2021全国卷Ⅱ高考压轴卷：物理+答案解析

这是一份2021全国卷Ⅱ高考压轴卷：物理+答案解析，共14页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

KSSU2021年全国新课标Ⅱ高考压轴卷（物理）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21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．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(　　)
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，α射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4

15.如图所示，在水平放置的半径为R的圆柱体的正上方的P点将一小球以水平速度v0沿垂直于圆柱体的轴线方向抛出，小球飞行一段时间后恰好从圆柱体的Q点沿切线飞过，测得O、Q连线与竖直方向的夹角为θ，那么小球完成这段飞行的时间是(　　)



A.　　　　　　　　　B． C. D．
16.将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是(　　)


17.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏。今有质子、氘核和α粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1∶2，则下列判断正确的是(　　)

A．三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同
B．三种粒子打到荧光屏上的位置相同
C．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2
D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶4
18.发动机额定功率为80 kW的汽车，质量为2×103 kg，在水平路面上行驶时汽车所受摩擦阻力恒为4×103 N，若汽车在平直公路上以额定功率启动，则下列说法中正确的是(　　)
A．汽车的加速度和速度都逐渐增加
B．汽车匀速行驶时，所受的牵引力为零
C．汽车的最大速度为20 m/s
D．当汽车速度为5 m/s时，其加速度为6 m/s2
19.宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为R，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，万有引力常量为G，则(　　)


A．每颗星做圆周运动的线速度为
B．每颗星做圆周运动的角速度为
C．每颗星做圆周运动的周期为2π
D．每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关

20.如图是自耦变压器的示意图，负载变化时输入电压不会有大的变化。输电线的电阻用R0表示，如果变压器上的能量损失可以忽略。以下说法正确的是(　　)

A．开关S1接a，闭合开关S后，电压表V示数减小，电流表A示数增大
B．开关S1接a，闭合开关S后，原线圈输入功率减小
C．断开开关S，开关S1接a时电流表的示数为I1，开关S1接b时电流表的示数为I2，则I1>I2
D．断开开关S，开关S1接a时原线圈输入功率为P1，开关S1接b时原线圈输入功率为P2，则P1

21.如图所示，斜劈B固定在弹簧上，斜劈A扣放在B上，A、B相对静止，待系统平衡后用竖直向下的变力F作用于A，使A、B缓慢压缩弹簧，弹簧一直在弹性限度内，则下列说法正确的是(　　)


A．压缩弹簧的过程中，B对A的摩擦力逐渐增大
B．压缩弹簧的过程中，A可能相对B滑动
C．当弹簧压缩量为某值时，撤去力F，在A、B上升的过程中，B对A的作用力先增大后减小
D．当弹簧压缩量为某值时，撤去力F，在A、B上升的过程中，A、B分离时，弹簧恢复原长




第Ⅱ卷
二、非选择题：共62分，第22～25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33～34题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共47分。
22.（6分）如图是一个多用表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流0.5 mA、内阻10 Ω；电池电动势1.5 V、内阻1 Ω；变阻器R0阻值0～5 000 Ω。

(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V刻度的，当电池的电动势下降到1.45 V、内阻增大到4 Ω时仍可调零。调零后R0阻值将变 (选填“大”或“小”)；若测得某电阻阻值为300 Ω，则这个电阻的真实值是 Ω。
(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 V，内阻为10 Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果 (选填“偏大”“偏小”或“准确”)。

23.（9分）图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

甲
(1)完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。
②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。
③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距x1、x2、…。求出与不同m相对应的加速度a。
⑥以砝码的质量m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出 ­m关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m应成________(填“线性”或“非线性”)关系。
(2)完成下列填空：
(ⅰ)本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_________________________________________
(ⅱ)设纸带上三个相邻计数点的间距为x1、x2和x3。a可用x1、x3和Δt表示为a＝________。图乙为用米尺测量某一纸带上的x1、x3的情况，由图可读出x1＝________mm，x3＝________mm，由此求得加速度的大小a＝________m/s2。

(ⅲ)图丙为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________。


24.（12分）如图所示，一辆质量M＝3 kg的小车A静止在光滑的水平面上，小车上有一质量m＝1 kg的光滑小球B，将一轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能为Ep＝6 J，小球与小车右壁距离为L＝0.4 m，解除锁定，小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住，求：

