A.熱水分子的平均動能比水蒸汽的大

2021年高考物理真題試卷（北京卷）B.熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小

一、本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。C.熱水分子的速率都比水蒸汽的小

（共14題；共42分）

D.熱水分子的熱運動比水蒸汽的劇烈

L（3分）硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、治療時先給病人注射一種含硼的藥物，

5.（3分）一正弦式交變電流的i?t圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a粒子和鋰（Li）離子。這個核反應(yīng)的方程是（）

A.弋8如+%eB.1切+%e-i$N+7

C.+1He->D.號N+Jn->+\H

2.（3分）如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正

確的是（）

B.該交變電流的周期為0.5s

C.該交變電流的表達式為i=2cos57rt4

D.該交變電流的有效值為乎A

6.（3分）2021年5月，“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，我國成為世界上第一個首次探測火星就實現(xiàn)

“繞、落、巡”三項任務(wù)的國家?！疤靻栆惶枴痹诨鹦峭２窜壍肋\行時，近火點距離火星表面ZSxlgkm、遠火點

A.這是光的干涉現(xiàn)象

距離火星表面5.9x105km,貝「天問一號”（）

B.在真空中光束b的波長大于光束c的波長

A.在近火點的加速度比遠火點的小

C.玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率

B.在近火點的運行速度比遠火點的小

D.在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度

C.在近火點的機械能比遠火點的小

3.（3分）一列簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示。此后K質(zhì)點比L質(zhì)點先回到平衡位置“下列判斷正確的是

D.在近火點通過減速可實現(xiàn)繞火星做圓周運動

（）

7.（3分）如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，水平U型導(dǎo)體框左端連接一阻值為R的電阻，質(zhì)量為m、電

阻為r的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)體框上。不計導(dǎo)體框的電阻、導(dǎo)體棒與框間的摩擦。ab以水平向右的初速度vo開始

運動，最終停在導(dǎo)體框上。在此過程中（）

x

x

A.該簡諧橫波沿x軸負方向傳播

B.此時K質(zhì)點沿y軸正方向運動A.導(dǎo)體棒做勻減速直線運動

C.此時K質(zhì)點的速度比L質(zhì)點的小B.導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向為a—b

D.此時K質(zhì)點的加速度比L質(zhì)點的小C.電限R消耗的總電能為*淮

4.（3分）比較45℃的熱水和100C的水蒸汽，下列說法正確的是（)

D.導(dǎo)體棒克服安培力做的總功小于B.圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為2m3r

C.圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體沿圓盤半徑方向運動

8.（3分）如圖所示，高速公路上汽車定速巡航（即保持汽車的速率不變）通過路而abed,其中ab段為平直

D.圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為ma）r

上坡路面，be段為水平路面，cd段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化。下

11.（3分）某同學(xué)搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)

列說法正確的是（）

在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是（）

bc

A.在ab段汽車的輸出功率逐漸減小

B.汽車在ab段的輸出功率比be段的大

C.在cd段汽車的輸出功率逐漸減小

D.汽車在cd段的輸出功率比be段的大A.未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

9.（3分）如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷，M、N兩點關(guān)于兩電荷連線對稱，M、P兩點關(guān)于B.未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

兩電荷連線的中垂線對稱。下列說法正確的是（）C.接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

D.接上導(dǎo)線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

M*,P

12.（3分）如圖所示，在xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)存在勻強磁場°一帶電粒子在P點以與x軸正方向成60。的

...f...一方向垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質(zhì)量為m、電荷量為q,OP二a。不計重力。

N?1根據(jù)上述信息可以得出（）

A.M點的場強比P點的場強大

B.M點的電勢比N點的電勢高

C.N點的場強與P點的場強相同

D.電子在M點的電勢能比在P點的電勢能大

A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程

10.（3分）如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度⑴繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，圓盤上距軸I?處的P點有一質(zhì)量為m

