高考物理试题及解析全国卷三.docx

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高考物理试题及解析全国卷三

绝密★启用前

2021年普通高等学校招生全国统一考试

理科综合能力测试

物理试题

考前须知：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2.答复选择题时，选出每题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂英它答案标号。

答复非选择题时，将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。

。

3.考试结朿后，将本试卷和答题卡一并交回。

二、选择题：

此题共8小题，每题6分，共48分。

在每题给出的四个选项中，第1418题只有一项符合题目要求，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.如图，水平放宜的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。

圆环

初始时静止。

将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到〔〕

mr

A.拨至M端或N端，圆环都向左运动

B.拨至M端或N端，圆环都向右运动

C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动

D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动

15.甲、乙两个物块在光滑水平桌而上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。

甲的质量为lkg,那么碰撞过程两物块损失的机械能为〔〕

A.3JB.4JC.5JD.6J

16.

“嫦娥四号"探测器于2021年1月在月球反面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的K倍。

地球半径R是月球半径的P倍，地球质量是月球质疑的0倍，地球表而重力加速度大小为炸那么“嫦娥四号〞绕月球做圆周运动的速率为〔〕

17.

如图，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处：

绳的一端固左在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。

甲、乙两物体质量相等。

系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为&和凤假设«=70%那么0等于〔〕

A.45°B.55°C.60°D.70°

1&真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为"和3“的同轴圆柱而，磁场的方向与圆柱轴线平行，英横截而如下图。

一速率为V的电子从圆心沿半径方向进入磁场。

电子质量为川，电荷量为“忽略重力。

为使该电子的运动被限制在图中实线圆I羽成的区域内，磁场的磁感应强度最小为〔〕

ae

19.1934年，约里奥-居里夫妇用a粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X,

反响方程为；Hc+；；Al-X+：

n。

X会衰变成原子核Y,衰变方程为X-Y+：

e,那么〔〕

A.X的质量数与Y的质量数相等B.X的电荷数比Y的电荷数少1

C.X的电荷数比;;A1的电荷数多2D・X的质量数与灵Al的质量数相等

20.

在图〔a〕所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V,理想变压器原、副线圈的匝数比为10：

1,&、&、乩均为固世电阻，心=10C,&=20Q,各电表均为理想电表。

电阻乩中电流B随时间/变化的正弦曲线如图〔b〕所示。

以下说法正确的选项是〔〕

A.所用交流电的频率为50HzB.电压表的示数为100V

C.电流表的示数为1.0AD.变压器传输的电功率为

21.如图，ZM是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为e/G/>0〕的点电荷固泄在P点。

以下说法正确的选项是〔〕

A.沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大

B.沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小

C.正电荷在M点的电势能比苴在N点的电势能大

D.将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负

三、非选择题：

共174分。

第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。

第33~38题为选考题，考生根据要求作答。

〔-〕必考题：

共129分。

22.〔6分〕

某同学利用图〔a〕所示装置验证动能左理。

调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩

码，钩码下落，带动小车运动并打岀纸带。

某次实验得到的纸带及相关数据如图〔b〕所示。

打出图＜b〕中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图〔b〕给岀的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小m/s,打岀P点时小车的速度大小vp=m/so

〔结果均保存2位小数〕

假设要验证动能左理，除了需测量钩码的质疑和小车的质量外，还需要从图〔b〕给出的数据中求得的物理量为〞

23.〔9分〕一热敏电阻当温度从10°C升至60°C时阻值从几千欧姆降至几百欧

姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。

所用器材：

电源E、开关S、滑动变阻器R〔最大阻值为20Q〕、电压表〔可视为理想电表〕和亳安表〔内阻约为100Q〕0

〔1〕在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。

热敏电限

©

-&

〔2〕实验时，将热敏电阻巻于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，

计算岀相应的热敏电阻阻值。

假设某次测量中电压表和亳安表的示数分别为5.5V和3.0mA,

那么此时热敏电阻的阻值为kQ〔保存2位有效数字〕。

实验中得到的该热敏电阻阻

值R随温度/变化的曲线如图〔a〕所示。

〔3〕将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得到达热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kOo

