文档内容
绝密 ★ 启用前 【解析】核反应遵守质量数守恒和电荷数守恒，质量不守恒，故A错误；华龙一号的原理是重
核的裂变反应，故B错误；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故C正确；核裂变反应发生后，
2021 年普通高等学校招生全国统一考试
会释放能量，所以核子的平均质量减小，故D错误。
班级
3．李娜是亚洲第一位大满贯女子单打冠军。若李娜某次训练击球时，第一次将网球从A点水
姓名 物 理 平击出，网球击中D点；第二次将该网球从位于A点正下方且与D点等高的B点斜向上击出，最
高点为C，网球也击中D点。A、C高度相同，忽略空气阻力，则( )
准考证号
注意事项：
考场号
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答题前，考生务必将自己
此卷只
装订 座位 不 号 密 封 的 姓名、考生号填写在答题卡上。 A．两次击球过程中，网球的初速度大小一定不相等
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题的答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，
B．网球两次击中D点时速大小相等
C．网球两次击中D点时，重力做功的瞬时功率相同
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在试卷上无效。
D．网球从B点到D点的过程中，重力对球的冲量为零
3．回答第Ⅱ卷时，将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。
【答案】C
4．考试结束，将本试卷和答题卡一并交回。
【解析】A、B两点发出的球都能到达D点，球从C到地面竖直方向做自由落体运动，根据竖
一、单项选择题：题共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。
直方向的运动可知t ＝2t ，v ＝v ，由于水平方向的位移相同，根据v＝可知v ＞v ，根据速度的
B A yA yB xA xB
1．下列关于热现象的描述正确的是( )
合成可知，球从A点抛出时的速度v ＝v ，球从B点抛出时的速度 ，故两次击球时
A．分子间的距离越近，分子间的作用力就越大 A xA
B．扩散现象和布朗运动都能说明分子在永不停息的做无规则运动
球的初速度大小可能相等，A错误；第一次落到D点时的速度 ，第二次落到D点时
C．气体温度每升高1 ℃所吸收的热量与气体经历的具体过程无关
的速度 ，故两过程中网球击中D点时速度不相等，B错误；v ＝v ，则重力的瞬时
D．水蒸气的压强离饱和汽压越远，人感觉越潮湿 yA yB
功率P＝mgv，相同，故C正确；网球从B点到D点的过程中，重力的冲量I＝mgt，不为零，故D
【答案】B y
错误。
【解析】当两分子间的距离从很远处靠近时，分子间的作用力先增大后减小，再增大，故A错
4．如图所示为玻璃砖横截面，上表面为半圆，ABCD为正方形，一束平行光线垂直于CD边射
误；扩散现象和布朗运动都能说明分子在永不停息的做无规则运动，故B正确；气体温度每升高1
入玻璃砖，在半圆面AB上恰好有三分之一面积可看到透光。则玻璃砖的折射率为( )
℃所吸收的热量与气体经历的具体过程有关，故C错误；水蒸气的压强离饱和汽压越远，人感觉越
干燥，故D错误。
2．2020年11月27日00时41分，华龙一号全球首堆中核集团福清核电5号机组首次并网成
功。如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图，下列说法正确的是( )
A．2 B． C．3 D．
【答案】A
【解析】由题意可知，光线进入玻璃砖后，从圆弧面AB射出时有部分光线发生全反射，因在
AB面上恰好有三分之一面积透光，如图所示，可知恰好发生全反射时入射光对应的入射角为30°，
则 ，A正确。
A．核反应中，质量守恒，电荷数守恒
B．华龙一号的原理是核聚变反应
5．一种电场的某条电场线与x轴重合，其场强大小E与坐标x的关系如图所示，下列说法正确
C．原子核比结合能越大，原子核越稳定
的是( )
D．核裂变反应发生后，核子的平均质量不变
【答案】CD．剪断A处轻绳瞬间，m的加速度为μg
2
【答案】B
【解析】设滑轮A和竖直杆之间的绳长为L，距离为d，则根据晾衣绳模型可知 ，而
A．此电场是匀强电场
2Tsin α＝G，解得绳子上的张力 ，所以将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时，d不变，
B．由图像可以直接看出场强大小随x均匀增大
L不变，故α不变，所以绳子的张力不变，A错误；将竖直杆缓慢向右移动一小段距离，则d变大，
C．图像的斜率表示电场的电势
L不变，故α变大，因此绳子的张力增大，B正确；由于有整个装置处于静止状态，所以M和m都
