2021年高考物理真题试卷（广东卷）含答案

2021年高考物理真题试卷（广东卷）

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。（共7题；共28分）

1.科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26,铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为

舞斑;If期』霸一¥,下列说法正确的是（）

A.Y是氮核B.Y是质子

C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变

2.2021年4月，我国自主研发的空间站"天和"核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为

匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（）

A.核心舱的质量和绕地半径B,核心舱的质量和绕地周期

C.核心舱的绕地角速度和绕地周期D.核心舱的绕地线速度和绕地半径

3.唐代《来耙经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力F通过耕索分

别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为说和氨"塞,如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下

列说法正确的是（）

A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大

C.曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

D.直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

4.由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆卷蜉与横杆烧蜀链接而成，P、Q为

横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆?蹩始终保持水平。杆◎源绕。点从与水平方向成30。匀速转动

到60。的过程中，下列说法正确的是（）

A.P点的线速度大小不变B.P点的加速度方向不变

C.Q点在竖直方向做匀速运动D.Q点在水平方向做匀速运动

5.截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导

线，若中心直导线通入电流四根平行直导线均通入电流灼，堇烫药电流方向如图所示，下列截

面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（）

6.图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势

面，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，下

列说法正确的是（）

A.a点的电势比b点的低B.a点的电场强度比b点的小

C.液滴在a点的加速度比在b点的小D.液滴在a点的电势能比在b点的大

7.某同学设计了一个充电装置，如图所示,假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周

期为0.2s,电压最大值为0.05V,理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为

1:60,下列说法正确的是（）

永磁铁

q|M=:|充电:电路

螺线管—

A.交流电的频率为10HzB.副线圈两端电压最大值为3V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

二、多项选择题：本小题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有

多项符合题目要求。全部做对的得6分，选对但不全对的得3分，有选错的得。分。（共3

题；共18分）

8.赛龙舟是端午节的传统活动。下列的-力和图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、

沿长直河道划向同一终点线的运动全过程，其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有（）

9.长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡销的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，战士在同一

位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h,在空中的运

动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为g,下列说法正确的有（）

A.甲在空中的运动时间比乙的长

B.两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等

C.从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少时吸

D.从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为骑磷

10.如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨屈阳和麻，就I与森平行，玄蜉是以。为圆心的圆弧导

轨，圆弧20左侧和扇形侬泪内有方向如图的匀强磁场，金属杆髅的。端与e点用导线相接，P端与圆

弧加:接触良好，初始时，可滑动的金属杆a脸察静止在平行导轨上，若杆©用绕。点在匀强磁场区内从

b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（）

A.杆◎产产生的感应电动势恒定B.杆◎步受到的安培力不变

C.杆a爪萍做匀加速直线运动D.杆舞中的电流逐渐减小

三、非选择题：共54分。第11~14题为必考题，考生都必须作答。第15~16题为选考题，

考生根据要求作答。（共4题；共42分）

11.某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管

与水平面夹角为30。，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，

再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，

记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性

限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。

⑴利用纯］=必_峰一盘&=1'三嵬计算弹簧的压缩量：^=€^111,^电=笈葭；窗蹶，

&4=cm,压缩量的平均值次=内1+—.啊=cm；

.立

（2）上述，江是管中增加个钢球时产生的弹簧平均压缩量；

（3）忽略摩擦，重力加速度g取式.鬻（如上岸，该弹簧的劲度系数为N/m。（结果保留3位有效

数字）

12.某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。

（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔,

调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边"Q©"处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指

针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而。

（2）再按图连接好电路进行测量。

①闭合开关S前，将滑动变阻器鹰：的滑片滑到端（选填"a"或"b"）。

将温控室的温度设置为T,电阻箱防调为某一阻值超。闭合开关S,调节滑动变阻器州，使电压表和

电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和维。断开开关S。

再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节陶和熟一,使电压表和电流表的

示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值黑禽。断开开关S。

②实验中记录的阻值姬f勤（选填"大于"、"小于"或"等于"）。此时热敏电阻阻值

得=。

改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律。

13.算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归

零，如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框b,甲、乙相隔

鼻=然B3：；1。'%，乙与边框a相隔敬算珠与导杆间的动摩擦因数为=立・，1。现用手指

将甲以Q/I•:热/会的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为Q,・加工尿，方向不变，碰撞时间极短且不

计，重力加速度g取1酗/产。

算珠归零状态

1.

