2021年全国统一高考物理试卷(乙卷).pdf
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1、全国统一高考物理试卷(乙卷)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 6 8 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.(6 分)(2021乙卷)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间有摩擦。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()7777,777,7 7 7 7 7 7 7 7),7 7A.动量守恒,机械能守恒
2、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2.(6 分)(2021乙卷)如 图(a)所示,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)所示中虚线所示,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为FM和FN,相应的电势能分别为E p M 和E p N,则()图(a)图(b)A.FM E p N B.FMFN,E p M E p NC.FMFN,EPMFN,EPM 0)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
3、场时的速度大小为v i,离开磁场时速度方向偏转9 0 ;若射入磁场时的速度大小为V 2,离开磁场时速度方向偏转60。不计重力。则一L 为()v2A.A B.返 C.返 D.V32 3 24.(6 分)(2021乙卷)医学治疗中常用放射性核素 31n产生丫射线,而 巾皿是由半衰期相对较长的II3Sn衰变产生的。对于质量为mo的,3S n,经过时间t 后剩余的113Sn质量为 m,其 旦-t 图线如图所示。从图中可以得到 s n 的半衰期为()m0A.67.3d B.101.Od C.115.1d D.124.9d5.(6 分)(2021乙卷)科学家对银河系中心附近的恒星S 2 进行了多年的持续观
4、测,给出1994年至U 2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU(太阳到地球的距离为1AU)的椭圆,银河系中心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S2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.4X104M B.4X106M C.4X108M D.4X10l()M6.(6 分)(2021乙卷)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s o 时,速度的大小为V 0,此时撤去F,物体继续滑行2 s o 的路程后停止运动。重力加速度大小
5、为g。则()A.在此过程中F所做的功为工m v()22B.在此过程中F的冲量大小等于与m v o22OVC.物体与桌面间的动摩擦因数等于og4sD.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2 倍7.(6分)(2 0 2 1 乙卷)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2 m)、(+3 q,3 m)、(-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8.(6分)(2 0 2 1 乙卷)水平地面上有一质量为m i 的长木板,木板的左端上有一质量为m 2的物块,如 图(a)所示。用水平向
6、右的拉力F作用在物块上,F随时间t 的变化关系如图(b)所示,其中F i、F 2 分别为t i、t 2 时刻F的大小。木板的加速度a i 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数为阳,物块与木板间的动摩擦因数为黑。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()A.F i =)i i m i gI U n (ui i +1 1 1)B.F 2 =J一(H 2-H l)gmli r i i +m)C.口 2 -|l lm2D.在。t 2 时间段物块与木板加速度相等二、非选择题:共 62分。第 9 1 2 题为必考题,每个试题考生都必须作答。第 1316
7、题为选考题,考生根据要求作答。(一)必考题:共 47分。9.(5分)(2 0 2 1 乙卷)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,频闪仪每隔0.0 5 s 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影像)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5 c m。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。纸板图(a)完成下列填空:(结果均保留2 位有效数字)图(b)(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
8、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 m/s2o1 0.(1 0 分)(2 0 2 1 乙卷)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E (约1.5 V)和内阻r(小于2 Q)。图中电压表量程为I V,内阻R v=3 8 0.0 C;定值电阻R o=2 O.O C;电阻箱R,最大阻值为9 9 9.9 C;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“1 5.0”);(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;(3)根 据 图(
