全国高考物理试题及答案全国1卷.docx

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全国高考物理试题及答案全国1卷

2021年普通高等学校招生全国统一考试〔全国1卷〕

物理试卷

二、选择题：

本大题共8小题，每题6分．在每题给出的四个选项中，第14～17题只有一项为哪一项符合题目要求，第18～21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〕一平行电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，假设将云母介质移出，那么电容器〔　　〕

A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大

B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大

C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变

D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变

2．〔6分〕现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如下图，其中加速电压恒定．质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场．假设某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍．此离子和质子的质量比约为〔　　〕

A．11B．12C．121D．144

3．〔6分〕一含有理想变压器的电路如下图，图中电阻R1，R2和R3的阻值分别为3Ω，1Ω，4Ω，Ⓐ为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I．该变压器原、副线圈匝数比为〔　　〕

A．2B．3C．4D．5

4．〔6分〕利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，假设仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，那么地球自转周期的最小值约为〔　　〕

A．1hB．4hC．8hD．16h

5．〔6分〕一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，那么〔　　〕

A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同

B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直

C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同

D．质点单位时间内速率的变化量总是不变

6．〔6分〕如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b．外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态．假设F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，那么〔　　〕

A．绳OO′的张力也在一定范围内变化

B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

7．〔6分〕如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面〔纸面〕内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称．忽略空气阻力．由此可知〔　　〕

A．Q点的电势比P点高

B．油滴在Q点的动能比它在P点的大

C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大

D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小

8．〔6分〕甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v﹣t图象如下图．两车在t=3s时并排行驶，那么〔　　〕

A．在t=1s时，甲车在乙车后

B．在t=0时，甲车在乙车前

C．两车另一次并排行驶的时刻是t=2s

D．甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m

三、非选择题：

包括必考题和选考题两局部．第22题～第32题为必考题，每个试题考生都必须作答．第9题～第12题为选考题，考生根据要求作答．〔一〕必考题

9．〔5分〕某同学用图〔a〕所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有220Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一局部如图〔b〕所示．

该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算．

〔1〕假设从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图〔b〕中给出的物理量可以写出：

在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为　

　，打出C点时重物下落的速度大小为　

　，重物下落的加速度的大小为　

　．

〔2〕已测得s1=，s2=9.5．cm，s3=；当重力加速度大小为/s2，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%．由此推算出f为　40　Hz．

10．〔10分〕现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度到达或超过60℃时，系统报警．提供的器材有：

热敏电阻，报警器〔内阻很小，流过的电流超过IC时就会报警〕，电阻箱〔最大阻值为999.9Ω〕，直流电源〔输出电压为U，内阻不计〕，滑动变阻器R1〔最大阻值为1000Ω〕，滑动变阻器R2〔最大阻值为2000Ω〕，单刀双掷开关一个，导线假设干．

在室温下对系统进行调节，U约为18V，IC约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω．

〔1〕在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线．

〔2〕在电路中应选用滑动变阻器　R2　〔填“R1”或“R2”〕．

〔3〕按照以下步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为　650.0　Ω；滑动变阻器的滑片应置于　b　〔填“a〞或“b〞〕端附近，不能置于另一端的原因是　保证报警器的平安使用　．

②将开关向　c　〔填“c〞或“d〞〕端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至　报警器开始报警　．

〔4〕保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．

11．〔14分〕如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连．两细金属棒ab〔仅标出a端〕和cd〔仅标出c端〕长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平．右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，金属棒ab匀速下滑．求

〔1〕作用在金属棒ab上的安培力的大小；

〔2〕金属棒运动速度的大小．

12．〔18分〕如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为

R的光滑圆弧轨道相切于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直面内．质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点〔未画出〕，随后P沿轨道被弹回，最高点到达F点，AF=4R，P与直轨道间的动摩擦因数μ=

，重力加速度大小为g．〔取sin37°=

，cos37°=

〕

〔1〕求P第一次运动到B点时速度的大小．

〔2〕求P运动到E点时弹簧的弹性势能．

〔3〕改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放．P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点．G点在C点左下方，与C点水平相距

R、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量．

【物理--选修3-4】〔15分）

15．某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s．以下说法正确的选项是〔　　〕

A．水面波是一种机械波

B．该水面波的频率为6Hz

C．该水面波的波长为3m

D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去

E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移

16．如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为

．

〔i〕求池内的水深；

〔ii〕一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°．求救生员的眼睛到池边的水平距离〔结果保存1位有效数字〕．

【物理--选修3-5】

17．现用一光电管进行光电效应的实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．以下说法正确的选项是〔　　〕

