2021全國卷Ⅲ高考壓軸卷物理含解析

絕密啟用前

KSSU2021年全國新課標III高考壓軸卷（物理）

第匚卷（選擇題，共48分）

一、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選項中，第14?18題

只有一項符合題目要求，第19?21題有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得

3分，有選錯的得0分。

14.物體A、B的x-f圖象如圖所示，由圖可知（）

A.從第3s起，兩物體運動方向相同，且

B.兩物體由同一位置開始運動，但物體A比B遲3s才開始運動

C.在5s內(nèi)兩物體的位移相等，5s末A、B相遇

D.5s內(nèi)A、B的平均速度相等

15.美國物理學(xué)家密立根通過測量金屬的遏止電壓上與入射光頻率v,算出普朗克常量力，并與普朗克根據(jù)黑體

輻射得出的h相比較，以驗證愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。下圖是某次試驗中得到的兩種金屬的遏止電壓

乂與入射光須率v關(guān)系圖象，兩金屬的逸出功分別為IV“，、小乙，如果用功頻率的光照射兩種金屬，光電子的

最大初動能分別為E”，、E乙,則下列關(guān)系正確的是（）

A.E單〉E/.

B.Wz,,Ev<Ec.

C.E

D.WEi|i<Hz.

16.如圖所示，一半徑為L的導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，0為圓心。環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90。且關(guān)于0中心對稱的扇形

區(qū)域內(nèi)分布有勻強磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為8、方向相反且均與紙面垂直。導(dǎo)體桿可繞O轉(zhuǎn)動，

M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸，在圓心和圓環(huán)間連有電阻已不計圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻，當(dāng)桿以恒定

角速度3逆時針轉(zhuǎn)動時，理想電流表A的示數(shù)為（）

yj2BL2aj

A.而

V2BL2cu

C-2R

17.如圖為人造地球衛(wèi)星的軌道示意圖，LEO是近地軌道，MEO是中地球軌道，GEO是地球同步軌道，GTO是

地球同步轉(zhuǎn)移軌道。已知地球的半徑尺=6400km,該圖中MEO衛(wèi)星的周期約為（圖中數(shù)據(jù)為衛(wèi)星近地點、遠

地點離地面的高度）（）

A.3hB.8h

C.15hD.20h

18.如圖所示，心臟除顫器用于刺激心臟恢復(fù)正常的跳動，它通過皮膚上的電極板使電容器放電。已知某款心臟

除顫器，在短于一分鐘內(nèi)使70pF電容器充電到5000V,存儲875J能量，搶救病人時一部分能量在2ms脈

沖時間通過電極板放電進入身體，此脈沖的平均功率為100kW。下列說法正確的是（）

A.電容器放電過程中電壓不變

B.電容器充電至2500V時，電容為35pF

C.電容器充電至5000V時，電荷量為35c

D.電容器所釋放出的能量約占存儲總能量的23%

19.如圖所示，相距為d的兩水平虛線占和G分別是水平向里的勻強磁場的上下兩個邊界，磁場的磁感應(yīng)強度

為B,正方形線框abed邊長為/_（/_?/）,質(zhì)量為m,將線框在磁場上方高/?處由靜止釋放。如果ab邊進入磁場

時的速度為vo,cd邊剛穿出磁場時的速度也為％,則從ab邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程中（）

A.線框中一直有感應(yīng)電流

B.線框中有一階段的加速度為重力加速度g

C.線框中產(chǎn)生的熱量為mg（d+h+L）

D.線框有一階段做減速運動

20.如圖所示，小車分別以加速度可、a2>a3>a,向右做勻加速運動，be是固定在小車上的水平橫桿，物塊M

穿在桿上，"通過細線懸吊著小物體m,m在小車的水平底板上，加速度為ai、a2時，細線在豎直方向上，全

過程中M始終未相對桿be移動，M.m與小車保持相對靜止，M受到的摩擦力大小分別為G、幺*3則以

下結(jié)論正確的是（）

A.崔總則卻彳

B.噫4則得W

1

C.29

D-若，rmtan91

IM則面法=2

21.如圖所示，長度為/的豎直輕桿上端連著一質(zhì)量為m的小球A（可視為質(zhì)點），桿的下端用錢鏈連接于水平地面

上的。點。置于同一水平地面上的正方體B恰與A接觸，正方體B的質(zhì)量為今有微小擾動，使桿向右傾倒，

各處摩擦均不計，而A與B剛脫離接觸的瞬間,桿與地面夾角恰為蘇重力加速度為g,則下列說法正確的是（）

A.A與8剛脫離接觸的瞬間，A、B速率之比為21

B.A與8剛脫離接觸的瞬間，B的速率為、I*

C.4落地時速率為

D.A、B質(zhì)量之比為1口4

第□卷

二、非選擇題：共62分，第22?25題為必考題，每個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：共47分。

