2021届高三全国卷Ⅰ高考压轴考试卷理科综合物理试卷及解析

2021年2021届高三全国卷I高考压轴考试卷

理科综合物理试卷

★祝考试顺利★

（含答案）

第I卷（选择题，共48分）

一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14〜17

题只有一项符合题目要求，第18〜21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.用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28XJ。已知

普朗克常量为6.63X10T4J•s,真空中的光速为3.00X10'm•s-'。能使锌产生光电效应的

单色光的最低频率约为（）

A.1X10'4HzB.8X10"Hz

C.2X10'5HzD.8X10'5Hz

15.由消防带水龙头的喷嘴喷出水的流量是0.28m7min,水离开喷口时的速度大小为嗟m/s,

方向与水平面夹角为60°,在最高处正好到达着火位置，忽略空气阻力，则空中水柱的高度

和水量分别是（重力加速度g取10m/s2）（）

3

A.28.8m1.12X10Tm

B.28.8m0.672m3

C.38.4m1.29X10-2m3

D.38.4m0.776m3

16.使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二

宇宙速度，星球的第二宇宙速度彳与第一宇宙速度匕的关系是『g。已知某星球的半径

为地球半径/?的4倍，质量为地球质量"的2倍，地球表面重力加速度为g。不计其他星球的

影响，则该星球的第二宇宙速度为（）

A.B.

D.\JggR

17.在一空间有方向相反，磁感应强度大小均为8的匀强磁场，如图所示，垂直纸面向外的磁

场分布在一半径为a的圆形区域内，垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该

平面内有一半径为6（力也a）的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a

D

的圆形区域是同心圆。从某时刻起磁感应强度在At时间内均匀减小到亍则此过程中该线圈

产生的感应电动势大小为（）

FI氏6一4丁一。2—2才）

A.-2Lt-B-At

口下行一才）TT8下一23)

GAtD.2Lt-

18.如图所示，真空中有一点电荷甲固定在0点，虚线是其在周围空间产生的电场的三个等势

面，且相邻的两个等势面间电势差相同。实线是点电荷乙在电场中运动轨迹，S、肌力为运动

轨迹与等势面的交点，下列说法一定正确的是（）

A.电势力>（psB.甲、乙为同种电荷

C.电势能5淮“D.场强大小E>6

19.如图所示，矩形线圈面积为S,匝数为M线圈电阻为广，在磁感应强度为8的匀强磁场中

绕00'轴以角速度3匀速转动，外电路电阻为凡下列判断正确的是（）

NBS3R

A.电压表的读数为

业R+r)

B.当线圈由图示位置转过3。。的过程中，通过电阻制电荷量为许

C.在线圈转过一周的过程中，电阻/?上产生的焦耳热为

4j（斤J十r）

当线圈由图示位置转过30°时，通过电阻??的电流为第

D.・

20.如图所示，在粗糙的水平面上，质量分别为加和"的物块4、8用轻弹簧相连，两物块与水

平面间的动摩擦因数均为〃，当用水平力厂作用于8上且两物块共同向右以加速度与匀加速

运动时，弹簧的伸长量为x；当用同样大小的恒力尸沿着倾角为6的光滑斜面方向作用于8

上且两物块共同以加速度多匀加速沿斜面向上运动时，弹簧的伸长量为如则下列说法中正确

的是（）

A.若苏〃有必=x?

B.若灰加，有*=X2

C.若〃>sin0,有为>X2

D.若〃<sin0,有M<X2

21如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的轻质弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下

压缩弹簧至离地高度/7=0.1m处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块，通过传感器测量

到滑块的速度和离地高度〃并作出滑块的图象，其中高度从0.2m上升到0.35m范围内

图象为直线，其余部分为曲线，以地面为零重力势能面，g取10m/s2,由图象可知（）

A.小滑块的质量为0.1kg

B.轻弹簧原长为0.2m

C.弹簧最大弹性势能为0.5J

D.小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.4J

第II卷

二'非选择题：共62分，第22〜25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33〜34题为

选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共47分。

22.（6分）在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，电源的频率为50Hz,依次打

出的点为0、1、2、3、4…"。则:

