2021年高考全國乙卷物理試題（解析版）

2021年高考全國乙卷物理試卷1. 如圖，光滑水平地面上有一小車，一輕彈簧的一端與車廂的擋板相連，另一端與滑塊相連，滑塊與車廂的水平底板間有摩擦。用力向右推動車廂使彈簧壓縮，撤去推力時滑塊在車廂底板上有相對滑動。在地面參考系（可視為慣性系）中，從撤去推力開始，小車、彈簧和滑塊組成的系統(tǒng)（）A. 動量守恒，機械能守恒B. 動量守恒，機械能不守恒C. 動量不守恒，機械能守恒D. 動量不守恒，機械能不守恒【答案】B【解析】【分析】【詳解】因為滑塊與車廂水平底板間有摩擦，且撤去推力后滑塊在車廂底板上有相對滑動，即摩擦力做功，而水平地面是光滑的；以小車、彈簧和滑塊組成的系統(tǒng)，根據(jù)動量守恒和機械能守恒的條件可知撤去推力后該系統(tǒng)動量守恒，機械能不守恒。故選B。2. 如圖（a），在一塊很大的接地金屬平板的上方固定一負電荷。由于靜電感應(yīng)，在金屬平板上表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷，金屬板上方電場的等勢面如圖（b）中虛線所示，相鄰等勢面間的電勢差都相等。若將一正試探電荷先后放于M和N處，該試探電荷受到的電場力大小分別為和，相應(yīng)的電勢能分別為和，則（）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】【詳解】由圖中等勢面的疏密程度可知根據(jù)可知由題可知圖中電場線是由金屬板指向負電荷，設(shè)將該試探電荷從M點移到N點，可知電場力做正功，電勢能減小，即故選A。3. 如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，質(zhì)量為m、電荷量為的帶電粒子從圓周上的M點沿直徑方向射入磁場。若粒子射入磁場時的速度大小為，離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)；若射入磁場時的速度大小為，離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)，不計重力，則為（）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【分析】【詳解】根據(jù)題意做出粒子的圓心如圖所示設(shè)圓形磁場區(qū)域的半徑為R，根據(jù)幾何關(guān)系有第一次的半徑第二次的半徑根據(jù)洛倫茲力提供向心力有可得所以故選B。4. 醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素產(chǎn)生射線，而是由半衰期相對較長的衰變產(chǎn)生的。對于質(zhì)量為的，經(jīng)過時間t后剩余的質(zhì)量為m，其圖線如圖所示。從圖中可以得到的半衰期為（）A B. C. D. 【答案】C【解析】【分析】【詳解】由圖可知從到恰好衰變了一半，根據(jù)半衰期的定義可知半衰期為故選C。5. 科學(xué)家對銀河系中心附近的恒星S2進行了多年的持續(xù)觀測，給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示。科學(xué)家認為S2的運動軌跡是半長軸約為（太陽到地球的距離為）的橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。這項研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎。若認為S2所受的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力，設(shè)太陽的質(zhì)量為M，可以推測出該黑洞質(zhì)量約為（）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【分析】【詳解】可以近似把S2看成勻速圓周運動，由圖可知，S2繞黑洞的周期T=16年，地球的公轉(zhuǎn)周期T0=1年，S2繞黑洞做圓周運動的半徑r與地球繞太陽做圓周運動的半徑R關(guān)系是 地球繞太陽的向心力由太陽對地球的引力提供，由向心力公式可知解得太陽的質(zhì)量為同理S2繞黑洞的向心力由黑洞對它的萬有引力提供，由向心力公式可知解得黑洞的質(zhì)量為綜上可得故選B。6. 水平桌面上，一質(zhì)量為m的物體在水平恒力F拉動下從靜止開始運動，物體通過的路程等于時，速度的大小為，此時撤去F，物體繼續(xù)滑行的路程后停止運動，重力加速度大小為g，則（）A. 