2021 年普通高等学校招生全国统一考试（甲卷） 理科综合能力测试·物理部分 A. 10m/s2 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分，共 8 分。在每小题给出的四个选项中，第 1～5 题只 有一项符合题目要求，第 6～8 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 B. 100m/s2 D. 10000m/s2 【答案】C 【解析】 分，有选错的得 0 分。 【分析】 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 【详解】纽扣在转动过程中 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（　　） C. 1000m/s2   2 n  100 rad/s 由向心加速度 a   2 r �1000m/s 2 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 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. 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】 【分析】 【详解】设 PQ 的水平距离为 L，由运动学公式可知 L 1  g sin  t 2 cos  2 可得 t2  可知   45� 4L g sin 2  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。 A. B、0 B. 0、2B C. 2B、2B D. B、B 【答案】B 【解析】 故选 D。 【分析】 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（　　） 【详解】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 的 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。 故放出 6 个电子 故选 B。 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. 6×105m B. 6×106m C. 6×107m D. 6×108m 【答案】C 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（　　） 【解析】 【分析】 【详解】忽略火星自转则 GMm  mg ① R2 可知 GM  gR 2 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 r ，由万引力提供向心力可知 GMm 4 2  m r r2 T2 ② 设近火点到火星中心为 A. 6 B. 8 C. 10 【答案】A D. 14 R1  R  d1 ③ R2  R  d 2 ④ 设远火点到火星中心为 【解析】 【分析】 由开普勒第三定律可知 【详解】由图分析可知，核反应方程为 238 92 a 设经过 次 R1  R2 3 ) r3 2  ⑤ T2 T2 X � 20682Y+a 24 He+b 01 e (  衰变， b 次  衰变。由电荷数与质量数守恒可得 238  206  4a ； 92  82  2a  b 解得 a 8 ， b6 由以上分析可得 d 2 �6 �107 m 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（　　） 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 Ek Ek ，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 5 。已知 sin   0.6 ，重力加速度大小为 g。则（　　） Ek A. 物体向上滑动的距离为 2mg 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 g B. 物体向下滑动时的加速度大小为 5 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 C. 物体与斜面间的动摩擦因数等于 0.5 【答案】BD D. 物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长 【解析】 【答案】BC 【分析】 【解析】 【详解】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； 【分析】 【详解】AC．物体从斜面底端回到斜面底端根据动能定理有   mg � 2l cos   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 物体从斜面底端到斜面顶端根据动能定理有  mgl sin    mgl cos   0  Ek Wad = Epa - Epd = (φa - φd)( - e) = 4eV B 正确； Ek  Ek 5 整理得 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； l 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 Ek mg ；   0.5 A 错误，C 正确； B．物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有 ma  mg sin    mg cos  求解得出 a 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。 B 正确； 故选 BD。 D．物体向上滑动时的根据牛顿第二定律有 g 5 ma上  mg sin    mg cos  感应电动势为 E  nBlv 物体向下滑动时的根据牛顿第二定律有 ma下  mg sin    mg cos  两线圈材料相等（设密度为 0 ），质量相同（设为 m ），则 m  0 �4nl �S 由上式可知 a上> a下 设材料的电阻率为  ，则线圈电阻 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 4nl 16n 2l 2 0 R  S m 1 l  at 2 2 则可得出 t上  t下 感应电流为 I D 错误。 故选 BC。 E mBv  R 16nl 0 安培力为 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 F  nBIl  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 mB 2 v 16 0 由牛顿第二定律有 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（　　） mg  F  ma 联立解得 ag F B 2v g m 16 0 g 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 A. 甲和乙都加速运动 B 2v 16 0 时，甲和乙都加 B. 甲和乙都减速运动 B 2v B2v g g 速运动，当 16  0 时，甲和乙都减速运动，当 16  0 时都匀速。 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 故选 AB。 【解析】 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 【分析】 【详解】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 v = 2 gh 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 电流表（量程 300mA，内阻 0.27 Ω ） 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 定值电阻 R0 下滑的距离 si（i=1，2，3，4，5），如下表所示。 滑动变阻器 R1（阻值 0-20 Ω ） 电阻箱 R2（最大阻值 9999.9 Ω ） 电源 E（电动势 6V，内阻不计） 开关 S、导线若干。 完成下列填空： 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 （1）有 3 个阻值分别为 10 Ω 、20 Ω 、30 Ω 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， 【解析】 R0 应选取阻值为___________ Ω 的定值电阻； 【分析】 （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； 【 详解】[1]根据逐差法有 （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