用电脑Ecel研究几个高考物理试题-五年（2017-2021）高考物理真题分项汇编（全国通用）（原卷版）

用电脑EXCEL研究近5年几道物理高考题（解析版）

1.2021湖南卷第6题.如图，理想变压器原、副线圈匝数比为々：巧，输入端C、O接入电

压有效值恒定的交变电源，灯泡L卜L2的阻值始终与定值电阻R。的阻值相同。在滑动变阻

器R的滑片从"端滑动到匕端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列

说法正确的是（）

A.Li先变暗后变亮，L2一直变亮

B.Li先变亮后变暗，L2一直变亮

C.Li先变暗后变亮，L2先变亮后变暗

D.Li先变亮后变暗，L2先变亮后变暗

2.2021全国甲卷第11题.如图，一倾角为6的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出）,

相邻减速带间的距离均为d,减速带的宽度远小于d；一质量为小的无动力小车（可视为质

点）从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带

时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。

小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下。

已知小车与地面间的动摩擦因数为〃，重力加速度大小为g。

（1）求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能；

（2）求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能；

（3）若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的

机械能，则L应满足什么条件？

(无动力)小车

3.2021广东卷第13题.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、乙相隔电=3.5xlO-2m,乙与边框。相隔$2=2.0xl(T2m,

算珠与导杆间的动摩擦因数4=0/。现用手指将甲以0.4m/s的初速度拨出，甲、乙碰撞后

甲的速度大小为O.lm/s,方向不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度g取10m/s2。

(1)通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框①

(2)求甲算珠从拨出到停下所需的时间。

算珠归零状态

.......L.........

边框哪什叶市而!

边框匕/

2021浙江卷第20题.机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示，质量机=1.0xl()3kg的

汽车以片=36km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s=20m处，驾驶员发

现小朋友排着长/=6m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前。

假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间。

(1)求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小；

(2)若路面宽L=6m,小朋友行走的速度％=0.5m/s,求汽车在斑马线前等待小朋友全

部通过所需的时间;

（3）假设驾驶员以V2=54m/h超速行驶，在距离斑马线s=20m处立即刹车，求汽车到

斑马线时的速度。

1.2020全国2卷第12题

12.如图，一竖直圆管质量为M,下端距水平地面的高度为H,顶端塞有一质量为胆的小球。

圆管由静止自由下落，与地面发生多次弹性碰撞，且每次碰撞时间均极短；在运动过程中，

管始终保持竖直。已知M=4,〃，球和管之间的滑动摩擦力大小为4mg,g为重力加速度的大

小，不计空气阻力。

（1）求管第一次与地面碰撞后的瞬间，管和球各自的加速度大小；

（2）管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，求管上升的最大高度；

（3）管第二次落地弹起的上升过程中，球仍没有从管中滑出，求圆管长度应满足的条件。

H

【答案】（1）“i=2g,s=3g；（2）H,=—W；（3）L>—W

【解析】（1）管第一次落地弹起的瞬间，小球仍然向下运动。设此时管的加速度大小为国,

方向向下；球的加速度大小为生，方向向上；球与管之间的摩擦力大小为f由牛顿运动定

律有

Ma\=Mg+f①

mai-f-mg②

联立①②式并代入题给数据，得m=2g,〃2=3g③

（2）管第一次碰地前与球的速度大小相同。由运动学公式，碰地前瞬间它们的速度大

小均为%=12gH④

方向均向下。管弹起的瞬间，管的速度反向，球的速度方向依然向下。

设自弹起时经过时间九，管与小球的速度刚好相同。取向上为正方向，由运动学公式

2fl⑤

联立③④⑤式得6=2、一⑥

5Vg

设此时管下端高度为加，速度为力由运动学公式可得匕=%乙-gaj；⑦

u=%一砧⑧

由③④⑥⑧式可判断此时心0。此后，管与小球将以加速度g减速上升生，到达最高点。

V2

由运动学公式有加=7-⑨

-2g

设管第一次落地弹起后上升的最大高度为Hx,则H产团+〃2⑩

17

联立③④⑥⑦⑧⑨⑩式可得—

25

（3）设第一次弹起过程中球相对管的位移为小。在管开始下落到上升〃这一过程中，由动

能定理有贴（〃-4）+侬（〃-4+小）-4侬小=0⑫

4

联立⑪⑫式并代入题给数据得玉⑬

同理可推得，管与球从再次下落到第二次弹起至最高点的过程中，球与管的相对位移

4

x-ix2--Hi@

设圆管长度为乙管第二次落地弹起后的上升过程中，球不会滑出管外的条件是Xi+xzW/⑮

15?