B.帶電粒子在磁場中運動的速率

的小物體隨圓盤?起轉(zhuǎn)動。某時刻圓盤突然停止轉(zhuǎn)動，小物體由P點滑至圓盤上的某點停止。下列說法正確

C.帶電粒子在磁場中運動的時間

D.該勻強磁場的磁感應(yīng)強度

13.（3分）某同學(xué)使用輕彈簧、直尺鋼球等制作了一個“豎直加速度測量儀二如圖所示，彈簧上端固定，在彈

簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處；下端懸掛鋼球，靜止時

指針位于直尺40cm刻度處°將直尺不同刻度對應(yīng)的加速度標(biāo)在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向的加

速度。取豎直向上為正方向，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）

A.圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體所受摩擦力的方向沿運動軌跡切線方向

）2345678910n1213cmi4

圖2

（3）（4分）實驗原理。圖3為“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。認(rèn)為桶和砂所受的重力等于使

小車做勻加速直線運動的合力。實驗中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質(zhì)量m比小車質(zhì)量M小得多。請分

A.30cm刻度對應(yīng)的加速度為-0.5g

B.40cm刻度對應(yīng)的加速度為g

C.50cm刻度對應(yīng)的加速度為2g

D.各刻度對應(yīng)加速度的值是不均勻的

14.（3分）北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年建成。同步幅射光具有光譜范圍寬

（從遠紅外到X光波段，波長范圍約為105m?io川m,對應(yīng)能量范圍約為IO%V?光源亮度高、偏

振性好等諸多特點，在基礎(chǔ)科學(xué)研究、應(yīng)用科學(xué)和工藝學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。速度接近光速的電子在磁

16.（10分）在“測量金屬絲的電阻率”實驗中，某同學(xué)用電流表和電壓表測量一金屬絲的電阻。

場中偏轉(zhuǎn)時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射工

（I）（2分）該同學(xué)先用歐姆表“xl”擋粗測該金屬絲的電阻，示數(shù)如圖1所示，對應(yīng)的讀數(shù)是

以接近光速運動的單個電子能量約為109eV,回旋?圈輻射的總能量約為IheV。下列說法正確的是（）

A.同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣

B.用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離

C.蛋白質(zhì)分子的線度約為IO.m,不能用同步輻射光得到其衍射圖樣

D.盡管向外輻射能量，但電子回旋?圈后能量不會明顯減小

二、實驗題（共2題；共18分）

15.（8分）物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。例

如：

（1）（2分）實驗儀器。用游標(biāo)卡尺測某金屬管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖I所示。則該金屬管的內(nèi)徑為

（2）（1分）除電源（電動勢3.0V,內(nèi)阻不計）、電壓表（量程0~3V,內(nèi)阻約3kQ）、開關(guān)、導(dǎo)線若干

mm。

外，還提供如下實驗器材：

3主尺4cmA.電流表（量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Q）

|IIII|IIII|B.電流表（量程0~3.0A,內(nèi)阻約0.02C）

0游標(biāo)尺10C.滑動變阻器（最大阻值10Q,額定電流2A）

圖1D.滑動變阻器（最大阻值IkC,額定電流0.5A）

為了調(diào)節(jié)方便、測量準(zhǔn)確，實驗中電流表應(yīng)選用,滑動變阻器應(yīng)選用。（選填實驗器材

（2）（2分）數(shù)據(jù)分析。打點計時器在隨物體做勻變速直線運動的紙帶上打點，其中?部分如圖2所示，

前對應(yīng)的字母）

B、C、D為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標(biāo)出。打點計時器接在頻率

（3）（2分）該同學(xué)測量金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流1,得到多組數(shù)據(jù)，并在坐標(biāo)圖上標(biāo)出,

為50Hz的交流電源上。則打C點時，紙帶運動的速度vc=m/s（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位）。

如圖2所示。請作出該金屬絲的U-1圖線,根據(jù)圖線得出該金屬絲電阻R=C（結(jié)果保留勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B。從S點釋放一初速度為0、質(zhì)量為m、電荷量為q的

小數(shù)點后兩位）。帶正電粒子，經(jīng)M加速后恰能以速度v沿直線（圖中平行于導(dǎo)體板的虛線）通過N。不計重力。

U-----------------------

版XXX

S?….......................

