2021年普通高等学校招生全国统一考试 物理 (全国乙卷) 解析版 含答案.doc

1、2021 年普通高等学校招生全国统一考试（乙卷） 物物 理理 一、单选题 14.如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相 连，滑块与车厢的水平底板有摩擦。用力向右推动车厢，使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车 厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和 滑块组成的系统（） A. 动量守恒，机械能守恒 B. 动量守恒，机械能不守恒 C. 动量不守恒，机械能守恒 D. 动量不守恒，机械能不守恒 【答案】 B 【解析】 水平地面光滑，合外力为零，所以动量守恒;对于系统而言，存在摩擦阻力对系统做负功， 所以系统机械能不守恒。 15.

2、如图（a） ，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应，在金属 平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图（b）中虚线所示，相邻等势面间 的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处，该试探电荷受到的电场力大小分 别是 M F 和 N F ，相应的电势能分别为 pM E 和 pN E ，则（） 图（a）图（b） A. MN FF ， pMpN EE B. MN FF ， pMpN EE C. MN FF ， pMpN EE D. MN FF ， pMpN EE 【答案】 A 【解析】 从图中可以看出M点间距大于N点间距， 所以 MN EE;因为带电粒子为正电， MN

3、 , 所以 pMPN EE。 16. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为 (0)q q 的带电 粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为 1 v ，离 开磁场时速度方向偏转90； 若射入磁场时的速度大小为 2 v ， 离开磁场时速度方向偏转60。 不计重力，则 2 1 v v 为（） A. 1 2 B. 3 3 C. 3 2 D. 3 【答案】 B 【解析】 画出两个粒子的半径，可以算得两个粒子的半径比为1:3,所以两个粒子速度之比为 1:3。17.医学治疗中常用放射性核素 113In 产生射线，而 113In 是由半衰期相对较长的 1

4、13 Sn衰变产生的。 对于质量为 0 m 的 113Sn ， 经过时间 后剩余的 113Sn 质量为m， 其 0 m t m 图线如图所示。从图中可以得到 113Sn 的半衰期为（） A. 67.3d B. 101.0d C. 115.1d D. 124.9d 【答案】 C 【解析】 从第二个点开始看，从2/3衰变成1/3，所花时间为115.1d，因此，半衰期为115.1d。 18. 科学家对银河系中心附近的恒星 2S 进行了多年的持续观测， 给出1994年到2002年间 2S 的位置如图所示。科学家认为 2S 的运动轨迹是半长轴为1000AU（太阳到地球的距离 为1AU）的椭圆，银河系中心

5、可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔 物理学奖。若认为 2S 所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可 以推测出该黑洞质量约为（） A. 4 4 10 M B. 6 4 10 M C. 8 4 10 M D. 10 4 10 M 【答案】 B 【解析】 由万有引力和圆周运动的周期公式可以推出 32 /aT和中心天体的质量成正比，因此黑洞的 质量比，上太阳的质量为 326 1000 /164*10。 二、多选题 19.水平桌面上， 一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动。 物体通过的路程 等于 0 s 时，速度的大小为 0 v ，此时撤去F，物体继

6、续滑行 0 2s 的路程后停止运动。重力加 速度大小为 g 。则（） A. 在此过程中F所做的功为 2 0 1 2 mv B. 在此过程中F的冲量大小等于 0 1 2 mv C. 物体与桌面间的动摩擦因素等于 2 0 0 4 v s g D.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍 【答案】 BC 【解析】 对加速过程用动量定理，得出合外力做的功 2 0 / 2Imv,所以 A 错;对整个过程用动量定理 30Ftf t，再对减速过程用动量定理 0 2-f tmv，可以求得 B 对;对减速过程用运动学 公式可以求得 C 正确;画出物体运动的vt图像，可以得出:1:2aa 减加 ,所以牵引力 :3

