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1、2021年普通高等学校招生全国统一考试（甲卷）理科综合能力测试-物理部分二、选择题：本题共8 小题，每小题6 分，共 8 分。在每小题给出的四个选项中，第 15 题只有一项符合题目要求，第 68 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.如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板尸处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角。可变。将小物块由平板与竖直杆交点0处静止释放，物块沿平板从。点滑至尸点所用的时间f 与夹角。的大小有关。若由3 0。逐渐增大至6 0。，物块的下滑时间，将（）A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.
2、先增大后减小 D.先减小后增大【答案】D【解析】【分析】【详解】设尸。的水平距离为乙 由运动学公式可知gsin/2cos。2可得gsin 20可知。=4 5。时，/有最小值，故当。从由3 0。逐渐增大至6 0。时下滑时间/先减小后增大。故选D。2.“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达5 0 r/s,此时纽扣上距离中心1 c m 处的点向心加速度大小约为（）C.I OOOm/s2D.10000m/s2【答案】C【解析】【分析】【详解】纽扣在转动过程中由向心加速度co=2
3、nn=100rad/sa=arr 1000m/s2故选C。3.两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，。与。在一条直线上，尸。与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流/,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流/时,所产生的磁场在距离导线d 处的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d 的 M、N 两点处的磁感应强度大小分别为（）八2MId Ioo，NIdIpE 八A.B、0B.O、2BC.2B、2BD.B、B【答案】B【解析】【分析】【详解】两直角导线可以等效为如图所示的两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M
4、处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故处的磁感应强度为28：综上分析B正确。EOQ4.如图，一个原子核X经图中所示的一系列a、衰变后，生成稳定的原子核Y,在此过程中放射出电A.6B.8C.10 D.14【答案】A【解析】【分析】【详解】由图分析可知，核反应方程为嗡X.2*Y+a；He+b_；e设经过a次口衰变，b次。衰变。由电荷数与质量数守恒可得238=206+4。；92=82+2a b解得。=8,b=6故放出6个电子0故选Ao5.2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约 为1.8x105s的椭圆形停泊轨道，
5、轨道与火星表面的最近距离约为2.8x105m。已知火星半径约为火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2,则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为()A.6x105m B.6x106m C.6x107m D.6x108m【答案】C【解析】【分析】设与为L8X105s的椭圆形停泊轨道周期相同的圆形轨道半径为尸，由万引力提供向心力可知【详解】忽略火星自转则GMm 口，=感 K可知GM=gR2GMm 4 42小-=m r r2 T2设近火点到火星中心为R=7?+4 设远火点到火星中心为凡=R+点由开普勒第三定律可知/?,+7?2 3r 3 （2 ）72 72由以上分析可得d 2 a 6
6、 x 1 O m故选C。6.某电场的等势面如图所示，图中4、从c、d、e为电场中的5个点，则()A.一正电荷从6 点运动到e 点，电场力做正功B.一电子从。点运动到d 点，电场力做功为4eVC.b 点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右D.a、b、c、四个点中，6 点的电场强度大小最大【答案】BD【解析】【分析】【详解】A.由图象可知 P h=(fie则正电荷从6点运动到e点，电场力不做功，A错误;B.由图象可知9a=3V,(pd=7V根据电场力做功与电势能的变化关系有Wad=Epa-Epd=(pa-pd)-e)=4eVB正确；C.沿电场线方向电势逐渐降低，则6点处的场强方向向左，C错误;D
