2021年高考物理真题名师评析(全国甲卷)

1、2021 年高考物理真题名师评析（全国甲卷）【试题评析】2021 年高考物理基于课程标准， 依托高考评价体系， 贴近中学物理教学实际，贯彻落实深化新时代教育评价改革总体方案要求，强化基础性考查，优化情境设计，增强试题灵活性， 注重综合能力 加强学以致用， 深化关键能力考查，充分发挥高考命题的育人功能和积极导向作用。1、 考查学生对物理基本概念和基本技能的掌握 ，引导 教学回归课标和教材2021 年高考物理进一步丰富基础性考查的内涵，拓展考查的方式方法。物理概念和规律是高中物理的基础性内容，是学生形成和深化物理观念的重要途径。 2021 年高考物理创设典型的问题情境，考查学生对基本物理概念、物理

2、规律全面深刻地理解和掌握， 引导教学遵循教育规律， 回归课程标准和教材， 注重概念和规律的形成过程， 引导学生加强对基础内容的融会贯通， 促进学生物理观念的形成和深化。比如，全国甲卷第 17 题创新试题呈现方式，给出某原子核经过a、B衰变后的中子数和质子数的图像，考查学生对a、B衰变机制的理解；第 19 题以电场中的等势面为情境，考查学生对电场力做功、电势能等内容的系统理解。第 24 题设计无动力小车通过减速带的情境，考查学生对机械能、功、动能定理等核心物理概念、规律的理解和运用。物理试题还突出对基础实验的考查。比如，全国甲卷第 23 题探究小灯泡的伏安特性。 加强基础实验的考查， 有利于考教

3、衔接， 引导中学教学认真开展基础性实验，注重培养学生扎实的实验能力。2、 加强理论联系实际，引导学生加强学以致用2021 年高考物理创设真实问题情境， 设计与生产实践、体育运动、科技前沿等方面紧密联系的实际情境，考查学生灵活运用所学物理知识分析解决问题的能力， 激发学生学习物理的兴趣， 引导学生注重学以致用， 在真实问题的解决中促进物理学科核心素养的达成。比如，全国甲卷第15 题以一种传统游戏 “旋转纽扣 ”为情境，贴近生活实际，考查学生对圆周运动规律的理解与应用；第 18 题以 执行我国火星探测任务的 “天问一号 ”探测器进入环绕火星椭圆形停泊轨道为情境， 考查学生运用开普勒第三定律等知识解

4、决实际问题的能力， 鼓励学生拓展学科视野，关注国家科技进展，增强民族自信心与自豪感。3、 设置新颖的问题角度， 引导学生培养关键能力高考物理通过丰富试题的呈现形式、等方式，增强试题的灵活性，考查学生推理能力、 分析综合能力、 应用数学处理物理问题的能力等， 引导学生培养关键能力和学科素养，提高人才选拔质量。比如，全国甲卷第 16 题提供了一根无限长通电直导线所产生磁场的磁感应强度与距离的关系， 考查学生利用所学的叠加原理解决此新信息中的问题，对学生的迁移能力有一定要求；第 21 题设计了质量相等、横截面积不同、匝数不同的两线圈，在常规的情境中有所变化，考查学生综合运用法拉第电磁感应定律、 安培

5、力公式、 电阻率公式、 密度公式等解决复杂问题的能力，要求学生对相关考查内容融会贯通；第 25 题以带电粒子在磁场中的偏转为情境， 要求学生能够将题干的约束条件用数学公式表达， 对学生应用数学处理物理问题的能力要求较高；第 34 （ 2）题要求学生理解“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 ”的含义，能够分析质点 A 、 B 振动的关系，对学生推理能力要求较高。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 1418 题只有一项符合题目要求，第 1921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

6、4. （ 2021 高考全国甲卷） 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。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 与夹角的大小题关。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【参考答案】D【名师解析】设QP在水平面的投影长度为 L,则QP长度为L/cos 0,物块光滑长木板上下滑的力口速度 a=gsin 由L/cos。at2,解得t= f2L=2 L,显然在 。=

