全国甲卷高考物理答案解析.docx

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全国甲卷高考物理答案解析

2021全国甲卷高考物理解析

（四川、云南、贵州、广西、西藏）

1.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θ可变。

将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。

若由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t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

【分析】

【解析】设PQ的水平距离为L，由运动学公式可知

可得

可知

时，t有最小值，故当

从由30°逐渐增大至60°时下滑时间t先减小后增大。

故选D。

2.“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（　　）

A.10m/s2B.100m/s2C.1000m/s2D.10000m/s2

【答案】C

【分析】

【解析】纽扣在转动过程中

由向心加速度

故选C。

3.两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与

在一条直线上，

与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。

若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为（　　）

A.B、0B.0、2BC.2B、2BD.B、B

【答案】B

【分析】

【解析】两直角导线可以等效为如图所示

两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故M处的磁感应强度为2B；综上分析B正确。

故选B。

4.如图，一个原子核X经图中所示的一系列

、

衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为（　　）

A.6B.8C.10D.14

【答案】A

【分析】

【解析】由图分析可知，核反应方程为

设经过

次

衰变，

次

衰变。

由电荷数与质量数守恒可得

；

解得

，

故放出6个电子

故选A。

5.2021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1.8×105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105m。

已知火星半径约为3.4×106m，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.6×105mB.6×106mC.6×107mD.6×108m

【答案】C

【分析】

【解析】忽略火星自转则

①

可知

设与为1.8×105s的椭圆形停泊轨道周期相同的圆形轨道半径为

，由万引力提供向心力可知

②

设近火点到火星中心为

③

设远火点到火星中心为

④

由开普勒第三定律可知

⑤

由以上分析可得

故选C。

6.某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（　　）

A.一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功

B.一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eV

C.b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右

D.a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大

【答案】BD

【分析】

【解析】A．由图象可知

φb=φe

则正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A错误；

B．由图象可知

φa=3V，φd=7V

根据电场力做功与电势能的变化关系有

Wad=Epa-Epd=（φa-φd）⋅（-e）=4eV

B正确；

C．沿电场线方向电势逐渐降低，则b点处的场强方向向左，C错误；

D．由于电场线与等势面处处垂直，则可画出电场线分布如下图所示

由上图可看出，b点电场线最密集，则b点处的场强最大，D正确。

故选BD。

7.一质量为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

，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

。

已知

，重力加速度大小为g。

则（　　）

A.物体向上滑动的距离为

B.物体向下滑动时的加速度大小为

C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5

D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长

【答案】BC

【分析】

【解析】AC．物体从斜面底端回到斜面底端根据动能定理有

物体从斜面底端到斜面顶端根据动能定理有

整理得

；

A错误，C正确；

B．物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有

求解得出

B正确；

D．物体向上滑动时的根据牛顿第二定律有

物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有

由上式可知

a上>a下

由于上升过程中的末速度为零，下滑过程中的初速度为零，且走过相同的位移，根据公式

则可得出

D错误。

故选BC。

8.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（　　）

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

【分析】

【解析】设线圈到磁场的高度为h，线圈的边长为l，则线圈下边刚进入磁场时，有

感应电动势为

两线圈材料相等（设密度为

），质量相同（设为

），则

设材料的电阻率为

，则线圈电阻

感应电流为

安培力为

由牛顿第二定律有

联立解得

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

时，甲和乙都加速运动，当

时，甲和乙都减速运动，当

时都匀速。

故选AB。

三、非选择题：

第9～12题为必考题，每个试题考生都必须作答。

第13～16题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题

9.为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为

的斜面（已知sin

=0.34，cos

=0.94），小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。

该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔（每个时间间隔∆T=0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离si（i=1，2，3，4，5），如下表所示。

s1

s2

s3

s4

s5

5.87cm

7.58cm

9.31cm

11.02cm

12.74cm

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为___________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为___________。

（结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2）

【答案】

（1）.0.43

（2）.0.32

【分析】

解析】[1]根据逐差法有

代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小

[2]对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有

代入数据解得

10.某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：

小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）

电压表（量程300mV，内阻300

）

电流表（量程300mA，内阻0.27

）

定值电阻R0

滑动变阻器R1（阻值0-20

）

电阻箱R2（最大阻值9999.9

）

电源E（电动势6V，内阻不计）

开关S、导线若干。

完成下列填空：

（1）有3个阻值分别为10

、20

、30

的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为___________

的定值电阻；

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________（填“a”或“b”）端；

（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。

当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为___________

（保留1位有效数字）；

（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______

。

然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：

U/mV

24.0

46.0

76.0

110.0

128.0

152.0

184.0

216.0

250.0

I/mA

140.0

160.0

180.0

2000

220.0

240.0

260.0

2800

300.0

（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”）；

（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率W1=_______W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为W2，则

=_______（保留至整数）。

【答案】

（1）.10

（2）.a（3）.0.7（4）.2700（5）.增大（6）.0.074（7）.10

【分析】

【解析】

（1）[1]因为小灯泡额定电压2.5V，电动势6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压

则有

则需要描绘小灯泡在0~300mA的伏安特性曲线，即R0应选取阻值为10

；

（2）[2]为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端；

（3）[3]由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，则小灯泡的电阻为

（4）[4]由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，有

解得

（5）[5]由图（b）和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中

变大，则灯丝的电阻增大；

（6）[6]根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mA，根据（4）的分析可知此时小灯泡两端电压为0.46A，则此时小灯泡电功率

W1=0.46V×0.16A≈0.074W

[7]同理可知当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡两端电压为2.5V，此时小灯泡电功率

W2=2.5V×0.3A=0.75W

故有

11.如图，一倾角为

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m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