2021年全国统一高考物理试卷(乙卷).pdf
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1、2021年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 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)(20 21 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()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
2、械能守恒D.动量不守恒,机械能不守恒2.(6分)(20 21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E p M和E p N,则()/,一-、图(a)图(b)A.FMEPN B.FM FN,EPM EPNC.FM FN(EPM FN,EPM 0)的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为vi,离开磁场时速度方向偏转9 0 ;若
3、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”为()24.(6 分)(20 21乙卷)医学治疗中常用放射性核素”3i n 产生丫射线,而 1131n 是由半衰期相对较长的113S n 衰变产生的。对于质量为m o 的 3S n,经过时间t后剩余的113S n 质量5.(6 分)(20 21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
4、 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()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 拉动下从静止开始为 m,其-t 图线如图所示。从图中可以得到3 sn 的半衰期为()A.6 7.3 dB.l O l.O dC.1 1 5.1 dD.1 2 4.9 dA.4 X 1 04MB.4 X 1 05 6MC.4 X 1 08MD.4 X 1 0l 0M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E物体继续滑行2 so的路程后停止运动。重力加速度大小为g。
5、则()1A.在此过程中F所做的功为a m v o?3B.在此过程中F的冲量大小等于m v oC.物体与桌面间的动摩擦因数等于三4 so gD.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。用水平向右的拉力F作
6、用在物块上,F随时间1的变化关系如图(b)所示,其中Fi、F2分别为ti、t2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内,物块与木板间的动摩擦因数为眼。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.Fi=pimigB.F2=甯吗)g 2 gD.在0t2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 13 16题为选考题,考生根据要求作答。(一)必考题:共 47分。9.(5分)(2021 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
7、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0.05s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5cm。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。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 iWs210.(10分)(2021 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
8、V)和内阻r(小于2Q)。图中电压表量程为IV,内阻Rv=380.0C;定值电阻Ro=2O.OC;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:Ro-1=3 S E:r 5 1 0 1 5 2 0 2 5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 Q(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;1,1(3)根 据 图(a)所不电路,用 R、R o、R v、E和 r 表 不 丁 得 万=;1(4)利用测量数据,做方一 R图线,如 图(b)所示;(5)通 过 图(b)可得E=V (
9、保留2 位小数),r=Q (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 1,由此产生的误差Ei E为|-|X 1 0 0%=_ _ _ _ _ _ _ _ _%oE1 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 =1.8 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
10、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 kg的 U型导体框,导体框的电阻忽略不计;一电阻R=3Q的金属棒CD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CD与E F 相距s o=O.4 m,金属棒与导体框同时由静止开始下滑,金属棒下滑距离s i=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
11、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E F 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 na=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。(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问的小题号,在答题卡指定位置答题。如
12、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)(2 0 2 1 乙卷)如图,一定量的理想气体从状态a (p o,Vo,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)1 2 V/VqA.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.b e过程中,气体的温度先升高后降低1 4.(1 0 分)(2 0 2 1 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
13、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,12=32 cm。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。己知外界大气压为po=75cmHg。求 A、B 两管内水银柱 物理一选修3-4(15分)15.(2 02 1乙卷)图中实线为一列简谱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m/s,周期为.s;若波是沿x 轴负方向传播的,该波的周期为.16.(2 02 1乙卷)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率
