2021年高考物理真题及解析（全国甲卷）.pdf

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1、2021年全国高考物理真题试卷及解析（全国甲卷）一、选择题：本题共8 小题，每小题6 分，共 48分。在每小题给出的四个选项中，第 15题只有一项符合题目要求，第 68 题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。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尸处，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e 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。点滑至P点所用的时间f 与夹角3的大小有关。若由30。逐渐增大至60。，物块的下滑时间，将（）A.逐渐增大/铁架台B.逐渐减小C.先增大后减小 D.先减小

2、后增大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5 0 r/s,此时纽扣上距离中心Ie”?处的点向心加速度大小约为（）A.10m/s2外力D.lOOOOw/r3.两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。在一条直线上,PO 与 O尸在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流/,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流/时，所产生的磁场在距离导线处的磁感应强度大小为8,则图中与导线距离均为 的、N 两点处的磁感应强度大小分别为（）A.B、0B.0

3、、2BC.2 8、2BD.B、B4 .如图，一个原子核x 经图中所示的一系列。、夕衰变后，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.6B.D.1 45 .2 0 2 1 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 x1 0 5$的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8x 1 0 5?。已知火星半径约为3.4 x 1 0 3，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7 ”则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（）A.6x l 05/n B.6x l 06/n C.6 x 1 0%D.6 x 1 0%6.某电

4、场的等势面如图所示，图中。、b、c、d、e 为电场中的5个点，贝 1（)A.一正电荷从点运动到e 点，电场力做正功B.一电子从。点运动到“点，电场力做功为4eVC.6 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，。点的电场强度大小最大7.一质量为机的物体自倾角为a 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Ek,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*。已知sin e=0.6,重力加速度大小为g。则（）A.物体向上滑动的距离为互22gB.物体向下滑动时的加速度大小为&5C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5D.物体向上滑动所

5、用的时间比向下滑动的时间长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（）X X X X X X X XX X X X X X X XX X X X X X X XB.甲和乙都减速运动D.甲减速运动，乙加速运动A.甲和乙都加速运动C.甲加速运动，乙减速运动二、非选择题：（一

6、）必考题。9.（5 分）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a的 斜 面（已知s i n c =0.3 4,c o s e =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 =0.2 0 s）内小铜块沿斜面下滑的距离=2,3,4,5）,如表所示。由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为m/s 2,小铜块与瓷砖表面间的动5,5,5 Ss5.87 c m7.5 8c m9.3 I a n1 1.02cm12.7 4cm摩擦因数为。（

7、结果均保留2 位有效数字，重力加速度大小取9.80%/S?）1 0.（1 0 分）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2.5 V,额定电流0.3 A）、电压表（量程3 0 0 m V,内阻3 0 0 夏）、电流表（量程3 0 0 m 4,内阻0.2 7。）定值电阻舄、滑动变阻器与（阻值0-2 0 C）、电阻箱R2（最大阻值9999.9Q）、电源E （电动势6K,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1 0。、2 0。、3 0。的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0 -3 0 0 6 4的。-/曲 线，凡应 选 取 阻

8、值 为。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（填或 b”）端；（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱&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、/,结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为1 0,公 时,小灯泡的电阻为Q（保 留 1 位有效数字）;图（b）（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4 的阻值调整为然后调节滑动变阻器鸟,测得数据如表所示:U/m V2 4.046.07 6.01 1 0.01 2 8.01 5 2.01 84.02 1 6.02 5 0.0IhnA1 40.01 6 0.01 80

9、.02 0 0.02 2 0.02 40.02 6 0.02 80.03 0 0.0（5）由 图（b）和表格数据可知，随着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1 6 0 加4,可得此时小灯泡电功率 叱=W（保 留 2位有效数字）；当流过电流表的电流为3 0 0”人时，小灯泡的电功率为W,则%=（保留至整数）。2 叱一1 1.（1 2 分）如图，一倾角为e的光滑斜面上有5 0 个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离均为“，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

10、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3 0 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 5 0 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。（无动力）小车（1）求小车通过第3 0 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3 0 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3 0 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？1 2.（2 0 分）如图，长度均

11、为/的两块挡板竖直相对放置，间距也为/,两挡板上边缘P 和加处于同一水平线上，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。一质量为加，电荷量为以4 0）的粒子自电场中某处以大小为%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。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P Q 的夹角为6 0。，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Q N的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板的最近距离。P M Q N（二）选

12、考题：物理选修3-3 （15分）1 3.（1）（5 分）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V-f）图上的两条直线I 和 I I 表示，匕和匕分别为两直线与纵轴交点的纵坐标，是它们的延长线与横轴交点的横坐标，%=-2 7 3.1 5。（7；为直线I 上的一点。由图可知，气体在状态“和6的压强之比庄=;气 体 在 状 态 6 和 c 的 压 强 之 比 庄=。R/m3（2）（1 0 分）如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、8两部分；初始时，A、B的体积均为V,压强均等于大气压用。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5%时

13、隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使 3的体积减小为上。2(i )求 A的体积和3的压强；(i i)再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和8的压强。活塞 隔板物理选修3-4(15分)1 4.(1)(5分)如 图，单色光从折射率“=1.5、厚度d =l O.O c s 的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为3.0 x 1 0 8?/s,则该单色光在玻璃板内传播的速度为 m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间f 的取值范围是st 0),质点A位于波峰。求：(i )从乙时刻开始，质点3最少要经过多长时间位于波峰；(i i)乙时刻质点3偏