7、:1Ff , D 错。 20.四个带电粒子的电荷量和质量分别为( ,)q m 、( ,2 )qm 、( 3 ,3 ) qm 、( ,)q m ，它们 先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中， 电场方向与 y 轴平行。 不计 重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是（） A. B. C. D. 【答案】 AD 【解析】 对三个粒子用牛二，求出其中两个粒子的加速度相同，因此会有两个粒子轨迹重合, 排除 C; 因为所有粒子均做类平抛运动，因此，排除 B。 21.水平地面上有一质量为 1 m 的长木板，木板的左端上有一质量为 2 m 的物块，如图（a） 所示。 用水平向右

8、的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图 （b） 所示， 其中 1 F 、 2 F 分别为 1 t 、 2 t 时刻F的大小。木板的加速度 1 a 随时间t的变化关系如图（c）所示。已 知木板与地面间的动摩擦因素为 1 ，物块与木板间的动摩擦因素为 2 。假设最大静摩擦力 均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则（） 图（a）图（b）图（c） A. 111 Fm g B. 212 221 1 () () m mm Fg m C. 12 21 2 mm m D. 在 2 0 t 时间段物块与木板加速度相等 【答案】 BCD 【解析】 由图像可以得出， 1 0 t， 两个物体均静止，

9、1 2 tt,两个物体均相对静止地做加速运动， 2 t 两个物体开始分离。 通过对整体受力分析可以得出 A 错误;对 2 t状态列牛二公式可得 B 正确; 刚开始两个物体要一起加速，所以 C 正确:根据开始分析可得 D 正确。 三、实验题 22.某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机 对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每个0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如 图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的图像） 。图中的背景是放在竖直平面内的带有 方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验 中测得的小球影像的高度差

10、已经在图（b）中标出。 图（a）图（b） 完成下列填空： （结果均保留2位有效数字） （1）小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小为_m/s，竖直分量 大小为_m/s； （2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为_ 2 m/s。 【答案】 （1）1.0/m s； （2）2.0/m s； （3） 2 9.7/m s 【解析】 (1)A点水平速度等于A点前后 2 个点的中间时刻的速度，也就等于前后 2 个点之间的平 均速度。平均速度计算为位移除以时间，由题水平位移为10cm，时间为0.ls可得答案; 同理可求竖直分速度。(注意保留 2 位有效数字) (2) 由 2 xgT 可

11、求得。 23. 一实验小组利用图（a）所示的电路测量仪电池的电动势E(约为1.5V)和内阻r（小 于2） 。图中电压表量程为1V，内阻 380.0 V R ；定值电阻 0 20.0R ；电阻箱R, 最大阻值为999.9；S为开关，按电路图连接电路。完成下列填空： 图（a）图（b） （1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选_（填“5.0” 或“15.0” ） ； （2）闭合开关，多次调解电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U； （3）根据图（a）所示电路，用R、 0 R 、 V R 、E和r表示 1 U ，得 1 U _； （4）利用测量数据，做 1 R U 图线，如图（b

12、）所示； （5） 通过图 （b） 可得E _V（保留2位小数） ，r _（保留1位小数） ； （6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为 E ,由此产生的误差为 | 100% EE E _%。 【答案】 （1）15.0； （2） 000 ()()/ VV rR RRR RER R ； （5）1.55；1.0； （6）5。 【解析】 略 四、解答题 24.一篮球质量为 0.60kgm ，一运动员使其从距地面高度为 1 1.8mh 处由静止自由落 下，反弹高度为 2 1.2mh 。若使篮球从距地面 3 1.5mh 的高度由静止下落，并在开始下 落的同时向下拍球，球落地后反弹的高度

13、也为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒 力，作用时间为 0.20st ；该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大 小取 2 10m/sg ，不计空气阻力。求 （1）运动员拍球过程中对篮球所做的功； （2）运动员拍球时对篮球的作用力的大小。 【答案】 （1）4.5J； （2）9N。 【解析】 （1）由 12 hh、可求得落地速度 1 V，反弹速度 2 V。则可求得碰前、后动能之比。由反弹后 高度可求得碰后速度，由比例可得碰前速度。再由静止开始释放全程使用动能定理 FGk WWE 即可求出。 （2）由题0.2ts时速度为 1 V，则有 11 (0) / 2xt.，由(1)知F