22.（6分）電流表Ai的量程為。?200|JA,內(nèi)阻約為500C,現(xiàn)要準確測量其內(nèi)阻，除若干開關(guān)、導(dǎo)線之外還

有器材如下：

電流表A2：與Ai規(guī)格相同

滑動變阻器吊：阻值為。?20。

電阻箱82：阻值為0-9999。

保護電阻&3：阻值約為3kQ

電源：電動勢E約為1.5V、內(nèi)阻r約為2Q

（1）如圖所示，某同學(xué)想用等效法測量電流表內(nèi)阻，設(shè)計了部分測量電路，在此基礎(chǔ)上請你將滑動變阻器接入電

路中，使實驗可以完成。

（2）電路補充完整后，請你完善以下測量電流表Ai內(nèi)阻的實驗步驟。

a.先將滑動變阻器吊的滑片移到使電路安全的位置，再把電阻箱R2的阻值調(diào)到。（選填"最大'或"最小”）

b.閉合開關(guān)S、Si,調(diào)節(jié)滑動變阻器吊，使兩電流表接近滿偏，記錄電流表A2的示數(shù)

c.保持S閉合、滑動變阻器R的滑片位置不變，斷開Si,再閉合S2,調(diào)節(jié)尺2,使電流表A2的示數(shù),

讀出此時電阻箱的阻值R）,則電流表Ai內(nèi)阻n=.

23.（9分）某同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器探究碰撞中的不變量的實驗：在小車人的前端粘有橡皮泥，推

動小車A使之做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方的小車8相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運動。他

設(shè)計的裝置如圖（甲）所示。小車A后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz,長木板下墊著薄木片以

平衡摩擦力。

（甲）

（乙）

（1）若已測得打點紙帶如圖（乙）所示，并測得各計數(shù)點間距（已標在圖上）。A為運動的起點，則應(yīng)選段來

計算A碰前的速度。應(yīng)選段來計算A和B碰后的共同速度。（以上兩空選填工8”“8（7"'。?！被??！?）

（2）已測得小車人的質(zhì)量協(xié)=0.4kg,小車B的質(zhì)量為他=0.2kg,則碰前兩小車的總動量為kgm/s,碰

后兩小車的總動量為kg-m/so

24.（12分）如圖所示，在直角三角形。尸N區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為8、方向垂直于紙面向外。

一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓。加速后，沿平行于x軸的方向射入磁場；一段時間后，該粒子在。尸邊上

某點以垂直于x軸的方向射出。已知。點為坐標原點，N點在y軸上，OP與x軸的夾角為30。，粒子進入磁場

的入射點與離開磁場的出射點之間的距離為d,不計重力。求：

（1）帶電粒子的比荷；

（2）帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間。

25.（20分）圖所示48和COO都是處于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道，OA處于水平位置。是半徑為/?=

1m的京圓周軌道，CDO是半徑為r=0.5m的半圓軌道，最高點。處固定一個豎直彈性擋板（可以把小球彈回,

不損失能量，圖中沒有畫出），。為COO軌道的中點。BC段是水平粗糙軌道，與圓弧形軌道平滑連接。已知BC

段水平軌道長L=2m,與小球之間的動摩擦因數(shù)〃=0.2?，F(xiàn)讓一個質(zhì)量為m=1kg的小球從A點的正上方距水

平線&A高H的尸處自由落下。（g取10m/s2）

（1）當(dāng)H=2m時，求此時小球第一次到達。點對軌道的壓力大小；

（2）為使小球僅僅與彈性擋板碰撞一次，且小球不會脫離COO軌道，求H的取值范圍。

（-）選考題：共15分。請考生從2道物理題中任選一題作答。如果多做，則按所做的第一題計分。

33.【物理---選修3-3】（15分）

（1）（5分）一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為（）

A.氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大

B.單位時間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多

C.氣體分子的總數(shù)增加

D.單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增加

（2）（10分）如圖所示，一容器由橫截面積分別為2s和S的兩個汽缸連通而成，容器平放在水平地面上，汽

缸內(nèi)壁光滑。整個容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮氣。平衡時，氮氣的

壓強和體積分別為po和％,氫氣的體積為2%,空氣的壓強為p?，F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過程

中氫氣和氮氣的溫度保持不變，活塞沒有到達兩汽缸的連接處，求：

(1)抽氣前氫氣的壓強；

(2)抽氣后氫氣的壓強和體積。

34.【物理---選修3~4】(15分)