D．x 与x 之间的电势差等于阴影部分的面积
1 2 受力平衡，M和m之间没有摩擦力，因此M所受的摩擦力等于绳子的张力。但由于是静摩擦力，
【答案】D
【解析】由题图可以看出E－x关系图像是抛物线图像，场强E随x指数增大，此电场并非匀 所以 ，C错误；剪断A处轻绳瞬间，m的加速度为零，D错误。
强电场，AB错误；U＝Ed虽然是匀强电场的表达式，但可推导非匀强电场的U、E、x之间的关系，
8．如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，此刻平衡位置位于x＝10 m
E－x图线与x轴所围成的面积表示电势差U，图像的斜率不能表示电场的电势，C错误，D正确。
处质点正沿y轴负方向运动，且经过1 s第一次回到平衡位置。则下列分析不正确的是( )
6．电阻不可忽略的线圈L 可看作是一个定值电阻R（线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成，
0 0
如图甲。在如图乙所示电路中，常规变压器T线圈电阻不可忽略，变压器原线圈接理想交流电源，
当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是( )
A．该波沿x轴正方向传播
B．该波的传播速度为8 m/s
C．在0～10 s内平衡位置位于x＝5 m处的质点通过的路程为0.8 m
A．变压器初级线圈电压降低
D．t＝0时刻x＝0处的质点的位移为2 cm
B．变压器输入功率变小
【答案】B
C．小灯泡变亮
【解析】t＝0时刻x＝10 m处的质点沿y轴负方向运动，且经过1 s第一次回到平衡位置，可
D．R 消耗功率增大
1 知该波沿x轴正方向传播，且波的周期T＝2 s，故A正确；由图可知波长λ＝12 m，则波速v＝＝6
【答案】D
m/s，故B错误；10 s为5个周期，则在0～10 s内平衡位置位于x＝5 m处的质点通过的路程s＝
【解析】初级线圈电压U 等于理想交流电源电压，不变，故A错误；当滑动变阻器触头P向
1 20A＝0.8 m，故C正确；由图可知t＝0时刻x＝0处的质点的位移y＝4cos ＝2 cm，故D正确。本
b端滑动时，由R、R 组成的电路总电阻减小，副线圈电流增大，由I＝I 得原线圈电流增大，则
1 2 1 2 题选错误的，故选B。
变压器输入功率变大，B错误；U＝U 不变，由于常规变压器T线圈电阻不可忽略，所以次级线圈
2 1 9．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同
等效为有内阻的电源，变压器次级线圈电压E＝U－Ir降低，小灯泡变暗，故C错误；灯泡两端的
2 2 的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的
电压降低，则灯泡的电流降低，而副线圈的总电流变大，因此电阻R 两端电流升高，功率增大，
1 图像如图丙所示。下列说法正确的是( )
故D正确。
7．如图，在水平桌面上叠放着两个物块M和m，M与桌面间的动摩擦因数为μ，m与M之间
1
的动摩擦因数为μ，一根轻绳一端与M相连，另一端绕过光滑的定滑轮A系在竖直杆上的B点。
2
现将另一个物体G用光滑轻质挂钩挂在轻绳上AB之间的O点，已知整个装置处于静止状态时，竖
直杆与绳OB的夹角为α，则( )
A．光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0 eV
B．这些氢原子跃迁时共发出2种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
A．将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力变小 D．氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
B．将竖直杆缓慢向右移动一小段距离时绳的张力变大 【答案】D
C．M所受的摩擦力为μ(M＋m)g
1【解析】由图甲可知光子的能量E＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，由图丙可知遏止电
压为7 V，所以光电子的初动能E＝eU＝7 eV，所以金属材料的逸出功W＝E－E＝5.09 eV，故A D．在0～t 时间内，通过圆环的电荷量为
k k 0
错误；由排列组合的规律可知，处于n＝3激发态的氢原子跃迁时能够发出3种频率的光，故B错 【答案】D
误；光电子由阴极K向对面的极板运动，形成的电流在图乙中从右向左流动，要阻止该电流，需要 【解析】0～t 时间内，圆环中左侧的磁通量向内减小，右侧磁通量不变，根据楞次定律可知圆
0
施加反向电压，即电源左侧应该为正极，故C错误；只要光子的能量大于5.09 eV，就可以使阴极 环中的电流方向为顺时针方向，故A错误；根据法拉第电磁感定律，圆环中产生的感应电动势E＝