9、a)所示电路,用 R、R o R v、E和 r表示工,得工=:U U(4)利用测量数据,做工-R图线,如 图(b)所示;U(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 国 E|x i 0 0%=%。E1 1.(1 2 分)(2 0 2 1 乙卷)一篮球质量为m=0.6 0 k g,一运动员使其从距地面高度为h i =l.8 m处由静止自由落下,反弹高度为h 2=1.2 m。若使篮球从距地面h 3=1.5 m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也为
10、1.5 m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力,作用时间为t=0.2 0 s;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g=1 0 m/s 2,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。1 2.(2 0 分)(2 0 2 1 乙卷)如图,一倾角为a 的光滑固定斜面的顶端放有质量M=0.0 6 k g的 U形导体框,导体框的电阻忽略不计;一电阻R=3 C 的金属棒C D 的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路C D E F;E F 与斜面底边平行,长度L=0.6 m。初始时C D 与E F 相 距 s o=O.4 m,金属棒
11、与导体框同时由静止开始下滑,金属棒下滑距离s i=J-m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B=1 T,重力加速度大小取g=1 0 m/s 2,s i n a=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数:(3)导体框匀速运动的距离。与 7M(二)选考题:请考生从给出的2 道物理题中任选一题作答,并用2 B 铅笔在
12、答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑,注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致,并且在解答过程中写清每间的小题号,在答题卡指定位置答题。如果多做则按所做的第一题计分。物理一选修3-3(15分)1 3.(5分)(20 21 乙卷)如图,一定量的理想气体从状态a (p o,V o,T o)经热力学过程a b、b c、c a 后又回到状态a。对于a b、b e、c a 三个过程,下列说法正确的是()(填正确答案标号)么0 1 2 V/V oA.a b 过程中,气体始终吸热B.c a 过程中,气体始终放热C.c a 过程中,气体对外界做功D.b e 过程中,气体的温度先降低后升高E.be过程中,气体的
13、温度先升高后降低14.(10分)(2021乙卷)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h=13.5cm,b=32cm。将水银从C 管缓慢注入,直至B、C 两管内水银柱的高度差h=5cm。已知外界大气压为po=75cmHg。求 A、B 两管内水银柱的高度差。物理一选修3-4(15分)15.(2021乙卷)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
14、m/s,周期为 s;若波是沿x 轴负方向传播的,该波的16.(2021乙卷)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h=15.0mm;A 到 过 O 点的法线O M 的距离AM=10.0mm,M 到玻璃砖的距离M0=20.0mm,O 到 OM 的距离为s=5.0mm。(i)求玻璃砖的折射率;(i i)用另一块材料相同,但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验,玻璃砖的截面如图(b)所示。光从上表面入射,入射角从0 逐渐增大,达到4 5 时,玻璃砖下表面的出射
15、光线恰好消失。求此玻璃病上下表面的夹角。2021年全国统一高考物理试卷(乙卷)参考答案与试题解析一、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 1 5题只有一项符合题目要求,第 6 8 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.(6分)(2021乙卷)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间有摩擦。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()-jo g o
16、 p o o g T!777777n7777777777777777f777777TA.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【解析】系统所受合外力为零,系统动量守恒;系统内只有重力或弹力做功,系统机械能守恒,根据系统受力情况与各力做功情况,根据动量守恒与机械能守恒的条件解析答题。【解答】解:从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒;撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动,弹簧被压缩且弹簧的弹力大于滑块受到的滑动摩擦力,撤去外力后滑块受到的合力不为零,滑块相对车厢底板滑动,系统要克服摩擦力做功,系统的机械
17、能转化为系统的内能,系统机械能减小,系统机械能不守恒,故B正确,A CD错误。故选:B。【分析】本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律的应用,知道动量守恒与机械能守恒的条件、解析清楚系统受力情况与力的做功情况即可解题。2.(6分)(2 0 2 1 乙卷)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为FM和FN,相应的电势能分别为Ep M 和 Ep N,则()图(a)图(b)A.FMVFN,Ep M
