2021江苏省高考压轴卷：物理 +答案解析

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2021江苏省高考压轴卷
物 理
注 意 事 项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共8页，包含选择题(第1题－第9题，共9题)、非选择题(第10题－第15题，共6题)两部分。本卷满分为120分，考试时间为100分钟。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
2.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。作答非选择题，必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效。
5.如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。

一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分。每小题只有一个选项符合题意。
1.下列关于电场线的论述，正确的是 (　　)
A.电场线方向就是正试探电荷的运动方向
B.电场线是直线的地方是匀强电场
C.只要初速度为零，正电荷必将在电场中沿电场线方向运动
D.画有电场线的地方有电场，未画电场线的地方不一定无电场
2.倾角为α的导电轨道间接有电源，轨道上静止放有一根金属杆ab。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场，如图所示，磁感应强度B由零逐渐增加的过程中，ab杆受到的静摩擦力( ) (　　)
A.逐渐增大 B.先减小后增大
C.先增大后减小 D.逐渐减小
3.一质量为2 kg的物体在如图甲所示的xOy平面上运动，在x轴方向上的v­t图像和在y轴方向上的s­t图像分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是(　　)

A.前2 s内物体做匀变速直线运动
B.物体的初速度为8 m/s
C.2 s末物体的速度大小为4 m/s
D.前2 s内物体所受的合外力为16 N
4.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，当升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数为2I0，如图乙所示，则在此过程中(　　)
A.物体处于失重状态
B.物体可能处于匀速运动状态
C.升降机一定向上做匀加速运动
D.升降机可能向下做匀减速运动
5.我国的“神舟七号”飞船于2008年25日晚9时10分载着3名宇航员顺利升空，并成功“出舱”和安全返回地面。当“神舟七号”在绕地球做半径为r的匀速圆周运动时，设飞船舱内质量为m的宇航员站在可称体重的台秤上。用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g′表示飞船所在处的重力加速度，N表示航天员对台秤的压力，则下列关系式中正确的是 (　　)
A.g′＝0　　　 　B.g′＝g C.N＝mg D.N＝mg
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分。每小题有多个选项符合题意。全部选对的得4分，选对但不全的得2分。错选或不答的得0分。
6.如图所示，用长为L的轻绳把一个铁球悬挂在高2L的O点处，小铁球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动且恰能到达最高点B处，则有(　　)
A.小铁球在运动过程中轻绳的拉力最大为6mg
B.小铁球在运动过程中轻绳的拉力最小为mg
C.若运动中轻绳断开，则小铁球落到地面时的速度大小为
D.若小铁球运动到最低点轻绳断开，则小铁球落到地面时的水平位移为2L
7.一长直导线与闭合金属线框放在同一桌面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图所示。在0～ 时间内，直导线中电流向上如图中所示。则在0～T 时间内，下列表述正确的是(　　)
A.穿过线框的磁通量始终变小
B.线框中始终产生顺时针方向的感应电流
C.线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势
D.线框所受安培力的合力始终向左
8.如图所示，电源电动势E，内电阻恒为r，R是定值电阻，热敏电阻RT的阻值随温度降低而增大，C是平行板电容器。闭合开关S，带电液滴刚好静止在C内。在温度降低的过程中，分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示电流表、电压表1、电压表2和电压表3示数变化量的绝对值。关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是
A.、、一定都不变
B.和一定不变， 一定变大
C.带电液滴一定向下加速运动
D.电源的工作效率一定变大
9.如图，在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体，B的质量是A的2倍，B受到水平向右的恒力FB＝2 N，A受到的水平向右的变力FA＝(9－2t) N，t的单位是s。从t＝0开始计时，则(　　)
A.A物体在3 s末时刻的加速度是初始时刻的倍
B.t＞4 s后，B物体做匀加速直线运动
C.t＝4.5 s时，A物体的速度为零
D.t＞4.5 s后，A、B的加速度方向相反
三、简答题：本题分必做题(第10、11、12题)和选做题(第13题)两部分，共计42分。请将解答填写在答题卡相应的位置。
【必做题】
10.(8分)某同学利用图1所示的实验装置，测量物块与水平桌面间的动摩擦因数。物块在重物的牵引下开始运动，如图2所示为电火花计时器打下的一条纸带，为5个计数点，相邻两计数点间有4个点没标出。已知纸带与A点相近的一端跟小车相连。间的距离为，间的距离为。

