2021年高考全國甲卷物理試題二、選擇題:本題共8小題,每小題6分,共8分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,第15題只有一項(xiàng)符合題目要求,第68題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。1. 如圖,將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處,上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié),使得平板與底座之間的夾角θ可變。將小物塊由平板與豎直桿交點(diǎn)Q處靜止釋放,物塊沿平板從Q點(diǎn)滑至P點(diǎn)所用的時間t與夾角θ的大小有關(guān)。若由30°逐漸增大至60°,物塊的下滑時間t將( ?。?/span>A. 逐漸增大 B. 逐漸減小 C. 先增大后減小 D. 先減小后增大【答案】D【解析】【分析】【詳解】設(shè)PQ的水平距離為L,由運(yùn)動學(xué)公式可知可得可知時,t 有最小值,故當(dāng)從由30°逐漸增大至60°時下滑時間t先減小后增大。故選D。2. “旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖,先將紐扣繞幾圈,使穿過紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起,然后用力反復(fù)拉繩的兩端,紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會交替出現(xiàn)。拉動多次后,紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/s,此時紐扣上距離中心1cm處的點(diǎn)向心加速度大小約為( ?。?/span>A. 10m/s2 B. 100m/s2 C. 1000m/s2 D. 10000m/s2【答案】C【解析】【分析】【詳解】紐扣在轉(zhuǎn)動過程中由向心加速度故選C。3. 兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角,按圖示方式放置在同一平面內(nèi),EO在一條直線上,OF在一條直線上,兩導(dǎo)線相互絕緣,通有相等的電流I,電流方向如圖所示。若一根無限長直導(dǎo)線通過電流I時,所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則圖中與導(dǎo)線距離均為dMN兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為( ?。?/span>A. B0 B. 0、2B C. 2B2B D. B、B【答案】B【解析】【分析】【詳解】兩直角導(dǎo)線可以等效為如圖所示兩直導(dǎo)線,由安培定則可知,兩直導(dǎo)線分別在M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?、垂直紙面向外,?/span>M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零;兩直導(dǎo)線在N處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均垂直紙面向里,故M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B;綜上分析B正確。故選B。4. 如圖,一個原子核X經(jīng)圖中所示的一系列、衰變后,生成穩(wěn)定的原子核Y,在此過程中放射出電子的總個數(shù)為( ?。?/span>A. 6 B. 8 C. 10 D. 14【答案】A【解析】【分析】【詳解】由圖分析可知,核反應(yīng)方程為設(shè)經(jīng)過衰變,衰變。由電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒可得;解得故放出6個電子故選A。5. 20212月,執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探測器在成功實(shí)施三次近火制動后,進(jìn)入運(yùn)行周期約為1.8×105s的橢圓形停泊軌道,軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105m。已知火星半徑約為3.4×106m,火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7m/s2,則“天問一號”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離約為(  )A. 6×105m B. 6×106m C. 6×107m D. 6×108m【答案】C【解析】【分析】【詳解】忽略火星自轉(zhuǎn)則可知設(shè)與為1.8×105s的橢圓形停泊軌道周期相同的圓形軌道半徑為,由萬引力提供向心力可知設(shè)近火點(diǎn)到火星中心為設(shè)遠(yuǎn)火點(diǎn)到火星中心為由開普勒第三定律可知 由以上分析可得故選C。6. 某電場的等勢面如圖所示,圖中a、b、c、d、e為電場中的5個點(diǎn),則( ?。?/span>
