2021年高考全國甲卷物理試卷真題（解析版）A3

202年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試（甲卷）理科綜合能力測試·物理部分二、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中，第～5題只有一項符合題目要求，第6～8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得分，有選錯的得0分。.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Q處靜止釋放，物塊沿平板從Q點滑至P點所用的時間t與夾角θ的大小有關(guān)。若由0°逐漸增大至60°，物塊的下滑時間t將（）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，由運動學(xué)公式可知可得可知時，t有最小值，故當(dāng)從由0°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cm處的點向心加速度大小約為（）A.0m/s2 B.00m/s2 C.000m/s2 D.0000m/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。.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與在一條直線上，與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d的M、N兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為（）A.B、0 B.0、2B C.2B、2B 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)度方向為垂直紙面向里、垂直紙面向外，故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（）A.6 B.8 C.0 D.4【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)過次衰變，次衰變。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。5.202年2月，執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探測器在成功實施三次近火制動后，進(jìn)入運行周期約為.8×05s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×05m。已知火星半徑約為.4×06m，火星表面處自由落體的加速度大小約為.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.6×05m B.6×06m C.6×07m D.6×08m【答案】C【解析】【分析】【詳解】忽略火星自轉(zhuǎn)則①可知設(shè)與為.8×05s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②設(shè)近火點到火星中心為③設(shè)遠(yuǎn)火點到火星中心為④由開普勒第三定律可知⑤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，則（）

A.一正電荷從b點運動到e點，電場力做正功B.一電子從a點運動到d點，電場力做功為4eVC.b點電場強(qiáng)度垂直于該點所在等勢面，方向向右D.a、b、c、d四個點中，b點的電場強(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點運動到e點，電場力不做功，A錯誤；B．由圖象可知φa=V，φd=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點電場線最密集，則b點處的場強(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（）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上>a下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。現(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（）

A.甲和乙都加速運動B.甲和乙都減速運動C.甲加速運動，乙減速運動D.甲減速運動，乙加速運動【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，甲和乙都加速運動，當(dāng)時，甲和乙都減速運動，當(dāng)時都勻速。故選AB。三、非選擇題：第9～2題為必考題，每個試題考生都必須作答。第～6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=0.4，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si（i=，2，，4，5），如下表所示。ss2ss4s55.87cm7.58cm9.cm.02cm2.74cm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】().0.4(2).0.2【解析】【分析】詳解】[]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0.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.A）電壓表（量程00mV，內(nèi)阻00）電流表（量程00mA，內(nèi)阻0.27）定值電阻R0滑動變阻器R（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）開關(guān)S、導(dǎo)線若干。完成下列填空：（）有個阻值分別為0、20、0的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在0~00mA的U-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；（）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)U、I，結(jié)果如圖（b）所示。當(dāng)流過電流表的電流為0mA時，小燈泡的電阻為___________（保留位有效數(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V，該同學(xué)經(jīng)計算知，應(yīng)將R2的阻值調(diào)整為_______。然后調(diào)節(jié)滑動變阻器R，測得數(shù)據(jù)如下表所示：U/mV24.046.076.00.028.052.084.026.0250.0I/mA40.060.080.02000220.0240.0260.0280000.0（5）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60mA，可得此時小燈泡電功率W=_______W（保留2位有效數(shù)字）；當(dāng)流過電流表的電流為00mA時，小燈泡的電功率為W2，則=_______（保留至整數(shù)）?！敬鸢浮?).0(2).a().0.7(4).2700(5).增大(6).0.074(7).0【解析】【分析】【詳解】（）[]因為小燈泡額定電壓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0~00mA的伏安特性曲線，即R0應(yīng)選取阻值為0；（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；（）[]由圖可知當(dāng)流過電流表的電流為0mA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V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60mA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W=0.46V×0.6A≈0.074W[7]同理可知當(dāng)流過電流表的電流為00mA時，小燈泡兩端電壓為2.5V，此時小燈泡電功率W2=2.5V×0.A=0.75W故有.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）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0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。（）求小車通過第0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0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；（）若小車在前0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】（）；（2）；（）【解析】【分析】【詳解】（）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0個減速帶后速度為v，到達(dá)第個減速帶時的速度為v2，則有因為小車通過第0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v和v2；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（）知小車通過第50個減速帶后的速度為v，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0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（）由題意可知可得2.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P和M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q（q>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點處射入磁場，從兩擋板下邊緣Q和N之間射出磁場，運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°，不計重力。（）求粒子發(fā)射位置到P點的距離；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍；（）若粒子正好從QN的中點射出磁場，求粒子在磁場中的軌跡與擋板MN的最近距離。

【答案】（）；（2）；（）粒子運動軌跡見解析，【解析】【分析】【詳解】（）帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運動，由類平拋運動規(guī)律可知①②粒子射入磁場時的速度方向與PQ的夾角為60°，有③粒子發(fā)射位置到P點的距離④由①②③④式得⑤（2）帶電粒子在磁場運動在速度⑥帶電粒子在磁場中運動兩個臨界軌跡（分別從Q、N點射出）如圖所示由幾何關(guān)系可知，最小半徑⑦最大半徑⑧帶電粒子在磁場中做圓周運動的向心力由洛倫茲力提供，由向心力公式可知⑨由⑥⑦⑧⑨解得，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍（）若粒子正好從QN的中點射出磁場時，帶電粒子運動軌跡如圖所示。由幾何關(guān)系可知⑩帶電粒子的運動半徑為?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-].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和Ⅱ表示，V和V2分別為兩直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)；t0為它們的延長線與橫軸交點的橫坐標(biāo)，t0是它們的延長線與橫軸交點的橫坐標(biāo)，t0=-27.5℃；a、b為直線I上的一點。由圖可知，氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)之比=___________；氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比=___________?！敬鸢浮?).(2).【解析】【分析】【詳解】[]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和Ⅱ各為兩條等壓線，則有，聯(lián)立解得4.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，A、B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)；（ⅱ）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），；（ⅱ），【解析】【分析】【詳解】（i）對B氣體分析，等溫變化，根據(jù)波意耳定律有解得對A氣體分析，根據(jù)波意耳定律有聯(lián)立解得（ⅱ）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，由波意耳定律可得則A此情況下的壓強(qiáng)為則隔板一定會向左運動，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-4]5.如圖，單色光從折射率n=.5