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2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析

kaoyanok2021-07-07 15:04:34高考真题621来源:江苏高中试卷网

1. 如图,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统(  )

2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第1张

A. 动量守恒,机械能守恒

B. 动量守恒,机械能不守恒

C. 动量不守恒,机械能守恒

D. 动量不守恒,机械能不守恒

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】因为滑块与车厢水平底板间有摩擦,且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动,即摩擦力做功,而水平地面是光滑的;以小车、弹簧和滑块组成的系统,根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒,机械能不守恒。

故选B。

 2. 如图(a),在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应,在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示,相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试探电荷受到的电场力大小分别为和,相应的电势能分别为和,则(  )

 2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第2张

A.  B.

C  D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】由图中等势面的疏密程度可知

根据

可知

由题可知图中电场线是由金属板指向负电荷,设将该试探电荷从M点移到N点,可知电场力做正功,电势能减小,即

故选A。

3. 如图,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为,离开磁场时速度方向偏转;若射入磁场时的速度大小为,离开磁场时速度方向偏转,不计重力,则为(  )

 2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第3张

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】根据题意做出粒子的圆心如图所示

 

设圆形磁场区域的半径为R,根据几何关系有第一次的半径

第二次的半径

根据洛伦兹力提供向心力有

可得

所以

故选B。

4. 医学治疗中常用放射性核素产生射线,而是由半衰期相对较长衰变产生的。对于质量为的,经过时间t后剩余的质量为m,其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为(  )

2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第4张

2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第5张

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】由图可知从到恰好衰变了一半,根据半衰期的定义可知半衰期为

故选C。

5. 科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为(太阳到地球的距离为)的椭圆,银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力,设太阳的质量为M,可以推测出该黑洞质量约为(  )

2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第6张

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】可以近似把S2看成匀速圆周运动,由图可知,S2绕黑洞的周期T=16年,地球的公转周期T0=1年,S2绕黑洞做圆周运动的半径r与地球绕太阳做圆周运动的半径R关系是

 

地球绕太阳的向心力由太阳对地球的引力提供,由向心力公式可知

解得太阳的质量为

同理S2绕黑洞的向心力由黑洞对它的万有引力提供,由向心力公式可知

解得黑洞的质量为

综上可得

故选B。

6. 水平桌面上,一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动,物体通过的路程等于时,速度的大小为,此时撤去F,物体继续滑行的路程后停止运动,重力加速度大小为g,则(  )

A. 在此过程中F所做的功为

B. 在此过中F的冲量大小等于

C. 物体与桌面间的动摩擦因数等于

D. F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】CD.外力撤去前,由牛顿第二定律可知

 ①

由速度位移公式有

外力撤去后,由牛顿第二定律可知

 ③

由速度位移公式有

  ④

由①②③④可得,水平恒力

动摩擦因数

滑动摩擦力

可知F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍,

故C正确,D错误;

A.在此过程中,外力F做功为

故A错误;

B.由平均速度公式可知,外力F作用时间

在此过程中,F的冲量大小是

故B正确。

故选BC。

7. 四个带电粒子的电荷量和质量分别、、、它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是(  )

2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第7张

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,加速度为

由类平抛运动规律可知,带电粒子的在电场中运动时间为

离开电场时,带电粒子的偏转角的正切为

因为四个带电的粒子的初速相同,电场强度相同,极板长度相同,所以偏转角只与比荷有关,前面三个带电粒子带正电,一个带电粒子带负电,所以一个粒子与另外三个粒子的偏转方向不同;粒子与粒子的比荷相同,所以偏转角相同,轨迹相同,且与粒子的比荷也相同,所以、、三个粒子偏转角相同,但粒子与前两个粒子的偏转方向相反;粒子的比荷与、粒子的比荷小,所以粒子比、粒子的偏转角小,但都带正电,偏转方向相同。

故选AD。

8. 水平地面上有一质量为的长木板,木板的左端上有一质量为的物块,如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上,F随时间t的变化关系如图(b)所示,其中、分别为、时刻F的大小。木板的加速度随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为,物块与木板间的动摩擦因数为,假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等,重力加速度大小为g。则(  )

 2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第8张A.  B.

