此卷只裝訂不密封班級姓名此卷只裝訂不密封班級姓名準考證號考場號座位號2021年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理注意事項：1．本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分。答題前，考生務必將自己的姓名、考生號填寫在答題卡上。2．回答第Ⅰ卷時，選出每小題的答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑，如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。寫在試卷上無效。3．回答第Ⅱ卷時，將答案填寫在答題卡上，寫在試卷上無效。4．考試結(jié)束，將本試卷和答題卡一并交回。一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1．目前，在太空中工作時間最長的探測器是旅行者一號，已經(jīng)在太空中飛行了四十多年，已到達距離地球二百多億公里的太陽系邊緣。旅行者一號之所以能夠工作這么長的時間，其攜帶的“钚同位素核電池”功不可沒。已知該同位素的半衰期為24100年，衰變方程為。則下列分析正確的是()A．該核反應為裂變反應B．X原子核中有92個中子C．電池中的每經(jīng)過24100年約減少一半D．衰變前后反應物與生成物的質(zhì)量相等【答案】C【解析】衰變是自發(fā)進行的過程，而核裂變需要通過激發(fā)才能產(chǎn)生，故A錯誤；X的質(zhì)量數(shù)為239－4＝235，電荷數(shù)為94－2＝92，則中子數(shù)為235－92＝143，故B錯誤；半衰期是指大量的原子經(jīng)過一定的時間有一半發(fā)生反應，轉(zhuǎn)化為另一種原子，故C正確；該衰變反應由能量放出，則有質(zhì)量損失，故D錯誤。2．如圖所示，半圓形容器固定在地面上，容器內(nèi)壁光滑，球A和球B放在容器內(nèi)，用水平力作用在球A上，使球A的球心與半圓形容器的球心在同一豎直線上，容器半徑、球A半徑、球B半徑之比為6∶1∶2，球B的質(zhì)量為m，兩球質(zhì)量分布均勻，重力加速度為g，整個系統(tǒng)始終靜止。則推力F的大小為()A．B．C．mgD．eq\f(4,3)mg【答案】A【解析】受力分析如圖所示，設(shè)A球的半徑為r，則有OA＝5r，OB＝4r，AB＝3r，即△OAB是直角三角形，根據(jù)力的平衡可知，球B對球A的壓力F2＝mgsin37°＝eq\f(3,5)mg，由于A球受力平衡，則有F＝F2cos37°＝，故選A。3．如圖，在直角坐標系xOy平面內(nèi)，O（0，0）、P（a，0）兩點各放置一點電荷，其中P點的電荷量為－q，Q（0，a）點電場強度沿x軸正方向，則下列判斷正確的是()A．O點電荷帶負電，且電荷量為qB．O點電荷帶正電，且電荷量為2eq\r(2)qC．在x軸上P點右側(cè)某點電場強度為零D．從P點沿x軸正方向電勢越來越高【答案】D【解析】分析可知O點電荷帶正電，故AC錯誤；由題意Q點電場強度沿x軸正方向，可得EOy＝EPy，即，解得q′＝eq\f(\r(2),2)q，故B錯誤；由于電勢沿電場線方向降低，P點電荷帶負電且電荷量較大，則P點右側(cè)電場線沿x軸負方向，則沿x軸正方向電勢越來越高，故D正確。4．如圖所示，勻強磁場區(qū)域足夠大，磁感應強度大小為B，方向水平向右，將一段eq\f(1,4)圓弧形導體ab置于磁場中，圓弧圓心為O，半徑為r。現(xiàn)在導體ab中通以方向從b→a的恒定電流I，并將磁場從圖示位置沿順時針方向在紙面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，下列說法正確的是()A．圓環(huán)受到的安培力方向始終垂直紙面向內(nèi)B．圓環(huán)受到的安培力大小可能為零C．圓環(huán)受到的安培力最小為BIrD．圓環(huán)受到的安培力最大值為eq\f(1,2)πBIr【答案】B【解析】圓環(huán)受到的安培力方向即垂直與B的方向，又垂直與I的方向，即垂直與B與I所組成的平面，再根據(jù)左手定則可知，圓環(huán)受到的安培力方向先垂直紙面向外，后垂直紙面向里，故A錯誤；eq\f(1,4)圓弧形導體ab中的等效電流方向由b指向a，且豎直向下，當磁場方向轉(zhuǎn)至與等效電流方向平行時，圓環(huán)受到的安培力為零，故B正確，C錯誤；圓環(huán)導線的有效長度為eq\r(2)r，當磁場方向與等效電流方向垂直時，安培力最大，為F＝eq\r(2)BIr，故D錯誤。