2021年高考真題-物理（重慶卷） 含解析

第第頁(yè)2021年高考物理真題名師評(píng)析（重慶卷）試題評(píng)析本卷考查高中物理各版塊內(nèi)容的基礎(chǔ)知識(shí)和典型物理問題，側(cè)重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和能力的考查，整體難度不大。試題放眼生活，生產(chǎn)，科技，情景新穎，注重用所學(xué)知識(shí)處理實(shí)際問題。例如第1題，以游泳時(shí)手的作用力為背景；第3題以眼動(dòng)儀為情景；第4題以小汽車上電容式加速度傳感器為情景，第6題以電動(dòng)牙刷的充電裝置中變壓器切入；第13題以安全頭盔切入；本卷試題重視基礎(chǔ)，但綜合性和開放性也較強(qiáng)，提醒考生注重教材知識(shí)的同時(shí)，也要重點(diǎn)提升模型建構(gòu)能力和創(chuàng)新能力，需要考生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和物理思想方法，抓住主要因素合理構(gòu)建物理模型。命題新角度：第2題，考查半衰期，角度新穎，第11題設(shè)計(jì)很巧妙，研究金屬小球在水中豎直下落的速度變化，第12題由圖像估算曲線②中太陽(yáng)能電池的最大輸出功率；選考第15題，分辨圖像，都很有新意。第14題考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的類平拋和在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)典創(chuàng)新，綜合性強(qiáng)，難度較大。一.選擇題1.如圖所示，人游泳時(shí)若某時(shí)刻手掌對(duì)水的作用力大小為F，該力與水平方向的夾角為30°，則該力在水平方向的分力大小為A。2F B。F C。F D。F【參考答案】D【名師解析】沿水平方向和豎直方向?qū)⑹终茖?duì)水的作用力分解，則有該力在水平方向的分力大小為Fcos30°=F，選項(xiàng)D正確。2.放射性元素I會(huì)衰變?yōu)榉€(wěn)定的Te，半衰期約為13h，可以用于檢測(cè)人體的甲狀腺對(duì)碘的吸收。若某時(shí)刻I與Te的原子數(shù)量之比為4?1，則通過26h后I與Te的質(zhì)量之比A。1?2B.1?4C.1?8D1?16【參考答案】B【名師解析】根據(jù)題述，I與Te原子數(shù)量之比為4?1，則通過26h（兩個(gè)半衰期）后，4份I衰變剩余1份，生成了3份Te原子，剩余I與Te原子數(shù)量之比為1?4，因?yàn)镮與Te原子質(zhì)量相同，所以通過26h（兩個(gè)半衰期）后，I與Te原子的質(zhì)量之比為1?4，，選項(xiàng)B正確。3.某眼動(dòng)儀可以根據(jù)其微型線圈在磁場(chǎng)中隨眼球運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電流來(lái)追蹤眼球的運(yùn)動(dòng)。若該眼動(dòng)儀線圈面積為S，匝數(shù)為N，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面最初平行于磁場(chǎng)，經(jīng)過時(shí)間t后線圈平面逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至與磁場(chǎng)夾角為θ處，則在這段時(shí)間內(nèi)，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和感應(yīng)電流的方向（從左往右看）為A.，逆時(shí)針。B.，逆時(shí)針。C.，順時(shí)針。D.，順時(shí)針?！緟⒖即鸢浮緼【名師解析】經(jīng)過時(shí)間t，面積為S的線圈平面逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至與磁場(chǎng)夾角為θ處，磁通量變化△Φ=BSsinθ，由法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E=N=。由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，選項(xiàng)A正確。4.電容式加速度傳感器可以用于觸發(fā)汽車安全氣囊等系統(tǒng)。如圖所示，極板M、N組成的電容器視為平行板電容器，M固定，N可左右運(yùn)動(dòng)，通過測(cè)量電容器極板之間電壓的變化來(lái)確定汽車的加速度。當(dāng)汽車減速時(shí)，極板M、N的距離減小，若極板上電荷量保持不變，則該電容器A.電容變小B.極板間電壓變大C.極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D.