 A. 一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動到e點(diǎn),電場力做正功B. 一電子從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn),電場力做功為4eVC. b點(diǎn)電場強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢面,方向向右D. ab、c、d四個點(diǎn)中,b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小最大【答案】BD【解析】【分析】【詳解】A.由圖象可知φb = φe則正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動到e點(diǎn),電場力不做功,A錯誤;B.由圖象可知φa = 3Vφd = 7V根據(jù)電場力做功與電勢能的變化關(guān)系有Wad = Epa - Epd = (φa - φd)?( - e) = 4eVB正確;C.沿電場線方向電勢逐漸降低,則b點(diǎn)處的場強(qiáng)方向向左,C錯誤;D.由于電場線與等勢面處處垂直,則可畫出電場線分布如下圖所示
 由上圖可看出,b點(diǎn)電場線最密集,則b點(diǎn)處的場強(qiáng)最大,D正確。故選BD。7. 一質(zhì)量為m的物體自傾角為的固定斜面底端沿斜面向上滑動。該物體開始滑動時的動能為,向上滑動一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動,到達(dá)斜面底端時動能為。已知,重力加速度大小為g。則( ?。?/span>A. 物體向上滑動的距離為B. 物體向下滑動時的加速度大小為C. 物體與斜面間的動摩擦因數(shù)等于0.5D. 物體向上滑動所用的時間比向下滑動的時間長【答案】BC【解析】【分析】【詳解】AC.物體從斜面底端回到斜面底端根據(jù)動能定理有物體從斜面底端到斜面頂端根據(jù)動能定理有整理得A錯誤,C正確;B.物體向下滑動時的根據(jù)牛頓第二定律有求解得出B正確;D.物體向上滑動時的根據(jù)牛頓第二定律有物體向下滑動時的根據(jù)牛頓第二定律有由上式可知a > a由于上升過程中的末速度為零,下滑過程中的初速度為零,且走過相同的位移,根據(jù)公式則可得出D錯誤。故選BC。8. 由相同材料的導(dǎo)線繞成邊長相同的甲、乙兩個正方形閉合線圈,兩線圈的質(zhì)量相等,但所用導(dǎo)線的橫截面積不同,甲線圈的匝數(shù)是乙的2倍?,F(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時由靜止開始下落,一段時間后進(jìn)入一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場的上邊界水平,如圖所示。不計(jì)空氣阻力,已知下落過程中線圈始終平行于紙面,上、下邊保持水平。在線圈下邊進(jìn)入磁場后且上邊進(jìn)入磁場前,可能出現(xiàn)的是( ?。?/span>
 A. 甲和乙都加速運(yùn)動B. 甲和乙都減速運(yùn)動C. 甲加速運(yùn)動,乙減速運(yùn)動D. 甲減速運(yùn)動,乙加速運(yùn)動【答案】AB【解析】【分析】【詳解】設(shè)線圈到磁場的高度為h,線圈的邊長為l,則線圈下邊剛進(jìn)入磁場時,有感應(yīng)電動勢為兩線圈材料相等(設(shè)密度為),質(zhì)量相同(設(shè)為),則設(shè)材料的電阻率為,則線圈電阻感應(yīng)電流為安培力為由牛頓第二定律有聯(lián)立解得加速度和線圈的匝數(shù)、橫截面積無關(guān),則甲和乙進(jìn)入磁場時,具有相同的加速度。當(dāng)時,甲和乙都加速運(yùn)動,當(dāng)時,甲和乙都減速運(yùn)動,當(dāng)時都勻速。故選AB。三、非選擇題:第9~12題為必考題,每個試題考生都必須作答。第1316題為選考題,考生根據(jù)要求作答。(一)必考題9. 為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù),一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平桌面上,形成一傾角為的斜面(已知sin=0.34,cos=0.94),小銅塊可在斜面上加速下滑,如圖所示。該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的下滑過程,然后解析視頻記錄的圖像,獲得5個連續(xù)相等時間間隔(每個時間間隔?T=0.20s)內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離sii=12,34,5),如下表所示。s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中數(shù)據(jù)可得,小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為___________m/s2,小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)為___________。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字,重力加速度大小取9.80m/s2【答案】    (1). 0.43    (2). 0.32【解析】【分析】詳解】[1]根據(jù)逐差法有代入數(shù)據(jù)可得小銅塊沿斜面下滑的加速度大小[2]對小銅塊受力分析根據(jù)牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù)解得10. 某同學(xué)用圖(a)所示電路探究小燈泡的伏安特性,所用器材有:小燈泡(額定電壓2.5V,額定電流0.3A電壓表(量程300mV,內(nèi)阻300電流表(量程300mA,內(nèi)阻0.27定值電阻R0滑動變阻器R1(阻值0-20電阻箱R2(最大阻值9999.9電源E(電動勢6V,內(nèi)阻不計(jì))開關(guān)S、導(dǎo)線若干。完成下列填空:1)有3個阻值分別為10、20、30的定值電阻可供選擇,為了描繪小燈泡電流在0~300mAU-I曲線,R0應(yīng)選取阻值為___________的定值電阻;2)閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于變阻器的___________(填“a”或“b”)端;3)在流過電流表的電流較小時,將電阻箱R2的阻值置零,改變滑動變阻器滑片的位置,讀取電壓表和電流表的示數(shù)UI,結(jié)果如圖(b)所示。當(dāng)流過電流表的電流為10mA時,小燈泡的電阻為___________(保留1位有效數(shù)字);
