2021年物理高考真题卷-福建（含答案解析）

2021年福建省普通高中学业水平选择性考试

物理本试卷满分100分,考试时间75分钟。一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流,途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的4点,如图所示。已知该游客从“点漂流到N点的路程为5.4km,用时1h,MN间的直线距离为1.8km,则从〃点漂流到N点的过程中A.该游客的位移大小为5.4kmB.该游客的平均速率为5.4m/sC.该游客的平均速度大小为0.5m/sD.若以所乘竹筏为参考系,玉女峰的平均速度为0一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场,其中电场的方向与金属板垂直,磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一质子（担）以速度的自。点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自。点沿中轴线射入,能够做匀速直线运动的是（所有粒子均不考虑重力的影响）A.以速度半射入的正电子（如）B.以速度外射入的电子Q°e）C.以速度2的射入的质核（3）D.以速度4w射入的a粒子&He）3.某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中/?为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,不考虑变压器的输入电压随负载的变化，则当住户使用的用电器增加时,图中各电表的示数变化情况是A.Ai增大,V?不变,V3增大Ai增大,V?减小,Vs增大Az增大,V?增大,V3减小A?增大,Vz不变,V3减小4.福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5m/s^28.4m/s,16级台风的风速范围为51.0m/s"56.0m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的A.2倍B.4倍C.8倍D.16倍二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分，共24分。每小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。5.以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器奋斗者号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是A.奋斗者号与探索一号通信的信息载体属于横波B.奋斗者号与沧海号通信的信息载体属于横波C.探索一号与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现D.探索一号与探索二号的通信过程也是能量传播的过程6.如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点Qe为cd的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等,其中过a点的导线的电流方向垂直坐标平面向里,其余导线的电流方向垂直坐标平面向外。则a软 Q6cQ---QdA.。点的磁感应强度为0B.。点的磁感应强度方向由。指向cC.e点的磁感应强度方向沿y轴正方向D.e点的磁感应强度方向沿y轴负方向.如图，八。是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为/，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中团部矩形区域内有方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为6的匀强磁场。在看右时刻,两均匀金属棒a、6分别从磁场边界以阳进入磁场,速度大小均为的；一段时间后，流经a棒的电流为0,此时看包。棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、6由相同材料制成，长度均为/，电阻分别为4和2吊a棒的质量为他在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,a、。棒没有相碰,则A.力时刻a棒的加速度大小为与学3mR.友时刻6棒的速度为0C.右时间内,通过a棒横截面的电荷量是6棒的2倍D.小，时间内，a棒产生的焦耳热为前诏8.两位科学家因为在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体而获得了2020年诺贝尔物理学奖。他们对一颗靠近银河系中心的恒星S的位置变化进行了持续观测,记录到的W的椭圆轨道如图所示。图中。为椭圆的一个焦点，椭圆偏心率（离心率）约为0.87。P、0分别为轨道的远银心点和近银心点，。与。的距离约

