2021年各地高考物理真题分类合集 含解析

2021年各地高考物理真题分类汇总

1、物理常识单位制......................................................2

2、直线运动.............................................................3

3、相互作用.............................................................6

4、牛顿运动定律的应用...................................................8

5、曲线运动............................................................17

6、万有引力定律与航天..................................................21

7、功、能..............................................................26

8、动量................................................................33

9、静电场..............................................................36

10、交变电流传感器....................................................45

11、磁场...............................................................49

12、电磁感应...........................................................62

13、原子结构、原子核和波粒二象性......................................65

14、热学...............................................................71

15、机械振动和机械波...................................................80

16、光学电磁波相对论.................................................86

17、力学、光学、热学实验...............................................91

18、电磁学实验........................................................102

19、综合计算题........................................................114

1、物理常识单位制

选择题：

h

1.（2021・河北卷）普朗克常量力uSGZGxlO-MJs，光速为c,电子质量为,则一在

mec

国际单位制下的单位是（）

A.J/sB.mC.JmD.m/s

【答案】B

【解析】

hJsN-m-skgm/s2ms

根据一可得它们的单位为:------------=-------------=----------------------=m

mekg•m/skg■m/skg•m/s

故选B。

2.（2021春・浙江卷）如图所示是我国自主研发的全自动无人值守望远镜，它安装在位于南极

大陆的昆仑站，电力供应仅为lxl（＞3w。若用国际单位制基本单位的符号来表示W,正确的

是（）

A.N•sB.N,m/sC.kg•m/sD.kg,m2/s3

【答案】D

【解析】

A.N不是国际单位制基本单位，根据冲量的定义/=/7可知，N・s是冲量的的单位，A

错误；

B.根据功率的计算公式P=&可知功率的单位可以表示为N-m/s,但N不是国际单位制

基本单位，B错误；

C.根据动量的定义。可知，kg-m/s是动量的单位，C错误;

D.根据P=&可知功率的单位可以表示为N・m/s,结合尸="可知N=kg-m/s2,则

功率得单位W=N・m/s=kg・n?/s3,D正确。

故选D。

2、直线运动

1.（2021•浙江卷）用高速摄影机拍摄的四张照片如图所示，下列说法正确的是（）

甲乙丙丁

A.研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫可视为质点

B.研究乙图中水珠形状形成的原因时，旋转球可视为质点

C.研窕丙图中飞翔鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿可视质点

D.研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时，马可视为质点

【答案】A

【解析】

研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫的大小可忽略不计，可将猫看做质点，选项A正

确;故选A。

2.（2021•全国甲卷）如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架

在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角。可变。将小物块由

平板与竖直杆交点。处静止释放，物块沿平板从。点滑至尸点所用的时间f与夹角。的大

小有关。若由30。逐渐增大至60。，物块的下滑时间，将（）

A.逐渐增大B,逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大

答案D

解析：

设PQ的水平距离为L由运动学公式可知

L1.八2

-----=—gsin0r

cos6>2

可得

4L

gsin20

可知。=45。时，，有最小值，故当。从由30。逐渐增大至60。时下滑时间，先减小后增大。

故选D。

3.（2021•湖南卷）物体的运动状态可用位置x和动量〃描述，称为相，对应％图像中的

一个点.物体运动状态的变化可用〃-1图像中的一条曲线来描述,称为相轨迹差假如一质

点沿4轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则对应的相轨迹可能是（）

答案D

解析：

质点沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有F=2at

而动量为。=mu

联“可得p=2ax=myfla•

动量。关于x为幕函数，且x〉0,故正确的相轨迹图像为D。故选D。

4.（2021春・浙江卷）2020年11月10日，我国“奋斗者”号载人潜水涉在马里亚纳海沟成功

坐底，坐底深度10909m。“奋斗者”号照片如图所示，下列情况中“奋斗者”号一定可视

为质点的是（）

A.估算下降总时间时B.用推进器使其转弯时

C.在海沟中穿越窄缝时D.科学家在其舱内进行实验时

【答案】A

【解析】

A.估算潜水器下降的总时间时，潜水器的大小和形状相对运动的轨迹可以忽略，可以视为

质点，A正确;