联立⑪⑬⑭⑮式，Z应满足条件为L2不-H⑯

用电脑Excel研究

第一次碰撞后上升数据表

管和球速度位移数据表

tv管v球th管h球H相对

010-100000

0.18-70.10.9-0.851.75

0.26-40.21.6-1.43

0.34-10.32.1-1.653.75

0.4220.42.4-1.64

0.5110.52.55-1.454

0.6000.62.6-1.44

速度图象

V管

—■—V球

位移图象

第二次碰撞后上升数据表

x相4管-h

tV管V球th管h球

球

07.2-7.20000

0.15.2-4.20.10.62-0.571.19

0.23.2-1.20.21.04-0.841.88

0.2881.441.440.2881.24416-0.829442.0736

0.31.321.320.31.26072-0.812882.0736

0.40.320.320.41.34272-0.730882.0736

0.432000.4321.34784-0.725762.0736

速度图象:

位移图象

--h管

-«-h球

x相=瞪-11球

2.2020山东卷第12题

12.如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反

且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形。一位于。孙平面内的刚性导

体框"Me在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动（不发生转动）。从图示位置开始计

时，4s末be边刚好进入磁场。在此过程中，导体框内感应电流的大小为/,碗边所受安培

力的大小为2小二者与时间r的关系图像，可能正确的是（）

【答案】BC

【解析】AB.因为4s末A边刚好进入磁场，可知线框的速度每秒运动一个方格，故在O~ls

p

内只有ae边切割磁场，设方格边长为L,根据耳=2BLu,/,=-±

可知电流恒定；2s末时线框在第二象限长度最长，此时有马=35。丫，A=鲁，可知

2~4s线框有一部分进入第一象限，电流减小，在4s末同理可得“与

综上分析可知A错误，B正确；

CD.根据月〃=皿©,

可知在O~ls内"边所受的安培力线性增加；1s末安培力为尺/,=8/J

33

在2s末可得安培力为修=砒匕人2LFabC=B-It-2L=3Fab

由图像可知C正确，D错误。

故选BCo

用电脑Excel做的图象如下:

从此图象可知，BC正确。

3.2020上海等级考第20题

20、（15分）足够长的斜面与水平之间的倾角为37”。质量为2kg物体静止在斜面底端。在平

行于斜面向上的外力F=24N的作用下沿斜面向上运动，经过2s后撒去外力F.物体与斜面间

的滑动摩擦系数为0.5,且最大静摩擦力可近似等于滑动摩擦力。求：

（1）物体在斜面上向上滑行的时间。

（2）求上行过程中撤去F前后物块受到的摩擦力做功之比k.

（3）在S-t图像中画出减速阶段的图线。（t=0时、物体在S=0处）

（4）分析说明为什么物块动能与势能相等的位置仅出现在物体沿斜面下滑的过程中，并求出

该位置离斜面底墙的距离L.（取斜面底端为零势能面）

【解析】

（1）加速运动阶段b-mgsin。一〃cos。=〃叼，代入数据解得q=2加//

末速度匕=%4=Amis

减速运动阶段（撤去F后），瞥sin。-9服cos6=Am2，代入数据解得％=-1。机/52

时间t2=-~—=0.4s

物体在斜面上向上滑行的时间，=%+L=2.4s

（2）【解法1】公式法

上行过程中撤去F前物块受到的摩擦力做功叼।="ngcos。％

],

其中&=—a/,=

上行过程中撤去F后物块受到的摩擦力做功吗2=pmgcosd今

其中x--0.8，〃或w==0.8/M

2一2-一-2a2

所以上行过程中撤去F前后物块受到的摩擦力做功之比k=5。

【解法2】图象法

v-t图象：

Iv|

根据图象中的“面积法”求位移：%,=-x4x2m=4m，x=-x4x0.4m=0.8加

222

所以上行过程中撤去F前后物块受到的摩擦力做功之比k=g%=5。

#2

(3)在S-1图像中画出减速阶段的图线。(t=0时，物体在S=0处)，电脑Excel作图如下:

（4）设在物体沿斜面上滑的过程中，动能与势能相等的位置离斜面底墙的距离为L.