(1)小球脱离弹簧时小球和小车各自的速度大小。
(2)在整个过程中，小车移动的距离。








25.（20分）如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第一象限内存在正交的匀强电、磁场，电场强度E1＝40 N/C；第四象限内存在一方向向左的匀强电场E2＝ N/C。一质量为m＝2×10－3 kg带正电的小球，从点M(3.64 m,3.2 m)以v0＝1 m/s的水平速度开始运动。已知小球在第一象限内做匀速圆周运动，从点P(2.04 m,0)进入第四象限后经过y轴上的点N(0，－2.28 m)(图中未标出)。(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：

(1)匀强磁场的磁感应强度B；
(2)小球由P点运动到N点的时间。








（二） 选考题：共15分。请考生从2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
33.【物理一一选修3–3】（15分）
（1）（5分）封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T关系如图所示，O、A、D三点在同一直线上。则________(填正确答案标号)。


A．由状态A变到状态B过程中，气体吸收热量
B．由状态B变到状态C过程中，气体从外界吸收热量，内能增加
C．C状态气体的压强小于D状态气体的压强
D．D状态时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少
E．D状态与A状态，相等时间内气体分子对器壁单位面积的冲量相等

（2）（10分）一定质量的理想气体被活塞封闭在水平放置的汽缸内，如图所示。活塞的质量m＝20 kg，横截面积S＝100 cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸水平放置，活塞与汽缸底的距离L1＝12 cm，离汽缸口的距离L2＝3 cm。汽缸内气体的初始温度为27 ℃，大气压强为1.0×105 Pa，将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与汽缸口相平，取g＝10 m/s2，求：

(1)此时气体的温度为多少；
(2)在对缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收Q＝370 J的热量，则气体增加的内能ΔU多大？




34. 【物理一一选修3–4】（15分）
（1）（5分）如图所示为一列向左传播的横波的图象，图中实线表示t时刻的波形，虚线表示又经Δt＝0.2 s时刻的波形，已知波长为2 m，下列说法正确的是________。

A．波的周期的最大值为2 s
B．波的周期的最大值为 s
C．波的速度的最小值为9 m/s
D．这列波不能发生偏振现象
E．这列波遇到直径r＝1 m的障碍物会发生明显的衍射现象

(2)（10分）如图所示，ABC为一块立在水平地面上的玻璃砖的截面示意图，△ABC为一直角三角形，∠ABC＝90°，∠BAC＝60°，AB边长度为l＝20 cm，AC垂直于地面放置。现在有一束单色光垂直于AC边从P点射入玻璃砖，已知PA＝l，玻璃的折射率n＝，该束光最终射到了水平地面上的K点，求K点到C点的距离(取tan 15°≈0.25，结果保留三位有效数字)。


























