2021届北京市高考物理压轴试卷(含答案解析)

2021届北京市高考物理压轴试卷

一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）

1.光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是（）

A.入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应

B.光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大

C.发生光电效应时，光电流的强度与人射光的强度成正比

D.光电效应发生的时间极短，一般不超过l（p9s

2.下列说法中正确的是（）

A.布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动

B.一滴液态金属在完全失重条件下呈球状，是由液体的表面张力所致

C.毛细现象只能发生在浸润的固体和液体之间

D.液晶具有液体流动性，其光学性质具有各向同性的特点

3.如图所示为氢原子能级图，一群氢原子处于基态，现用光子能量为n/V

E的一束单色光照射这群氢原子，氢原子吸收光子后能向外辐射六4-0.85

3一1.51

种不同频率的光。己知普朗克常量为儿真空中光速为C,在这六2----------------------3.4

种光中（）

A.最容易发生衍射现象的光是由兀=2能级跃迁到九=1能级产生1----------------------13.6

的

B.频率最大的光是由兀=2能级跃迁到n=1能级产生的

C.这些光在真空中的最小波长为1

E

D.这些光在真空中的最大波长为9

4.“嫦娥三号”卫星在距月球100h〃的圆形轨道上开展科学探测，其飞行的周期为118min。若已

知月球半径和万有引力常量，由此不能推算出（）

A.“嫦娥三号”卫星绕月运行的速度

B.“嫦娥三号”卫星的质量

C.月球的第一宇宙速度

D.月球的质量

5.一个质点A位于坐标原点处，沿y轴做简谐运动，在介质中形成一列沿x［入_v

轴正方向传播的简谐横波，”时刻波形如图所示.这列波的周期为T.下列\

说法中正确的是（）

A.质点A开始振动时的方向沿），轴正方向

B.从%到%+：时间内，回复力对质点8一直做负功

C.在到玲+T时间内，质点8将沿x轴正方向迁移半个波长

D.在一个周期7内，质点8所受回复力的冲量不为零

6,秋千是老少皆宜的娱乐工具，如图，其结构可简化为两根等长轻绳14~~%

AB、CZ）将一木板悬挂在铁架上等高的两点A、C上，木板静止时，/\L'

尸表示木板所受合力的大小，T表示单根轻绳对木板拉力的大小，如/I1\

果将两轻绳各剪去等长一小段，再挂回原悬点，则剪短后（）

A.尸变大，T变大B.F变小，T变小C.尸不变，7变大D.尸不变，7变小

7.一个阻值为2。的线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e=10夜sin207rt（V），当该线圈与

