全国理综I卷含答案物理.docx

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全国理综I卷含答案物理

2021年全国理综I卷含答案（物理）

2021年普通高等学校招生全国统一考试（Ⅰ卷）

理科综合能力测试（物理部分）

（河南、河北、山西、江西、湖北、湖南、广东、安徽、福建、山东）

第Ⅰ卷（选择题共126分）

二、选择题：

本大题共8小题，每小题6分。

在每小题给出的四个选项中，第14~17题只有一项是符合题目要求，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。

14．一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器

A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大

B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大

C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变

D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变

【答案】D

【解析】由可知，当云母介质抽出时，变小，电容器的电容变小；因为电容器接在恒压直流电源上，故不变，根据可知，当减小时，减小。

再由，由于与都不变，故电场强度不变，正确选项：

D

【考点】电容器的基本计算。

15．现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。

质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。

若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。

此离子和质子的质量比约为

A．11B．12C．121D．144

【答案】D

【解析】设质子的质量数和电荷数分别为、，一价正离子的质量数和电荷数为、，对于任意粒子，在加速电场中，由动能定理得：

故：

①

在磁场中应满足②

由题意，由于两种粒子从同一入口垂直进入磁场，从同一出口垂直离开磁场，故在磁场中做匀速圆周运动的半径应相同．由①②式联立求解得匀速圆周运动的半径，由于加速电压不变，故其中，可得

故一价正离子与质子的质量比约为144

【考点】带电粒子在电场、磁场中的运动、质谱仪。

16．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1，R2和R3的阻值分别为3Ω ，1Ω ，4Ω ，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。

当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I．该变压器原、副线圈匝数比为

A．2B．3C．4D．5

【答案】B

【解析】解法一：

当S断开时，电路如右图所示

由闭合电路欧姆定律，原线圈两端电压

得①

根据变压器原副边电压关系：

②

副线圈中的电流：

③

联立①②③得：

④

当S闭合时，电路如右图所示

由闭合电路欧姆定律，原线圈两端电压

得⑤

根据变压器原副边电压关系：

⑥

副线圈中的电流得：

⑦

联立⑤⑥⑦得⑧

联立④⑧解得

解法二：

设开关断开前后，变压器的等效电阻为和，由于变压器输入功率与输出功率相同，

闭合前：

，得①

闭合后：

，得②

根据闭合电路欧姆定律：

闭合前：

③

闭合后：

④

根据以上各式得：

解得，

【考点】变压器的计算

【难点】由于原边回路有电阻，原线圈两端电压不等于电源电压

17．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为

A．1hB．4hC．8hD．16h

【答案】B

【解析】地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由可得，则卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由数学几何关系可作右图。

由几何关系得，卫星的轨道半径为①

由开普勒第三定律，代入题中数据，得

②

由①②解得

【考点】卫星运行规律；开普勒第三定律的应用。

【难点】做出最小周期时的卫星空间关系图

18．一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则

A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同

B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直

C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同

D．质点单位时间内速率的变化量总是不变

【答案】BC

【解析】质点一开始做匀速直线运动，处于平衡状态，施加恒力后，则该质点的合外力为该恒力。

若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点做曲线运动，质点速度方向时刻与恒力方向不同，A错误；若的方向某一时刻与质点运动方向垂直，之后质点作曲线运动，力与运动方向夹角会发生变化，例如平抛运动，B正确；由牛顿第二定律可知，质点加速度方向与其所受合外力方向相同，C正确；根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，速率变化量不一定相同，D错误。

【考点】牛顿运动定律；力和运动的关系；加速度的定义。

【易错点】B选项易错误地以“匀速圆周运动”作为反例来推翻结论

19．如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b．外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。