(1)电火花计时器使用的电源为________。
A.4～6V的交流电源 B.4～6V的直流电源
C.220V的交流电源 D.220V的直流电源
(2)若使用电源的频率为50Hz，打C点时，物块的瞬时速度________；物块的加速度大小为_______。(计算结果均保留3位有效数字)
(3)若重物的质量为0.10kg，物块的质量为0.40kg，重力加速度g取，根据(2)中的数据可得物块与水平桌面的动摩擦因数为__________。(计算结果保留3位有效数字)
11.(10分)实际电流表有内阻，测量电流表G1的内阻r1采用如图甲所示的电路。可供选择的器材如下：
①待测电流表G1：量程为0－5 mA，内阻约为300 Ω
②电流表G2：量程为0－10 mA，内阻约为40 Ω
③定值电阻R1：阻值为10 Ω
④定值电阻R2：阻值为200 Ω
⑤滑动变阻器R3：阻值范围为0－1000 Ω
⑥滑动变阻器R4：阻值范围为0－20 Ω
⑦干电池E：电动势约为1.5 V，内阻很小
⑧电键S及导线若干

(1)定值电阻R0应选________，滑动变阻器R应选________。(在空格内填写序号)
(2)实验步骤如下：
①按电路图连接电路(为电路安全，先将滑动变阻器滑片P调到左端)
②闭合电键S，移动滑片P至某一位置，记录G1和G2的读数，分别记为I1和I2；
③多次移动滑动触头，记录各次G1和G2的读数I1和I2；
④以I1为纵坐标，I2为横坐标，作出相应图线，如图乙所示。
⑤根据I1－I2图线的斜率k及定值电阻R0，得到待测电流表G1的内阻表达式为r1＝________。(用k、R0表示)
(3)用G1表改装成如图丙的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程的挡位。1、2两个挡位为电流表挡位，量程分别为300 mA和100 mA。
①关于此多用表，下列说法正确的是________
A.当转换开关S旋到位置4时，是电阻挡
B.当转换开关S旋到位置6时，是电压挡
C.转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大
D.A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔
②当把转换开关S旋到位置3，在AB之间接90 Ω电阻时，表头G1指针刚好在半偏处，在AB之间接10 Ω电阻时，指针在电流满偏值的处，则E的电动势为________。
12.[选修3–5](12分)
(1)钚的一种同位素 94239Pu衰变时释放巨大能量，其衰变方程为 94239Pu→ 92235U＋24He＋γ，则(　　)
A.核燃料总是利用比结合能小的核
B.核反应中γ光子的能量就是结合能
C.92235U核比 94239Pu核更稳定，说明 92235U的结合能大
D.由于衰变时释放巨大能量，所以 94239Pu比 92235U的比结合能小
(2)氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为－0.96 E1，频率最小的光子的能量为________eV(保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率。
(3)如图所示，两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上，质量均为m。P2的右端固定一轻质弹簧，左端A与弹簧的自由端B相距L。物体P置于P1的最右端，质量为2m且可看做质点。P1与P以共同速度v0向右运动，与静止的P2发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后P1与P2粘连在一起。P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内)。P与P2之间的动摩擦因数为μ。求：

(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2；
(2)此过程中弹簧的最大压缩量x和相应的弹性势能Ep。
【选做题】
13.本题包括A、B两小题，请选定其中一小题作答。若多做，则按A小题评分。
A.[选修3–3](12分)
(1)下列说法中正确的是(　　)
A.温度低的物体内能小
B.外界对物体做功时，物体的内能一定增加
C.温度低的物体分子运动的平均动能小
D.做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大
(2)如图(甲)所示，取一支大容量的注射器，拉动活塞吸进一些乙醚，用橡皮帽把小孔堵住，迅速向外拉动活塞到一定程度时，注射器里的液态乙醚消失而成为气态，此时注射器中的温度________(填“升高”“降低”或“不变”)，乙醚气体分子的速率分布情况最接近图(乙)中的________线(填“A”“B”或“C”)。图中f(v)表示速率v处单位速率区间内的分子数百分率。

