2021年北京市高考物理试卷（含解析版）.pdf

《2021年北京市高考物理试卷（含解析版）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年北京市高考物理试卷（含解析版）.pdf（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2021年北京市高考真题物理试卷本试卷共8 页，10 0 分。考试时长9 0 分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第一部分本部分共14 题，每题3 分，共 4 2分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。I.硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一、治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的a粒 子和 锂（L i）离子。这个核反应的方程是（）A.；Li+：He B.*B+H e-N +nC；N+；H e f O+；H D.N+；n f tC+；H【答案】A【解析】【分析】【详解】由题

2、知，硼俘获中子后，产生高杀伤力的a粒子和锂（L i）离子，而a粒子为氮原子核，则这个核反应方程为故选A。2.如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、e两束单色光。下列说法正确的是（）A.这是光的干涉现象B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长C.玻璃砖对光束方的折射率大于对光束。的折射率D.在玻璃砖中光束的传播速度大于光束c的传播速度【答案】C【解析】【分析】【详解】A.光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为从c两束单色光，这是光的色散现象，A错误；C.由题图可知光束。的折射角大于光束力的折射角，根据折射定律可知&C正确：B.由于光的折射率越大，其频率越大，波长越短，则

3、b光在真空中的波长较短，B错误；D.根据=知，c光束的折射率小，则c光在棱镜中的传播速度大，D错误.n故选C。3.列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置.下列判断正确的是（）【解析】A.该简谐横波沿x轴负方向传播C.此时K质点的速度比L质点的小【答案】DB.此 时K质点沿y轴正方向运动D.此时K质点的加速度比L质点的小【分析】【详解】A B.由题知K质点比乙质点先回到平衡位置，则K质点应向下振，再根据“上坡、下坡”法可知，该波应沿x轴正方向传播，A、B错误：C.由A B选项可知K质点应向下振，而L质点在波谷处，则L质点的速度为0,故此时K质点的速度比L质点的大，C错

4、误；则，此时K质点的加速度比L质点的小，D正确。D.由于质点在竖直方向做机械振动，根据F=kyF=ma结合波图像可看出yL yK故选D。4.比较45。bC.该交变电流的表达式为，,=2c o s5M A D.该交变电流的有效值为也A2【答案】C【解析】【分析】【详解】A.由图可知尸0.4 s时电流为正方向最大，电流方向没有发生变化，故 A错误；B.由图可知，该交变电流的周期为7=0.4 s,故 B错误：C.由图可知，电流的最大值为心律=2人，角速度为故该交变电流的表达式为故 C 正确：D.该交变电流的有效值为故 D错误。故选C。6.20 21 年 5 月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我

5、国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡 三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8x 1 0 2k m、远火点距离火星表面5.9x l(r k m,则“天问一号”()A.在近火点的加速度比远火点的小 B.在近火点的运行速度比远火点的小C.在近火点的机械能比远火点的小 I).在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动【答案】D【解析】【分析】【详解】A.根据牛顿第二定律有解得故在近火点的加速度比远火点的大，故 A错误：B.根据开普勒第二定律，可知在近火点的运行速度比远火点的大，故 B错误；C.“天 问 号”在同轨道，只有引力做功，则机械能守恒，故 C 错误；

6、D.“天问一号”在近火点做的是离心运动，若要变为绕火星的圆轨道，需要减速，故 D正确。故选D o7.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平U 型导体框左端连接一阻值为R 的电阻，质量为机、电阻为 的导体棒而置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。以水平向右的初速度W 开始运动，最终停在导体框上。在 此 过 程 中()C.电阻R 消耗的总电能为D.导体棒克服安培力做的总功小于2(/?+r)2【答案】C【解析】【分析】【详解】AB.导体棒向右运动，根据右手定则，可知电流方向为6 到 小 再根据左手定则可知，导体棒向到向左的安培力，根据法拉第电磁感应定律，可得产生的感应电动势为感应电流为