一阻值为8。的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是（）

A.电阻的热功率为16WB.该电路的路端电压为11.3V

C.t=0时，穿过线圈的磁通量为零D.t=0时，线圈平面位于中性面

8.如图是某一电场中的一簇电场线，现把一个正电荷分别放在A8两点一尸

下列说法正确的是（）

A.此正电荷在A点受到的电场力比B点大/

B.此正电荷在A点的电势能比B点大

C.电场中8点的电势高于A点的电势

D.若把此正电荷从A点静止释放，它将沿电场线运动到B点

9.一个用满偏电流为3mA的电流表改装而成的欧姆表，调零后用它测3000的标准电阻时，指针恰

好指在刻度盘的正中间，如果用同一档位测量一个未知电阻时，指针指在1mA处，则被测电阻

的阻值为（）

A.100。B.3000C.600/2D.100012

10.如图所示，从倾角为。的斜面上的M点水平抛出一个小球.小球的初速

度为。0,最后小球落在斜面上的N点，且重力加速度为g,由上述条件

某同学试图求出

①小球什么时刻与斜面间的距离最大

②小球空中运动的时间

③M、N之间的距离

④小球落到N点时的速度大小和方向等4个量.那么你认为他最多可以求出其中的（）

A.1个B.2个C.3个D.4个

11.对于给定的电容器，下列是有关描述其电容C、电荷量Q、电压U之间关系的图，正确的是（）

12.如图所示，小车在光滑的水平面上向左运动，木块水平向右在小车的水平车板上运动，且未滑

出小车，下列说法中正确的是（）

A.若小车的动量大于木块的动量,则木块先减速再加速

B.若小车的动量大于木块的动量,则小车先减速再加速后匀速

C.若小车的动量小于木块的动量,则木块先减速后匀速

D.若小车的动量小于木块的动量,则小车先减速后匀速

13.目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原

理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B,这时金

等省户“亚

属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法不正确的是（）

A.B板带正电

B.A板带正电

C.其他条件不变，只增大射入速度，增大

D.其他条件不变，只增大磁感应强度，U.B增大

14.将一条形磁铁从同一位置缓慢或迅速地插入闭合的螺线管中。则在这两个过程中，相同的物理

量是（）

A.线圈的发热量B.感应电流

C.磁通量的变化率D.磁通量的变化量

二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

15.某同学左用插针法测定玻璃砖折射率的实验。

（1）在如图所示的实验中，下列说法正确的是。（填正确选项前

的字母）

人入射角。1适当大些，可以提高精确度

B.P1、P2及「3、匕之间的距离取得小些，可以提高精确度

C.P1、P2的间距，入射角的大小均与实验的精确度无关

（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度（填“大”

或“小”）的玻璃砖来测量。

16.在“测定金属丝的电阻率”的实验中.

（1）一多用电表的电阻档有三个倍率，分别是xl、x10,x100.同学甲先用xl档粗略测量金属丝的

（2）为准确测量金属丝的电阻，同学乙取来两节新的干电池、电键、若干导线和下列器材:

A.电压表0〜3V,内阻约10k。

2.电压表0〜15V,内阻约50k0

C.电流表0〜0.64内阻约0.050

。.电流表0〜34，内阻约0.01。

£滑动变阻器，0〜10。

①要求较准确地测出其阻值，电压表应选,电流表应选（填序号）;

②按实验要求在图2的方框内画出实验电路图.

三、简答题(本大题共I小题，共10.0分)

17.如图所示，质量为2.0x103^的汽车在水平公路上行驶，当汽车经过半径为60帆的弯路时，车

速为20?n/s。则:

(1)此时汽车转弯所需要的向心力大小为多少M

(2)若轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4X1。4从则这辆车在这个弯道会不会发生侧滑。

/

四、计算题(本大题共3小题，共30.0分)

18.如图所示，电源电动势E=6V、内阻不计，标有“3H1.5W”的

灯泡L恰能正常发光，电动机线圈电阻r=0.50,求：

(1)通过电动机的电流；

(2)电动机的输出功率。

19.用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球的质量为0.01kg,所带电量q=+2x10-8C.现加一个

水平方向的匀强电场，平衡时绝缘绳与铅垂线成30。角。

求：(1)这个匀强电场的电场强度。

(2)若剪断轻绳，求2s末小球的速度

(3)若剪断轻绳，求2s小球的位移的大小

20.已知原子核的质量为209.98287”，P〃原子核的质量为205.97446“，原子核的质量为

4.00260M,静止的核在a衰变中放出a粒子后变成尸儿求：

(1)衰变过程中释放的能量；

(2)支粒子从核中射出时的动能；(已知1"相当于931.5MeV,且核反应释放的能量只转化为动能.)

【答案与解析】

1.答案：C

解析：解：A、入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应，这说明光具有

粒子性，电子吸收能量是成份吸收的，故A错误；

8、根据光电效应方程可知光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光的波动性无关，运

用迎的波动性无法解释，故B错误.

C、当发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比，与光的波动性有关，故C正确；

光电效应发生的时间极短，说明照射到金属上电子吸收能量不能积累，运用光的波动性无法解

释，故。错误.

故选：C.

首先明确波动理论的内容和光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度

无关等特点.

解决本题的关键知道光电效应的规律，知道光电效应说明光具有粒子性.

2.答案：B

解析：解：A、布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，不是液体

分子的无规则运动，故A错误。

8、表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，所以一滴液态金属在完全失重条件

下呈球状，是由液体的表面张力所致，故B正确。

C、浸润液体在细管里升高一段高度和不浸润液体在细管里降低一段高度的现象，叫做毛细现象，毛

细现象能够发生在浸润的固体和液体之间，也能够发生在不浸润的固体和液体之间，故C错误。

。、液晶具有液体流动性，其光学性质具有各向异性的特点，故。错误。

故选:B«

布朗运动是小颗粒的永不停息地做无规则运动，不是液体分子的无规则运动；表面张力使液体表面

具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小；毛细现象能够发生在浸润的固体和液体之间，也能够发生