14、离平衡位置的位移。参考答案一、选择题1.D【解析】在调节横杆位置的过程中，尽管。可变，但是小物块始终从交点Q 处静止释放，Q P 在水平面的投影长度一定。设P 点到竖直杆的距离为3 物块下滑的位移为，下滑的加速度为a,物块只受重力m g 和支持力N,垂直于长平板方向，有N =m g cos 0,平行于长平板方向有m g s i n。=ma,则物块的加速度a =g s i n 0,根据几何关系，物块下滑的位移为x =1,由Y=：就2 得=OT Z,则当。=4 5。时t 最小，则下滑时间先减小后增大，故COS0 2 y j gsin20D正确。2.C【解析】圆周运动向心加速度与=(2 n 7 i)

15、2 r,由题干信息知n =5 0 r/s,r=0.0 1 m代入数据可得a”接近1 0 0 0 m/s2,故 C正确。3.B【解析】根据题给信息可知，一根无限长直导线通过电流/时，所产生的磁场在距离导线d 处的磁感应强度大小为B,题图可等效成两根无限且相互绝缘的长直通电导线交叉放置,结合安培定则和矢量叠加原理可以判定N两点处的磁感应强度大小分别为0 和2 B,故 B正确。4.A【解析】根据题图可得X 原子核质子数为9 2,中子数为1 4 6,则质量数为2 3 8；Y 原子核质子数为82,中子数为1 2 4,则质量数为2 0 6,根据原子核经过一次a 衰变电荷数减小2,质量数减小4,一次0 衰变

16、后电荷数增加1,质量数不变，写出衰变方程为2 战X-2昭 丫 +8g H e+6 _?e,故此过程中放射出6 个电子，故 A正确。5.C【解析】由开普勒第三定律可知，绕同一中心天体运转的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即胃=上。对于椭圆形停泊轨道的半长轴。=设探测器在火星表面运行的周期为T i，在椭圆形停泊轨道运行时的周期为7 2,则导=套,在火星表面有m g，=m R 浮联立得a=半 密,则 最 远 距 离 d?=2 a-2 R -山,计算结果接近6 x 1 0，m,故 C正确。6.B D【解析】根据题图可知Wb=9e=5 V,故一正电荷从b点运动到e点，电场

17、力做功为零，A错误；一电子从a点运动到d点，电场力做功Wad=qUad=(-e)-(/-3d)=4 eV,B正确；根据电场线与等势面处处垂直的关系可知，b点电场强度与该点所在等势面垂直，方向由高电势指向低电势，即方向向左，C错误；题图所示为等差等势面，等差等势面的疏密可表示电场强度的大小，即等差等势面密集处，电场强度大；反之电场强度小，a、b、c、d四个点中，b点处的等差等势面最密集，即b点的电场强度最大，D正确。7.B C【解析】从物体自底端上滑到物体返回底端过程由动能定理可得=Ek-得/=管；物体上滑过程有一(m gsina+/)%=()Ek，联立可得=焉，A错误；物体2联下滑的加速度大小

18、a=B正确；由/=m g co sa,得=-=m 5,。mg cos a mgxo.80.5,C正确；物 体 上 滑 的 加 速 度 大 小 优=鹫 产=私Ek】=Ek，Ek2=，Ek，则物体上滑的初速度与下滑的末速度之比,=解=?，由=就可得物体上滑和下滑的运动时间之比1=*巴=在 1,即“d+嬴【解析】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，故经过每一个减速带时损失的机械能等于在相邻减速带间运动减小的重力势能AE=mgdsind.小车在水平地面上有一7 n g s =-1 m v2,解得u =J2g s,小车通过前3 0 个减速带的过程中，损 失 的 机 械 能 为=m

19、 g(29 d+L)s 讥8-n W?,在每一个减速带上平均损失的机械能为 第 =黑，解得/=7ng(29：,s i n e 曙。O V O v O V若使小车在前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 应 满 足 A E,解得L d+A%。1 2.(1)13mvQ6Eq2mvQ D 2mvQ(2)Brf.39-10V3-4 4-【解析】(1)粒子在电场中做类平抛运动，沿电场方向有E q =m a,y=at2,vy=a t,垂直电场方向有x 3 又为=舟，人焉，$=产，解得粒子发射位置到P 点的距离s =粤 遍。6Eq粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得Bq”=T H：,B 最小时7最大，粒子从N点射出磁场；B 最大时r 最小，粒子从Q 点射出磁场，如图所示，由几何知识可得9r (V 3 +1)/,联立解得磁感应强度大小的取值范围为总 B 2 0 c m,xA B A,则“时刻后质点B第一次到达波峰时，波 传 播 的 距 离 为=16 cm,经历的时间t =爷，解得t =0.8 s o(i i)由题意知，该波的传播周期7 =2 AC=1.2 s,则波长入=u T,可得入=2 4 c m,质点B 位于x=1 6 c m处，Q时刻的波形图如图所示，则 =16 cm处，y A cos=-0.5 cm。,3