絕密★考試啟用前

2021年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試（甲卷）

理科綜合能力測(cè)試·物理部分

二、選擇題:本題共8小題，每小題6分，共8分。

在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第14～18題只有一項(xiàng)符合題目要求，第19～21題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。

14.如圖，將光滑長(zhǎng)平板的下端置于鐵架臺(tái)水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié)，使得平板與底座之間的夾角θ可變。將小物塊由平板與豎直桿交點(diǎn)Q處?kù)o止釋放，物塊沿平板從Q點(diǎn)滑至P點(diǎn)所用的時(shí)間t與夾角θ的大小有關(guān)。若由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時(shí)間t將

A.逐漸增大

B.逐漸減小

C.先增大后減小

D.先減小后增大

15.“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過(guò)紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起，然后用力反復(fù)拉繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會(huì)交替出現(xiàn)。拉動(dòng)多次后，紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50

r/s，此時(shí)紐扣上距離中心1

cm處的點(diǎn)向心加速度大小約為

A.10

m/s2

B.100

m/s2

C.1

000

m/s2

D.10

000

m/s2

16.兩足夠長(zhǎng)直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O＇Q在一條直線上，PO＇與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線通過(guò)電流I時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為

A.B、0

B.0、2B

C.2B、2B

D.B、B

17.如圖，一個(gè)原子核X經(jīng)圖中所示的一系列α、β衰變后，生成穩(wěn)定的原子核Y，在此過(guò)程中放射出電子的總個(gè)數(shù)為

A.6

B.8

C.10

D.14

18.2021年2月，執(zhí)行我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)的“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在成功實(shí)施三次近火制動(dòng)后，進(jìn)入運(yùn)行周期約為1.8×105

s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105

m。已知火星半徑約為3.4×106

m，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7

m/s2，則“天問(wèn)一號(hào)”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離約為

A.6×105

m

B.6×106

m

C.6×107

m

D.6×108

m

19.某電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場(chǎng)中的5個(gè)點(diǎn)，則

A.一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功

B.一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為4

eV

C.b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢(shì)面，方向向右

D.a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小最大

20.一質(zhì)量為m的物體自傾角為α的固定斜面底端沿斜面向上滑動(dòng)。該物體開始滑動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為Ek，向上滑動(dòng)一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動(dòng)，到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能為Ek/5。已知sinα＝0.6，重力加速度大小為g。則

A.物體向上滑動(dòng)的距離為

B.物體向下滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為g/5

C.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于0.5

D.物體向上滑動(dòng)所用的時(shí)間比向下滑動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)

21.由相同材料的導(dǎo)線繞成邊長(zhǎng)相同的甲、乙兩個(gè)正方形閉合線圈，兩線圈的質(zhì)量相等，但所用導(dǎo)線的橫截面積不同，甲線圈的匝數(shù)是乙的2倍。現(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時(shí)由靜止開始下落，一段時(shí)間后進(jìn)入一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的上邊界水平，如圖所示。不計(jì)空氣阻力，已知下落過(guò)程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進(jìn)入磁場(chǎng)后且上邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，可能出現(xiàn)的是

A.甲和乙都加速運(yùn)動(dòng)

B.甲和乙都減速運(yùn)動(dòng)

C.甲加速運(yùn)動(dòng)，乙減速運(yùn)動(dòng)

D.甲減速運(yùn)動(dòng)，乙加速運(yùn)動(dòng)

三、非選擇題:共174分。

第22～32題為必考題，每個(gè)試題考生都必須作答。第33～38題為選考題，考生根據(jù)要求作答。

（一）必考題:共129分。

22.（5分）

為測(cè)量小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為α的斜面（已知sinα＝0.34，cosα＝0.94），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示。該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的下滑過(guò)程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個(gè)連續(xù)相等時(shí)間間隔（每個(gè)時(shí)間間隔ΔT＝0.20

s）內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離si（i＝1，2，3，4，5），如下表所示。

s1

s2

s3

s4

s5

5.87cn

7.58cm

9.31cm

11.02cm

12.74cm

由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為_______m/s2，小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_________。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80

m/s2）

23.（10分）

某同學(xué)用圖（a）所示電路探究小燈泡的伏安特性，所用器材有:小燈泡（額定電壓2.5

V，額定電流0.3

A）、電壓表（量程300

mV，內(nèi)阻300

Ω）、電流表（量程300

mA，內(nèi)阻0.27

Ω）定值電阻R0、滑動(dòng)變阻器R1（阻值0~20

Ω）、電阻箱R2（最大阻值9

999.9

Ω）、電源E（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。完成下列填空:

（1）有3個(gè)阻值分別為10

Ω、20

Ω、30

Ω的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在0-300

mA的U-I曲線，R0應(yīng)選取阻值為______Ω的定值電阻；

（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于變阻器的________（填“a”或“b”）端；

圖（b）

（3）在流過(guò)電流表的電流較小時(shí)，將電阻箱R2的阻值置零，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀取電壓表和電流表的示數(shù)U、I，結(jié)果如圖（b）所示。當(dāng)流過(guò)電流表的電流為10

mA時(shí)，小燈泡的電阻為__________Ω（保留1位有效數(shù)字）；

（4）為使得電壓表滿量程時(shí)對(duì)應(yīng)于小燈泡兩端的電壓為3

V，該同學(xué)經(jīng)計(jì)算知，應(yīng)將R2的阻值調(diào)整為_________Ω。然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1，測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示：