(3)如图所示，封闭有一定质量理想气体的汽缸固定在水平桌面上，开口向右放置，活塞的横截面积为S。活塞通过轻绳连接了一个质量为m的小物体，轻绳跨在定滑轮上。开始时汽缸内外压强相同，均为大气压p0(mg (1)气体体积减半时的温度T1；
(2)建立p－V坐标系并在该坐标系中画出气体变化的整个过程。
B.[选修3–4](12分)
(1)下列关于光的说法中正确的是(　　)
A.分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，相邻红光干涉条纹间距小于相邻紫光干涉条纹间距
B.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象
C.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象
D.医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官的内部。它利用了光的全反射原理
(2)有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换了实验数据，并由计算机绘制了T2－L图象，如图甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”)。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比＝________。

(3)如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装一定量的水，在容器底部有一单色点光源，已知水对该光的折射率为，玻璃对该光的折射率为1.5，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度也为d，求水面形成的光斑的面积(仅考虑直接由光源发出的光线)。

四、计算题：本题共3小题，共计47分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13.(15分)质量为m＝0.5 kg、长L＝1 m的平板车B静止在光滑水平面上。某时刻质量M＝1 kg的物体A(视为质点)以v0＝4 m/s向右的初速度滑上平板车B的上表面，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力。已知A与B之间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2。试求：
(1)若F＝5 N，物体A在平板车上运动时相对平板车滑行的最大距离；
(2)如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件。
14.(16分)如图甲所示，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点以初速度v0水平抛出。若在该带电粒子运动的区域内加一方向竖直向下的匀强电场，则粒子恰好能通过该区域中的A点；若撤去电场，加一垂直纸面向外的匀强磁场，仍将该粒子从O点以初速度v0水平抛出，则粒子恰好能经A点到达该区域中的B点。已知OA之间的距离为d，B点在O点的正下方，∠BOA＝60°，粒子重力不计。求：

(1)粒子在电场中运动，到达A点时的动能EkA；
(2)匀强电场的场强大小E与磁场的磁感应强度大小B的比值。
15.(16分)如图甲所示，质量为m的导体棒ab垂直放在相距为l的平行且无限长的金属导轨上，导体棒ab与平行金属导轨的摩擦因数为μ，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器连入电路的阻值，不计其他电阻。现由静止释放导体棒，当通过R的电荷量达到q时，导体棒ab刚好达到最大速度。重力加速度为g。

(1)求从释放导体棒到棒达到最大速度时下滑的距离s和最大速度vm；
(2)若将左侧的定值电阻和滑动变阻器换为水平放置的电容为C的平行板电容器，如图乙所示，导体棒ab由静止释放到达到(1)中的速度vm需要多少时间(用vm表示最大速度)?






















