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

2021年全國普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試全國乙卷

物理試卷

一、選擇題

14.如圖，光滑水平地面上有一小車，一輕彈簧的一端與車廂的擋板相連，另一端與滑塊相連，滑

塊與車廂的水平底板間有摩擦。用力向右推動(dòng)車廂使彈簧壓縮，撒去推力時(shí)滑塊在車廂底板上有

相對滑動(dòng)，在地面參考系（可視為慣性系）中，從撤去推力開始，小車、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，金屬板上方電場的等勢面如圖（b）中虛線所示，相鄰等勢面間的電勢差都相

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力大小分別為七和F.,相應(yīng)

的電勢能分別為馬”和E.，貝八）

眇b)

A*Al<外，EpM>EpNB.打M>綜，EpM>EpN

C?風(fēng)<&，EpM<EpND.FM>r耳MVEpN

16.如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，質(zhì)量為〃?、電荷量為4（9>0）的帶電粒子從圓周

上的M點(diǎn)沿直徑MCW方向射入磁場。若粒子射入磁場時(shí)的速度大小為匕，離開磁場時(shí)速度方向偏

轉(zhuǎn)90。；若射入磁場時(shí)的速度大小為嶺，離開磁場時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)60。。不計(jì)重力，則以為（）

x\

M*,；6，*，:N

\xxxx/

—.K....X..-

A.lB.—C.—D.6

232

17.醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素"31n產(chǎn)生y射線，而“'in是由半衰期相對較長的u3Sn衰變產(chǎn)生

的。對于質(zhì)量為〃，。的"Sn,經(jīng)過時(shí)間f后剩余的u'Sn質(zhì)量為如其二T圖線如圖所示。從圖中

mo

067.3182.4t/d

A.67.3dB.lOl.OdC.115.1dD.124.9d

18.科學(xué)家對銀河系中心附近的恒星S2進(jìn)行了多年的持續(xù)觀測，給出1994年到2002年間S2的位

置如圖所示。科學(xué)家認(rèn)為S2的運(yùn)動(dòng)軌跡是半長軸約為1000AU（太陽到地球的距離為1AU）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)太陽的質(zhì)量為M,可以推測出該黑洞質(zhì)量約為（）

A.4X104MB.4X106MC.4X108MD.4X10'°M

19.水平桌面上，一質(zhì)量為m的物體在水平恒力/拉動(dòng)下從靜止開始運(yùn)動(dòng)。物體通過的路程等于必

時(shí)，速度的大小為%,此時(shí)撒去F,物體繼續(xù)滑行2s。的路程后停止運(yùn)動(dòng)。重力加速度大小為g,

則（）

A.在此過程中尸所做的功為;〃說

B.在此過程中產(chǎn)的沖量大小等于|根%

2

C.物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于上

4%g

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)帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為（+g,〃?）,（+“,2附,（+3夕,3機(jī)）,，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)電場中，電場方向與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（）

水平向右的拉力F作用在物塊上，F(xiàn)隨時(shí)間，的變化關(guān)系如圖（b）所示，其中耳、鳥分別為小t2

時(shí)刻尸的大小。木板的加速度q隨時(shí)間，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)為四，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,貝4（）

…pr，色（町+町）/\

A.F\="、m6B.F=----------------（4-〃Jg

2町

匚〃,＞色上吐必D.在0~r，時(shí)間段物塊與木板加速度相等

肛

二、非選擇題

（一）必考題

22.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)對做平拋

運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05s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)方格的邊長為5cm。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測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4時(shí)，其速度的水平分量大小為m/s,豎直分量大小為

_____m/s；

（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮閙/s2o

23.一實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示的電路測量一電池的電動(dòng)勢E（約1.5V）和內(nèi)阻r（小于2Q）。

圖中電壓表量程為IV,內(nèi)阻&=380.0。；定值電阻=20.00；電阻箱與最大阻值為

999.9Q；S為開關(guān)。按電路圖連接電路。完成下列填空：

（1）為保護(hù)電壓表，閉合開關(guān)前，電阻箱接入電路的電阻值可以選Q（填“5.0”或

“15.0”）；

（2）閉合開關(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R、用、氏、E和r表示,，得L=。

UU

（4）根據(jù)測量數(shù)據(jù)，做工-R圖線，如圖（b）所示。

U

（5）通過圖（b）可得E=V（保留2位小數(shù)），r=C（保留一位小數(shù)）；

（6）若將圖（a）中的電壓表當(dāng)成理想電表，得到的電源電動(dòng)勢為￡,由此產(chǎn)生的誤差為

p'_P

cfX1OO%=%。

E

24.一籃球質(zhì)量為〃?=0.60kg,一運(yùn)動(dòng)員使其從距地面高度為九=1.8m處由靜止自由落下，反彈高

度為生=12m。若使籃球從距地面4=1.5m的高度由靜止下落，并在開始下落的同時(shí)向下拍球，

球落地后反彈的高度也為1.5m。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員拍球時(shí)對球的作用力為恒力。作用時(shí)間為f=0.20s；