極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變小【參考答案】C【名師解析】當(dāng)汽車減速時(shí)，極板M、N的距離減小，由平行板電容器的決定式C=可知，電容增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若極板上電荷量保持不變，由電容定義式C=Q/U可知，極板M、N之間電壓變小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于極板上電荷量保持不變，極板正對(duì)面積不變，根據(jù)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)可知，極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。5.如圖所示。豎直平面內(nèi)有兩個(gè)半徑為R，而內(nèi)壁光滑的1/4圓弧軌道，固定在豎直平面內(nèi)，地面水平，O、O1為兩圓弧的圓心，兩圓弧相切于N點(diǎn)。一小物塊從左側(cè)圓弧最高處?kù)o止釋放，當(dāng)通過N點(diǎn)時(shí)，速度大小為（重力加速度為g）A.B.C.D.【參考答案】D【名師解析】由圖中幾何關(guān)系可知，圖中NO連線與水平方向的夾角θ=30°。設(shè)小物塊通過N點(diǎn)時(shí)速度為v，小物塊從左側(cè)圓弧最高點(diǎn)靜止釋放，由機(jī)械能守恒定律，mgRsinθ=mv2，解得：v=，選項(xiàng)D正確。6.某電動(dòng)牙刷的充電裝置含有變壓器，用正弦交流電給此電動(dòng)牙刷充電時(shí)，原線圈兩端的電壓為220V，副線圈兩端的電壓為4.4V，副線圈的電流為1.0A，若將該變壓器視為理想變壓器，則A.原、副線圈匝數(shù)之比為25?1B.原線圈的電流為0.02AC.副線圈兩端的電壓最大值為5VD.原、副線圈的功率之比為50?1【參考答案】B【名師解析】由理想變壓器的變壓公式，可知原副線圈匝數(shù)之比為===，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由理想變壓器的變流公式，==，解得原線圈電流I1=×1.0A=0.02A，選項(xiàng)B正確；根據(jù)有效值與最大值的關(guān)系可知，副線圈兩端的電壓最大值U2m=×U2=×4.4V=6.16V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)理想變壓器輸出功率大于輸入功率可知，原副線圈的功率之比為1?1，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7.質(zhì)量相同的甲乙兩小球（視為質(zhì)點(diǎn)）以不同的初速度豎直上拋，某時(shí)刻兩球發(fā)生正碰。題圖中實(shí)線和虛線分別表示甲乙兩球位置隨時(shí)間變化的曲線，其中虛線關(guān)于t=t1左右對(duì)稱，實(shí)線兩個(gè)頂點(diǎn)的縱坐標(biāo)相同，若小球運(yùn)動(dòng)中除碰撞外僅受重力，則A.t=0時(shí)刻，甲的速率大于乙的速率B.碰撞前后瞬間，乙的動(dòng)量不變C.碰撞前后瞬間，甲的動(dòng)能不變D.碰撞后甲的機(jī)械能大于乙的機(jī)械能【參考答案】C【名師解析】根據(jù)位移圖像斜率表示速度可知，t=0時(shí)刻，甲的速率小于乙的速率，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)甲乙兩球位移圖像可知，碰撞前后瞬間，兩球交換速度，方向反向。根據(jù)題述，虛線（乙的位移圖像）關(guān)于t=t1左右對(duì)稱，所以碰撞前后瞬間，乙的動(dòng)量大小不變，方向變化，甲的動(dòng)能不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤C正確；根據(jù)題述，實(shí)線兩個(gè)頂點(diǎn)的縱坐標(biāo)相同，可知碰撞后甲的機(jī)械能與乙的機(jī)械能相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.2021年5月15日“祝融號(hào)”火星車成功著陸火星表面，是我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展中具有里程碑意義的進(jìn)展。此前我國(guó)“玉兔二號(hào)”月球車首次實(shí)現(xiàn)月球背面軟著陸，若“祝融號(hào)”的質(zhì)量是“玉兔二號(hào)”的K倍，火星的質(zhì)量是月球的N倍，火星的半徑是月球的P倍，火星語(yǔ)月球均視為球體，則A.火星的平均密度是月球的倍，B.火星的第一宇宙速度是月球的C.火星的重力加速度大小是月球表面的D.