BD.用推进器使其转弯时和科学家在其舱内进行实验时，都需要研究潜水器本身的特点，

不可视为质点，BD错误；

C.在海沟中穿越窄缝时，潜水器的大小和形状相对窄缝，尺寸不可以忽略，不可视为质点,

C错误。

故选A。

5.（2021•广东卷）赛龙舟是端午节的传统活动。下列PT和ST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（）

解析：

此图是速度图像，由图可知，开始丙的速度大，后来甲的速度大，速度图像中图像与横轴围

成的面积表示位移，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,

故B正确；此图是位移图像，交点表示相遇，所以甲戊在中途船头会齐，故D正确。故选

BD

3、相互作用

1.（2021春•浙江卷）如图所示，电动遥控小车放在水平长木板上面，当它在长木板上水平向

左加速运动时，长木板保持静止，此时（）

...........

A.小车只受重力、支持力作用

B.木板对小车的作用力方向水平向左

C.木板对小车的作用力大于小车对木板的作用力

D.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力大小一定相等

【答案】D

【解析】

A.小车加速向左运动，受到自身的重力和电机的驱动力，受到长木板对小车的支持力和阻

力,A错误；

B.木板对小车的作用力包括竖直向上的支持力和水平方向的阻力，根据平行四边形定则可

知合力方向一定不在水平方向，B错误；

CD.木板对小车的作用力与小车对木板的作用力是一对相互作用力，等大反向，C错误，D

正确。

故选D。

2.（2021•广东卷）唐代《来相经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用

大小相等的拉力尸通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为a和a＜。,

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

【答案】B

【解析】

将拉力尸正交分解如下图所示

则在x方向可得出

E曲=Fsina

Fxti=FsinQ

在y方向可得出

&曲=Fcosa

Fyn=Feos/?

由题知夕<£则

sina<siny?

cosa>cos£

则可得到

Fx曲<FXM

Py曲>Fytt

B正确；故选B。

4、牛顿运动定律的应用

选择题

1.（2021•浙江卷）2021年5月15日，天问一号着陆器在成功着陆火星表面的过程中，经大

气层290s的减速，速度从4.9x1（）3m/s减为4.6X102MS；打开降落伞后，经过90s速度

进一步减为1.0X102MS；与降落伞分离，打开发动机减速后处于悬停状态：经过对着陆点

的探测后平稳着陆。若打开降落伞至分离前的运动可视为竖直向下运动，则着陆器（）

A.打开降落伞前，只受到气体阻力的作用

B.打开降落伞至分离前，受到的合力方向竖直向上

C.打开降落伞至分离前，只受到浮力和气体阻力的作用

D.悬停状态中，发动机喷火的反作用力与气体阻力是平衡力

答案B

解析：

打开降落伞至分离前做减速运动，则其加速度方向与运动方向相反，加速度方向向上，则合

力方向竖直向上，B正确；故选B。

2.（2021•全国乙卷）水平地面上有一质量为犯的长木板，木板的左明上有一质量为吗的物

块,如图3）所示。用水平向右的拉力厂作用在物块上，?随时间/的变化关系如图®所示,

其中耳、尸2分别为乙、弓时刻尸的大小。木板的加速度q随时间，的变化关系如图（C）所示。

已知木板与地面间的动摩擦因数为从，物块与木板间的动摩擦因数为〃2,假设最大静摩擦

力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则（）

m,+吗

C.〃2>--D.0-r2时间段物块与木板加速度相等

答案BCD

解析:

