2021年全國高考物理真題試卷及解析（全國甲卷）

一、選擇題：本題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1?5

題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6?8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不

全的得3分，有選錯的得0分。

1.如圖，將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板尸處，上部架在橫桿上。橫桿

的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié)，使得平板與底座之間的夾角e可變。將小物塊由平板與豎直桿交

點(diǎn)Q處靜止釋放,物塊沿平板從。點(diǎn)滑至P點(diǎn)所用的時間f與夾角3的大小有關(guān)。若由30。逐

漸增大至60。，物塊的下滑時間，將（）

/

鐵架臺

A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大后減小D.先減小后增大

2.“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起,

然后用力反復(fù)拉繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會交替出現(xiàn)。拉動多次后，紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速

可達(dá)50r/s,此時紐扣上距離中心Ie”?處的點(diǎn)向心加速度大小約為（）

外力

A.10m/s2D.lOOOOw/r

3.兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與。'。在一條直線上,

PO'與O尸在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流/,電流方向如圖所示。若一

根無限長直導(dǎo)線通過電流/時，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線〃處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,則圖

中與導(dǎo)線距離均為"的〃、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為（）

A.B、0B.0、2BC.28、2BD.B、B

4.如圖，一個原子核x經(jīng)圖中所示的一系列。、夕衰變后，生成穩(wěn)定的原子核y,在此過

程中放射出電子的總個數(shù)為（

A.6B.D.14

5.2021年2月，執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探測器在成功實(shí)施三次近火制動后，

進(jìn)入運(yùn)行周期約為1.8x105$的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8x105〃?。

已知火星半徑約為3.4x103〃，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7〃”則“天問

一號”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離約為（）

A.6xl05/nB.6xl06/nC.6x10%D.6x10%

6.某電場的等勢面如圖所示，圖中。、b、c、d、e為電場中的5個點(diǎn)，貝1］（)

A.一正電荷從〃點(diǎn)運(yùn)動到e點(diǎn)，電場力做正功

B.一電子從。點(diǎn)運(yùn)動到“點(diǎn)，電場力做功為4eV

C.6點(diǎn)電場強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢面，方向向右

D.a>b、c、d四個點(diǎn)中，。點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小最大

7.一質(zhì)量為機(jī)的物體自傾角為a的固定斜面底端沿斜面向上滑動。該物體開始滑動時的動

能為Ek,向上滑動一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動,到達(dá)斜面底端時動能為*。

已知sine=0.6,重力加速度大小為g。則（）

A.物體向上滑動的距離為互

2"2g

B.物體向下滑動時的加速度大小為&

5

C.物體與斜面間的動摩擦因數(shù)等于0.5

D.物體向上滑動所用的時間比向下滑動的時間長

8.由相同材料的導(dǎo)線繞成邊長相同的甲、乙兩個正方形閉合線圈，兩線圈的質(zhì)量相等，但

所用導(dǎo)線的橫截面積不同，甲線圈的匝數(shù)是乙的2倍?，F(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同

時由靜止開始下落，一段時間后進(jìn)入一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場的上邊界水平，

如圖所示。不計(jì)空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線

圈下邊進(jìn)入磁場后且上邊進(jìn)入磁場前，可能出現(xiàn)的是（）

XXXXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXXXX

A.甲和乙都加速運(yùn)動B.甲和乙都減速運(yùn)動

C.甲加速運(yùn)動，乙減速運(yùn)動D.甲減速運(yùn)動，乙加速運(yùn)動

二、非選擇題：（一）必考題。

9.（5分）為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在

水平桌面上，形成一傾角為a的斜面（已知sinc=0.34,cose=0.94）,小銅塊可在斜面上

加速下滑，如圖所示。該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲

得5個連續(xù)相等時間間隔（每個時間間隔△T=0.20s）內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離=

2,3,4,5）,如表所示。

5,5,5」Ss

5.87cm7.58cm9.3Ian11.02cm12.74cm

由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為—m/s2,小銅塊與瓷磚表面間的動

摩擦因數(shù)為—。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80%/S?）

10.（10分）某同學(xué)用圖（a）所示電路探究小燈泡的伏安特性，所用器材有：小燈泡（額

定電壓2.5V,額定電流0.3A）、電壓表（量程300mV,內(nèi)阻300夏）、電流表（量程300m4,

內(nèi)阻0.27。）定值電阻舄、滑動變阻器與（阻值0-20C）、電阻箱R2（最大阻值9999.9Q）、

電源E（電動勢6K,內(nèi)阻不計(jì)）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。完成下列填空：

