2021年高考物理真题卷02（新课标卷）

二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求,

第19~21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。

14.太阳内部核反应的主要模式之一是质子一质子循环，循环的结果可表示为4；H->；He+2；e+2v,己知;H和:He的

质量分别为g>=L»O78u和,”“=4.0026u,lu=931MeV/c，2,c,为光速。在4个;H转变成1个;He的过程中，释放的

能量约为

A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV

【答案】C

6l9

­,LA（Ac\2AAE931X10X1.6X10J

【解析】由△£=△”202知加"一九一—=--------------------

'「）c29xl016

®1.7xl0-27kg0.9xl()akg,忽略电子质量，贝心AE=(4X1.0078H-4.0026M)-c2*26MeV,故

C选项符合题意；

15.一辆汽车沿平直道路行驶，其广，图象如图所示。在匚0至h=40s这段时间内，汽车的位移是

A.0B.30m

C.750mD.1200m

【答案】c

【解析】在v-t图像中图线与时间轴围成的面积表示位移，故在40s内的位移为

x=，x(10+40)x30(m)=750m,C正确。

16.如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块尸，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力尸作用

在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示尸离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示尸和

x之间关系的图象可能正确的是

o

【答案】A

【解析】由牛顿运动定律，F-mg+Fn=ma,/卯=k(xo-x),kxo=mg,联立解得尸="同+打，对比题给的四个图象,

可能正确的是A。

17.如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界从。点射入，从方点射出。下

列说法正确的是

x

；xBXI

」I1

IXXX

I

I

I

I

I

IXXgX：

A.粒子带正电

B.粒子在6点速率大于在a点速率

C.若仅减小磁感应强度，则粒子可能从〃点右侧射出

D.若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短

【答案】C

【解析】由左手定则确粒子的电性，由洛伦兹力的特点确定粒子在，、。两点的速率，根据q田=根匕确定

粒子运动半径和运动时间。由题可知，粒子向下偏转，根据左手定则，所以粒子应带负电，故A错误；由于

洛伦兹力不做功，所以粒子动能不变，即粒子在匕点速率与a点速率相等，故B错误；若仅减小磁感应强度，

由公式4由=根匕得：「=一£，所以磁感应强度减小，半径增大，所以粒子有可能从万点右侧射出，故C

rqB

正确，若仅减小入射速率，粒子运动半径减小，在磁场中运动的偏转角增大，则粒子在磁场中运动时间一定

变长，故D错误。

18.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动.如图所

示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为也、以，近地点到地心的距离为广，地球质量为加，引力常量为G。

则

B.>v2,Vj>

C.V,<v2,v,=^^

D.v,<v2,vt>

【答案】B

【解析】“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功，动能减小，所以匕＞为，过近地点圆周运动的速

度为「产

由于“东方红一号”在椭圆上博动,所以匕故B正确。

19.如图，柔软轻绳ON的一端。固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N。初始时，。仞竖直

TT

且MN被拉直，0M与MN之间的夹角为a（a＞一）。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角a不变。

2

在0M由竖直被拉到水平的过程中

A.上的张力逐渐增大

B.MN上的张力先增大后减小

C.0M上的张力逐渐增大

D.0M上的张力先增大后减小

【答案】AD

【解析】以重物为研究对象，受重力帆?，0M绳上拉力B,MN上拉力由题意知，三个力合力始终为零,

矢量三角形如图所示，在Fz转至水平的过程中，上的张力Q逐渐增大，0M上的张力月先增大后减小,

所以AD正确，BC错误。

mg'

【名师点睛】本题考查动态平衡，注意重物受三个力中只有重力恒定不变，且要求两力的夹角不变，

两力的大小、方向都在变。三力合力为零，能构成封闭的三角形，再借助圆，同一圆弧对应圆周角不变，难

度较大。

20.空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线

的电阻率为小横截面积为S,将该导线做成半径为，•的圆环固定在纸面内，圆心。在上。，=0时磁感应强度

的方向如图（a）所示。磁感应强度B随时间，的变化关系如图（b）所示，则在仁0到4A的时间间隔内

图（a）

A.圆环所受安培力的方向始终不变

B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向

圆环中的感应电流大小为警

C.

4fop

圆环中的感应电动势大小为驾■

D.