7、45时，2 gsin cos gsin2t最小，所以平板与水平面的夹角由30。逐渐增大至60。，物块的下滑时间t将先减小后增大，选项D正确。【名师点评】本题以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，为情景，考查运动和力的物理观念、利用数学知识解决物理问题。15. （2021高考全国甲卷）“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D.10000m/s2【参考答案】C【名师解析】根据纽扣绕其中心的转速

8、可达50r/s ,可知角速度3 =2兀x 50rad/s=100兀rad/s此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为a=co 2r= （100兀）2x 0.01m/s2=1000m/ s2,选项C正确。【名师点评】本题题以一种传统游戏旋转纽扣”为情境，贴近生活实际，考查学生对圆周运 动规律的理解与应用。16. （2021高考全国甲卷） 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O'Q在一条直线上，PO'与OF在一条直线上，两导线相互名缘，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

9、,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B.0、2BC.2B、2BD.B、BA.B、0【参考答案】B【名师解析】由安培定则可判断出M点处磁感应强度为零，N点处磁感应强度为 2B如图,选项B正确。MN箕'X X411FOPEOQ【名师点评】本题提供了一根无限长通电直导线所产生磁场的磁感应强度与距离的关系，考 查学生利用所学的叠加原理解决此新信息中的问题，对学生的迁移能力有一定要求。17. （2021高考全国甲卷） 如图，一个原子核 X经图中所示的一系列 a、3衰变后，生成稳定的原子核丫，在此过程中放射出电子的总个数为A.6B.8C.10D.14【参考答案】A【名师解析

10、】根据 “衰变规律，每进行一次 a衰变中子数减少2,不放出电子；根据 3衰变规律，每进行一次 3衰变，减少一个中子，放射出一个电子，总共进行了6次3衰变，减少6个中子，放射出6个电子，选项 A正确。【名师点评】本题创新试题呈现方式，给出某原子核经过“、3衰变后的中子数和质子数的图像，考查学生对 “、3衰变机制的理解。18. （2021高考全国甲卷）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 M05s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为 2.8M05m。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

11、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 M05mB.6 M06mC.6 ¥07mD.6 M08m【参考答案】C【名师解析】“天问一号”探测器在椭圆形轨道上运动，GM?=mr （2） 2,又6雪 =rTRmg,联立解得 r=3.3 X。由 2r=2R+2.8 105m +h,解得 h=6M07m,选项 C 正确。【名师点评】本题以执行我国火星探测任务的关问一号”探测器进入环绕火星椭圆形停泊轨道为情境，考查学生运用开普勒第三定律等知识解决实际问题的能力，鼓励学生拓展学科视野，关注国家科技进展，增强民族自信心与自豪感。19. （2021高考全国甲卷）某电场

12、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8. 一电子从a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、d四个点中，b点的电场强度大小最大【参考答案】BD【名师解析】一正电荷从 b点运动到e点，电场力不做功，选项 A错误；一电子从a点运动到d点，电势能减小4eV,电场力做功为4eV,选项B正确；根据电场线垂直于等势面，沿电场线方向电势逐渐降低，所以b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，选项C错误；根据等差等势面密处电场强度较大，可知a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大，

13、选项D正确。【名师点评】本题以电场中的等势面为情境，考查学生对电场力做功、电势能等内容的系统理解。20. （2021高考全国甲卷）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Ek,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 EM5。已知sin a=0.6,重力加速度大小为 g。则A.物体向上滑动的距离为 Ek/2mgB.物体向下滑动时的加速度大小为g/5C.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【参考答案】BC【名师解析】设物体向上滑动的距离为x,由动能定理，对上滑过程，-mgxsin叩m

14、g cos a - x=-Ek,对上滑和下滑的全过程， -wmgcosa - 2x=k/5- Ek,联立解得：x= Ek/mg, =0.5 , 选项A错误C正确；物体向下滑动，由牛顿第二定律，mgsin - mgcos a =ma物体向下滑动时的加速度大小为 a=g/5,选项B正确；由于向上滑动的加速度大于向下滑动的加速度，1 ,由x= - at2,可知物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间短，选项 D错误。【名师点评】本题经典创新，考查牛顿运动定律、动能定理、匀变速直线运动规律及其相关知识点。21. （2021高考全国甲卷） 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

