1、2021年高考理综物理真题试卷（全国甲卷）一、选择题:本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。（共8题；共48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2.“旋转纽扣”是
2、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/s2B.100m/s2C.1000m/s2D.10000m/s23.两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， 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
3、、0B.0、2BC.2B、2BD.B、B4.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.6B.8C.10D.145.2021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.6107mD.6108m6.某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、
4、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4eVC.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 ，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 。已知 ，重力加速度大小为g。则（ ） A.物体向上滑动的距离为 B.物体向下滑动时的加速度大小为 C.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8.由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙
5、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，乙加速运动二、非选择题（共4题；共47分）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
6、=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。 s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm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）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30
7、0mV，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_（
8、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/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0（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3
9、00mA时，小灯泡的电功率为W2 ， 则 =_（保留至整数）。 11.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均为d，减速带的宽度远小于d；一质量为m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。已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g。 （1）求小车通过第30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30个
10、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30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的机械能，则L应满足什么条件？ 12.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P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m，电荷量为q（q0）的粒子自电场中某处以大小为v0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Q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PQ的夹角为60，不计重力。 （
11、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板MN的最近距离。 三、物理选修3-3（共2题；共30分）13. （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（V-t）图上的两条直线I和表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15；a、b为直线I上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比 =_；气体在状态b和c的压强之比 =_。 （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
12、将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0 ， 隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0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B的体积减小为 。 （i）求A的体积和B的压强；（）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。14. （1）如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为 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t的取值范围是_st0），质点A位于波峰。求 （i）从t1时刻开始，质点