图（C）可知，，2滑块与木板刚要发生相对滑动，以整体为对象，根据牛顿第二定律，有

F?一回（叫+m2）g=（班+丐）。

以木板为对象，根据牛顿第二定律，有〃2m2g-〃1（g+叱）8=叫。>0

解得

八（町十〃7,）

&=一~!----4）g

叫

的+加2）

%>------也

町

故BC正确；

图（c）可知，072这段时间滑块与木板相对静止，所以有相同的加速度，故D正确。

故选BCDo

3.（2021•全国乙卷）水平桌面上，一质量为机的物体在水平恒力产拉动下从静止开始运动，

物体通过的路程等于s0时，速度的大小为%,此时撤去凡物体继续滑行费。的路程后停止

运动，重力加速度大小为g,则（）

A.在此过程中尸所做的功为gw；

3

B.在此过中厂的冲量大小等于

c.物体与桌面间的动摩擦因数等于7J

4%g

D.F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍

答案BC

解析：

外力撤去前，由牛顿第二定律可知尸-4"吆二加4①

由速度位移公式有片=24”②

外力撤去后，由牛顿第二定律可知7g=7加2③

由速度位移公式有一q=2%（2$0）④

由①②③④可得，水平恒力尸=3〉

4so

2

动摩擦因数〃二m-

4g%

滑动摩擦力R="mg=—

4%

可知产的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍，

故C正确，D错误；

2s0

由平均速度公式可知，外力始作月时间」=0+%=£~

2

3

在此过程中，尸的冲量大小是/=尸。=/

故B正确。

故选BCO

4.（2021•全国甲卷）由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈

的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面

内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁

场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下

边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是（）

甲□□乙

XXXXX

XXXXX

XXXXX

A.甲和乙都加速运动B.甲和乙都减速运动

C.甲加速运动，乙减速运动D.甲减速运动，乙加速运动

答案AB

解析：

设线圈到磁场的高度为九线圈的边长为/,则线圈下边刚进入磁场时，有口=向1

感应电动势为

两线圈材料相等（设密度为"0），质量相同（设为加），则利=QOX4MXS

设材料的电阻率为夕，则线圈电阻7?=p型=16〃+PR）

Sm

_EmBv

感应电流为/=高=幻一

R16nlppq

安培力为F=nBIl=二B”

16所。

由牛顿第二定律有〃2g-F=ma

FB2V

联立解得a=g---=g------

\6ppo

加速度和线圈的匝数、横截面积无关，则甲和乙进入磁场时，具有相同的加速度。当

B2VB2VB2V

g>——时，甲和乙都加速运动，当g<h—时，甲和乙都减速运动，当g=77—

\6ppQ\6ppQOp。

时都匀速。

故选AB。

5.（2021•湖南卷）如图3）,质量分别为加A、〃m的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统,

