8 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.科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝2 6 o铝 2 6 的半衰期为7 2 万年,其衰变方程为得A l-：；Mg+Y。下列说法正确的是A.Y是氢核B.Y 是质子C.再经过7 2 万年,现有的铝2 6 衰变一半D.再经过1 4 4 万年,现有的铝2 6 全部衰变2.2 0 2 1 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3.唐 代 耒相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厂通过耕索分别拉两种犁,尸与竖直方向的夹角分别为。和尸，。P,如 图 1 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4.由于高度限制，车库出入口采用图2 所示的曲杆道闸。道闸由转动杆。与横杆图链接而成，只 0 为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆闾始终保持水平。杆 如 绕。点从与水平方向成3 0 匀速转动到6 0 的过程中，下列说法正确的是A.P点的线速度大小不变B.夕点的加速度方向不变C.。点在竖直方向做匀速运动D.0 点在水平方向做匀速运动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L,四根平行直导线均通入电流乐Z A 电流方向如图3 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6 .图 4是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端,两极间产生强电场,虚线为等势面。在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极,a、。是其路径上的两点。不计液滴重力。下列说法正确的是图 4邦 卜A.a点的电势比6 点的低B.a点的电场强度比6 点的小C.液滴在a 点的加速度比在6 点的小D.液滴在a点的电势能比在b点的大7 .某同学设计了一个充电装置,如图5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0.2 s,电压最大值为0.0 5 V。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 ；6 0。下列说法正确的是永磁铁蛹螺线管流电电路|图 5A.交流电的频率为1 0 H zB .副线圈两端电压最大值为3 VC.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二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分，共 1 8 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6分,选对但不全的得3 分,有选错的得0分。8.赛龙舟是端午节的传统活动。下 列 r-f 和 ST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VI甲丁/甲/丙甲ABCD9.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、乙两颗质量均为加的手榴弹。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6所示,重力加速度为外下列说法正确的有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nighD.从投出到落地,每颗手榴弹的机械能变化量为mgh10.如图7所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,6 c是 以。为圆心的圆弧导轨。圆弧岳左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。金属杆。的。端与e点用导线相接,尸端与圆弧A接触良好。初始时,可滑动的金属杆助V静止在平行导轨上。若 杆。绕。点在匀强磁场区内从6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8产生的感应电动势恒定B.杆0户受到的安培力不变C.杆榴,做匀加速直线运动D.杆拗，中的电流逐渐减小三、非选择题:共5 4分。第1114题为必考题,考生都必须作答。第15 1 6题为选考题,考生根据要求作答。（一）必考题:共4 2分。11.（7分）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8所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30 ,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200 g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和弹簧上端对应的刻度尺示数L,数据如表1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。刻度尺 V有机玻璃管图 8表 1n123456Z /c m8.0 41 0.0 31 2.0 51 4.0 71 6.1 11 8.0 9(1)利用 35七(7-1,2,3)计算弹簧的压缩量：4-6.0 3 c m,依.0 8 c m,A U=c m,压缩量的平均值短 c m;(2)上述二是管中增加 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9.8 0 m/s：该弹簧的劲度系数为 N/m (结果保留3 位有效数字)。