2021年物理高考真题卷-重庆（含答案解析）

2021年重庆市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7小题,每小题4分，共28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。.如图所示,人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F,该力与水平方向的夹角为30。，则该力在水平方向的分力大小为…一队A.2FB.圾FC.FD.等.放射性元素，231会衰变为稳定的⑵Te,半衰期约为13h,可用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻，231与"Te的原子数量之比为4：1,则经过26h后1231与咦的质量之比为A.1：2B.1：4C.1：8D.1716.某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S匝数为N,处于磁感应强度为6的匀强磁场中,线圈平面最初平行于磁场,经时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为夕处,如图所示,则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为C.顺时针D.NBScosO,，顺时针C.顺时针D.NBScosO,，顺时针.电容式加速度传感器可用于触发汽车安全气囊。如图所示，极板〃、》组成的电容器视为平行板电容器,M固定,V可左右运动，通过测量电容器极板间电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板欣N的距离减小,若极板上电荷量保持不变，则该电容器A.电容变小B.极板间电压变大C.极板间电场强度不变D.极板间电场强度变小.如图所示,竖直平面内有两个半径为R,而内壁光滑的四分之一圆弧轨道，固定在竖直平面之间,地面水平,0、。为两圆弧的圆心,两圆弧相切于、点。一小物块从左侧圆弧最高处静止释放当通过N点时,速度大小为（重力加速度为g）A.腐b.零C.等D.病.某电动牙刷的充电装置含有变压器,用正弦交流电给此电动牙刷充电时,原线圈两端的电压为220V,副线圈两端的电压为4.4V,副线圈的电流为1.0A,若将该变压器视为理想变压器,则A.原、副线圈匝数之比为25：1B.原线圈的电流为0.02AC.副线圈两端的电压最大值为5VD.原、副线圈的功率之比为50:17.质量相同的甲、乙两小球（视为质点）以不同的初速度竖直上抛，某时刻两球发生正碰。图中实线和虚线分别表示甲、乙两球位置随时间变化的曲线，其中虚线关于右。左右对称，实线两个顶点的纵坐标相同。若小球运动中除碰撞外仅受重力，则A.t=O时刻，甲的速率大于乙的速率B.碰撞前后瞬间，乙的动量不变C.碰撞前后瞬间，甲的动能不变D.碰撞后甲的机械能大于乙的机械能二、多项选择题:本题共3小题,每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。8.2021年5月15日祝融号火星车成功软着陆火星表面,是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国玉兔二号月球车首次实现月球背面软着陆。若祝融号的质量是玉兔二号的4倍,火星的质量是月球的N倍,火星的半径是月球的夕倍,火星与月球均视为球体,则A.火星的平均密度是月球的义倍.火星的第一宇宙速度是月球的师倍C.火星表面的重力加速度大小是月球的唱倍D.火星对祝融号引力的大小是月球对玉兔二号引力的粤倍.某同学设计了一种天平，装置如图所示。两相同的同轴圆线圈以"水平固定，圆线圈户与〃、V共轴且平行等距。初始时,线圈以N通以等大反向的电流后,在线圈尸处产生沿半径方向的磁场，线圈户内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向，当左托盘放入重物后,要使线圈2仍在原位置且天平平衡,可能的办法是A.若户处磁场方向沿半径向外,则在户中通入正向电流B.若？处磁场方向沿半径向外,则在〃中通入负向电流C.若〃处磁场方向沿半径向内，则在一中通入正向电流D.若。处磁场方向沿半径向内，则在。中通入负向电流10.额定功率相同的甲、乙两车在同一水平路面上从静止启动,其发动机的牵引力随时间的变化曲线如图所示。两车分别从力和6时刻开始以额定功率行驶，从友和力时刻开始牵引力均视为不变。