2021天津市高考压轴卷：物理+答案解析

2021天津市高考压轴卷物理

一、选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）。

1．如图所示的x-t图像和v-t图像中，给出的四条图线1、2、3、4，分别代表四个不同物体的运动情况，关于它们的物理意义，下列描述正确的是（　　）

A．图线1表示物体做曲线运动

B．x-t图像中，t1时刻v1=v2

C．v-t图像中0至t3时间内物体3平均速度小于物体4的平均速度

D．两图像中，t2、t4时刻分别表示物体2、4开始反向运动

2．用a．b．c．d表示4种单色光，若①a．b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②用b．c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大；③用b．d照射某金属表面，只有b能使其发射电子．则可推断a．b．c．d分别可能是(    )

A．紫光．蓝光．红光．橙光 B．蓝光．紫光．红光．橙光

C．紫光．蓝光．橙光．红光 D．紫光．橙光．红光．蓝光

3．如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为θ， 下列关系正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

4．下列说法正确的是(　  　)

A．结合能越大，原子中的核子结合的越牢固，原子核越稳定

B．衰变为，要经过4次α衰变及6次β衰变

C．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为

D．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，所释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3)c2

5．2020年11月24日“嫦娥五号”探测器成功发射，开启了我国首次地外天体采样返回之旅，如图为行程示意图。关于“嫦娥五号”探测器，下列说法正确的是（　　）

A．刚进入地月转移轨道时，速度大于7.9km/s小于11.2km/s

B．在地月转移轨道上无动力奔月时，动能不断减小

C．快要到达月球时，需要向后喷气才能进入月球环绕轨道

D．返回舱取月壤后，重新在月球上起飞的过程中，机械能守恒

二、选择题（每小题5分，共15分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）

6．如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A、B两点的加速度大小分别为、，电势能分别为、.下列说法正确的是(  )

A．电子一定从A向B运动

B．若>，则Q靠近M端且为正电荷

C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有<

D．B点电势可能高于A点电势

7．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象．从该时刻起

A．经过 0.35 s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离

B．经过 0 .25s 时，质点Q的加速度大于质点P的加速度

C．经过 0.15s，波沿x 轴的正方向传播了 3m

D．经过 0.1s 时，质点Q的运动方向沿y 轴正方向

8．如图所示为聚力输电的原理图，升压变压器的原、副线圈匝数比为a，降压变压器的原、副线圈匝数比为b，输电线的电阻为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为，若由于用户的负载变化，使电压表的示数增大了，则下列判断正确的是（  ）

A．电压表的示数不变

B．电流表的示数减小了

C．电流表的示数减小了

D．输电线损失的功率减小了

9．（12分）

（1）某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表V的最大量程为3V，虚线框内为用电流计G改装的电流表．

①已知电流计G的满偏电流IG= 200mA、内阻rG= 0.30Ω，电路中已将它改装为最大量程600 mA的电流表，则 R1=____Ω（结果取二位有效数字）

②通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数，作出如图乙的图象．某次测量时，电旅表V的示数如图丙，则此时通过电源E的电流为____mA结果取三位有效数字）；电源E的电动势等于___ V，内阻等于 ___Ω（结果取三位有效数字）

③若用来改装电流表的电阻R1的实际阻值略小于计算值，则对电源电动势测量的结果____________（填“有”或“没有”）影响

（2）如图所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直 板上的不同高度处，轨道的末端水平，在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后， 两电磁铁分别吸住相同小铁球 A、B，断开开关，两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后，A 球做平抛运动，B 球进入一个光滑的水平轨道，则：

①B 球进入水平轨道后将做_____运动；改变 A 轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到 A 球正好砸在 B球上，由此现象可以得出的结论是：_____。

②若某次两个小球相碰的位置恰在水平轨道上的 P 点处，固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为 5 cm，则可算出 A 铁球刚达 P 点的速度为________m/s。（g 取 10 m/s2，结果保留两位小数）。

10．（14分）在光滑的水平面上，有一质量M＝2kg的平板车，其右端固定一挡板，挡板上固定一根轻质弹簧，在平板车左端P处有一可以视为质点的小滑块，其质量m＝2kg．平板车表面上Q处的左侧粗糙，右侧光滑，且PQ间的距离L＝2m，如图所示．某时刻平板车以速度v1＝1m/s向左滑行，同时小滑块以速度v2＝5m/s向右滑行．一段时间后，小滑块与平板车达到相对静止，此时小滑块与Q点相距．（g取10 m/s2）

（1）求当二者处于相对静止时的速度大小和方向；

（2）求小滑块与平板车的粗糙面之间的动摩擦因数；

（3）若在二者共同运动方向的前方有一竖直障碍物（图中未画出），平板车与它碰后以原速率反弹，碰撞时间极短，且碰后立即撤去该障碍物，求小滑块最终停在平板车上的位置．（计算结果保留两位有效数字）