①加速上滑阶段

Ep=mgLsm0

1

Ek--mv"-ma［L,令=代入数据得12L=4L,无解。

②减速上滑阶段

Ep-mgLs'mG

1,

Ek=-wv,+W«2（L-XI）,令昂=耳，代入数据解得L=8m,大于总位移2.4m，不符合

实际。

所以物块动能与势能相等的位置不会出现在物体沿斜面上滑的过程中，即仅出现在物体沿斜

面下滑的过程中。

③在物体沿斜面下滑的过程中，动能与势能相等的位置离斜面底墙的距离L.

动能定理：（mgsin-/Mngcos^）-（x+x-L）=Ek-0

重力势能：Ep-mgLsm0

令Ep=用,代入数据解得L=1.2m.

［考察知识］力学综合，

［核心素养］科学思维

4.2019年高考全国3理综卷第25题.（20分）

静止在水平地面上的两小物块A、B,质量分别为nu=L0kg,〃加=4.0kg；两

者之间有一被压缩的微型弹簧，A与其右侧的竖直墙壁距离/=1.0m,如图所示。

某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、8瞬间分离，两物块获得的动能之和为

Ek=10.0Jo释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、3与地面之间的动摩

擦因数均为“0.20。重力加速度取g=10m/s2。A、3运动过程中所涉及的碰撞均为

弹性碰撞且碰撞时间极短。

（1）求弹簧释放后瞬间A、3速度的大小；

（2）物块A、8中的哪一个先停止？该物块刚停止时A与8之间的距离是多

少？

(3)A和8都停止后，A与8之间的距离是多少？

【解法1】公式法

(1)设弹簧释放瞬间A和8的速度大小分别为％、V8,以向右为正，由动量

守恒定律和题给条件有

O-mAVA-mBVB®

Ek=-^,nAvA+^mBvB2②

联立①②式并代入题给数据得

VA=4.0m/s,VB=1.0m/s

(2)A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等，因而两者滑动时加速度大小

相等，设为服假设A和8发生碰撞前，已经有一个物块停止，此物块应为弹簧释

放后速度较小的瓦设从弹簧释放到3停止所需时间为h8向左运动的路程为SB。，

则有

==2

mRa=@aflg2ni/S

sB=vBt-^ar⑤SB=1X0.5-2X0.5'/2=0.25m

vB-at=o(6)t=vB/a=0.5s

在时间/内，A可能与墙发生弹性碰撞，碰撞后A将向左运动，碰撞并不改变

A的速度大小，所以无论此碰撞是否发生，A在时间/内的路程义都可表示为

SA=VAT--at2⑦SA=4X0.5-2X0.572=1.75m

2

联立③④⑤⑥⑦式并代入题给数据得

54=1.75m,.VB=0.25m⑧

这表明在时间/内A已与墙壁发生碰撞，但没有与8发生碰撞，此时4位于出

发点右边0.25m处。B位于出发点左边0.25m处，两物块之间的距离s为

,v=0.25m+0.25m=0.50m⑨

(3)用寸刻后A将继续向左运动，假设它能与静止的3碰撞，碰撞时速度的大小为

次,由动能定理有

万外广~^mAvA=(2/+.%)⑩或

v*^v\-2a(2L+sB)"-2x2+2.25=«m/s

联立③⑧⑩式并代入题给数据得

v；=41m/sO

故A与B将发生碰撞。设碰撞后A、8的速度分别为vJ和V/,由动量守恒定律与机

械能守恒定律有

mA（-VA）=mAVA+>nB^BQ

1121"21"2n

-fnA^A=~m^A+万机”6U

联立HE8式并代入题给数据得:[UJ2+yJ_[L=0

"3\/^,,,2J71-21

vA=-^―m/s,vB=———m/s

这表明碰撞后A将向右运动，8继续向左运动。设碰撞后A向右运动距离为“时停

止，8向左运动距离为巾时停止，由运动学公式

2a久=v/,2asB=讳（5

由④0。式及题给数据得

sA=0.63m,sB=0.28m©

M小于碰撞处到墙壁的距离。由上式可得两物块停止后的距离

s=s；+$3=0.91mC7

位置实示意图:

t=o弹第被压缩

BA

AB磁位置

0.25m

0.91m------------------------>

【解法2】图象法运动图象：

(1)第一阶段，从释放弹簧，到B停止(先停止)