为120AU（太阳到地球的距离为1AU）,星的运行周期约为16年。假设S的运动轨迹主要受银河系中心致密天体的万有引力影响,根据上述数据及日常的天文知识，可以推出A.£与银河系中心致密天体的质量之比B.银河系中心致密天体与太阳的质量之比S在尸点与。点的速度大小之比£在P点、与Q点的加速度大小之比三、非选择题:共60分。其中9、10题为填空题，11、12题为实验题，13）5题为计算题。考生根据要求作答。（4分）核污水中常含有僦（汨）等放射性核素,处置不当将严重威胁人类安全。僦B衰变的半衰期长达12.5年,衰变方程为汨f,He+i°e+v其中v是质量可忽略不计的中性粒子，则Z= .A=。若AZ ee 将含有质量为勿的僦的核污水排入大海,即使经过50年,排入海中的瓶还剩成用分数表示）。（4分）如图,一定质量的理想气体由状态｛变化到状态B,该过程气体对外（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体的温度（填“升高”“降低”“先升高后降低”或“始终不变”兀（6分）某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00cm的电阻丝的电阻率,该电阻丝的电阻值约为100200C。材料未知,实验过程如下:图（a） 图（b）（1）用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图（a）所示,该电阻丝的直径为mmo(2)对多用电表进行机械调零。(3)将多用电表的选择开关旋至 倍率的电阻挡(填“XI”“X10”“X100”或“XIk”)。(4)将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡零刻度线。(5)将黑、红表笔接在待测电阻丝两端，多用电表的示数如图(b)所示,该电阻丝的电阻值为(6)测量完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置。(7)实验测得的该电阻丝电阻率为Q-m(结果保留3位有效数字)。(6分)某实验小组利用图(a)所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系,实验过程如下：薄板图(a)、••・・••图(b)(1)首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上,然后将纸带穿过打点计时器与小车相连。(2)用垫块将木板一端垫高，调整垫块位置,平衡小车所受摩擦力及其他阻力。若某次调整过程中打出的纸带如图(b)所示(纸带上的点由左至右依次打出)，则垫块应该(填“往左移”“往右移”或“固定不动”)□(3)在细绳一端挂上钩码,另一端通过定滑轮系在小车前端。(4)把小车靠近打点计时器,接通电源，将小车由静止释放，小车拖动纸带下滑，打出的纸带的一部分如图(c)所示。已知打点计时器所接交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出。打出尸点时小车的速度大小为m/s(结果保留2位小数).ABC。 E - G心；？；； ： ： ； 2图(c)图图(c)图(d) 1Q.68;■1.54"2.60单位：cm3.855.296.92(5)保持小车和钩码的质量不变,在小车上安装一薄板。实验得到的某时刻起小车的v-t图象如图(d)所示,由图象可知小车加速度大小(填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”)，据此可以得到的实验结论是»(12分)火星探测器着陆火星之前，需经历动力减速、悬停避障两个阶段。在动力减速阶段，探测器速度大小由96m/s减小到0,历时80s。在悬停避障阶段，探测器启用最大推力为7500N的变推力发动机，在距火星表面约百米高度处悬停,寻找着陆点。已知火星半径约为地球半径的；,火星质量约为地球质量的2，地球表面重力加速度大小取10m/s：探测器在动力减速阶段的运动视为竖直向下的匀减速运动。求：(1)在动力减速阶段,探测器的加速度大小和下降的距离；(2)在悬停避障阶段,能借助该变推力发动机实现悬停的探测器的最大质量。

(12分)如图(a),一倾角为37°的固定斜面的段粗糙、比段光滑,斜面上一轻质弹簧的一端固定在底端C处,弹簧的原长与比长度相同。一小滑块在沿斜面向下的拉力7作用下,从1处由静止开始下滑，当滑块第一次到达6点时撤去T,7随滑块沿斜面下滑的位移s的变化关系如图(b)所示。已知46段长度为2m,滑块质量为2kg,滑块与斜面段间的动摩擦因数为0.5,弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取10m/s2,sin370=0.6o求：(1)当拉力为10N时,滑块的加速度大小；(2)滑块第一次到达4点时的动能；(3)滑块第一次在8点与弹簧脱离后，沿斜面上滑的最大距离。图(a)图(b)图(a)图(b)(16分)如图(a),同一竖直平面内从B、M、”四点距0点的距离均为近上,0为水平连线小的中点,MN在48连线的中垂线上,1、6两点分别固定有一点电荷，电荷量均为。(。0)。以。为原点,竖直向下为正方向建立x轴，若取无穷远处为电势零点，则加上的电势。随位置x的变化关系如图(b)所示。一电荷量为。(0，0)的小球S以一定的初动能从材点竖直下落,一段时间后经过N点,其在6JV段运动的加速度大小a随位置x的变化关系如图(c)所示。图中g为重力加速度大小、在为静电力常量。(1)求小球S在M点所受电场力的大小：(2)当小球S运动到V点时,恰与一沿x轴负方向运动的不带电绝缘小球W发生弹性碰撞。已知S与S的质量相等,碰撞前、后S的动能均为萼,碰撞时间极短。求碰撞前S的动量大小：(3)现将S固定在N点,为保证S能运动到N点与之相碰,S从〃点下落时的初动能需满足什么条件?