13、B最少要经过多长时间位于波峰；（ii）t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。答案解析部分一、选择题:本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.【解析】【解答】物块在长平板上运动，假设其平板与铁架台的夹角不变时，物块做匀加速直线运动； 根据牛顿第二定律有：ma=mg 设PQ的水平距离为L，由运动学公式可知 可得 可知 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。故答案为：D。 【分析】当斜面夹角一定时，物块在斜面做匀变速直线运动，利用匀变
14、速运动的位移公式可以求出时间最短的夹角，进而判别下滑时间的大小变化。2.【解析】【解答】已知纽扣转动的转速， 根据角速度和转速的关系有：， 可解得； 再根据向心加速度的公式有：， 可解得：， 故C选项符合题意。故答案为：C。 【分析】已知转速可以求出纽扣其角速度的大小，结合向心加速度的表达式可以求出向心加速度的大小。3.【解析】【解答】如图所示，两直导线折成直角时等效为两个如图的通电直导线；由安培定则可知，FOP导线在M点产生的磁感应强度方向为垂直于纸张向内，EOQ导线在M点产生的磁感应强度为垂直于纸张向外，故M处的磁感应强度为零；同理得FOP导线在N点产生的磁感应强度方向为垂直于纸张向内，E
15、OQ导线在N点产生的磁感应强度为垂直于纸张向内，且导线所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度为B，故N处的磁感应强度为2B；综上分析B符合题意。 故答案为：B。 【分析】利用安培定则可以判别导线周围磁感线的方向，结合平行四边形定则可以求出磁感应强度的大小。4.【解析】【解答】从图可以得出原子核X的符号为， 其原子核Y的符号为；根据衰变的特点可得核反应方程为：由于经过 次 衰变， 次 衰变；根据电荷数有：， 再根据质量数守恒可得 ： 解得 ， 故放出6个电子。故答案为：A。 【分析】利用质量数和电荷数守恒可以求出衰变的次数，利用衰变次数可以求出放出电子的个数。5.【解析】【解答】当忽略火星本身自
16、转时，其火星对表面物体的引力形成物体的重力则 可知 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 ，由万引力提供向心力可知 探测器在椭圆轨道运行时，假设探测器离火星表面最近的距离为d1 ， 离火星表面最远的距离为d2 ， 则可得 近火点到火星中心为 远火点到火星中心为 由开普勒第三定律可知 由以上分析可得 故答案为：C。 【分析】利用引力形成重力可以求出火星半径的大小；再利用引力提供向心力结合周期的大小可以求出火星在停泊轨道的半长轴大小，结合几何关系可以求出天问一号停泊固定与火星表面最远的距离。6.【解析】【解答】A如图所示，由于b、e处于同一等势面上，所以可得b = e，则U
17、be=0， 根据W=qU可得正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A不符合题意； B从图中电势的分布可得a = 3V，d = 7V根据电场力做功与电势差的变化关系有Wad = Uab( - e) = (a - d)( - e) = 4eVB符合题意；C从电势的分布可得其电势沿左不断减小；沿电场线方向电势逐渐降低，且电场强度方向与等势面垂直，则b点处的场强方向向左，C不符合题意；D由于电场线密集处其等势面密集，利用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电场线的密集程度代表电场强度的大小，由上图可看出，b点电场线最密集，则b点处的场强最大，D符合题意。故答案为：BD。 【分析】由于b
18、e两点电势相等，所以正电荷从b点到e点的过程其电场力不做功；利用电势差可以求出电场力做功的大小；利用电势降低的方向可以判别场强的方向；利用电场线的疏密可以比较电场强度的大小。7.【解析】【解答】AC物体从斜面底端回到斜面底端，物体克服滑动摩擦力做功，其摩擦力大小为， 根据动能定理有 物体从斜面底端到斜面顶端，物体克服重力和滑动摩擦力做功，根据动能定理有 整理得 ； A不符合题意，C符合题意；B物体向下滑动时的过程中，其合力为重力的分力和摩擦力所提供，根据牛顿第二定律有：求解得出 B符合题意；D物体向上滑动时的过程中，其摩擦力和重力的分力提供合力，根据牛顿第二定律有 物体向下滑动时的过程中，其摩
19、擦力和重力的分力提供合力，根据牛顿第二定律有 从两个表达式比较可知a上a下由于上升过程中的匀减速直线运动过程也可以逆向为初速度为0的匀加速直线运动，因此上滑和下滑过程都为初速度为0的匀加速直线运动，且运动的位移相等，根据匀变速的位移公式有：由于a上a下则可得出 D不符合题意。故答案为：BC。 【分析】利用物体从斜面底端到顶端的动能定理结合全程的动能定理可以求出物体上滑的距离及与斜面之间的动摩擦因数大小；利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小；利用加速度的比较结合位移公式可以比较运动的时间。8.【解析】【解答】线圈还没进入磁场时做自由落体运动，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
20、入磁场时，根据自由落体运动的速度位移公式有：线圈切割磁场时，根据动生电动势的表达式有：两线圈材料相等（设密度为 ），质量相同（设为 ），则 设材料的电阻率为 ，根据电阻定律有：再根据欧姆定律有：根据安培力的表达式可得：线圈进入磁场时，同时受到重力和安培力的作用，根据牛顿第二定律有 联立可解得 从加速度的表达式可得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 时，其重力大于安培力，甲和乙都做加速度不断变小的加速运动， 当 时，其安培力大于重力，甲和乙都做加速度不断减小的减速运动， 当 时，其安培力等于重力，甲乙两线圈都匀速。故答案为：AB。 【分析】利用动生电动势
