2021年全国普通高等学校招生统一考试物理试卷 全国甲卷解析.pdf

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1、2021年全国普通高等学校招生统一考试全国甲卷物理试卷评卷人得分14.如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P 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。可变。将小物块由平板与竖直杆交点。处静止释放，物块沿平板从0 点滑至P 点所用的时间，与夹角的6 的大小有关。若由3 0 逐渐增大至60,物块的下滑时间，将。A.逐渐增大 B.逐渐减小 C 先增大后减小 D.先减小后增大15.“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

2、时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为（）A.10m/s2 B.100m/s2 C.lOOOm/s2 D.10000m/s216.两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 F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4的M、W两点处的磁感应强度大小分别为（）A.8、0 B.0、2 8 C.2BQB D.8、B1 7.如图，一个原子核X 经图中所示的一系列a、p 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中

3、了数（）B.8C.1 0D.1 41 8.2 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 x 1 0 5$的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8 x 1 0 5 m。已知火星半径约为3.4 x l（）6m,火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7 m/s 2,则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（）A.6 x 1 05 m B，6 x l 06m C.6 x 1 07 m D.6 x I O8 m1 9.某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、e 为电场中的5个点，则（）A.一正电荷从b 点运动到e

4、 点，电场力做正功B.-电子从。点运动到d点，电场力做功为4 e VC 力点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右D.a、b、c、”四个点中，匕点的电场强度大小最大2 0.一质量为m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线/5，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E 1 已知sina=0.6,重力加速度大小为g。则（）A.物体向上滑动的距离为线/2血 gB.物体向下滑动时的加速度大小为g/5C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长21.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

5、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（）甲 乙X X X X XX X X X XX X X X XA.甲和乙都加速运动 B.甲和乙都减速运动C.甲加速运动，乙减速运动 D.甲减速运动，乙加速运动二、非选择题（一）必考题22.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

6、 的 斜 面（已知sina=0.34,cosa=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评卷人得分（每个时间间隔 7=0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离S；（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。3邑邑Ss5.87 cm7.58 cm9.31 cm11.02 cm12.74 cm由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为 m/s?，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为。（结果均保留2 位有效数字，重力加速度大小取9.8m/s?）23.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

7、（额定电压2.5 V,额定电流0.3 A）、电 压 表（量程300 m V,内阻300。）、电 流 表（量程300 m A,内阻0.27 C）,定值电阻凡、滑动变阻器与（阻值0-20 C）、电阻箱&（最大阻值9999.9 C）、电源E（电动势6 V,内阻不计）、开关S、导线若干。完成下列填空。U/mV席 解 摩 维 踊 固 迫 晤 弼 朝 酹 国1明 目 坦 吕,因 溟 曲 目坦明因笛期目邕圜,眶,I 1：I,.：；：；：；：；：；：；：一一醯骋舞i施瞄脚innnHJunnn:：:：;!93i31ggBli!i8l!ig9!i!80400 20 40 60 80 100 120 j/mA图。）

8、（1）有 3 个阻值分别为10。、20。、30 c 的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0-300mA的U-/曲线，与应 选 取 阻 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。、I,结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡的电阻为 C （保 留 1位有效数字）；（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V,该同学经计算知，应将尺 2的阻值调整为 C。然后调节滑动变阻器R 1,测得数

9、据如下表所示：U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0/mA140.0160.0180.0200.220.0240.0260.0280.0300.0（5）由 图（b）和上表可知，随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160 m A,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300 mA时，小灯泡的电功率为叫，则吗/叱=（保留至整数）。24.如图，一倾角为。的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离

10、均为d,减速带的宽度远小于4 一质量为根的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L 处由静止释放。己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30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50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go（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

11、的机械能，则 L 应满足什么条件？2 5.如图，长度均为L的两块挡板竖直相对放置，间距也为L,两挡板上边缘尸和M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，电荷量为式夕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22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QN的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡

12、板的最近距离。（二）选考题3 3.物理选修3-3（1）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（丫-二）图上的两条直线I 和 H表示，乂和匕分别为两直线与纵轴交点的纵坐标：%为它们的延长线与横轴交点的横坐标，4是它们的延长线与横轴交点的横坐标，%=-2 7 3.1 5 C；。为直线I 上的一点。由图可知，气体在状态和6的压强之比P J Ph=;气体在状态b和c的压强之比Ph/P,=。12Ot t/(2)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、B 两部分；初始时，4 8 的体积均为匕 压强均等于大气压片。隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强

13、差超过0.5%时隔板就会滑动，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 8 的体积减小为V7 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B 的压强。344物理选修3-4(1)如图，单色光从折射率=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。己知真空中的光速为3.0 x10*m/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，的取值范围是 s，t 0),质点4 位于波峰。求(i)从乙时刻开始，质点B 最少要经过多长时间位于波峰；(ii)时刻质点B偏离平衡位置的位移。参考答