火星對(duì)“祝融號(hào)”引力大小是月球?qū)Α坝裢枚?hào)”引力的倍【參考答案】AD【名師解析】根據(jù)密度的定義，ρ=M/V，體積V=，可知火星的平均密度與月球的平均密度之比為==N×1/P3=，即火星的平均密度是月球的倍，選項(xiàng)A正確；由G=mg，可知火星的重力加速度與月球表面的重力加速度之比為==N×1/P2=，即火星的重力加速度是月球表面的重力加速度的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由G=mg，v=，可知火星的第一宇宙速度與月球的第一宇宙速度之比為===，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由萬(wàn)有引力定律，F(xiàn)=G，可知火星對(duì)“祝融號(hào)”引力大小與月球?qū)Α坝裢枚?hào)”引力大小之比為==N×K×1/P2=，即火星對(duì)“祝融號(hào)”引力大小是月球?qū)Α坝裢枚?hào)”引力大小的倍，選項(xiàng)D正確。9.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種天平，其裝置如題圖所示。兩相同的同軸圓線圈M、N水平固定，圓線圈P與MN共軸且平行等距。初始時(shí)，線圈M、N通以等大反向的電流后，在線圈P處產(chǎn)生沿半徑方向的磁場(chǎng)，線圈P內(nèi)無(wú)電流且天平平衡。設(shè)從上往下看順時(shí)針方向?yàn)檎?。?dāng)左托盤放入重物后，要使線圈P仍在原位置且天平平衡，可能的辦法是A.若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向外，則在P中通入正向電流B.若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向外，則在P中通入負(fù)向電流C.若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向內(nèi)，則在P中通入正向電流D.若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向內(nèi)，則在P中通入負(fù)向電流【參考答案】BC【名師解析】當(dāng)左托盤放入重物后，要使線圈P仍在原位置且天平平衡，則需要線圈P需要受到豎直向下的安培力。若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向外，由左手定則可知，可在P中通入負(fù)向電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；若P處磁場(chǎng)方向沿半徑向內(nèi)，由左手定則可知，可在P中通入正向電流，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。10.額定功率相同的甲、乙兩車在同一水平路面上從靜止啟動(dòng)，其發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力隨時(shí)間的變化曲線如題圖所示。兩車分別從t1和t3時(shí)刻開始以額定功率行駛，從t2和t4時(shí)刻開始牽引力均視為不變。若兩車行駛時(shí)所受的阻力大小與重力成正比，且比例系數(shù)相同，則A.甲車的總重比乙車大B.甲車比乙車先開始運(yùn)動(dòng)C.甲車在t1時(shí)刻和乙車在t3時(shí)刻的速率相同D.甲車在t2時(shí)刻和乙車在t4時(shí)刻的速率相同【參考答案】ABC【名師解析】根據(jù)題述，兩車額定功率P相同，所受阻力f=kmg。根據(jù)甲車t2時(shí)刻后和乙車t4時(shí)刻后兩車牽引力不變時(shí)甲車牽引力大于乙車，由F=f=kmg，可知甲車的總重比乙車大，選項(xiàng)A正確；對(duì)甲乙兩車啟動(dòng)的第一階段，當(dāng)甲的牽引力達(dá)到最大值F時(shí)，乙的牽引力小于行駛時(shí)所受的阻力，故甲車比乙車先開始運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；t2時(shí)刻甲車達(dá)到最大速度，t4時(shí)刻乙車達(dá)到最大速度，根據(jù)汽車的額定功率P=fvm=kmgvm，由于甲車的總重比乙車大，所以甲車在t2時(shí)刻的速率小于乙車在t4時(shí)刻的速率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；對(duì)于牽引力不變階段，兩車分別從t1和t3時(shí)刻開始以額定功率行駛，由P=Fv，P、F同大小，則速度相同，甲車在t1時(shí)刻的速率等于乙車在t3時(shí)刻的速率，選項(xiàng)C正確。二.實(shí)驗(yàn)題11.某同學(xué)用手機(jī)和帶刻度的玻璃筒等器材研究金屬小球在水中豎直下落的速度變化情況。他用手機(jī)拍攝功能記錄小球在水中靜止釋放后位置隨時(shí)間的變化，每1/60s拍攝一張照片。（1）取某張照片中小球的位置為0號(hào)位置，然后依次每隔3張照片標(biāo)記一次小球的位置，則相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)間間隔是s。（2）測(cè)得小球位置x隨時(shí)間t變化曲線如題圖所示，由圖可知，小球在0.15s~0.35s時(shí)間段平均速度的大?。