在此過程中F所做的功為B. 在此過中F的沖量大小等于C. 物體與桌面間的動摩擦因數(shù)等于D. F的大小等于物體所受滑動摩擦力大小的2倍【答案】BC【解析】【分析】【詳解】CD外力撤去前，由牛頓第二定律可知 由速度位移公式有外力撤去后，由牛頓第二定律可知 由速度位移公式有 由可得，水平恒力動摩擦因數(shù)滑動摩擦力可知F的大小等于物體所受滑動摩擦力大小的3倍，故C正確，D錯誤；A在此過程中，外力F做功為故A錯誤；B由平均速度公式可知，外力F作用時間在此過程中，F(xiàn)的沖量大小是故B正確。故選BC。7. 四個帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別、它們先后以相同的速度從坐標(biāo)原點沿x軸正方向射入一勻強電場中，電場方向與y軸平行，不計重力，下列描繪這四個粒子運動軌跡的圖像中，可能正確的是（）A. B. C. D. 【答案】AD【解析】【分析】【詳解】帶電粒子在勻強電場中做類平拋運動，加速度由類平拋運動規(guī)律可知，帶電粒子的在電場中運動時間為離開電場時，帶電粒子的偏轉(zhuǎn)角的正切為因為四個帶電的粒子的初速相同，電場強度相同，極板長度相同，所以偏轉(zhuǎn)角只與比荷有關(guān)，前面三個帶電粒子帶正電，一個帶電粒子帶負電，所以一個粒子與另外三個粒子的偏轉(zhuǎn)方向不同；粒子與粒子的比荷相同，所以偏轉(zhuǎn)角相同，軌跡相同，且與粒子的比荷也相同，所以、三個粒子偏轉(zhuǎn)角相同，但粒子與前兩個粒子的偏轉(zhuǎn)方向相反；粒子的比荷與、粒子的比荷小，所以粒子比、粒子的偏轉(zhuǎn)角小，但都帶正電，偏轉(zhuǎn)方向相同。故選AD。8. 水平地面上有一質(zhì)量為的長木板，木板的左端上有一質(zhì)量為的物塊，如圖（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物塊上，F(xiàn)隨時間t的變化關(guān)系如圖（b）所示，其中、分別為、時刻F的大小。木板的加速度隨時間t的變化關(guān)系如圖（c）所示。已知木板與地面間的動摩擦因數(shù)為，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為，假設(shè)最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動摩擦力相等，重力加速度大小為g。則（）A. B. C. D. 在時間段物塊與木板加速度相等【答案】BCD【解析】【分析】【詳解】A圖（c）可知，t1時滑塊木板一起剛在從水平滑動，此時滑塊與木板相對靜止，木板剛要滑動，此時以整體為對象有故A錯誤；BC圖（c）可知，t2滑塊與木板剛要發(fā)生相對滑動，以整體為對象， 根據(jù)牛頓第二定律，有以木板為對象，根據(jù)牛頓第二定律，有解得故BC正確；D圖（c）可知，0t2這段時間滑塊與木板相對靜止，所以有相同的加速度，故D正確。故選BCD。三、非選擇題：第912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. 某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學(xué)使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示（圖中未包括小球剛離開軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為。該同學(xué)在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中標(biāo)出。完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（1）小球運動到圖（b）中位置A時，其速度的水平分量大小為_，豎直分量大小為_；（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開?！敬鸢浮?(1). 1.0 (2). 2.0 (3). 9.7【解析】【分析】【詳解】（1）1因小球水平方向做勻速直線運動，因此速度為2豎直方向做自由落體運動，因此A點的豎直速度可由平均速度等于時間中點的瞬時速度求得（2）3由豎直方向的自由落體運動可得代入數(shù)據(jù)可得10. 一實驗小組利用圖（a）所示的電路測量一電池的電動勢E（約）和內(nèi)阻r（小于）。圖中電壓表量程為，內(nèi)阻：定值電阻；電阻箱R，最大阻值為；S為開關(guān)。