外力尸作用在A上，系统静止在光滑水平面上（B靠墙面），此时弹簧形变量为工。撤去外

力并开始计时，A、B两物体运动的。一，图像如图S）所示，5表示。到。时间内A的。一，

图线与坐标轴所围面积大小，S2、S3分别表示4到时间内A、B的。一，图线与坐标轴所

C.B运动后，弹簧最大形变量等于xD.S}-S2=S3

答案ABD

解析：

由于在0~力时间内，物体B静止，则对B受力分析有

尸墙二尸企

则墙对B的冲量大小等于弹簧对B的冲量大小，而弹簧既作用于B也作用于A,则可将研

究对象转为A,撤去产后A只受弹力作用，则根据动量定理有

/=〃?AVO（方向向右）

则墙对B的冲量与弹簧对A的冲量大小相等、方向相同，A正确；

由。一，图可知力后弹簧被拉伸，在改时刻弹簧的拉伸量达到最大，根据牛顿第二定律有

尸弹=WAflA=

由图可知方>今

则WB<mA

B正确；

由a—1图可知h后B脱离墙壁，且弹簧被拉伸，在人一会时间内AB组成的系统动量守恒，

且在尬时刻弹簧的拉伸量达到最大，A、B共速，由—/图像的面积为在h时刻AB的

速度分别为以=5-§2,vB=Si

A、B共速，则S/S2=S3

D正确。故选ABD。

6.（2021春・浙江卷）如图所示，同学们坐在相同的轮胎上，从倾角相同的平直雪道先后由同

高度静止滑下，各轮胎与雪道间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。考道上的同学们（）

A.沿雪道做匀速直线运动B,下滑过程中机械能均守恒

C.前后间的距离随时间不断增大D.所受重力沿雪道向下的分力相同

【答案】C

【解析】

A.同学坐在轮胎上从静止开始沿雪道下滑，做加速运动，受力分析如图

根据牛顿第二定律可知加速度a=-g』』,一〃叫8s夕=g血°“cos°

tn

又因为〃相同，所以同学们做匀加速直线运动，A错误；

B.下滑过程中摩擦力做负功，雪道上的同学们机械能减小，B错误；

c.根据匀加速直线运动位移与时间的关系工=?々/，可知同学们前后距离随着时间不断增

大，也可以从速度的角度分析，同学们做匀加速直线运动，随着时间的增加，速度越来越大,

相等时时间内通过的位移越来越大，所以同学们前后距离随着时间不断增大，C正确；

D.各同学质量可能不同，所以重力沿雪道向下的分力帆gsin夕也可能不相同，D错误。

故选C。

计算题

7.（2021春・浙江卷）如图所示，质量，X2kg的滑块以vo=16m/s的初速度沿倾角437。的斜

面上滑,经片2s滑行到最高点。然后，滑块返回到出发点。已知sin370=0.6,cos370=0.8,

求滑块

（1）最大位移值心

(2)与斜面间的动摩擦因数；

(3)从最高点返回到出发点的过程中重力的平均功率P。

【答案】(l)16m；(2)0.25；(3)67.9W

【解析】

(1)小车向上做匀减速直线运动，有x=4

2

得x=16m

Av,

(2)加速度ai=—=8m/s~

上滑过程4=处业g"=gsin6+〃gcose

tn

得〃=0.25

(3)下滑过程出=叫.6-〃但8s8=gsin6-〃g8s6=4m/s2

tn

由运动学公式v,=厄彳=8在m/s=11.3m/s

重力的平均功率A=mg：cos(90。-。)=48让W=67.9W

8.(2021.河北卷)如图，一滑雪道由A3和BC两段滑道组成，其中AB段倾角为。，8C段

水平，段和BC段由一小段光滑圆弧连接，一个质量为2kg的背包在滑道顶端A处由静

止滑下，若1s后质量为48kg的滑雪者从顶端以1.5m/s的初速度、Bm/s2的加速度匀加速

追赶，恰好在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将其拎起，背包与滑道的动摩擦因数为

1774

N=一,重力加速度取g=10m/s2,sin9=—,cos^=—，忽略空气阻力及拎包过

122525

程中滑雪者与背包的重心变化，求：

⑴滑道4B段的长度；

(2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。

答案：(l)L=9m；(2)u=7.44m/s

解析:

(1)设斜面长度为L，背包质量为叫=2kg,在斜面上滑行的加速度为q,由牛顿第二定律

有m1gsin0-cos0=叫q

解得q=2m/s

滑雪者质量为m2=48kg,初速度为%=1.5m/s,加速度为。？=Bm/s?,在斜面上滑行时

间为"落后时间fo=ls,则背包的滑行时间为f+2，由运动学公式得

71/、

L=Q%Q+，o)

L=卬+5。2”

乙

联立解得f=2s或f=-Is(舍去)

故可得L=9m

(2)背包和滑雪者到达水平轨道时的速度为匕、v2,有

V1(r+z0)=6m/s

-

v2-2f7.5m/s

滑雪者拎起背包的过程，系统在光滑水平面上外力为零，动量守恒，设共同速度为上有

fnv

仍K+w2y2=+2)

