2021年物理高考真题卷--江苏（含答案解析）.pdf
2021年江苏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:共1 0 小题,每小题4分，共 4 0 分。每题只有一个选项最符合题意。1 .用“中子活化”技术分析某种样品的成分，中子轰击样品中的尹N 产生肥C和另一种粒子X,则 X 是A.质子 B.a粒子 C.B粒子 D.正电子2.有研究发现,某种神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流,若将该细胞膜视为1 X1 0 *F 的电容器，在 2 m s 内细胞膜两侧的电势差从-7 0 m V 变 为 30 m V,则该过程中跨膜电流的平均值为A.1.5X1 0 7 A B.2X1 0 7 A C.3.5 X 1 0?A D.5X1 0 7 A3.我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行,从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第4 9 颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同,轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星A.运动速度大于第一宇宙速度B.运动速度小于第一宇宙速度C.轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星D.轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星4 .如图所示,半径为力的圆盘边缘有一钉子B,在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子8在右侧墙壁上形成影子。和P,以。为原点在竖直方向上建立x 坐标系。t=0 时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为则。做简谐运动的表达式为A.x=?si n(t)B.x=)?si n(。C.x=2Rcos(w D.x之7?si n (。力,)5.在光滑水平桌面上将长为页L的软导线两端固定，固定点的距离为2 ,导线通有电流I,处于磁感应强度大小为6、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为K.B I LB.2B I LC.k B I LD.2 n B I L6 .铁丝圈上附有肥皂膜,竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是7 .某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上,将激光束垂直于面射入，可以看到光束从圆弧面AB C出射,沿4 C 方向缓慢平移该砖,在如图所示位置时，出射光束恰好消失,该材料的折射率为A.1.2 B.1.4 C.1.6 D.1.88 .如图所示,分别以1、2两种材料为K极进行光电效应探究,其截止频率心（心,保持入射光不变,则光电子到达A极时动能的最大值尾随电压少变化关系的图象是A B C D9 .如图所示,4、6 两篮球从相同高度同时抛出后直接落入篮筐,落入篮筐时的速度方向相同,下列判断正确的是A.1 比 5先落入篮筐B.A.6 运动的最大高度相同C.在最高点的速度比8 在最高点的速度小D.4 6上升到某一相同高度时的速度方向相同1 0.一球面均匀带有正电荷,球内的电场强度处处为零,如图所示,。为球心,4、8为直径上的两点，OA=OB,现垂直于4 6 将球面均分为左右两部分，C 为截面上的一点,移去左半球面,右半球面所带电荷仍均匀分布,则A.O、C 两点电势相等B./点的电场强度大于8点C.沿直线从A到 6电势先升高后降低D.沿直线从A到B电场强度逐渐增大二、非选择题:共5小题，共 6 0 分。1 1.（1 5 分）小明利用如题1 1-1 图所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量,后2 0 0.0 g,槽码和挂钩的总质量犷5 0.0 g实验时,将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上。