2021年高考物理真题（重庆自主命题）（解析版）.docx

2021年高考物理真题名师评析（重庆卷） 试题评析 本卷考查高中物理各版块内容的基础知识和典型物理问题，侧重对基础知识和能力的考查，整体难度不大。试题放眼生活，生产，科技，情景新颖，注重用所学知识处理实际问题。例如第1题，以游泳时手的作用力为背景；第3题以眼动仪为情景；第4题以小汽车上电容式加速度传感器为情景，第6题以电动牙刷的充电装置中变压器切入；第13题以安全头盔切入；本卷试题重视基础，但综合性和开放性也较强，提醒考生注重教材知识的同时，也要重点提升模型建构能力和创新能力，需要考生灵活运用所学知识和物理思想方法，抓住主要因素合理构建物理模型。 命题新角度：第2题，考查半衰期，角度新颖，第11题设计很巧妙，研究金属小球在水中竖直下落的速度变化，第12题由图像估算曲线②中太阳能电池的最大输出功率；选考第15题，分辨图像，都很有新意。第14题考查带电粒子在匀强电场中的类平抛和在匀强磁场中的匀速圆周运动，经典创新，综合性强，难度较大。 一.选择题 1.如图所示，人游泳时若某时刻手掌对水的作用力大小为F，该力与水平方向的夹角为30°，则该力在水平方向的分力大小为 A。2F B。F C。F D。F 【参考答案】D 【名师解析】沿水平方向和竖直方向将手掌对水的作用力分解，则有该力在水平方向的分力大小为Fcos30°=F，选项D正确。 2.放射性元素I会衰变为稳定的Te，半衰期约为13h，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻I与Te的原子数量之比为4׃1，则通过26h后I与Te的质量之比 A。1׃2 B. 1׃4 C. 1׃8 D 1׃16 【参考答案】B 【名师解析】根据题述，I与Te原子数量之比为4׃1，则通过26h（两个半衰期）后，4份I衰变剩余1份，生成了3份Te原子，剩余I与Te原子数量之比为1׃4，因为I与Te原子质量相同，所以通过26h（两个半衰期）后，I与Te原子的质量之比为1׃4，，选项B正确。 3. 某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为 A. ，逆时针。 B. ，逆时针。 C. ，顺时针。 D. ，顺时针。 【参考答案】A 【名师解析】经过时间t，面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，磁通量变化△Φ=BSsinθ，由法拉第电磁感应定律，线圈中产生的平均感应电动势的大小为E=N=。由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向，选项A正确。 4.电容式加速度传感器可以用于触发汽车安全气囊等系统。如图所示，极板M、N组成的电容器视为平行板电容器，M固定，N可左右运动，通过测量电容器极板之间电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板M、N的距离减小，若极板上电荷量保持不变，则该电容器 A. 电容变小 B. 极板间电压变大 C. 极板间电场强度不变 D. 极板间电场强度变小 【参考答案】C 【名师解析】当汽车减速时，极板M、N的距离减小，由平行板电容器的决定式C=可知，电容增大，选项A错误；若极板上电荷量保持不变，由电容定义式C=Q/U可知，极板M、N之间电压变小，选项B错误；由于极板上电荷量保持不变，极板正对面积不变，根据电荷产生电场可知，极板之间电场强度不变，选项C正确D错误。 5. 如图所示。竖直平面内有两个半径为R，而内壁光滑的1/4圆弧轨道，固定在竖直平面内，地面水平，O、O1为两圆弧的圆心，两圆弧相切于N点。一小物块从左侧圆弧最高处静止释放，当通过N点时，速度大小为（重力加速度为g） A. B. C. D. 【参考答案】D 【名师解析】由图中几何关系可知，图中NO连线与水平方向的夹角θ=30°。设小物块通过N点时速度为v，小物块从左侧圆弧最高点静止释放，由机械能守恒定律，mgRsinθ=mv2，解得：v=，选项D正确。 6. 某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为220V，副线圈两端的电压为4.4V，副线圈的电流为1.0A，若将该变压器视为理想变压器，则 A. 原、副线圈匝数之比为25׃1 B. 原线圈的电流为0.02A C. 副线圈两端的电压最大值为5V D. 原、副线圈的功率之比为50׃1 【参考答案】B 【名师解析】由理想变压器的变压公式，可知原副线圈匝数之比为===，选项A错误；由理想变压器的变流公式，==，解得原线圈电流I1=×1.0A=0.02A，选项B正确；根据有效值与最大值的关系可知，副线圈两端的电压最大值U2m=×U2=×4.4V=6.16V，选项C错误；根据理想变压器输出功率大于输入功率可知，原副线圈的功率之比为1׃1，选项D错误。 