XXXX

M

（1）（3分）求粒子加速器M的加速電壓U；

（2）（3分）求速度選擇器N兩板間的電場強度E的大小和方向：

（3）（3分）仍從S點釋放另一初速度為0、質(zhì)量為2m、電荷量為q的帶正電粒子，離開N時粒子偏離圖

（4）（2分）用電流傳感器測量通過定值電阻的電流，電流隨時間變化的圖線如圖3所示。將定值電阻替

中虛線的距離為d,求該粒子離開N時的動能Ek。

換為小燈泡，電流隨時間變化的圖線如圖4所示，請分析說明小燈泡的電流為什么隨時間呈現(xiàn)這樣的變化。

19.（10分）類比是研究問題的常用方法。

（1）（3分）情境1：物體從靜止開始下落，除受到重力作用外，還受到一個與運動方向相反的空氣阻力

f=kv（k為常量）的作用.其速率v隨時間t的變化規(guī)律可用方程G-kv=m%（①式）描述，其中m

為物體質(zhì)量，G為其重力。求物體下落的最大速率vino

O\一閉合開關(guān)）701?閉合開關(guān)）7

圖3圖4（2）（3分）情境2：如圖1所示，電源電動勢為E,線圈自感系數(shù)為L,電路中的總電阻為R。閉合開關(guān)

三、解答題（共4題；共40分）S,發(fā)現(xiàn)電路中電流I隨時間t的變化規(guī)律與情境1中物體速率v隨時間t的變化規(guī)律類似。類比①式，寫出

17.（9分）如圖所示，小物塊A、B的質(zhì)量均為m=0.10kg,B靜止在軌道水平段的末端。A以水平速度V。

電流1隨時間t變化的方程：并在圖2中定性畫出I-1圖線。

與B碰撞，碰后兩物塊粘在一起水平拋出。拋出點距離水平地面的豎直高度為h=0.45m,兩物塊落地點距離

軌道末端的水平距離為s=0.30in,取重力加速度g=10m/s?。求：

（3）（4分）類比情境1和情境2中的能量轉(zhuǎn)化情況，完成下表。

情境1情境2

物體重力勢能的減少量

物體動能的增加量

（1）（3分）兩物塊在空中運動的時間t；

電阻R上消耗的電能

（2）（3分）兩物塊碰前A的速度V。的大?。?/p>

（3）（3分）兩物塊碰撞過程中損失的機械能AEo20.（12分）秋千由踏板和繩構(gòu)成，人在秋千上的擺動過程可以簡化為單擺的擺動，等效“擺球”的質(zhì)量為m,

18.（9分）如圖所示，M為粒子加速器：N為速度選擇器，兩平行導(dǎo)體板之間有方向相互垂直的勻強電場和人蹲在踏板上時擺長為。，人站立時擺長為l2o不計空氣阻力，重力加速度大小為g。

（1）（6分）如果擺長為A擺球''通過最低點時的速度為v,求此時“擺球”受到拉力T的大小。

（2）（6分）在沒有別人幫助的情況下，人可以通過在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來越

局。

a.人蹲在踏板上從最大擺角e1開始運動，到最低點時突然站起，此后保持站立姿勢擺到另一邊的最大擺

角為。2。假定人在最低點站起前后“擺球”擺動速度大小不變，通過計算證明02>01o

b.實際上人在最低點快速站起后“后球”擺動速度的大小會增大。隨著擺動越來越高，達到某個最大擺角3

后，如果再次經(jīng)過最低點時，通過一次站起并保持站立姿勢就能實現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，求在

最低點“擺球”增加的動能AEk應(yīng)滿足的條件。

答案解析部分根據(jù)牛頓第二定律有：F=ma

結(jié)合波圖像可看出L質(zhì)點的位移大于K的位移：yi>y

1.【答案】AK

則，此時K質(zhì)點的加速度比L質(zhì)點的小，D符合題意。

【知識點】核反應(yīng)方程

故答案為：D。

【解析】【解答】已知a粒子的符號為狙e,中子的符號為加，其鋰核原子核的符號為［i：根據(jù)核反應(yīng)過程的

規(guī)律質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得：這個核反應(yīng)方程為快+》tiLi+iHe

【分析】利用質(zhì)點回到平衡位置的先后可以判別波的傳播方向及質(zhì)點的振動方向，利用質(zhì)點的位移可以比較

故答案為：Ao

速度和加速度的大小。

4.【答案】B

【分析】利用質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以寫出對應(yīng)的核反應(yīng)方程。