滑块由静止释放,数字计时器记录下遮光条通过光电门1 和 2的遮光时间力和友,以及这两次开始遮光的时间间隔小t,用游标卡尺测出遮光条宽度,计算出滑块经过两光电门速度的变化量A%光 世1 1滑块遮光条连数字计时器4Hl加州出州卅山题 HT图题 11-2图(1)游标卡尺测量遮光条宽度如题11-2图所示，其宽度d=mm。(2)打开气泵,待气流稳定后调节气垫导轨,直至看到导轨上的滑块能保持静止,其目的是。(3)多次改变光电门2 的位置进行测量,得到A t 和 A 的数据如下表：A t/s0.7210.7900.8540.9130.968A s1)1.381.521.641.751.86请根据表中数据,在方格纸上作出 r-A t图线。0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.0(4)查得当地的重力加速度gR.80 m/s2,根据动量定理，A r-A t图 线 斜 率 的 理 论 值 为 m/s2o(5)实验发现,图线斜率的实验值总小于理论值,产生这一误差的两个可能原因是。A.选用的槽码质量偏小B.细线与气垫导轨不完全平行C.每次释放滑块的位置不同D.实验中A t的测量值偏大12.(8 分)贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛,2020年我国风力发电量超过4 000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，己知磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为0.20 T,线圈的匝数为100、面积为0.5 m 电阻为0.6 Q,若磁体转动的角速度为90 rad/s,线圈中产生的感应电流为50 A。求：(1)线圈中感应电动势的有效值E;(2)线圈的输出功率几13.(8分)如图所示,一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸中,活塞的横截面积为S,与气缸底部相距L,气缸和活塞绝热性能良好,气体的压强、温度与外界大气相同，分别为口和6(K)。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开,活塞缓慢向右移动距离人后停止,活塞与气缸间的滑动摩擦力为f,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个过程中气体吸收的热量为Q,求：(1)该过程中内能的增加量优(2)最终温度7。L电热丝14.(13分)如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的。点,小圆环力和轻质弹簧套在轻杆上,长为2/的细线和弹簧左端均固定于。点、右端均拴接小环4 质量为的小球8 固定在细线的中点,装置静止时,细线与竖直方向的夹角为37。，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到53 时,4、6 间细线的拉力恰好减小到零，弹簧弹力与静止时大小相等、方向相反,重力加速度为g,取 sin 370.6,cos 37 =0.8，求:(1)装置静止时,弹簧弹力的大小尸；环月的质量用(3)上述过程中装置对43 所做的总功肌1 5.(1 6分)如题1 5-1图所示，回旋加速器的圆形匀强磁场区域以。点为圆心,磁感应强度大小为B,加速电压的大小为U.质量为加、电荷量为q的粒子从附近飘入加速电场，多次加速后粒子经过户点绕。做半径为 的圆周运动，粒子在电场中的加速时间可以忽略。为将粒子引出磁场，在尸位置安装一个“静电偏转器”，如 题1 5-2图所示,偏转器的两极板.和从厚度均匀,构成的圆弧形狭缝圆心为Q、圆心角为a,当M、”间加有电压时,狭缝中产生电场强度大小为的电场，使粒子恰能通过狭缝,粒子在再次被加速前射出磁场,不 计 欣M旬的距离。求：题1 5-1图题1 5-2图(1)粒子加速到。点所需要的时间t；(2)极板4的最大厚度dn；(3)磁场区域的最大半径兄。1 .A必备知识:核反应方程。解题思路：由核反应中的电荷数守恒以及质量数守恒写出中子轰击尹N 产 生$C的核反应方程，即1 4J n+i4N-6 C+1 I I,则生成的粒子X 应为质子，A正确，B C D 错误。