2021年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理試卷 全國(guó)乙卷（含解析）

1、2021年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試 全國(guó)乙卷物 理 試 卷注意事項(xiàng)：1.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫(xiě)在答題卡上。2.回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。回答非選擇題時(shí)，將答案寫(xiě)在答題卡上。寫(xiě)在本試卷上無(wú)效。3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。二、選擇題：本題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1418題只有一項(xiàng)符合題目要求，第1921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，光滑水平地面上有一小車(chē)，一輕彈簧的一端與車(chē)廂的

2、擋板相連，另一端與滑塊相連，滑塊與車(chē)廂的水平底板間有摩擦。用力向右推動(dòng)車(chē)廂使彈簧壓縮，撤去推力時(shí)滑塊在車(chē)廂底板上有相對(duì)滑動(dòng)，在地面參考系（可視為慣性系）中，從撤去推力開(kāi)始，小車(chē)、彈簧和滑塊組成的系統(tǒng)( )A.動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒B.動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒C.動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒D.動(dòng)量不守恒，機(jī)械能不守恒15.如圖（a），在一塊很大的接地金屬平板的上方固定一負(fù)電荷。由于靜電感應(yīng)，在金屬平板上表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷，金屬板上方電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖（b）中虛線所示，相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差都相等。若將一正試探電荷先后放于M和N處。該試探電荷受到的電場(chǎng)力大小分別為和，相應(yīng)的電勢(shì)能分別為和，則( )A.B.C.D

3、.16.如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為的帶電粒子從圓周上的M點(diǎn)沿直徑方向射入磁場(chǎng)。若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)90；若射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)60。不計(jì)重力，則為( )A.B.C.D.17.醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素產(chǎn)生射線，而是由半衰期相對(duì)較長(zhǎng)的衰變產(chǎn)生的。對(duì)于質(zhì)量為的，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后剩余的質(zhì)量為m，其圖線如圖所示。從圖中可以得到的半衰期為( )A.67.3 d B.101.0 dC.115.1 dD.124.9 d18.科學(xué)家對(duì)銀河系中心附近的恒星S2進(jìn)行了多年的持續(xù)觀測(cè)，給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示

4、?？茖W(xué)家認(rèn)為S2的運(yùn)動(dòng)軌跡是半長(zhǎng)軸約為1000 AU（太陽(yáng)到地球的距離為1 AU）的橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。這項(xiàng)研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。若認(rèn)為S2所受的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力，設(shè)太陽(yáng)的質(zhì)量為M，可以推測(cè)出該黑洞質(zhì)量約為( )A.B.C.D.19.水平面上，一質(zhì)量為m的物體在水平恒力F拉動(dòng)下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。物體通過(guò)的路程等于時(shí)，速度的大小為，此時(shí)撤去F，物體繼續(xù)滑行的路程后停止運(yùn)動(dòng)。重力加速度大小為g，則( )A.在此過(guò)程中F所做的功為B.在此過(guò)程中F的沖量大小等于C.物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于D.F的大小等于物體所受滑動(dòng)摩擦力大小的2倍20.四個(gè)帶電粒子

5、的電荷量和質(zhì)量分別為，它們先后以相同的速度從坐標(biāo)原點(diǎn)沿x軸正方向射入一勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與y軸平行，不計(jì)重力。下列描繪這四個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圖像中，可能正確的是( )A.B.C.D.21.水平地面上有一質(zhì)量為的長(zhǎng)木板，木板的左端上有一質(zhì)量為的物塊，如圖（a）所示。用水平向右的拉力F作用在物塊上，F(xiàn)隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（b）所示，其中分別為時(shí)刻F的大小。木板的加速度隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（c）所示。已知木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，假設(shè)最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動(dòng)摩擦力相等，重力加速度大小為g，則( )A.B.D.在時(shí)間段物塊與木板加速度相等三、非選擇題：第2225題為