7.质量相同的甲乙两小球（视为质点）以不同的初速度竖直上抛，某时刻两球发生正碰。题图中实线和虚线分别表示甲乙两球位置随时间变化的曲线，其中虚线关于t=t1左右对称，实线两个顶点的纵坐标相同，若小球运动中除碰撞外仅受重力，则 A. t=0时刻，甲的速率大于乙的速率 B. 碰撞前后瞬间，乙的动量不变 C. 碰撞前后瞬间，甲的动能不变 D. 碰撞后甲的机械能大于乙的机械能 【参考答案】C 【名师解析】根据位移图像斜率表示速度可知，t=0时刻，甲的速率小于乙的速率，选项A错误；根据甲乙两球位移图像可知，碰撞前后瞬间，两球交换速度，方向反向。根据题述，虚线（乙的位移图像）关于t=t1左右对称，所以碰撞前后瞬间，乙的动量大小不变，方向变化，甲的动能不变，选项B错误C正确；根据题述，实线两个顶点的纵坐标相同，可知碰撞后甲的机械能与乙的机械能相等，选项D错误。 8. 2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量是“玉兔二号”的K倍，火星的质量是月球的N倍，火星的半径是月球的P倍，火星语月球均视为球体，则 A. 火星的平均密度是月球的倍， B. 火星的第一宇宙速度是月球的 C. 火星的重力加速度大小是月球表面的 D. 火星对“祝融号”引力大小是月球对“玉兔二号”引力的倍 【参考答案】AD 【名师解析】根据密度的定义，ρ=M/V，体积V=，可知火星的平均密度与月球的平均密度之比为==N×1/P3=，即火星的平均密度是月球的倍，选项A正确；由G=mg，可知火星的重力加速度与月球表面的重力加速度之比为==N×1/P2=，即火星的重力加速度是月球表面的重力加速度的，选项C错误；由G=mg，v=，可知火星的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为===，选项B错误；由万有引力定律，F= G，可知火星对“祝融号”引力大小与月球对“玉兔二号”引力大小之比为==N×K×1/P2=，即火星对“祝融号”引力大小是月球对“玉兔二号”引力大小的倍，选项D正确。 9. 某同学设计了一种天平，其装置如题图所示。两相同的同轴圆线圈M、N水平固定，圆线圈P与MN共轴且平行等距。初始时，线圈M、N通以等大反向的电流后，在线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，可能的办法是 A. 若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入正向电流 B. 若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入负向电流 C. 若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入正向电流 D. 若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入负向电流 【参考答案】BC 【名师解析】当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，则需要线圈P需要受到竖直向下的安培力。若P处磁场方向沿半径向外，由左手定则可知，可在P中通入负向电流，选项A错误B正确；若P处磁场方向沿半径向内，由左手定则可知，可在P中通入正向电流，选项C正确D错误。 10. 额定功率相同的甲、乙两车在同一水平路面上从静止启动，其发动机的牵引力随时间的变化曲线如题图所示。两车分别从t1和t3时刻开始以额定功率行驶，从t2和t4时刻开始牵引力均视为不变。若两车行驶时所受的阻力大小与重力成正比，且比例系数相同，则 A. 甲车的总重比乙车大 B. 甲车比乙车先开始运动 C. 甲车在t1时刻和乙车在t3时刻的速率相同 D. 甲车在t2时刻和乙车在t4时刻的速率相同 【参考答案】ABC 【名师解析】根据题述，两车额定功率P相同，所受阻力f=kmg。根据甲车t2时刻后和乙车t4时刻后两车牵引力不变时甲车牵引力大于乙车，由F=f=kmg，可知甲车的总重比乙车大，选项A正确；对甲乙两车启动的第一阶段，当甲的牵引力达到最大值F时，乙的牵引力小于行驶时所受的阻力，故甲车比乙车先开始运动，选项B正确；t2时刻甲车达到最大速度，t4时刻乙车达到最大速度，根据汽车的额定功率P=fvm=kmgvm，由于甲车的总重比乙车大，所以甲车在t2时刻的速率小于乙车在t4时刻的速率，选项D错误；对于牵引力不变阶段，两车分别从t1和t3时刻开始以额定功率行驶，由P=Fv，P、F同大小，则速度相同，甲车在t1时刻的速率等于乙车在t3时刻的速率，选项C正确。 