⑴如用第2点到第6点之间的纸带来验证，必须直接测量的物理量

为、、,必须计算出的物理量

为、,验证的表达式为o

⑵下列实验步骤操作合理的排列顺序是o（填写步骤前面的字母）

A.将打点计时器竖直安装在铁架台上

B.先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落

C.取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻个面）重新做实验

D.将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带

E.选择一条纸带，用刻度尺测出重物下落的高度白、九、%、…、hn,计算出对应的瞬时速度

匕'3、匕'vn

1

F.分别算出］加，和Rg垢在实验误差允许的范围内看是否相等

23.（9分）在测定某金属的电阻率实验中:

图1图2图3

⑴某学生进行了如下操作：

①利用螺旋测微器测金属丝直径d,如图1所示，则d=mm。

②测量金属丝电阻凡的电路图如图2所示，闭合开关S,先后将电压表右侧接线端。接a、b

点时，电压表和电流表ZE数如表1所不。

该学生认真观察到两次测量中，电流表的读数几乎未变，发生这种现象的原因

是，比较合理且较准确的金属丝电阻凡测=Q（保留两位有效

数字），从系统误差角度分析，尺的测量值与其真实值凡真比较，尺测凡真（填“=”

或“<”)o

表1

/(A

UN)

)

0.1

接线端。接a1.84

5

0.1

接线端。接b2.40

5

表2

/(A

〃(V)

)

0.2

接线端户接a2.56

2

0.2

接线端P接b3.00

0

⑵另一同学找来一恒压电源，按图3的电路先后将接线端。分别接a处和6处，测得相关数

据如表2所示，该同学利用该数据可算出凡的真实值为Oo

24.（12分）如图所示，倾角a=30°的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上放一长2=

1.8m、质量43kg的薄木板，木板的最右端叠放一质量S=1kg的小物块，物块与木板间

的动摩擦因数〃=彳。对木板施加沿斜面向上的恒力尸，使木板沿斜面由静止开始做匀加速

直线运动。设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s?,物块可

视为质点。

⑴为使物块不滑离木板，求力尸应满足的条件；

⑵若尸=37.5N,物块能否滑离木板？若不能，请说明理由；若能，求出物块滑离木板所用

的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离。

25.（20分）如图所示，一对平行的粗糙金属导轨固定于同一水平面上，导轨间距£=0.2m,

左端接有阻值/?=0.3Q的电阻，右侧平滑连接一对弯曲的光滑轨道。仅在水平导轨的整个区

域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小8=1.0To一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1

Q的金属棒数垂直放置于导轨上，在水平向右的恒力尸作用下从静止开始运动，当金属棒通

过位移x=9m时离开磁场，在离开磁场前已达到最大速度。当金属棒离开磁场时撤去外力尸，

接着金属棒沿弯曲轨道上升到最大高度〃=0.8m处。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数〃=

2

0.1,导轨电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触，取g=10m/so

求：

⑴金属棒运动的最大速率iz；

⑵金属棒在磁场中速度为决寸的加速度大小;

⑶金属棒在磁场区域运动过程中，电阻上产生的焦耳热。

（-）选考题：共15分。请考生从2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一

题计分。

33.【物理一一选修3-3】（15分）

（1）（5分）一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程a6、be、cd、而回到原

状态，其丈7图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点0。下列判断正确的是（）

A.气体在a、c两状态的体积相等

B.气体在状态a时的内能小于它在状态c时的内能

C.在过程“中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功

D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功

（2）（10分）如图所示，内壁光滑、足够高的圆柱形汽缸竖直放置，内有一质量为勿的活塞

封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S,外界大气压强为自，缸内气体温度为小

现对汽缸内气体缓慢加热，使气体体积由■增大到修,该过程中气体吸收的热量为Q,停止加

热并保持体积%不变，使其降温到不，已知重力加速度为g,求：

⑴停止加热时缸内气体的温度;