从图象可以看出，在t=0.5s,B速度为0,位移为0.25m,此时刻，A速度为3m/s,

位移为1.75m,因为在1m处与墙碰撞，后返回速率不变，所以此时A距离墙

0.75m,即距离出发点0.25m,所以A、B距离为0.5m。

（2）第二阶段，B不动，A继续向左减速运动，到与B碰撞前。

从上图可以看出，当位移为0.5m时（A与B碰撞前），速度为2.65m/s（V7m/5）.

（3）第三阶段，A、B碰撞后，A向右减速运动，B向左减速运动，速度和位移

图象如下：

从上图可以看出，当t=0.53s时，B的速度为零，位移为0.28m；当t=0.79s

时，A的速度为零，位移为0.63m；所以当A、B都停止时，两者距离为

0.28m+0.63m=0.91m.

5.2019年高考江苏物理卷第15题.（16分）

如图所示，质量相等的物块A和8叠放在水平地面上，左边缘对齐.A与3、B与地

面间的动摩擦因数均为〃。先敲击A,A立即获得水平向右的初速度，在3上

滑动距离L后停下。接着敲击8,8立即获得水平向右的初速度，A、8都向右

运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下.最大静

摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.求：

（1）A被敲击后获得的初速度大小VA；

（2）在左边缘再次对齐的前、后，8运动加速度的大小在、as'；

（3）8被敲击后获得的初速度大小VB.

【解法1】用牛顿定律和运动学公式

（1）由牛顿运动定律知，A加速度的大小0k〃g

匀变速直线运动2aAL=v^

解得以=

（2）设A、B的质量均为加

对齐前，8所受合外力大小F=3/.img

由牛顿运动定律尸得OB=3"g

对齐后，A、B所受合外力大小尸=2〃"?g

由牛顿运动定律尸'=2加。8'，得aB’=〃g

（3）经过时间3A、8达到共同速度v,位移分别为必、XB,A加速度的大小等于

aA.^\v=a,\t,v=VB-aBt

1212

XA=2^'Xb=

且BX-XA=L

解得益=2疡瓦

【解法2】用动量定理和动能定理解

（1）木块只受摩擦力/=乩咫，动能定理W=△纥，即-〃〃gL=0—,解得

%=j2〃gL

(2)同上

⑶设A、8达到共同速度v,位移分别为山、XB，

对.A用动量定理“ngt-mv

对B用动量定理，因B受A的摩擦力乩叫和地面的摩擦力“/mg,有

-3/jmgtxB=mv-mvB

联立以上两式解得％=4丫

对A用动能定理g%A=gm声

对B用动能定理，因B受A的摩擦力"阴和地面的摩擦力2//mg,有

C1212

-fJ»ngxB-2/.ungxB=-mv--mv-

SLXB-XA-L

解得也=2立前

【解法3】图象法

从B获得速度%到A、B速度相等并ILA到B的边缘，示意图如下:

从上图可以看出：XB-XA=L

此间速度图象如下：

又vH-3/jgt=Rgt=v解得vB=2飞2/dgL.