在不浸润的固体和液体之间；液晶具有晶体的光学各向异性。

本题考查了液体的表面张力、布朗运动、液晶、毛细现象等知识点。这种题型知识点广，多以基础

为主，只要平时多加积累，难度不大。

3.答案：C

解析：解：用光子能量为E的一束单色光照射处于基态的一群氢原子，发出6种不同频率的光，知

氢原子从基态跃迁到n=4的激发态，

A、波长越长的，越容易发生衍射现象，而由几=2能级跃迁到n=1能级，频率不是最低，则波长不

是最长，故A错误；

B、频率最大的光子应该是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的，故8错误；

CD、由题意可知氢原子从n=4能级跃迁到n=l能级发出的光子能量最大，所以频率最大，波长最

短，其最短波长为4=?=!=：,故C正确，。错误。

h

故选：Co

用光子能量为E的一束单色光照射处于基态的一群氢原子，发出6种不同频率的光，知氢原子从基

态跃迁到n=4的激发态，根据田=Em—En去进行判断。

解决本题的关键知道能级间跃迁吸收或发出光子的能量满足九"=Em-En,并掌握跃迁光的波长最

长与最短对应的辐射能量高低的关系。

4.答案：B

解析：解：4、己知卫星的轨道半径和周期，根据"=祭可以求出卫星的运行速度，故4正确。

8、卫星是环绕天体，根据万有引力提供向心力不能求出环绕天体的质量，故B错误。

C、已知卫星的轨道半径和周期，根据G粤=znr与得月球的质量为：M=安，由于月球半径已

知，根据G鬻=TH?得月球的第一宇宙速度为：V=舟，故正确。

本题选不能推算的，故选：瓦

根据卫星的轨道半径和周期可以求出卫星的线速度，根据万有引力提供向心力，结合轨道半径和周

期求出月球的质量，结合月球的质量和半径求出月球的第一宇宙速度。

解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，以及知道第一宇宙速度的含义。

5.答案:B

解析：解：A、波向右传播，图示时刻波最右端质点的振动方向沿了轴负方向，所以波源A开始振动

时的运动方向沿y轴负方向。故A错误。

B、从到％时间内B点的回复力向下，位移向上，则回复力对8一直做负功。故8正确。

C、波向右传播过程中，质点B不向右迁移。故C错误。

。、在一个周期时间内8的动量变化量为零，根据动量定理得，B所受回复力的冲量为零。故。

错误。

故选：Bo

简谐波传播过程中，质点做简谐运动时，起振方向与波源起振方向相同，与图示时刻波最前端质点

的振动方向相同.波在同一均匀介质中匀速传播，振动在一个周期内传播一个波长.但质点不随波

迁移.当回复力方向与质点运动的位移方向相同时，回复力做正功，否则，回复力做负功.在一个

周期时间内8所受回复力的冲量为零.

本题应用到机械波两个基本特点：一是机械波向前传播时，介质中质点不随波迁移；二是介质中质

点起振方向与波源起振方向相同.

6.答案：C

解析：解：木板静止时，受重力和两个拉力而平衡，故三个力的T7T

合力为零，所以木板所受合力F不变。\：/

根据共点力平衡条件，有：\//

2Tcos6=mg\/

解得：丁=果

ZCO5C7

当细线剪短时，细线与竖直方向的夹角。增加，故cos。减小，拉力冽g1

T变大。故ABD错误，C正确。

故选：C„

木板静止时，受重力和两个拉力而平衡，根据共点力平衡条件并结合正交分解法列式分析即可.

本题是简单的三力平衡问题，关键是受力分析后运用正交分解法分析.

7.答案：D

解析：解：4、由题意可知，电动势的最大值为10或V,有效值为10匕所以电路中的电流为：

/=照=14，所以电阻的热功率为P=JR=M*8=8〃，故A错误；

8+2

B、路端电压时读数为U=/R=8V,B错误.

C、因为电动势的表达式是正弦函数，所以是从中性面开始计时的，t=0时，线圈处于中性面，线

圈平面与磁场垂直，磁通量最大，故c错误，O正确；

故选：D.

本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，

知道电动势的表达式是正弦函数，从中性面开始计时的，此时磁通量最大，根据P=/2R求解电功率，

电压表和电流表测量的都是有效值.

对于交流电的产生和描述要正确理解，要会推导交流电的表达式，明确交流电表达式中各个物理量

的含义，知道电压表和电流表测量的都是有效值.

8.答案：B

解析：解：A、根据电场线的疏密知，A点的场强小于B点，则电荷在A点所受电场力小于8点，故

A错误。

B、沿着电场线方向电势逐渐降低,A点电势高于B点，则正电荷在A点电势能比B点大，故B正确，

C错误。

。、将正电荷从A点静止释放，运动轨迹不沿电场线方向，故。错误。

故选：Bo

根据电场线疏密比较电场强度的大小，从而比较出电场力的大小.根据沿电场线方向电势逐渐降低

比较出电势的高低，结合电势能公式比较电势能的高低。另外要知道带点粒子沿电场线运动的条件：

电场线是直线且初速度为。或与电场线共线

解决本题的关键知道电场线的疏密表示电场的强弱，沿电场线方向电势逐渐降低，掌握判断电势能

高低的方法，基础题.