（1）有3個阻值分別為10。、20。、30。的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在

0-30064的。-/曲線，凡應(yīng)選取阻值為。的定值電阻；

（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于變阻器的—（填或"b”）端；

（3）在流過電流表的電流較小時，將電阻箱&的阻值置零，改變滑動變阻器滑片的位置,

讀取電壓表和電流表的示數(shù)U、/,結(jié)果如圖（b）所示。當(dāng)流過電流表的電流為10,公時,

小燈泡的電阻為—Q（保留1位有效數(shù)字）;

圖（b）

（4）為使得電壓表滿量程時對應(yīng)于小燈泡兩端的電壓為3V,該同學(xué)經(jīng)計(jì)算知，應(yīng)將4的

阻值調(diào)整為—然后調(diào)節(jié)滑動變阻器鳥,測得數(shù)據(jù)如表所示:

U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0

IhnA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0

（5）由圖（b）和表格數(shù)據(jù)可知，隨著流過小燈泡電流的增加，其燈絲的電阻（填”增

大”“減小”或“不變”）;

（6）該同學(xué)觀測到小燈泡剛開始發(fā)光時流過電流表的電流為160加4,可得此時小燈泡電功

率叱=W（保留2位有效數(shù)字）；當(dāng)流過電流表的電流為300”人時，小燈泡的電功率

為W,,則%=（保留至整數(shù)）。

2叱一

11.（12分）如圖，一傾角為e的光滑斜面上有50個減速帶（圖中未完全畫出），相鄰減速

帶間的距離均為“，減速帶的寬度遠(yuǎn)小于d；一質(zhì)量為m的無動力小車（可視為質(zhì)點(diǎn)）從距

第一個減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機(jī)械能與到達(dá)減速帶時的速度有

關(guān)。觀察發(fā)現(xiàn)，小車通過第30個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過

第50個減速帶后立刻進(jìn)入與斜面光滑連接的水平地面，繼續(xù)滑行距離s后停下。已知小車

與地面間的動摩擦因數(shù)為〃，重力加速度大小為g。

（無動力）小車

（1）求小車通過第30個減速帶后，經(jīng)過每一個減速帶時損失的機(jī)械能；

（2）求小車通過前30個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機(jī)械能；

（3）若小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機(jī)械能大于之后每一個減速帶上損失的機(jī)

械能，則L應(yīng)滿足什么條件？

12.（20分）如圖，長度均為/的兩塊擋板豎直相對放置，間距也為/,兩擋板上邊緣P和加

處于同一水平線上，在該水平線的上方區(qū)域有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為E;

兩擋板間有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為加，電荷量為

以4>0）的粒子自電場中某處以大小為%的速度水平向右發(fā)射，恰好從P點(diǎn)處射入磁場，從

兩擋板下邊緣。和N之間射出磁場，運(yùn)動過程中粒子未與擋板碰撞。已知粒子射入磁場時

的速度方向與PQ的夾角為60。，不計(jì)重力。

（1）求粒子發(fā)射位置到P點(diǎn)的距離；

（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍；

（3）若粒子正好從QN的中點(diǎn)射出磁場，求粒子在磁場中的軌跡與擋板的最近距離。

P???M

???

Q???N

（二）選考題：

[物理——選修3-3]（15分）

13.（1）（5分）如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個不同過程，分別由體積-溫度（V-f）圖

上的兩條直線I和II表示，匕和匕分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)，是它們的延長線

與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，%=-273.15。（7；〃為直線I上的一點(diǎn)。由圖可知，氣體在狀態(tài)“和6

的壓強(qiáng)之比莊=;氣體在狀態(tài)6和c的壓強(qiáng)之比莊=。

?R/m3

（2）（10分）如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣體分為A、

8兩部分；初始時，A、B的體積均為V,壓強(qiáng)均等于大氣壓用。隔板上裝有壓力傳感器

和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強(qiáng)差超過0.5%時隔板就會滑動，否則隔板停止運(yùn)動。氣體溫度

始終保持不變。向右緩慢推動活塞，使3的體積減小為上。

2

(i)求A的體積和3的壓強(qiáng)；

(ii)再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時A的體積和8的壓強(qiáng)。

活塞隔板

[物理——選修3-4](15分)

14.(1)(5分)如圖，單色光從折射率“=1.5、厚度d=lO.Ocs的玻璃板上表面射入。已

知真空中的光速為3.0x108〃?/s,則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為m/s；對于所有

可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時間f的取值范圍是—s?t<s(不考慮反射)。

(2)(10分)均勻介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置位于x軸上，坐標(biāo)分別為0和4=16C〃。

某簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v=20c〃?/s,波長大于20c,〃，振幅為y=lc/w,且傳

播時無衰減。/=0時刻入、3偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同，運(yùn)動方向相反，

