2021年北京市【高考】物理試卷（含答案）

2021年北京市【高考】物理試卷（含答案）2021年北京市【高考】物理試卷（含答案）2021年北京市【高考】物理試卷（含答案）2021年北京市高考真題物理試卷本試卷共8頁，100分?？荚嚂r長90分鐘?？忌鷦毡貙⒋鸢复鹪诖痤}卡上，在試卷上作答無效?？荚嚱Y(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。第一部分本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。1.硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、治療時先給病人注射一種含硼的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰（Li）離子。這個核反應的方程是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【分析】【詳解】由題知，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰（Li）離子，而α粒子為氦原子核，則這個核反應方程為故選A。2.如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的是（）A.這是光的干涉現(xiàn)象B.在真空中光束b的波長大于光束c的波長C.玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率D.在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光，這是光的色散現(xiàn)象，A錯誤；C．由題圖可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根據(jù)折射定律可知nc<nbC正確；B．由于光的折射率越大，其頻率越大，波長越短，則b光在真空中的波長較短，B錯誤；D．根據(jù)v=知，c光束的折射率小，則c光在棱鏡中的傳播速度大，D錯誤。故選C。3.一列簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示。此后K質(zhì)點比L質(zhì)點先回到平衡位置。下列判斷正確的是（）

A.該簡諧橫波沿x軸負方向傳播 B.此時K質(zhì)點沿y軸正方向運動C.此時K質(zhì)點的速度比L質(zhì)點的小 D.此時K質(zhì)點的加速度比L質(zhì)點的小【答案】D【解析】【分析】【詳解】AB．由題知K質(zhì)點比L質(zhì)點先回到平衡位置，則K質(zhì)點應向下振，再根據(jù)“上坡、下坡”法可知，該波應沿x軸正方向傳播，A、B錯誤；C．由AB選項可知K質(zhì)點應向下振，而L質(zhì)點在波谷處，則L質(zhì)點的速度為0，故此時K質(zhì)點的速度比L質(zhì)點的大，C錯誤；D．由于質(zhì)點在豎直方向做機械振動，根據(jù)F=-kyF=ma結(jié)合波圖像可看出yL>yK則，此時K質(zhì)點的加速度比L質(zhì)點的小，D正確。故選D。4.比較45C的熱水和100C的水蒸汽，下列說法正確的是（）A.熱水分子的平均動能比水蒸汽的大 B.熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小C.熱水分子的速率都比水蒸汽的小 D.熱水分子的熱運動比水蒸汽的劇烈【答案】B【解析】【分析】【詳解】A．溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均動能增大，故熱水分子的平均動能比水蒸汽的小，故A錯誤；B．內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積有關，相同質(zhì)量的熱水和水蒸汽，熱水變成水蒸汽，溫度升高，體積增大，吸收熱量，故熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸汽的小，故B正確；C．溫度越高，分子熱運動的平均速率越大，45C的熱水中的分子平均速率比100C的水蒸汽中的分子平均速率小，由于分子運動是無規(guī)則的，并不是每個分子的速率都小，故C錯誤；D．溫度越高，分子熱運動越劇烈，故D錯誤。故選B。5.一正弦式交變電流的i-t圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

A.在t0.4s時電流改變方向 B.該交變電流的周期為0.5sC.該交變電流的表達式為 D.該交變電流的有效值為【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．由圖可知t0.4s時電流為正方向最大，電流方向沒有發(fā)生變化，故A錯誤；B．由圖可知，該交變電流的周期為T=0.4s，故B錯誤；C．由圖可知，電流的最大值為，角速度為故該交變電流的表達式為故C正確；D．該交變電流的有效值為故D錯誤。故選C。6.2021年5月，“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，我國成為世界上第一個首次探測火星就實現(xiàn)“繞、落、巡”三項任務的國家?！疤靻栆惶枴痹诨鹦峭２窜壍肋\行時，近火點距離火星表面2.8102km、遠火點距離火星表面5.9105km，則“天問一號”（）A.在近火點的加速度比遠火點的小 B.在近火點的運行速度比遠火點的小C.在近火點的機械能比遠火點的小 D.在近火點通過減速可實現(xiàn)繞火星做圓周運動【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．根據(jù)牛頓第二定律有解得故在近火點的加速度比遠火點的大，故A錯誤；B．根據(jù)開普勒第二定律，可知在近火點的運行速度比遠火點的大，故B錯誤；C．“天問一號”在同一軌道，只有引力做功，則機械能守恒，故C錯誤；D．“天問一號”在近火點做的是離心運動，若要變?yōu)槔@火星的圓軌道，需要減速，故D正確。故選D。7.如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，水平U型導體框左端連接一阻值為R的電阻，質(zhì)量為m、電阻為r的導體棒ab置于導體框上。不計導體框的電阻、導體棒與框間的摩擦。ab以水平向右的初速度v0開始運動，最終停在導體框上。在此過程中（）A.導體棒做勻減速直線運動 B.導體棒中感應電流的方向為C.電阻R消耗的總電能為 D.導體棒克服安培力做的總功小于【答案】C【解析】【分析】【詳解】AB．導體棒向右運動，根據(jù)右手定則，可知電流方向為b到a，再根據(jù)左手定則可知，導體棒向到向左的安培力，根據(jù)法拉第電磁感應定律，可得產(chǎn)生的感應電動勢為感應電流為故安培力根據(jù)牛頓第二定律有可得隨著速度減小，加速度不斷減小，故導體棒不是做勻減速直線運動，故AB錯誤；C．根據(jù)能量守恒定律，可知回路中產(chǎn)生的總熱量為因R與r串聯(lián)，則產(chǎn)生的熱量與電阻成正比，則R產(chǎn)生的熱量為故C正確；D．整個過程只有安培力做負功，根據(jù)動能定理可知，導體棒克服安培力做的總功等于，故D錯誤。故選C。8.如圖所示，高速公路上汽車定速巡航（即保持汽車的速率不變）通過路面abcd，其中ab段為平直上坡路面，bc段為水平路面，cd段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化。下列說法正確的是（）