.C必备知识:位移、平均速度、平均速率、参考系。解题思路:根据位移的定义，从乱点漂流到'点的过程中，该游客的位移大小为x=L8km,根据平均速度的定义，平均速度的大小r—~1800m/s=O.5m/s,选项A错误，C正确。平均速率v±-吃°°m/s=1.5m/s,t3600 t3600选项B错误。若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度为0.5m/s,选项D错误。.B必备知识:洛伦兹力、电场力、平衡条件。解题思路:根据题述，质子（担）以速度的自。点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，可知质子所受的电场力和洛伦兹力平衡，即员因此凡是满足速度/4=跖的粒子都能够做匀速直线运动，所以选项B正确。.D必备知识:理想变压器、电路的动态变化。解题思路:当住户使用的用电器增加时，变压器副线圈的输出电流增大，即A?增大，根据理想变压器的变压规律知V?不变，故%减小，根据变压器输入功率等于输出功率可知，Ai增大，选项D正确。.B关键能力:模型建构能力。解题思路:设交通标志牌迎风面积为S、空气密度为O、标志牌对台风的作用力为尸，在，时间内吹向标志牌的空气体积为々4S、空气质量片由动量定理得解得QoS应由牛顿第三定律可知，台风对该交通标志牌的作用力大小为尸'正OS'10级台风的风速我们取％。之7m/s进行估算，16级台风的风速我们取小芯4m/s进行估算，16级台风对该交通标志牌的作用力大小与10级台风对该交通标志牌的作用力大小之比为瞥坐即16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的4倍，Fiovfo选项B正确。BD必备知识:机械波、电磁波的相关知识。解题思路:根据题述，奋斗者号与探索一号的通信方式是以声波作为信息载体的水声通信，而声波在水中传播时属于纵波，选项A错误；奋斗者号与沧海号的通信方式是以无线蓝绿光作为信息载体的电磁通信，而电磁波属于横波，选项B正确；由于探索一号与太空中的通信卫星相距很远，声波不能在真空中传播，所以探索一号与通信卫星的实时通信只能通过电磁波实现，选项C错误；探索一号与探索二号间利用的是水面无线通信，其通信过程也是能量传播的过程，选项D正确。BD必备知识:磁场叠加原理、安培定则。解题思路：由安培定则可知，通电直导线6、c在。点产生磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，相互抵消；通电直导线a、d在。点产生的磁场方向均垂直ad连线指向c,故0点的磁感应强度不为零，方向由。指向c,选项A错误，B正确。通电直导线c、d在e点产生磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，相互抵消；通电直导线a、6在e点产生磁场的磁感应强度大小相等、方向分别垂直ae连线和岳连线，二者的合磁场方向沿y轴负方向，故选项C错误，D正确。AD必备知识：电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、牛顿运动定律、动量守恒定律、焦耳定律、能量守恒定律。思维导图:产生的感应电动势和产生的感应电动势和感应电流最大，根据受到的安培力，利用牛顿第二定律得出加速度先由焦耳定律得出两金属棒产生的焦耳热的关系，然后由能量守恒定律得出碑产生的焦耳热解题思路:在时刻，两均匀金属棒a、6分别从磁场边界瓯M进入磁场，速度大小均为跖，由右手定则可判断出两金属棒产生的感应电流方向都是逆时针方向，产生的感应电动势都是应的,由闭合电路欧姆定律可得，小时刻a金属棒中的感应电流/笔笔，受到的安培力的，由牛顿第二定律尸二ma可得,右时刻1棒的加速度大小为才2?：°,选项A正确；由于金属棒外b串联构成回路，所以在力，时间内，通过a棒横截面的电荷量与6棒的相同，选项C错误；由于金属棒a、6电阻分别为??和2兄金属棒a、6串联构成回路，二者电流相等，由焦耳定律可知金属棒a、6产生的焦耳热之比为1；2,设右，时间内，a棒产生的焦耳热为0,则。棒产生的焦耳热为20,又两者材料相同，由电阻定律可知，金属棒a的横截面积为6的2倍，故体积为6的2倍，质量为6的2倍，即6的质量为0.5好个上时刻流经a棒的电流为0,且6棒仍位于磁场区域内，说明金属棒a、6具有共同速度，由动量守恒定律有”的一0.5/nv0=l.5/zzr,解得音，由能量守恒定律有加利X0.5叫=。+2。号XL5皿2,解得。字诏，选项B错误，D正确。BCD必备知识:万有引力定律、开普勒第三定律、牛顿运动定律、椭圆的相关知识。关键点拨:解答此题的关键点主要有三:一是构造半径等于恒星S椭圆轨道半长轴的圆轨道，如图；二是明确椭圆轨道远银心点和近银心点轨道的曲率半径相同；三是在远银心点和近银心点所受万有引力不同，根据向心加速度的表达式找出比例关系。解题思路:设银河系中心超大质量的致密天体质量为〃馍心、恒星£绕银河系中心（银心）运动的椭圆轨道半长轴为a、半焦距为c,根据题述，。与。的距离约为120AU,可得a-c=120AU,又有椭圆偏心率（离心率）约为0.87,BP--0.87,联立可以解得a和c,设想恒星S绕银心做半径为a的匀速圆周运动，由开普勒第a三定律可知周期不变，也为乙=16年，因此拄炉气（空尸，对地球围绕太阳运动，有岂譬9地a2 TS2 r2r（冬产，而a=120r+c,良=16£,联立可解得银河系中心致密天体与太阳的质量之比，但不能得出S与银*1河系中心致密天体的质量之比，选项A错误，B正确；由于远银心点和近银心点轨道的曲率半径相同，设为P,恒星£在远银心点由万有引力提供向心力有泮手=侬些，在近银心点由万有引力提供向心力有型等项、陛，联立可解得W在〃点与。