⑵降温过程中气体放出的热量。

34.【物理---选修3-4】（15分）

（D（5分）如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、6、c分别位于直角三角形的三个顶点

上，已知ab=6m,ac=8m0在G=0时刻a、。同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所

形成的机械波在水平面内传播，在心=4s时c点开始振动，则下列说法正确的是（）

（填正确答案的标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每错选1个扣3

分，最低得分为0分）。

____i

甲乙

A.该机械波的传播速度大小为2m/s

B.该列波的波长是2m

C.两列波相遇后，c点振动加强

D.两列波相遇后，c点振动减弱

（2）.（10分）激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光

的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。

a.如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成30°角斜向下的激

光，在水平光屏上"点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖，激光光斑移至

水平光屏上的〃点。测得玻璃砖厚度为仁:cm,励仁6=2cm。根据以上信息，求该玻璃砖

的折射率"；

b.为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为d的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），

在双缝后面距离为L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的

中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为a,求该激光的波长。

2021年2021届高三全国卷I高考压轴考试卷

理科综合物理参考答案

14.

【答案】：B

,4

【解析】：：根据爱因斯坦光电效应方程£=，，一%=小一力人,代入数据解得k0^8X10Hz,

B正确。

15.

【答案】：A

【答案】：：水离开喷口后做斜抛运动，将运动沿水平方向和竖直方向分解，在竖直方向上：

vy=ksin0代入数据可得（=24m/s故水柱能上升的高度力=壮=28.8m

2g

水从喷出到最高处着火位置所用的时间t=-代入数据可得t=2.4s

g

Q28

故空中水柱的水量为2.4m3=1.12X10-2A项正确。

oU

16.

【答案】：c

【解析】：地球的第一宇宙速度匕=4疏星球表面的重力加速度g'=洒=黑=*,星球

的第一宇宙速度/R该星球的第二宇宙速度/2=//,

=q部』I/,,故选项c正确。

17.

【答案】：D

【解析】：磁感线既有垂直纸面向外的，又有垂直纸面向里的，所以可以取垂直纸面向里的方

D

向为正方向。磁感应强度大小为8时线圈磁通量0,=nB"一卦-n8#磁感应强度大小为,

11

时线圈磁通量--n5a2,因而该线圈磁通量的变化量的大小为△0=|痣

1

一口|=,1180—2力。根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势的大小为E=

哈AH1。故选项D正确。

18.

【答案】：BC

【解析】：本题考查电场强度、电势和电势能等。由于题中没有给出固定在0点的点电荷甲

的电性，不能判断出队S两点电势高低，选项A错误；根据点电荷乙在电场中运动轨迹可知，

甲、乙为同种电荷，选项B正确；点电荷乙在电场中从"运动到乂电场力做正功，电势能减

小，电势能EQ&,选项C正确；根据点电荷电场强度公式可知，场强大小Es〈E",选项D错误。

19.

【答案1AD

【解析】：电动势的最大值上=底3,有效值£=考=第＜,电压表的示数为路端电压的有

效值，解得匕舟=笥;；，A正确；线圈由题图所示位置转过30。的过程中，通过电

/

1-

Nk①人BS-BSs\n600)

阻R的电荷量q=,B错误；在线圈转过一周的时间

R+rR+rnIr

,一人工…&日I)2n,c错误；电流的最大值为4=会=鳖®,

内电阻/?上产生的热量0=不­—

K3(什厅HIrHIr

电流的瞬时值表达式为/=/“sin3t,从题图所示位置转过30°时，3七,此时的电流为

/“NBSu).

2=2(R+r\D正确。

20.

【答案】：AB

【解析】：在水平面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有

F—〃(m+助g=(m+例Si①

隔离物块4根据牛顿第二定律，有

FLumg=ma、(2)

联立①②解得后=高才③

在斜面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有

F—{rrrVM)gs\n8=(//H-酚&@

隔离物块4根据牛顿第二定律，有

Frj-mgs\n0=ma2⑤

联立④⑤解得尸T=吊尸⑥

M-vm

比较③⑥可知，弹簧弹力相等，与动摩擦因数和斜面的倾角无关，故A、B正确，C、D错误。

21.