由图〔a〕求得，此时室温为°C〔保存3位有效数字〕。

〔4〕利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，苴电路的一局部如图〔b〕所示。

图

中，E为直流电源〔电动势为10V,内阻可忽略〕：

当图中的输出电压到达或超过6.0V时，便触发报警器〔图中未画出〕报警。

假设要求开始报警时环境温度为50弋,那么图中〔填

或“舷〕应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为kQ〔保存2位有效数字〕。

24.〔12分〕如图，一边长为/〔>的正方形金属框“bed固泄在水平而内，空间存在方向

垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。

一长度大于矩厶的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与必垂直且中点位于皿上，导体棒与金属框接触良好。

导体棒单位长度的电阻为几金属框电阻可忽略。

将导体棒与"点

之间的距离记为儿求导体棒所受安培力的大小随X〔0

25.〔20分〕如图，相距L=11.5m的两平台位于同一水平而内，二者之间用传送带相接。

传送带向右匀速运动，英速度的大小卩可以由驱动系统根据需要设左。

质量"匸10kg的载物箱〔可视为质点〕，以初速度vo=5.onVs自左侧平台滑上传送带。

载物箱与传送带间的动摩擦因数“=0.10,重力加速度取尸lOm/s—

〔1〕假设v=4.0m/s,求载物箱通过传送带所需的时间。

〔2〕求载物箱到达右侧平台时所能到达的最大速度和最小速度。

13

〔3〕假设v=6.0m/s,载物箱滑上传送带Ar=^s后，传送带速度突然变为零。

求载物箱从左侧平台向右侧平台运动的过程中，传送带对它的冲疑。

〔二〕选考题：

共45分。

请考生从2道物理题.2道化学题.2道生物题中每科任选一题作答。

如果多做，那么每科按所做的第一题计分。

33.[物理——选修3-3]〔15分〕

〔1〕〔5分〕如图，一开口向上的导热气缸内。

用活塞封闭了一泄质量的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦。

现用外力作用在活塞上。

使其缓慢下降。

环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。

在活塞下降过程中。

〔填正确答案标号。

选对1个得2分。

选对2个得4分，选对3个得5分：

每选错1个扣3分，最低得分为0分〕

A.气体体积逐渐减小，内能增知

B.气体压强逐渐增大，内能不变

C.气体压强逐渐增大，放出热量

D.外界对气体做功，气体内能不变

E.外界对气体做功，气体吸收热量

〔2〕〔10分〕如图，两侧粗细均匀、横截而积相等、髙度均为7/=18cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口。

右管中有高屁=4cm的水银柱，水银柱上外表离管口的距离/=12cm。

管底水平段的体积可忽略。

环境温度为71=283K.大气压强po=76cniHg.

T

H

〔i〕现从右侧端口缓慢注入水银〔与原水银柱之间无气隙〕，恰好使水银柱下端到达右管底部。

此时水银柱的高度为多少？

〔ii〕再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表而恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？

34.[物理选修3-4]〔15分〕

〔1〕〔5分〕如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为=0和

=0.1s时的波形图。

平衡位置在a=6m处的质点，在0到时间内运动方向不变。

这列简谐波的周期为s,波速为m/s,传播方向沿x轴〔填“正

方向"或'负方向"〕O

〔2〕〔10分〕如图，一折射率为的材料制作的三棱镜，苴横截而为直角三角形ABC,Z4=90。

，ZB=30。

。

一束平行光平行于BC边从A3边射入棱镜，不计光线在棱镜内的屡次反射，求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。

A

2021年普通高等学校招生全国统一考试

理科综合能力测试

物理试题参考答案及详细解析

14.B

【解析】拨至M端时，螺线管中瞬间通有电流，产生磁场，线圈中的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环将向磁通量减小的方向运动，即向右运动；同理，可知拨至N端时圆环也向右运动，故B正确。

15.A

【解析】根据题图可知.碰撞X产5m/s*=dm/s•碰撞后甲、乙的速度分别为啼=-1m/s,v/=2nVs•屮的质:

总为m>,=1kg.设乙的茨:

上为m门那么根据

碰撞过程中动量:

門口仃视旳=〃如九:

+〃〔叹，解得®•=6〞和=6kg,那么碰撞中损农

的卩L械能为AE=+叫斗『+£加乙吩一!