 4)為使得電壓表滿量程時對應(yīng)于小燈泡兩端的電壓為3V,該同學(xué)經(jīng)計(jì)算知,應(yīng)將R2的阻值調(diào)整為_______。然后調(diào)節(jié)滑動變阻器R1,測得數(shù)據(jù)如下表所示:U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.02000220.0240.0260.02800300.05)由圖(b)和上表可知,隨流過小燈泡電流的增加,其燈絲的電阻___________(填“增大”“減小”或“不變”);6)該同學(xué)觀測到小燈泡剛開始發(fā)光時流過電流表的電流為160mA,可得此時小燈泡電功率W1=_______W(保留2位有效數(shù)字);當(dāng)流過電流表的電流為300mA時,小燈泡的電功率為W2,則=_______(保留至整數(shù))。【答案】    (1). 10    (2). a    (3). 0.7    (4). 2700    (5). 增大    (6). 0.074    (7). 10【解析】【分析】【詳解】1[1]因?yàn)樾襞蓊~定電壓2.5V,電動勢6V,則滑動滑動變阻器時,為了保證電路安全,需要定值電阻分擔(dān)的電壓則有則需要描繪小燈泡在0~300mA的伏安特性曲線,即R0應(yīng)選取阻值為10;2[2]為了保護(hù)電路,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于變阻器的a端;3[3]由圖可知當(dāng)流過電流表的電流為10mA時,電壓為7mV,則小燈泡的電阻為4[4]由題知電壓表滿量程時對應(yīng)于小燈泡兩端的電壓為3V時,有解得5[5]由圖(b)和表格可知流過小燈泡電流增加,圖像中變大,則燈絲的電阻增大;6[6]根據(jù)表格可知當(dāng)電流為160mA時,電壓表的示數(shù)為46mA,根據(jù)(4)的分析可知此時小燈泡兩端電壓為0.46A,則此時小燈泡電功率W1=0.46V×0.16A≈0.074W[7]同理可知當(dāng)流過電流表的電流為300mA時,小燈泡兩端電壓為2.5V,此時小燈泡電功率W2=2.5V×0.3A=0.75W故有11. 如圖,一傾角為的光滑斜面上有50個減速帶(圖中未完全畫出),相鄰減速帶間的距離均為d,減速帶的寬度遠(yuǎn)小于d;一質(zhì)量為m的無動力小車(可視為質(zhì)點(diǎn))從距第一個減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機(jī)械能與到達(dá)減速帶時的速度有關(guān)。觀察發(fā)現(xiàn),小車通過第30個減速帶后,在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過第50個減速帶后立刻進(jìn)入與斜面光滑連接的水平地面,繼續(xù)滑行距離s后停下。已知小車與地面間的動摩擦因數(shù)為,重力加速度大小為g。1)求小車通過第30個減速帶后,經(jīng)過每一個減速帶時損失的機(jī)械能;2)求小車通過前30個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機(jī)械能;3)若小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機(jī)械能大于之后每一個減速帶上損失的機(jī)械能,則L應(yīng)滿足什么條件?
 【答案】1;(2;(3【解析】【分析】【詳解】1)由題意可知小車在光滑斜面上滑行時根據(jù)牛頓第二定律有設(shè)小車通過第30個減速帶后速度為v1,到達(dá)第31個減速帶時的速度為v2,則有因?yàn)樾≤囃ㄟ^第30個減速帶后,在相鄰減速帶間的平均速度均相同,故后面過減速帶后的速度與到達(dá)下一個減速帶均為v1v2;經(jīng)過每一個減速帶時損失的機(jī)械能為聯(lián)立以上各式解得2)由(1)知小車通過第50個減速帶后的速度為v1,則在水平地面上根據(jù)動能定理有從小車開始下滑到通過第30個減速帶,根據(jù)動能定理有聯(lián)立解得故在每一個減速帶上平均損失的機(jī)械能為3)由題意可知可得12. 如圖,長度均為l的兩塊擋板豎直相對放置,間距也為l,兩擋板上邊緣PM處于同一水平線上,在該水平線的上方區(qū)域有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E;兩擋板間有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m,電荷量為qq>0)的粒子自電場中某處以大小為v0的速度水平向右發(fā)射,恰好從P點(diǎn)處射入磁場,從兩擋板下邊緣QN之間射出磁場,運(yùn)動過程中粒子未與擋板碰撞。已知粒子射入磁場時的速度方向與PQ的夾角為60°,不計(jì)重力。1)求粒子發(fā)射位置到P點(diǎn)的距離;2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍;3)若粒子正好從QN的中點(diǎn)射出磁場,求粒子在磁場中的軌跡與擋板MN的最近距離。