【答案】：BC

【解析】：在从0.2m上升到0.35m范围内，kE*=XE产mgkh,图线的斜率绝对值

△n

03_

=-

NQCTzN=2W=mg,所以m=0.2kg,故A错误；在&•〃图象中，图线的斜率表示滑块

所受的合外力，由于高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余部分为曲线，说明

滑块从0.2m上升到0.35m范围内所受作用力为恒力，从力=0.2m开始滑块与弹簧分离，弹

簧的原长为0.2m,故B正确；根据能的转化与守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的

重力势能即为弹簧最大弹性势能，所以a=磔42=0.2X10义(0.35—0.1)J=0.5J,故C

正确；由图可知，当力=0.18m时的动能最大为a=0.32J,在滑块整个运动过程中，系统

的动能'重力势能和弹性势能之间相互转化，因此动能最大时，滑块的重力势能与弹簧的弹性

势能总和最小，根据能量守恒定律可知E'=E—E产E/mgh-E〃=0.5J+0.2X10X0.1J

-0.32J=0.38J,故D错误。

22.【答案】：：(1)第2点到第6点之间的距离总

第1点到第3点之间的距离饱

第5点到第7点之间的距离匕

第2点的瞬时速度4第6点的瞬时速度％

1212

mgh2b=-^mvb-jmv2

⑵ADBCEF

【解析】：(1)要验证从第2点到第6点之间的纸带对应重物的运动过程中机械能守恒，应测出

第2点到第6点的距离色，要计算第2点和第6点的速度力和外,必须测出第1点到第3点

11

之间的距离垢和第5点到第7点之间的距离%,机械能守恒的表达式为侬色=5/欣一乃最

⑵实验操作顺序为ADBCEF。

23.【答案】：：(1)①1.704②电压表内阻远大于金属丝电阻，电压表分流几乎为零12<

(2)13

【解析】：⑴①由题图所示螺旋测微器可知，螺旋测微器示数为1.5mm+20.4X0.01mm=1.704

mm。②由表中实验数据可知，电压表接a、6两点时，电流表示数不变，电压表示数变化较大，

说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为零，电流表分压较大，电流表应采用外接法，

电压表应接a点，金属丝电阻凡测=9=瞿0^12Q；电流表采用外接法，由于电压表分

流作用，电流表的测量值大于真实值，由欧姆定律可知，金属丝电阻测量值小于真实值。

(2)由表中实验数据知，尺=四/，则凡=§一吊=13Oo

la/b

24.

【答案】：：(1)20N<£30N(2)能1.2s0.9m

【解析】：(1)以物块和木板整体为研究对象，由牛顿第二定律得尸-(人而外ina=(M+而a

以物块为研究对象，由牛顿第二定律得片一联ina=ma

又EWEm=〃嘤。sa解得厂W30N

又a>0解得Q20N所以20N</^30No

⑵因尸=37.5N>30N,所以物块能够滑离木板，隔离木板，由牛顿第二定律得

F—口mgcosa—Mgsina=Ma、

隔离物块，由牛顿第二定律得/Jmgcosa-mgsina=ma2

1

设物块滑离木板所用时间为t木板的位移

1

物块的位移X2=］名F

物块与木板分离的临界条件为kx=x、-X2=L

联立以上各式解得±=1.2s

物块滑离木板时的速度v=a2t

由公式-2gxsina=0—v解得x=0.9m。

25.

【答案】：见解析

【解析】：（1）金属棒从出磁场到上升到弯曲轨道最高点，根据机械能守恒定律得:

1,小

~^m\/=mgh①

由①得：>=/许=4m/so②

⑵金属棒在磁场中做匀速运动时，设回路中的电流为/,根据平衡条件得

F=B/L+umg③

BLv

jR+r④

联立②③④式得f=0.6N⑤

金属棒速度为今寸，设回路中的电流为/',根据牛顿第二定律得

F—BTL—nmg=ma⑥

,BLv

/-2（/?+r）⑦

2

联立②⑤⑥⑦得：a=1m/s0⑧

⑶设金属棒在磁场区域运动过程中，回路中产生的焦耳热为。，根据功能关系：

12

Fx=〃mgx+^v+0⑨

R

则电阻R上的焦耳热4一0工0⑩

联立⑤⑨⑩解得：&=1.5Jo

33.