2 .D 必备知识：电容定义式、电流定义式。解题思路:细胞膜两侧的电势差从-7 0 m V 变为3 0 m V,则 流 过 该 细 胞 膜 的 电 荷 量 为 A%1 X 1 O X 3 O-(-7 0)X 1 0-3 C-I X I O 1 C,则电流的平均值为/年巨 A X 1 0 ；A,D正确，A B C 错误。t 2 X 1 0-33 .B必备知识:万有引力定律、圆周运动。解题思路:卫星环绕地球做圆周运动时，万有引力提供其做圆周运动的向心力，由翠二年:得票，由于该卫星的运动周期等于地球的自转周期，所以该卫星的轨道半径等于同步卫星的轨道半径，CD错误；第一宇宙速度是最大的环绕速度，因此该卫星的运动速度小于第一宇宙速度，A错误，B正确。4.B必备知识：简谐运动。解题思路：由题图可知60 时尸点的位移为正的最大，即为花力弓时质点P 的位移为负的最大，即为-七则质点尸的振幅为/=忆CD错误。将上述两时刻以及相对应的位移代入A、B选项可知，A错误，B正确。5.A 必备知识:安培力、受力分析。解题思路:软导线在安培力与两固定点拉力的作用下处于平衡状态，张紧后的形状为一半圆，如图所示，由于软导线在磁场中的有效长度为2 ,故受到的安培力4则两固定点对软导线的拉力均为匿斗,因此软导线中张力7 =7=6，A正确，B CD错误。6.C必备知识:薄膜干涉。解题思路:前后表面的反射光在前表面发生干涉，所以在薄膜上出现条纹，由于各种色光的波长不一样，所以在薄膜上出现彩色条纹。由于彩色条纹呈上疏下密分布，则从上到下，肥皂膜厚度增大得越来越快,故 C 正确，A B D错误。7.A 必备知识:光的全反射。解题思路:设临界角为G,由题图可知半圆形透明砖的半径长度为6个小格，入射点到圆心。的长度为5个小格，则有 f=1.2,A正确，B CD错误。s m C0 1 58 .C 必备知识:光电效应现象、爱因斯坦光电效应方程。解题思路：由爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为笈=力丫-力卜 被，因为截止频率心（心，则用材 料 1 完成实验时极板上产生光电子的最大初动能较大。结合题图可知，光电子在两极板间加速，则光电子到达A极时动能的最大值&w=eU+&,易知两显-图线的斜率相同，且相同电压时用材料1 完成实验的星较大，C 正确，/劭错误。9 .D 必备知识:斜抛运动、运动的合成与分解。解题思路:设篮球落入篮筐时的速度为心 与竖直方向的夹角为从抛出到落入篮筐，篮球的水平位移为x,竖直位移为y,运动时间为3 则有x=Bi n 0,y=-vtcos 专算?，由于阳y.i=yn,故以即8先落入篮筐，A错误；由于篮球在竖直方向上做竖直上抛运动，又抛出点高度相同，故 为人，B错误；经以上分析可知，VAVH,则在最高点的速度E t s i n，）K s s i n 0,C 错误；由逆向思维可把两球看成由篮筐开始的斜抛运动，且抛出点的速度方向相同，当两球运动到与篮筐等高的位置时，由对称性可知，两球的速度方向一定相同，D正确。1 0 .A 必备知识：电场强度的叠加、电势。关键能力:模型建构能力、推理论证能力。解题思路:将题中半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在/点产生的电场强度大小分别为笈和名，由题知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则知氐名，根据对称性，左、右半球在6点产生的电场强度大小分别为反和后，且笈名，故在图示电场中，/的电场强度大小为后，方向向左，B的 电 场 强 度 大 小 为 方 向 向 左，所以4 点的电场强度与8点的电场强度相同，BD 错误。由电场强度的叠加可知，8点左侧的电场方向均向左，沿电场线方向电势逐渐降低，则 沿 直 线 从/到 8电势一直升高，C错误。由排除法可知，A正确。1 1 .（1）1 0.2 0 （3分）（2）将气垫导轨调至水平（3 分）（3）如图所示（3分）（4）1.9 6（3分）（5）BD（3分）0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.0关键能力:实验探究能力、实验数据处理能力。