ㄟx填“大于”、“等于”、“小于”）在0.45s~0.65s時(shí)間段內(nèi)平均速度的大小。（3）在實(shí)驗(yàn)器材不變的情況下，能夠減小實(shí)驗(yàn)誤差測(cè)量誤差的方法有：（寫出一種即可）【參考答案】（1）1/15s（2）小于（3）每張照片標(biāo)記一次小球的位置【名師解析】（1）相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)間間隔是T=4×1/60s=1/15s。（2）小球在0.15s~0.35s時(shí)間內(nèi)（△t=0.35s-0.15s=0.20s）位移△x=240mm-40mm=200mm=0.200m，平均速度大小為v1=△x/△t=1.0m/s；小球在0.45s~0.65s時(shí)間內(nèi)（△t=0.65s-0.45s=0.20s）位移△x=750mm-400mm=350mm=0.350m，平均速度大小為v2=△x/△t=1.75m/s；由此可知小球在0.15s~0.35s時(shí)間內(nèi)平均速度的大小小于小球在0.45s~0.65s時(shí)間內(nèi)的平均速度的大小。（3）在實(shí)驗(yàn)器材不變的情況下，能夠減小實(shí)驗(yàn)誤差測(cè)量誤差的方法有：每張照片標(biāo)記一次小球的位置。12.（9分）某興趣小組使用如圖1電路，探究太陽(yáng)能電池的輸出功率與光照強(qiáng)度及外電路電阻的關(guān)系，其中P為電阻箱，R0是阻值為37.9kΩ的定值電阻，E是太陽(yáng)能電池，是電流表（量程0~100μA，內(nèi)阻2.10kΩ）（1）實(shí)驗(yàn)中若電流表的指針位置如題圖2所示，則電阻箱P兩端的電壓是V。（保留3位有效數(shù)字）（2）在某光照強(qiáng)度下，測(cè)得太陽(yáng)能電池的輸出電壓U與電阻箱P的電阻R之間的關(guān)系如圖3中的曲線①所示。不考慮電流表和電阻R0消耗的功率，由該曲線可知，M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能電池的輸出功率是mW。（保留3位有效數(shù)字）（3）在另一更大光照強(qiáng)度下，測(cè)得U——R關(guān)系如圖3中的曲線②所示。同樣不考慮電流表和電阻R0消耗的功率，與曲線①相比，在電阻R相同的情況下，曲線②中太陽(yáng)能電池的輸出功率（選填“較小”、“較大”），由圖像估算曲線②中太陽(yáng)能電池的最大輸出功率約為mW。（保留3位有效數(shù)字）【參考答案】（1）2.48（2）40.5（3）較大【名師解析】（1）根據(jù)電流表讀數(shù)規(guī)則，電流表讀數(shù)是I=62.0μA=6.20×10-5A。電阻箱P兩端的電壓是U=I（rg+R0）=6.20×10-5×（2.10+37.9）×103V=2.48V。（2）M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓U=1.80V，電阻R=80.0Ω，太陽(yáng)能電池的輸出功率P=U2/R=4.05×10-2W=40.5mW。（3）與曲線①相比，在電阻R相同的情況下，曲線②中太陽(yáng)能電池的電壓較大，由P=U2/R可知，曲線②中太陽(yáng)能電池的輸出電功率較大。由圖像②可知，太陽(yáng)能電池電動(dòng)勢(shì)為E=2.80V，太陽(yáng)能電池的內(nèi)阻隨外接電阻R的增大而減小，可估算出當(dāng)R=30Ω時(shí)電池內(nèi)阻約為30Ω，太陽(yáng)能電池輸出功率最大，最大輸出電功率P=E2/4R=0.0667W=66.7mW。13.(12分)我國(guó)規(guī)定摩托車、電動(dòng)自行車騎乘人員必須依法佩戴具有緩沖作用的安全頭盔。小明對(duì)某輕質(zhì)頭盔的安全性能進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。某次，他在頭盔中裝入質(zhì)量為5.0kg的物體（物體與頭盔密切接觸），使其從1.80m的高處自由落下（題13圖），并與水平地面發(fā)生碰撞，頭盔厚度被擠壓了0.03m時(shí)，物體的速度減小到零。擠壓過程不計(jì)物體重力，且視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，不考慮物體和地面的形變，忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。求：（1）頭盔接觸地面前瞬間的速度大??；（2）物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（3）物體在勻減速直線運(yùn)動(dòng)過程中所受平均作用力的大小?！久麕熃馕觥浚?）由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，v2=2gh，解得v=6m/s。（2）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，△x=t，解得t=0.01s（3）由動(dòng)量定理，F(xiàn)t=mv，解得F=3000N14.