1 2.(9 分)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“0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。闭合开关S前,将滑动变阻器R的滑片滑到 端(选填 a”或b”)。将温控室的温度设置为T,电阻箱而调为某一阻值扁。闭合开关S,调节滑动变阻器公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、7 和 扁。断开开关S。再将电压表与热敏电阻，端间的导线改接到端，闭合开关S。反复调节笈和他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而“断开开关S。实验中记录的阻值扁 吊式选填“大于”、“小于 或等于)。此时热敏电阻阻值脐=。(3)改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律。13.(11分)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 10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&甲、乙相隔0=3.5X10-2m,乙与边框a 相 隔 S2=2.0X10 m,算珠与导杆间的动摩擦因数=0.1。现用手指将甲以0.4 m/s的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 m/s,方向不变,碰撞时间极短且不计,重力加速度g 取 10 m/s)(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。算珠与零状态 i a I .J边框丽和葡;I乙J二nnmn图 1014.(15分)图11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8之间存在辐射状电场,圆人 与圆c之间有三个圆心角均略小于90。的扇环形匀强磁场区I、II和HI。各区磁感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外。电子以初动能蜃从圆6 上 2 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。之间电势差为圆6 半径为R,圆 c 半径为旧正,电子质量为m,电荷量为e。忽略相对论效应。取 tan 22.5 R.4。(D 当蜃=0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45,最终从。点出射,运动轨迹如图11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 0 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 国 当 要 保 证 电 子 从 出 射 区 域 出射，求 A的最大值。图 11（二）选考题:共1 2分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。1 5.选修 3-3 （1 2 分）（1）（6分）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”底（2）（6分）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1 2所示。某种药瓶的容积为0.9 m L,内装有0.5 m L的药液，瓶内气体压强为1.0 X 1 0,P a。护士把注射器内横截面积为0.3 c m 长度为0.4 c m、压 强 为L O X I O,P a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。图1 21 6.选修 3 （1 2 分）（6分）如 图1 3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力后由静止释放,并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动,周期为T,经1时间，小球从最低点向上运动的距离_ _ _ _ _ _ _9选填82“大于”、“小于，或“等于，）得 时 刻，小球的动能.（选 填“最大”或“最小”）。图 13（2）（6分）如 图 14所示,一种光学传感器是通过接收器。接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧一点射向外侧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。接收，求光从玻璃射向空气时临界角的正弦值表达式。题号12345678910答案CDBACDBB DB CAD1.C【必备知识】本题考查核反应方程和半衰期等知识。【解题思路】由质量数守恒与电荷数守恒可知,核反应方程符A1一 得M g+Y 中的Y是？e,即正电子,选项A、B 均错误；由铝2 6 的半衰期为72 万年可知,再经过72 万年,现有的铝2 6 原子核有一半发生衰变,然后再经过72 万年（即经过144万年），现有的铝2 6 原子核还有四分之一未发生衰变,而不是全部发生衰变,选项C 正确,选项D 错误。2 .D【必备知识】本题考查万有引力定律的应用。【学科素养】本题体现的核心素养是科学思维。