2021年物理高考真题卷--天津（含答案解析）.pdf

2021年天津市普通高中学业水平等级性考试物 理本试卷分为第I 卷（选择题）和第I I 卷（非选择题）两部分,共10 0 分,考试用时6 0 分钟。第 I 卷一、单项选择题（每小题5 分，共 2 5 分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1.科学研究方法对物理学的发展意义深远，实验法、归纳法、演绎法、类比法、理想实验法等对揭示物理现象的本质十分重要。下列哪个成果是运用理想实验法得到的A.牛顿发现“万有引力定律”B.库仑发现“库仑定律”C.法拉第发现“电磁感应现象”D.伽利略发现“力不是维持物体运动的原因”2 .光刻机是制造芯片的核心装备,利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上,再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力,在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比A.波长变短 B.光子能量增加C.频率降低 D.传播速度增大3.如图所示，闭合开关后，启5。的电阻两端的交流电压为u 巧O V I s i n 10 贝 V,电压表和电流表均为理想交流电表，则A.该交流电周期为0.0 2 sB.电压表的读数为10 0 VC.电流表的读数为10 AD.电阻的电功率为1 k W4.一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，传播速度片10 m/s,力=0 时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y 轴正方向运动,下列图形中哪个是t 4）.6 s 时的波形AB5 .2 0 2 1年 5月 1 5 日，天问一号探测器着陆火星取得成功,迈出了我国星际探测征程的重要一步,在火星上首次留下中国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获,成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整,探测器先沿椭圆轨道I 运行,之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道I I 运行,如图所示,两轨道相切于近火点P,则天间一号探测器A.在轨道I I 上处于受力平衡状态B.在轨道I 运行周期比在n时短C.从轨道I 进入I I 在 0处要加速D.沿轨道I 向尸飞近时速度增大二、不定项选择题（每小题5分，共 1 5 分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得 5分,选对但不全的得3 分,选错或不答的得0分）6 .列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关,车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振,空气弹簧主要由活塞、气缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动,上下乘客时气缸内气体的体积变化缓慢,气体与外界有充分的热交换;剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快,气体与外界来不及热交换。若气缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中A.上下乘客时,气体的内能不变B.上下乘客时，气体从外界吸热C.剧烈颠簸时,外界对气体做功D.剧烈颠簸时,气体的温度不变7 .一冲九霄，问鼎苍穹.2 0 2 1 年 4月 2 9 日，长征五号B 遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱发射升空,标志着我国空间站建造进入全面实施阶段。下列关于火箭的描述正确的是A.增加单位时间的燃气喷射量可以增大火箭的推力B .增大燃气相对于火箭的喷射速度可以增大火箭的推力C.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时火箭就不再加速D.火箭发射时获得的推力来自于喷出的燃气与发射台之间的相互作用8.两个位于纸面内的点电荷产生电场的等势面如图中实线所示,相邻等势面间的电势差相等。虚线加卯是一个电子在该电场中的运动轨迹,轨迹与某等势面相切于产点。下列说法正确的是A.两点电荷可能是异种点电荷BJ点的电场强度比6点的大C./点的电势高于8点的电势D.电子运动到点时动能最小第 H卷9.（1 2 分）（1）某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置,将录像中时间间隔为7 的连续7 幅画面合成到同一张图中,示意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为小、E、照、8、X、施。写出小球在位置1 的 速 度 表 达 式。要求充分利用测量数据,写出小球运动过程中的加速度表达式 o在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是 误差。（填“偶然”或“系统”）（2）随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择。充电宝可以视为与电池一样的直流电源。一充电宝的电动势约为5 V,内阻很小，最大放电电流为2 A,某实验小组测定它的电动势和内阻。