5．如圖所示，兩平行金屬板間帶電微粒P處于靜止狀態(tài)，當某時刻滑動變阻器R2的滑片時，微粒P向上運動，則下列說法正確的是()A．滑動變阻器R2的滑片是向b端移動B．電流表讀數(shù)增大C．R3上消耗的電功率減小D．電源的輸出效率增大【答案】D【解析】電容器、滑動變阻器R2和R3并聯(lián)后，再與R1串聯(lián)，接在電源兩端。假設(shè)滑動變阻器R2的滑片向b端移動，此時滑動變阻器接入電路的電阻減小，則電路中總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知，干路中電流增大，路端電壓減小，R1兩端的電壓增大，故并聯(lián)部分兩端的電壓減小，平行金屬板兩端電壓減小，微粒P將向下運動，故滑片是向a端移動，A錯誤；當滑片是向a端移動時，接入電路的電阻增大，總電阻增大，干路電流減小，路端電壓增大，R1兩端電壓減小，R3兩端電壓增大，流過R3的電流增大，又干路電流減小，故流過R2的電流減小，即電流表讀數(shù)減小，故B錯誤；由于流過R3的電流增大，故R3上消耗的電功率增大，故C錯誤；由電源的輸出效率?？芍斅范穗妷涸龃髸r，電源的輸出效率增大，故D正確。6．如圖，質(zhì)量為M的物塊A放在傾角為θ的斜面上，一質(zhì)量為m的小球B通過細繩跨過定滑輪與物塊A相連，當小球B以角速度ω做圓周運動時，物塊A剛好保持靜止。忽略繩與滑輪間摩擦，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則下列說法正確的是()A．物塊A受到的摩擦力可能向下B．物塊A可能不受摩擦力作用C．若斜面傾角θ增大，要使A繼續(xù)保持靜止，小球B做圓周運動的角速度一定增大D．若斜面傾角θ增大，要使A繼續(xù)保持靜止，小球B做圓周運動的角速度一定減小【答案】A【解析】設(shè)球B做圓周運動時細線與豎直方向夾角為α，細線張力為F，則對B有Fsinα＝mω2r；對物塊A，因為剛好保持靜止，則一定受摩擦力作用，且達到最大靜摩擦力fm，當fm沿斜面向上時，有F＋fm＝Mgsinθ=1\*GB3①，當fm沿斜面向下時，有F＝fm＋Mgsinθ=2\*GB3②，A正確，B錯誤；當θ增大時，Mgsinθ增大，fm＝μMgcosθ減小，要使A繼續(xù)保持靜止，在=1\*GB3①式情況下，繩的拉力F要增大，小球B做圓周運動的角速度要增大；在=2\*GB3②式情況下，繩的拉力F有可能保持不變，小球B做圓周運動的角速度可以保持不變，C錯誤，D錯誤。7．如圖所示，從小山坡上的O點將質(zhì)量不同的兩個小石塊a、b以相同的動能分別沿同一方向水平拋出，兩石塊分別落在山坡的P、Q兩點。已知O、P、Q三點的連線恰在一條直線上，且xOP∶xPQ＝2∶3，不計石塊飛行時受到的空氣阻力，下列說法中正確的是()A．a(chǎn)、b的初速度之比為eq\r(2)∶eq\r(3)B．a(chǎn)、b的質(zhì)量之比為3∶2C．落到山坡上時，a、b的動能大小之比為1∶2D．從拋出到落在山坡上的過程中，重力對a、b沖量的大小之比為eq\r(5)∶eq\r(2)【答案】D【解析】由xOP∶xPQ＝2∶3可知，兩個小石塊a、b下落的高度之比ha∶hb＝2∶5，下落的水平位移之比xa∶xb＝2∶5，由h＝eq\f(1,2)gt2可得下落時間之比ta∶tb＝eq\r(2)∶eq\r(5)，由v＝eq\f(x,t)可得兩石塊的初速度之比va∶vb＝eq\r(2)∶eq\r(5)，故A錯誤；二者初動能相等，即eq\f(1,2)mava2＝eq\f(1,2)mbvb2，可得兩石塊的質(zhì)量之比ma∶mb＝5∶2，故B錯誤；重力對兩石塊做功大小之比magha∶mbghb＝1∶1，由動能定理可知，落到山坡上時，兩石塊的動能大小之比Eka∶Ekb＝1∶1，故C錯誤；兩石塊落在山坡上時，重力對兩石塊沖量的大小之比pa∶pb＝magta∶mbgtb＝eq\r(5)∶eq\r(2)，故D正確。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題5分，共15分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求，全部選對得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。8．如圖所示，質(zhì)量為M的小車在光滑的水平面上以速度v0向右做勻速直線運動，一個質(zhì)量為m的小球從高h處自由下落，與小車碰撞后反彈上升的高度為仍為h。設(shè)M>>m，發(fā)生碰撞時彈力FN＞mg，小球與車之間的動摩擦因數(shù)為μ，則小球彈起時的水平速度可能是()A．v0B．0C．2μeq\r(2gh)D．－v0【答案】AC【解析】若小球離開小車之前已經(jīng)與小車達到共同速度v，則水平方向上動量守恒，有Mv0＝(M＋m)v，由于M>>m，所以v＝v0；若小球離開小車之前始終未與小車達到共同速度，則對小球應用動量定理，水平方向上有FΔt＝mv′，豎直方向上有FNΔt＝2mv＝2meq\r(2gh)，又