(1)(5分)如圖所示，一束由兩種單色光混合的復(fù)色光沿尸。方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面鏡的上

表面，得到三束光口、□、口。下列有關(guān)這三束光的判斷正確的是()

\\

2

,/匚

A.光束口仍為復(fù)色光，光束口、口為單色光

B.光束口在玻璃中的傳播速度比光束口小

C.增大a角且a<90°,光束口、口會遠離光束口

D.改變a角且a<90。，光束口、□一定與光束口平行

(2)一質(zhì)點做簡諧運動，其位移和時間的關(guān)系如圖所示。

口求r=0.25x102s時質(zhì)點的位移；

匚在f=1.5x102s到f=2x10-2s的振動過程中，質(zhì)點的位移、回復(fù)力、速度、動能、勢能如何變化？

在t=0到￡=8.5x102$時間內(nèi)，質(zhì)點的路程、位移各多大？

參考答案+解析

14.

[KS5U答案】A

【KS5U解析】：x-t圖象的斜率大小表示物體運動的速度大小，斜率的正、負表示物體運動的方向，由題圖可知，

A正確；B物體的出發(fā)點在距離原點5m處，入物體的出發(fā)點在原點處，B錯誤；物體8在5s內(nèi)的位移為10m

—5—10

—5m=5m,物體A在5s內(nèi)的位移為10m,vB=Zm/s=1m/s,vA=~Tm/s=2m/s,C>D錯誤。

o□

15.

【KS5U答案】A

【KS5U答案】：根據(jù)光電效應(yīng)方程得：Ekm=M/—濟=加一飽，又Ekm=qUc，解得：&="一%，知Uc-v

圖線中：當(dāng)Uc=0,V=w；由圖象可知，金屬甲的極限頻率小于金屬乙，則金屬甲的逸出功小于乙的，即卬

卬<“人如果用頻率功的光照射兩種金屬，根據(jù)光電效應(yīng)方程，當(dāng)入射光頻率相同時，則逸出功越大的，其光

電子的最大初動能越小，因此￡,，>￡“A正確。

16.

【KS5U答案】A

【KS5U解析】切割磁感線產(chǎn)生的電動勢￡=粵4OM切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電流/=1，設(shè)電流的有

效值為/彳曲則用及只丁二？/2/?】丁，解得/的=虛需2，選項A正確.

17.

[KS5U答案】A

【KS5U解析】根據(jù)題圖中MEO衛(wèi)星距離地面高度為4200km,可知軌道半徑約為吊=10600km,同步

軌道上GEO衛(wèi)星距離地面高度為36000km,可知軌道半徑約為2=42400km,為MEO衛(wèi)星軌道半徑的4

倍，即82=4吊。地球同步衛(wèi)星的周期為7^=24h,運用開普勒第三定律，森至，解得Ti=3h,選項A正確。

18.

【KS5U答案】D

【KS5U解析】電容器放電過程，電荷量減少，電壓減小，選項A錯誤；電容不隨電壓、電荷量的變化而變

Qpt100*103><2*103

化，選項B錯誤；由C=g知Q=CU=70x106x5x103c=0.35C,選項C錯誤；由/7=占知,〃=---------------

x100%=23%,選項D正確。

19.

【KS5U答案】BD

【KS5U解析】正方形線框abed邊長為口bd),所以cd進入磁場后，ab還在磁場內(nèi)，所以線框磁通量不變，

即無感應(yīng)電流，故A錯誤：由以上分析知，有一段過程，線框無感應(yīng)電流，只受重力，線框的加速度為g,故B

正確；根據(jù)能量守恒定律可知從ab邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程：動能變化為0,重力勢能轉(zhuǎn)化

為線框產(chǎn)生的熱量，Q=mg（d+Q,故C錯誤；線框ab邊剛進入磁場速度為％，cd邊剛穿出磁場時速度也為

vo,線框有一階段的加速度為g，在整個過程中必然也有一段減速過程，故D正確。

20.

[KS5U答案】CD

【KS5U解析】對第一、二幅圖有：躅對M根據(jù)牛頓第二定律有：f=Ma,則a=會故選項A錯誤；對

第二、三幅圖有：f2=Ma2,設(shè)細線的拉力為尸，則為一Fsin。=臨3,若案=土則稅，故選項B錯誤；對第三、

四幅圖有：對M和m整體分析：f=（/W+m）a,若室=/，則卷=/，故選項C正確；m水平方向有：Fssin8=

ma3>F4Sina=ma4,豎直方向有：尸3cos6=mg、尸4cosa=mg,解得as=gtan6、a4=gtana,若j=]，則面無

1

=2，故選項D正確。

21.

