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。

1.一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流,途经双乳峰附近的"点和玉女峰附近的4点,如图所示。已知该游客

从M点漂流到，V点的路程为5.4km,用时1h,"、川间的直线距离为L8km,则从M点漂流到/V点的过程中

A.该游客的位移大小为5.4km

B.该游客的平均速率为5.4m/s

C.该游客的平均速度大小为0.5m/s

D.若以所乘竹筏为参考系,玉女峰的平均速度为0

2.一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（犯）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3射入的正电子（"）

B.以速度出射入的电子Q°e）

C.以速度2%射入的笊核（包）

D.以速度4%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A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,V2不变,VJ曾大

B.Ai增大,V2减小,V3增大

C.Az增大,丫2增大,C减小

D.Az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24.5

m/s々8.4m/s,16级台风的风速范围为51.0m/sT56.0m/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x火平面，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"e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.。点的磁感应强度为0

B.。点的磁感应强度方向由。指向c

C.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

7.如图，只0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

诙矩形区域内有方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为8的匀强磁场。在自右时亥•两均匀金属棒

a、6分别从磁场边界即G〃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,此时匹友，。棒

仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b由相同材料制成,长度均为L,电阻分别为"和2尺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、人棒没有相碰,则

A.力时刻a棒的加速度大小为第孕

3mR

B.益时亥lj8棒的速度为0

C.G，时间内，通过a棒横截面的电荷量是6棒的2倍

D.力，时间内，a棒产生的焦耳热为|〃说

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S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）,S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

C.S在一点与0点的速度大小之比

D.S在。点与0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，13~15题为计算题。考生根据要求作

答。

9.（4分）核污水中常含有危（汩）等放射性核素,处置不当将严重威胁人类安全。瓶B衰变的半衰期长达12.5

年，衰变方程为fll/e+Je+v其中v是质量可忽略不计的中性粒子，则Z=、/=。若

将含有质量为卬的瓶的核污水排入大海,即使经过50年,排入海中的瓶还剩加用分数表示）。

10.（4分）如图,一定质量的理想气体由状态A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”）。

11.（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100200Q。材料未知,实验过程如下：

图（a）图（b）

（D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mm。

(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

Q。

(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)。

12.(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”兀

(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rn/s(结果保留2位小数)。

ABCDEG

—1112

0.68J：：单位：cm

一1.54

2.60：

3.85

5.29

6.92

图(c)

(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.

13.(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最火星质量约为地球质量的已

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。

14.(12分)如图(a),一倾角为37°的固定斜面的相段粗糙、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A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。已知力8段长度为2m,

滑块质量为2kg,滑块与斜面48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10

m/s2,sin37°次.6。求：

(1)当拉力为10N时,滑块的加速度大小；

(2)滑块第一次到达8点时的动能；

(3)滑块第一次在6点与弹簧脱离后,沿斜面上滑的最大距离。

15.(16分)如图(a),同一竖直平面内从B、M、/V四点距0点的距离均为。为水平连线力6的中点,以N

在18连线的中垂线上,力、8两点分别固定有一点电荷，电荷量均为矶。＞0)。以0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(QX)的小球S以一定的初动能从"点竖直下落,一段时间后经过,V点,其在QV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、4为静电力常量。

(1)求小球S在"点所受电场力的大小；

⑵当小球S运动到N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的动能均为驾，碰撞时间极短。求碰撞前S的动量大小；

(3)现将$固定在M点,为保证S能运动到N点与之相碰,S从材点下落时的初动能需满足什么条件?

1.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M点漂流到N点的过程中，该游客的位移大小为X=l.8km,根据平均速度

的定义，平均速度的大小度三股m/s4).5m/s,选项A错误，C正确。平均速率熬m/s=l.5m/s,

t3600t3600

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。

2.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％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eK=e的民因此凡是满足速度的粒子都能够做匀速直线运动，所以

选项B正确。

3.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，故小减小，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。

4.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月在/时间内吹向标志

牌的空气体积为上MS、空气质量m=P由动量定理得心切D,解得尸=OS/，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/'=F=0S/；10级台风的风速我们取小力7m/s进行估算，16

级台风的风速我们取小刃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野兽N,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，

选项B正确。

5.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。

6.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Ac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。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、，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。

7.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感先由焦耳定律得出两金

应电流最大，根据受到属棒产生的焦耳热的关

的安培力，利用牛顿第系，然后由能量守恒定

二定律得出加速度律得出谭产生的焦耳热

解题思路:在看&时刻，两均匀金属棒a、。分别从磁场边界跃"进入磁场，速度大小均为如由右手

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，G时刻a金属棒中的感应电流/受坐，受到的安培力核〃3井,由牛顿第二定律