 【答案】1 ;(2 ;(3)粒子運(yùn)動軌跡見解析,【解析】【分析】【詳解】1)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動,由類平拋運(yùn)動規(guī)律可知粒子射入磁場時的速度方向與PQ的夾角為60°,有粒子發(fā)射位置到P點(diǎn)的距離由①②③④式得2)帶電粒子在磁場運(yùn)動在速度 帶電粒子在磁場中運(yùn)動兩個臨界軌跡(分別從Q、N點(diǎn)射出)如圖所示由幾何關(guān)系可知,最小半徑 最大半徑 帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供,由向心力公式可知 由⑥⑦⑧⑨解得,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍3)若粒子正好從QN的中點(diǎn)射出磁場時,帶電粒子運(yùn)動軌跡如圖所示。由幾何關(guān)系可知帶電粒子的運(yùn)動半徑為 ?粒子在磁場中的軌跡與擋板MN的最近距離 ?由⑩??式解得 ?(二)選考題:[物理——選修3-3]13. 如圖,一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個不同過程,分別由體積-溫度(V-t)圖上的兩條直線I表示,V1V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo);t0為它們的延長線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo),t0是它們的延長線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo),t0=-273.15℃;a、b為直線I上的一點(diǎn)。由圖可知,氣體在狀態(tài)ab的壓強(qiáng)之比=___________;氣體在狀態(tài)bc的壓強(qiáng)之比=___________。【答案】    (1). 1    (2). 【解析】【分析】【詳解】[1]根據(jù)蓋呂薩克定律有整理得由于體積-溫度(V-t)圖像可知,直線I為等壓線,則a、b兩點(diǎn)壓強(qiáng)相等,則有[2]設(shè)時,當(dāng)氣體體積為 其壓強(qiáng)為 ,當(dāng)氣體體積為 其壓強(qiáng)為,根據(jù)等溫變化,則有 由于直線I各為兩條等壓線,則有 ,聯(lián)立解得14. 如圖,一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體,中間的隔板將氣體分為A、B兩部分;初始時,AB的體積均為V,壓強(qiáng)均等于大氣壓p0,隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置,當(dāng)隔板兩邊壓強(qiáng)差超過0.5p0時隔板就會滑動,否則隔板停止運(yùn)動。氣體溫度始終保持不變。向右緩慢推動活塞,使B的體積減小為。i)求A的體積和B的壓強(qiáng);)再使活塞向左緩慢回到初始位置,求此時A的體積和B的壓強(qiáng)。
 【答案】i,;(,【解析】【分析】【詳解】i)對B氣體分析,等溫變化,根據(jù)波意耳定律有解得A氣體分析,根據(jù)波意耳定律有聯(lián)立解得)再使活塞向左緩慢回到初始位置,假設(shè)隔板不動,則A的體積為,由波意耳定律可得A此情況下的壓強(qiáng)為則隔板一定會向左運(yùn)動,設(shè)穩(wěn)定后氣體A的體積為、壓強(qiáng)為,氣體B的體積為 壓強(qiáng)為,根據(jù)等溫變化有,聯(lián)立解得 (舍去),[物理——選修3-4]15. 如圖,單色光從折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為m/s,則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為___________m/s;對于所有可能的入射角,該單色光通過玻璃板所用時間t的取值范圍是___________s≤t<___________s(不考慮反射)。【答案】    (1).     (2).     (3). 【解析】【分析】【詳解】[1] 該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為[2]當(dāng)光垂直玻璃板射入時,光不發(fā)生偏折,該單色光通過玻璃板所用時間最短,最短時間[3]當(dāng)光的入射角是90°時,該單色光通過玻璃板所用時間最長。由折射定律可知最長時間16. 均勻介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置位于x軸上,坐標(biāo)分別為0xB=16cm。某簡諧橫波沿x軸正方向傳播,波速為v=20cm/s,波長大于20cm,振幅為y=1cm,且傳播時無衰減。t=0時刻AB偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同,運(yùn)動方向相反,此后每隔t=0.6s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1時刻(t1>0),質(zhì)點(diǎn)A位于波峰。求i)從t1時刻開始,質(zhì)點(diǎn)B最少要經(jīng)過多長時間位于波峰;iit1時刻質(zhì)點(diǎn)B偏離平衡位置的位移。【答案】(i)0.8s;(ii)-0.5cm【解析】【分析】【詳解】i)因?yàn)椴ㄩL大于20cm,所以波的周期由題可知,波的周期是波的波長t1時刻(t1>0),質(zhì)點(diǎn)A位于波峰。因?yàn)?/span>AB距離小于一個波長,B到波峰最快也是A的波峰傳過去,所以 從t1時刻開始,質(zhì)點(diǎn)B運(yùn)動到波峰所需要的最少時間ii)在t1時刻(t1>0),由題意可知,此時圖象的函數(shù)是t1時刻質(zhì)點(diǎn)B偏離平衡位置的位移   

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