[KS5U答案】ABD

【KS5U解析】設(shè)小球速度為以，正方體速度為此,分離時刻，小球的水平速度與正方體速度相同，即幺sin30。

=VB,解得以=2%,故A正確；根據(jù)牛頓第二定律有mgsin30°=n7苧，解得以=、/耳，"8=竽='/條故B

正確；A從分離到落地，小球機械能守恒，有mg/sin30°=；mH—/刀遙，丫='用，故C錯誤；在桿從豎直位

置開始傾倒到小球與正方體恰好分離的過程中，小球和正方體組成的系統(tǒng)機械能守恒，則有mg/（1-sin30。）=或

1

mv^+^Mv^,把"A和VB的值代入，化簡得mCJM=lL14,故D正確。

22.

【KS5U答案】：（1）見解析圖（3分）（2）a.最大c.再次為/（或仍為/）Ro（3分）

【KS5U解析】（1）滑動變阻器的最大阻值遠小于待測電流表內(nèi)阻，因此必須采用分壓式接法，電路圖如圖所示。

（2）a.實驗前電阻箱尺2應(yīng)該調(diào)節(jié)到最大，以保證兩電表安全；c.讓電流表A2示數(shù)不變，可直接從電阻箱&的讀

數(shù)得到電流表Ai的內(nèi)阻乃。

23.

【KS5U答案】：（1）8CDE（2）0.4200.417

【KS5U解析[（1）從題圖乙中紙帶上打點的情況看，BC段既表示小車做勻速運動，又表示小車有較大速度，因

此BC段能較準確地描述A在碰前的運動情況，應(yīng)選用BC段計算A碰前的速度。從C。段打點的情況看，小車

的運動情況還沒穩(wěn)定，而在0E段內(nèi)小車運動穩(wěn)定，故應(yīng)選用段計算4和B碰后的共同速度。

pp1050x102

(2)取A的初速度方向為正方向，C在碰撞前的速度鈍=亓=5x002m/s=1.050m/s,A在碰撞前的動量

DE695x102

po=n?iUo=O.4x1.O5Okg-m/s=0.420kg-m/s,碰撞后兩小車的共同速度v=—^=5xQQ2m/s=0.695m/s,

碰撞后兩小車的總動量p=(mi+m2)v=(0.2+0.4)x0.695kg-m/s=0.417kgm/So

24.

【KS5U答案]：(1湍(2月勰+里)

【KS5U解析】(1)設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,加速后的速度大小為人由動能定理有qU：?m/2

□

設(shè)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有

V2

qvB=m-jr

由幾何關(guān)系知d=y/2r

聯(lián)立匚□匚式得/=熱。

(2)由幾何關(guān)系知，帶電粒子射入磁場后運動到x軸所經(jīng)過的路程為

s=：+rtan30°

帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間為

聯(lián)立□□□口式得￡=歌，+陰。

25.

[KS5U答案】(1)84N(2)0.65m<H<Q.7m

【KS5U解析】

思路點撥：解此題可按以下思路

(1)小球由P到D全過程，由動能定理列方程求小球第一次到達D點的速度。

(2)小球僅僅與彈性擋板碰撞一次且剛好不脫離CDO軌道的兩個臨界條件是在O點重力提供向心力，碰后再返

回最高點恰能上升到D點。

［解析］(1)設(shè)小球第一次到達D的速度為VD，對小球從P到。點的過程，根據(jù)動能定理得：

1

mg(H+r)—pmgL=/懷一0

在。點軌道對小球的支持力FN提供向心力，則有：

FN=n7y

聯(lián)立解得：FN=84N

由牛頓第三定律得，小球?qū)壍赖膲毫椋?/p>

FN=FN=84NO

(2)為使小球僅僅與擋板碰撞一次，且小球不會脫離C。。軌道，H最小時必須滿足能上升到。點，由動能定理

得：

1

mgHmin-fJmgL=尹玲一0

在。點有：mg-my-

代入數(shù)據(jù)解得：〃min=0.65m

僅僅與彈性擋板碰撞一次，且小球不會脫離C。。軌道，H最大時，碰后再返回最高點能上升到。點，則有：

mg(Hmax+r)-3/jmgL=0

代入數(shù)據(jù)解得：Hmax=0.7m

故有：0.65m<H<0.7m。

33.

【KS5U答案】⑴BD(2)16po+p)2詼。+為縱短普

【KS5U解析】理想氣體經(jīng)等溫壓縮，體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增加，則單位時間內(nèi)單位面積器壁上受