2021 年高考全国甲卷物理试题年高考全国甲卷物理试题 二二、选择题选择题：本题共本题共 8 小题小题，每小题每小题 6 分分，共共 8 分分。在每小题给出的四个选项中在每小题给出的四个选项中，第第 15 题题 只有一项符合题目要求只有一项符合题目要求，第第 68 题有多项符合题目要求题有多项符合题目要求。全部选对的得全部选对的得 6 分分，选对但不全的选对但不全的 得得 3 分，有选错的得分，有选错的得 0 分。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 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 Q 处静止释放，物块沿平板从 Q 点滑至 P 点所用的时间 t 与夹角的大小有关。若由 30逐渐增大至 60，物块的下滑时间 t 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 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】设 PQ 的水平距离为 L，由运动学公式可知 2 1 sin cos2 L gt 可得 2 4 sin2 L t g 可知45时，t 有最小值，故当从由 30逐渐增大至 60时下滑时间 t 先减小后增大。 故选 D。 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 50r/s，此时纽扣上距 离中心 1cm 处的点向心加速度大小约为（） A. 10m/s2 B. 100m/s2 C. 1000m/s2 D. 10000m/s2 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】纽扣在转动过程中 2100 rad/sn 由向心加速度 22 1000m/sar 故选 C。 3. 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O Q在一条直线上，PO与 OF 在 一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流 I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流 I 时， 所产生的磁场在距离导线 d 处的磁感应强度大小为 B， 则图中与导线距离均为 d 的 M、 N 两点处的磁感应强 度大小分别为（） A. B、0 B. 0、2B C. 2B、2B D. B、B 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在 M 处的磁感应强 度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故 M 处的磁感应强度为零；两直导线在 N 处的磁感应强度方向均 垂直纸面向里，故 M 处的磁感应强度为 2B；综上分析 B 正确。 故选 B。 4. 如图，一个原子核 X 经图中所示的一系列、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. 6 B. 8 C. 10 D. 14 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】由图分析可知，核反应方程为 23820640 928221 XY+He+eab 设经过a次衰变，b次衰变。由电荷数与质量数守恒可得 2382064a；92822ab 解得 8a ，6b 故放出 6 个电子。 故选 A。 5. 2021 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 1.8105s 的椭圆形停泊轨道， 轨道与火星表面的最近距离约为 2.8105m。 已知火星半径约为 3.4106m， 火星表面处自由落体的加速度大小约为 3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为 （） A. 6105mB. 6106mC. 6107m D. 6108m 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】忽略火星自转则 2 GMm mg R 可知 2 GMgR 设与为 1.8105s 的椭圆形停泊轨道周期相同的圆形轨道半径为r，由万引力提供向心力可知 2 22 4GMm mr rT 设近火点到火星中心为 11 RRd 设远火点到火星中心为 22 RRd 由开普勒第三定律可知 3 12 22 () 3 2 RR r TT 由以上分析可得 7 2 6 10 md 故选 C。 6. 某电场的等势面如图所示，图中 a、b、c、d、e 为电场中的 5 个点，则（） A. 一正电荷从 b 点运动到 e 点，电场力做正功 B. 一电子从 a 点运动到 d 点，电场力做功为 4eV C. b 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，b 点的电场强度大小最大 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A由图象可知 b= e 则正电荷从 b 点运动到 e 点，电场力不做功，A 错误； B由图象可知 a= 3V，d= 7V 根据电场力做功与电势能的变化关系有 Wad= Epa- Epd= (a- d)( - e) = 4eV B 正确； C沿电场线方向电势逐渐降低，则 b 点处的场强方向向左，C 错误； D由于电场线与等势面处处垂直，则可画出电场线分布如下图所示 由上图可看出，b 点电场线最密集，则 b 点处的场强最大，D 正确。 故选 BD。 7. 一质量为 m 的物体自倾角为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 k E，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 k 5 E 。已知sin0.6，重力 加速度大小为 g。则（） A. 物体向上滑动的距离为 k 2 E mg B. 物体向下滑动时的加速度大小为 5 g C. 物体与斜面间的动摩擦因数等于 0.5 D. 