若两车行驶时所受的阻力大小与其重力成正比,且比例系数相同,则A.甲车的质量比乙车大B.甲车比乙车先开始运动C.甲车在力时刻和乙车在七时刻的速率相同D.甲车在&时刻和乙车在。时刻的速率相同三、非选择题:共57分。第1114题为必考题,每个试题考生都必须作答。第15题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题:共45分。1L（6分）某同学用手机和带刻度的玻璃筒等器材研究金属小球在水中竖直下落的速度变化情况。他用手机拍摄功能记录小球在水中静止释放后位置随时间的变化，每白s拍摄一张照片。60（1）取某张照片中小球的位置为0号位置,然后依次每隔3张照片标记一次小球的位置,则相邻标记位置之间的时间间隔是SO（2）测得小球位置x随时间。的变化曲线如图所示。由图可知,小球在0.15b35s时间段平均速度的大小（选填“大于"''等于"'‘小于"）0.457）.65s时间段平均速度的大小。（3）在实验器材不变的情况下,能减小本实验位置测量误差的方法有（写出一种即可）。（9分）某兴趣小组使用如图1所示电路，探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系，其中一是电阻箱，尼是阻值为37.9kC的定值电阻,£是太阳能电池，一@一是电流表（量程0100uA,内阻2.10kQ）o图1 图2(1)实验中若电流表的指针位置如图2所示,则电阻箱〃两端的电压是Vo(保留3位有效数字)(2)在某光照强度下,测得太阳能电池的输出电压〃与电阻箱尸的电阻斤之间的关系如图3中的曲线溺示。不考虑电流表和电阻吊消耗的功率，由该曲线可知，"点对应的太阳能电池的输出功率是mW。(保留3位有效数字)(3)在另一更大光照强度下,测得的〃-“关系如图3中的曲线②所示。同样不考虑电流表和电阻症消耗的功率,与曲线邮比,在电阻力相同的情况下，曲线曾冲太阳能电池的输出功率(选填“较小”“较大”),由图象估算曲线的太阳能电池的最大输出功率约为mWo(保留3位有效数字)(12分)我国规定摩托车、电动自行车骑乘人员必须依法佩戴具有缓冲作用的安全头盔。小明对某轻质头盔的安全性能进行了模拟实验检测。某次，他在头盔中装入质量为5.0kg的物体(物体与头盔紧密接触),使其从1.80m的高处自由落下，如图所示。并与水平地面发生碰撞，头盔厚度被挤压0.03m时，物体的速度减为零。挤压过程不计物体的重力,且视为匀减速直线运动,不考虑物体和地面的形变，忽略空气阻力,重力加速度g取10m/s2o求：(1)头盔接触地面前瞬间的速度大小；(2)物体做匀减速宜线运动的时间；(3)物体在匀减速直线运动过程中所受平均作用力的大小。物体轻质头盔（18分）在如图1所示的公y竖直平面内，原点。处有一粒子源,可沿x轴正方向发射速度不同，比荷均为色的带正电的粒子。在x,L的区域仅有垂直于平面向内的匀强磁场;Xa的区域仅有如图2所示的电m场,0%时间内和2to时刻后的匀强电场大小相等，方向相反（0%时间内电场方向竖直向下），友戈2时间内电场强度为0。在磁场左边界xN直线上的某点，固定一粒子收集器（图中未画出）。0时刻发射的/粒子在t。时刻经过磁场左边界进入磁场,最终被收集器收集;6粒子在g时刻以与4粒子相同的发射速度发射,第一次经过磁场左边界的位置坐标为亿q）；c粒子在友时刻发射,其发射速度是力粒子发射速度的;不经过磁场能被收集器收集。忽略粒子间相互作用力和粒子重力,不考虑边界效应。（1）求电场强度£的大小;（2）求磁感应强度6的大小;（3）若2友时刻发射的粒子能被收集器收集,求其所有可能的发射速度大小。（二）选考题:共12分。请考生从第15题和第16题中任选一题作答,若两题都做，则按所做的第一题计分。[物理——选修3-3]（12分）（1）（4分）图i和图2中曲线i、n、in分别描述了某物理量随分子间距离变化的规律,乃为平衡位置，现有如下物理量:①分子势能、②分子间引力、③分子间斥力、④分子间引力和斥力的合力。则曲线I、n、ni对应的物理量分别是0（在给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）TOC\o"1-5"\h\zA.①©② B.②®@C.@（D<3） D.①®@图1 图2（2）（8分）定高气球是种气象气球。充气完成后,其容积变化可忽略。现有容积为％的某气罐，装有温度为方、压强为口的氨气,将该气罐与未充气的某定高气球连通充气。当充气完成达到平衡状态后,气罐和球内的温度均为刀,压强均为切，才为常数,然后将气球密封并释放升空至某预定高度,气球中的气体视为理想气体，假设全过程无漏气。。