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g=10m/s2。不計(jì)空氣阻力。

求

（1）運(yùn)動(dòng)員拍球過程中對籃球所做的功；

（2）運(yùn)動(dòng)員拍球時(shí)對籃球的作用力的大小。

25.如圖，一傾角為a的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量M=0.06kg的U型導(dǎo)體框，導(dǎo)體框的電阻

忽略不計(jì)；電阻R=3。的金屬棒CD的兩端置于導(dǎo)體框上，與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路?！辏舅?；EF

與斜面底邊平行，長度乙=0.6m。初始時(shí)CD與砂相距”=0.4m,金屬棒與導(dǎo)體框同時(shí)由靜止

開始下滑，金屬棒下滑距離后進(jìn)入一方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場邊界（圖中

虛線）與斜面底邊平行；金屬棒在磁場中做勻速運(yùn)動(dòng)，直至離開磁場區(qū)域。當(dāng)金屬棒離開磁場的

瞬間，導(dǎo)體框的所邊正好進(jìn)入磁場，并在勻速運(yùn)動(dòng)一段距離后開始加速。已知金屬棒與導(dǎo)體框之

間始終接觸良好，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小8=1T。重力加速度大小取g=10m/s2,sin?=0.6o

求

(1)金屬棒在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力的大小；

(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。

(-)選考題

33」物理——選修3-3]

(1)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)。(Pc,Vn,Tn)經(jīng)熱力學(xué)過程彷、bc.ca后又回到狀態(tài)“。

對于ab、hc.ca三個(gè)過程，下列說法正確的是(填正確答案標(biāo)號，選對1個(gè)得2分，選對

2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)

A.劭過程中，氣體始終吸熱

B.ca過程中，氣體始終放熱

C.ca過程中，氣體對外界做功

D.%過程中，氣體的溫度先降低后升高

E2c過程中，氣體的溫度先升高后降低

(2)如圖，一玻璃裝置放在水平桌而上，豎直玻璃管AB、C粗細(xì)均勻，48兩管的上端封

閉，C管上端開口，三管的下端在同一水平面內(nèi)且相互連通。43兩管的長度分別為

4=13.5cm,/2=32cm?將水銀從C管緩慢注入，直至8、C兩管內(nèi)水銀柱的高度差無=5cm。已

知外界大氣壓為％=75cmHg。求48兩管內(nèi)水銀柱的高度差。

34」物理——選修3-4]

（1）圖中實(shí)線為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形曲線，經(jīng)過0.3s后，其波形曲線如圖中虛線所

示。已知該波的周期T大于0.3s。若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為m/s,

周期為s；若波是沿x軸負(fù)方向傳播的，該波的周期為s。

（2）用插針法測量上、下表而平行的玻璃磚的折射率，實(shí)驗(yàn)中用48兩個(gè)大頭針確定入射光

路，C、。兩個(gè)大頭針確定出射光路，O和O,分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，如圖（a）所示，測得玻

璃磚厚度為"=15.0mm；A到過O點(diǎn)的法線的距離40=10.0mm,M到玻璃磚的距離

MO=20.0mm,O'到OM的距高為S=5.0mm。

（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。逐漸增大，達(dá)到45。時(shí)，玻璃磚下表面的出射光線恰好消失，求

此玻璃磚上下表面的夾角。

參考答案

14.答案：B

解析：系統(tǒng)在只有彈力或者重力做功時(shí)機(jī)械能守恒，由題意可知，撤去拉力后，滑塊與車廂直接

還有摩擦力的作用，摩擦生熱，使系統(tǒng)的機(jī)械能減小，即小車、彈簧和滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能不

守恒；而該系統(tǒng)所受外力的合力為0,因此動(dòng)量守恒，故B項(xiàng)正確，ACD項(xiàng)錯(cuò)誤。

綜上所述，本題正確答案為B。

15.答案：A

解析：N處等勢面比M處密集，即N處電場強(qiáng)度比M大，由尸=%可知，F(xiàn)M<FN,又因?yàn)榻饘?/p>

板在負(fù)電荷的電場中發(fā)生靜電感應(yīng)，在金屬板上側(cè)聚集了大量的正電荷，而由于金屬板接地，金

屬板與大地構(gòu)成一個(gè)等勢體，所以電場線從金屬板上正電荷發(fā)出，終止于負(fù)電荷，即如由

約=即可知￡陰>E,w，故A項(xiàng)正確，BCD項(xiàng)錯(cuò)誤。

綜上所述，本題正確答案為A。

16.答案:B

解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，qvB=m—,解得：v=迦，根據(jù)幾何關(guān)系得