参考答案+解析
14.
【答案】B
【解析】：半衰期遵循统计规律，对单个或少数原子核是没有意义的，A错误。根据3种射线的特性以及衰变实质可知B正确，C、D错误。
15.
【答案】　C
【答案】：　小球做平抛运动，tan θ＝＝，则时间t＝，选项A、B错误；在水平方向上有Rsin θ＝v0t，则t＝，选项C正确，D错误。
16.
【答案】B
【解析】根据B ­t图象可知，在0～时间内，B ­t图线的斜率为负且为定值，根据法拉第电磁感应定律E＝nS可知，该段时间圆环区域内感应电动势和感应电流是恒定的，由楞次定律可知，ab中电流方向为b→a，再由左手定则可判断ab边受到向左的安培力，且0～时间内安培力恒定不变，方向与规定的正方向相反；在～T时间内，B ­t图线的斜率为正且为定值，故ab边所受安培力仍恒定不变，但方向与规定的正方向相同。综上可知，B正确。
17.
【答案】B
【解析】设加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转极板的长度为L，板间距离为d，在加速电场中，由动能定理得qU1＝mv，解得v0＝ ，三种粒子从B板运动到荧光屏的过程，水平方向做速度为v0的匀速直线运动，由于三种粒子的比荷不同，则v0不同，所以三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间不同，故A错误；根据推论y＝、tan θ＝可知，y与粒子的种类、质量、电荷量无关，故三种粒子偏转距离相同，打到荧光屏上的位置相同，故B正确；偏转电场的电场力做功为W＝qEy，则W与q成正比，三种粒子的电荷量之比为1∶1∶2，则有电场力对三种粒子做功之比为1∶1∶2，故C、D错误。
18.
【答案】CD
【解析】由P＝Fv，F－Ff＝ma可知，在汽车以额定功率启动的过程中，F逐渐减小，汽车的加速度a逐渐减小，但速度逐渐增加，当匀速行驶时，F＝Ff，此时加速度为零，速度达到最大值，则vm＝＝ m/s＝20 m/s，故A、B错误，C正确；当汽车速度为5 m/s时，由牛顿第二定律得－Ff＝ma，解得a＝6 m/s2，故D正确。
19.
【答案】ABC
【解析】每颗星受到的合力为F＝2Gsin 60°＝G，轨道半径为r＝R，由向心力公式F＝ma＝m＝mω2r＝m，解得a＝，v＝ ，ω＝ ，T＝2π ，显然加速度a与m有关，故A、B、C正确。
20.
【答案】AD
【解析】闭合开关S，不影响变压器副线圈两端电压，副线圈所接负载的电阻变小，根据欧姆定律，电流表的读数变大，输电线上的电压变大，导致电压表的读数变小，选项A正确；根据P＝UI，副线圈输出功率变大，理想变压器的输入功率等于输出功率，故原线圈输入功率增大，选项B错误；开关S1从接a变到接b，理想变压器的原线圈的匝数变小，副线圈两端电压变大，电流表的读数变大，选项C错误；根据P＝UI，副线圈输出功率变大，理想变压器的输入功率等于输出功率，故原线圈输入功率增大，选项D正确。
21.
【答案】AD
【解析】开始A相对于B静止，则A的重力在沿斜面方向的分力小于等于最大静摩擦力，设斜劈B的倾角为θ，有mgsin θ≤μmgcos θ，所以(mg＋F)sin θ≤μ(mg＋F)cos θ，所以A、B在缓慢压缩弹簧的过程中，仍然能保持相对静止，A所受的摩擦力Ff＝(mg＋F)sin θ，对整体分析，F逐渐增大，可知摩擦力逐渐增大，故A正确，B错误。撤去F后，在弹簧恢复原长前，整体的加速度逐渐减小，隔离对A分析，有F′－mg＝ma，则B对A的作用力F′逐渐减小。当弹簧恢复原长时，A、B具有相同的加速度g，A、B间弹力为零，发生分离。故C错误，D正确。
22.
【答案】:（1）减小（1分）、290 Ω（3分）（2）准确（2分）
【解析】(1)由闭合电路欧姆定律：Ig＝得：R0＝－Rg－r，因为式中E变小，r变大，故R0将减小；因为该欧姆表的刻度是按电池电动势为E＝1.5 V刻度的。测得某电阻阻值为300 Ω时，电流表中的电流I＝，其中RΩ＝，当电池电动势下降到E′＝1.45 V时，此时欧姆表的内阻R′Ω＝，由闭合电路的欧姆定律得I＝，解得真实值R′＝290 Ω。
(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 V，内阻为10 Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值的测量结果准确，因为电源的内阻的变化，可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消。