按電路圖連接電路。完成下列填空：（1）為保護電壓表，閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路電阻值可以選_（填“5.0”或“15.0”）；（2）閉合開關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U；（3）根據(jù)圖（a）所示電路，用R、E和r表示，得_；（4）利用測量數(shù)據(jù)，做圖線，如圖（b）所示：（5）通過圖（b）可得_V（保留2位小數(shù)），_（保留1位小數(shù)）；（6）若將圖（a）中的電壓表當(dāng)成理想電表，得到的電源電動勢為，由此產(chǎn)生的誤差為_%。【答案】 (1). 15.0 (2). (3). 1.55 (4). 1.0 (5). 5【解析】【分析】【詳解】（1）1為了避免電壓表被燒壞，接通電路時電壓表兩端的電壓不能比電表滿偏電壓大，則由并聯(lián)電路分壓可得代入數(shù)據(jù)解得因此選。（3）2由閉合回路的歐姆定律可得化簡可得（5）34由上面公式可得，由圖象計算可得，代入可得，（6）5如果電壓表為理想電壓表，則可有則此時因此誤差為11. 一籃球質(zhì)量為，一運動員使其從距地面高度為處由靜止自由落下，反彈高度為。若使籃球從距地面的高度由靜止下落，并在開始下落的同時向下拍球、球落地后反彈的高度也為。假設(shè)運動員拍球時對球的作用力為恒力，作用時間為；該籃球每次與地面碰撞前后的動能的比值不變。重力加速度大小取，不計空氣阻力。求：（1）運動員拍球過程中對籃球所做的功；（2）運動員拍球時對籃球的作用力的大小?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【分析】【詳解】（1）第一次籃球下落的過程中由動能定理可得籃球反彈后向上運動的過程由動能定理可得第二次從1.5m的高度靜止下落，同時向下拍球，在籃球反彈上升的過程中，由動能定理可得第二次從1.5m的高度靜止下落，同時向下拍球，籃球下落過程中，由動能定理可得因籃球每次和地面撞擊的前后動能的比值不變，則有比例關(guān)系代入數(shù)據(jù)可得（2）因作用力是恒力，在恒力作用下籃球向下做勻加速直線運動，因此有牛頓第二定律可得在拍球時間內(nèi)運動的位移為做得功為聯(lián)立可得（舍去）12. 如圖，一傾角為的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量的U型導(dǎo)體框，導(dǎo)體框的電阻忽略不計；一電阻的金屬棒的兩端置于導(dǎo)體框上，與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路；與斜面底邊平行，長度。初始時與相距，金屬棒與導(dǎo)體框同時由靜止開始下滑，金屬棒下滑距離后進入一方向垂直于斜面的勻強磁場區(qū)域，磁場邊界（圖中虛線）與斜面底邊平行；金屬棒在磁場中做勻速運動，直至離開磁場區(qū)域。當(dāng)金屬棒離開磁場的瞬間，導(dǎo)體框的邊正好進入磁場，并在勻速運動一段距離后開始加速。已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸良好，磁場的磁感應(yīng)強度大小，重力加速度大小取。求： （1）金屬棒在磁場中運動時所受安培力的大??；（2）金屬棒的質(zhì)量以及金屬棒與導(dǎo)體框之間的動摩擦因數(shù)；（3）導(dǎo)體框勻速運動的距離?！敬鸢浮浚?）；（2），；（3）【解析】【分析】【詳解】（1）根據(jù)題意可得金屬棒和導(dǎo)體框在沒有進入磁場時一起做勻加速直線運動，由動能定理可得代入數(shù)據(jù)解得金屬棒在磁場中切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得由閉合回路的歐姆定律可得則導(dǎo)體棒剛進入磁場時受到的安培力為（2）金屬棒進入磁場以后因為瞬間受到安培力的作用，根據(jù)楞次定律可知金屬棒的安培力沿斜面向上，之后金屬棒相對導(dǎo)體框向上運動，因此金屬棒受到導(dǎo)體框給的沿斜面向下的滑動摩擦力，因勻速運動，可有此時導(dǎo)體框向下做勻加速運動，根據(jù)牛頓第二定律可得設(shè)磁場區(qū)域的寬度為x，則金屬棒在磁場中運動的時間為則此時導(dǎo)體框的速度為則導(dǎo)體框的位移因此導(dǎo)體框和金屬棒的相對位移為由題意當(dāng)金屬棒離開磁場時金屬框的上端EF剛好進入線框，則有位移關(guān)系金屬框進入磁場時勻速運動，此時的電動勢為，導(dǎo)體框受到向上的安培力和滑動摩擦力，因此可得聯(lián)立以上可得，（3）金屬棒出磁場以后，速度小于導(dǎo)體框的速度，因此受到向下的摩擦力，做加速運動，則有金屬棒向下加速，導(dǎo)體框勻速，當(dāng)共速時導(dǎo)體框不再勻速，則有導(dǎo)體框勻速運動的距離為代入數(shù)據(jù)解得（二）選考題：物理選修3-313. 