18、EPN B.FMFN,EPMEPNC.FMFN,EPMFN,EPMEPN【解析】电场线和等势线垂直,且等势线密的地方电场线密,电场场强大.根据Ep=(p q判断电势能大小;【解答】解:等势线密集的地方,电场线也密集,电场场强大,由图可知EMEN,根据F=E q 可知:FMVFN,由负电荷形成的电场知M 点的电势高于N点的电势,且试探电荷带正电,根据Ep=Ep N,故 A正确,B C D 错误。故选:A,【分析】本题涉及电场强度和电势高低的判断,关键是知道电场线垂直等势面,电场线与等势面疏密一致,难度不大。3.(6分)(2021 乙卷)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
19、 q (q 0)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v i,离开磁场时速度方向偏转9 0 ;若射入磁场时的速度大小为V2,离v )开磁场时速度方向偏转6 0。不计重力。则一L 为()v2B 喙C.喙 D.氏【解析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,画出粒子的轨迹图,然后由几何关系求出轨迹圆半径和磁场圆半径之间的关系,最后由洛伦兹力提供向心力求出线速度,根据线速度之比等于半径之比求出粒子两次的入射速度之比。【解答】解:根据题意,粒子两次射入磁场的运动轨迹如图所示:两次轨迹圆的半径分别为:R i=r,R 2=-R A/3Ttan302由洛伦兹力提供向心力可
20、知:q v B=i r r -则粒子的速度:丫=邂m则粒子两次的入射速度之比为:3_=良,解得:3_=返,故 B 正确,AC D 错误;v2 R2 V2 3故选:Bo【分析】本题考查带电粒子在磁场中运动,关键是要根据几何关系求出轨迹圆的半径,然后由洛伦兹力提供向心力求出速度。4.(6分)(2021 乙卷)医学治疗中常用放射性核素1 1 3 1 n 产生丫射线,而 1 i n 是由半衰期相对较长的I,3S n 衰变产生的。对于质量为m o 的,l 3S n,经过时间t 后剩余的1 1 3S n 质量为 m,其 旦-t 图线如图所示。从图中可以得到”3 s n 的半衰期为()mo0 67.3 18
21、2.4r-dA.6 7.3 dB.l O l.O dC.1 1 5.1 dD.1 24.9 d【解析】半衰期指的是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,从图像中可得出1 1 3S n 从质量为2 mo的衰变到质量为工m o 的所用的时间,即为半衰期。3 3【解答】解:由图可知质量为2 mo的1 1 3S n 衰变到工m o 的所用的时间4 1=1 2-t i,其中3 3t 2=1 8 2.4 d,t i=6 7.3 d,代入解得 t=U 5.1 d,故 二S n 的半衰期为 故 C 正确,ABD 错误。故选:C o【分析】本题考查学生对原子核半衰期的认识以及结合图像读取信息的能力,难度不
22、大。5.(6分)(2 0 2 1 乙卷)科学家对银河系中心附近的恒星S 2 进行了多年的持续观测,给出1 9 9 4 年到2 0 0 2 年间S 2 的位置如图所示。科学家认为S 2 的运动轨迹是半长轴约为1 0 0 0 A U(太阳到地球的距离为1 A U)的椭圆,银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了 2 0 2 0 年诺贝尔物理学奖。若认为S 2 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 X 1 04M B.4 X I O6M C.4 X 1 08M D.4 X 10I0M【解析】地球绕太阳运行,根据万有引力提供向心力列方程得
23、到太阳质量的表达式,同理可得S 2 绕黑洞运行时黑洞质量的表达式,由此求解。【解答】解:设地球的质量为m,地球到太阳的距离为r=l A U,地球的公转周期为T=1 年;2由万有引力提供向心力可得:粤=mr-,2 T2r TAq-r 2 3解得:M=lnGT2对于S 2 受到黑洞的作用,椭圆轨迹半长轴R=1 0 0 0 A U,根据图中数据结合图象可以得到S 2 运动的半周期工=(2 0 0 2-1 9 9 4)年=8年,则周2期为T =1 6 年,2 3根据开普勒第三定律结合万有引力公式可以得出:ML鱼 兀其中R为 S 2 的轨迹G T,2半长轴,3 2因此有:M 黑丁=喟,代入数据解得:MS
24、=4X106M,故 B正确,ACD 错误。3 m /2r T故选:B,【分析】本题主要是考查万有引力定律及其应用,关键是能够根据图中的数据解析S 2 运行周期,结合万有引力提供向心力进行解析。6.(6分)(2 0 2 1 乙卷)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s o 时,速度的大小为v o,此时撤去F,物体继续滑行2 s o 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 所做的功为工m v i?2B.在此过程中F 的冲量大小等于3 m v o22c.物体与桌面间的动摩擦因数等于二4sgD.F 的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的
25、2倍【解析】撤去外力前后分别对物块进行动能定理列式子,可求出拉力F 做的功以及拉力和摩擦力之间的关系;由动量定理求出拉力F 的冲量;由动能定理结合滑动摩擦力公式,求得动摩擦因数。【解答】解:A、在 F 作用下,由动能定理可知:WF-fs o=lmv2-O,撤去外力之后,由动能定理可知:-f X 2 s o=0-/m v j,联立解得:WF=.1-mv2,故 A 错误;B D、由于外力做功WF=FSO,结合A 中两式,解得F=3 f,取 v o方向为正,撤去外力之前对物体动量定理可知:(F-f)t i=m v o-0,可得:Ft i3=m v o.则 F 的冲量大小I=Ft i=jnv o,故
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