若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则

A．绳OO'的张力也在一定范围内变化

B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

【答案】BD

【解析】由题意，在保持方向不变，大小发生变化的过程中，物体、均保持静止，各绳角度保持不变；选受力分析得，绳的拉力，所以物体受到绳的拉力保持不变。

由滑轮性质，滑轮两侧绳的拉力相等，所以受到绳的拉力大小、方向均保持不变，C选项错误；、受到绳的拉力大小方向均不变，所以的张力不变，A选项错误；对进行受力分析，并将各力沿水平方向和竖直方向分解，如图所示。

由受力平衡得：

，。

和始终不变，当大小在一定范围内变化时；支持力在一定范围内变化，B选项正确；摩擦力也在一定范围内发生变化，D选项正确。

【考点】考查动态平衡分析、力的正交分解和力的平衡方程。

20．如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。

忽略空气阻力。

由此可知

A．Q点的电势比P点高

B．油滴在Q点的动能比它在P点的大

C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大

D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小

【答案】AB

【解析】由于匀强电场中的电场力和重力都是恒力，所以合外力为恒力，加速度恒定不变，所以D选项错。

由于油滴轨迹相对于过的竖直线对称且合外力总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直方向，电场力竖直向上。

当油滴得从点运动到时，电场力做正功，电势能减小，C选项错误；油滴带负电，电势能减小，电势增加，所以点电势高于点电势，A选项正确；在油滴从点运动到的过程中，合外力做正功，动能增加，所以点动能大于点，B选项正确；所以选AB。

【考点】带电粒子在复合场中运动、曲线运动中物体受力特点、带电粒子电场力做功与电势能的关系、电势能变化与电势变化的关系。

21．甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v-t图像如图所示。

已知两车在t=3s时并排行驶，则

A．在t=1s时，甲车在乙车后

B．在t=0时，甲车在乙车前7.5m

C．两车另一次并排行驶的时刻是t=2s

D．甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m

【答案】BD

【解析】甲、乙都沿正方向运动。

时并排行驶，，，由图可知：

内位移，．故时，甲乙相距，即甲在乙前方，B正确。

内，，，，说明甲、乙初相遇。

A、C错误。

乙两次相遇地点之间的距离为，所以D正确；

【考点】图的解读和位移的计算、追击相遇问题。

【难点】根据位移判断两车在不同时刻的位置关系。

第II卷（非选择题共174分）

三、非选择题：

包括必考题和选考题两部分。

第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。

第33题~第40题为选考题，考生根据要求做答。

（一）必考题（共129分）

22．（5分）某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率，需要用实验数据和其他条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用和图（b）中给出的物理量可以写出：

在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度的大小为________．

（2）已测得s1=8.89cm，s2=9.50cm，s3=10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。

由此推算出为________Hz．

【答案】⑴，，；⑵40

【解析】⑴由于重物匀加速下落，各相邻点之间时间间隔相同，因此点应是从运动到的过程的中间时刻，由匀变速直线运动的推论可得：

点的速度等于段的平均速度，即

由于，故

同理可得

匀加速直线运动的加速度

故①

⑵重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得：

②

由已知条件③

由②③得

代入①得：

，代入数据得

【考点】利用运动学公式和推论处理纸带问题。

23．（10分）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60°C时，系统报警。

提供的器材有：

热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。

在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60°C时阻值为650.0Ω．

（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

（2）在电路中应选用滑动变阻器________（填“R1”或“R2”）。

（3）按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______Ω；滑动变阻器的滑片应置于______（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是______。

②将开关向______（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至______。

（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。

【答案】

（1）如图

（2）

（3）①650.0，b，

接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏

②c，报警器开始报警

【解析】①热敏电阻工作温度达到时，报警器报警。

故需通过调节电阻箱使其电阻为时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0Ω，光使报警器能正常报警，电路图如上图

②，当通过报警器的电流，故电路中总电阻，

，故滑动变阻器选。

③热敏电阻为时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端．

【考点】滑动变阻器在电路中的作用及其规格选择、串并联电路相关计算、等效替代思想

【难点】获取题中信息并转化为解题所需条件、理解电路设计原理、理解调节电阻箱和滑动变阻器的意义

24．（14分）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连。

两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。

右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