他们剥开充电宝连接线的外绝缘层,里面有四根导线,红导线为充电宝的正极,黑导线为充电宝的负极,其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器斤用于改变电路中的电流，定值电阻而1 Q,两只数字多用电表收N,两表均为理想电表,并与开关S 连成如图所示电路。图 中 测 量 电 流 的 电 表 是,测量电压的电表是（均填写字母 或A）调节滑动变阻器,测得多组I、数据，记录如下表,其中只有一个数据记录有误,审视记录的数据,可以发现表中第 次的记录数据有误。（填测量次数的序号）次数1234567电流IA0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516电压4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848电路中接入而可以达到下列哪个效果。（填选项前的字母）A.使测电流的电表读数变化明显B.为了更准确地测量充电宝内阻C.避免使充电宝的放电电流过大D.减小测量电压的电表分流作用10.（14分）一玩具以初速度的从水平地面竖直向上抛出，达到最高点时,用遥控器将玩具内压缩的轻弹簧弹开,该玩具沿水平方向分裂成质量之比为1；4 的两部分,此时它们的动能之和与玩具从地面抛出时的动能相等。弹簧弹开的时间极短，不计空气阻力。求（D 玩具上升到最大高度加寸的速度大小；（2）两部分落地时速度大小之比。11.（16分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨就认 做 间 距=1 m,其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成。=30 角,M。两端接有A=1。的电阻。一金属棒助垂直导轨放置,两端与导轨始终有良好接触，已知公的质量上0.2 kg,电阻r=l。，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小8=1 To 在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度/,=0.5 m/s沿导轨向上开始运动，可达到最大速度 之 m/s。运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度g=10 m/s2o（1）求拉力的功率P；（2）a。开始运动后，经1=0.09 s 速度达到吻=1.5 m/s,此过程中a6 克服安培力做功生0.06 J,求该过程中劭沿导轨的位移大小X。MB12.(18分)霍尔元件是一种重要的磁传感器，可用在多种自动控制系统中。长方体半导体材料厚为a、宽为b、长 为G以长方体三边为坐标轴建立坐标系即如图所示.半导体中有电荷量均为e的自由电子与空穴两种载流子,空穴可看作带正电荷的自由移动粒子,单位体积内自由电子和空穴的数目分别为和外当半导体材料通有沿以方向的恒定电流后,某时刻在半导体所在空间加一匀强磁场,磁感应强度的大小为B,沿。方向，于是在z方向上很快建立稳定电场,称其为霍尔电场，已知电场强度大小为沿-z方向。(1)判断刚加磁场瞬间自由电子受到的洛伦兹力方向；(2)若自由电子定向移动在沿以方向上形成的电流为乙，求单个自由电子由于定向移动在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力大小F(3)霍尔电场建立后，自由电子与空穴在z方向定向移动的速率分别为九、加，求A 时间内运动到半导体z方向的上表面的自由电子数与空穴数,并说明两种载流子在z方向上形成的电流应满足的条件。1.D【关键能力】本题考查考生对物理方法的理解。【错误项分析】牛顿发现“万有引力定律”、库仑发现“库仑定律”、法拉第发现“电磁感应现象”，这些都是建立在大量实验的基础上直接得出的结论,选项ABC错误。【正确项分析】“力不是维持物体运动的原因”，是伽利略在斜面实验的基础上经过抽象推理得出的结论,运用了理想实验法,选项D正确。2.A【关键能力】本题考查光的折射,考查考生对知识的迁移应用能力。【解题思路】紫外线在液体中传播与在真空中传播相比,频率不变，由三可知，传播速度减小,根据A上v y可知,波长变短,根据e=h y可知,光子能量不变,选项A正确,BCD错误。3.C【必备知识】本题考查闭合电路欧姆定律、交变电流。【解题思路】由题中交流电压的表达式,可知该交流电的周期7=三 s-O.2 s,选项A错误。电压表3 10 n的读数为交流电压的有效值，即。喈回0 V,选项B错误。由欧姆定律可知，电流表的读数为/微档A=10A,选项C正确。电阻的电功率为P=IU=Q X50 W=500 W,选项D错误。4.B【必备知识】本题考查波的传播。【解题思路】波的传播速度为-10 m/s,时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y 轴正方向运动,经过0.6 s,坐标原点处质点的振动状态传递到x=6 m处,则 f=0.6 s 时 x=6 m处的质点也应位于平衡位置且向y轴正方向运动,又波沿“轴正方向传播,根据同侧法可判断选项B正确。5.D【必备知识】本题考查万有引力定律。【错误项分析】天问一号探测器在轨道H上做变速运动，受力不平衡，故 A错误。轨 道 I 的半长轴大于轨道 n 的半长轴，根据开普勒第三定律可知，天问一号探测器在轨道I 的运行周期比在n 时长，故B错误。天问一号探测器从较高轨道I 向较低轨道n 变轨时,需要在P点点火减速，故 c 错误。【正确项分析】天间一号经探测器轨道I 向尸飞近时,万有引力做正功，动能增大,速度增大,故D正确。6.A C【必备知识】本题考查热力学第一定律、气体的内能。