Rm

K=r,R,=gr,則以=且，故B項(xiàng)正確，ACD項(xiàng)錯(cuò)誤。

匕3

綜上所述，本題正確答案為B。

17.答案：C

解析：由圖可知質(zhì)量為的msn衰變到g人所用的時(shí)間為則'"Sn的半衰期為115.1

d,故C項(xiàng)正確，ABD項(xiàng)錯(cuò)誤。

綜上所述，本題正確答案為C。

18.答案:B

解析：設(shè)太陽的質(zhì)量為M,由萬有引力公式可得出：G-^=m—,再代入線速度公式可得:

(AU)2AU

M=同理，對于s2受到黑洞的作用，且半長軸已知，根據(jù)開普勒定律結(jié)合萬有引力公

式也可以得出：因?yàn)樽x圖可以看出S,恒星運(yùn)的半周期為年，因此有:

5黑

T~'

M.,=T—M=4X106M,故B正確，ACD項(xiàng)錯(cuò)誤。

R%

綜上所述，本題正確答案為B。

19.答案：BC

解析：CD項(xiàng)，由于撤去力/后，滑行2%后停下，此時(shí)由于只有摩擦力，因此有動(dòng)能定理:

；相片-0=2〃〃?Q°,因此動(dòng)摩擦因數(shù)為：〃=￡-；此時(shí)對前半段使用動(dòng)能定理有:

-O=Fso-jum^s0,因此F的大小為,故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

AB項(xiàng)，此時(shí)有力尸的沖量為：/=尸”也駕=也空殳=現(xiàn)也；力所做的功為W=3/w；,故B

a24g240

項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤。

綜上所述，本題正確答案為BC。

20.答案:AD

解析：粒子在電場中受電場力，由題可知，三個(gè)粒子帶正電，一個(gè)粒子帶負(fù)電，則根據(jù)受力方向

判斷，三個(gè)粒子所受電場力方向相同，另外一個(gè)粒子受力方向與其他粒子相反；電場力提供向心

力,根據(jù)牛頓第二定律可得qE=〃7〃，可解得。=必，分別將四個(gè)粒子的電荷量和質(zhì)量代入式子

m

可知四個(gè)帶電粒子所受的電場力大小之比為2:122,則說明三個(gè)帶正電的粒子中，有兩個(gè)粒子所

受電場力的大小也相同，故這兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡重合。另外一個(gè)帶正電粒子所受電場力較小，

根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，該粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲程度較小，帶負(fù)電粒子所受到的電場力較

大，則彎曲程度較大，與另外兩個(gè)帶正電粒子的的運(yùn)動(dòng)軌跡方向相反，彎曲程度相同，故AD項(xiàng)正

確，BC項(xiàng)錯(cuò)誤。

綜上所述，本題正確答案為AD。

21.答案：CD

解析：由題可知，木板與地面間的最大靜摩擦力為/=4(町+，％)g,物塊與木板間的最大靜摩擦

力為人=4帆;g，根據(jù)題意可分析兩種情況：

①當(dāng)人＞人時(shí)，隨著拉力戶的不斷增大，當(dāng)尸＞人時(shí)，物塊與木板發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，則木板受到向

右的滑動(dòng)摩擦力，但由于工＞人，木板始終靜止，不符合題意；

②當(dāng)工時(shí)，當(dāng)尸<工時(shí)，物塊與木板靜止；隨著拉力下的不斷增大，至此時(shí)刻，

F=/=M（〃4+〃?Jg時(shí)，達(dá)到木板與地面間的最大靜摩擦力，繼續(xù)增大，物塊會與地面發(fā)生相對

滑動(dòng)，而物塊與木板未發(fā)生相對滑動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可得

尸-￡=尸-“（町+g）g=（町+處）6,此時(shí)兩者的加速度大小相等q=￡―二"’、,木板

網(wǎng)+m2

的加速度大小會隨拉力的增大而增大；到芍時(shí)刻，F(xiàn)=f2,此時(shí)拉力繼續(xù)增大，物塊與木板間發(fā)生

相對運(yùn)動(dòng)，則對木板進(jìn)行受力分析可知，木板將受到物塊對其向右的滑動(dòng)摩擦力，地面對其向左

的滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律可得

f2~fx=2g-（町+m2）g=m}ai,則此后木板的加速度大小始終為

4=經(jīng)超二血上虬，此運(yùn)動(dòng)狀態(tài)滿足圖（Q,故工〈人符合題意，則

從（班+%）g,可解得4>'"+""內(nèi)，根據(jù)上述分析可知￡=/=4（町+，?。ゞ，

丐

用=力=外色g,物塊與木板在0~4時(shí)間段物相對靜止，加速度相等，故CD項(xiàng)正確，AB項(xiàng)錯(cuò)