【知識點】溫度

2.【答案】C

【解析】【解答】A.由于熱水的溫度小于水蒸氣的溫度，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平

【知識點】光的折射

均動能增大，故熱水分子的平均動能比水蒸汽的小，A不符合題意；

【解析】【解答】A.從圖可得：由于一束光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光，這

B.由于熱水的平均動能小于其水蒸氣的平均動能，所以相同質(zhì)量的熱水其分子動能小于水蒸氣的分子動能：

是光的色散現(xiàn)象，A不符合題意；

物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積有關(guān)，當(dāng)相同質(zhì)量的熱水和水蒸汽，熱水變成水蒸汽，溫度升高，體積

B.由于光的折射率對應(yīng)其頻率的大??；當(dāng)光的折射率越大，其頻率越大，波長越短，則b光在真空中的波長

增大，吸收熱量，故熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小，B符合題意：

較短，B不符合題意；

C.溫度決定分子平均動能的大小，但不代表每個分子速率的大小，雖然其熱水溫度低，但熱水中還是存在速

C.根據(jù)折射率的表達式有：葬，由題圖可知：由于光束c的折射角大于光束b的折射角rcVj，根據(jù)

率比水蒸氣分子速率大的分子：c不符合題意：

折射定律可知Be<Uh

D.溫度越高，分子平均動能越大則分子熱運動越劇烈，D不符合題意。

C符合題意；

故答案為：Bo

D.根據(jù)v=號知，c光束的折射率小于b光的折射率，所以c光在棱鏡中的傳播速度大，D不符合題意。

【分析】利用溫度的高低可以比較分子平均動能的大小；利用物態(tài)變化可以比較熱水和水蒸氣的內(nèi)能大??；

故答案為：Co利用分子速率分布可以比較分子速率的大小：利用溫度高低可以比較分子熱運動的劇烈程度。

5.【答案】C

【分析】利用光束的增加可以判別屬于光的色散現(xiàn)象；利用折射角的大小可以比較折射率的大??；利用折射【知識點】交流電圖象

率的大小可以比較光的傳播速度及波長的大小?！窘馕觥俊窘獯稹緼.當(dāng)線圈經(jīng)過中性面時，其磁通量最大，電流等于。時電流改變方向，由圖可知t=0.4s時

3.【答案】D電流為正方向最大，電流方向沒有發(fā)生變化，A不符合題意；

【知識點】橫波的圖象B.由圖可知，從0至0.4s其交流電經(jīng)過一個周期，則該交變電流的周期為T=0.4s,B不符合題意；

【解析】【解答】AB.假設(shè)波向x正方向傳播，根據(jù)傳播方向及根據(jù)“上坡、下坡”法可知可以得出K質(zhì)點比LC.由圖可知，電流的最大值為imax=24,根據(jù)周期與角速度的關(guān)系可得：a)=^=Snrad/s

質(zhì)點先回到平衡位置，所以假設(shè)成立：A選項不符合題意：根據(jù)“上坡、下坡”法可知K質(zhì)點應(yīng)向下振，所以

已知角速度和電流的峰值大小，則可得：故該交變電流的表達式為i=imaxcoscot=2cos5ntA

B選項不符合題意；

C符合題意：

C.從圖可知L質(zhì)點在波谷處，所以L質(zhì)點的速度為0,故此時K質(zhì)點的速度比L質(zhì)點的大，C不符合題意：

D.已知電流的最大值為imax=2A,根據(jù)正弦交流電的規(guī)律可得：該交變電流的有效值為i=嚕=&

D.由于質(zhì)點在豎直方向做機械振動，根據(jù)回復(fù)力的表達式有：F=-ky

D不符合題意。由于安培力方向與速度方向相反，導(dǎo)體棒速度不斷減?。焊鶕?jù)表達式可得：隨著速度減小，加速度不斷減

故答案為：Co小，故導(dǎo)體棒不是做勻減速直線運動，AB不符合題意：

C.根據(jù)能量守恒定律，導(dǎo)體棒的動能最終轉(zhuǎn)化為回路產(chǎn)生的焦耳熱，故可知回路中產(chǎn)生的總熱量為Q=

【分析】利用線圈過中性面一次則電流方向發(fā)生改變；利用圖像可得周期和峰值的大??；利用峰值可以求出品詔

電流的有效值；利用周期可以求出角速度的大小進而寫出電流瞬時值的表達式。

因R與r串聯(lián)，兩者電流相等，根據(jù)Q=/2Rt可得：電阻產(chǎn)生的熱量與電阻成正比，則R產(chǎn)生的熱量為QR=

6.【答案】D_R_m^R_

【知識點】開普勒定律；牛頓第二定律R+r"2(R+r)