14、。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。点的法线OM的距离AM=10.0mm,M 到玻璃砖的距离M0=2 0.0mm,O 到 OM 的距离为s=5.0mm。图(a)图(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光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。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
15、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)(2 0 2 1 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()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【考点】动量守恒定律;
16、机械能守恒定律.【分析】系统所受合外力为零,系统动量守恒;只有重力或弹力做功,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分析答题。【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,克服摩擦力做的功转化为系统的内能,系统机械能减小,系统机械能不守恒,故B正确,A C D错误。故选:B【点评】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、分析清
17、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.FM EPN B.FM FN,EPM EPNC.FM FN,EPM FN EPM EPN【考点】电场强度与电场力;电场线;电势能与电场力做功;电势差和电场强度的关系.【分析】电场线和等势线垂直,且等势线密的地方
18、电场线密,电场场强大.根据Ep=p q判断电势能大小;【解答】解:等势线越密,电场线越密,电场场强大,由图可知EMEp N,故A正确,B C D错误。故选:A。【点评】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,难度不大。3.(6分)(2 0 2 1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V 2,离开磁场时速度方向偏转6 0。不计重力。则匕为()C.立2D.V 3【考点】牛顿第二定律;向心力;带电
19、粒子在匀强磁场中的运动.【分析】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速度,根据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:R i=r,R 2=r t a n 3 0 =V 3 r”2由洛伦兹力提供向心力可知:qvB=m 五则粒子的速度:丫=譬则粒子两次的入射速度之比为:,解得:,故 B 正确,ACD 错误;v2 R2 v2 3故选:B.【点评】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
20、度。4.(6分)(2 0 2 1 乙卷)医学治疗中常用放射性核素 3 1 n 产生丫射线,而 1 1 3 1 n 是由半衰期相对较长的1 1 3S n 衰变产生的。对于质量为m o 的1 1 3S n,经过时间t 后剩余的1 I 3S n 质量为 m,其 t 图线如图所示。从图中可以得到H 3 S n 的半衰期为()7 n oA.67.3d B.101.Od C.115.1d D.I24.9d【考点】原子核衰变及半衰期、衰变速度.【分析】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2 1出113Sn从质量为R O的衰变到质量为 mo的所用的时间,即为半衰期。3 32 1
21、【解答】解:由图可知质量为mo的”3Sn衰变至叩mo的所用的时间t=t2-ti,其 中t2=I82.4d,ti=67.3d,代入解得t=115.1d,故 ll3Sn 的半衰期为 H5.1d,故 C 正确,ABD错误。故选:Co【点评】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,难度不大。5.(6分)(2021乙卷)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出1994年到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
22、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.4X 104M B.4X106M C.4X 108M D.4X I0I0M【考点】向心力;万有引力定律及其应用.【分析】地球绕太阳运行,根据万有引力提供向心力列方程得到太阳质量的表达式,同理可得S2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=lA U,地球的公转周期为T=1年;GMm 4 7 r 2由万有引力提供向心力可得:=mr芭,解得:M=吗;GT,对于S2受到黑洞的作用,椭圆轨迹半长轴R=1000AU,根据图中数据结合图象可以得到S2运动的半周期(
23、工)为8年,则周期为T=1 6年,2根据开普勒第三定律结合万有引力公式可以得出:M黑=上 等,GTR3T2因此有:代入数据解得:MS4X106M,故B正确,ACD错误。r3T,故 选:B。【点评】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分析S2运行周期,结合万有引力提供向心力进行分析。6.(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S0时,速度的大小为V 0,此时撤去F,物体继续滑行2so的路程后停止运动。重力加速度大小为g。则()1A.在此过程中F所做的功为mvo23B.在此过程中F的冲量大小等于mvoC.物体与
24、桌面间的动摩擦因数等于4 s()gD.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍【考点】动量定理;动能定理.【分析】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;根据牛顿第二定律求出撤去外力前后的加速度关系,根据运动学速度-时间之间的关系求解撤去外力前后物体运动的时间关系;最后由动量定理求出拉力F的冲量。【解答】解:A、在F作用下,由动能定理可知:WF-fso=-0,撤去外力之后,由动能定理可知:-fX 2 s o=0-/n i诏,联立解得:WF=故A错误;BD、由于外力做功WF=FSO,则解得F=3 f,撤去外力前的加速度大小a i=?=穿=得,撤去外
25、力后的加速度大小a 2=5,则v o=a i t i=a 2 t 2,即撤去外力前后时间关系:t 2=2 t i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,撤去外力之后对物体动量定理可知:-ft 2=O-m v o,则F的冲量大小I=Ft i=1m v o,故B正确,D错误;C、撤去外力之后,由动能定理可知:-fx 2 s 0=0-义机诏,摩擦力f=|i m g,则解得:|1=心 本故C正确;故选:BCo【点评】本题考查动能定理,动量定理和牛顿第二定律的综合,分清楚运动过程,熟练运用各定理进行运算是关键。本题难度不大,但综合性很强。7.(6分)(2 0
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