9.答案：C

解析：

本题考查欧姆表的内部电路，明确中值电阻等于内阻，会由全电路欧姆定律求不同电流时的电阻值

当电流达到满偏电流的一半时，所测电阻与内部电阻相同，为中值电阻，中值电阻为：R为=3000

则有：E=/gXR内=3X10-3x300V=0.9V

再由/=晨疏得：R测=彳一/?内=6000,则C正确，AB。错误；

故选：C。

10.答案：D

解析：解：②设MN之间的距离为L,则由平抛运动的规律得

水平方向上：Lcosd=Vot

竖直方向上：Lsind=^gt2

由以上两个方程可以解得：L=邂嘤，

gcos20

2

t=-Votand,

所以②③可以求出.

①将初速度沿斜面和垂直于斜面进行分解，同时将加速度也同方向分解；当垂直于斜面的速度为零

时，小球距离斜面最远，由于初速度和加速度已知，故时间可求；所以①可以求出.

④在竖直方向上，由自由落体的速度公式可得在N点时竖直速度的大小：

2

Vy=gt=g'-VQtanO=2Votan0,

所以在N点时速度的大小为：y=J监+斤+47少为出

夹角的正切值为：tcm/?=*=2tcm0,

所以④可以求出.

故选：D.

小球做的是平抛运动，研究平抛运动的方法是把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究，水平

方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，两个方向上运动的时间相同.

本题就是对平抛运动规律的考查，平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动，和竖直方向

上的自由落体运动来求解.

11.答案：C

解析：解：AB.电容器的电容由本身的性质决定，与。和U无关，所以C不随。和U的变化而变化。

故4B错误。

CD.根据Q=CU,知。与U成正比。故C正确，。错误。

故选：Co

电容器的电容由本身的性质决定，与。和U无关，根据Q=CU,知。与U成正比。

解决该题的关键是明确知道电容器的电容与自身的组成有关，与电量以及电压无关，熟记电容的定

义式。

12.答案：C

解析：解：地面光滑，小车与木块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，木块没有从小车上

滑出，最终小车与木块的速度相等，木块与小车保持相对静止；

A、若小车的动量大于木块的动量，则小车与木块组成系统的总动量与小车动量方向相同，系统动量

方向水平向左，最终木块与小车一起向左左匀速直线运动，则木块向向右减速运动，直到速度为零，

然后向左左加速运动，最后与小车一起向左做匀速运动，即木块先减速、后加速、最后匀速运动，

故A错误；

B、若小车的动量大于木块的动量，则小车与木块组成系统的总动量与小车动量方向相同，系统动量

方向水平向左，小车先减速运动，最后与木块相对静止，一起向左左匀速直线运动，故B错误；

C、若小车的动量小于木块的动量，则小车与木块组成的系统总动量与木块动量方向相同，系统总动

量方向向右，最终木块与小车一起向右做匀速直线运动，木块先减速后匀速运动，故C正确；

若小车的动量小于木块的动量，则小车与木块组成的系统总动量与木块动量方向相同，系统总

动量方向向右，最终木块与小车一起向右做匀速直线运动，小车先向左做减速运动，然后向右做加

速运动，最后向右做匀速运动，故。错误；

故选：C.

地面光滑，小车与木块组成的系统动量守恒，由动量守恒定律分析答题。

小车与木块组成的系统动量守恒，根据题意确定系统动量方向，然后应用动量守恒定律即可正确解

题。

13.答案：B

解析：解：4、3、大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的

洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集的B板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到A板上，

故B板相当于电源的正极，A板相当于电源的负极，所以通过电阻R的电流从下到上，故A正确，B

错误。

C、D、当粒子受力平衡时，洛伦兹力与电场力相等，即：qvB=qE=*增大射入速度或增大磁

感应强度都可以使UM增大。故CZ）正确。

本题选择不正确的，故选：瓦

大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正负电荷受到的洛伦兹力方向，

从而确定相当于电源的正负极，从而得出通过电阻的电流方向.

根据洛伦兹力的方向判断物体的运动方向，此题还可以根据洛伦兹力与极板间产生的电场力平衡解

得磁流体发电机的电动势，注意确定正负电荷的洛伦兹力的方向是解题的关键.