解得v=7.44m/s

9.(2021•浙江卷)机动车礼让行人是一种文明行为。如图所示，质量m=1.0xl()3kg的汽车

以匕=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。

⑴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；

⑶假设驾驶员以%=54m/h超速行驶，在距离跳马线s=20m处立即刹车，求汽车到斑马

线时的速度。

答案：⑴「4s,号=2.5xl(fN；(2)20s；(3)口=5后m/s

解析：

(1)根据平均速度

v

解得刹车时间乙=4s

刹车加速度。=会

根据牛顿第二定律Ff=ma

解得%=2.5X1()3N

l+L

(2)小朋友过时间马=——

%

等待时间，=4-4=20s

⑶根据《一，二2屣

解得u=56m/s

5、曲线运动

1.（2021•浙江卷）质量为机的小明坐在秋千上摆动到最高点时的照片如图所示，对该时刻,

下列说法正确的是（）

A.秋千对小明的作用力小于，阳B.秋千对小明的作用力大于冲

C.小明的速度为零，所受合力为零D.小明的加速度为零，所受合力为零

答案A

解析：

在最高点，小明的速度为0,设秋千的摆长为/,摆到最高点时摆绳与竖直方向的夹角为。，

秋千对小明的作用力为尸，则对人，沿摆绳方向受力分析有

V

F-tngcos0=m—

由于小明的速度为0,则有尸=〃igcosevmg

沿垂直摆绳方向有mgsin0=nui

解得小明在最高点的加速度为。=gsin夕

所以A正确；故选A。

2（2021•全国甲卷）“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的

两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，

纽扣绕其中心的转速可达50r/s,此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为

D.lOOOOni/s2

答案C

解析:

纽扣在转动过程中0=27m=1OOmad/s

由向心加速度a=arr^lOOOnVs2

故选C。

3.（2021•湖南卷）质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A

为半圆的最低点，8为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为加的

小滑块。用推力F推动小滑块由A点向3点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向,

在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（）

A.推力厂先增大后减小B.凹槽对滑块的支持力先减小后增大

C.墙面对凹槽的压力先增大后减小D.水平地面对凹槽的支持力先减小后增大

答案C

解析：

对凹槽与滑块整体分析，有墙面对凹槽的压力为

FN=Rcose=〃2gsinecose=；/wgsin(2d)

则夕越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小，所以c正确；故选C。

4.（2021・河北卷）如图，矩形金属柩MNQP竖直放置，其中MN、P。足够长，且尸。杆光

滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过P。杆，金

属框绕MN轴分别以角速度。和〃匀速转动时，小球均相对尸。杆静止，若3'>3,则与

以切匀速转动时相比，以方匀速转动时（)

A.小球的高度一定降低B.弹簧弹力的大小一定不变

C.小球对杆压力的大小一定变大D.小球所受合外力的大小一定变大

答案BD

解析：

对小球受力分析，设弹力为一弹簧与水平方向夹角为仇则对小球竖直方向

Tsin0=rng

可知。为定值，丁不变，则当转速增大后，小球的高度不变，弹簧的弹力不变。则A错误，

B正确；

水平方向当转速较小时，杆对小球的弹力尸N背离转轴，则Teos。-&

即纵=7cos0-tnofr

当转速较大时，尸N指向转轴TCOSO+FN=加。2r

即F\=ma）2r-Tcos0

则因，根据牛顿第三定律可知，小球对杆的压力不一定变大,则C错误；

根据七二〃26?不

可知，因角速度变大，则小球受合外力变大。则D正确。

故选BD.

5.（2021春・浙江卷）某一滑雪运动员从滑道滑出并在空中翻转时经多次曝光得到的照片如图

所示，每次曝光的时间间隔相等。若运动员的重心轨迹与同速度不计目力的斜抛小球轨迹重

合，A、8、C和。表示重心位置，且A和。处于同一水平高度。下列说法正确的是（）

.二…蔻霸趣.麒懒吧

A.相邻位置运动员重心的速度变化相同

B.运动员在A、。位置时重心的速度相同

C.运动员从A到8和从。到。的时间相同

D.运动员重心位置的最高点位于8和C中间

【答案】A

【解析】

A.因每次曝光的时间间隔相等，而运动员在空中只受重力作用，加速度为g,则相邻位置

运动员重心的速度变化均为gAh选项A正确；

B.运动员在A、D位置时重心的速度大小相同，但是方向不同，选项B错误；

C.由图可知，运动员从A到B为4加，从C到D的时间5加，时间不相同，选项C错误；

D.运动员重心位置的最高点位于C点，选项D错误。

故选A。

6.（2021•广东卷）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OP与

横杆PQ链接而成，P、。为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平。

杆O尸绕O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.。点在竖直方向做匀速运动D.。点在水平方向做匀速运动