【解法4】相对运动法之公式法

(1)以B为参照物，以向右为正，A相对B的初速度为%=-%,末速度u=0,

人相对8的加速度为4=必-(-3座)=4必仄相对8的位移1=-乙设8被

敲击后到左边缘再次对齐时恰好相对静止的时间为t,根据运动学公式

v=va+at,有0=»+4〃gf①；根据运动学公式x=卬+gaJ,有

-L=-vBt+2城②；联立①②两式解得vB=2、2Mo

(2)以A为参照物，以向右为正，B相对A的初速度为％=0，末速度u=0,

B相对A的加速度为a=(-3〃g)-〃g=-4〃g,B相对A的位移x=L设B

被敲击后到左边缘再次对齐时恰好相对静止的时间为t,根据运动学公式

v=v0+at,有0=以-4阳/③；根据运动学公式x=+，有

L=vBt-2^igr④；联立③④两式解得以=2Ao

相对运动法，这种解法比以地面为参考系(默认)还简便，但是要注意符号，不

小心会出现错误。

【解法4】相对运动法之图象法

(1)以B为参照物，设//=0.2A,L=\m,则加速度〃=4爆=8加/.1,按以

上结果vB=2^2jjgL有以=-4m/s,A相对B的运动公式为

u=T+8*A2,x=-4*a2+4*a2*a2),运动图象如下图：

从图象可以看出，当f=0.5s时，速度u=0,位移x=lm,也就是左边缘再次对

齐时恰好相对静止，与题目相符。

(2)以A为参照物，设〃=0.2A,L=\m,则加速度a=-4爆=X/n/s?按以上

结果以=2J24gL有以=4in/s,B相对A的运动公式为u=4-8*A2,

x=4*a2-4*。2*。2),运动图象如下图:

从图象可以看出，当好0.5s时，速度u=0,位移x=l加，也就是左边缘再次对

齐时恰好相对静止，与题目相符。

6.2018年江苏卷4题.

从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面.忽略空气阻力，该过程中小

球的动能Ek与时间t的关系图象是

*Ek

UA&kA瓦tA瓦

ILL

(A)(B)0(：c)(D)

1,1

【解析】上升时，v=%-g/,所以E*=5加崛一5mg2r

下落时，v=gt(从开始下落开始计时)，所以

根据数学函数图像知识，选A

【答案】4.A

Excel研究

12

设m=2kg,vo=lOm/s,g=10m/s2,根据动能区=--mv,和u=%—,得

B2=(10-10*a2)*(10—a2*10)得数据表和图象如下:

tEk

0100

0.181

0.264

0.349

0.436

0.525

0.616

0.79

0.84

0.91

10

1.11

1.24

1.39

1.416

1.525

1.636

1.749

1.864

1.981

2100

所以，A正确。

7.2020全国1卷第8题

8.如图，U形光滑金属框置于水平绝缘平台上，"和de边平行，和儿边垂直。ab、

A足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒用N置于金属框上，用水

平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属

框保持良好接触，且与秘边保持平行。经过一段时间后（）

xxxMxxxx

b

xxFx

—►

XXX

c

XxxNxxXX

A.金属框的速度大小趋于恒定值

B.金属框的加速度大小趋于恒定值

C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值

D.导体棒到金属框床边的距离趋于恒定值

【答案】BC

【解析】

由儿边切割磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒受到向右的安培力，做加速运

动，6c边受到向左的安培力，向右做加速运动。当运动时，金属框的6c边和导体棒

一起切割磁感线，设导体棒MN和金属框的速度分别为N、眩，则电路中的电动势

E-BL(V2-vj

,EBL（V-v.）

电流中的电流/r=—=----=——7-

RR

金属框和导体棒MN受到的安培力已框=―9）,与运动方向相反

女框R

心出=%1"二12,与运动方向相同

R

设导体棒MN和金属框的质量分别为町、机2，则对导体棒=犯q

对金属框产一（匕-匕）=

R-'

初始速度均为零，则防从零开始逐渐增加，。2从工开始逐渐减小。当0=。2时，相对速度

m?

_FRm]

%一匕-B*（叫+〃％）

大小恒定。整个运动过程用速度时间图象描述如下。

综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，BC选项正确；

金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框左边的距离也会一直增大，AD选项错误。

故选BC。

可参考电力驱动实验。

我用电脑Excel做的图象如下：

从图象可以看出：A.金属框的速度大小不趋于恒定值

B.金属框的加速度大小趋于恒定值。

速度差趋于恒定，电流就趋于恒定，安培力也就趋于恒定。

8.2019年全国1卷18题.如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的

最大高度为上升第一个2所用的时间为力，第四个2所用的时间为以不计空气阻

44

力，则勺满足

A.K—<2B.2<—<3C.3<—<4D.4<—<5

八八八4

【答案】18.C

【解法1】公式法。思维方法：逆向思维法。

设运动员从上向下自由落体运动，根据〃=gg『，设"=日