文档文本内容
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1～5 题只有一项符 合题目要求，第6～8 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P 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θ 可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q 处静止释放，物块沿平板从Q 点滑至P 点所用 的时间t 与夹角θ 的大小有关。若由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t 将（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 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50r/s，此时纽扣上距离中心1cm 处的点 向心加速度大小约为（ ） A. 10m/s2 B. 100m/s2 C. 1000m/s2 D. 10000m/s2 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，EO 与 在一条直线上， 与OF 在一条直线 上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I 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（ ） A. B、0 B. 0、2B C. 2B、2B D. B、B 4. 如图，一个原子核X 经图中所示的一系列 、 衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数 为（ ） A. 6 B. 8 C. 10 D. 14 5. 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 1.8×105s 的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105m。已知火星半径约为3.4×106m，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 6×105m B. 6×106m C. 6×107m D. 6×108m 6. 某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e 为电场中的5 个点，则（ ） A. 一正电荷从b 点运动到e 点，电场力做正功 B. 一电子从a 点运动到d 点，电场力做功为4eV C. b 点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右 D. a、b、c、d 四个点中，b 点的电场强度大小最大 7. 一质量为m 的物体自倾角为 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 ，重力加速度大小为g。则（ ） A. 物体向上滑动的距离为 B. 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0.5 D. 物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长 8. 由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，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（ ） A. 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 三、非选择题：第9～12 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13～16 题为选考题，考生根据要 求作答。 （一）必考题 9. 为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为 的斜面（已知sin =0.34，cos =0.94），小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过 程，然后解析视频记录的图像，获得5 个连续相等时间间隔（每个时间间隔∆T=0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离si （i=1，2，3，4，5），如下表所示。 s1 s2 s3 s4 s5 5.87cm 7.58cm 9.31cm 11.02cm 12.74cm 由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为___________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为 ___________。（结果均保留2 位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2） 10. 某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有： 小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A） 电压表（量程300mV，内阻300 ） 电流表（量程300mA，内阻0.27 ） 定值电阻R0 滑动变阻器R1（阻值0-20 ） 电阻箱R2（最大阻值9999.9 ） 电源E（电动势6V，内阻不计） 开关S、导线若干。 完成下列填空： （1）有3 个阻值分别为10 、20 、30 的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA 的U-I 曲线，R0应 选取阻值为___________ 的定值电阻； （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________（填“a”或“b”）端； （3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示 数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA 时，小灯泡的电阻为___________ （保留1 位有效数字）； （4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______ 。然后 调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示： U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184 0 216.0 250.0 I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0 （5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”） （6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表 电流为160mA，可得此时小灯泡电功率W1=_______W（保留2 位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA 时，小灯泡的电功率为W2，则 =_______（保留至整数）。 11. 如图，一倾角为 的光滑斜面上有50 个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度 远小于d；一质量为m 的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L 处由静止释放。已知小车通过减速带损失的 机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30 个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小 车通过第50 个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s 后停下。已知小车与地面间的动摩擦 因数为 ，重力加速度大小为g。 （1）求小车通过第30 个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能； （2）求小车通过前30 个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能； （3）若小车在前30 个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L 应满足什么 条件？ 12. 如图，长度均为l 的两块挡板竖直相对放置，间距也为l，两挡板上边缘P 和M 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m，电荷量为q（q>0）的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射，恰好从P 点处射入 磁场，从两挡板下边缘Q 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 PQ 的夹角为60°，不计重力。 （1）求粒子发射位置到P 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QN 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。 （二）选考题： [物理——选修3-3] 13. 如图，一定量 理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V-t）图上的两条直线I 和Ⅱ表示，V1和V2分别 为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标， t0=-273.15℃；a、b 为直线I 上的一点。由图可知，气体在状态a 和b 的压强之比 =___________；气体在状态b 和c 的压强之比 =___________。 14. 如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B 两部分；初始时，A、B 的体积均 为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否 则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B 的体积减小为 。 （i）求A 的体积和B 的压强； （ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A 的体积和B 的压强。 [物理——选修3-4] 15. 如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm 的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为 m/s，则该单色 光在玻璃板内传播的速度为___________m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t 的取值范围 是___________s≤t<___________s（不考虑反射）。 16. 均匀介质中质点A、B 的平衡位置位于x 轴上，坐标分别为0 和xB=16cm。某简谐横波沿x 轴正方向传播，波速 为v=20cm/s，波长大于20cm，振幅为y=1cm，且传播时无衰减。t=0 时刻A、B 偏离平衡位置的位移大小相等、方向相 同，运动方向相反，此后每隔△t=0.6s 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻（t1>0），质点A 位 于波峰。求 （i）从t1时刻开始，质点B 最少要经过多长时间位于波峰； （ii）t1时刻质点B 偏离平衡位置的位移。