此后每隔△f=0.6s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在乙時刻4>0),

質(zhì)點(diǎn)A位于波峰。求：

(i)從乙時刻開始，質(zhì)點(diǎn)3最少要經(jīng)過多長時間位于波峰；

(ii)乙時刻質(zhì)點(diǎn)3偏離平衡位置的位移。

參考答案

一、選擇題

1.D【解析】在調(diào)節(jié)橫桿位置的過程中，盡管。可變，但是小物塊始終從交點(diǎn)Q處靜止釋放，

QP在水平面的投影長度一定。設(shè)P點(diǎn)到豎直桿的距離為3物塊下滑的位移為，下滑的加

速度為a,物塊只受重力mg和支持力N,垂直于長平板方向，有N=mgcos0,平行于長平

板方向有mgsin。=ma,則物塊的加速度a=gsin0,根據(jù)幾何關(guān)系，物塊下滑的位移為

x=—1,由Y=：就2得《=OTZ,則當(dāng)。=45。時t最小，則下滑時間先減小后增大，故

COS02yjgsin20

D正確。

2.C【解析】圓周運(yùn)動向心加速度與==(2n7i)2r,由題干信息知n=50r/s,r=

0.01m代入數(shù)據(jù)可得a”接近1000m/s2,故C正確。

3.B【解析】根據(jù)題給信息可知，一根無限長直導(dǎo)線通過電流/時，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)

線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,題圖可等效成兩根無限且相互絕緣的長直通電導(dǎo)線交叉放置,

結(jié)合安培定則和矢量疊加原理可以判定N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為0和2B,故B

正確。

4.A【解析】根據(jù)題圖可得X原子核質(zhì)子數(shù)為92,中子數(shù)為146,則質(zhì)量數(shù)為238；Y原子

核質(zhì)子數(shù)為82,中子數(shù)為124,則質(zhì)量數(shù)為206,根據(jù)原子核經(jīng)過一次a衰變電荷數(shù)減小2,

質(zhì)量數(shù)減小4,一次0衰變后電荷數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變，寫出衰變方程為2戰(zhàn)X-2昭丫+

8gHe+6_?e,故此過程中放射出6個電子，故A正確。

5.C【解析】由開普勒第三定律可知，繞同一中心天體運(yùn)轉(zhuǎn)的所有行星的軌道半長軸的三

次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即胃=上。對于橢圓形停泊軌道的半長軸。=

設(shè)探測器在火星表面運(yùn)行的周期為Ti，在橢圓形停泊軌道運(yùn)行時的周期為72,

則導(dǎo)=套,在火星表面有mg，=mR浮聯(lián)立得a=半密,則最遠(yuǎn)距離d?=2a-2R-山,

計(jì)算結(jié)果接近6x10，m,故C正確。

6.BD【解析】根據(jù)題圖可知Wb=9e=5V,故一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動到e點(diǎn)，電場力做功為

零，A錯誤；一電子從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)，電場力做功Wad=qUad=(-e)-(/-3d)=4eV,

B正確；根據(jù)電場線與等勢面處處垂直的關(guān)系可知，b點(diǎn)電場強(qiáng)度與該點(diǎn)所在等勢面垂直，

方向由高電勢指向低電勢，即方向向左，C錯誤；題圖所示為等差等勢面，等差等勢面的疏

密可表示電場強(qiáng)度的大小，即等差等勢面密集處，電場強(qiáng)度大；反之電場強(qiáng)度小，a、b、c、d

四個點(diǎn)中，b點(diǎn)處的等差等勢面最密集，即b點(diǎn)的電場強(qiáng)度最大，D正確。

7.BC【解析】從物體自底端上滑到物體返回底端過程由動能定理可得=^Ek-

得/=管；物體上滑過程有一(mgsina+/)?%=()—Ek，聯(lián)立可得％=焉，A錯誤；物體

2聯(lián)

下滑的加速度大小a=⑦B正確；由/=〃mgcosa,得〃=---=—=

m5,「。「mgcosamgxo.8

0.5,C正確；物體上滑的加速度大小優(yōu)=鷲產(chǎn)=私Ek】=Ek，Ek2=，Ek，則物體上

滑的初速度與下滑的末速度之比,=解=?，由〃=就可得物體上滑和下滑的運(yùn)動時間之

比￡1="*巴=在<1,即“<t2，D錯誤。

t2v2ar5^

8.AB【解析】由題意可知，甲、乙線圈材料相同，即密度po、電阻率pi均相同，兩線圈質(zhì)