14、案14.答案：D解析：本题主要考查匀变速直线运动公式的应用选项分析：长木板光滑，物块在重力分力的作用下做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：mg sin 0=m a,解得：o=gsin，设 P 点到竖直杆的距离为与，则物块从Q 点 滑 至 尸 点 运 动 的 位 移 根 据 匀 变 速 直 线 位 移 时 间 公 式 得:“颉代入数据解得：T后，。咬增大至方，由数学知识可知，先减小后增大，故D 项正确，ABC项错误。综上所述，本题正确答案为D。15.答案：C解析：本题主要考查向心加速度的计算选项分析由题意可知，此时纽扣的角速度=2兀 x50rad/s=100兀rad/s,向心加速度大小q=疗广，

15、其中厂=I cm=0.01 m,解得:a1000m/s2,故 C 项正确，ABD项错误。综上所述，本题正确答案为C。16.答案：B解析：本题主要考查磁感应强度选项分析：对点磁感应强度分析，由安培定则可知：尸。在 M点磁感应强度大小为8,垂直纸面向里，在 M 点磁感应强度大小为8,垂直纸面向外，根据矢量叠加可知M 点磁感应强度为0;对 N 点，OO在 N 点磁感应强度大小为8,垂直纸面向里，。7 在 N 点磁感应强度大小为B,垂直纸面向里，则 N 点磁感应强度为2 8。故 B 项正确，ACD项错误。综上所述，本题正确答案为B。17.答案：A解析：本题主要考查原子核衰变选项分析：原子核发生一次a

16、衰变，核电荷数减2,质量数减4；原子核发生一次P衰变，放 出 1个电子，质量数不变，由图可知，衰变后质子数为82变化量为1 0,中子数为124变化量为22；假设发生了，次 a 衰变，次 p 衰变，则：4?=32,2m-=10,求得：加=8,=6,故放出了 6 个电子，故 A 项正确，BCD项错误。综上所述，本题正确答案为A。18.答案:C解析：本题主要考查椭圆轨道分析选项分析：探测器在火星表面飞行时万有引力提供向心力6 等=机 浮 ，火星表面的物体有6 智=侬 ，联立解得探测器飞行轨道半长轴r=J X 3.3 x l07 m,根据开普勒椭圆定律可知，火星在探测器椭圆轨道的焦点，则探测器距V 4

17、兀 2火星表面最近的点为椭圆轨道上与该焦点最近的端点，根据几何关系可知，距火星表面最远的点为椭圆轨道上与该焦点距离最远的端点，这两个点的距离为长轴长度，所以椭圆轨道与火星表面的最远距离为=2/-2 R-J a 6 x l()7 m,故 C 项正确，ABD项错误。综上所述，本题正确答案为c。19.答案：BD解析：本题主要考查等势面图分析选项分析：A 项，由于匕点和e 点在同一等势面，所以电荷从匕点运动到e 点电场力不做功，故 A 项错误。B 项，电子带负电，从低等势面运动到高等势面，电场力做正功，做功大小为卬=eU=e(7V-3 V)=4 e V,故 B 项正确。C 项，电场线与等势面垂直，所以

18、方点电场强度垂直于该点所在等势面，电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，所以6 点场强方向向左，故 C 项错误。D 项，a、枚c、”四个点中，方点附近的等差等势面最密集，所以b 点电场强度大小最大，故 D 项正确综上所述，本题正确答案为BD。20.答 案:BC解析：本题主要考查动能定理的应用选项分析：对全过程使用动能定理，由于物体从底端滑出，最后回到底端，因此重力不做功，只有摩擦力做功，有：线-*=2x m g c o s a,其中。为向上滑行的路程；接看对上滑段进行使用动能定理：*=cos夕+加名sin a；同理对下滑段进行使用动能定理：k-0=xmg sin a-xjumg cos

19、 a；结合上式可计算出，上滑距离x=且，滑动摩擦因mg数为=0.5,下滑时的加速度为a=0.2 g,由于上滑时受到的合力大于下滑时受到的合力大小，因此下滑时间更长，故 BC项正确，AD项错误综上所述，本题正确答案为BC。21.答案：ABD解析：本题主要考查安培力等选项分析：根据右手定则可以判断出通过两个闭合线圈的感应电流方向为逆时针，因此由安培力的左手定则可以判断出安培力方向向上，即甲和乙均可能继续做加速运动：甲相对于乙受到的安培力更小，因此有可能两者均大于重力，两者同时做减速运动，或者乙先做减速，乙继续加速，故 ABD项正确，C 项错误。综上所述，本题正确答案为ABD。22.答案：0.43；