【解题思路】由于引力常量G已知，由地球对核心舱的万有引力提供向心力可得罕/加32r加（）,丁 2 r T若仅知道核心舱的质量必（可约去）和绕地半径r,无法计算出地球质量,选项A错误;若仅知道核心舱的质量欣可约去）和绕地周期T,无法计算出地球质量,选项B错误;若仅知道绕地角速度。和绕地周期7（绕地半径r未知），无法计算出地球质量,选项C错误;若仅知道绕地线速度丫和绕地半径r,可得地球质量喏,选项D正确。【知识拓展】万有引力提供环绕天体做匀速圆周运动的向心力,用此规律计算中心天体质量时，只可以求中心天体的质量,而环绕天体的质量无法求出；环绕天体的角速度和周期不是两个独立的物理量,只知道角速度和周期无法求得中心天体的质量。3.B【关键能力】本题以拉犁为情境考查考生的理解能力和推理论证能力。【必备知识】本题考查力的合成与分解、牛顿第三定律等知识。【解题思路】由牛拉耕索的力尸大小相等和。可知，代in a 外 in ,凡os a Fcos，即耕索对曲辕犁拉力的水平分力小于对直辕犁拉力的水平分力，耕索对曲辕犁拉力的竖直分力大于对直辕犁拉力的竖直分力,选项A错误,选项B正确；由牛顿第三定律可知,无论是曲辕犁匀速前进时还是直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力都等于犁对耕索的拉力，选项C、D均错误。【易错剖析】本题易错的选项是D选项,直接由直辕犁做加速运动错误认为耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力，没有对直辕犁做加速运动的本质进行深入剖析。4.A【必备知识】本题考查匀速圆周运动、运动的合成与分解等知识。【解题思路】由于杆0P绕。点做匀速圆周运动,故尸点的线速度大小不变,方向时刻变化,加速度（向心加速度）的方向指向圆心。点,时刻发生变化,选项A正确,选项B错误；由于国始终保持水平,0 点的运动情况和一点的相同，故。点在竖直方向上的分速度逐渐减小,在水平方向上的分速度逐渐增大,在这两个方向上均不会做匀速运动，选项C、D均错误。5.C【必备知识】本题考查通电直导线间的安培力。【解题思路】由于故长管外面的四根通电平行直导线间的安培力可忽略,只考虑长管内通入电流/的直导线对长管外四根平行直导线的安培力作用，中心直导线四周产生顺时针方向的环形磁场,结合左手定则可知，通电后左右两根平行直导线挤压绝缘弹性长管靠近固定长直导线，上下两根平行直导线远离固定长直导线，选项C正确。【光速解法】利 用“同向通电直导线相互吸引、异向通电直导线相互排斥”的结论可快速解题。6.D【关键能力】本题通过静电推进装置考查考生的推理论证能力。【必备知识】本题考查电场力和电场能的性质。【解题思路】由图可知发射极电势高于吸极电势,故a点的电势比b点的高,选项A错误；由a点处的等势面 比。点处的密集可知,a 点的电场强度比6 点的大,液滴在a 点受到的电场力比在6 点时的大，即液滴在a点的加速度比在b点的大,选项B、C 均错误；由带电液滴从发射极加速飞向吸极可知，电场力做正功,故液滴在 a 点的电势能比在b点的大,选项D正确。7.B【必备知识】本题考查交变电流和变压器等相关知识点。【解题思路】由永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电的周期为0.2 s 可知,交流电的频率为 5 Hz,选项A错误；由理想变压器的变压原理可知，原、副线圈两端的电压最大值6、%和原、副线圈匝数小生的关系满足色更外,解得副线圈两端电压的最大值以4 V,选项B 正确；由法拉第电磁感应定律可%n2知,变压器输入电压为U呜吟S,变压器输入电压与永磁铁磁场强弱（磁感应强度0）有关,选项C 错误；由于变压器为理想变压器,故充电电路的输入功率等于变压器的输入功率,选项D错误。8.B D【关键能力】本题考查考生的理解能力和信息加工能力。【必备知识】本题考查v-t图像和s-t图像等相关知识。【解题思路】在v-t图像中图线与t 轴围成图形的面积表示位移大小,龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐即在相同的时间内的位移相同,通过分析可知,选项A错误,B 正确;在s-t图像中图线有交点即为相遇，通过分析可知,选项C 错误,D正确。9.B C【必备知识】本题考查平抛运动、瞬时功率、重力势能和机械能守恒等相关知识点。【解题思路】由平抛运动在竖直方向做自由落体运动可知h*,则手榴弹在空中运动的时间呢，甲、乙在空中运动时间相等,落地前瞬间手榴弹竖直向下的速度匕产gC下工,则手榴弹在落地前瞬间重力的功率为P初g v m g h,两手榴弹在落地前瞬间重力的功率相等,选项A错误,B正确；由重力做的功等于重力势能的减少量可知,从投出到落地,每颗手榴弹的重力做的功均为nigh,它们的重力势能都减小mgh,选项C 正确；从投出到落地,只有手榴弹的重力做功,故其机械能守恒,选项D错误。【模型分析】平抛运动模型的规律为水平方向上做匀速直线运动和竖直方向上做自由落体运动;空中运动时间由竖直高度决定;重力的瞬时功率为重力与此时竖直方向上的速度大小的乘积；由于平抛运动中只有重力做功，故机械能守恒.10.A D【关键能力】本题以金属杆旋转切割磁感线为背景考查考生的推理论证能力。【必备知识】本题考查电磁感应、闭合电路欧姆定律、安培力和左手定则等知识。【解题思路】杆 神 绕。点在匀强磁场区域内从6到 c 以角速度。匀速转动时,旋转切割产生的感应电动势为鸟。的p,其大小恒定,选项A 正确；由右手定则可知，回路中产生逆时针方向的感应电流,对物V杆由左手定则可知，其受到向左的安培力，向左做加速运动,切割磁感线产生反电动势,故电路中的电流逐渐减小，杆也V 所受的安培力减小、加速度减小,杆。受到的安培力也减小,故B C 错误,D正确。1 1 .【参考答案】（1）6.0 4（2 分）6.0 5（2 分）（2）3（1 分）（3）4 8.6（2 分）【关键能力】本题以钢球压弹簧为实验背景，以胡克定律为知识载体,考查考生用逐差法处理实验数据的能力。