21、的表达式结合欧姆定律可以求出感应电流的表达式，结合牛顿第二定律可以判别其线圈加速度的表达式，进而判别与匝数、横截面积的大小无关。二、非选择题9.【解析】【解答】从手机拍摄的图像可以得出相邻相同时间间隔的位移为S1、S2、S3、S4和S5 ， 根据逐差法有 代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小 小铜块下滑过程中受到了重力和摩擦力的作用，对小铜块受力分析，根据牛顿第二定律有：代入加速度大小 ， 可以解得 【分析】利用逐差法可以求出加速度的大小，结合牛顿第二定律可以求出动摩擦因数的大小。10.【解析】【解答】（1）已知电路中的电动势E=6V，小灯泡的额定电压为UV=2.5V；为了避免灯泡两端的电
22、压过大，其定值电阻两端的电压为， 已知灯泡的额定电流为I=0.3A； 根据欧姆定律可得：， 根据R0的计算结果且考虑其他用电器的电阻，R0应选取阻值为10；（2）滑动变阻器在回路中选择分压式接法，开关闭合前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端，使上面的支路分得的电压等于0；（3）当电阻箱的阻值为0时，电压表其读数为灯泡两端的电压，由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，根据欧姆定律可得：小灯泡的电阻为 （4）为了使电压表满偏时对应灯泡两端的电压为3V，则需要把原来的电压表量程扩大为3V，由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，根据串联电路的电流特点有：解
23、得 （5）当小灯泡的电流不断增加时，从坐标点和原点的连线斜率变大，根据k=， 斜率变大时灯丝的电阻增大；（6）由于改装后其电压表的量程为原来的10倍，根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mV，根据改装后的电压表量程可得小灯泡两端电压为0.46V，根据功率的表达式W=IU，则此时小灯泡电功率W1=0.46V0.16A0.074W同理可知当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡两端电压为2.5V，根据功率的表达式W=IU，此时小灯泡电功率W2=2.5V0.3A=0.75W故有 【分析】（1）已知小灯泡的额定电压，结合电动势的大小可以判别定值电阻需要分担的电压，结合欧姆定律可以求出定
24、值电阻的大小； （2）为了保护电路其滑动变阻器的滑片应该打在a端； （3）利用图像可以得出灯泡的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡电阻的大小； （4）利用电压表满偏时灯泡两端的电压为3V，结合欧姆定律可以求出其R2的大小； （5）利用图像坐标和原点连线的斜率变大可以判别电阻不断增大； （6）利用图像电压和电流可以求出小灯泡电功率的大小；利用功率的大小可以求出功率的比值。11.【解析】【分析】（1）小车在光滑下面上滑行时，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，利用速度位移公式可以求出小车通过第30个减速带的速度及刚到达第31个减速带的速度大小，结合动能的变化可以求出损失的机械能大小； （2）小
25、车经过减速带后在水平面做匀减速直线运动，利用动能定理可以求出经过减速带的速度大小；结合全程的动能定理可以求出总损失是机械能大小，除以减速带的个数可以求出平均损失的机械能大小； （3）已知全程的损失的平均机械能和在之后损失的机械能的表达式，利用两者的大小关系可以求出L的大小范围。12.【解析】【分析】（1）已知粒子在电场中做类平抛运动，已知末速度的方向，利用速度的分解可以求出竖直方向的分速度大小，结合速度公式可以求出运动的时间，再利用类平抛运动的位移公式可以求出分运动的位移大小，利用位移的合成可以求出粒子发射位置到达P点距离的大小； （2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出粒子在QN之间恰好离开磁
26、场的运动轨迹，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出磁感应强度的大小范围； （3）画出粒子正好从QN中点离开磁场的运动轨迹，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，利用轨道半径可以求出粒子在磁场中轨迹与挡板MN的最近距离。三、物理选修3-313.【解析】【解答】（1）根据理想气体的状态方程有：， 且T=t+273； 整理得 ；由于体积-温度（V-t）图像可知，直线I为等压线，则a、b两点压强相等，则有 设 时，当气体体积为 其压强为 ，当气体体积为 其压强为 ，气体从b到c的过程其温度不变， 根据理想气体等温变化的状态方程有：由于直线I和各为两条等压线，线上各点斜率相等则有
27、， 联立解得 【分析】（1）利用图像斜率的大小可以判别压强的大小；利用等压变化可以求出b和c状态的压强之比； （2）由于B气体出现等温变化，利用状态方程可以求出B气体的压强，利用B气体的压强可以求出A气体压强的大小，结合A的等温变化可以求出A的体积大小；假设隔板不动，利用等温变化可以求出A的压强进而判别隔板一定发生移动；再利用A和B的等温变化可以求出B的压强和A的体积大小。14.【解析】【解答】已知单色光在真空中的速度大小， 玻璃板的折射率为n=1.5， 根据光速和折射率的关系有：， 解得：当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，光在玻璃板的运动路程等于玻璃板的宽度，此时该单色光通过玻璃板所用时间
28、最短，根据位移公式有：， 当光的入射角是90时，该单色光通过玻璃板折射的角度最大，则经过的路程最大，所用时间最长。由折射定律可知 ， 根据几何关系有：经过的路程；根据位移公式可得：最长时间 【分析】（1）已知光在介质中的折射率，结合光速的大小可以求出光传播的速度大小；利用光垂直射入玻璃板时，利用玻璃板的宽度和光在介质中速度的大小可以求出最短的传播时间；当入射角是90度时，利用折射定律可以求出折射角的大小，结合几何关系可以求出光传播的最长时间； （2）已知波长的大小结合波速的大小可以判别波的周期范围；利用两个质点再次位移相同且方向相同可以求出波的周期，结合波速的大小可以求出波长的大小；利用AB之间的距离可以求出质点B到达波峰所花的时间；从题意可以得出波振动的方程，结合B的位置可以求出质点B的位移大小。