答案A

解析：

由题知杆。。绕。点从与水平方向成30。匀速转动到60°,则P点绕。点做匀速圆周运动,

则尸点的线速度大小不变，A正确：故选A。

6、万有引力定律与航天

1.（2021•浙江卷）空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发

生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08

期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站（）

|A/km

421n

420kpl

419^^D

4181—1—1—1—1—l-=a-----►

2345678〃月

A.绕地运行速度约为2.（）km/s

B.绕地运行速度约为8.0km/s

C.在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒

D.在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒

答案D

解析：

在5月份轨道半径基本不变，故可视为机械能守恒，故D正确。故选D。

2.（2021•全国乙卷）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994

年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU（太

阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞,这项研究工作获得了

2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质

量为M,可以推测出该黑洞质量约为（）

A.4X104MB.4X106MC.4X108MD.4X10'°M

答案B

解析：

可以近似把S2看成匀速圆周运动，由图可知，S2绕黑洞的周期7=16年，地球的公转周期

7B=1年，S2绕黑洞做圆周运动的半径「与地球绕太阳做圆周运动的半径R关系是

r=1000"

地球绕太阳的向心力由太阳对地球的引力提供，由向心力公式可知

厂Mm_»2%\2

G-^~=mRco~2=

A7r

解得太阳的质量为知=个;行

GT0

同理S2绕黑洞的向心力由黑洞对它的万有引力提供，由向心力公式可知

△，2，/2万避

G-—=mrco=mr（——）

r2T

解得黑洞的质量为

*GT2

综上可得M、,=3.90x106M

故选B.

3.（2021•全国甲卷）2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施

三次近火制动后，进入运行周期约为lalCs的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距

离约为2.8x105m。已知火星半径约为3.4xiam,火星表面处自由落体的加速度大小约为

3.7m/s2,则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为（）

A.6x105mB.6x106mC.6x107mD.6xI08m

答案C

解析:

GMni

忽略火星自转则=mg①

R2

可知GM=gR2

设与为ISXlCs的椭圆形停泊轨道周期相同的圆形轨道半径为r,曰万引力提供向心力可

左GMm4乃之

知—「二加亍②

设近火点到火星中心为K=R+4③

设远火点到火星中心为鸟=R+4；④

«+.）3

由开普勒第三定律可知丑=⑤

T1~~F-

由以上分析可得出»6xl07m

故选C。

4.（2021・湖南卷）2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。

根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。

核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的下列说法

正确的是（）

A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的（雪）倍

B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9km/s

C.核心舱在轨道上飞行的周期小于24h

D.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小

答案AC

解析:

根据万有引力定律有尸=G%

2

F}_R

核心舱进入轨道后的万有引力与地面上万有引力之比为及二71Y

R+上R

I16）

所以A正确:

根据丁=2IJF-

NGM

可知轨道半径越大周期越大，则其周期比同步卫星的周期小，小于24h,所以C正确；

故选AC。

5.（2021・河北卷）“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火

星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，

已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的软道

半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为（）

人■孤B.旧C,＞很

答案D

解析：

绕中心天体做圆周运动，根据万有引力提供向心力，可得g犁=机驾R

R2T2

则「符心符

由于一个火星日的时长约为一个地球口，火星质量约为地球质量的0.1倍，则飞船的轨道半

故选D。

6.（2021春•浙江卷）嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器，由轨道器、返

回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体

环月做圆周运动。已知引力常量G=6.67xlO-"N•m^/kg?地球质量机=6.0x1（）24kg,月球质量

m2=73x1022kg,月地距离八=3.8x1（Fkm,月球半径「2=L7xl（）3km。当轨道器与返回器的组合

体在月球表面上方约200km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为（）

3

A.16m/sB.1.1x102mzsC.1.6xl0m/sD.1.4x104mzs

【答案】C

【解析】

V2

m2m

根据G2-m一

,122

f田丽/6.67xl（rx7.3xlO.t,in,.

