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2021年普通高等学校招生全国统一考试

物 理

注意事项：

1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。

2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题的答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在试卷上无效。

3．回答第Ⅱ卷时，将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。

4．考试结束，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～11题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。

1．2020年11月27日00时41分，华龙一号全球首堆中核集团福清核电5号机组首次并网成功。如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图，下列说法正确的是(　　)

A．核反应中，质量守恒，电荷数守恒

B．华龙一号的原理是核聚变反应

C．原子核比结合能越大，原子核越稳定

D．核裂变反应发生后，核子的平均质量不变

2．如图，间距为d的两平行光滑金属轨道间有竖直上向的匀强磁场，轨道AB－A′B′部分水平，轨道BC－B′C′部分与水平方向的夹角为45°，质量均为m、电阻均为R的金属棒a、b分别垂直放置在水平轨道和斜轨道上（与轨道接触良好）。现用一水平向左的外力F作用在金属棒a上，使金属棒a以速度v0匀速运动，此时金属棒b恰好能静止在倾斜轨道上。已知重力加速度为g，导轨电阻不计。则匀强磁场的磁感应强度大小为(　　)

A．     B．     C．     D．

3．李娜是亚洲第一位大满贯女子单打冠军。若李娜某次训练击球时，第一次将网球从A点水平击出，网球击中D点；第二次将该网球从位于A点正下方且与D点等高的B点斜向上击出，最高点为C，网球也击中D点。A、C高度相同，忽略空气阻力，则(　　)

A．两次击球过程中，网球的初速度大小一定不相等

B．网球两次击中D点时速大小相等

C．网球两次击中D点时，重力做功的瞬时功率相同

D．网球从B点到D点的过程中，重力对球的冲量为零

4．一种电场的某条电场线与x轴重合，其场强大小E与坐标x的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．此电场是匀强电场

B．由图像可以直接看出场强大小随x均匀增大

C．图像的斜率表示电场的电势

D．x1与x2之间的电势差等于阴影部分的面积

5．一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，当传播到x＝1 m处的质点A时开始计时，t＝4 s时的波形如图所示，且此时波刚好传播到x＝3 m处，B、C两质点此时的位移均为y＝1 m。下列说法正确的是(　　)

A．质点A振动的位移方程为y＝2sin(t) cm

B．此时质点B正在向y轴正方向运动

C．t＝4 s之后，质点C比质点B回到平衡位置要晚1 s

D．t＝11 s时，平衡位置在x＝5 m处的质点的位移为2 cm

6．如图，在水平桌面上叠放着两个物块M和m，M与桌面间的动摩擦因数为μ1，m与M之间的动摩擦因数为μ2，一根轻绳一端与M相连，另一端绕过光滑的定滑轮A系在竖直杆上的B点，现将另一个物体G用光滑轻质挂钩挂在轻绳上AB之间的O点，已知整个装置处于静止状态时，竖直杆与绳OB的夹角为α，则(　　)

A．将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力变小

B．将竖直杆缓慢向右移动一小段距离时绳的张力增大

C．M所受的摩擦力为μ1(M＋m)g

D．剪断A处轻绳瞬间，m的加速度为μ2g

7．如图所示，某机器人研究小组自制的机器车能够自动识别障碍物上、下坡。该机器车质量m＝20 kg，在水平路面AB段以速度v1＝6 m/s匀速行驶，BC段是一段陡坡。机器车在BC段仅用t＝5 s就运动到了坡顶，且到达坡顶前机器车已经以速度v2＝3 m/s做匀速运动。已知整个过程中该机器车的输出功率保持不变，机器车在AB段受到的阻力Ff1＝200 N，在BC段所受阻力恒定，机器车经过B点时无机械能损失，则下列说法正确的是(　　)

A．该机器车的额定功率为400 W

B．该机器车经过B点后刚开始上坡的加速度大小为10 m/s2

C．该机器车速度减至4 m/s时，其加速度大小为6 m/s2

D．BC段的长度为10.5 m

8．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是(　　)

A．光电管阴极K金属材料的逸出功为5.09 eV

B．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光

C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极

D．氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象

9．电阻不可忽略的线圈L0可看作是一个定值电阻R0（线圈电阻）与一个纯线圈L串联而成，如图甲。在如图乙所示电路中，常规变压器T线圈电阻不可忽略，变压器原线圈接理想交流电源，当滑动变阻器触头P向b端滑动时，下列说法正确的是(　　)

