2021年普通高等学校招生全国统一考试(全国甲卷）理综物理部分一、单选题14.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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【解析】长木块光滑，物块在重力分力的作用下匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：，解得：，设P点到竖直杆的距离为，则物块从点滑至Pmgsinmaagsinx0Q点运动的位移x，根据匀变速直线运动位移时间公式得：1，代入数据解x0xat2cos2得：，由增大至，由数学知识可知，先减小后增大，故D正x3060tt20gsin2确，ABC项错误。15.“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【解析】由题意可知，此时纽扣的角速度w250rad/s100rad/s，向心加速度大小aw2r，其中r1cm0.01m，解得a1000m/s2，故C项正确，ABD项错误。16.两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OQ在一条直线上，PO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【解析】对M点磁感应强度分析，由安培定则可知：Fo在M点磁感应强度大小为B，垂直纸面向里，OO在M点磁感应强度大小为B，垂直纸面向外，根据矢量叠加可知M点磁感应强度为0；对N点，OO在N点磁感应强度大小为B，垂直纸面向里，OP在N点磁感应强度大小为B，垂直纸面向里，则N电磁感应强度为2B。故B项正确，ACD项错误。17.如图，一个原子核X经图中所示的一系列a、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【解析】原子核发生一次衰变，核电荷数减2，质量数减4,；原子核发生一次衰变，放出1个电子，质量数不变，由图可知，衰变后质子数为82变化率为10，中子数为124变化量为22，假设发生了m次衰变，n次衰变，则：4m32，2mn10，求得：m8,n6，故放出了6个电子，故A选项正确，BCD选项错误。18.2021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【解析】探测器在火星表面飞行时万有引力提供向心力；Mm42①，火星表面Gmrr2T2的物体有Mm②，①②联立解得探测器飞行轨道半长轴GmgR2，根据数学几何知识可得椭圆轨道与火星表面的最远距离gR2T2r33.3107m427，故C项正确，ABD项错误。L远2r2RL近610m二、多选题19.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4eVC.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【解析】A项，由于b点和e点在同一等势面，所以电荷从b点运动到e点电场力不做功，故A项错误；B项，电子带负电，从低等势面运动到高等势面，电场力做正功，做功大小为WeVe(7V3V)4eV，故B项正确；C项，电场线与等势面垂直，所以b点电场强度垂直于该点所在等势面，电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，所以b点场强方向向左，故C项错误；D项，a、b、c、d四个点中，b点附近的等差等势面最密集，所以b点电场强度大小最大，故D项正确。综上所述，本题正确答案为BD。20.一质量为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EK为。已知sina0.6，重力加速度大小为g。则（）Ek/5A.物体向上滑动的距离为EK/2mgB.物体向下滑动时的加速度大小为g/5C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长【答案】BC【解析】对全过程有：E，其中x为向上滑行的路程；Ek2mgcosk5对上滑段有：EkxmgcosxmgsinE同理下滑段有：kxmgsinxmgcos5结合上式可得可求出：xEk/mg，0.5，下滑对加速度为a0.2g，由于上滑受到的合力大于下滑时受到的合力大小，因此下滑时间更长，故BC正确，AD项错误，选BC。21.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【解析】设线框质量为m，磁感应强度大小为B，线框匝数为n，刚到达磁场上方时速度n2B2l2vn2Bl2v为v，根据牛顿第二定律有：mgma，则ag，由于质量相等，RmR则甲框长度为乙框的两倍，那么电阻为4倍，易得，两线框在磁场中加速度相等，故选AB，CD错误。三、实验题22.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a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。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】见解析(SS)(SS)【解析】根据逐差法可知，小铜块沿斜面下滑的加速度大小a5342，4T2代入数据解得：a0.43m/s2；对小铜块应用牛顿第二定律得：mgsinmgcosma，代入数据解得：0.32。23.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：（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W2/W1___________（保留至整数）。【答案】见解析EIE【解析】（1）根据，要使电流达到300mA，可得R0(R灯RA)R灯R0RAI2.5，其中R8.3，可得R11.5，故选10定值电阻。灯0.30（2）滑动变阻器做分压使用时，应使分压从0开始。故选a端。（3）当流过电流为10mA时，由图像知，灯泡两端电压为7mV，故7mVR0.7灯10mA。（4）灯泡两端电压为3V时，R2与电压之后也为3V，电压表满量程电压为0.3V，故R2两端电压为VR230.32.7V，，可得R2=2700。（5）根据图像易得阻值增大。（6）由表中数据I160mA，伏特表示数为46mV，则小灯泡两端电压为460mV，w10.160.460.0736w，同理w20.32.50.75w，则w1:w210。四、解答题24.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个减速带上损失的机则L应满足什么条件？【答案】见解析【解析】（1）小车通过第30个减速带后，在经过每个减速带后的速度v0是不变的，说明小车在经过每一个减速带时损失的机械能即为经过上一个间隔d时增加的动能，根据功能关系得：E1mgdsin。（2）由（1）分析可知，小车通过第50个减速带后速度大小为v0，由动能定理得：1mgs0mv2。对小车从静止释放时到经过第30个减速带后的过程，由功能关系201得：mgL29dsinmv2E，联立以上式子解得：202E2=mgL29dsinmgs。小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平EmgL29dsinmgs均损失的机械能：E2。3030s（3）由题意可知：EE，解得：Ld。1sin25.如图，长度均为L的两块挡板竖直相对放置，间距也为L，两挡板上边缘P和M处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q(q0)的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射，恰好从P点处射入磁场，从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60，不计重力（