〃?

屮订2忖,广=3J.应选Ao

乙L乙乙

16.D

G虫,

QP2

命二万-'“嫦娥卩「严着

【解析】根据地球表而附近的物体绕地球转动的向心力由万有引力提供有。

譽=吨,

CZKAGM!

那么g=器，同理可得月球外表的重力加速度为丽=衬二

陆绕月球飞行，运动半径尸为月球半径的K倍，那么根据“嫦娥四号-做圆周运动的向心力

D正确。

17・B

【解析】对结点O进行受力分析，O点受左端绳的拉力F1.右端绳的拉力F2和下端绳的拉力F3,易知F3=F2=mg,构成力的矢量三角形，如下图,假设T。

。

那么戶警®，故B正确"

【解析】画出电子在磁场中运动半径最大时的轨迹，如下图。

设电子的运动轨迹半径为r•根据数学知识可知=解得—根据.K初=巴匚

3r

【解析】根据核反响方程质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为30,电荷数为

15,所以X为霍P,那么Y的质量数为30,电荷数为14,那么Y为翱Si,所以A、C正确，B,D错误。

20.AD

【解析】根据题图〔b〕可知，所用交流电的频率为50Hz,A正确：

根据题图〔b〕可知，电流D的有效值为1A,所以R2两端的电压为10V,那么理想变压器原线圈两端电压为100V,所以R1两端电压为120V,即电压表的示数为错误:

R3中电流-=黑=0.5A,s20n

那么电流表中示数为0.5A.C错误：

副线圈输出功率为

P=+=l2x10W+2x20W=15W,所以变压器传输的电功率为15W,D正确。

21.BC

【解析】过P点做卜1N的垂线，交WIN于E点，易知沿MN边，E点到P点的距离最短。

根据正点电荷周用电场的分布可知，离点电荷越近，电场强度越大，电势越商，所以沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小先增大后减小，电势先增大后减小，故A错误，B正确。

ZM是锐角三角形PMN最大的内角，易知PN是最长的边，所以M点电势比

N点电势高，而电势能E=q〔p，所以正电荷在胚点的电势能比其在N点的电势能大,C||：

确。

将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为正，D错误。

22.0.361.80B、P之间的距离

【解析】根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度可知,

证小车动能的变化量等于外力做的功，外力近似等于钩码的重力，所以还需要知道小车在外

力作用下发生的位移，即B.P之间的距亂

23.〔1〕如下图

〔2〕1.8〔3〕25.5〔4〕&

【解析】〔1〕根据题意，电压表为理想电表，所以应该选择电压表内接，滑动变阻器选择分压法，电路图如下图。

〔2〕热敏电阻的阻值/e=7=ubi〔〕-T\^1-8Q"

〔3〕由题图乙中可以看出阻值为时对应的温度为。

〔4〕温度为50°C时，热敏电阻的阻值为0.8kQ,温度降低，热敏电阻的阻值降低，分压降低，要求温度大于等于50C时，输出电压大于等于6.0V,报警器开始报警，所以R1应使用热敏电阻：

此时热敏电阻分圧为4V,所以R2的阻值为1.2kQ„

2B2\,0

24.F=<

co

r2

—（V2/0-^：

v/o<-'-r2

【解析】当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为/时，由法拉第电磁感应立律知,导体棒上感应电动势的大小为

E=Bh①

由欧姆泄律，流过导体棒的感应电流为

/=|②

式中，R为这一段导体棒的电阻。

按题意有

R=rl③

此时导体棒所受安培力大小为

F=BIl④

由题设和几何关系有

25.