【解题思路】上下乘客时气缸内气体与外界有充分的热交换,即发生等温变化,温度不变,故气体的内能不变;在气体压缩的过程中，外界对气体做正功,又气体内能不变,根据热力学第一定律可知气体向外界放热,选项A正确,B错误。剧烈颠簸时气缸内气体的体积变化较快,气体与外界来不及热交换,气体经历绝热压缩过程，外界对气体做功,气体温度升高,故C正确,D错误.7.A B【必备知识】本题考查动量定理、受力分析。【正确项分析】根据FX可知,增加单位时间的燃气喷射量（即增加单位时间喷射气体的质量而或增大燃气相对于火箭的喷射速度匕都可以增大火箭的推力,故选项AB正确。【错误项分析】当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时，燃气相对火箭的速度不为零,且与火箭的运动方向相反,火箭仍然受推力作用，做加速运动，故 C错误;燃气被喷出的瞬间，燃气对火箭的反冲力作用在火箭上，使火箭获得推力,故D 错误。8 .C D【关键能力】本题考查考生的理解能力和推理论证能力。【错误项分析】根据两点电荷间等势面的分布情况可知两点电荷是同种电荷，又根据电子在该电场中的运动轨迹可判断出电子一直受到斥力作用,可知两点电荷为同种负电荷,故A错 误;根 据 定 性 分 析 可 知,等差等势面越密的地方，电场强度越大,则力点的电场强度比6点的小,故B错误。【正确项分析】两点电荷为同种负电荷，电场线指向负电荷，沿电场线方向电势逐渐降低，又 4所在的等势面比6在的等势面靠外,故4点的电势高于6点的电势,故C正确;在电子的运动轨迹上，尸点的电势最低，故电子在P点的电势能最高,又电子在运动过程中只受电场力作用，电子的动能与电势能之和不变,故电子运动到2点时动能最小,D正确。9 .【参考答案】（1）需 詈（2分）（%4+&+%6（%1+%2+%3）9分）偶然（2 分）（2）Ml分）材（1 分）4 （2分）C（2分）关键能力】本题考查考生的数据处理能力和实验探究能力。【解题思路】（1）匀变速直线运动中某段时间内，中间时刻的速度等于该段时间的平均速度,所以小球在 1 位 置 的 速 度 为必若题中要求充分利用数据，可利用逐差法求解加速度，有（荀+升+及）-（x 产生奴3）=a（3 7）2,解得加速度为产+”姬+小）。读数产生的误差是人为因素造成的，属于偶然误差。电表不串联在电路中,测量电路中的电流,所以 为电流表;电表 一端接在开关上,另一端接在充电宝的负极，闭合开关后相当于并联在电源两端,所以M为电压表,测量路端电压。表格中的电流/不断增大,根据闭合电路欧姆定律=火。可知路端电压不断减小，电压表的示数应该不断减小,所以第4 次的记录数据有误。因为充电宝的内阻很小，所以电阻施串联在电路中，起保护电路的作用，避免使充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件,选项C正确。1 0 .（2）2【必备知识】本题考查匀变速直线运动规律、动能定理、动量守恒定律。【解题过程】（1）设玩具上升的最大高度为A玩具上升到高度为时的速度大小为匕重力加速度大小为g,以初速度方向为正,对整个运动过程有0衣=-2 的（2分）对玩具从抛出至上升到最大高度 的过程，有声“辰=-2式3方）（2分）两式联立解得片|附（2分）（2）设玩具分开时两部分的质量分别为面、色,水平速度大小分别为h、%依题意，动能关系为 谱号阿谚W（如+m）v0（2分）玩具达到最高点时速度为零,两部分分开时速度方向相反,水平方向动量守恒,有用心-汲珍力（2分）分开后两部分做平抛运动，由运动学关系，两部分落回地面时,竖直方向分速度大小为附设两部分落地时的速度大小分别为/I、r2,由速度合成公式，有v=J据+说,八 力 诏+其结合用.,他=1；4,解得？=2V211.（D/M W （2）x-0.1 m【必备知识】本题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、动能定理。【解题过程】（1）在a6运动过程中，由于拉力功率恒定,a。做加速度逐渐减小的加速运动,速度达到最大时,加速度为零,设此时拉力的大小为F,安培力大小为国有F-mgsin 0-FH（2 分）设此时回路中的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律,有E=BLvQ 分）设回路中的感应电流为1,由闭合电路欧姆定律，有1 4r（2 分）R+r受到的安培力R=ILBQ 分）由功率表达式，有P=Fv（2 分）联立上述各式，代入数据解得P=W（2 分）（2）数从速度八至U七的过程中，由动能定理，有Pt-W-mgxsin 0 nivl（2 分）代入数据解得x=Q.1 m（2 分）12.自由电子受到的洛伦兹力沿+z方 向（2）“二6（七 见解题过程pacv4 t大小neab相等，方向相反【关键能力】本题考查考生的推理论证能力。【解题过程】（1）由左手定则可知，自由电子受到的洛伦兹力沿+z方向（2分）设力时间内流过半导体垂直于x轴某一横截面自由电子的电荷量为q,由电流定义式，有/“q（1分）设自由电子在x方向上定向移动速率为力”则q=neabvxt1分）可导出自由电子的电流微观表达式为L=neabv（2分）单个自由电子所受洛伦兹力大小为尸 洛=e%/（2分）霍尔电场力大小为F=eE2 分）自由电子在z方向上受到的洛伦兹力和霍尔电场力方向相同,则有Fz=F#+F*联立得其合力大小为（2 分）neab（3）设A t时间内在z方向上运动到半导体上表面的自由电子数为M、空穴数为后 则Nn=nacv“zX t（2 分）N=pacvzX t（2 分）霍尔电场建立后,半导体z方向的上表面的电荷量就不再发生变化,则有此共即在任何相等时间内运动到上表面的自由电子数与空穴数相等,这样两种载流子在z方向形成的电流应大小相等、方向相反。（2分）