C.  D. 在时间段物块与木板加速度相等

【答案】BCD

【解析】

【分析】

【详解】A.图(c)可知,t1时滑块木板一起刚在从水平滑动,此时滑块与木板相对静止,木板刚要滑动,此时以整体为对象有

A错误;

BC.图(c)可知,t2滑块与木板刚要发生相对滑动,以整体为对象, 根据牛顿第二定律,有

以木板对象,根据牛顿第二定律,有

解得

BC正确;

D.图(c)可知,0~t2这段时间滑块与木板相对静止,所以有相同的加速度,D正确。

故选BCD。

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. 某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。

 

完成下列填空:(结果均保留2位有效数字)

(1)小球运动到图(b)中位置A时,其速度的水平分量大小为___________,竖直分量大小为___________;

(2)根据图(b)中数据可得,当地重力加速度的大小为___________。


10. 一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约)和内阻r(小于)。图中电压表量程为,内阻:定值电阻;电阻箱R,最大阻值为;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:

 

(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选___________(填“5.0”或“15.0”);

(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;

(3)根据图(a)所示电路,用R、、、E和r表示,得___________;

(4)利用测量数据,做图线,如图(b)所示:

 2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第9张

(5)通过图(b)可得___________V(保留2位小数),___________(保留1位小数);

(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为,由此产生的误差为___________%。


11. 一篮球质量为,一运动员使其从距地面高度为处由静止自由落下,反弹高度为。若使篮球从距地面的高度由静止下落,并在开始下落的同时向下拍球、球落地后反弹的高度也为。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力,作用时间为;该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取,不计空气阻力。求:

(1)运动员拍球过程中对篮球所做的功;

(2)运动员拍球时对篮球的作用力的大小。


12. 如图,一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量的U型导体框,导体框的电阻忽略不计;一电阻的金属棒的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路;与斜面底边平行,长度。初始时与相距,金属棒与导体框同时由静止开始下滑,金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域,磁场边界(图中虚线)与斜面底边平行;金属棒在磁场中做匀速运动,直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间,导体框的边正好进入磁场,并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好,磁场的磁感应强度大小,重力加速度大小取。求: 

(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小;

(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数;

(3)导体框匀速运动距离。

2021年高考全国乙卷物理试题及答案解析  高考真题解析 第10张


(二)选考题:

[物理—选修3-3]

13. 如图,一定量的理想气体从状态经热力学过程、、后又回到状态a。对于、、三个过程,下列说法正确的是(  )

 

A. 过程中,气体始终吸热

B. 过程中,气体始终放热

C. 过程中,气体对外界做功

D. 过程中,气体的温度先降低后升高

E. 过程中,气体的温度先升高后降低


14. 如图,一玻璃装置放在水平桌面上,竖直玻璃管A、B、C粗细均匀,A、B两管的上端封闭,C管上端开口,三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为,。将水银从C管缓慢注入,直至B、C两管内水银柱的高度差。已知外界大气压为。求A、B两管内水银柱的高度差。

【物理——选修3-4】

15. 图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线,经过后,其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于,若波是沿x轴正方向传播的,则该波的速度大小为___________,周期为___________s,若波是沿x轴负方向传播的,该波的周期为___________s。



16. 用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路,O和分别是入射点和出射点,如图(a)所示。测得玻璃砖厚度为,A到过O点的法线的距离,M到玻璃砖的距离,到的距离为。

(ⅰ)求玻璃砖的折射率;

(ⅱ)用另一块材料相同,但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验,玻璃砖的截面如图(b)所示。光从上表面入射,入时角从0逐渐增大,达到时,玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。

 


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