F＝μFN，解以得v′＝2μeq\r(2gh)。故選AC。9．2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式建成開通。如圖是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中三個衛(wèi)星的圓軌道示意圖，其中A為地球赤道同步軌道；軌道B為傾斜同步軌道，軌道半徑與地球赤道同步軌道半徑相同；軌道C為一顆中地球軌道。則下列說法中正確的是()A．在軌道A、B、C上運動的衛(wèi)星的線速度大小關(guān)系為vA＝vB＜vCB．在軌道A、B上運動的衛(wèi)星需要的向心力大小一定相等C．在軌道A、C上運動的衛(wèi)星周期關(guān)系為TA＜TCD．在軌道A、B、C上運動的衛(wèi)星周期的平方和軌道半徑三次方的比值相等【答案】AD【解析】在軌道運動的衛(wèi)星的線速度大小v＝eq\r(\f(GM,r))，在軌道A、B、C上運動的衛(wèi)星半徑rA＝rB＞rC，所以有vA＝vB＜vC，故A正確；在軌道A、B上運動的衛(wèi)星向心加速度a相同，而向心力F＝ma，由于在軌道A、B上運動的衛(wèi)星的質(zhì)量未知，故B錯誤；在軌道運動的衛(wèi)星周期T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，由于rA＞rC，所以在軌道A、C上運動的衛(wèi)星周期關(guān)系為TA＞TC，故C錯誤；根據(jù)開普勒第三定律，可知D正確。10．如圖所示，電阻不計的光滑金屬導軌平行放置在傾角為θ的斜面上，下端接有固定電阻和金屬棒cd，它們的電阻均為R。兩根導軌間寬度為L，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌面向上。質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒ab垂直放置在金屬導軌上，在沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用下，沿導軌以速率v勻速上滑，而金屬棒cd保持靜止。以下說法正確的是（）A．金屬棒ab中的電流為B．作用在金屬棒ab上各力的合力做功不為零C．金屬棒cd的質(zhì)量為D．金屬棒ab克服安培力做功等于整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱【答案】CD【解析】ab棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢E=BLv電阻R與金屬棒的并聯(lián)電阻為eq\f(1,2)R，則ab中的感應電流，故A錯誤；金屬棒做勻速直線運動，由平衡條件可知，它所受的合外力為零，作用在金屬桿ab上的各力的合力做功為零，故B錯誤；通過c的電流，cd受到的安培力，金屬棒cd靜止，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得，金屬棒cd的質(zhì)量，故C正確；金屬棒ab克服安培力做功等于整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱，故D正確。三、非選擇題：共57分。第11～14題為必考題，每個試題考生都必須作答。第15～16題為選考題，考生根據(jù)要求作答。（一）必考題：共45分。11．(5分)某同學利用如圖甲所示的裝置來驗證機械能守恒定律。(1)該同學首先利用20分度的游標卡尺測量小球的直徑d，測量結(jié)果如圖乙所示，則d＝________cm。(2)讓小球從光電門A上方某一高度處自由下落，計時裝置測出小球通過光電門A、B的擋光時間tA、tB，已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，用刻度尺測量出光電門A、B間的距離h，則只需比較________與________是否相等就可以驗證小球下落過程中機械能是否守恒。(用題目中涉及的物理量符號來表示)(3)為了提高實驗精度，下列說法正確的是___________。A．兩光電門間的距離適當大一些B．小球的直徑越小，實驗精度越高C．