U/mV

24.0

46.0

76.0

110.0

128.0

152.0

184.0

216.0

250.0

I/mA

140.0

160.0

180.0

200.0

220.0

240.0

260.0

280.0

300.0

（5）由圖（b）和上表可知，隨流過(guò)小燈泡電流的增加，其燈絲的電阻_______（填“增大”“減小”或“不變”）；

（6）該同學(xué)觀測(cè)到小燈泡剛開始發(fā)光時(shí)流過(guò)電流表的電流為160

mA，可得此時(shí)小燈泡電功率P1＝________W（保留2位有效數(shù)字）；當(dāng)流過(guò)電流表的電流為300

mA時(shí)，小燈泡的電功率為P2，則=____________（保留至整數(shù)）。

24.（12分）

如圖，一傾角為θ的光滑斜面上有50個(gè)減速帶（圖中未完全畫出），相鄰減速帶間的距離均為d，減速帶的寬度遠(yuǎn)小于d；一質(zhì)量為m的無(wú)動(dòng)力小車（可視為質(zhì)點(diǎn)）從距第一個(gè)減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過(guò)減速帶損失的機(jī)械能與到達(dá)減速帶時(shí)的速度有關(guān)。觀察發(fā)現(xiàn)，小車通過(guò)第30個(gè)減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過(guò)第50個(gè)減速帶后立刻進(jìn)入與斜面光滑連接的水平地面，繼續(xù)滑行距離s后停下。已知小車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g。

（1）求小車通過(guò)第30個(gè)減速帶后，經(jīng)過(guò)每一個(gè)減速帶時(shí)損失的機(jī)械能；

（2）求小車通過(guò)前30個(gè)減速帶的過(guò)程中在每一個(gè)減速帶上平均損失的機(jī)械能；

（3）若小車在前30個(gè)減速帶上平均每一個(gè)損失的機(jī)械能大于之后每一個(gè)減速帶上損失的機(jī)械能，則L應(yīng)滿足什么條件？

25.（20分）

如圖，長(zhǎng)度均為l的兩塊擋板豎直相對(duì)放置，間距也為l，兩擋板上邊緣P和M處于同一水平線上，在該水平線的上方區(qū)域有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E；兩擋板間有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)量為m，電荷量為q（q＞0）的粒子自電場(chǎng)中某處以大小為v0的速度水平向右發(fā)射，恰好從P點(diǎn)處射入磁場(chǎng)，從兩擋板下邊緣Q和N之間射出磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中粒子未與擋板碰撞。已知粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與PQ的夾角為60°，不計(jì)重力。

（1）求粒子發(fā)射位置到P點(diǎn)的距離；

（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍；

（3）若粒子正好從QN的中點(diǎn)射出磁場(chǎng)，求粒子在磁場(chǎng)中的軌跡與擋板MN的最近距離。

（二）選考題：

33.[物理——選修3-3]（15分）

（1）（5分）如圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷的兩個(gè)不同過(guò)程，分別由體積-溫度（V-t）圖上的兩條直線I和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)。t0是它們的延長(zhǎng)線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，t0=-273.15°C；a為直線I上的一點(diǎn)。由圖可知，氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)之比pa/pb=______;氣體在狀態(tài)b和c的壓強(qiáng)之比pa/pc=_________。

（2）（10分）如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣體分為A、B兩部分；初始時(shí)，A、B的體積均為V，壓強(qiáng)均等于大氣壓p0。隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置，當(dāng)隔板兩邊壓強(qiáng)差超過(guò)0.5p0時(shí)隔板就會(huì)滑動(dòng)，否則隔板停止運(yùn)動(dòng)。氣體溫度始

終保持不變。向右緩慢推動(dòng)活塞，使B的體積減小為V/2。

（i）求A的體積和B的壓強(qiáng)；

（ⅱ）再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時(shí)A的體積和B的壓強(qiáng)。

34.[物理——選修3-4]（15分）

（1）（5分）如圖，單色光從折射率n=1.5、厚度d=10.0

cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為3.0×108

m/s，則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為_________m/s；對(duì)于所有可能的入射角，該單色光通過(guò)玻璃板所用時(shí)間t的取值范圍是__________s≤t＜_________s（不考慮反射）。

（2）（10分）均勻介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置位于x軸上，坐標(biāo)分別為0和xB=16

cm。某簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v=20

cm/s，波長(zhǎng)大于20

cm，振幅為y=l

cm，且傳播時(shí)無(wú)衰減。t=0時(shí)刻A、B偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同，運(yùn)動(dòng)方向相反，此后每隔Δt=0.6

s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1時(shí)刻（t1>0），質(zhì)點(diǎn)A位于波峰。求：

（i）從t1時(shí)刻開始，質(zhì)點(diǎn)B最少要經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間位于波峰；

（ii）t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B偏離平衡位置的位移。

2021年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試（甲卷）

理科綜合能力測(cè)試·物理部分參考答案

二、選擇題

14.D

15.C

16.B

17.A

18.C

19.BD

20.BC

21.AB

三、非選擇題

（一）必考題

22.①.0.43

②.0.32

23.①.10

②.a

③.0.7

④.2700

⑤.增大

⑥.0.074

⑦.10

24.（1）；（2）；（3）

25.（1）

；（2）

；（3），（二）選考題

33.（1）①.1

②.（2）（i），；（ⅱ），34、（1）

①.②.③.（2）（1）；（2）