11．（16分）如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨（其电阻不计），它们之间连接一个阻值R=8Ω的电阻，导轨间距为L=lm．一质量为m=0.1kg，电阻r=2Ω，长约1m的均匀金属杆水平放置在导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，导轨平面的倾角为=30°，在垂直导轨平面方向有匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T．今让金属杆AB由静止开始下滑，从杆开始下滑到恰好匀速运动的过程中经过杆的电荷量q=1C．（取g=10m/s2），求：

（1）当AB下滑速度为2m/s时加速度a的大小；

（2）AB下滑的最大速度vm的大小；

（3）AB从开始下滑到匀速运动过程R上产生的热量QR．

12．（18分）如图(a)所示，整个空间存在竖直向上的匀强电场（平行于纸面），在同一水平线上的两位置，以相同速率同时喷出质量均为m的油滴a和b，带电量为+q的a水平向右，不带电的b竖直向上．b上升高度为h时，到达最高点，此时a恰好与它相碰，瞬间结合成油滴p．忽略空气阻力，重力加速度为g．求

(1)油滴b竖直上升的时间及两油滴喷出位置的距离；

(2)匀强电场的场强及油滴a、b结合为p后瞬间的速度；

(3)若油滴p形成时恰位于某矩形区域边界，取此时为时刻，同时在该矩形区域加一个垂直于纸面的周期性变化的匀强磁场，磁场变化规律如图(b)所示，磁场变化周期为T0（垂直纸面向外为正），已知P始终在矩形区域内运动，求矩形区域的最小面积．（忽略磁场突变的影响）

参考答案

1．【答案】C

【解析】A．图线1和图线2表示物体都做直线运动，A错误；

B． x-t图像中，图像的斜率表示速度，则t1时刻v1不等于v2，B错误；

C．v-t图像中，图像围成的面积表示位移，则0至t3时间内物体3的位移小于物体4的位移，所以v-t图像中0至t3时间内物体3平均速度小于物体4的平均速度，C正确；

D．图像1中，t2时刻表示物体2开始反向运动，图像2中， t4时刻表示物体4加速度方向开始改变了，但速度方向不变，D错误。

2．【答案】A

【解析】根据临界角C、折射率，由①a的临界角小于b的临界角，可知na＞nb，根据色散规律可知a的频率大于b即γa＞γb；根据双缝干涉条纹间距，由②c的条纹间距最大可知b、c和d中c的波长最长，故c的频率最小；每种金属都有对应的最小入射光频率，入射光频率越大、光电效应越容易发生，由③可知b和d中b的频率较大即γb＞γd，综合上述可知a、b、c、d的频率从大到小依次为abdc，故A正确．

3．【答案】A

【解析】物体处于平衡状态，对物体受力分析，根据共点力平衡条件，可求出支持力和水平推力。

对小滑块受力分析，受水平推力F、重力G、支持力FN、根据三力平衡条件，将受水平推力F和重力G合成，如图所示，由几何关系可得，，A正确。

4．【 解析】C

【解析】比结合能越大，原子中的核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项A错误； 衰变为，发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0-1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：4x+222=238，解得x=4；2x-y+86=92，得y=2，故衰变过程中共有4次α衰变和2次β衰变，故B错误；卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为，选项C正确；质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，核反应是，根据质能方程，所释放的核能为ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2，选项D错误；故选C.

5．【答案】A

【解析】A．在地月转移轨道时，探测器已经飞出地球而未摆脱地月系的引力，根据第一宇宙速度和第二宇宙速度的定义，则刚进入地月转移轨道时，探测器速度大于7.9km/s小于11.2km/s，故A正确；

B．在地月转移轨道上无动力奔月时，地球对探测器的万有引力逐渐减小，月球对探测器的万有引力逐渐增大，引力的合力对探测器先做负功，后做正功，根据动能定理可知探测器动能先减小后增大，故B错误；

C．快要到达月球时，探测器需要减速，因此需要向前喷气提供反推力才能进入月球环绕轨道，故C错误；

D．返回舱取月壤后，重新在月球上起飞的过程中，有探测器发动机的推力做正功，故机械能变大，故D错误。

6．【答案】BC

【解析】由于不知道电子速度变化，由运动轨迹图不能判断电子向那个方向运动，故A错误；若aA＞aB，则A点离点电荷Q更近即Q靠近M端；又由运动轨迹可知，电场力方向指向凹的一侧即左侧，所以，在MN上电场方向向右，那么Q靠近M端且为正电荷，故B正确；由B可知，电子所受电场力方向指向左侧，那么，若电子从A向B运动，则电场力做负功，电势能增加；若电子从B向A运动，则电场力做正功，电势能减小，所以，一定有EpA＜EpB求解过程与Q所带电荷无关，只与电场线方向相关，故C正确；由B可知，电场线方向由M指向N，那么A点电势高于B点，故D错误；故选BC．