14、做功 1F WFX.，运动学 1 () /VFmg t m.，联立可得15FN。 25.如图，一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量 0.06kgM 的U型导体框，导体框 的电阻忽略不计；一电阻 3R 的金属棒CD的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回 路CDEF；EF与斜面底边平行，长度 0.6mL 。初始时CD与EF相距 0 0.4ms ，金 属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离 1 3 m 16 s 后进入一方向垂直于斜面的 匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至 离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边正好进入磁场，并在匀速

15、运动一 段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小 1TB ，重力加速度大小取 2 10m/sg ，sin 0.6 。求： （1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小； （2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因素； （3）导体框匀速运动的距离。 【答案】 （1）0.18N； （2）0.02kg，动摩擦因数为 3 8 ； （3） 5 18 m。 【解析】 (1) 金属棒进入磁场之前，金属棒与导体框无相对运动，共同沿斜面向下做匀加速运动，则 加速度为 2 sin6/gm s,设金属棒进入磁场的初速度为 1 v， 则由 2 11 2 sinvgS得 初 速

16、度 为 2 1.5/m s， 则 感 应 电 动 势 1 EBLv, E I R ， 安 培 力 22 1 0.18 B L v FBILN R 安 。 (2) 22 1 sin B L v fmg R ， 22 2 sin B L v Mgf R ，sinMgfMa， 22 210 2vvas，联立解得 2 2.5/vm s，0.06fN，0.02mkg，0.375=； (3) 第四个过程 CD 加速，EF 先匀速后加速，列出公式sinmgafma， 21 atvv， 2 v tx，联立可以解得 5 18 xm。 二、多选题 33.如图，一定质量的理想气体从状态a（ 0 p 、 0 V 、

17、0 T ）经热力学过程ab、bc、ca后又 回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是_。 A. ab过程中，气体始终吸热 B. ca过程中，气体始终放热 C. ca过程中，气体对外界做功 D. bc过程中，气体的温度先降低后升高 E. bc过程中，气体的温度先升高后降低 【答案】 ABE 【解析】 由热力学第一-定律、理想气体状态方程，气体体积增大则气体对外界做功，可得答案。 四、解答题 如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端 封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为 1 13.5cml ， 2 3

18、2cml 。将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差 5cmh 。已知外界大气压为 0 75cmHgp 。求A、B两管内水银柱的高度差。 【答案】 1cm 【解析】 先由CB、可求得B内长度为30cm，压强为80cmHg，设A管内水银高度为h。由波意 耳 定 律 得 : 对A有 0 () AA PlP lh. ， 再 由AB、对 比 得 80(2)PcmHgh cmHg.， 联立解答1hcm。 五、填空题 34.图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过0.3s后，其波形图曲线如图中虚 线所示。已知该波的周期T大于0.3s。若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为 _m/

19、s， 周期为_s； 若波是是沿x轴负方向传播的， 该波的周期为_s。 【答案】 0.5；0.4；1.2。 【解析】 由/vxt可得0.5/vm s，此时3 / 4tT， 则0.4Ts=; 负方向则可得/ 4tT，则 0.12Ts。 四、解答题 用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光 路，C、D两个大头针确定出射光路。O和 O 分别是入射点和出射点，如图（a）所示。 测得玻璃砖厚度为 15.0mmh ；A到过O点的法线OM的距离 10.0mmAM ，M到玻 璃砖的距离 20.0mmMO ， O 到OM的距离为 5.0mms 。 图（a）图（b） （i）求玻璃砖的折射率； （ii） 用另外一块材料相同， 但上下表面不平行的玻璃砖继续实验， 玻璃砖的界面如图 （b） 所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45时，玻璃砖下表面的出射光线恰好 消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。 【答案】 （i）2； （ii）15。 【解析】 （i）由题令入射角为，出射角为，则1/5sin，1/ 10Sin，则 /s2nsinain； （ii）由图中几何关系可知 2 玻璃面夹角为15。