解题思路：（1）由游标卡尺的读数规则可知，遮光条的宽度为d=1 0 m m+4X 0.0 5 m m=1 0.2 0 m m。（2）滑块能在气垫导轨上保持静止，说明气垫导轨已调至水平。（3）根据表中的数据描点连线，如答图所示。（4）对整体由动量定理得mg t=（M+而,A v,整理M得+m A 5 3则图线斜率的理论值A 5=1.9 6 m/s o（5）结合（4）的分析可知，得到的图线斜率实验值偏小的原因可能是A t 偏大，也可能是细线与气垫导轨不完全平行，BD 正确；槽码的质量大小与每次释放滑块的位置对本实验无影响，A C错误。1 2.（1）45 0 7 2 V （2）3 0 3 2 0 W必备知识:交流电的产生、交流电四值的计算、电功率。解题过程：（1）线圈中产生的感应电动势的最大值为J=NB S3 a分）又线圈中产生的感应电动势按正弦规律变化，则线圈中产生的感应电动势的有效值/（1 分）代入数据得 2 5 0 企V（1 分）（2）线圈内阻消耗的功率为=/厂5（）2 乂0.6 W=1 5 0 0 W（2 分）线圈的总功率为P=E 1 3 5 0 0 V 2 3 3 1 82 0 W（1 分）线圈的输出功率为P N-P H i O 32 0 W（1 分）1 3.（1）0-（RS+8 L（2）2（P o 5+/）ToP o S必备知识:平衡条件、热力学第一定律、气体实验定律。解题过程:活塞移动时受力平衡，则有PiS=pt iS+f（l 分）气体对外界做的功w=p M 分）根据热力学第一定律有 U=QTK 1 分）解得 =0-（nS）（l 分）（2）活塞发生移动前，气体发生等容变化，则有黑哼（1 分）10活塞向右移动上的过程中，气体发生等压变化，则 有?岑（1 分）1 7且小2 s （1 分）解 得产 吁）点 分）PoS1 4.（1）即 里（2）2勿&）-mgL8 64 30必备知识:平衡条件、圆周运动、能量守恒定律。解题过程：（1）装置静止时，设月6、防线上的张力分别为石、B,则对1由平衡条件得尸1 s in 37（1 分）对 6 由平衡条件得百c o s 37 +Fzcos 37 =mg（l 分）内s in 37 /s in 37。（1 分）联 立 解 得 卢 署（1 分）O（2）设装置转动的角速度为。时，细线与竖直方向的夹角为5 3 ,则对/有 2 Z c o s 37 （1 分）对 6 有磔t a n 5 3 s in 5 3 （1 分）联立解得,巧成2分）64（3）由几何关系可知，8 上升的高度h=L cos 37 -As in 37 （1 分）当细线与竖直方向的夹角为5 3 时，A,6 的动能分别为瓦 中（3 2 Z c o s 37 （1 分）笈 必(o s in 5 3 0 )(1 分)由能量守恒定律得W=I L i+Ek8+mgh（1 分）1 5 喀联立解得/夕嗡侬i（l 分）ZO 代D,西2mE证R s i n a2必备知识：圆周运动、动能定理、几何知识。关键能力:推理论证能力和应用数学知识解决物理问题的能力。审题过程:第（1）问求粒子在回旋加速器中的运动时间，其关键就是弄清回旋加速器的工作原理，根据粒子在磁场中的运动求出到一点的速度，再综合动能定理求出加速的次数，最后结合粒子在磁场中的运动周期与运动到P点的时间关系，求出粒子的运动时间；第（2）问根据粒子在磁场中的运动求出到一点前最后两半个周期内的半径，根据临界状态由几何关系求出N的最大厚度；第（3）问通过粒子在偏转器中的圆周运动，找向心力的来源，然后结合几何关系求解即可。解题过程：（1）设粒子在尸点时的速度大小为R，,则 乃 吟（1 分）qB设粒子在电场中加速次数为，根据动能定理有nq吟喏（1分）分析可知，H（T）耳（1 分）周 期丁爷联 立 解 得.（弊-1）二詈（1 分）（2）粒子在磁场中的运动半径产。分）qB动能 EKIIIV解得r g（1 分）q B则粒子加速到。前最后两半个周期内的运动半径分别为门/2 m（Ek p-q U）（1 分）1 qB不/2?n（Ek P-2q U）（分）2 qB由几何关系有d-2（rt-r2）（l 分）又瓦，见 过2m解 得 2（护 一 新 加等）（1 分）qB22（3）设粒子在偏转器中的运动半径为四，则有qv,.B-qE=分）rQ设粒子离开偏转器的点为S,离开后做圆周运动的圆心为。由题意知I,0 在 S。上，且粒子飞离磁场的点 与。、在一条直线上，如图所示。由几何关系有兄叩+2（乃-而s in 式2 分）解得嗡%匕（2 分）