边框”

边框8,

（1）通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框a；

（2）求甲算珠从拨出到停下所需的时间。

14.图是一种花瓣形电子加速器简化示意图，空间有三个同心圆a、b、c围成的区域，圆a内为无场区，圆

a与圆b之间存在辐射状电场，圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于90。的扇环形匀强磁场区I、II和

各区感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外。电子以初动能藤翻从圆b上p点沿径向进入电

场，电场可以反向，保证电子每次进入电场即被全程加速，已知圆a与圆b之间电势差为U,圆b半径为

R,圆c半径为凝，电子质量为m,电荷量为e,忽略相对论效应，取加超•三产=：（1目。

（1）当期加=◎时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角穆均为

45。，最终从Q点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示，求I区的磁感应强度大小、电子在I区磁场中

的运动时间及在Q点出射时的动能；

射区域出射，求k的最大值。

四、【选修3-3】（共1题；共12分）

15.

（1）在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场

地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强（选填"大于"、"小于"或

"等于"）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能（选填"变

大"、"变小"或"不变"）。

（2）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所

示，某种药瓶的容积为0.9mL,内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为k0£1疔'觌r，护士把注射器内横

截面积为Q,•概3、长度为0.4cm、压强为猛呢：I©演恸的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不

变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强。

五、【选修3-4］（共1题；共12分）

16.

（1）如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放，并开

始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T。经百时间，小球从最低点向上运动的距离

（选填"大于"、"小于"或"等于"）；在:与时刻，小球的动能________（选填"最大"或"最小"）。

4

（2）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧

P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为火折射角为晶光从P点射向外侧N点，刚好发生

全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角移的正弦值表达式。

光源P接收器0内侧

答案解析部分

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。

L【解析】【解答】AB.铝发生衰变，其生成物为镁，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知Y的上标为

0,下标为1,则该核反应是泵1—覆通讨粕，即Y是正电子，AB不符合题意；

CD.半衰期为大量原子核衰变一半质量所花的时间，因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的

铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，两个半衰期其铝衰变四分之三，所以铝原子核还没衰变

的质量剩下四分之一，C符合题意，D不符合题意；

故答案为：Co

【分析】利用质量数和电荷数守恒可以判别Y是正电子；利用半衰期的大小可以判别原子核衰变的质量

大小。

2.【解析】【解答】核心舱做匀速圆周运动时，地球对核心舱的引力提供核心舱做匀速圆周运动的向心力，

根据牛顿第二定律可得：修攀=砥离=我脸耻=需昔期

可得屈=百=方=’6菽

根据地球质量的表达式可知要求地球的质量需要核心舱的线速度、核心舱的轨道半径、核心舱的角速度

（或周期）中的其中两个因素方可以实现。

故答案为：D„

【分析】利用引力提供向心力结合核心舱的线速度和半径可以求出地球质量的大小。

3.【解析】【解答】A.对比两图直辕犁和曲辕犁两个构造可以得出耕索与竖直方向的夹角不同，将拉力F

正交分解如下图所示

对于曲辕犁，则在x方向可得出Fx&«=Fsina,在y方向可得出Fy/Fcosa

对于直辕犁，则在x方向可得出Fxa=FsinP，在v方向可得出Fyfl=FcosP

由题知a<P则sina<sinp

cosa>cosp

则可得到Fx曲<Fx直,Fy®>Fy直

A不符合题意、B符合题意；

CD.无论是曲辕犁还是直辕犁，根据牛顿第三定律可得耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作

用力，它们大小相等，方向相反，无论是加速还是匀速，其拉力大小相等，则C、D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】利用拉力进行分解可以比较水平分力和竖直分力的大小；耕索对犁的拉力和犁对耕索的拉力属

于相互作用力大小相等。

4.【解析】【解答】A.由于杆0P做匀速圆周运动，根据物体做匀速圆周运动的特点可得P点的线速度大

小不变，A符合题意；

B.由于杆0P做匀速圆周运动，其向心力和向心加速度时刻指向圆心所以方向时刻改变，则P点的向心加

速度方向时刻改变，B不符合题意；

C.由于P点做匀速圆周运动，所在在t时间内，其P点在y方向的位置为：yi=l°pxsin（寰+3t）,且Q点

在竖直方向的运动与P点相同，则Q点的位移y关于时间t的关系为y=bpxsin（濠+3t）

从表达式可得Q点在竖直方向不是匀速运动，C不符合题意；

D.由于P点做匀速圆周运动，所在在t时间内，其P点在x方向的位置为：XLIOPXCOS（急+3t）,则Q点

在水平方向的位移X关于时间t的关系为X=lopXCOS（濠+3t）+IPQ

从表达式可得Q点在水平方向也不是匀速运动，D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】由于杆OP匀速转动所以其线速度大小保持不变，由于做匀速圆周运动所以其向心加速度方向不

