2021年全国统一高考物理试卷(乙卷)(附答案详解)

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2021年全国统一高考物理试卷（乙卷）(2021·全国·历年真题)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(  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(2021·全国·历年真题)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FM和FN，相应的电势能分别为EA.FM<FN，EpM>EpN B.FM>F(2021·全国·历年真题)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q(q>0)的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向偏转90°；若射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速度方向偏转A.12 B.33 C.32(2021·全国·历年真题)医学治疗中常用放射性核素 113In产生γ射线，而 113In是由半衰期相对较长的 113Sn衰变产生的。对于质量为m0的 113Sn，经过时间tA.67.3d

B.101.0d

C.115.1d(2021·全国·历年真题)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1000AU (太阳到地球的距离为1AU)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S2A.4×104M B.4×10(2021·全国·历年真题)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s0时，速度的大小为v0，此时撤去F，物体继续滑行2s0的路程后停止运动。重力加速度大小为gA.在此过程中F所做的功为12mv02

B.在此过程中F的冲量大小等于32mv0

(2021·全国·历年真题)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、A. B.

C. D.(2021·全国·历年真题)水平地面上有一质量为m1的长木板，木板的左端上有一质量为m2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F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图A.F1=μ1m1g

B.F2=(2021·全国·历年真题)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0.05s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5cm。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______m/s；竖直分量大小为______(2021·全国·历年真题)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1.5V)和内阻r(小于2Ω)。图中电压表量程为1V，内阻Rv=380.0Ω；定值电阻R0=20.0Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9Ω；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______Ω(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、R0、Rv、E和r表示1U，得1U=______；

(4)利用测量数据，做1U−R图线，如图(b)所示；

(2021·全国·历年真题)一篮球质量为m

= 0.60 kg，一运动员使其从距地面高度为

h1 = 1.8 m处由静止自由落下，反弹高度为

h2 = 1.2 m。若使篮球从距地面

h3 = 1.5 (2021·全国·历年真题)如图，一倾角为α的光滑固定斜面的顶端放有质量M=0.06kg的U型导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻R=3Ω的金属棒CD的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDEF；EF与斜面底边平行，长度L=0.6m。初始时CD与EF相距s0=0.4m，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离s1=316m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

(2021·全国·历年真题)如图，一定量的理想气体从状态a(p0,V0,T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于A.ab过程中，气体始终吸热

B.ca过程中，气体始终放热

C.ca过程中，气体对外界做功

D.bc过程中，气体的温度先降低后升高

E.bc过程中，气体的温度先升高后降低

(2021·全国·历年真题)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l1=13.5cm，l2=32cm。将水银从C管缓慢注入，直至B、C两管内水银柱的高度差h=5

(2021·全国·历年真题)图中实线为一列简谱横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3s后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3s。若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为______m/s，周期为______s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为______(2021·全国·历年真题)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O′分别是入射点和出射点。如图(a)所示。测得玻璃砖厚度为h=15.0mm；A到过O点的法线OM的距离AM=10.0mm，M到玻璃砖的距离MO=20.0mm，O′到OM的距离为s=5.0mm。

答案和解析1.【答案】B

【知识点】动量守恒定律、机械能守恒定律【解析】解：从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒；

撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动，弹簧被压缩且弹簧的弹力大于滑块受到的滑动摩擦力，

撤去外力后滑块受到的合力不为零，滑块相对车厢底板滑动，系统要克服摩擦力做功，

克服摩擦力做的功转化为系统的内能，系统机械能减小，系统机械能不守恒，故B正确，ACD错误。

故选：B。

系统所受合外力为零，系统动量守恒；只有重力或弹力做功时，机械能守恒。根据系统受力情况与各力做功情况，结合动量守恒与机械能守恒的条件分析答题。

本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律的条件，知道动量守恒与机械能守恒的条件、分析清楚系统受力情况与力的做功情况即可解题。