2021江苏省高考压轴卷
物 理
参考答案及解析
一、单项选择题：
1.【答案】D
【解析】
电场线的方向为电场方向，即正电荷所受电场力的方向；电场线是直线的电场不一定就是匀强电场，如孤立点电荷的电场；电荷能否沿电场线运动取决于电荷的初速是否为零、电荷的初速方向如何、电荷受不受电场力以外的其它力作用、电场线是直线还是曲线等因素，故只有D选项正确。
故选D。
2.
【答案】B
【解析】
加上磁场之前，对杆受力分析，受重力、支持力、静摩擦力；
根据平衡条件可知：mgsinθ＝f；
加速磁场后，根据左手定则，安培力的方向平行斜面向上，磁感应强度B逐渐增加的过程中，安培力逐渐增加；
根据平衡条件，有：mgsinθ＝f’＋FA；
由于安培力逐渐变大，故静摩擦力先减小后反向增加；
故选B。
3.
【答案】C
【解析】
由v－t图像可知，物体在x方向上做匀减速直线运动，有s－t图像可知，物体在y方向上做匀速直线运动；
A、两个方向的合成，物体应该做类平抛运动，即匀变速曲线运动，故A错误；
B、x方向初速度为8m/s，y方向上速度为4m/s，二者合成，其速度绝对不为8m/s，故B错误；
C、2 s末物体x方向速度为0，y方向速度为4m/s，二者合成，其速度为4m/s，故C正确；
D、有牛顿第二定律F＝ma得F＝2kg×4m/s2＝8N，故D错误；
故选C。
4.
【答案】D
【解析】
A、据题，升降机静止时电流表示数为I，而此过程中电流表示数为2I，由欧姆定律分析压敏电阻的阻值变小，说明压敏电阻所受压力增大，则物体处于超重状态，故A错误；
B、由A项可知，物体处于超重状态，则加速度不为零，不可能处于匀速运动状态，故B错误；
C、D物体处于超重状态时，速度方向可能向下，也可能向上，则升降机可能向下做匀减速运动，也可能向上做匀加速运动，故C错误，D正确；
故选D。
5.
【答案】B
【解析】
忽略地球自转的影响，根据万有引力等于重力得，
在地球表面有：
在绕地球做半径为r的匀速圆周运动时，有：
解得：
在绕地球做匀速圆周运动的飞船内，各个物体处于完全失重的状态。各个物体的重力完全提供向心力，所以人站在可称体重的台秤上，人与台秤无弹力，所以N＝0，故B正确；
故选B。
二、多项选择题：
6.
【答案】AC
【解析】
A、小球恰好能通过最高点B处，重力提供向心力，绳子拉力为零
根据牛顿第二定律，有：
整个运动过程只有重力做功，根据机械能守恒定律，有：
联立解得：v＝；
根据牛顿第二定律，在最低点：
得：F＝6mg
故小铁球在运动过程中轻绳的拉力最大为6mg，最小为0，故A正确B错误；
C、若落到地面，根据机械能守恒定律，有：
解得：v＝，故C正确；
D、若小铁球运动到最低点轻绳断开，则小铁球落到地面时的水平位移为：、
得：x＝L，故D错误；
故选：AC。
7.
【答案】BC
【解析】
长直导线中的电流先减小后增大，所以穿过线框的磁通量先减小后增大，A错误；
由楞次定律可以判断在0～T时间内，线框中始终产生俯视顺时针方向的感应电流，B正确；
穿过线框的磁通量先减小后增大，由楞次定律知线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势，C正确；
由楞次定律、左手定则判断线框受安培力的合力方向先向左后向右，D错误。
故选BC。
8.
【答案】AD
【解析】
AB、根据电路知识知，V3测路端电压，V2测热敏电阻RT的电压，V；测定值电阻R的电阻，
由U3＝E－Ir，得＝r
由U2＝E－I(R＋r)，得＝R＋r
U1＝IR得＝R，故A正确、B错误；
C、带电液滴在平行板中受到向上的电场力和向下的重力处于平衡状态，在温度降低的过程，热敏电阻RT阻值变大，回路中电流变小，路端电压增大，由于流过定值电阻R的电流变小，所以分的电压也就变小，而路端电压增大，故V2读数增大，平行板间的电场强度也增大，导致带电液滴向上运动，故C错误；
D、，由于路端电压增大，所以电源的工作效率一定变大，故D正确；
故选AD。
9.
【答案】ABD
【解析】
对于A、B整体据牛顿第二定律有：FA＋FB＝(mA＋mB)a
设A、B间的作用为FN，则对B据牛顿第二定律可得：FN＋FB＝mBa
解得：
当t＝4s时，FN＝0，A、B两物体开始分离，此后B做匀加速直线运动，而A做加速度逐渐减小的加速运动，当t＝4.5s时，A物体的加速度为零而速度不为零。T>4.5s后，A所受合外力反向，即A、B的加速度方向相反。当t<4s时，A、B的加速度均为。
故选ABD。
三、简答题：
10.(1)C (2)0.472；0.740 (3)0.158
11.(1)④，⑥ 　(2)⑤R0 (3)①ABD；②7.5 V
12.(1)AD (2) 　0.31 eV　 10
(3) 【答案】　(1)　v0　(2)－L　
【解析】　(1)对P1、P2组成的系统，由动量守恒定律得mv0＝2mv1　解得v1＝
对P1、P2、P组成的系统，由动量守恒定律得
2mv1＋2mv0＝4mv2　解得v2＝v0。
(2)对P1、P2、P组成的系统，从P1、P2碰撞结束到最终P停在A点，由能量守恒定律得
μ·2mg(2L＋2x)＝·2mv＋·2mv－·4mv　解得x＝－L
对P1、P2、P组成的系统，从P1、P2碰撞结束到弹簧压缩到最短，此时P1、P2、P的速度均为v2，由能量守恒定律得
μ·2mg(L＋x)＋Ep＝·2mv＋·2mv－·4mv　解得Ep＝。
13.A.[选修3–3]
(1) C (2) 降低　 C
(3) 【答案】：(1)T1＝T0　(2)见解析图
【解析】：(1)设初始气体体积为V，在气体体积减半时，缸内气体压强为p0－。
根据气体定律可得，＝。
解得，T1＝T0。