6、必考題，每個(gè)試題考生都必須作答。第33-34題為選考題，考生根據(jù)要求作答。（一）必考題22.（5分）某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05 s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示（圖中未包括小球剛離開(kāi)軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為5 cm。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中標(biāo)出。完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）：（1）小球運(yùn)動(dòng)到圖（b）中位置A時(shí)，其速度的水平分量大小為_(kāi)m/s，豎直分量大小為_(kāi)m/

7、s；（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開(kāi)。23.（10分）一實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示的電路測(cè)量一電池的電動(dòng)勢(shì)E（約1.5 V）和內(nèi)阻r（小于）。圖中電壓表量程為1 V，內(nèi)阻；定值電阻；電阻箱，最大阻值為；S為開(kāi)關(guān)。按電路圖連接電路。完成下列填空：（1）為保護(hù)電壓表，閉合開(kāi)關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值可以選_（填“5.0”或“15.0”）。（2）閉合開(kāi)關(guān)，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記錄下阻值R和電壓表的相應(yīng)讀數(shù)U。（3）根據(jù)圖（a）所示電路，用和r表示，得_。（4）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，做圖線，如圖（b）所示。（5）通過(guò)圖（b）可得_V（保留2位小數(shù)），_（保留一位小數(shù)）。（6）若將圖（a）中的

8、電壓表當(dāng)成理想電表，得到的電源電動(dòng)勢(shì)為，由此產(chǎn)生的誤差為_(kāi)%。24.（12分）一籃球質(zhì)量為，一運(yùn)動(dòng)員使其從距地面高度為處由靜止自由落下，反彈高度為。若使籃球從距地面的高度由靜止下落，并在開(kāi)始下落的同時(shí)向下拍球，球落地后反彈的高度也為1.5 m。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員拍球時(shí)對(duì)球的作用力為恒力。作用時(shí)間為；該籃球每次與地面碰撞前后的動(dòng)能的比值不變。重力加速度大小取。不計(jì)空氣阻力。求：（1）運(yùn)動(dòng)員拍球過(guò)程中對(duì)籃球所做的功；（2）運(yùn)動(dòng)員拍球時(shí)對(duì)籃球的作用力的大小。25.（20分）如圖，一傾角為的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量的U型導(dǎo)體框，導(dǎo)體框的電阻忽略不計(jì)；一電阻的金屬棒的兩端置于導(dǎo)體框上，與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路；與

9、斜面底邊平行，長(zhǎng)度。初始時(shí)與相距，金屬棒與導(dǎo)體框同時(shí)由靜止開(kāi)始下滑，金屬棒下滑距離后進(jìn)入一方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)邊界（圖中虛線）與斜面底邊平行；金屬棒在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)，直至離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域。當(dāng)金屬棒離開(kāi)磁場(chǎng)的瞬間，導(dǎo)體框的邊正好進(jìn)入磁場(chǎng)，并在勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后開(kāi)始加速。已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸良好，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，重力加速度大小取，。求：（1）金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力的大??；（2）金屬棒的質(zhì)量以及金屬棒與導(dǎo)體框之間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（3）導(dǎo)體框勻速運(yùn)動(dòng)的距離。（二）選考題33.物理選修3-3（15分）（1）（5分）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a（）經(jīng)熱力學(xué)過(guò)程后又回到狀

10、態(tài)a。對(duì)于三個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是_（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）。A.過(guò)程中，氣體始終吸熱B.過(guò)程中，氣體始終放熱.過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D.過(guò)程中，氣體的溫度先降低后升高E.過(guò)程中，氣體的溫度先升高后降低（2）（10分）如圖，一玻璃裝置放在水平桌面上，豎直玻璃管粗細(xì)均勻，兩管的上端封閉，C管上端開(kāi)口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連通。兩管的長(zhǎng)度分別為，。將水銀從C管緩慢注入，直至兩管內(nèi)水銀柱的高度差。已知外界大氣壓為。求兩管內(nèi)水銀柱的高度差。34.物理選修3-4（15分）（1）（5分）圖中實(shí)線為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻

11、的波形曲線，經(jīng)過(guò)0.3 s后，其波形曲線如圖中虛線所示。已知該波的周期T大于0.3 s。若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為_(kāi)m/s，周期為_(kāi)s；若波是沿x軸負(fù)方向傳播的，該波的周期為_(kāi)s。（2）（10分）用插針?lè)y(cè)量上、下表而平行的玻璃磚的折射率，實(shí)驗(yàn)中用兩個(gè)大頭針確定入射光路，兩個(gè)大頭針確定出射光路，O和分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，如圖（a）所示，測(cè)得玻璃磚厚度為；A到過(guò)O點(diǎn)的法線的距離，M到玻璃磚的距離，到的距高為。（i）求玻璃磚的折射率；（ii）用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，玻璃磚的截面如圖（b）所示。光從上表面入射，入射角從0逐漸增大，達(dá)到45時(shí)，玻璃磚下表

12、面的出射光線恰好消失，求此玻璃磚上下表面的夾角。答案以及解析14.答案：B解析：本題考查動(dòng)量守恒定律的適用條件及機(jī)械能守恒的條件。撤去推力，小車(chē)和彈簧以及滑塊組成的系統(tǒng)合外力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒；滑塊在車(chē)廂底板滑動(dòng)時(shí)，由于摩擦阻力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能減小，所以系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，B項(xiàng)正確。15.答案：A解析：本題考查靜電平衡的特點(diǎn)以及電場(chǎng)線與等勢(shì)線的關(guān)系。電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，等差等勢(shì)面越密集，電場(chǎng)線就越密集，電場(chǎng)強(qiáng)度就越大，電荷受到的電場(chǎng)力就越大，所以；由于靜電感應(yīng)，接地的金屬板上表面帶正電，M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì)，根據(jù)，正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能，A項(xiàng)正確。16.答案：B解析：本

13、題考查帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向改變的角度就是圓心角。根據(jù)幾何關(guān)系，當(dāng)粒子的速度方向偏轉(zhuǎn)90時(shí)，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑R。當(dāng)粒子的速度方向偏轉(zhuǎn)60時(shí)，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于，根據(jù)，得，可知，所以，B項(xiàng)正確。17.答案：C解析：本題考查半衰期的計(jì)算。設(shè)In的半衰期為T(mén)天，由半衰期的定義以及題圖可知，解得T為115.1 d，C項(xiàng)正確。18.答案：B解析：本題考查萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用。根據(jù)開(kāi)普勒定律可得，其中是中心天體的質(zhì)量。根據(jù)題圖，S2的公轉(zhuǎn)周期約為16年，設(shè)黑洞的質(zhì)量為，則有，求得，B項(xiàng)正確。19.答案：BC解析：本題考查動(dòng)能

14、定理及動(dòng)量定理。設(shè)物體在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的摩擦力為f，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理有，得到,D項(xiàng)錯(cuò)誤；從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛撤去拉力F的過(guò)程，由動(dòng)能定理有，所以拉力做的功為,A項(xiàng)錯(cuò)誤；從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛撤去拉力F的過(guò)程，由動(dòng)量定理有，所以拉力F的沖量為,B項(xiàng)正確；根據(jù)，以及，解得，C項(xiàng)正確。20.答案：AD解析：本題考查帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中x軸方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度為，則；在y軸方向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，則有，聯(lián)立解得，當(dāng)x相同時(shí)，比荷越大的粒子在y方向上的偏距越大，若電場(chǎng)方向沿y軸正方向，帶正電的粒子向y軸正方向偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的粒子沿y軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，電荷量