15、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XXXXXXXXXXXXXXXXxxxxxxxxA.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【参考答案】AB【名师解析】根据题述，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

16、的 2倍，甲线圈导线的横截面积是乙的1/2,甲线圈导线长度为乙的 2倍，根据电阻定律可知，甲线圈导线电阻为乙的4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，进入磁场区域时速度相同，甲产生的感应电动势是乙的 2倍，由闭合电路欧姆定律可知，甲线圈中电流是乙的1/2,甲线圈受到的安培力与乙相等，所以甲乙两线圈运动情况完全相同，选项AB正确CD错误。【一题多解】 定量分析。线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，由机械能守恒定律，mgh= 1 mv2,解得 v= J2gh产生的感应电动势为 E=nBlv ,两线圈材料相同，质量 m相同，设材

17、料密度为p 0,横截面积为S,则m=x4nlS线圈电阻R= p2 24nl =16n lS m由闭合电路欧姆定律。mBvI=E/R=16nl所受安培力F=nBIl= mB v16 o由牛顿第二定律，mg-F=ma皿B2v联立解得：a=g- 160由此可知，线圈进入磁场后运动的加速度与线圈的匝数n、横截面积S无关，则甲乙两线圈B2v B2v进入磁场后，具有相同的加速度。当g>时，甲和乙都做加速运动； 当g<时,160160+入d 士、一 L IB2v+入J 士、一 LH- 出口甲和乙都做减速运动；当 g=时，甲和乙都做匀速运动。选项 AB正确CD错误。160【名师点评】本题设计了质量

18、相等、横截面积不同、匝数不同的两线圈，在常规的情境中有所变化，考查学生综合运用法拉第电磁感应定律、安培力公式、电阻率公式、密度公式等解决复杂问题的能力，要求学生对相关考查内容融会贯通22. （5分）（2021高考全国甲卷）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行0.34 , cosa=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

19、示。SiS2S 3S4S 55.87cn7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm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）【参考答案】0.430.32【名师解析】由逐差法和 x=aT2,解得小铜块沿斜面下滑的加速度大小为a=0.43m/s2,由牛顿第二定律，mgsin a-mgcos a =ma解得：小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为科=0.32.23. （10 分）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2R25V,额定电流0.3A）、电压表

20、（量程 300mV,内阻300 Q）、电流表（量程 300mA,内阻0.27 Q、定彳1电阻 R。、滑动变阻器 Ri （阻值020Q）、电阻箱 电（最大阻值9999.9 9、电源E （电动势6V,内阻不计）、开关 &导线若干。完成下列填空：16012080图40U/mV11 20406080100 120 I/mA（1）有3个阻值分别为104 20Q、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0300mA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，将电阻箱时的阻值置

21、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 Q （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 白。然后调节滑动变阻器 R,测得数据如下表所示：U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0（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

22、观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA,可得此时小灯泡电功率P1=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P2,则P2/P1= （保留至整数）。【参考答案】（1） 10a （2） a （3） 0.8Q （4） 2.2 >103Q （5）增大（6） 0.061 10【名师解析】(1)因为小灯泡的额定电压2.5V,电源电动势为 6V,为了保证电路安全，需要定值电阻和电流表最大分担电压U=6V-2.5V=3.5V ,灯泡额定电流0.3A ,电压表中电流1mA,由欧姆定律，U= (0.3A+0.001A ) (R0+Ra),解得Ro-llQ,

23、所以描绘小灯泡电流在0300mA的U I曲线，Ro应选取阻值为10 的定值电阻；(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于测量电路中电压最小值，即应该置于变阻器的a端；(3)当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV,由欧姆定律可得小灯泡的电阻为0.7；(4)由于小灯泡额定电压 2.5V,要把电压表(量程 300mV,内阻300Q)改装成量程为 2.5V,由0.3+&3R=3,解得R=2.7 >103Q,即应将R2的阻值调整为 2.7 103QO 300(5)根据U I图像中一点的纵横坐标的比值表示电阻可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻增大。(6)由表格中数据可知，电流为