（18分）如圖1所示的Oxy豎直平面內(nèi)，在原點(diǎn)O有一粒子源，可沿x軸正方向發(fā)射速度不同、比荷均為q/m的帶正電的粒子。在x≥L的區(qū)域僅有垂直于平面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；x＜L的區(qū)域僅有如圖2所示的電場(chǎng)，0~t0時(shí)間內(nèi)和2t0時(shí)刻后的勻強(qiáng)電場(chǎng)大小相等，方向相反（0~t0時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)方向豎直向下），t0~2t0時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零。在磁場(chǎng)左邊界x=L直線上的某點(diǎn)，固定一粒子收集器（圖中未畫出）。0時(shí)刻發(fā)射的A粒子在t0時(shí)刻經(jīng)過左邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，最終被收集器收集；B粒子在t0/3時(shí)刻以與A粒子相同的發(fā)射速度發(fā)射，第一次經(jīng)過磁場(chǎng)左邊界的位置坐標(biāo)為（L，-4L/9）；C粒子在t0時(shí)刻發(fā)射，其發(fā)射速度是A粒子發(fā)射速度的1/4，不經(jīng)過磁場(chǎng)能被收集器收集。忽略粒子間相互作用力和粒子重力，不考慮邊界效應(yīng)。（1）求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。唬?）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；（3）設(shè)2t0時(shí)刻發(fā)射的粒子能被收集器收集，求其有可能的發(fā)射速度大小。【名師解析】(1)設(shè)A粒子發(fā)射速度為v，分別畫出ABC粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。根據(jù)題述可知，L=vt0，對(duì)B粒子沿y方向運(yùn)動(dòng)，qE=ma，聯(lián)立解得：E=（2）設(shè)收集器的位置坐標(biāo)為（L，y），對(duì)C粒子，L=0.25v·4t0，y=對(duì)A粒子，L=vt0，y’=A粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)沿x方向分速度為vx=v=，沿y方向分速度，vy=at0=tanθ==1，2rcosθ=y+y’=5at02=5L解得r=A粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度vA=v，由洛倫茲力提供向心力，qvAB=m解得B=。（3）設(shè)2t0時(shí)刻發(fā)射的粒子速度為v1，經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后直接被收集器收集，如圖，則有=，解得v1=設(shè)2t0時(shí)刻發(fā)射的粒子速度為v2，先經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，后進(jìn)入磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后被收集器收集，如圖。L=v2t，y’=,y=y’+2r’cosα，qv’B=m，v’cosα=v2，聯(lián)立解得：v2=，v2’=所有可能的發(fā)射速度為：，，。四。選做題15.【物理——選修3-3】（12分）（1）（4分）圖1和圖2中曲線I、II、III分別描述了某物理量隨分之間的距離變化的規(guī)律，r0為平衡位置?，F(xiàn)有如下物理量：①分子勢(shì)能，②分子間引力，③分子間斥力，④分子間引力和斥力的合力，則曲線I、II、III對(duì)應(yīng)的物理量分別是（在給出的4個(gè)選項(xiàng)中。只有一個(gè)符合要求的）A.①③②B.②④③C.④①③D.①④③【參考答案】D【名師解析】根據(jù)分子處于平衡位置（即分子之間距離為r0）時(shí)分子勢(shì)能最小可知，曲線I為分子勢(shì)能隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子處于平衡位置（即分子之間距離為r0）時(shí)分子力為零，可知曲線II為分子力隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子之間斥力隨分子之間距離的增大而減小，可知曲線III為分子斥力隨分子之間距離r變化的圖像；選項(xiàng)D正確。（2）（8分）定高氣球是種氣象氣球，充氣完成后，其容積變化可以忽略?，F(xiàn)有容積為V1的某氣罐裝有溫度為T1、壓強(qiáng)為p1的氦氣，將該氣罐與未充氣的某定高氣球連通充氣。當(dāng)充氣完成后達(dá)到平衡狀態(tài)后，氣罐和球內(nèi)的溫度均為T1，壓