求密封时球内气体的体积；②若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为&求此时气体的压强。16.[物理——选修3M]（12分）（1）（4分）简谐横波沿x轴正向传播,如图所示为某时刻的波形图。波源位于x4）处，其位移随时间变化的关系为y=sin2ntcm,则。（在给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）A.此波的波长为9cmB.此波的频率为2HzC.此波的波速为0.1m/sD.此时波源沿y轴正方向运动（2）（8分）如图所示,一直角棱镜4园乙4田0°,“'=1。从皿边界面垂直入射的甲、乙两种不同频率的单色光,在棱镜中的传播速度分别为左。和左。（0必依＜1,c为真空中的光速），甲光第一次到达正边恰好发生全反射。求：①该棱镜分别对甲光和乙光的折射率；②比1边的长度。.D必备知识:受力分析。解题思路:将手掌对水的作用力沿水平方向和竖直方向分解,可得该力在水平方向的分力大小为Feos30。号£D正确。.B必备知识:放射性元素的半衰期。解题思路:根据题述，最初⑵I与您Te的原子数量之比为4：1,则经过26h（两个半衰期）后，四分之三的侬I发生衰变,生成等量的123Te原子,则剩余的⑵I与l23Te原子数量之比为1：4,又,力与⑵Te原子的质量相同,所以,231与您Te原子的质量之比为1：4,B正确。.A必备知识:电磁感应、楞次定律。关键能力:模型建构能力。解题思路:初始时，线圈平面与磁场平行,磁通量为零。经过时间t,线圈平面与磁场夹角为，，磁通量为bSsin由法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的平均感应电动势的大小为万心巫的。由楞次定Att律可判断出感应电流方向为逆时针方向。A正确。.C必备知识:平行板电容器、电场强度。解题思路:当汽车减速时,极板M、、的距离减小，由平行板电容器的决定式可知，电容器的电容增大，选项A错误。又极板上的电荷量保持不变，由电容定义式以可知,极板之间的电压变小，选项B错误。极板间的电场强度E咚*消• 可知极板之间的电场强度不随极板间距离d变化,选项C正确,D错误。aCaaErS£rS.D必备知识:机械能守恒定律。解题思路：由几何关系可知，阳连线与水平方向的夹角《书0°。设小物块通过N点时速度为匕小物块从左侧圆弧最高点静止释放，由机械能守恒定律有mgRsin0^mv,解得v=y[gR,选项D正确。.B必备知识:理想变压器。解题思路：由理想变压器的变压规律可知原、副线圈匝数之比为也当上空空，选项A错误。由理想变压器的n2U24.41变流规律可知M型二,解得原线圈的电流/= A-0.02A,选项B正确。根据正弦交流电电压有效值/2 50 50与最大值的关系可知，副线圈两端的电压最大值泛X4.4V-6.2V,选项C错误。根据理想变压器输出功率等于输入功率可知，原、副线圈的功率之比为1 选项D错误。C必备知识:图象、碰撞模型。解题思路:根据x-t图线的斜率表示速度可知，[4）时刻，甲的速率小于乙的速率，选项A错误。根据题述，题图中虚线关于个右左右对称,可知碰撞前后瞬间，乙的动量大小不变,方向变化,选项B错误。又两球质量相同,结合动量守恒定律可知,碰撞瞬间,两球交换速度,则甲的速度大小不变,动能不变,选项C正确。两球碰撞后瞬间,重力势能相同，又速度大小相同,故动能也相同,可知碰撞后两球的机械能相等,选项D错误。AD必备知识:万有引力定律、宇宙速度。解题思路:密度0耳，又片人川,可知火星的平均密度与月球的平均密度之比为士等♦萼选项A正确。V3 P月M月R火P由池g,可知火星表面的重力加速度与月球表面的重力加速度之比为”空萼吟,即火星表面的重力加R g月MnR火p速度是月球的装倍，选项C错误。由着Eg,可得片遮瓦则火星的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为,二只"J-・P二器,选项B错误。F=管,可知火星对祝融号的引力大小与月球对玉兔二号的引力大小之比为善筌&誓写,选项D正确。F月M”啊jRjp2BC必备知识:左手定则、受力分析。解题思路:左托盘放入重物后,要使线圈厂仍在原位置且天平平衡,则需要线圈户受到竖直向下的安培力。若夕处磁场方向沿半径向外，由左手定则可知,应在〃中通入负向电流,选项A错误,B正确;若0处磁场方向沿半径向内，由左手定则可知,应在户中通入正向电流,选项C正确,D错误。ABC关键能力：图象信息的提取与转化能力。