15、和質(zhì)量分別為的兩粒子的軌跡重合，其相同的水平距離所對(duì)應(yīng)的豎直偏距大于粒子的豎直偏距，并與粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)稱(chēng)，D項(xiàng)正確；若電場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向，帶正電的粒子向y軸負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的粒子沿y軸正方向偏轉(zhuǎn)，則各粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖像與D項(xiàng)中的關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng)，A項(xiàng)正確。21.答案：BCD解析：本題考查牛頓第二定律的應(yīng)用及對(duì)部分和整體的受力分析。由木板的加速度與時(shí)間的關(guān)系圖像可知，在時(shí)間內(nèi)木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)物塊也處于靜止?fàn)顟B(tài)，物塊和木板之間的摩擦力為靜摩擦力，在時(shí)刻木板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，時(shí)間內(nèi)，木板和物塊一起做加速直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻，物塊與木板開(kāi)始發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，D項(xiàng)正確；時(shí)刻，對(duì)物塊和木板整體有,A項(xiàng)錯(cuò)誤；在時(shí)刻，對(duì)

16、物塊有，對(duì)木板有，解得,B項(xiàng)正確；由，可得，C項(xiàng)正確。22.答案：（1）1.0；2.0（2）9.7解析：本題考查平拋運(yùn)動(dòng)。（1）小球水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)。小球運(yùn)動(dòng)到圖（b）中位置A時(shí)，速度的水平分量大小為，豎直分量大小為。（2）根據(jù)豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹椤?3.答案：（1）15.0（3）（5）1.55；1.0（6）5解析：本題考查電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量。（1）為保護(hù)電壓表，閉合開(kāi)關(guān)前，電阻箱的電阻應(yīng)盡可能大一些，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電路中的電流開(kāi)始時(shí)較小，電壓表的讀數(shù)較小，所以電阻箱選15.0 。（3）由閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律有，化簡(jiǎn)得到。（5

17、）從圖像可知斜率大小為，代入求得，當(dāng)時(shí)，求得。（6）若不考慮電壓表的內(nèi)阻的影響，則測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)，由此產(chǎn)生的相對(duì)誤差為。24.答案：本題考查動(dòng)量定理和動(dòng)能定理的應(yīng)用。（1）籃球下落及上升過(guò)程中，機(jī)械能守恒，則碰地前、后動(dòng)能的比值設(shè)運(yùn)動(dòng)員拍球過(guò)程中對(duì)籃球所做的功為W，則代入數(shù)據(jù)得（2）設(shè)運(yùn)動(dòng)員拍球時(shí)對(duì)籃球作用力為F，籃球的加速度為a，則有設(shè)時(shí)間t內(nèi)籃球運(yùn)動(dòng)距離為s，則，又代入數(shù)據(jù)得25.答案：本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象中力學(xué)與電學(xué)的綜合。（1）設(shè)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為，則根據(jù)牛頓第二定律有切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為金屬棒中的感應(yīng)電流為金屬棒受到的安培力大小為代入數(shù)據(jù)得（2）設(shè)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后導(dǎo)體

18、框運(yùn)動(dòng)的加速度為，導(dǎo)體框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，棒與框架間的摩擦力為f，當(dāng)導(dǎo)體框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有聯(lián)立解得對(duì)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有解得根據(jù)解得（3）金屬棒離開(kāi)磁場(chǎng)后做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后速度達(dá)到v，此后速度將超過(guò)導(dǎo)體框，滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生變化，導(dǎo)體框開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體框做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的距離解得。33.答案：（1）ABE（2）本題考查玻意耳定律的應(yīng)用。對(duì)B管中的氣體，原來(lái)的壓強(qiáng)為體積為，緩慢注入水銀后，氣體的壓強(qiáng)為氣體發(fā)生等溫變化，則有代入數(shù)據(jù)解得此時(shí)B管中水銀的高度為對(duì)A管中的氣體，原來(lái)的壓強(qiáng)為體積為緩慢注入水銀后，氣體的壓強(qiáng)為氣體發(fā)生等溫變化，則有即代入數(shù)據(jù)解得解析：（1）本題考查理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用及熱力學(xué)第一定律。過(guò)程中，氣體體積不變，不對(duì)外做功，由于壓強(qiáng)增大，根據(jù)，氣體溫度升高，內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收熱量，A項(xiàng)正確；過(guò)程，氣體發(fā)生等壓壓縮，外界對(duì)氣體做功，氣體的溫度降低，