物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AC物体从斜面底端回到斜面底端根据动能定理有 2 cos 5 k k E mglE 物体从斜面底端到斜面顶端根据动能定理有 sincos0 k mglmglE 整理得 k E l mg ；0.5 A 错误，C 正确； B物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有 sincosmamgmg 求解得出 5 g a B 正确； D物体向上滑动时的根据牛顿第二定律有 sincosmamgmg 上 物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有 sincosmamgmg 下 由上式可知 a上 a下 由于上升过程中的末速度为零，下滑过程中的初速度为零，且走过相同的位移，根据公式 2 1 2 lat 则可得出 tt 下上 D 错误。 故选 BC。 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 （） A. 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 【答案】AB 【解析】 【分析】 【详解】设线圈到磁场的高度为 h，线圈的边长为 l，则线圈下边刚进入磁场时，有 = 2vgh 感应电动势为 EnBlv 两线圈材料相等（设密度为 0 ） ，质量相同（设为m） ，则 0 4mnlS 设材料的电阻率为，则线圈电阻 2 2 0 164n lnl R Sm 感应电流为 0 16 EmBv I Rnl 安培力为 2 0 16 mB v FnBIl 由牛顿第二定律有 mgFma 联立解得 2 0 16 FB v agg m 加速度和线圈的匝数、横截面积无关，则甲和乙进入磁场时，具有相同的加速度。当 2 0 16 B v g 时，甲和 乙都加速运动，当 2 0 16 B v g 时，甲和乙都减速运动，当 2 0 16 B v g 时都匀速。 故选 AB。 三三、非选择题非选择题：第第 91 12 题为必考题题为必考题，每个试题考生都必须作答每个试题考生都必须作答。第第 1 1316 题为选考题题为选考题，考考 生根据要求作答。生根据要求作答。 （一）必考题（一）必考题 9. 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 角为的斜面（已知 sin=0.34，cos=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=0.20s）内 小铜块沿斜面下滑的距离 si（i=1，2，3，4，5） ，如下表所示。 s1s2s3s4s5 5.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm 由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为_m/s2，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 9.80m/s2） 【答案】(1). 0.43(2). 0.32 【解析】 【分析】 【详解】1根据逐差法有 5421 2 2 ssss a T 代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小 2 0.43m/sa 2对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有 sincosmgmgma 代入数据解得 0.32 10. 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 2.5V，额定电流 0.3A） 电压表（量程 300mV，内阻 300） 电流表（量程 300mA，内阻 0.27） 定值电阻 R0 滑动变阻器 R1（阻值 0-20） 电阻箱 R2（最大阻值 9999.9） 电源 E（电动势 6V，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 10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在 0300mA 的 U-I 曲线，R0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“a”或“b”）端； （3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱 R2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、 I， 结果如图 （b） 所示。 当流过电流表的电流为 10mA 时， 小灯泡的电阻为_（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 3V，该同学经计算知，应将 R2的阻值调整为 _。然后调节滑动变阻器 R1，测得数据如下表所示： U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0 I/mA140.0160.0180.0 200.0 220.0240.0260.0 280.0 300.0 （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 160mA，可得此时小灯泡电功率 W1=_W （保留 2 位有效数字） ；当流过电流表的电流为 300mA 时，小灯泡的电功率为 W2，则 2 1 W W =_（保留至 整数） 。 【答案】(1). 10(2). a(3). 0.7(4). 2700(5). 增大(6). 0.074(7). 10 【解析】 【分析】 【详解】 （1）1因为小灯泡额定电压 2.5V，电动势 6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定 值电阻分担的电压 6V2.5V3.5VU 则有 0 3.5V 11.7 0.3A R 则需要描绘小灯泡在 0300mA 的伏安特性曲线，即 R0应选取阻值为 10； （2）2为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 a 端； （3）3由图可知当流过电流表的电流为 10mA 时，电压为 7mV，则小灯泡的电阻为 3 3 7 10 =0.7 10 10 R （4）4由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为 3V 时，有 2VV 30.3 RRR 解得 2 2700R （5）5由图（b）和表格可知流过小灯泡电流