7、故安培力根据牛顿第二定律有可得随着速度减小，加速度不断减小，故导体棒不是做匀减速直线运动，故 AB错误：C.根据能量守恒定律，可知回路中产生的总热量为因 R与,串联，则产生的热量与电阻成正比，则 R产生的热量为故 C正确：D.整个过程只有安培力做负功，根据动能定理可知，导体棒克服安培力做的总功等于:加 党，故 D错误。故选C。8.如图所示，高速公路上汽车定速巡航(即保持汽车的速率不变)通过路面 c d,其 中 曲 段为平直上坡路面，反段为水平路面，段为平直下坡路而。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是()A.在 H 段汽车的输出功率逐渐减小 B.汽车在他段的输出功率比

8、日段的大C.在段汽车的输出功率逐渐减小 D.汽车在c d段的输出功率比加段的大【答案】B【解析】【分析】【详解】AB.在 帅 段，根据平衡条件可知，牵引力所以在浦段汽车的输出功率不变，在反段牵引力灰、段的输出功率故 A错误B正确：C D.在cd段牵引力汽车的输出在cd段汽车的输出功率不变，且小于历段，故C D错误。故选B。9.如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（）A.M点 场强比尸点的场强大 B.M点的电势比N点的电势高C.N点的场强与P点的场强相同 D.电子在M点的电势能比在P点的电势能大【答案】C【

9、解析】【分析】【详解】A C.根据等量异种点电荷的电场线分布得：M点的场强与P点的场强大小相等，N点的场强与P点的场强大小相等，方向相同，故A错误C正确；B D.根据等量异种点电荷的电势分布特点可知，M点的电势与N点的电势相等，M点的电势高于P点的电势，根据纥夕 可知，电子在M点的电势能比在尸点的电势能小，故B D错误。故选C。1 0.如图所示，圆盘在水平面内以角速度“绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴/处的P点有一质量为用的小物体随圆盘起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由户点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是（）A.圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向B.圆盘停止转动前

10、，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为2小 C.圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动D.圆盘停止转动后，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为机。【答案】D【解析】【分析】【详解】A.圆盘停止转动前，小物体随圆盘一起转动，小物体所受摩擦力提供向心力，方向沿半径方向，故A错误；B.圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力小物体运动圈所受摩擦力的冲量大小为故B错误；C.圆盘停止转动后，小物体沿切线方向运动，故C错误：D.圆盘停止转动后，根据动量定理可知，小物体整个滑动过程所受摩擦力的冲量大小为故D正确。故选D。11.某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学

11、在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是（）A.未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势B.未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用C.接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势D.接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用【答案】D【解析】【分析】【详解】A.未接导线时，表针晃动过程中导线切割磁感线，表内线圈会产生感应电动势，故A错误；B.未接导线时，未连成闭合回路，没有感应电流，所以不受安培力，故B错误：C D.接上导线后，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势，根据楞次定律可知，表针晃动减弱是因为表内线

12、圈受到安培力的作用，故C错误D正确。故选Do1 2.如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与“轴正方向成60。的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为小、电荷量为q,O P =aB不计重力。根据上述信息可以得出（）A.带电粒子在磁场中运动的轨迹方程B.带电粒子在磁场中运动的速率C.带电粒子在磁场中运动的时间D.该匀强磁场的磁感应强度【答案】A【解析】【分析】【详解】粒子恰好垂直于y轴射出磁场，做两速度的垂线交点为圆心。1,轨迹如图所示A.由几何关系可知因圆心的坐标为（0,也a），则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为故A正确：B D.洛伦兹力提

13、供向心力，有解得带电粒子在磁场中运动的速率为因轨迹圆的半径R可求出，但磁感应强度3未知，则无法求出带电粒子在磁场中运动的速率，故BD错误；2C.带电粒子圆周的圆心角为一乃，而周期为3则带电粒子在磁场中运动的时间为因磁感应强度3未知，则运动时间无法求得，故C错误；故选A。13.某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处：卜 端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上,就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大

14、小为g。下列说法正确的是（）A.30cm刻度对应的加速度为-0.5g B.40cm刻度对应的加速度为gC.50cm刻度对应的加速度为2g D.各刻度对应加速度的值是不均匀的【答案】A【解析】【分析】由题知，不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处，则弹簧的原长4）=0.2m；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处，则根据受力平衡有mg=k（l-/o）可计算出人螫0.2【详解】A.由分析可知，在30cm刻度时，有Fff-mg=ma（取竖直向上为正方向）代入数据有a=-0.5gA正确：B.由分析可知，在40cm刻度时，有tng=尸州则40cm刻度对应的加速度为0,B错误：C.由分析可