【学科素养】本题考查的学科素养为科学探究和科学思维。【解题思路】（1）根据/尸0 3 乜,（/=1,2,3）计算的弹簧的压缩量，是（3）个钢球压缩时刻度尺示数与i个钢球压缩时刻度尺示数之差，则 A4弘-4q8.0 9 c m-1 2.0 5 c m=6.0 4 c m。压缩量的平均值T l-七号以 3四 哼*:&c m 0 5 c m。由问可知,每增加3 个钢球弹簧的形变量为短 05 c m。由平衡条件有在 L4跖s i n 30 ,代入数据炉0.2 k g、夕=9.8 m/s”和 A LS 0 5 c m 6.05 X 10：m,计算得公“8.6 N/m o【易错提醒】第（3）问重力加速度g题目要求取9.8 m/s；易误取为10 m/s?;另外压缩量的平均值的单位是 c m,结果要求的单位是N/m,会有部分考生忘记单位换算。12.【参考答案】短 接（2 分）减小（2 分）（2）6（1 分）大于（2 分）扁-扁（2 分）【关键能力】本题考查研究热敏电阻阻值随温度变化规律的实验,意在考查考生的实验探究能力。【学科素养】本题体现的学科素养主要是科学探究,考生要能够根据题述情境和实验步骤,从实验探究的视角分析解决问题。【解题思路】（1）用多用电表欧姆挡测量电阻时,在选择倍率后,需要先将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮进行调零。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,说明热敏电阻阻值随温度的升高而减小。（2）闭合开关S前,应该使测量电路的电压最小，电流最小,因此应将滑动变阻器/?,的滑片滑动到 6 端。温度为7时，岛寸 2+后,显然心大于而2,此时热敏电阻阻值m=心-%2。13.【关键能力】本题以算盘上拨出算珠为情境，考查动能定理、动量守恒定律、牛顿运动定律及其相关知识点,意在考查考生对相关知识的灵活运用能力。【学科素养】本题体现的学科素养主要是物理观念中的运动与相互作用观念、能量观念，考生要能够分析运动情境,能从物理学的视角分析解决实际问题。解：（D设甲算珠与乙碰撞前的速度为匕甲、乙算珠的质量均为m对甲算珠在导杆上滑动，由 动 能 定 理 有-侬 加 4加计1 分）解得 v=0.3 m/s甲、乙算珠碰撞，由动量守恒定律有如 加口+艺（1 分）解得碰后瞬间乙算珠的速度性4）.2 m/s对乙算珠，由动能定理有-侬=泰诺（1 分）解得x4.0 X 1 0 2 m,所以乙算珠恰能滑动到边框a 处（2 分）（2）甲算珠与乙算珠碰撞前.、后运动的加速度大小a=g=l m/s?（l 分）甲算珠与乙算珠碰撞前的运动时间右R.1 s（l 分）a甲算珠与乙算珠碰撞后甲运动的距离吊孝石刈0 m （1 分）2 a故甲算珠与乙算珠碰撞后的运动时间友上1 R.1 s（l 分）a所 以 甲 算 珠 从 拨 出 到 停 下 所 需 的 时 间 s（2 分）1 4.【关键能力】本题以花瓣式加速器为情境,考查带电粒子在电场中的加速和在匀强磁场中的偏转,意在考查考生对动能定理、洛伦兹力、牛顿运动定律的灵活运用能力。【学科素养】本题考查物理观念中的运动与相互作用观念、功和能的观念，考生要能够分析带电粒子的运动情境,能从物理学的运动与相互作用、能量的视角分析解决问题。解：（1）根据题述情境，由动能定理得电子在/区磁场中运动的动能为坨2 4号 7 1#（1 分）解得匕之户（1 分）7 m由几何关系得t a n 22.5 q,解得电子在/区磁场中运动的轨迹半径n=0.4 A（1 分）电子在/区匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力得庐 庐（1 分）解 得/区的磁感应强度大小 吟秒1分）电子在/区磁场中运动的轨迹所对圆心角为。之25 哼（1 分）则电子在/区磁场中的运动时间才21哼 咫（1 分）V1 4 yjeU电子总共经过8次加速，由动能定理得8 e%员（l 分）解得电子在0 点出射时的动能蜃=8 e（l 分）（2）电子运动轨迹与/区磁场外边界相切时力最大，由几何关系得（V3/?-Z 2）*2 4（1 分）解得电子在/区磁场中运动的轨迹半径n 将 八分）电子在/区匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力得e吸外z 虐（1 分）&解 得w刃 因1分）y 3 m由动能定理得2e右 晒-&（1 分）於2 eU与eU-keU,解得k的最大值为学（1 分）6 61 5 .（1）【参考答案】小于（3 分）不变（3分）【关键能力】本题考查考生对气体压强、分子平均动能的理解。【解题思路】矿泉水瓶变瘪是由于机场地面的大气压强大于瓶内气压,而在高空舱内矿泉水瓶没有变瘪，是由于瓶内气压等于舱内气压,故高空舱内气体压强小于机场地面大气压强。温度是分子平均动能的标志，机场地面温度与高空舱内温度相同，故瓶内气体的分子平均动能不变。（2）【关键能力】本题以护士抽取药液前对药瓶充气为背景考查玻意耳定律,考查考生熟练选取研究对象的能力、分析综合能力。解：以瓶内已有空气和注射器内充入的气体总和为研究对象，根据玻意耳定律得R（左丹/（3 分）代入数据解得p=l.3 X 1 05 P a（3 分）1 6 .（1）【参考答案】小于（3 分）最大（3分）【关键能力】本题以竖直弹簧振子为背景考查考生的理解能力。【解题思路】从负的最大位移处向上运动即寸间,根据振动方程可知小球到达位移等4处，向上运动的距离等 于 在:时 刻 小 球 处 在 平 衡 位 置，速度最大、动能最大。易错辨析】小球从最低点向上运动的距离，易错误认为等于小球相对平衡位置的位移大小当4从而误判为大于9。（2）【关键能力】本题考查光的折射定律和全反射,意在考查考生对基础知识的记忆与理解。解：由光的折射定律得红生（2分）sina由在N点恰好发生全反射可得 二 （2分）smO解 得 sin。当（2分）