K发生光电效应，由图甲可知满足要求的有2种频率的光子，故D正确。 S，t＝t 时刻磁通量变化率不为0，则电动势不为0，圆环中的电流不0，B错误；上式中S＝πr2，
0
10．有A、B两颗绕地球运动的人造卫星，其轨道分别为如图所示的Ⅰ和Ⅱ，轨道Ⅰ为半径为
R的圆，轨道Ⅱ为长轴等于2R的椭圆，两轨道不在同一平面内，轨道Ⅱ上c、d两点距离轨道Ⅰ垂 ，据欧姆定律有I＝，据电阻定律有 ，t＝t 时刻圆环受到的安培力
0
直距离均为l且是两轨道距离最近的两点，O点为地球球心位置，已知地球质量为M，万有引力常
量为G。下列说法正确的是( )
，力方向垂直于MN向左，故C错误；在0～t 时间内，通过圆环
0
的电荷量 ，又 ，＝ ，圆环磁通量的变化量ΔΦ＝B‧πr2，联立解得 ，故D正
0
确。
二、非选择题：共5题，共56分。期中第13题～16题解答时请写出必要的文字说明、方程式
A．A、B运行周期之比T ∶T ＝1∶1
A B
和重要演算步骤，只写最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
B．若B经过c点时到A的距离为l，则下次距离为l时B恰好经过d点
12．(12分)某同学准备测量一节干电池电动势和内电阻，他从实验室里借来如下实验器材：
C．若A的运行速率为v，设B经过a点时的速率为v，则v＜v
0 0
A．电流表A（量程为0.6 A，内阻约为0.5 Ω）
D．若Oa＝R，则B经过b点时的加速度与A的加速度之比为9∶4 1
B．电流表A（量程为2 mA，内阻为100 Ω）
【答案】A 2
C．电压表V（量程为6 V，内阻约为10 kΩ）
D．滑动变阻器R（最大电阻值为10 Ω）
1
【解析】由开普勒第三定律得 ，其中R 、R 是圆轨道半径或椭圆轨道半长轴，因此
A B E．电阻箱R（最大电阻值为999.9 Ω）
2
T ∶T ＝1∶1，A正确；若B经过c点时到A的距离为l，则下次距离为l时B恰好经过一个周期又
A B F．开关、导线若干
回到c点，同时A经过一个周期又回到上次位置，两卫星相距最近，B错误；若A的运行速率v
0 G．待测干电池
(l)该同学发现电压表的量程太大，准备用电流表和电阻箱改装为一量程为2.0 V的电压表，则
＝，B经过a点时的速率 ，C错误；卫星加速度a＝，因此
其应该选择的电流表是________(填“A”或“A”)，电阻箱的接入电路的电阻值应该为
1 2
______Ω；
，D错误。 (2)请你帮助该同学在图甲中补充完整实验电路图；
11．如图甲所示，虚线MN两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂
直纸面向外，磁感应强度大小恒为B，左侧匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所
0
示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S。将该导线做
0
成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。则下列说法正确的是( )
(3)实验过程中，该同学多次调节滑动接入电路的电阻值，得到两电流表A 的示数I 和电流表
1 1
A．0～t 时间内，圆环中的电流方向为逆时针方向 A 的示数I 如下表所示。请你根据表中的数据帮助该同学在图乙的坐标系中描点并连线。根据图线
0 2 2
B．t＝t 时刻圆环中的电流为0 可知，该干电流的电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω。（结果保留两位小数）
0
I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
1
I/mA 1.37 1.28 1.21 1.14 1.05
C．t＝t 时刻圆环受到的安培力大小为 2
0【答案】(l)A（2分） 900（2分） (2)见解析图（2分） (3)描点连线见解析图（2分）
2
1.45（2分） 0.82（2分）
【解析】(l)要用已知精确内阻的电流表改装电压表，所以选A；电流表与电阻箱串联后改装为
2
(1)该机器车经过B点后刚开始上坡时的加速度大小；
电压表，则有U＝I (r＋R)，解得R＝900 Ω。
2m 2
(2)BC段的长度。
(2)如图所示。
【解析】(1)该机器车在AB段匀速运动，则F＝F ，则额定功率
f1
P＝F v＝200×6 W＝1200 W （1分）
f1 1
机器车到达坡顶之前匀速运动，满足P＝(F ＋mgsin θ)v （1分）
f2 2
刚经过B点时由牛顿第二定律得：F－(F ＋mgsin θ)＝ma （1分）
f2
解得a＝－10 m/s2
即机器车经过B点后刚开始上坡的加速度大小为10 m/s2。（2分）
(2)设BC段长度为s，从B到C的过程中，根据动能定理：
(3)由闭合电流的欧姆定律可得E＝I(r＋R)＋Ir，则有 ，由图可知
2 2 1