解题思路:根据题述，两车额定功率夕相同,两车从友和友时刻开始牵引力不变,可知此后两车牵引力等于各自所受阻力，结合题图可知，甲车所受阻力大于乙车所受阻力，又两车行驶时阻力大小与重力成正比且比例系数相同，可知甲车的质量比乙车大，选项A正确。对甲、乙两车启动的第一阶段，甲车的牵引力达到最大时，乙车的牵引力还小于其行驶时所受的阻力，可知甲车一定比乙车先开始运动，选项B正确。甲车在力时刻的牵引力等于乙车在以时刻的牵引力，又两车均刚达到额定功率，根据可知，甲车在力时刻的速率与乙车在心时刻的速率相同，选项C正确。上时刻甲车达到最大速度，力时刻乙车达到最大速度，汽车的额定功率尸=/K,又甲车所受的阻力比乙车大，所以甲车在&时刻的速率小于乙车在力时刻的速率，选项D错误。11.（1）2（2分）（2）小于（2分）（3）每张照片标记一次小球的位置（其他合理均可,2分）关键能力:处理实验数据的能力。解题思路：（1）相邻标记位置之间的时间间隔是『4%s*so（2）小球在0.15D35s时间内的位移约为60 15Ax\^240mm-40mm=200mm^O.200m,平均速度大小约为n-1.0m/s;小球在0.45b65s时间内的位移约△&=750mm-400mm书50mm-0.350m,平均速度大小约为珍=1.75m/s。可知小球在0.157）.35s时间内的平均速度小于小球在0.457）.65s时间内的平均速度。（3）在实验器材不变的情况下,能够减小实验测量误差的方法有:每张照片标记一次小球的位置。（1）2.48（2分）（2）40.5（2分）（3）较大（2分）108（105、08均正确,3分）必备知识：电表改装、功率的计算。解题思路：（1）根据电流表的读数规则，可知电流表读数是为与2.0PA-6.20X105Ao则电阻箱「两端的电压是4=/5〃?1）620X10"X（2.10+37.9）Xl（）3v-2.48V„（2）V点对应的电压〃=1.80V,电阻尼-80.0Q,太阳能电池的输出功率2厚旦.05X10-2WN0.5mW.（3）与曲线①相比，在电阻??相同的情况下，曲线②中太阳能电池的电压较大，由尸考可知，曲线②中太阳能电池的输出功率较大。结合曲线②可知,当鹏5Q时对应的电压约为2.2V,此时太阳能电池的输出功率最大为只=108mW。易错点拨:根据曲线②估算太阳能电池的最大输出功率时,很多考生会根据图线得出太阳能电池的电动势为2.80V,再根据电池内阻与外电阻相同时（输出电压为电动势的一半），输出功率最大来计算。但应注意，本题中电池的内阻是变化的（可根据曲线分析出来），故上述方法不可取。（1）6m/s（2）0.01s（3）3000N必备知识:匀变速直线运动、动量定理。解：（1）头盔做自由落体运动，有v=2gh（2分）解得头盔接触地面前瞬间的速度大小为片6m/s（2分）（2）碰撞过程中，头盔被挤压了0.03m,对碰撞过程由匀变速直线运动规律有A分）解得物体做匀减速宜线运动的时间fR.01s（2分）（3）对物体做匀减速直线运动的过程，由动量定理有Ft=mXv（2分）解得平均作用力大小尸3000N（2分）（1）£名（2）63⑶<?to Sqt02t03t0 5t0解：（1）设/粒子发射速度为匕分别画出三个粒子的运动轨迹如图1所示。根据题述可知,/=匕）（1分）对8粒子沿y轴方向有募孝号尸+号吟（1分）又qE=ma（X分）联立解得放组（1分）q蛤（2）设收集器的位置坐标为（L,y）,在电场中的运动过程对C粒子有L=0.25f«4?«,y1=la（3ro）2（l分）对A粒子有L=vta,%亨端（1分）［粒子进入磁场时沿x轴方向分速度为沿y轴方向分速度为v产a©C0tan0其=1（1分）Vx22ros夕Wi小芍尔衣石£（1分）解得A粒子在磁场中的轨迹半径为r专/粒子进入磁场时的速度Va=42v由洛伦兹力提供向心力有qv\B=nr^{\分）解得力普（1分）5qCo（3）设2而时刻发射的粒子在电场中运动的时间为n"（n刈,则粒子在电场中的偏转位移为y^nt^2^分）若yi=y,即粒子不进入磁场直接打在y?L处,解得分）故粒子的入射速度%*亭（1分）nt03to舞y.rr,则粒子要进入磁场运动一段圆弧后打在y^L处被收集,其运动轨迹如图2所示，由运动的合成与分解有：L1vx=-=-vvv=a•nU=nvnt0n则粒子刚进入磁场时的速度大小为:v=>lvx+vy~J^2+n2v=kv（T分）设此时的速度方向与xN的夹角为。，即sin。*二vnk粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r„根据牛顿第二定律有