（1）2.75s

（2）最大速度为4Qm/s,最小速度为Qn/s（3）0

【解析】

（1）传送带的速度为v=4.0nVs时，载物箱在传送带上先做匀减速运动，设苴加速度大小为“，由牛顿第二定律有

^mg=mu①

设载物箱滑上传送带后匀减速运动的距离为"，由运动学公式有

v2-vo2=一2“和②

联立①©式，代入题给数据得

51=4.5m（3）

因此，载物箱在到达右侧平台前，速度先减小到卩然后开始做匀速运动。

设载物箱从

滑上传送带到离开传送带所用的时间为G做匀减速运动所用的时间为由运动学公式有

v=\'0一么/]‘④

/i=2.75s⑥

〔2〕当载物箱滑上传送带后一直做匀减速运动时，到达右侧平台时的速度最小，设为

VI：

当载物箱滑上传送带后一直做匀加速运动时，到达右侧平台时的速度最大，设为V2。

由

动能左理有

-pmgL=⑦

“〃农厶=*加甘一*"応⑧由⑦⑧式并代入题给条件得

片=7?

m/s,v2=4>/3ni/s⑨

〔3〕传送带的速度为时，由于p0

设载物箱做匀加速运动通过的距离为S2,所用时间为“，由运动学公式有v=vd+c/6⑩

V2-Vg2=2

联立①⑩⑪式并代入题给数据得

/2=1.OS⑫

52=5.5m⑬

因此载物箱加速运动l.os、向右运动5.5m时，到达与传送带相同的速度。

此后载物箱与传送带共同运动〔△—"〕的时间后，传送带突然停止。

设载物箱匀速运动通过的距离为曲，有

53=〔AZ-h〕V⑭

山①©@⑭式可知，〔厶一町一S3〕，即载物箱运动到右侧平台时速度大于乙

零，设为卩。

由运动学公式有

旳2-宀_2“〔L-5T-53〕⑮

设载物箱通过传送带的过程中，传送带对它的冲量为人由动量左理有

I=m（V3-V0）⑯

联立①⑫⑬⑭⑮⑯式并代入题给数据得

7=0⑰

33.

（1）BCD

（2）（i）12.9cm（ii）363K

【解析】

（1）理想气体的内能只和温度有关，因为环境温度不变，且气缸导热，活塞缓慢下降，所以理想气体的温度不变，那么内能就不变，故A错渓，D正确：

根据理想气体状态方程牛“可知，V减小，T不变,所以p增大，B正确：

根据热力学第一定律有W+Q=SUt外界对气体做功，W>0,AU=O,所以Q<0,即气体对外放出热量，故C正确，E错気

（2）（i）设密封气体初始体积为闪，压强为p,左、右管的截而积均为S,密封气体先经等温乐缩过程体枳变为力，压强变为化，由玻意耳上律有

p1vl=p2v2①

设注入水银后水银柱高度为力，水银的密度为Q，按题设条件有

］八=1儿+pgho②

P2=pi）+pgh③

Vi=（2HS）S.V2=HS④

联立①®③©式并代入题给数据得

gl2・9cm@

（ii）密封气体再经等压膨胀过程体积变为仏，温度变为几，由盖一吕萨克泄律有

按题设条件有

V3=（2H-h）S⑦

联立④⑤⑥⑦式并代入题给数据得

E363K⑧

34・

（1）0.410负方向

（2）2

【解析】

（1）根据平衡位豊在.*6m处的质点在0到0.1s时间内运动方向不变及题图，可以推知波向x轴负方向传播，?

=0」s,所以：

根据题图可知波长为X=4m,所

4

以波的传播速度为"=$=浮=K）nVso

I

（2）如图（a）所示，设从。

点入射的光线经折射后恰好射向C点，光在AB边上的

入射角为折射角为由折射定律有

图（a）

sin^）=nsin^2①

设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为8、由几何关系

n论②

由①②式并代入题给数据得

炉30。

③

nsin^>l④

所以，从范用入射的光折射后在BC边上发生全反射，反射光线垂直射到AC边，

AC边上全部有光射出。

设从AD范用入射的光折射后在AQ边上的入射角为旷，如图（b）所示。

由几何关系

图（b）

歹=90~⑤

由③⑤式和已如条件可知

nsin^r>l⑥

即从AD范用入射的光折射后在AC■边上发生全反射，反射光线垂直射到BC边上。

设

BC边上有光线射出的局部为CF,由几何关系得

CF=AC-sin30°⑦

AC边与BC边有光出射区域的长度的比值为

A⑧