應該選用材質(zhì)密度較大的小球【答案】(1)0.885(2分)(2)gh(1分)(1分)(3)AC(1分)【解析】(1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知，小球的直徑為0.885cm。(2)小球從A到B，重力勢能減少了mgh，動能增加了，因此，要驗證機械能是否守恒，只需比較gh與是否相等即可。(3)兩光電門間的距離適當大一些，可以減小距離及時間測量的誤差，還可以減小小球大小對實驗誤差的影響，A正確；小球的直徑小而質(zhì)量大，精度才高，B錯誤；選用材質(zhì)密度較大的小球，可以減小空氣阻力的影響，C正確。12．(10分)某課外小組在參觀工廠時，看到一丟棄不用的電池，同學們想用物理上學到的知識來測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，已知這個電池的電動勢約為11～13V，內(nèi)阻小于3Ω，由于直流電壓表量程只有3V，需要將這只電壓表通過連接一固定電阻（用電阻箱代替），改裝為量程為15V的電壓表，然后再用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻，以下是他們的實驗操作過程：(1)把電壓表量程擴大，實驗電路如圖甲所示，實驗步驟如下，完成填空：第一步：按電路圖連接實物第二步：把滑動變阻器滑片移到最右端，把電阻箱阻值調(diào)到零第三步：閉合開關(guān)，把滑動變阻器滑片調(diào)到適當位置，使電壓表讀數(shù)為3V第四步：把電阻箱阻值調(diào)到適當值，使電壓表讀數(shù)為________V第五步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，撤去其他線路，即得量程為15V的電壓表。(2)實驗可供選擇的器材有：A．電壓表（量程為3V，內(nèi)阻約2kΩ）B．電流表（量程為3A，內(nèi)阻約0.1Ω）C．電阻箱（阻值范圍0～9999Ω）D．電阻箱（阻值范圍0～999Ω）E．滑動變阻器（阻值為0～20Ω，額定電流2A）F．滑動變阻器（阻值為0～20kΩ）電阻箱應選_________，滑動變阻器應選_________。(3)用該擴大了量程的電壓表（電壓表的表盤沒變），測電池電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖乙所示，得到多組電壓U和電流I的值，并作出U－I圖線如圖丙所示，可知電池的電動勢為_____V，內(nèi)阻為_____Ω。【答案】(1)0.6(2)CE(3)11.52.5(每空2分)【解析】(1)把3V的直流電壓表接一電阻箱，改裝為量程為15V的電壓表時，將直流電壓表與電阻箱串聯(lián)，整個作為一只電壓表，據(jù)題分析，電阻箱阻值調(diào)到零，電壓表讀數(shù)為3V，則知把電阻箱阻值調(diào)到適當值，使電壓表讀數(shù)為0.6V。(2)由題，電壓表的量程為3V，內(nèi)阻約為2kΩ，要改裝成15V的電壓表，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，所串聯(lián)的電阻箱電阻應為8kΩ，故電阻箱應選C。在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選用阻值較小的，即選E。(3)由丙讀出，外電路斷路時，電壓表的電壓U＝2.3V，則電源的電動勢E＝2.3×5＝11.5V，內(nèi)阻。13．(12分)如圖甲所示，兩端分別為M、N的長木板A靜止在水平地面上，木板上有一點P，PN段上表面光滑，N端上靜止著一個可視為質(zhì)點的滑塊B。給木板施加一個水平向右的力F，F(xiàn)作用1s后撤去，撤去前B仍在木板上，木板A運動的速度－時間圖像如圖乙所示。已知A、B的質(zhì)量均為m＝1kg，A的MP段上表面與B及A與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g＝10m/s2。求：(1)力F的大??；(2)木板A的最小長度。(3)整個運動過程中，A與地面間因摩擦產(chǎn)生的熱量?！窘馕觥?1)由圖乙可知，木板A在0～0.5s時間內(nèi)的加速度a1＝4m/s2，在0.5～1.5s時間內(nèi)的加速度a2＝－2m/s2。由于1s后撤去F，且a2＝－μg，所以時物塊B剛好運動到P點，1s時二者已共速。(1分)對木板A由牛頓第二定律得：F1－μ?2mg＝ma1，得F1＝8N(2分)F2－μ?2mg－μmg＝ma2，得F2＝4N(2分)所以。