高考物理全国二卷.docx

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高考物理全国二卷

2021年高考物理全国

二卷

-CAL-FENGHAI-（2O2OYEAR-YICAI）JINGBIAN

2021年普通高等学校招生全国统一考试

物理试题

二、选择题：

此题共8小题，每题6分。

在每题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题口要求，第19~21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.管道高频焊机可以对山钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。

焊机的原理如下图，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。

焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为

A.库仑B.霍尔C.洛伦兹D.法拉第

15.假设一均匀球形星体的密度为Q,引力常量为G,那么在该星体外表附近沿圆轨道绕其运动

的卫星的周期是

16.如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3力，其左边缘a点比右边缘b点高假设摩托车经过a点时的动能为Ei,它会落到坑内c点。

c与a的水平距离和高度差均为h；假设经过a点时的动能为E2,该摩托车恰能越过坑到达b点。

学等于

A・20B・18C・9.0D・

17.CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。

图

〔a〕是某种CT机主要局部的剖面图，其中X射线产生局部的示意图如图〔b〕所示。

图〔b〕中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子

束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线〔如图中带箭头

的虚线所示〕；将电子束打到靶上的点记为P点。

那么

備转线圈

冃标靶环

电子枪电子束

月一探测器

X射线束

图〔a〕图〔b〕

处的电势高于N处的电势

B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移

C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外

D•増大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移

18.氛核沖可通过一系列聚变反响释放能量，其总效果可用反响式

6；HT2；He+2：

H+2〔；n+43」5MeV

表示。

海水中富含氛，lkg海水中含有的宛核约为1.0x1022个，假设全都发生聚变反

应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；1kg标准煤燃烧释放的热量约为7J,1_,3J,那么M约为

A.40kgB.100kgC.400kgD.1000kg

19・特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。

我国已成功掌握并实际应用了

特高压输电技术。

假设从4处采用550kV的超高压向〃处输电，输电线上损耗的电功率为

AP.到达3处时电压下降了At/。

在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件

下，改用1100kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为AP,到达B处时电压下降了厶

不考虑其他因素的影响，那么

20

.如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。

“、b为圆环水平直径上的两个点，C、〃为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。

贝IJ

A.“、"两点的场强相等B.°、b两点的电势相等

C.c、〃两点的场强相等D.c、〃两点的电势相等

21.水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运发动面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.

0kg的静止物块以大小为5.0m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运发动获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运发动时，运发动又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0m/s的速度与挡板弹性碰撞。

总共经过8次这样推物块后，运发动退行速度的大小大于5.0m/s,反弹的物块不能再追上运发动。

不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为

A.48kgB.53kgC.58kgD.63kg

三、非选择题

22.〔5分〕

一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和如下图。

一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。

令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度加=0.590m,下降—段距离后的高度/匸0」00m；由力o下降至h所用的时间r=0.730so由此求得小球B加速度的大小为。

二nVs2〔保存3位有效数字〕。

从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为和150.0g,当地重力加速度大小为。

根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为心m/s2〔保存3

位有效数字〕。

可以看出，N与"有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：

O

23.〔10分〕

某同学要研究一小灯泡L〔3.6V,0.30A〕的伏安特性。

所用器材有：

电流表人〔量程200mA,内阻/?

?

i〕,电流表A2〔量程500mA,内阻/?

g2〕、定值电阻&〔阻值〕、滑动变阻器用〔最大阻值10G〕、电源E〔电动势4.5V,内阻很小〕、开关S和假设干导线。

该同学设计的电路如图〔a〕所示。

〔1〕根据图〔a〕,在图〔b〕的实物图中画出连线。

m

图〔a〕

〔2〕假设/］、分别为流过电流表A|和A2的电流，利用/|、/2、隔和心写出：

小灯泡两

端的电压U二•流过小灯泡的电流/二。

为保证小灯泡的平安，不能超过—

mA。

〔3〕实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零°逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的人和/2。

所得实验数据在下表中给出。

A/mA

32

55

85

125

144

173

/z/mA

171

229

299

379

424

470

根据实验数据可算得，当/i=173mA时，灯丝电阻/?

=G〔保存1位小数〕。

〔4〕如果用另一个电阻替代定值电阻其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲

线，所用电阻的阻值不能小于Q〔保存1位小数〕。

24.〔12分〕

如图，在0

一质量为"电荷量为§〔q>0〕的粒子以速度巾从磁场区域左侧沿x轴进入磁场，不计重力。

〔1〕假设粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场，分析说明磁场的方向，并求在这种情况下磁感应强度的最小值Bm；

〔2〕如果磁感应强度大小为身，粒子将通过虚线所示边界上的一点离开磁场。

求粒子在该点的运动方向与x轴正方向的夹角及该点到兀轴的距离。

25.〔20分〕

如图，一竖直圆管质量为下端距水平地面的高度为乩顶端塞有一质量为加的小球。

圆管由静止自由下落，与地面发生屡次弹性碰撞，且每次碰撞时间均极短；在运动过程中，管始终保持竖直。

球和管之间的滑动摩擦力大小为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。

2=|

■55

〔-〕选考题：

共45分。

请考生从2道物理题中任选一题作答。

如果多做，那么按所做的第一题计分。

33•[物理——选修3-3]〔15分〕

〔1〕〔5分〕以下关于能量转换过程的表达，违背热力学第一定律的有不违

背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有°〔填正确答案标号〕

A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热

B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低

C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响

D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内

〔2〕〔10分〕潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。

潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。

为计算方便，将潜水钟简化为截面积为S、高度为爪开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为H的水下，如下图。