Pt－(F ＋mgsin θ)s＝mv2－mv2 （2分）
f2 2 1
解得：s＝15.675 m。（1分）
A， ，解得E＝1.45 V，内阻r＝0.82 Ω。
15．(13分)如图甲所示，倾角为θ的倾斜轨道与水平轨道交于Q点，在倾斜轨道上高h处由静
13．(7分)如图所示，一竖直放置的气缸被轻活塞AB和固定隔板CD分成两个气室，CD上安
止释放滑块A，此后A与静止在水平轨道上P处的滑块B发生弹性碰撞（碰撞时间不计）。已知B
装一单向阀门，单向阀门只能向下开启；气室1内气体压强为2p，气室2内气体压强为p，气柱
0 0
与轨道间的动摩擦因数为μ，A与轨道间无摩擦，重力加速度大小为g。滑块A的部分速度－时间
长均为L，活塞面积为S，活塞与气缸间无摩擦，气缸导热性能良好。现在活塞上方缓慢放上质量
图像如图乙所示。（A、B均可视为质点，水平轨道足够长，A过Q点时速度大小不变、方向变为
与轨道平行。）
为m的细砂，重力加速度为g。若 ，则气室1内气体压强为多少？
(1)求A、B的质量之比m ∶m ；
A B
(2)当P、Q的距离s ＝0.2h，θ＝30°时，要使在B的速度减为零之前，A与B能发生第二次碰
PQ
【解析】若 ，对活塞AB有： 撞，试确定μ的取值范围。
pS＝pS＋mg （1分） 【解析】(1)第一次碰撞前的过程中A的机械能守恒，有：
0
解得：p＝4p （1分） m gh＝m v 2 （1分）
0 A A A0
单向阀打开，如果气室2的气体未完全进入气室1，则有： 解得v ＝
A0
p 0 LS＋2p 0 LS＝4p 0 xS （2分） 第一次碰撞过程中，以向左方向为正方向，由动量守恒，机械能守恒有
解得x＝L，假设不成立（1分） m v ＝m v ＋m v （1分）
A A0 A A B B
所以气体完全进入气室1，则有： m v 2＝m v 2＋m v 2 （1分）
A A0 A A B B
p
0
LS＋2p
0
LS＝p
x
LS （1分） 由图乙可知，碰后滑块A反向，速度大小v
A
＝－v
A0
（1分）
解得：p
x
＝3p
0
。 （1分）
解得：v ＝，m ∶m ＝1∶4。（1分）
B A B
14．(8分)如图所示，某机器人研究小组自制的机器车能够自动识别障碍物上、下坡。该机器
(2)设第一次碰撞至B的速度减为零经历的时间为t，A与B在时间t内发生的位移分别为x 、x
A B
车质量m＝20 kg，在水平路面AB段以速度v＝6 m/s匀速行驶，BC段是一段陡坡。机器车在BC
1 对B，由动量定理有：－μm gt＝0－m v （1分）
B B B
段仅用t＝5 s就运动到了坡顶，且到达坡顶前机器车已经以速度v＝3 m/s做匀速运动。已知整个过
2
程中该机器车的输出功率保持不变，机器车在AB段受到的阻力F ＝200 N，在BC段所受阻力恒定，
f1 解得
机器车经过B点时无机械能损失，求：由运动学规律有 （1分）
对A，在时间t内，设其在倾斜轨道、水平轨道上运动的时间分别为t、t。在倾斜轨道上，由
1 2
牛顿第二定律有：
mgsin 30°＝ma （1分）
由运动学规律有 （1分）
由qvB＝m （1分）
得 。（1分）
解得
(2)带电粒子b区域I电场内做类平抛运动的时间 （1分）
（1分）
竖直方向位移y ＝at2＝L
I2 2
速度v ＝at＝v
（1分） I2 2 0
则θ＝53°，速度v＝v＝v （2分）
由题意可得x ＞x ，μ＞0 （1分） 2 2 1 0
A B
联立解得： 。（1分） 运动轨迹如图乙所示，在匀强磁场区域II的运动半径r＝ ＝L＝r （1分）
2 1
16．(16分)如图，在区域I（0≤x≤L）和区域II（L≤x≤2L）内分别存在沿y轴负方向的匀强电场
与垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 。一质量为m、带电荷量q（q＞0）的粒子a于
某时刻从y轴上的P点以初速度v 射入区域I，其速度方向沿x轴正向，已知a在离开区域II时，
0
速度方向沿x轴正方向。另一质量和电荷量均与a相同的粒子b也从p点沿x轴正向射入区域I，其
速度大小是v。不计重力和两粒子之间的相互作用力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
0
由几何知识可知：y ＝L，y ＝ （2分）
II1 II2
所以a、b两粒子离开区域II时的y坐标之差Δy＝(y ＋y )－(y ＋y )＝ 。（1分）
I1 II1 I2 II2
(1)磁感应强度B的大小；
(2)a、b两粒子离开区域II时的y坐标之差。
【解析】(1)带电粒子a区域I电场内做类平抛运动，运动的时间 （1分）
竖直方向加速度 （1分）
竖直方向位移y ＝at2＝L （1分）
I1 1
速度v ＝at＝v （1分）
I1 1 0
则粒子a进入区域II时的速度与y轴负方向的夹角θ＝37°，速度v＝v （2分）
1 1 0
运动轨迹如图甲所示，由几何知识知在匀强磁场区域II的运动半径r＝L （1分）
1