断改变，利用OP杆运动的位移结合位移的分解可以判别其Q点水平方向和竖直方向位移和时间的关系。

5.【解析】【解答】如图所示，已知五条通电直导线的电流方向，且中心直导线的电流与周围四根直导线

的电流关系有：当:孰:孰祗，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用，只考虑中间导线和周围四个

导线的安培力作用；根据同吸异斥可以得出：正方形上下两个导线受到中间导线的排斥力，导致正方形

上下边长凸出，其左右两个导线受到中间导线的吸引力作用，导致正方形左右两边形成凹形，故变形后

的形状如C图所示，所以C选项符合题意。

故答案为：C,

【分析】利用安培定则可以判别其通电导线周期产生的磁场方向，结合左手定则可以判别其导线受到的

安培力方向进而判别弹性长管的变形情况。

6.【解析】【解答】A.发射极接高压电源的正极，其电场线方向从正极指向负极，则所加强电场的场强向

右，根据电势沿电场线方向不断降低可知瑞.弱

A不符合题意；

B.从图中可以得出a所处等势线比b密集，根据等差等势线的疏密反映场强的大小，可得：蹊”斛感

B不符合题意；

C.已知a点的场强大于b点，液滴的重力不计，其电场力等于合力，根据牛顿第二定律可知，液滴的加

速度为

因莺/枷鼎，可得时割维

C不符合题意；

D.液滴在电场力作用下向右加速，动能增大，其电场力方向向右，所以电场力做正功，电势能减少，即

外产欧邈

D符合题意；

故答案为：D。

【分析】利用等势面的疏密可以比较电场强度的大小；利用电场线的方向可以比较电势的高度；利用牛

顿第二定律结合场强的大小可以比较加速度的大小；利用电场力做功可以比较电势能的大小。

7.【解析】【解答】A.已知永磁铁往复运动的周期是T=0.2s,根据周期和频率的关系有：f=*=:融

A不符合题意；

B.已知变压器的原线圈最大电压Ui=0.05V,且原副线圈的匝数之比为1:60,由理想变压器原理可知

£1=也

巩»-

解得副线两端的最大电压为谿H=芸路=*,B符合题意；

C.根据电动势峰值的表达式度胡懿逐，则永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的

输入电压会越大，C不符合题意；

D.由于理想变压器不计能量的损失，根据能量守恒定律可得充电电路的输入功率等于变压器的输入功

率，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】利用周期可以求出频率的大小；利用匝数之比结合输入电压的峰值可以求出输出电压的峰值；

当永磁体的磁感应强度变大时线圈产生的感应电动势随之变大；由于属于理想变压器所以输入功率等于

输出功率的大小。

二、多项选择题：本小题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目

要求。全部做对的得6分，选对但不全对的得3分，有选错的得。分。

8.【解析】【解答】A.图A属于v-t图像，其图线与t轴所围面积代表龙舟运动的位移，在图中其甲的面

积一直比乙的面积大，所以中途不可能出现甲乙船头并齐，A不符合题意；

B.图B属于v-t图像，其图线与t轴所围面积代表龙舟运动的位移，在甲和丙到达终点前，有某一时刻两

者面积相等，由图可以判断在中途甲、丙位移会相同，所以在中途甲丙船头会并齐，B符合题意；

C.图C属于s-t图像，其图像的交点代表两个龙舟出现齐头并进的时刻，由于丁甲没有交点中途不可能出

现甲丁船头并齐，C不符合题意；

D.图D属于s-t图像，其图像的交点代表两个龙舟出现齐头并进的时刻，由于戊甲在某一时刻出现交点所

以甲戊在中途船头会齐，D符合题意。

故答案为：BD。

【分析】速度时间图像中利用图像面积代表位移，利用面积相等时可以判别两船出现齐头并进；位移时

间图像中利用图像交点可以判别两船齐头并进。

9.【解析】【解答】A.甲乙两个手榴弹都做平抛运动，其竖直方向为自由落体运动，根据位移公式

有：£=停

因为两手榴弹运动的高度差相同，所以在空中运动时间相等，A不符合题意；

B.手榴弹在竖直方向做自由落体运动，根据速度位移公式有：性2圈翻

落地时根据速度的分解有：%，=平翦除爵

做平抛运动的物体洛地刖瞬间重力的功率为：好•=胡雷:您瀚艰=然膂J之留荻”