2.【答案】A

【知识点】电场强度的概念和定义式、电场线的定义及性质、电势差与场强的关系、电场力做功与电势能变化的关系【解析】解：等势面越密，电场线越密，电场场强越大，由图可知EM<EN；根据F=Eq可知：FM<FN，由负电荷形成的电场知M点的电势高于N点的电势，且试探电荷带正电，根据Ep=φq可知：EpM>EpN。故A【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动规律、牛顿第二定律、向心力【解析】解：根据题意，粒子两次射入磁场的运动轨迹如图所示：

由几何关系可知，两次轨迹圆的半径分别为：

R1=r，

R2=rcot30°=3r

由洛伦兹力提供向心力可知：qvB=mv2R

则粒子的速度：v=qB【知识点】原子核的衰变【解析】解：由图可知质量为23m0的 113Sn衰变到质量为13m0所用的时间△t=t2−t1，其中t2=182.4d，t1=67.3d，代入解得△t=115.1d【知识点】万有引力定律的应用、向心力【解析】解：设地球的质量为m，地球到太阳的距离为r=1AU，地球的公转周期为T=1年；

由万有引力提供向心力可得：GMmr2=mr4π2T2，

解得：M=4π2r3GT2；

对于S2受到黑洞的作用，椭圆轨迹半长轴R=1000AU，

根据图中数据结合图象可以得到S2运动的半周期(T′2)为8年，则周期为【知识点】动能和动能定理、动量定理【解析】解：A、由动能定理可知，在F作用下：WF−fs0=12mv02−0，撤去外力之后：−f×2s0=0−12mv02，联立解得：WF=34mv02，故A错误；

BD、由于外力做功WF=Fs0，则解得F=3f，撤去外力前的加速度大小a1=F−fm=3【知识点】带电粒子在电场中的运动【解析】解：设质量为m、电荷量为q的粒子经过时间t在y轴方向偏转位移为y，粒子的初速度为v，比荷为k，电场强度大小为E。

根据牛顿第二定律可得加速度大小为：a=qEm=kE

x方向粒子做匀速直线运动，则有：t=xv，即经过相同时间水平位移相等

竖直方向根据位移−时间关系可得：y=12at2，整理可得：y=kEx22v2。

由于(+q,m)与(+3q,3m)的比荷相同，故轨迹相同，由于(−q,m)与其它三个粒子电性相反，故偏转方向相反。

ABC、如果电场线平行于y轴向下，则正电荷向下偏转、负电荷向上偏转，(+q,m)与(+3q,3m)重合，且(+q,m)与【知识点】力的合成与分解、牛顿第二定律【解析】解：A、由图(c)可知，在0～t1时间段物块和木板均静止，在t1时刻木板与地面的静摩擦力达到最大值，对物块和木板整体分析可知F1=μ1(m1+m2)g，故A错误；

B、由图(c)可知，t1～t2时间段物块和木板一起匀加速运动，在t2时刻物块和木板开始相对滑动，此时物块和木板间的静摩擦力达到最大值，根据牛顿第二定律，有

对物块和木板F2−μ1(m1+m2)g=(m1+m2)am

对木板μ2m2g−μ1(m1+m2)g=m1am

整理可得F2=m【知识点】实验：探究平抛运动的特点【解析】解：(1)小球在水平方向做匀速直线运动，由图可知Δx=5cm=0.05m，则水平分速度vx=ΔxΔt，代入数据得vx=1.0m/s，

竖直方向做自由落体运动，可运用匀变速直线运动规律求解，匀变速直线运动中间时刻速度等于全过程平均速度，

若在A点时竖直分速度记为vy，则有△h=vy⋅2△t，其中△h=8.6cm+【知识点】实验：测定电源的电动势和内阻【解析】解：(1)为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大，则由并联电路分压可得

UR0RVR0+RV=E−UR+r，解得R=7.5Ω，即电阻箱接入电路的电阻值最小为7.5Ω，因此选15.0Ω

(3)根据图(a)所示电路：E=U+I(r+R)，其中干路电流I=URV+UR0，化简得：1U=1E+r(R0+RV)ER0RV+R(R0+RV)ER0RV；

(5)由以上分析可知，如图(b)所示的直线斜率k=R0+RVER0RV=119E，1E+r(R0+RV)ER0RV=b=1E+r19E

由1U−R图线计算可得k=0.034V−1，b=0.68V−1

联立解得：E=1.55V，r=1.0Ω

(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表，则E′=U+I(r+R)=U+UR0(r+R)【知识点】动能和动能定理、动量定理【解析】(1)应用动能定理求出篮球自由下落时篮球与地面碰撞前与碰撞后瞬间的动能，求出篮球与每次与地面碰撞前后的动能的比值，然后求出运动员拍球时篮球与地面碰撞前瞬间篮球的速度，应用动能定理求出运动员拍球时对篮球做的功。