24、 I=160mA ,对应的电压表读数为 46mV,小灯泡两端电压为U=J6MV=0.46V ,可得此时小灯泡电功率P1=UI=0.074W 。当流过电流表的电流为303000mA时，对应的电压表读数为250mV,小灯泡两端电压为 U=空X3V=2.5V ,可得此时小300灯泡电功率 P2=UI=0.75W 。则 P2/P1=10.24. (12 分)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

25、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内重力加速度大小为 go(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？【名师解析】(1)根据题述，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，可知小车通过每个减速带后的速度都相等，所以经过每一个减速带时损

26、失的机械能， E=mgdsin ,解法2.小车在光滑斜面上滑行，由牛顿第二定律，mgsin 0 =ma,设小车通过第30个减速带后速度为 v1,到达第31个减速带时的速度为 V2,则有V22- vi2=2ad,因为小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同，故后面过减速带后的速度与到达下一减速带减速带均为V1和V2,经过每一个减速带时损失的机械能为.I.1-TV. -nlr":中 ,：，* 联立解得： E=mgd sin 0;(2)设小车通过第50个减速带后的速度为 v,由动能定理，pmgs=!mv2,2解得v= 2 gs根据题述小车通过第 30个减速带后，在相邻减速带

27、间的平均速度均相同，可知小车通过第30个减速带后的速度也为 v=j2 gs小车通过前30个减速带的过程中损失的总机械能 E=mgsin 0 ( L+29d) -1mv2= mgsin 0(L+29d) - ggs。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 £1= E/30=套 mg (L+29d) sin s。，、上1(3)由mg (L+29d) sin 9-s > mgdsin 0 30.一s解得L >d+sin【名师点评】本题设计无动力小车通过减速带的情境，考查学生对机械能、功、动能定理等核心物理概念、规律的理解和运用。25. (20 分)如图，

28、长度均为l的两块挡板竖直相对放置，间距也为 1,两挡板上边缘 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m,电荷量为q (q>0)的有垂直纸面向外、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。【名师

29、解析】(1)带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粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为Ano 右 tan 30 =60 ，有p P7 b(22粒子发射位置到P点的距离二小一 + N由Q得(2)带电粒子在磁场中运动速度F = %= 2 右/cos3003带电粒子在磁场中运动两个临界轨迹(分别从由几何关系可知，粒子运动轨迹的最小半径为1带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力, 由C68(9解得，磁感应强度大小的取值范围为(3)若带电粒子正好从 QN的中点射出磁场时，带电粒子运动轨迹如图所示。Vs由几何关系可知带电粒子在匀强磁场中运动轨迹半径粒子在磁场中的轨迹与挡板

30、MN的最近距离min由（101112解得39To6 / 44【名师点评】本题以带电粒子在磁场中的偏转为情境，要求学生能够将题干的约束条件用数 学公式表达，对学生应用数学处理物理问题的能力要求较高。（二）选考题:33.物理一一选彳3-3 （15分）略-温度（V-t）图上的两（1） （5分）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积条直线I和n表示，vi和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；to为它们的延长线与横轴交点的横坐标,to是它们的延长线与横轴交点的横坐标,t0 =- 273.15 ; a为直线I上的一点。由图可知，气体在状态a和b区的压强之比pb =pb;气体在状态b和c的压强

31、之比pc =【名师解析】直线V2VipaI为等压线，所以气体在状态a和b的压强之比pb =1；由于直线i和直线II都是等压线，由PbpbVl= pcV2,可得气体在状态b和c的压强之比pcV2Vi（2） （10分）（2021高考全国甲卷） 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V塞，使B的体积减小为2 。（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。【名师解析】（i）对气体B,由玻意耳定律，poV= pBV/2,解得：pb=2 po。对气体 A,末状态压强为 pa=1.5 po, poV= paVa,解得：Va=2V/3 。（ii）再使活塞向左缓慢回到初始位置，隔板将向左移动，最后pb, - pA ' =0.5p0对气体A,由玻意耳定律，poV= pA' Va' 对气体B,由玻意耳定律，poV= pB' Vb,Va'+ Vb'=2 V联立解得:Va;=(v/5-1)V,pB =poV3534.物理一