7．【答案】AC

【解析】试题分析：由乙图，t=0时刻，P向下运动，说明波向右传播，则Q向上运动。因周期（根据乙图判断）T=0.2s，经过0.35s，P点到达波峰，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离．故A正确．经过0.25s时，P点到达波谷，加速度达到最大值。Q到达平衡位置上方，但没到波峰。所以B正确。由甲图可知，波长=4m，则波速=4/0.2=20m/s。经过0.15s,波传播距离为20×0.15=3m。C正确。经过0.1s，Q点运动半个周期，此时速度方向沿y轴负方向，D错

8．【答案】AC

【解析】A、发电机输出的电压恒为U，升压变压器的原、副线圈匝数比为a，所以有：，即电压表的示数恒为，保持不变，故A正确；

BC、降压变压器原副线圈两端的电压之比等于b，所以有，即降压变压器原线圈两端电压增大了b△U，故A错误；根据闭合电路欧姆定律，电流表A1示数减小了，输电线上电流减小了，根据电流与匝数成反比知，电流表A2示数减小了，故B错误，C正确；

D、由于输电线上电流减小了，故输电线损失的功率减小量一定不是P．

9．【答案】0.15    300    2.93    1.00    没有   

【解析】（1）根据欧姆定律可知：，带入数据解得：R1=0.15Ω.

（2） 根据丙图可知电压表读数为2.6V；根据图乙可知电流计的读数为100mA，通过电阻R1的电流等于通过电流计G电流的2倍，则电路的总电流为300mA；根据图像可知，电源的电动势为：E=2.93V，因改装的电流表的内阻为；则电源内阻.

（3）电源电动势等于电流表读数为零时电压表的读数，可知电表改装时，若用来改装电流表的电阻R1的实际阻值略小于计算值，则对电源电动势测量的结果无影响；

（2）【答案】匀速直线运动；    平抛运动在水平方向分运动为匀速直线运动；    3.35   

【解析】让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球A做平抛运动，小球B进入水平轨道后将做匀速直线运动，物体平抛运动因此有：
竖直方向：，vy=gt

水平方向：9L=v0t

A到达P点的速度为： 

将L=5cm代入解得：v=3.35m/s

10．【答案】（1）2m/s，水平向右；（2）0.60或0.36；（3）0.17m

【解析】(1)设M、m共同速度为v，定水平向右为正方向，由动量守恒定律得：

mvB-MvA=（M+m）v…①

…②

(2) 本题有两种可能

①如果小滑块尚未越过Q点就与平板车达到相对静止，对A、B组成的系统，由能量守恒有： …③

代入数据得：μ=0.6

②如果小滑块越过Q点与弹簧相互作用后，再返回与平板车达到相对静止，有：

解得：μ′=0.36

(3) 木板A与障碍物发生碰撞后以原速率反弹，假设B向右滑行并与弹簧发生相互作用，

当A、B再次处于相对静止状态时，两者的共同速度为u，在此过程中，A、B和弹簧组成的系统动量守恒、能量守恒．由能量守恒定律得：

mv-Mv=（M+m）u…④代入数据可得：u=0

设B相对A的路程为S，由能量守恒得： …⑤

代入数据得： 由于

所以B滑过Q点并与弹簧相互作用，然后相对A向左滑动到Q点左边，设离Q点距离为s1有：

11．【答案】（1）1.5m/s2　（2）8m/s　（3）0.64J

【解析】（1）取AB杆为研究对象其受力如图示建立如图所示坐标系

①

②

摩擦力 ③

安培力④

⑤

⑥

联立上式，解得

当v=2m/s时，a=1.5m/s2

（2）由上问可知 ，故AB做加速度减小的加速运动

当a=0．

（3）从静止开始到匀速运动过程中

，．而

联立可得 ：

设两电阻发热和为,

电阻串联则

由能量守恒可知

解得：

12．【答案】（1）；2h（2）； 方向向右上，与水平方向夹角为45°（3）

【解析】(1)设油滴的喷出速率为，则对油滴b做竖直上抛运动，有

            解得

            解得

对油滴a的水平运动，有

         解得

(2)两油滴结合之前，油滴a做类平抛运动，设加速度为，有

，，解得，

设油滴的喷出速率为，结合前瞬间油滴a速度大小为，方向向右上与水平方向夹角，则

，，解得，

两油滴的结束过程动量守恒，有：，联立各式，解得：，方向向右上，与水平方向夹角

(3)因，油滴p在磁场中做匀速圆周运动，设半径为，周期为，则

由    得，由   得

即油滴p在磁场中的运动轨迹是两个外切圆组成的“8”字形．

最小矩形的两条边长分别为、（轨迹如图所示）．最小矩形的面积为