(2)0.5～1s時間內(nèi)，A減速，B加速，當二者共速時B恰好滑到A的左端，此時A的長度最小。在此段時間內(nèi)，A的位移xA＝eq\f(1,2)(1＋2)×0.5m＝0.75m(1分)B的位移xB＝eq\f(1,2)×1×0.5m＝0.25m(1分)0～0.5s時間內(nèi)A的位移x1＝eq\f(1,2)×0.5×2m＝0.5m(1分)故A的最小長度L＝x1＋xA－xB＝1m。(1分)(3)整個運動過程中，A運動的位移x＝eq\f(1,2)×1.5×2m＝1.5m(1分)則A與地面間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝μ?2mg?x＝6J。(2分)14．(18分)如圖，在xOy平面的I、II區(qū)域內(nèi)，分別存在沿y軸方向的勻強電場與垂直xOy平面的勻強磁場，其邊界與x軸垂直，電場的寬度為l，電場強度大小為E；磁場的寬度為d，磁感應強度的大小為B。一帶正電的粒子以某一速度從P點沿x軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從II區(qū)域右側(cè)沿x軸正方向射出。不計重力。(1)求該粒子從P點入射時速度的大??；(2)若改變磁場的大小，帶電粒子從P點以原速度射入，恰好不從磁場右側(cè)射出，且該粒子進入磁場時的速度方向與y軸負方向的夾角為37°，求改變后磁場的大小及粒子運動的時間?！窘馕觥?1)粒子運動的軌跡如圖甲所示，粒子在電場中做類平拋運動，設(shè)粒子從P點射入時速度的大小為v0，在電場中運動的時間為t，加速度的大小為a；粒子進入磁場時的速度大小為v，方向與電場方向的夾角為θ，速度沿電場方向的分量為vy。(1分)根據(jù)牛頓第二定律有：qE＝ma(1分)由運動學公式有：vy＝at(1分)l＝v0t(1分)vy＝vcosθ(1分)粒子在磁場中做勻速圓周運動，設(shè)其運動軌道半徑為R，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得：qvB＝meq\f(v2,R)(2分)由幾何關(guān)系得：d＝Rcosθ(1分)聯(lián)立解得：。(2分)(3)如圖乙，有：qvB′＝meq\f(v2,r)，d＝r(1+cosθ)(2分)θ=37°聯(lián)立解得：(2分)粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期(1分)粒子由M點運動到N點所用的時間為t′，則t′＝2t＋(1分)得。(2分)(二)選考題：共12分。請考生從第15題和第16題中任選一題作答，若兩題都做，則按所做的第一題記分。15．[物理—選修3－3]（12分）(1)(4分)下列說法正確的是___________。（在給出的四個選項中，只有一個是符合題目要求的）A．只要知道某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和密度，一定可以求出該物質(zhì)的分子體積B．布朗運動不是分子運動，但可以反映液體分子的無規(guī)則運動C．水蒸汽凝結(jié)成水珠的過程中，分子間斥力減小，引力增大D．一定質(zhì)量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能可能不變【答案】B【解析】如果是氣體，知道摩爾質(zhì)量和密度，結(jié)合阿伏伽德羅常數(shù)只能求出該氣體的分子運動占據(jù)的空間的體積，不能求解分子體積，A錯誤；布朗運動不是分子運動，但可以反映液體分子的無規(guī)則運動，B正確；水蒸汽凝結(jié)成水珠的過程中，分子距離減小，分子間斥力和引力都增大，C錯誤；—定質(zhì)量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，溫度升高，內(nèi)能一定增加，D錯誤。(8分)如圖所示，一端封閉、粗細均勻的U形細管，管道水平部分長為L、豎直部分長1.5L，管內(nèi)有一段長度為L的水銀柱封閉一段氣柱。U形管靜止不動時水銀柱恰好在管道的水平部分，當U形管繞開口臂的軸線勻速轉(zhuǎn)動時，處于U形管水平部分的水銀柱的長度為eq\f(1,2)L。設(shè)水銀的密度為ρ(kg/m3)，大氣壓強是p0(Pa)。求：=1\*GB3①U形管轉(zhuǎn)動的角速度ω為多大？（不考慮氣體溫度的變化）=2\*GB3②不斷增大角速度ω，能否使水銀柱全部進入封閉端豎直管內(nèi)？【解析】=1\*GB3①設(shè)U形管橫截面積為S，管道轉(zhuǎn)動時被封氣體的壓強為p，由玻意耳定律可得：p0?1.5LS＝pLS(2分)解得