15、知，50cm刻度时，有F 9（,-mg=ma（取竖直向上为正方向）代入数据有a=0.5gC错误；D.设刻度对应值为工，结合分析可知m g0 2 t，8;f.A r=|x-o.2|（取竖直向上为正方向）in经过计算有。=。.2）或。=卫。0,2）0.2 0.2根据以上分析，加速度。与刻度对应值为x成线性关系，则各刻度对应加速度的值是均匀的，D错误。故选Ao1 4.北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为lOm对应能量范围约为10/eV105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领

16、域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁福射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称 为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109e V,回旋一圈辐射的总能量约为1ateV。下列说法正确的是（）A.同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样B.用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离C.蛋白质分子的线度约为lO-m,不能用同步辐射光得到其衍射图样D.尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小【答案】D【解析】【分析】【详解】A.同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量到高能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误

17、：B.用同步辐射光照射氢原子，总能量约为IO%V大于电离能13.6CV,则氢原子可以电离，故B错误；C.同步辐射光的波长范围约为lOSmIO m,与蛋白质分子的线度约为10*m差不多，故能发生明显的衍射，故C错误；D.以接近光速运动的单个电子能量约为109eV,回旋圈辐射的总能量约为10%V,则电子回旋圈后能量不会明显减小，故D正确；故选D。第二部分本部分共6题，共5 8分。15.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：（1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为 m m0（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速

18、直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2 所示，B、C、。为纸带上标出的连续3 个计数点，相邻计数点之间还有4 个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C 点时，纸 带 运 动 的 速 度 依=m/s（结果保留小数点后两位）。（3）实验原理。图 3 为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量相比小车质量M 小得多。请分析说明这个要求的理由。（）【答案】.31.4 0.44 .设绳的拉力为。小车运动的加速度为4 1 对桶和砂，有，n g-T =m a；对 小 车，有 T =M a

19、 .得 7=d-，g.小 车 受 到 细 绳 的 拉 力 T 等 于 小 车 受 到 的 合 力F,即M +mF=M 1m 8.可见，只有桶和砂的总质量，”比小车质量”小得多时，才能认为桶和砂所受的重1 4-M力m g等于使小车做匀加速直线运动的合力凡【解析】【分析】【详解】（1）口 根据游标卡尺的读数规则有3.1cm+4 x 0.1 m m =31.4mm（2）1 每隔4 个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5 个间隔；故两点间的时间间隔为7=5x0.02=0.1s 匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有vc=0.44m/s2T（3）3 设绳的拉力为T,小车运动的加速度

20、为0。对桶和砂，有对小车，有得小车受到细绳的拉力丁 等于小车受到的合力F,即可见，只有桶和砂的总质量加比小车质量M 小得多时，才能认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力儿16.在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量-金属丝的电阻。（1）该同学先用欧姆表“xl”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是 Q o（2）除 电 源（电动势3.0V,内阻不计）、电 压 表（量程0 3 V,内阻约3 k C）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：A.电 流 表（量程0 0.6 A,内阻约0.1 Q）B.电 流 表（量程0 3.0 A,内阻约0.02。）C.滑动

21、变阻器（最大阻值I 0 Q,额定电流2 A）D.滑动变阻器（最大阻值I k C,额定电流0.5A）为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用，滑动变阻器应选用。（选填实验器材前对应的字母）（3）该同学测量金属丝两端的电压U 和通过金属丝的电流/,得到多组数据，并在坐标图上标出，如图2 所示。请作出该金属丝的U-/图 线 一 根 据 图 线 得 出 该 金 属 丝 电 阻/?=Q （结果保留小数点后两位）。（4）用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3 所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图4 所示，请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。（）时，

22、灯丝温度较低，电阻较小，电流较大：随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小：当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变【解析】【分析】【详解】（1）1 将选择开关调节到 1 Q ，由 图 1可知，金属丝的电阻Rx=6xlC=6Q（2）2 由题知，电源电动势为3 V,则网路中的最大电流为故电流表选A；3为了调节方便、测量准确，滑动变阻器要选最大阻值小的，故选C；（3）4 将描出的点用直线连接，即可得U-/图线，则有 5 取（0.3A,1.75V）,可得（4）6刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小：当灯丝发热与散热平衡时，温