23.
【答案】:(1)等间距　线性
(2)(ⅰ)远小于小车和砝码的总质量
(ⅱ)　24.2(23.9～24.5均对)　47.3(47.0～47.6均对)　1.16(1.13～1.19均对)　(ⅲ)　
【解析】(1)①小车所受的阻力平衡后，小车做匀速直线运动，打点计时器打出的点间距相等。
⑥若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则F＝(m0＋m)a，＝(m0＋m)＝＋m，小车质量m0及拉力F一定。由数学知识可知与m应成线性关系。
(2)(ⅰ)对小吊盘及物块，由牛顿第二定律可得：mg－FT＝ma；对小车同理：FT＝Ma，两式联立可得FT＝·mg，故只有M≫m时，FT≈mg，小车所受的拉力近似不变。
(ⅱ)由匀变速直线运动中，等时间间隔位移关系特点，可知：x3－x1＝2a(5Δt)2得a＝＝ m/s2＝1.16 m/s2
(ⅲ)设小车质量为m0，则由牛顿第二定律可得F＝(m0＋m)a，即＝＋①
由图象可以看出＝b②
k＝③
由②③可解得：F＝，m0＝。
24.
【答案】:(1)3 m/s　1 m/s　(2)0.1 m
【解析】(1)水平面光滑，由小车、弹簧和小球组成的系统在从弹簧解锁到小球脱离弹簧的过程中，满足动量守恒和能量守恒。
选向右为正方向，则有mv1－Mv2＝0
mv＋Mv＝Ep
联立两式并代入数据解得：v1＝3 m/s，v2＝1 m/s
(2)在整个过程中，系统动量守恒，则有：
m－M＝0，x1＋x2＝L
解得：x2＝＝0.1 m
25.
【答案】(1)2 T　(2)0.6 s
【解析】

(1)由题意可知qE1＝mg，得q＝5×10－4 C。
分析如图，Rcos θ＝xM－xP，
Rsin θ＋R＝yM，可得R＝2 m，θ＝37°。由qv0B＝，得B＝2 T。
(2)小球进入第四象限后受力分析如图，tan α＝＝0.75。
可知小球进入第四象限后所受电场力和重力的合力与速度方向垂直，即α＝θ＝37°。
由几何关系可得lNQ＝0.6 m。
由lNQ＝v0t，解得t＝0.6 s。
或：F＝＝ma，得a＝ m/s2，
由几何关系得lPQ＝3 m，由lPQ＝at2，解得
t＝0.6 s。

26.
【答案】(1)ADE (2)(1)450 K　(2)310 J
【解析】(1)由状态A变到状态B为等容变化，W＝0，温度升高，ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，气体吸收热量Q>0，气体吸热，A正确；由状态B变到状态C过程中，内能不变，B错；C状态气体的压强大于D状态气体的压强，C错；D状态与A状态压强相等，D状态体积大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比A状态少，D、E正确。
（2）
(1)当汽缸水平放置时，

T0＝(273＋27) K＝300 K(0.5分)；p0＝1.0×105 Pa
V0＝L1S
当汽缸口朝上，活塞到达汽缸口时，活塞的受力分析如图所示，有
p1S＝p0S＋mg
则p1＝p0＋＝1.0×105 Pa＋ Pa＝1.2×105 Pa（
V1＝(L1＋L2)S
由理想气体状态方程得＝
则T1＝T0＝×300 K＝450 K
(2)当汽缸口向上，未加热稳定时：由玻意耳定律得
p0L1S＝p1LS
则L＝＝ cm＝10 cm
加热后，气体做等压变化，外界对气体做功为
W＝－p0(L1＋L2－L)S－mg(L1＋L2－L)＝－60 J
根据热力学第一定律
ΔU＝W＋Q 得ΔU＝310 J

27.
【答案】（1）BCE (2)18.6 cm
【解析】
(1)0.2 m＝ λ，因波向左传播，则由图象可知波向左传播的距离为λ(n＝0、1、2…)，所以0.2 s＝T(n＝0、1、2…)，n＝0时，周期最大，为Tm＝ s，波速最小，为vmin＝＝9 m/s，所以A错误，B、C正确。横波可以发生偏振现象，D错误。因为障碍物的直径r＝1 m<λ＝2 m，则这列波遇到此障碍物可以发生明显的衍射现象，E正确。
(2)由sin C＝，可以得到临界角C＝45°。
单色光照射到AB上时入射点为D，入射角i＝60°>C，将发生全反射，然后反射到BC面上Q点，入射角为α＝30°，设折射角为β。
由n＝，可得β＝45°。
最终单色光射到地面上的K点，如图所示。

由几何知识可以得到
AD＝＝5 cm，即BD＝15 cm，所以BQ＝BDtan 30°＝5 cm，
CQ＝15 cm，CS＝ cm，SK＝ cm。
所以K点距离C点CK＝CS＋SK≈18.6 cm。