(2)运动员拍球过程，应用动量定理可以求出运动员对篮球的作用力大小。

本题考查了动能定理的应用，根据题意分析清楚篮球的运动过程是解题的前提，应用动能定理与动量定理即可解题，应用动量定理解题时注意正方向的选择。

12.【答案】解：(1)设金属棒的质量为m，金属棒与导体框一起做初速度为零的匀加速直线运动，

由牛顿第二定律得：(M+m)gsinα=(M+m)a

代入数解得：a=6m/s2

金属棒进入磁场时，设金属棒与导体框的速度大小为v0，

由匀变速直线运动的速度−位移公式得：v0=2as1=2×6×316m/s=1.5m/s

金属棒切割磁感线产生的感应电动势：E=BLv0

由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流：I=ER

金属棒在磁场中运动时受到的安培力大小：F安培力=BIL

代入数据解得：F安培力=0.18N

(2)金属棒在磁场中运动过程导体框做匀加速直线运动，

设金属棒与导体框间的滑动摩擦力大小为f，导体框进入磁场时的速度大小为v，

对导体框，由牛顿第二定律得：Mgsi【知识点】牛顿运动定律解决板块问题、电磁感应中的动力学问题、电磁感应中的导轨滑杆类问题【解析】(1)金属棒与导体框由静止开始向下做初速度为零的匀加速直线运动，应用牛顿第二定律可以求出加速度，应用匀变速直线运动的速度−位移公式可以求出金属棒进入磁场时的速度，应用E=BLv求出感应电动势，应用闭合电路的欧姆定律求出感应电流，然后应用安培力公式可以求出金属棒所受的安培力大小。

(2)金属棒进入磁场后做匀速直线运动，导体框做匀加速直线运动，应用牛顿第二定律求出导体框的加速度，应用匀变速直线运动的速度−位移公式求出导体框进入磁场时的速度，导体框进入磁场时做匀速直线运动，应用平衡条件可以求出导体框受到的滑动摩擦力；金属棒在磁场中做匀速直线运动，应用平衡条件可以求出金属棒的质量，根据滑动摩擦力公式可以求出金属棒与导体框间的动摩擦因数。

(3)【知识点】热力学第一定律的内容及应用、理想气体状态方程、气体状态变化的图像问题【解析】解：A、由图示图象可知，ab过程气体体积V不变而压强p增大，由理想气体状态方程pVT=C可知，气体温度升高，气体内能增大，△U>0，气体体积不变，外界对气体不做功，由热力学第一定律△U=W+Q可知：Q=△U−W=△U>0，气体始终从外界吸收热量，故A正确；

BC、由图示图象可知，ca过程气体压强p不变而体积V减小，由理想气体状态方程pVT=C可知，气体温度T降低，气体内能减小，△U<0，气体体积减小，外界对气体做功，W>0，由热力学第一定律△U=W+Q可知：Q=△U−W<0，气体始终向外界放出热量，故B正确，C错误；

DE、由图示图象可知，bc过程气体压强p与体积V的乘积pV先增大后减小，由理想气体状态方程pVT=C可知，气体温度T先升高后降低，故D错误，E正确。

故选：ABE。

一定量的理想气体内能由温度决定，温度升高内能增大，温度降低内能减小；

气体体积变大，气体对外做功，气体体积减小，外界对气体做功；

根据图示图象分析清楚气体状态变化过程，应用理想气体状态方程与热力学第一定律分析答题。

本题考查了理想气体状态方程与热力学第一定律的应用，根据图象分析清楚气体状态变化过程是解题的前提，应用理想气体状态方程与热力学第一定律即可解题；应用热力学第一定律解题时注意各物理量正负号的含义。

14.【答案】