(2)刚开始缓慢降温时，缸内气体的体积不变，压强减小，气体做等容变化；当缸内气体压强降为p0－时，气体的压强不变，体积减小，气体做等压变化。如图所示。
B.[选修3–4]
(1)CD (2) B
(3) 【答案】　　　
【解析】：根据几何关系画出光路图，如图所示.





光恰好在水和空气的分界面发生全反射时sinC＝＝，
在玻璃与水的分界面上，由相对折射关系可得＝
解得sinθ＝
代入数据可计算出光斑的半径
r＝d(tanθ＋tanC)＝(＋)d
水面形成的光斑的面积
S＝πr2＝。
四、计算题：
13. 【答案】：(1)0.5 m　(2)1 N≤F≤3 N
【解析】：(1)物体A滑上平板车B以后，做匀减速运动，由牛顿第二定律得：μMg＝MaA
解得：aA＝μg＝2 m/s2
平板车B做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：
F＋μMg＝maB
解得：aB＝14 m/s2
两者速度相同时有：v0－aAt＝aBt
解得：t＝0.25 s
A滑行距离：xA＝v0t－aAt2＝ m
B滑行距离：xB＝aBt2＝ m
最大距离：Δx＝xA－xB＝0.5 m
(2)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度v1，则：
＝＋L
又：＝
解得：aB＝6 m/s2
再代入F＋μMg＝maB得：F＝1 N
若F<1 N，则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，于是将从B上滑落，所以F必须大于等于1 N
当F较大时，在A到达B的右端之前，就与B具有相同的速度，之后，A必须相对B静止，才不会从B的左端滑落，则由牛顿第二定律得：
对整体：F＝(m＋M)a
对物体A：μMg＝Ma
解得：F＝3 N
若F大于3 N，A就会相对B向左滑下
综上所述，力F应满足的条件是1 N≤F≤3 N




14. 【答案】：(1)mv　(2)v0
【解析】：(1)因电场方向竖直向下，粒子的初速度方向水平向右，所以粒子在该匀强电场中做类平抛运动，设粒子从O点运动到A点所需要的时间为t。则有
dsin60°＝v0t
dcos60°＝··t2
联立可解得E＝
由动能定理可得qE·dcos60°＝EkA－mv
将E代入可解得EkA＝mv。
(2)撤去电场，加上垂直纸面向外的匀强磁场后，粒子恰好能经A点到达该区域中的B点。由粒子在匀强磁场中的运动规律可知，OB必为该粒子做圆周运动的直径，如图乙所示，所以∠OBA＝30°，因此OB＝2d，所以粒子在磁场中做圆周运动的半径为R＝d，由qv0B＝m可得B＝，又因为E＝，所以＝×＝v0。
15.答案：(1)q　(R＋Rx)(sinθ－μcosθ) (2)
解析：(1)对于闭合回路，在全过程中，根据法拉第电磁感应定律得ab中的平均感应电动势
＝＝①
由闭合电路欧姆定律得通过R的平均电流＝②
通过R的电荷量q＝Δt③
联立①②③得：s＝q
在ab加速下滑的过程中，根据牛顿第二定律：
mgsinθ－μmgcosθ－FA＝ma④
式中安培力FA＝BIl⑤
其中I＝⑥
当④中的加速度为0时，ab的速度v＝vm⑦
联立④⑤⑥⑦得：vm＝(R＋Rx)(sinθ－μcosθ)
(2)设ab下滑的速度大小为v时经历的时间为t，通过ab的电流为i，则：
mgsinθ－μmgcosθ－Bil＝ma⑧
设在时间间隔Δt内平行板电容器增加的电荷量为ΔQ，则：
i＝⑨
此时平行板电容器两端的电压的增量为ΔU＝BlΔv⑩
根据电容的定义C＝⑪
而Δv＝aΔt⑫
联立上面各式得ab下滑的加速度
a＝g
上式表明ab做初速度为0的匀加速运动，所以
t＝