如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)經(jīng)熱力學(xué)過程、后又回到狀態(tài)a。對于、三個過程，下列說法正確的是（）A. 過程中，氣體始終吸熱B. 過程中，氣體始終放熱C. 過程中，氣體對外界做功D. 過程中，氣體的溫度先降低后升高E. 過程中，氣體的溫度先升高后降低【答案】ABE【解析】【分析】【詳解】A由理想氣體的圖可知，理想氣體經(jīng)歷ab過程，體積不變，則，而壓強增大，由可知，理想氣體的溫度升高，則內(nèi)能增大，由可知，氣體一直吸熱，故A正確；BC理想氣體經(jīng)歷ca過程為等壓壓縮，則外界對氣體做功，由知溫度降低，即內(nèi)能減少，由可知，即氣體放熱，故B正確，C錯誤；DE由可知，圖像的坐標(biāo)圍成的面積反映溫度，b狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)面積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)面積更大，故bc過程的溫度先升高后降低，故D錯誤，E正確；故選ABE。14. 如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管A、B、C粗細均勻，A、B兩管的上端封閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連通。A、B兩管的長度分別為，。將水銀從C管緩慢注入，直至B、C兩管內(nèi)水銀柱的高度差。已知外界大氣壓為。求A、B兩管內(nèi)水銀柱的高度差?！敬鸢浮俊窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻繉管中的氣體，水銀還未上升產(chǎn)生高度差時，初態(tài)為壓強，體積為，末態(tài)壓強為，設(shè)水銀柱離下端同一水平面的高度為，體積為，由水銀柱的平衡條件有B管氣體發(fā)生等溫壓縮，有聯(lián)立解得對A管中的氣體，初態(tài)為壓強，體積為，末態(tài)壓強為，設(shè)水銀柱離下端同一水平面的高度為，則氣體體積為，由水銀柱的平衡條件有A管氣體發(fā)生等溫壓縮，有聯(lián)立可得解得或則兩水銀柱的高度差為【物理選修3-4】15. 圖中實線為一列簡諧橫波在某一時刻的波形曲線，經(jīng)過后，其波形曲線如圖中虛線所示。已知該波的周期T大于，若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為_，周期為_s，若波是沿x軸負方向傳播的，該波的周期為_s?！敬鸢浮?(1). 0.5 (2). 0.4 (3). 1.2【解析】【分析】【詳解】（1）若波是沿x軸正方向傳播，波形移動了15cm，由此可求出波速和周期：（2）若波是沿x軸負方向傳播的，波形移動了5cm，由此可求出波速和周期：16. 用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實驗中用A、B兩個大頭針確定入射光路、C、D兩個大頭針確定出射光路，O和分別是入射點和出射點，如圖（a）所示。測得玻璃磚厚度為，A到過O點的法線的距離，M到玻璃磚的距離，到的距離為。（）求玻璃磚折射率；（）用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實驗，玻璃磚的截面如圖（b）所示。光從上表面入射，入時角從0逐漸增大，達到時，玻璃磚下表面的出射光線恰好消失。求此玻璃磚上下表面的夾角?！敬鸢浮浚╥） （ii）15【解析】【分析】【詳解】（i）從O點射入時，設(shè)入射角為，折射角為。根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)可得：再由折射定律可得玻璃磚的折射率：（ii）當(dāng)入射角為45時，設(shè)折射角為，由折射定律：可求得：再設(shè)此玻璃磚上下表面的夾角為，光路圖如下：而此時出射光線恰好消失，則說明發(fā)生全反射，有：解得：由幾何關(guān)系可知：即玻璃磚上下表面的夾角：