两手榴弹运动的高度差相同，质量相同，根据表达式可得落地前瞬间，两手榴弹重力功率相同，B符合题

意；

C.根据功能关系有：物体重力势能变化量等于物体克服重力所做的功，从投出到落地，手榴弹下降的高

度为h,所以手榴弹重力势能减小量4哪=激碱，C符合题意；

D.根据机械能守恒条件有：只有重力对物体做功时物体的机械能守恒，则从投出到落地，手榴弹做平抛

运动，只有重力做功，机械能守恒，D不符合题意。

故答案为：BCo

【分析】利用平抛运动的位移公式结合下落的高度可以比较运动的时间；利用竖直方向的速度结合重力

可以比较重力瞬时功率的大小；利用高度的变化可以求出重力势能的减少量；利用只有重力做功所以机

械能守恒。

10.【解析】【解答】A.根据动生电动势的表达式彦=逐工够可得：0P转动切割磁感线产生的感应电动势为

度=看激'等崂

当0P匀速转动，其B、r、^的大小不变所以杆OP产生的感应电动势恒定，A符合题意；

BCD.以0P棒为对象，根据右手定则可得杆0P匀速转动产生的感应电动势产生的感应电流由M到N通

过MN棒，以MN棒为对象，由左手定则可知，MN棒受到向左的安培力会向左运动，MN棒运动会切割

磁感线，根据右手定则可以得出MN棒产生电动势与原来电流方向相反，让回路电流减小，当电流减小

时，根据牛顿第二定律有：ma=BIL,则MN棒所受安培力会减小，加速度减小，D符合题意，BC不符合题

意。

故答案为：AD。

【分析】利用动生电动势的表达式结合杆匀速转动所以产生的电动势大小恒定；利用右手定则可以判别

感应电流的方向，结合左手定则可以判别杆0P受到的安培力方向不断变化；利用左手定则结合右手定则

可以判别MN中的电流逐渐减小所以安培力和加速度不断减小。

三、非选择题：共54分。第11~14题为必考题，考生都必须作答。第15~16题为选考题，考生根据要求

作答。

11.【解析】【解答】（1）当i=3时，根据压缩量的表达式有：度号=马一£小

代入数据可得：鼻=菽溺比版

根据压缩量的平均值有：鼻理［4］啊

.现

代入数据可得：次=新醛旋m

（2）根据，文是相差3个钢球的压缩量之差，则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩

量；

（3）由于钢球受到弹力和重力的分力时静止，根据钢球的平衡条件有如喘烧碱:=如配

场逗牛融嘿确吃篱心军掾箍血盘那.X%»“期CM

解得击=滥=一恁略.年—8可•徵等:436风m

【分析】（1）利用弹簧的长度可以求出形变量的大小；利用压缩量可以求出平均值的大小；

（2）由于形变量对应增加三个钢球的压缩量，所以其平均值为3个钢球产生的平均压缩量；

（3）利用平衡方程结合重力的大小可以求出劲度系数的大小。

12.【解析】【解答】（1）多用电表使用欧姆挡位时，首先应该选择适当的倍率，将红黑笔进行短接，进

行欧姆调零；欧姆表其指针的偏转代表电流的大小，当欧姆表指针向右偏转角度越大，则电流越大其热

敏电阻的阻值越小，则判断热敏电阻的阻值随温度升高而减小。

（2）①滑动变阻器在电路中使用分压式接法，为了防止电路电流过大，闭合开关S前，应将滑动变阻器

Ri的阻值调到最大，即将滑片滑到b端；

②第一次电压表接在C端时，根据欧姆定律有：与=弱:，第二次电压表接在D端时，根据欧姆定律

有：多=蹋!”数，因为

根据两次电压表和电流表的示数相同则：遹匚=履（建+趣，*=敷-

从表达式可得Roi大于RO2»

【分析】（1）欧姆调零需要将红黑笔短接；指针向右偏转说明热敏电阻其阻值随温度的升高而不断减小；

（2）闭合开关时其滑动变阻器要滑在b端使其电阻处于最大值；由于电压表和电流表读数相同，结合欧

姆定律可以比较电阻的大小，利用两次总电阻相同可以求出热敏电阻的阻值