絕密★考試啟用前

2021年普通高等學校招生全國統一考試（甲卷）

理科綜合能力測試·物理部分

二、選擇題:本題共8小題，每小題6分，共8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.如圖，將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調節，使得平板與底座之間的夾角θ可變。將小物塊由平板與豎直桿交點Q處靜止釋放，物塊沿平板從Q點滑至P點所用的時間t與夾角θ的大小有關。若由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時間t將

A.逐漸增大

B.逐漸減小

C.先增大后減小

D.先減小后增大

15.“旋轉紐扣”是一種傳統游戲。如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細繩擰在一起，然后用力反復拉繩的兩端，紐扣正轉和反轉會交替出現。拉動多次后，紐扣繞其中心的轉速可達50

r/s，此時紐扣上距離中心1

cm處的點向心加速度大小約為

A.10

m/s2

B.100

m/s2

C.1

000

m/s2

D.10

000

m/s2

16.兩足夠長直導線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內，EO與O＇Q在一條直線上，PO＇與OF在一條直線上，兩導線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無限長直導線通過電流I時，所產生的磁場在距離導線d處的磁感應強度大小為B，則圖中與導線距離均為d的M、N兩點處的磁感應強度大小分別為

A.B、0

B.0、2B

C.2B、2B

D.B、B

17.如圖，一個原子核X經圖中所示的一系列α、β衰變后，生成穩定的原子核Y，在此過程中放射出電子的總個數為

A.6

B.8

C.10

D.14

18.2021年2月，執行我國火星探測任務的“天問一號”探測器在成功實施三次近火制動后，進入運行周期約為1.8×105

s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105

m。已知火星半徑約為3.4×106

m，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7

m/s2，則“天問一號”的停泊軌道與火星表面的最遠距離約為

A.6×105

m

B.6×106

m

C.6×107

m

D.6×108

m

19.某電場的等勢面如圖所示，圖中a、b、c、d、e為電場中的5個點，則

A.一正電荷從b點運動到e點，電場力做正功

B.一電子從a點運動到d點，電場力做功為4

eV

C.b點電場強度垂直于該點所在等勢面，方向向右

D.a、b、c、d四個點中，b點的電場強度大小最大

20.一質量為m的物體自傾角為α的固定斜面底端沿斜面向上滑動。該物體開始滑動時的動能為Ek，向上滑動一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動，到達斜面底端時動能為Ek/5。已知sinα＝0.6，重力加速度大小為g。則

A.物體向上滑動的距離為

B.物體向下滑動時的加速度大小為g/5

C.物體與斜面間的動摩擦因數等于0.5

D.物體向上滑動所用的時間比向下滑動的時間長

21.由相同材料的導線繞成邊長相同的甲、乙兩個正方形閉合線圈，兩線圈的質量相等，但所用導線的橫截面積不同，甲線圈的匝數是乙的2倍。現兩線圈在豎直平面內從同一高度同時由靜止開始下落，一段時間后進入一方向垂直于紙面的勻強磁場區域，磁場的上邊界水平，如圖所示。不計空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進入磁場后且上邊進入磁場前，可能出現的是

A.甲和乙都加速運動

B.甲和乙都減速運動

C.甲加速運動，乙減速運動

D.甲減速運動，乙加速運動

三、非選擇題:共174分。

第22～32題為必考題，每個試題考生都必須作答。第33～38題為選考題，考生根據要求作答。

（一）必考題:共129分。

22.（5分）

為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數，一同學將貼有標尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為α的斜面（已知sinα＝0.34，cosα＝0.94），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示。該同學用手機拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個連續相等時間間隔（每個時間間隔ΔT＝0.20

s）內小銅塊沿斜面下滑的距離si（i＝1，2，3，4，5），如下表所示。

s1

s2

s3

s4

s5

5.87cn

7.58cm

9.31cm

11.02cm

12.74cm

由表中數據可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為_______m/s2，小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數為_________。（結果均保留2位有效數字，重力加速度大小取9.80

m/s2）

23.（10分）

某同學用圖（a）所示電路探究小燈泡的伏安特性，所用器材有:小燈泡（額定電壓2.5

V，額定電流0.3

A）、電壓表（量程300

mV，內阻300

Ω）、電流表（量程300

mA，內阻0.27

Ω）定值電阻R0、滑動變阻器R1（阻值0~20

Ω）、電阻箱R2（最大阻值9

999.9

Ω）、電源E（電動勢6V，內阻不計）、開關S、導線若干。完成下列填空:

（1）有3個阻值分別為10

Ω、20

Ω、30

Ω的定值電阻可供選擇，為了描繪小燈泡電流在0-300

mA的U-I曲線，R0應選取阻值為______Ω的定值電阻；

（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的________（填“a”或“b”）端；

圖（b）

（3）在流過電流表的電流較小時，將電阻箱R2的阻值置零，改變滑動變阻器滑片的位置，讀取電壓表和電流表的示數U、I，結果如圖（b）所示。當流過電流表的電流為10

mA時，小燈泡的電阻為__________Ω（保留1位有效數字）；

（4）為使得電壓表滿量程時對應于小燈泡兩端的電壓為3

V，該同學經計算知，應將R2的阻值調整為_________Ω。然后調節滑動變阻器R1，測得數據如下表所示：

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）由圖（b）和上表可知，隨流過小燈泡電流的增加，其燈絲的電阻_______（填“增大”“減小”或“不變”）；

（6）該同學觀測到小燈泡剛開始發光時流過電流表的電流為160

mA，可得此時小燈泡電功率P1＝________W（保留2位有效數字）；當流過電流表的電流為300

mA時，小燈泡的電功率為P2，則=____________（保留至整數）。

24.（12分）

如圖，一傾角為θ的光滑斜面上有50個減速帶（圖中未完全畫出），相鄰減速帶間的距離均為d，減速帶的寬度遠小于d；一質量為m的無動力小車（可視為質點）從距第一個減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機械能與到達減速帶時的速度有關。觀察發現，小車通過第30個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過第50個減速帶后立刻進入與斜面光滑連接的水平地面，繼續滑行距離s后停下。已知小車與地面間的動摩擦因數為μ，重力加速度大小為g。

（1）求小車通過第30個減速帶后，經過每一個減速帶時損失的機械能；

（2）求小車通過前30個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機械能；

（3）若小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機械能大于之后每一個減速帶上損失的機械能，則L應滿足什么條件？

25.（20分）

如圖，長度均為l的兩塊擋板豎直相對放置，間距也為l，兩擋板上邊緣P和M處于同一水平線上，在該水平線的上方區域有方向豎直向下的勻強電場，電場強度大小為E；兩擋板間有垂直紙面向外、磁感應強度大小可調節的勻強磁場。一質量為m，電荷量為q（q＞0）的粒子自電場中某處以大小為v0的速度水平向右發射，恰好從P點處射入磁場，從兩擋板下邊緣Q和N之間射出磁場，運動過程中粒子未與擋板碰撞。已知粒子射入磁場時的速度方向與PQ的夾角為60°，不計重力。

（1）求粒子發射位置到P點的距離；

（2）求磁感應強度大小的取值范圍；

（3）若粒子正好從QN的中點射出磁場，求粒子在磁場中的軌跡與擋板MN的最近距離。

（二）選考題：

33.[物理——選修3-3]（15分）

（1）（5分）如圖，一定量的理想氣體經歷的兩個不同過程，分別由體積-溫度（V-t）圖上的兩條直線I和Ⅱ表示，V1和V2分別為兩直線與縱軸交點的縱坐標。t0是它們的延長線與橫軸交點的橫坐標，t0=-273.15°C；a為直線I上的一點。由圖可知，氣體在狀態a和b的壓強之比pa/pb=______;氣體在狀態b和c的壓強之比pa/pc=_________。

（2）（10分）如圖，一汽缸中由活塞封閉有一定量的理想氣體，中間的隔板將氣體分為A、B兩部分；初始時，A、B的體積均為V，壓強均等于大氣壓p0。隔板上裝有壓力傳感器和控制裝置，當隔板兩邊壓強差超過0.5p0時隔板就會滑動，否則隔板停止運動。氣體溫度始

終保持不變。向右緩慢推動活塞，使B的體積減小為V/2。

（i）求A的體積和B的壓強；

（ⅱ）再使活塞向左緩慢回到初始位置，求此時A的體積和B的壓強。

34.[物理——選修3-4]（15分）

（1）（5分）如圖，單色光從折射率n=1.5、厚度d=10.0

cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為3.0×108

m/s，則該單色光在玻璃板內傳播的速度為_________m/s；對于所有可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時間t的取值范圍是__________s≤t＜_________s（不考慮反射）。

（2）（10分）均勻介質中質點A、B的平衡位置位于x軸上，坐標分別為0和xB=16

cm。某簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v=20

cm/s，波長大于20

cm，振幅為y=l

cm，且傳播時無衰減。t=0時刻A、B偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同，運動方向相反，此后每隔Δt=0.6

s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1時刻（t1>0），質點A位于波峰。求：

（i）從t1時刻開始，質點B最少要經過多長時間位于波峰；

（ii）t1時刻質點B偏離平衡位置的位移。

2021年普通高等學校招生全國統一考試（甲卷）

理科綜合能力測試·物理部分參考答案

二、選擇題

14.D

15.C

16.B

17.A

18.C

19.BD

20.BC

21.AB

三、非選擇題

（一）必考題

22.①.0.43

②.0.32

23.①.10

②.a

③.0.7

④.2700

⑤.增大

⑥.0.074

⑦.10

24.（1）；（2）；（3）

25.（1）

；（2）

；（3），（二）選考題

33.（1）①.1

②.（2）（i），；（ⅱ），34、（1）

①.②.③.（2）（1）；（2）