20、0.32解析：本题主要考查测量动摩擦因数的实验问题求解：根据逐差法可知，小铜块沿斜面下滑的加速度大小=丘 亮 亲 二 J，代入数据解得：a=0.43m/s2；对小铜块应用牛顿第二定律得：mg sin a -名 cos a =，代入数据解得：4=0.32。23.答案：(1)10(2)a(3)0.8(4)2700(5)增大(6)0.07；10解析：本题主要考查闭合电路的欧姆定律问题求解:EF(1)根据/=R 4 一 R，要使电流达到3 0 0 m A,可 得 =?(%+%),其中“灯 十 十“A/2 5%=8.3 C,可得R x 1 1.5 C,故 选 1 0。定值电阻。(2)滑动变阻器做分压器始

21、用时，应使分压从0 开始，故选a 端。(3)当流过电流为1 0 m A 时，由图像知，灯泡两端电压约为8mV,故叫吗=0.8。1 0 m A(4)灯泡两端电压为3 V时，此 与 V电压之后也为3 V,电压表满量程电压为0.3 V,故此两端电 压 为 心=3 -0.3 =2.7 工 萼=空，可得R,=2 7 0 0 Q。(5)由图象可看出，曲线割线的斜率随电流增大而增大，即阻值增大。(6)由表中数据/=1 6 0 mA,伏特表示数为4 6 mV,则小灯泡两端电压为4 6 0 m V,W；=0.1 6 x 0.4 6 =0.7 W,同理叱=0.3 x 2.5 =0.7 5 W,则叫：吗=1 0。2

22、 4.答案：(1)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，而相邻减速带之间的距离均为止 根据平均速度定义可知，小车在相邻减速带间运动的时间相等，而小车的加速度始终不变，由d =R+/可 知，小车通过第3 0 个减速带后，在经过每个减速带后的速度是不变的，说明小车在经过每一个减速带时损失的机械能即为经过上一个可隔d 时增加的动能，根据功能 关 系 得%=m g d s i n，(2)由(1)中分析可知，小车通过第3 0 个减速带后经过每个传送带后的速度%不变，则通过第5 0 个减速带后的速度大小为%,由动能定理得：对小车从静止释放时到经过第3 0 个减速带后的过程由功能关系

23、得：1 2mg(L+29 d)s i n 0 =机%+鸟 员 总联立以上两式解得：=mg(L+2 96/)s i n 3-/jmgs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-_ mg(L+2 9)s i n 0-jjtngsth 3 0(3)由题意可知：E Ef.解 得 人 咨+4s i n t/解析：2 5.答案：(1)根据题意：t a n 6 0 =+x=votOP=M +y2解得OP=零.绊6 qE（2）当粒子从。点射出时，圆半径设为飞，磁感应强度设为用qvB,=mKu=%sin 60联立上式，解得4=蜉2 ql当粒子从N点射出时，圆半径设为冬，磁感应强度为当M

24、0-N则：R2=lv2qvB?=m“2v=v0-sin 60综上，解得况=。安2 ql则 B 的取值范围BmJ?Bt即 叵 吧 加3 吗2 ql 2 ql(3)粒子轨迹如图：MNUMN,且与园相切于A 点，N N 即为所求.2 15sinfc*=-4=-=弓52在 AOPD:r=OP=jP 5+l)/2 44则 NN=l ABAB=rOB=r2可解得NN=39 T MI44解析：3 3.答案：1；?V(2)(i)对 B内气体进行分析，为等温变化，其中=6,匕=匕匕=万根据6 乂=匕带入可得，8的 压 强 为 2 4由于当隔板两边压强差超过0$兄时隔板就会滑动则此时A中气体的压强为6 =2 玲+

25、0.5 4=2.5 兄对 A中气体进行分析，为等温变化，其中4 =4匕=匕 =2.5 42根据 乂=鸟 匕带入可得，A的体积为匕=1丫(i i)再使活塞向左缓慢回到初始位置，A、3内平的压强为玲，同时又有2-？=0.5 63 5联立解得心=7?,吊与V p 7 o 5又因为 匕=?匕=弓 匕,，则 苗=优=*一 =.VB rA 2兄 3因止匕匕=，.2 V =1 vo 4解析：(1)根据P V =R T整理可得V =于同一条倾斜直线上，因此 华 为 常 数，则两点压强相同，即 条=1。6 和 c,温度相同，则有8%=6 匕=今=，根据相似三角形凡何关系可V V,P.V.知 豆=彳，因此瓦=彳。

26、3 4.答案：(1)2 x l 08 m/s;5 x l 0 S;3A/5 x IO 1 0 s(2)(i)由题意：加=0.6$,可得T=1.2 s因此;有：2 =vT=2 4 c m当 x.=0,xB=1 6 c m 时，M =包 T=0.8 s4(i i)由前面可得A x =c o s切 丁%x 2 兀 卜 8 =-0.5 c m解析：(1)由公式可知：p=-=2xl08 m/sn当 sin sin。=11.5 sin。八2sm6/=,3故*n =-=5X10 10 SV当光从玻璃砖穿出时：设入射角。，出射角为必2因此有：nsin0c=/?0 sin00=l,sin。=因为d=dcos。，因此：3 e=3 石*10.气