+3R3R

尸二ma可得,力时刻a棒的加速度大小为a"选项A正确；由于金属棒乐人串联构成回路，所以在

九，时间内，通过a棒横截面的电荷量与。棒的相同，选项C错误；由于金属棒a、6电阻分别为"和2兆

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、8产生的焦耳热之比为1；2,设

时间内，a棒产生的焦耳热为。，则6棒产生的焦耳热为2Q,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。的2倍，质量为6的2倍，即6的质量为0.5如时刻流经

a棒的电流为0,且方棒仍位于磁场区域内，说明金属棒a、6具有共同速度，由动量守恒定律有加％-

O.5mvo=1.5mv,解得r磬，由能量守恒定律有刎罚X0.5竭=0+2。号XI.5/，解得小|加，选项B错

误，D正确。

8.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W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材根心、恒星S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,即£力.87,联立可以解得a和c,设想恒星£绕银心做半径为a的匀速圆周运动，由开普勒第

三定律可知周期不变，也为良=16年，因此胆铲3房（3）2,对地球围绕太阳运动，有处警功地

22

aTS2r

r（?）2,而a=120r+c,分=16刀，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W与银

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S在远银心点由万有引力提供向心力有的萼=公理，在近银心点由万有引力提供向心力有

腭咚初联立可解得$在〃点与。点的速度大小之比为"三，选项C正确；在远银心点和近银心

（a-c）zpVQa+c

点，由万有引力定律和牛顿第二定律分别有空等次务，学等二则金，联立可解得S在。点与。点的

（a+c）2（a-c）2

加速度大小之比为生产W，选项D正确。

CLQ（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

匕，（a+c）=/a-c）,可得£在P点与0点的速度大小之比为生三。

VQa+C

9.2（1分）3（1分）92分）

16

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，可知斤1-（-1）2、由可知，50年

T12.5年

为4个半衰期，若将含有质量为0的僦的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的第还剩（；）'/磊儡

10.做正功（2分）先升高后降低（2分）

必备知识:P—图象的理解。

解题思路:一定质量的理想气体由状态力变化到状态8,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，/、6两个状态的温度相同，所以气体的温度先升

高后降低。

11.（1）1.416（1.4141.418均可，1分）（3）X10（l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d=lmm^O.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16.0X10

Q=160Q。（7）电阻丝长度£=80.00cm=0.8m,横截面积$¥=1.574X10"m?,由电阻定律有〃咚，

代入数据解得该电阻丝电阻率03.15X10'Q-mo

12.（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号叫s=O.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屋急誉MO"m/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。

13.（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3初速度大小为匕、末速度大小为外、加速度大小为

a,由匀变速直线运动公式有

v2-v\~atQ）（2分）

代入题给数据得

a=\.2m/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

③（2分）

联立②③式并代入题给数据得

s」840m④（1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

度大小分别为材地、r地、g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/»的物体

有

GM.m

下。■火⑤（1分）

三火

GM^m

—广浅地⑥（1分）

“

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,由力的平衡条件有尸=侬遭火⑦（2

分）

联立的怎并代入题给数据得

偏“*=1875kg®（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）

14.（1）7m/s2（2）26J（3）1.3in

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）设小滑块的质量为以斜面倾角为。、滑块与斜面4?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T+mgsin个①（1分）

N-mgcos^=0（2）（1分）

『嗨（1分）

联立①②③式并代入题给数据得

a=7m/s2@（l分）

（2）设滑块在4?段运动的过程中拉力所做的功为犷,由功的定义有

4M+A金⑤（1分）

式中£、石和0、负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T、据N,

Si-1m,72=10N,应=1m（l分）

设滑块第一次到达6点时的动能为&,由动能定理有的（磔sin9-f]（s、+加）法-0⑥（2分）

联立②③⑤⑥式并代入题给数据得

笈=26J⑦（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8点的最大距离为

SM由动能定理有

-（mgsin0+f）&.x=0-氏⑧（2分）

联立②③⑦⑧式并代入题给数据得

3m⑨（1分）

15.⑴斗⑵幽纱⑶区3%

4L29gL227L

关键能力:分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力。

思维导图:

所

在M点

球句

律小

仑定

受库

球品

一分析小

小

力大

电场

成-受

的合

力-力

库仑

状到的

态

及

第

牛顿

定律

库仑

1

小球S

2处

运*二〃

合成

力的

度

加速

量

律质

动二定

过

用的

碰撞前

定律

守恒

动量

与S?

小球3

—

程——

定律

守恒

能量

碰撞

弹性

大小

分动量

析

下

,从Af点

小球S

_

%变

电势随