量相等、邊長相等，設(shè)為6由m甲=?n乙，又根據(jù)nr=poV體積=Npo?(41。?S),體積7甲=

2N乙，則甲、乙線圈的橫截面積之比正=(則△=。1￡=。1號，則R甲=4R乙。甲、

乙兩線圈從同一高度靜止釋放做自由落體運(yùn)動至線圈下邊到達(dá)磁場上邊界時的速度滿足

詔=2gh,得V。=演幾線圈下邊進(jìn)入磁場后在重力及安培力作用下運(yùn)動(完全進(jìn)入前)，

則mg-FA=ma,FA=NBIl0=NBl。-—=NBl0'="講…研=屋.須_m_=

R總R總I6P0P14Pl4Po

8尸T聯(lián)立解得。=9-警史，與甲、乙線圈匝數(shù)、電阻、質(zhì)量、橫截面積均無關(guān)。

I6P0P116p0Pi

故甲、乙線圈在釋放高度九相等的情況下a也相同，故A、B正確。

二、非選擇題

(-)必考題

9.0.430.32

【解析】根據(jù)題表可知記錄的圖像在相等時間間隔內(nèi)的相鄰Si之差在誤差允許范圍內(nèi)為一定

2

值，故由△%=Q(AT)2可知，a=微"=a'"+/：；;；?+738,crn/s2442.94cm/s?

0.43m/s2o

對銅塊受力分析可知，mgsina—f=ma,即mgsina—[imgcosa=ma,解得〃=

ga八cc

--s-in-a--a=t,ana-------=-0-.-34------0.-4-3--=0.32

gcosagcosa0.949.80x0.94

10.(1)10(2)a(3)0.7(4)2700.0(5)增大(6)0.07410

【解析】⑴燈泡的額定電流為0.3A,當(dāng)流過燈泡的電流為300mA時，假設(shè)滑動變阻器的

滑片位于b端，燈泡兩端的電壓為額定電壓2.5V,則品兩端的電壓U'=E—U額=3.5V,

定值電阻島=與=11.7C,故選擇定值電阻時其阻值不能超過11.7。，故&應(yīng)選取阻值為

10。的定值電阻。

⑵滑動變阻器采用分壓式接法，為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片置于a端。

⑶由題圖(b)可知/=10mA時，U=7mV,則凡,=r-=」-亍。=0.7。。

/"/vI"而

⑷由題意可知，U'v=/v(Rv+R2)=詈(Rv+Rz)=3V,解得/?2=2700.0。，故應(yīng)將電

Rv

阻箱/?2調(diào)為2700.0。。

⑸通過⑻圖及表格可知，隨著U增加，/增加，圖線中各點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線的斜率逐漸增

大，故燈絲的電阻增大。

⑹由表格可知/=160.0mA時，U=46.0mV,則小燈泡兩端電壓幾=0.46V,所以匕=

%」L=UL(/-/v)=046x(160-亮)xIO7W=0.074W,當(dāng)/'=300mA時，U'=

250.0mV,則小燈泡兩端電壓U'L=2.50V,所以P?=U'f一/'v)=0.75W,所以今=

ll.Wmgdsine(2產(chǎn),：即8_甯⑶L>d+嬴

【解析】⑴小車通過第30個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同，故經(jīng)過每一個

減速帶時損失的機(jī)械能等于在相鄰減速帶間運(yùn)動減小的重力勢能AE=mgdsind.

⑵小車在水平地面上有一〃7ngs=-1mv2,解得u=J2〃gs,小車通過前30個減速帶的過

程中，損失的機(jī)械能為=mg(29d+L)s譏8-[nW?,在每一個減速帶上平均損失的機(jī)

械能為△第=黑，解得△/=7ng(29：,sine—曙。

OVOvOV

⑶若使小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機(jī)械能大于之后每一個減速帶上損失的機(jī)

械能，則應(yīng)滿足>AE,解得L>d+A%。

\^13mvQ2mvQD2mvQf.39-10V3

12.(1)<B<⑶-44-

6Eq(2)^^^r

2

【解析】(1)粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，沿電場方向有Eq=ma,y=\at,vy=at,垂

直電場方向有x—3又為=舟，人焉，$=產(chǎn)"，解得粒子發(fā)射位置到P點(diǎn)

的距離s=粵遍。

6Eq

⑵粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，由洛倫茲力提供向心力可得Bq”=TH：,B最小時7最大，粒

子從N點(diǎn)射出磁場；B最大時r最小，粒子從Q點(diǎn)射出磁場，如圖所示，由幾何知識可得9

r<(V3+1)/,聯(lián)立解得磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍為總~<B<生魯。

(3+V3)qlqt

⑶由題意可知，粒子在磁場內(nèi)的運(yùn)動軌跡如圖所示,設(shè)QN的中點(diǎn)為A,PQ與PA之間的夾角

為。,

根據(jù)幾何關(guān)系有sin。=