7、.由于电场线与等势面处处垂直，则可画出电场线分布如下图所示由上图可看出，b点电场线最密集，则6点处的场强最大，D正确。故选BDo7.一质量为加的物体自倾角为0的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为.，向上滑动一段距离后速度减小为零，此后物体向下滑动，到达斜面底端时动能为*。已知sina=0.6,重力加速度大小为g。则（）A.物体向上滑动的距离为工2mgB.物体向下滑动时的加速度大小为C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长【答案】BC【解析】【分析】【详解】A C.物体从斜面底端回到斜面底端根据动能定理有_Ring-21 cos a=*
8、-Ek物体从斜面底端到斜面顶端根据动能定理有一）ngl sina-/nmgl cos a=0-Ek整理得I=；=0.5mgA错误，C正确；B.物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有ma-mg sin a-pimg cos a求解得出a普5B正确；D.物体向上滑动时的根据牛顿第二定律有ma r=mg sin a+/jmg cos a物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有ma下=mg sin a-pimg cos a由上式可知 上方由于上升过程中的末速度为零，下滑过程中的初速度为零，且走过相同的位移，根据公式I=at2则可得出f 上 f 下D错误。故选B C o8.由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个
9、正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是()甲乙X X X X XX X X X XX X X X XA.甲和乙都加速运动B.甲和乙都减速运动C.甲加速运动，乙减速运动D.甲减速运动，乙加速运动【答案】A B【解析】【分析】【详解】设线圈到磁场的高度为从线圈的边长为/,则线圈下边刚进入磁场时，有v=2gh感应电动势
10、为E-nBlv两线圈材料相等（设密度为。）,质量相同（设为加），则加=凡 x 4nl x S设材料的电阻率为。，则线圈电阻K=D 4/=16/72/2pp0S m感应电流为_ E mBvL =R 6nl ppq安培力为口DTImB2vF=nBIl=-由牛顿第二定律有mg-F=ma联立解得F B2Va g-gm 6pp加速度和线圈的匝数、横截面积无关，则甲和乙进入磁场时，具有相同的加速度。当g-时，甲和6ppQB2VB2V乙都加速运动，当g E可得1 2.如图，长度均为/的两块挡板竖直相对放置，间距也为/,两挡板上边缘尸和/处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度
11、大小为E；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为机，电荷量为g(4 0)的粒子自电场中某处以大小为v o 的速度水平向右发射，恰好从尸点处射入磁场，从两挡板下边缘。和 N之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与P Q的夹角为6 0,不计重力。(1)求粒子发射位置到尸点的距离：(2)求磁感应强度大小的取值范围;（3）若粒子正好从Q N的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离。【答案】（I）亚 竺 1；（2）2%W B W.（3）粒子运动轨迹见解析，39二1。占6qE（3 +，3）ql 4 4【解析】【分析】【详解】（1）带
12、电粒子在匀强电场中做类平抛运动，由类平抛运动规律可知1 2y at2q E r2m粒子射入磁场时的速度方向与尸。的夹角为6 0。，有v atta n 3 0 =一 匕%粒子发射位置到P点的距离s=yjx2+y2 由式得6qE（2）带电粒子在磁场运动在速度%_ 2 g%co s3 0 3带电粒子在磁场中运动两个临界轨迹（分别从。、N点射出）如图所示由几何关系可知，最小半径r=2=mL C O S 30。1 3最大半径也2a cos 75 一带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，由向心力公式可知2qvB=-由解得，磁感应强度大小的取值范围2m V B 2m V(3+廊/一 一 ql(3
13、)若粒子正好从0N的中点射出磁场时，带电粒子运动轨迹如图所示。由几何关系可知1 _sin6=-=V5.5-12带电粒子的运动半径为刍r 4 3 cos(3O+0)粒子在磁场中的轨迹与挡板M N的最近距离 0),质点A位于波峰。求(i)从。时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；(i i)A时刻质点B偏离平衡位置的位移。【答案】(i)0.8 s；(i i)-0.5 c m【解析】【分析】【详解】(i)因为波长大于2 0 c m,所以波的周期r=-i.0 sV由题可知，波的周期是T-24=1.2s波的波长A=vT=24cm在 G时 刻(A 0),质点A位于波峰。因为AB距离小于一个波长，B到波峰最快也是A的波峰传过去，所以 从 h时刻开始，质点B运动到波峰所需要的最少时间=0.8sV(i i)在匕时刻(4 0),由题意可知，此时图象的函数是式 ,、.y=cosx(cm)/1时刻质点B偏离平衡位置的位移=cos7 112xB(cm)=-0.5cm