二. 实验题 11. 某同学用手机和带刻度的玻璃筒等器材研究金属小球在水中竖直下落的速度变化情况。他用手机拍摄功能记录小球在水中静止释放后位置随时间的变化，每1/60s拍摄一张照片。 （1）取某张照片中小球的位置为0号位置，然后依次每隔3张照片标记一次小球的位置，则相邻标记位置之间的时间间隔是 s。 （2）测得小球位置x随时间t变化曲线如题图所示，由图可知，小球在0.15s~0.35s时间段平均速度的大小 （选填“大于”、“等于”、“小于”）在0.45s~0.65s时间段内平均速度的大小。 （3）在实验器材不变的情况下，能够减小实验误差测量误差的方法有： （写出一种即可） 【参考答案】（1）1/15s （2）小于（3）每张照片标记一次小球的位置 【名师解析】（1）相邻标记位置之间的时间间隔是T=4×1/60s=1/15s。（2）小球在0.15s~0.35s时间内（△t=0.35s-0.15s=0.20s）位移△x=240mm-40mm=200mm=0.200m，平均速度大小为v1=△x/△t=1.0m/s；小球在0.45s~0.65s时间内（△t=0.65s-0.45s=0.20s）位移△x=750mm-400mm=350mm=0.350m，平均速度大小为v2=△x/△t=1.75m/s；由此可知小球在0.15s~0.35s时间内平均速度的大小小于小球在0.45s~0.65s时间内的平均速度的大小。（3）在实验器材不变的情况下，能够减小实验误差测量误差的方法有：每张照片标记一次小球的位置。 12. （9分）某兴趣小组使用如图1电路，探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系，其中P为电阻箱，R0是阻值为37.9kΩ的定值电阻，E是太阳能电池，是电流表（量程0~100μA，内阻2.10kΩ） （1）实验中若电流表的指针位置如题图2所示，则电阻箱P两端的电压是 V。（保留3位有效数字） （2）在某光照强度下，测得太阳能电池的输出电压U与电阻箱P的电阻R之间的关系如图3中的曲线①所示。不考虑电流表和电阻R0消耗的功率，由该曲线可知，M点对应的太阳能电池的输出功率是 mW。（保留3位有效数字） （3）在另一更大光照强度下，测得U——R关系如图3中的曲线②所示。同样不考虑电流表和电阻R0消耗的功率，与曲线①相比，在电阻R相同的情况下，曲线②中太阳能电池的输出功率 （选填“较小”、“较大”），由图像估算曲线②中太阳能电池的最大输出功率约为 mW。（保留3位有效数字） 【参考答案】（1）2.48（2）40.5（3）较大 【名师解析】（1）根据电流表读数规则，电流表读数是I=62.0μA=6.20×10-5A。电阻箱P两端的电压是U=I（rg+R0）=6.20×10-5×（2.10+37.9）×103V=2.48V。 （2）M点对应的电压U=1.80V，电阻R=80.0Ω，太阳能电池的输出功率P=U2/R=4.05×10-2W=40.5mW。 （3）与曲线①相比，在电阻R相同的情况下，曲线②中太阳能电池的电压较大，由P=U2/R可知，曲线②中太阳能电池的输出电功率较大。由图像②可知，太阳能电池电动势为E=2.80V，太阳能电池的内阻随外接电阻R的增大而减小，可估算出当R=30Ω时电池内阻约为30Ω，太阳能电池输出功率最大，最大输出电功率P=E2/4R=0.0667W=66.7mW。 13.(12分)我国规定摩托车、电动自行车骑乘人员必须依法佩戴具有缓冲作用的安全头盔。小明对某轻质头盔的安全性能进行了模拟实验检测。某次，他在头盔中装入质量为5.0kg的物体（物体与头盔密切接触），使其从1.80m的高处自由落下（题13图），并与水平地面发生碰撞，头盔厚度被挤压了0.03m时，物体的速度减小到零。挤压过程不计物体重力，且视为匀减速直线运动，不考虑物体和地面的形变，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2。求： （1）头盔接触地面前瞬间的速度大小； （2）物体做匀减速直线运动的时间； （3）物体在匀减速直线运动过程中所受平均作用力的大小。 【名师解析】（1）由自由落体运动规律，v2=2gh， 解得v=6m/s。 （2）由匀变速直线运动规律，△x=t， 解得t=0.01s （3）由动量定理，Ft=mv， 解得F=3000N 14. （18分）如图1所示的Oxy竖直平面内，在原点O有一粒子源，可沿x轴正方向发射速度不同、比荷均为q/m的带正电的粒子。在x≥L的区域仅有垂直于平面向内的匀强磁场；x＜L的区域仅有如图2所示的电场，0~t0时间内和2t0时刻后的匀强电场大小相等，方向相反（0~t0时间内电场方向竖直向下），t0~2t0时间内电场强度为零。在磁场左边界x=L直线上的某点，固定一粒子收集器（图中未画出）。