A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B．入射光的频率变高，饱和光电流变大

C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

18．某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板〔面积略大于S〕；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．水的密度为ρ，重力加速度大小为g．求：

〔i〕喷泉单位时间内喷出的水的质量；

〔ii〕玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．

参考答案

1、D

2、D

3、B

4、B

5、BC

6、BD

7、AB

8、BD

9、【解答】解：

〔1〕根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得：

vB=

=

；vC=

=

；由速度公式vC=vB+aT可得：

a=

；

〔2〕由牛顿第二定律可得：

mg﹣0.01mg=ma，所以a=，结合〔1〕解出的加速度表达式，代入数据可得：

f=40HZ．

故答案为：

〔1〕

；

；

；〔2〕40．

10、【解答】解：

〔1〕根据题意可知，本实验要求能用电阻箱进行校准，故电阻箱应与热敏电阻并联，利用单刀双掷开关进行控制；它们再与报警器和滑动变阻器串联即可起到报警作用；故连线如下图；

〔2〕电压为18V，而报警时的电流为10mA；此时电阻约为：

R=

=1800Ω；而热敏电阻的阻值约为650Ω；故滑动变阻器接入电阻约为1350Ω；故应选择R2；

〔3〕①因要求热敏电阻到达60°时报警；此时电阻为650Ω；故应将电阻箱调节至650Ω；然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警；故开始时滑片应在b端；目的是让电流由小到大调节，保证报警器的平安使用；

②将开关接到C端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可；然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作；

故答案为：

〔1〕如上图；〔2〕R2；〔3〕①650.0，b，保证报警器的平安使用；②c；报警器开始报警．

11、【解答】解：

〔1〕设导线的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为

，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd的支持力大小为

．对于ab棒，由力的平衡条件得

②

对于cd棒，同理有

④

联立①②③④式得

F=mg〔sinθ﹣3μcosθ〕⑤

〔2〕由安培力公式得

F=BIL⑥

这里I是abcda中的感应电流．ab棒上的感应电动势为

ɛ=BLv⑦

式中，v是ab棒下滑速度的大小，由欧姆定律得

⑧

联立⑤⑥⑦⑧式得

⑨

答：

〔1〕作用在金属棒ab上的安培力的大小mg〔sinθ﹣3μcosθ〕；

〔2〕金属棒运动速度的大小

．

12、12、【解答】解：

〔1〕C到B的过程中重力和斜面的阻力做功，所以：

其中：

代入数据得：

〔2〕物块返回B点后向上运动的过程中：

其中：

联立得：

物块P向下到达最低点又返回的过程中只有摩擦力做功，设最大压缩量为x，那么：

整理得：

x=R

物块向下压缩弹簧的过程设克服弹力做功为W，那么：

又由于弹簧增加的弹性势能等于物块克服弹力做的功，即：

EP=W

所以：

EP

〔3〕由几何关系可知图中D点相当于C点的高度：

h=r+rcos37°=1.8r=

小球做平抛运动的时间：

t=

G点到D点的水平距离：

L=

=

由：

L=vDt

联立得：

E到D的过程中重力、弹簧的弹力、斜面的阻力做功，由功能关系得：

联立得：

m′=

答：

〔1〕P第一次运动到B点时速度的大小是

．

〔2〕P运动到E点时弹簧的弹性势能是2.4mgR．

〔3〕改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放．P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点．G点在C点左下方，与C点水平相距

R、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小是

，改变后P的质量是

m．

15、ACE

16、【解答】解：

〔i〕光由A射向B点发生全反射，光路如下图．

图中入射角θ等于临界角C，那么有

sinθ=

=

由题，

=3m，由几何关系可得：

=4m

所以

=

=

m

〔ii〕光由A点射入救生员眼中的光路图如下图．

在E点，由折射率公式得

=n

得sinα=

，tanα=

=

设

=x，那么得tanα

=

代入数据解得x=〔3﹣

〕m

由几何关系可得，救生员到池边水平距离为〔2﹣x〕m≈

答：

〔i〕池内的水深

m．

〔ii〕救生员的眼睛到池边的水平距离约．

17、ACE

18、【解答】解：

〔i〕喷泉单位时间内喷出的水的质量m=ρV=ρSv0，

〔ii〕设水到达卡通玩具处的速度为v，玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度为h，

根据运动学根本公式得：

，

水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，以向上为正，根据动量定理得：

﹣Mgt=ρSv0t〔0﹣v〕

联立解得：

h=

答：

〔i〕喷泉单位时间内喷出的水的质量为ρSv0；

〔ii〕玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度为

．