4%

【答案】BC

【解析】AB、根据8-/图象，由楞次定律可知,线圈中感应电流方向一直为顺时针•，但在m时刻，磁场的方

向发生变化，故安培力方向用的方向在t。时刻发生变化，则A错误，B正确;

CD、由闭合电路欧姆定律得：1=-,又根据法拉第电磁感应定律得：E=包="巴二，又根据电阻定

RArM2

律得：R=p——,联立得：/=六，则C正确，D错误。故本题选BC。

S4M

21.如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，。点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释

放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达8点。在从A到B的过程中，物块

AOB

A.加速度先减小后增大

B.经过。点时的速度最大

C.所受弹簧弹力始终做正功

D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功

【答案】AD

【解析】物体从A点到。点过程，弹力逐渐减为零，刚开始弹簧弹力大于摩擦力，故可分为弹力大于摩擦

力过程和弹力小于摩擦力过程：弹力大于摩擦力过程，合力向右，加速度也向右，由于弹力减小，摩擦力不

变，小球所受合力减小加速度减小，弹力等于摩擦力时速度最大，此位置在A点与。点之间：弹力小于摩

擦力过程，合力方向与运动方向相反，弹力减小，摩擦力大小不变，物体所受合力增大，物体的加速度随弹

簧形变量的减小而增加，物体作减速运动；从。点到8点的过程弹力增大，合力向左，加速度继续增大，

选项A正确、选项B错误；从4点到。点过程，弹簧由压缩恢复原长弹力做正功，从。点到8点的过程,

弹簧伸长，弹力做负功，故选项C错误；从A到8的过程中根据动能定理弹簧弹力做的功等于物体克服摩

擦力做的功，故选项D正确。

三、非选择题：共174分，第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~38题为选考题，考生根据

要求作答。

（一）必考题：共129分。

22.（6分）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打

出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还

有4个打出的点未画出。在ABCOE五个点中，打点计时器最先打出的是点，在打出C点时物块的速

度大小为m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为m/s2（保留2位有效数字）。

012345678910

【答案】（1）A（2）0.233（3）0.75

【解析】分析可知，物块沿倾斜长木板最匀加速直线运动，纸带上的点迹，从A到E,间隔越来越大，可知，

物块跟纸带的左端相连，纸带上最先打出的是A点；在打点计时器打C点瞬间，物块的速度

迪=生堂"二m/s=0.233m/s；根据逐差法可知，物块下滑的加速度

c2T2x0.1

X-X.（6.15-3.15）x102,2cru,2

CEC2

a=CEJC=\-----------------------）-----m/s=0.75m/s-»

4T24x0.12

23.（9分）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度f的关系，

图中Vi和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，Ro为定值电阻（阻值100。）；S为开关，E为电源。实验中

二极管置于控温炉内，控温炉内的温度f由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为50.

O^A时得到的某硅二极管U-/关系曲线。回答下列问题：

（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0NA,应调节滑动变阻器R,使电压表Vi的示数为“=

mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度f升高时，硅二极管正向电阻（填“变大”或“变小”），

电压表Vi示数（填"增大’或“减小”），此时应将R的滑片向（填“A”或"B”）端移动，以使

必示数仍为S。

（2）由图（b）可以看出U与r成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为I半I

Ar

=xlO-3V/℃（保留2位有效数字）。

【答案】（1）5.00变小增大B（2）2.8

【解析】（1）Ui=/Ro=lOOCx5Oxio6A=5x103v=5mV由R=+,/不变，温度升高，U减小，故R减小；

由于R变小，总电阻减小，电流增大；描两端电压增大，即W表示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，

故华东变阻器向右调节，即向B短调节。

|A（7|

（2）由图可知，石-=2.8x10-3V/℃

24.（13分）雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作

用且雨滴质量不变，重力加速度为g。

（1）质量为〃?的雨滴由静止开始，下落高度力时速度为“，求这一过程中克服空气阻力所做的功W。

（2）将雨滴看作半径为/•的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力户无户户，其中丫是雨滴的速度,