点的速度大小之比为空三，选项C正确；在远银心点和近银心（a-c）zp Vqa+c点，由万有引力定律和牛顿第二定律分别有£^雪二通&，泮卓联立可解得S在〃点与。点的（a+c）z （a-c）2加速度大小之比为生亭胃，选项D正确。aQ（a+c）2一题多解:选项C也可以利用开普勒第二定律解答。开普勒第二定律也称等面积定律，指的是太阳系中太阳和运动中的行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。推广到银河系，根据开普勒第二定律有”（a+c）=%（a-c）,可得£在一点与。点的速度大小之比为空三。Vqa+C2（1分）3（1分）卷（2分）必备知识:核反应满足的规律。解题思路:根据核反应满足的质量数守恒和电荷数守恒，可知多4-（T）之、］书。由"瑞三司可知，50年为4个半衰期，若将含有质量为勿的氤的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的晁还剩（；）'卬得他10.做正功（2分）先升高后降低（2分）必备知识:图象的理解。解题思路:一定质量的理想气体由状态/变化到状态6,该过程气体体积增大，对外做正功。由于图象中等温线是双曲线的一支，且由理想气体状态方程可得，4、夕两个状态的温度相同，所以气体的温度先升高后降低。（1）1.416（1.4141418均可，1分）（3）X10。分）（5）160（2分）（7）3.15X10"（2分）关键能力:实验探究能力。解题思路：（1）根据螺旋测微器读数规则，该电阻丝的直径为占1顿对.416mm=1.416mm。（3）根据电阻挡中值刻度为“15”，测量电阻值约为100200Q的电阻丝，要使指针指在中值刻度附近，应该将多用电表的选择开关旋至X10倍率的电阻挡。（5）根据多用电表电阻挡读数规则，该电阻丝的电阻值为16.0X10Q-160Qo（7）电阻丝长度£30.00cm=0.8m,横截面积54=1.574X1（）6m?,由电阻定律有庐g,代入数据解得该电阻丝电阻率0-3.15X1（）TQ-mo（2）往右移（1分）（4）0.15（2分）（5）逐渐变小（1分）空气阻力随速度的增大而增大（2分）关键能力:实验探究能力。解题思路：（2）由于纸带上打出的点间距越来越大，说明小车做加速运动，平衡摩擦力过度，垫块应该往右移。（4）纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出，则两个相邻计数点之间的时间间隔为7节4sR.10s,做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故打出尸点时小车的速度大小为小器:MO2m/s-0.15m/s.（5）根据v~t图线的斜率等于加速度可知，小车的加速度大小逐渐减小，据此可以得到的实验结论是空气阻力随速度的增大而增大。（1）1.2m/s2,3840m（2）1875kg必备知识:匀变速直线运动规律、牛顿运动定律、万有引力定律、平衡条件。解题过程：（1）设探测器在动力减速阶段所用时间为t、初速度大小为匕、末速度大小为呸加速度大小为a,由匀变速直线运动公式有H=%-aKD（2分）代入题给数据得a=L2m/s?②（1分）设探测器下降的距离为s,由匀变速直线运动公式有S=V\t'ad③（2分）联立②③式并代入题给数据得s3840m（4）（l分）（2）设火星的质量、半径和表面重力加速度大小分别为"火、r火、g火，地球的质量、半径和表面重力加速度大小分别为〃地、r地、名地，由牛顿运动定律和万有引力定律，对处在火星和地球表面的质量为卬的物体有GM.m/、/火⑤（］分）,火GM^m—AM地⑥（1分）rJtk设变推力发动机的最大推力为只能够悬停的火星探测器最大质量为侬X,由力的平衡条件有U口axg火⑦（2分）875kg⑧（1分）故在悬停避障阶段，该变推力发动机能实现悬停的探测器的最大质量为1875kg（l分）（1）7m/s2（2）26J（3）1.3m必备知识:牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律。解题过程：（1）设小滑块的质量为卬、斜面倾角为，、滑块与斜面46段间的动摩擦因数为〃、滑块受斜面的支持力大小为从滑动摩擦力大小为人拉力为10N时滑块的加速度大小为a。由牛顿第二定律和滑动摩擦力公式有"侬sin ①（1分）JV-mgcos分）分）联立①②③式并代入题给数据得a=7m/s2@（l分）（2）设滑块在/夕段运动的过程中拉力所做的功为例由功的定义有a⑤（1分）式中£、2和鸟、级分别对应滑块下滑过程中两阶段所受的拉力及相应的位移大小，依题意有7；-8N,Si=lm,a=10N,&=1m（l分）设滑块第一次到达6点时的动能为我,由动能定理有附（砥sinff-f）（s产攵）=瓦-0⑥（2分）联立②③⑤⑥式并代入题给数据得笈=26J0（1分）（3）由机械能守恒定律可知，滑块第一次在6点与弹簧脱离时，动能仍为瓦。设滑块离5点的最大距离为0由动能定理有-（侬sin9+f）&»*=0-笈⑧（2分）联立②③⑦⑧式并代入题给数据得品*=1.3m⑨（1分）15.⑴驾⑵幽婴⑶〃相幽竺4L2 9