0时刻发射的A粒子在t0时刻经过左边界进入磁场，最终被收集器收集；B粒子在t0/3时刻以与A粒子相同的发射速度发射，第一次经过磁场左边界的位置坐标为（L，-4L/9）；C粒子在t0时刻发射，其发射速度是A粒子发射速度的1/4，不经过磁场能被收集器收集。忽略粒子间相互作用力和粒子重力，不考虑边界效应。 （1）求电场强度E的大小； （2）求磁感应强度B的大小； （3）设2t0时刻发射的粒子能被收集器收集，求其有可能的发射速度大小。 【名师解析】(1)设A粒子发射速度为v，分别画出ABC粒子运动轨迹。 根据题述可知，L=vt0， 对B粒子沿y方向运动， qE=ma， 联立解得：E= （2）设收集器的位置坐标为（L，y）， 对C粒子，L=0.25v·4t0，y= 对A粒子，L=vt0，y’= A粒子进入磁场时沿x方向分速度为vx=v=，沿y方向分速度，vy=at0= tanθ==1， 2rcosθ=y+y’=5at02=5L 解得r= A粒子进入磁场时的速度vA=v， 由洛伦兹力提供向心力，qvAB=m 解得 B=。 （3）设2t0时刻发射的粒子速度为v1，经电场偏转后直接被收集器收集，如图，则有=，解得v1= 设2t0时刻发射的粒子速度为v2，先经电场偏转，后进入磁场偏转后被收集器收集，如图。L=v2t， y’=, y=y’+2r’cosα， qv’B=m， v’cosα=v2， 联立解得：v2= ，v2’= 所有可能的发射速度为：，，。 四。选做题 15.【物理——选修3-3】（12分） （1）（4分）图1和图2中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，r0为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线I、II、III对应的物理量分别是 （在给出的4个选项中。只有一个符合要求的） A. ①③② B.②④③ C. ④①③ D. ①④③ 【参考答案】D 【名师解析】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r0）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像；根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r0）时分子力为零，可知曲线II为分子力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小，可知曲线III为分子斥力随分子之间距离r变化的图像；选项D正确。 （2）（8分）定高气球是种气象气球，充气完成后，其容积变化可以忽略。现有容积为V1的某气罐装有温度为T1、压强为p1的氦气，将该气罐与未充气的某定高气球连通充气。当充气完成后达到平衡状态后，气罐和球内的温度均为T1，压强均为kp1，k为常数。然后将气球密封并释放升空至某预定高度，气球内气体视为理想气体，假设全过程无漏气。 ①求密封时定高气球内气体的体积； ②若在该预定高度球内气体重新达到平衡状态时的温度为T2，求此时气体的压强。 【参考答案】①V1. ② 【名师解析】①设密封时定高气球内气体体积为V，由玻意耳定律， p1V1=kp1（V1+V） 解得 V=V1. ②由查理定律，=， 解得p= 16.【物理——选修3-4】（12分） （1）（4分）简谐横波沿x轴正方向传播，题图为某时刻波形图。波源位于x=0处，其位移随时间变化的关系为y=sin（2πt）cm，则 （在给出的4个选项中。只有一个符合要求的） A. 此波的波长为9cm B。此波的频率为2Hz C. 此波的波速为0.1m/s D。此时波源沿y轴正方向运动 【参考答案】C 【名师解析】由波形图可知，此波的波长λ=10cm，选项A错误；由ω=2π=2πf可得此波的频率f=1Hz，选项B错误；由ω=2π=2π/T可得T=1s，由λ=vT可得此波的传播速度v=0.1m/s，选项C正确；此时波源沿y轴负方向运动，选项D错误。 （2）如图所示，一直角棱镜ABC，∠A=90°，AC=1.。从AB边界面垂直入射的甲、乙两种不同频率的单色光，在棱镜中传播速度分别为k1c和k2c（0＜k1＜k2＜1，c为真空中的光速），甲光第一次到达BC边恰好发生全反射。求： ①该棱镜分别对甲光和乙光的折射率； ②BC边的长度。 【参考答案】 【名师解析】①由光速与折射率的关系，n=c/v，可得该棱镜对甲光的折射率n1=1/k1； 该棱镜对乙光的折射率n2=1/k2； ②设BC边的长度为L，根据题述甲光第一次到达BC边恰好发生全反射，可画出光路图，sinθ=1/n1=k1， cosC= sinθ，cosC=1/L， 解得：L=1/ k1。