水的密度为0重力加速度大小为g,大气压强为內，H?

h、忽略温度的变化和水密度随深度的变化。

〔i〕求进入圆筒内水的高度/；

〔ii〕保持H不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为內时的体积。

34.[物理——选修37]〔15分〕

（1）（5分）用一个摆长为80.0cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5。

，那么开

始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过cm（保存1位小数）。

（提示：

单摆被拉

开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。

）

某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等°新单摆的摆长应该取为cm。

（2）（10分）直角棱镜的折射率，匸1.5,其横截面如下图，图中ZC=90°,ZA=30°o截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜边上的D点射入，经折射后射到BC边上。

a

（i）光线在BC边上是否会发生全反射?

说明理由；

（ii）不考虑屡次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。

2021年普通高等学校招生全国统一考试

物理参考答案

14.D15.A16.B17.D18.C19.AD20.ABC21.BC

22滑轮的轴不光滑〔或滑轮有质量〕

23・〔1〕如下图。

〔2〕侶+心〕/2-Zi180〔3〕11.6〔4〕

24•解：

〔1〕由题意，粒子刚进入磁场时应受到方向向上的洛伦兹力，因此磁场方向垂直于纸面向里。

设粒子进入磁场中做圆周运动的半径为R根据洛伦兹力公式和圆周运动规律有

件g碍①

K

由此可得

T②

qB

粒子穿过y轴正半轴离开磁场，其在磁场中做圆周运动的圆心在y轴正半轴上，半径应满足

R5h③

由题意，当磁感应强度大小为3皿时，粒子的运动半径最大，由此得殆号④

qh

〔2〕假设磁感应强度大小为善，粒子做圆周运动的圆心仍在y轴正半轴上，由②式可得，此时圆弧半径为R'=2h⑤

粒子会穿过图中P点离开磁场，运动轨迹如下图。

设粒子在P点的运动方向与兀轴正

方向的夹角为久

由几何关系

sin"加斗⑥

即V⑦

O

由几何关系可得，P点与X轴的距离为

y=2力〔1一cosa〕⑧|

联立⑦⑧式得

y=〔2⑨

25•解：

〔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4,方向向下；球的加速度大小为方向向上；球与管之间的摩擦力大小为/.由牛顿运动定律有

M〔H=MS+f①

ma2=f-mg②

联立①〔2〕式并代入题给数据，得

5=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

v0=7^77■④

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①管与小球的速度刚好相同。

取向上为正方向，由运动学公式以厂如1=一巾+曲1⑤

联立③④⑤式得

设此时管下端的高度为加，速度为％由运动学公式可得

片=也_抑7

V=VO-V1®

由③④68式可判断此时1，＞0。

此后，管与小球将以加速度g减速上升加，到达最高

2

点。

由运动学公式有％==云⑨

设管第一次落地弹起后上升的最大高度为川，那么

H\=/?

]+/?

2®

联立③④⑥⑦⑧⑨⑩式可得

〞令⑪

（3）设第一次弹起过程中球相对管的位移为X。

在管开始下落到上升汕这一过程中,

由动能定理有

Mg（H-Hj+mg（H-H\+xJ-4〃?

gxi=0⑫

联立⑪⑫式并代入题给数据得

Xj=jH,®

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，球与管的相对位移小

为

设圆管长度为厶。

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

Q+A'2

联立⑪⑬⑭⑮式，厶应满足条件为

L>—

1252

33.〔1〕BC

〔2〕解：

〔i〕设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为％和Vh放

入水下后筒内气体的压强为0,由玻意耳定律和题给条件有

P\V\=poVo1

Vo=/j5②

Vl=〔/?

-/〕S③

p\=p〔〕+pg〔H-［〕④

联立以上各式并考虑到H^h>L解得

PgH

Po+PgH

〔II〕设水全部排出后筒内气体的压强为P2；此时筒内气体的体积为％,这些气体在其

压强为內时的体积为％,由玻意耳定律有

P2V〔〕=/?

〔〕V3⑥

其中pi=po+pgH7

设需压入筒内的气体体积为匕依题意

联立②⑥⑦⑧式得

-皿⑨

Po

34.

（1）

（2）解：

⑴如图，设光线在D点的入射角为，，折射角为蔦折射光线射到BC边上

。

二90。

-（30°-r）>60°①

根据题给数据得

sin^>sin60°>-②

n

即0大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射。

（ii）设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为匚折射角为儿由几何关

系、反射定律及折射定律，有

i=30°③

心90。

-0④

sini=nsinr⑤

nsini1=sinr*⑥

联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得

.,2晅-书①

sinr=1/7

4

由几何关系，尸即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。