、口

反。

綜上所述，本題正確答案為CD。

22.答案：（1）1.0；2.0（2）9.7

解析：（1）小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由圖可知Ar=5cm=0.05m,則水平分速度

v=—=1.0m/s,豎直分速度v=---，其中A/z=8.6cm+11.0cm=19.6cm=0.196m,解得:

“M'v2Ar

vv=2.0m/so

（2）小球在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由a/可知，重力加速度

0.134m+0.11m-(0.086m4-0.061m)

=9.7m/s2

(2x0.05s)2

23.答案：(1)15.0(3)(j+r)+_L(5)1.50；4.9(6)7.9

EE

解析：（1）為了保護(hù)電壓表不被損壞，閉合開關(guān)前，電阻箱接入電阻的電阻值應(yīng)該盡可能地大從

而能起到分壓的作用，則可以選擇15.0。。

(3)在閉合電路中，E=t/+/(/?+r)=(/+|—+—|(/?+=—+r)+—<,

(%Rv)VERURVE

（5）由題意得:

UU11/?+R1R0+R1

E=U+I(R+r)=U+—+——(R+r)n——----0----v-+----------vr+一

<N)氏)VER)RvERRE

對應(yīng)到函數(shù)圖像可知,

k=L4+Rv=o.035nE=1.5OV

ERQRV

，代入原式解得r=4.9。。

（6）若將圖（a）中的電壓表當(dāng)成理想電表，得到的電源電動(dòng)勢為

U八U

,—RH---r

￡=。+且R+且「，代入數(shù)據(jù)解得產(chǎn)生的誤差為￡色xlOO%=冬——色一xlOO%=7.9%。

/?（）R（）EE

24.答案：（1）球從九=1.8m靜止落到地面的過程中，由動(dòng)能定理得：&=〃2甑

從地面反彈到周度也=1.2m的過程中，有線2=沖也

則該籃球每次與地面碰撞前后的動(dòng)能的比值%=&=1.5

耳2

設(shè)運(yùn)動(dòng)員拍球過程中對籃球所做的功為W,則有

W4-tngh=1.Stnghy解得：W=4.5J

（2）球在受到力尸的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)牛頓第二定律可得：加速度大小〃=巡土土

m

下降的距離s=』a產(chǎn)

2

做功W=A

聯(lián)立以上三式解得：尸=9N

解析：（1）對小球從九=1.8m靜止下落并反彈至為=1.2m的過程分析，結(jié)合動(dòng)能定理可求出該

籃球每次與地面碰撞前后的動(dòng)能的比值，再對球從％=1.5m靜止下落到反彈至相同高度的過程應(yīng)

用動(dòng)能定理，即可求得運(yùn)動(dòng)員拍球過程中對籃球所做的功。

（2）籃球在力尸作用的時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式以及功的計(jì)算式卬=后即可求

解。

25.答案：（1）mgst-sina=-^，叫

v1=1.5m/s

E=BLvx=0.9V

/=—=0.3A

R

F=BIL=0A8N

（2）因?yàn)榻饘侔粼诖艌鲋袆蛩龠\(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)

則根據(jù)受力分析可得

m^gsina+f=F.^①

產(chǎn)安N

又因?yàn)閒=機(jī)幃gcosa〃=8〃加棒②

叫工sinag./,400小

=6—“〃機(jī)棒③

又因?yàn)椤闒進(jìn)入磁場后也保持勻速運(yùn)動(dòng)一段距離，處于平衡狀態(tài)

則根據(jù)受力分析可得

咻gsina=/^+f,且

琪=0.⑵柩④

3

K=—m/s,s=0.4m

2

則可得$=7.05+^^4機(jī)⑤

聯(lián)立可得〃=0.18,根=0.024kg，

據(jù)圖可知，金屬棒在勻速之后的勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度

。悻=gsina+〃gcosa=7.44m/s

則可得求得勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間

-V

f=-=0.16s

。棒

則=v^t=0.43m

解析：（1）未進(jìn)入磁場之前金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)題目所提供數(shù)據(jù)可求出金屬棒進(jìn)入磁場時(shí)

的速度，再根據(jù)公式E