4是比例系数。

a.设雨滴的密度为p,推导雨滴下落趋近的最大速度叫与半径，•的关系式；

b.示意图中画出了半径为八、也（n＞卷）的雨滴在空气中无初速下落的v-f图线，其中对应半径为

八的雨滴（选填①、②）；若不计空气阻力，请在图中画出雨滴无初速下落的VT图线。

（3）由于大量气体分子在各方向运动的几率相等，其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动方

向面积为S的圆盘，证明：圆盘以速度V下落时受到的空气阻力/8V2（提示：设单位体积内空气分子数为〃，

空气分子质量为，”0）。

【答案】⑴mgh-轲2（2）a.%=护空;b.见解析（3）见解析

【解析】（1）根据动能定理强助一皿=5m/

,19

可得W=mgh--mu^

（2）a.根据牛顿第二定律机=〃以

当加速度为零时，雨滴趋近于最大速度站

42

雨滴质量机=§兀一夕

由〃=（）,可得，雨滴最大速度.=栏皆

b.①

如答图2

（3）根据题设条件：大量气体分子在各方向运动的几率相等，其对静止雨滴的作用力为零。以下只考虑雨滴

下落的定向运动。

简化的圆盘模型如答图3。设空气分子与圆盘碰撞前后相对速度大小不变。在加时间内，与圆盘碰撞的空气

分了,质量为Aw=Su△切

答图3

以厂表示圆盘对气体分子的作用力，根据动量定理，

有FAr<xA/nxv

得Focnm^Sv1

由牛顿第三定律，可知圆盘所受空气阻力

v2

采用不同的碰撞模型，也可得到相同结论。

25.（19分）小明受回旋加速器的启发，设计了如图1所示的“回旋变速装置”。两相距为d的平行金属栅极板M、

2冗m

N,板M位于x轴上，板N在它的正下方。两板间加上如图2所示的幅值为Uo的交变电压，周期及=一^。

板M上方和板N下方有磁感应强度大小均为8、方向相反的匀强磁场。粒子探测器位于y轴处，仅能探测

到垂直射入的带电粒子。有一沿x轴可移动、粒子出射初动能可调节的粒子发射源，沿），轴正方向射出质量

为，小电荷量为q（g>0）的粒子。r=0时刻，发射源在（x,0）位置发射一带电粒子。忽略粒子的重力和

其它阻力，粒子在电场中运动的时间不计。

（1）若粒子只经磁场偏转并在）=并处被探测到，求发射源的位置和粒子的初动能;

（2）若粒子两次进出电场区域后被探测到，求粒子发射源的位置x与被探测到的位置y之间的关系

【答案】（1）%=>0，（如）（2）+2〃闷&+京JyqBj+4mqU。

2m

y_d+2J（y+d）-+/§2―2”4

3（y+d）+--^y+dyq~B~+2mqUa

【解析】】（1）发射源的位置

粒子的初动能：E,,=（网）.

KOC2m

（2）分下面三种情况讨论：

⑴如图1,Ek0>2qUa

和1mv；=-mvl-qU0,-mv[=|mvf-qU0

及x=y+2(5+Rj

得x=y

(ii)如图2,qU0<Ek0<2qU0

由一y_d=等、&叫

BqBq

1

=—mv；2

22

及x=3(—y—d^+2与

得x

(iii)如图3,EkQ<qUa

y

S)

…喈、氏Bq

及x=(-y—d)+4月

0

（二）选考题：共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则

每科按所做的第一题计分。

33.[物理一选修3-3]（15分）

（1）（5分）如p-V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是力、

小、Tu用NnN2、M分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则M_

—Ni,TiM（填“大于”“小于”或“等于”）

【答案】大于等了大于

【解析】1、2等体积，2、3等压强由叱=”RT得：空=岑幺，V,=V2,故景=禀，可得：TI=2T2,即

121]12

T1,由于分子密度相同，温度高，碰撞次数多，故NI>N2；由于pM=P3L；故7>T3；则7>不，又P2=P3,

2状态分析密度大，分析运动缓慢，单个分子平均作用力小，3状态分子密度小，分子运动剧烈，单个分子平

均作用力大。故3状态碰撞容器壁分子较少，即N2>M。

（2）（10分）如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0cm的水银柱，水银柱下密封

了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，

且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76cmHg,环境温度为296K。

ill12-0cm

2.0cm-1T

（1）求细管的长度;

（2）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体

的温度。

【答案】(DL=41cm(2)7=312K

【解析】（1）设细管的长度为L,横截面的面积为S,水银柱高度为人；初始时，设水银柱上表面到管口的距

离为历，被密封气体的体积为匕压强为p；细管倒置时，气体体积为0,压强为0。由玻意耳定律有

pV=p\Vi①

由力的平衡条件有

p=po+pgh②

pt-po-pgh③

式中，〃、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，po为大气压强。由题意有

V=SCL-hi-h）④

V,=S（L-/i）⑤

由①②③④⑤式和题给条件得

L=41cm⑥

（2）设气体被加热前后的温度分别为To和7,由盖-吕萨克定律有

VV.

亍二不t⑦

'o1

由④⑤⑥⑦式和题给数据得

7^=312K⑧

34.［物理一选修3T）（15分）

（1）（5分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在仁0和U0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。己知该

波的周期7>0.20So下列说法正确的是

A.波速为0.40m/s

B.波长为0.08m

C.户0.08m的质点在f=0.70s时位于波谷

D.x=0.08m的质点在r=0.12s时位于波谷

E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s,则它在该介质中的波长为0.32m

【答案】ACE

【解析】根