14.答案：D

解析：解：当条形磁铁插入线圈的瞬间，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流。条形磁铁第一次

缓慢插入线圈时，磁通量增加慢。条形磁铁第二次迅速插入线圈时，磁通量增加快，但磁通量变化

量相同。

根据法拉第电磁感应定律第二次线圈中产生的感应电动势大，则磁通量变化率也大。

根据法拉第电磁感应定律第二次线圈中产生的感应电动势大，再欧姆定律可知第二次感应电流大，

即办>人.故ABC错误，。正确；

故选：Do

根据产生感应电流的条件分析有无感应电流产生。再根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的大

小，由欧姆定律分析感应电流的大小。

本题考查对电磁感应现象的理解和应用能力。感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变

化，首先前提条件电路要闭合。磁通量的变化率与感应电动势有关，感应电流的大小与感应电动势

大小有关，而通过横截面的电荷量却与通过线圈的磁通量变化及电阻阻值有关。

15.答案：A大

解析：解：(1)为了提高上的精确度，实验时大头针之间的距离应适当大一些，入射角适当大一些,

这样可以减小作图引起的误差；故4正确，BC错误；

(2)宽度大的玻璃砖中光线较长，测量误差较小，所以为了减小实验的误差，应选用宽度较大的玻璃

砖来测量。

故答案为：(1)/1；(2)大

(1)明确实验原理，知道为了减小实验的误差，大头针之间的距离适当大一些，入射角适当大一些。

(2)明确玻璃砖的作用，从而选择合适的玻璃砖进行实验。

解决本题的关键知道实验中需要注意的事项，以及知道实验的原理，明确应用作图的方法确定入射

角和折射角的基本方法。

16.答案：4.5；A；C

解析：解：(1)欧姆表的读数等于示数x倍率，则该电阻的阻值是：

R=4.5x1。=4.50.p-(V)—.

(2)因为电源的电动势大约3匕则电压表选择3v量程的测量误差较小，故电一I

压表选择：4通过电阻丝的最大电流大约=0.674所以电流表选择一।弓

R

0.6A量程的，故电流表选择：C.।——1|----

在实验中获得较大的电压调节范围，则滑动变阻器采用分压式接法，待测电阻丝的电阻远小于电压

表的内阻，属于小电阻，所以电流表采用外接法测量误差较小.如图所示.

故答案为：(1)4.5；(2)①4,C,②如上图所示.

(1)欧姆表的读数等于指针指示值与倍率的乘积.

(2)根据电源的电动势定电压表的量程，根据通过待测电阻丝的电流，确定电流表的量程，从而误差

的角度出发，根据金属丝的电阻确定滑动变阻器.

确为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，滑动变阻器采用分压式接法，根

据待测电阻与电流表、电压表内阻比较，确定电流表的内外接.

对于基本仪器的读数方法要掌握，本题要知道欧姆表的读数方法是指针指示值与倍率的乘积.对于

电路的设计可分为两部分，一部分是控制电路，根据要求选择变阻器的接法.二是测量电路，要减

小误差，用阻值比较法确定电流表内接法或外接法.

17.答案：解：(1)汽车转弯的速度为：v=20/n/s,汽车转弯时做圆周运动，所需要的向心力为：Fn=

—=1.3x104W；

R

(2)而汽车所受的最大静摩擦力为篇=1.4xIO，7,则巳＜fm,所以汽车不会发生侧滑。

答：(1)此时汽车转弯所需要的向心力大小为1.3xIO，'。

(2)若轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4xIO，2,则这辆车在这个弯道不会发生侧滑。

解析：(1)由向心力的表达式即可求出向心力的大小；

(2)根据汽车转弯所需的向心力与最大静摩擦力相比较即可判断汽车会不会发生侧滑；

本题关键寻找向心力的来源，将侧向最大静摩擦力与所需向心力比较，若静摩擦力不足提供向心力，

则车会做离心运动。

p-1r

18.答案：解：(1)通过电动机的电流等于灯泡的电流，即为：I=-^=^A=0.5A

(2)电动机两端的电压为：U=E-UL=6V-3V=3V

22

则电动机的输出功率为:Pdl=UI-Ir=(3x0.5-0.5x0.5)W=1.375V/

答：(1)通过电动机的电流为0.54

(2)电动机的输出功率为1.375W。

解析：(1)通过电动机的电流等于灯泡L的额定电流，由灯泡铭牌读出灯泡的额定电压和额定功率,

由P=U/求出通过电动机的电流。

(2)由串联电路规律可求得电动机两端的电压，然后根据电源的输出功率和电动机发热