23、度不变，电阻不变，电流保持不变。1 7.如图所示，小物块A、B的质量均为1 =0.1 0 k g,B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度与B碰撞，碰后两物块粘在起水平抛出。抛出点距离水平地面的竖直高度为刀=0.4 5 m,两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s=0.3 0 m,取重力加速度g=1 0 m/s?。求：（1）两物块在空中运动的时间（2）两物块碰前A的速度i，o的大小：（3）两物块碰撞过程中损失的机械能z X E。【答案】（1）0.3 0 s；（2）2.0 i n/s；（3）0.1 0 J【解析】【分析】【详解】（1）竖直方向为自由落体运动，由得f =0.3 0 s（2）设A、B碰后

24、速度为上 水平方向为匀速运动，由得根据动量守恒定律，由得（3）两物体碰撞过程中损失的机械能得1 8 .如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂宜的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为上 从S点释放初速度为0、质量为八电荷量为4的带正电粒子，经M加速后恰能以速度-沿 直 线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不计重力。（I）求粒子加速器M的加速电压U；（2）求速度选择器N两板间 电场强度E的大小和方向：（3）仍从S点释放另初速度为0、质量为力 、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为 d,求该粒子离开N时的动能片【答案】（1）。=

25、耍：（2）E=v B，方向垂直导体板向下；（3）纥）2q2【解析】【分析】【详解】（1）粒子直线加速，根据功能关系有解得（2）速度选择器中电场力与洛伦兹力平衡得方向垂直导体板向下。（3）粒子在全程电场力做正功，根据功能关系有解得1 9 .类比是研究问题的常用方法。（I）情 境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力/=&为 常量）的作用。其速率V随时 间/的 变 化 规 律 可 用 方 程,孚（式）描述，其中m为物体质量，G为其重力。求物体下落的最大速率%。（2）情境2：如 图1所示，电源电动势为区 线圈自感系数为L,电 路 中 的 总 电 阻 为 闭 合

26、开 关S,发现电路中电流/随时间，的变化规律与情境1中物体速率v随时间/的变化规律类似。类比式，写出电流/做时间/变化的方程；并在图2中定性画出/-，图线。（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。情 境1情境2物体重力势能的减少量物体动能的增加量电阻/?上消耗的电能答图2【答案】哈a.E-R，/b.0;（3）见解析【解析】【分析】【详解】（1）当物体下落速度达到最大速度%时，加速度为零，有得（2）a由闭合电路的欧姆定理有反由自感规律可知，线圈产生的自感电动势阻碍电流，使它逐渐变大，电路稳定后自感现象消失，图线如答图2（3）各种能量转化的规律如图所示情 境 1情境2电源提供的电能线圈

27、磁场能的增加量克服阻力做功消耗的机械能2 0.秋 由踏板和绳构成，人在秋广上的携动过程可以简化为单摆的摆动，等 效“摆球”的质量为/，人蹲在踏板上时摆长为4,人站立时摆长为4。不计空气阻力，重力加速度大小为g。（1）如果摆长为人，“摆球”通过最低点时的速度为v,求 此 时“摆球”受到拉力7的大小。（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。a.人蹲在踏板上从最大摆角开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明名 4。b.实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的

28、大小会增大。随着摆动越来越高，达到某个最大摆角。后，如果再次经过最低点忖，通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平面内做完整的圆周运动，求在最低点“摆球”增加的动能人线应满足的条件。【答案】（1）7 =陪+，吟；（2）a.见解析；b.；2 0 m g z J （1 一 c o s。）2【解析】分析】【详解】（1）根据牛顿运动定律解得（2）a设人在最低点站起前后“摆球”的摆动速度大小分别为也、户，根据功能关系得已知也=也,得因 为 乙 得所以加设“摆球”由最大摆角。摆至最低点时动能为Ek,根据功能关系得 摆球”在竖直平面内做完整的圆周运动，通过最高点最小速度为，根据牛顿运动定律得“摆球”在竖宜平面内做完整的圆周运动，根据功能关系得得