C符合題意；

【解析】【解答】A.火星對探測器的引力為探測器受到的合力：根據(jù)牛頓第二定律有?？?ma

D.整個過程只有安培力做負功，導(dǎo)致導(dǎo)體棒動能的減少，最后速度等于0,根據(jù)動能定理可知，導(dǎo)體棒克服

解得。=皆

安培力做的總功等于37n詔，D不符合題意。

根據(jù)表達式可得：故探測器在近火點的加速度比遠火點的大，A不符合題意；

故答案為：Co

B.根據(jù)開普勒第二定律，由于探測涔在近火點的距離小于遠火點，因此在近火點的運行速度比遠火點的大，

B不符合題意：

【分析】利用牛頓第二定律結(jié)合動生電動勢的表達式可以判別導(dǎo)體棒加速度的大小變化；利用右手定則可以

C.系統(tǒng)只有引力做功時其系統(tǒng)機械能守恒；“天問-號”在同一軌道，只有引力做功，則機械能守恒，C不符

判別感應(yīng)電流的方向：利用能量守恒定律可以求出電阻產(chǎn)生的焦耳熱的大?。豪脛幽芏ɡ砜梢耘袆e安培力

合題意；

做功的大小。

D.“天問一號”在近火點做的是離心運動，速度比較大，引力小于向心力；若要變?yōu)槔@火星的圓軌道，引力等

8.【答案】B

于向心力，根據(jù)=其探測器需要進行減速，D符合題意?！局R點】瞬時功率與平均功率

故答案為：Do【解析】【解答】由于汽車保持恒定速率經(jīng)過路面，根據(jù)平衡條件可知：

在ab段，牽引力F[=mgsind+f

【分析】利用牛頓第二定律可以比較加速度的大?。豪瞄_普勒第二定律可以比較線速度的大??；利用引力在be段牽引力廣2=f

做功可以判別機械能守恒；利用離心運動和圓周運動的條件可以判別探測器變軌需要進行減速。在cd段牽引力F3=/-mgsind

7.【答案】C根據(jù)功率的表達式可得：

【知識點】電磁感應(yīng)中切割類問題在ab段汽車的輸出功率P]=F并不變，

【解析】【解答】AB.導(dǎo)體棒所在磁場方向垂直于紙張向內(nèi)，當(dāng)導(dǎo)體棒向右運動，根據(jù)右手定則，可知電流方be段的輸出功率P2=F2V<Pi

向為b到a,再根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒向到向左的安培力；當(dāng)導(dǎo)體棒切割磁場時相當(dāng)于電源，根據(jù)法拉第在cd段汽車的輸出功率P3=F3V<P2

電磁感應(yīng)定律，可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=BLv0故ACD不符合題意，B符合題意；

根據(jù)歐姆定律可得：感應(yīng)電流為/=罷=罌故答案為：B。

【分析】利用平衡條件可以求出汽車在三段路面的牽引力大小，結(jié)合速度的大小可以求出輸出功率的大小。

根據(jù)安培力的表達式可得：F=B/L=立出

r

R+r9.【答案】C

根據(jù)牛頓第二定律有F=ma可得：a=里二%

【知識點】電場強度和電場線

【解析】【解答】已知兩個等量異種點電荷產(chǎn)生的電場規(guī)律，根據(jù)電場線規(guī)定方向可以畫出電荷周圍電場線的力的大小，結(jié)合時間可以求出摩擦力沖量的大?。晃矬w做曲線運動，當(dāng)圓盤靜止物體會沿切線方向運動：利

分布，如圖所示：用動量定理可以求出摩擦力沖量的大小。