A．变压器初级线圈电压降低

B．变压器输入功率变小

C．小灯泡变暗

D．R1消耗功率增大

10．有A、B两颗绕地球运动的人造卫星，其轨道分别为如图所示的Ⅰ和Ⅱ，轨道Ⅰ为半径为R的圆，轨道Ⅱ为长轴等于2R的椭圆，两轨道不在同一平面内，轨道Ⅱ上c、d两点距离轨道Ⅰ垂直距离均为l且是两轨道距离最近的两点，O点为地球球心位置，已知地球质量为M，万有引力常量为G。下列说法正确的是(　　)

A．A、B运行周期之比TA∶TB＝1∶1

B．若B经过c点时到A的距离为l，则下次距离为l时B恰好经过d点

C．若A的运行速率为v0，设B经过a点时的速率为v，则v＜v0

D．若Oa＝R，则B经过b点时的加速度与A的加速度之比为4∶9

11．如图甲所示，虚线MN两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小恒为B0，左侧匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S0。将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。则下列说法正确的是(　　)

A．0～t0时间内，圆环中的电流方向为逆时针方向

B．t＝t0时刻圆环中的电流为0

C．t＝t0时刻圆环受到的安培力大小为

D．在0～t0时间内，通过圆环的电荷量为

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12．(6分)某学生用图甲所示的实验装置测量物块与斜面间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，已知图中每相邻两个计数点间还有一个点未标出。

(l)由图乙可知：物块下滑过程打计数点D时物块的速度vD＝   m/s，该过程物块运动的加速度a＝    m/s2；（结果保留两位小数）

(2)已知当地的重力加速度g，斜面倾角θ，则物块与斜面间的动摩擦因数可表示为μ＝＿＿＿＿。（用g、θ及a等物理理表示）

13．(10分)某同学准备测量一节干电池电动势和内电阻，他从实验室里借来如下实验器材：

A．电流表A1（量程为0.6 A，内阻约为0.5 Ω）

B．电流表A2（量程为2 mA，内阻为100 Ω）

C．电压表V（量程为6 V，内阻约为10 kΩ）

D．滑动变阻器R1（最大电阻值为10 Ω）

E．电阻箱R2（最大电阻值为999.9 Ω）

F．开关、导线若干

G．待测干电池

(l)该同学发现电压表的量程太大，准备用电流表和电阻箱改装为一量程为2.0 V的电压表，则其应该选择的电流表是________(填“A1”或“A2”)，电阻箱的接入电路的电阻值应该为______Ω；

(2)请你帮助该同学在图甲中补充完整实验电路图；

(3)实验过程中，该同学多次调节滑动接入电路的电阻值，得到两电流表A1的示数I1和电流表A2的示数I2如下表所示。请你根据表中的数据帮助该同学在图乙的坐标系中描点并连线。根据图线可知，该干电流的电动势E＝_____V，内阻r＝_____Ω。（结果保留两位小数）

14．(8分)如图所示，一竖直放置的气缸被轻活塞AB和固定隔板CD分成两个气室，CD上安装一单向阀门，单向阀门只能向下开启；气室1内气体压强为2p0，气室2内气体压强为p0，气柱长均为L，活塞面积为S，活塞与气缸间无摩擦，气缸导热性能良好。现在活塞上方缓慢放上质量为m的细砂，重力加速度为g。若，则气室1内气体压强为多少？

15．(15分)如图甲所示，倾角为θ的倾斜轨道与水平轨道交于Q点，在倾斜轨道上高h处由静止释放滑块A，此后A与静止在水平轨道上P处的滑块B发生弹性碰撞（碰撞时间不计）。已知B与轨道间的动摩擦因数为μ，A与轨道间无摩擦，重力加速度大小为g。滑块A的部分速度－时间图像如图乙所示。（A、B均可视为质点，水平轨道足够长，A过Q点时速度大小不变、方向变为与轨道平行。）

(1)求A、B的质量之比mA∶mB；

(2)当P、Q的距离sPQ＝0.2h，θ＝30°时，要使在B的速度减为零之前，A与B能发生第二次碰撞，试确定μ的取值范围。

16．(17分)如图，在区域I（0≤x≤L）和区域II（L≤x≤2L）内分别存在沿y轴负方向的匀强电场与垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度。一质量为m、带电荷量q（q＞0）的粒子a于某时刻从y轴上的P点以初速度v0射入区域I，其速度方向沿x轴正向，已知a在离开区域II时，速度方向沿x轴正方向。另一质量和电荷量均与a相同的粒子b也从p点沿x轴正向射入区域I，其速度大小是v0。不计重力和两粒子之间的相互作用力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：

(1)磁感应强度B的大小；

(2)a、b两粒子离开区域II时的y坐标之差。