可得u=<——==’-------：---------rm/s=1.6x10m/s

VrV（1.7X103+200）X103

故选C。

7.（2021•广东卷）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

答案D

解析：

根据核心舱做圆周运动向心力由地球的万有引力提供，可得

2

「Mmv47r2

=m—=mco2~r=

f犯co2r34乃2r3

可得M=——=--------=--------z-

GGGT2

可知已知核心舱的质量和绕地半径、已知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱的角速度

和绕地周期，都不能求解地球的质量；若已知核心舱的绕地线速度和绕地半径可求解地球的

质量。故选D。

7、功、能

选择题

1.(2021•浙江卷)中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数。已知混

凝土密度为2.4xl()3kg/m3,假设泵车的泵送系统以150m'Th的输送量给30m高处输送混

凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为()

发动机最大输出功率(kW)332最大输送高度(m)63

整车满载质量(kg)5.4xlO4最大输送量(m'/h)180

A.I.O8xlO7JB.5.04x101C.1.08xl08JD.2.72xlO8J

答案C

解析：

泵车的泵送系统以150m3/h的输送量给30m高处输送混凝土，每小时泵送系统对混凝土做

的功W=p3=2.4xl()3X150K10X30J=1.08X1()8J

故选C。

2.(2021♦浙江卷)大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面

积接收的微波功率达到250W/n?时会引起神经混乱,达到lOOOW/n?时会引起心肺功能衰

竭。现有一微波武器，其发射功盅P=3xl()7W。若发射的微波可视为球面波，则引起神

经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为()

A.100m25mB.100m50mC.2(X)m100mD.2(X)m50m

答案B

解析：

设微波有效攻击范围为「时单位面积接收微波功率为p/二5

解得r

了二113xl07一…

则引起神经混乱时有『

4*V4x3.14x250

引起心肺功能衰竭时有5=113xl°7/

------------工50m

4x3.14x1000

所以B正确；故选B。

3.（2021•全国甲卷）一质量为m的物体自倾角为。的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体

开始滑动时的动能为后L向上滑动一段距离后速度减小为零，此后物体向下滑动，到达斜

面底端时动能为今。己知sina=0.6,重力加速度大小为g。则（）

A.物体向上滑动的距离为舁B.物体向下滑动时的加速度大小为］

2mg

C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5D.物体向上滑动所JIJ的时间比向下滑动的时间长

答案BC

解析：

物体从斜面底端回到斜面底端根据动能定理有一g•2/cosa=*-々

物体从斜面底端到斜面顶端根据动能定理有一〃zg/sina-〃mg/cosa=0-&

E

整理得/=」；A=0.5

mg

A错误，C正确；

物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有nta=fngsina-jumgcosa

求解得出。=,

B正确；

故选BC.

4.（2021•湖南卷）“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量

为拉的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功

率均为P,若动车组所受的阻力与其速率成正比（4I二五，々为常量），动车组能达到的最

大速度为％。下列说法正确的是（）

A.动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变

B.若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动

C.若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,则动车组匀速行驶的速度为1%

D.若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间，达到最大速度%，

则这一过程中该动车组克服阻力做的功为!—

2

答案C

解析：

225〃

若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,则动车组匀速行驶时加速度为零，有一^二五

v

而以额定功率匀速时，有一=七

%

3

联立解得丫=^%

故C正确；故选C。

5.（2021・河北卷）一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为产R、不可伸长的

轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球，小球位于P点右侧同一水平

高度的Q点时，绳刚好拉直，将小球从。点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖

直时，小球的速度大小为（重力加速度为g,不计空气阻力）（）

A.J(2+2)gRB.y/l/rgRC.12(1+7r)gRD.2y[gR

答案A

解析：

小球下落的高度为〃-/?+/?="

22

小球下落过程中，根据动能定理有=

综上有v=［（1+2）gR

故选A。

6.（2021春・浙江卷）一辆汽车在水平高速公路上以80km/h的速度匀速行驶，其1s内能量分

配情况如图所示则汽车（）

水泵等损耗0.5x104J

摩擦损耗0.3x104J

/日服空气阻另砌-0.45x104J

、、克服转动阻力做功0.45x104J

A.发动机的输出功率为70kW

B.每Is消耗的燃料最终转化成的内能是5.7X104J

C.每1s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9x1011

D.每1s消耗的燃料最终转化成的内能是7