A.在ab段汽車的輸出功率逐漸減小 B.汽車在ab段的輸出功率比bc段的大C.在cd段汽車的輸出功率逐漸減小 D.汽車在cd段的輸出功率比bc段的大【答案】B【解析】【分析】【詳解】AB．在ab段，根據(jù)平衡條件可知，牽引力所以在ab段汽車的輸出功率不變，在bc段牽引力bc段的輸出功率故A錯誤B正確；CD．在cd段牽引力汽車的輸出在cd段汽車的輸出功率不變，且小于bc段，故CD錯誤。故選B。9.如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷，M、N兩點關于兩電荷連線對稱，M、P兩點關于兩電荷連線的中垂線對稱。下列說法正確的是（）A.M點場強比P點的場強大 B.M點的電勢比N點的電勢高C.N點的場強與P點的場強相同 D.電子在M點的電勢能比在P點的電勢能大【答案】C【解析】【分析】【詳解】AC．根據(jù)等量異種點電荷的電場線分布得：M點的場強與P點的場強大小相等，N點的場強與P點的場強大小相等，方向相同，故A錯誤C正確；BD．根據(jù)等量異種點電荷的電勢分布特點可知，M點的電勢與N點的電勢相等，M點的電勢高于P點的電勢，根據(jù)可知，電子在M點的電勢能比在P點的電勢能小，故BD錯誤。故選C。10.如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動，圓盤上距軸r處的P點有一質(zhì)量為m的小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動。某時刻圓盤突然停止轉(zhuǎn)動，小物體由P點滑至圓盤上的某點停止。下列說法正確的是（）A.圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體所受摩擦力的方向沿運動軌跡切線方向B.圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為C.圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體沿圓盤半徑方向運動D.圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，小物體所受摩擦力提供向心力，方向沿半徑方向，故A錯誤；B．圓盤停止轉(zhuǎn)動前，小物體所受摩擦力小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為故B錯誤；C．圓盤停止轉(zhuǎn)動后，小物體沿切線方向運動，故C錯誤；D．圓盤停止轉(zhuǎn)動后，根據(jù)動量定理可知，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為故D正確。故選D。11.某同學搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學在兩接線柱間接一根導線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是（）A.未接導線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應電動勢B.未接導線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用C.接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應電動勢D.接上導線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．未接導線時，表針晃動過程中導線切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應電動勢，故A錯誤；B．未接導線時，未連成閉合回路，沒有感應電流，所以不受安培力，故B錯誤；CD．接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)楞次定律可知，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用，故C錯誤D正確。故選D。12.如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內(nèi)存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方向成60的方向垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，OP=a。不計重力。根據(jù)上述信息可以得出（）

A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程B.帶電粒子在磁場中運動的速率C.帶電粒子在磁場中運動的時間D.該勻強磁場的磁感應強度【答案】A【解析】【分析】【詳解】粒子恰好垂直于y軸射出磁場，做兩速度的垂線交點為圓心，軌跡如圖所示

A．由幾何關系可知因圓心的坐標為，則帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程為故A正確；BD．洛倫茲力提供向心力，有解得帶電粒子在磁場中運動的速率為因軌跡圓的半徑可求出，但磁感應強度未知，則無法求出帶電粒子在磁場中運動的速率，故BD錯誤；C．帶電粒子圓周的圓心角為，而周期為則帶電粒子在磁場中運動的時間為因磁感應強度未知，則運動時間無法求得，故C錯誤；故選A。13.某同學使用輕彈簧、直尺鋼球等制作了一個“豎直加速度測量儀”。如圖所示，彈簧上端固定，在彈簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處；下端懸掛鋼球，靜止時指針位于直尺40cm刻度處。將直尺不同刻度對應的加速度標在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）A.30cm刻度對應的加速度為-0.5g B.40cm刻度對應的加速度為gC.50cm刻度對應的加速度為2g D.各刻度對應加速度的值是不均勻的【答案】A【解析】【分析】由題知，不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處，則彈簧的原長l0=0.2m；下端懸掛鋼球，靜止時指針位于直尺40cm刻度處，則根據(jù)受力平衡有mg=k(l-l0)可計算出k=【詳解】A．由分析可知，在30cm刻度時，有F彈-mg=ma（取豎直向上為正方向）代入數(shù)據(jù)有a=-0.5gA正確；B．由分析可知，在40cm刻度時，有mg=F彈則40cm刻度對應的加速度為0，B錯誤；C．由分析可知，50cm刻度時，有F彈-mg=ma（取豎直向上為正方向）代入數(shù)據(jù)有a=0.5gC錯誤；D．設刻度對應值為x，結(jié)合分析可知，x=（取豎直向上為正方向）經(jīng)過計算有a=(x>0.2)或a=(x<0.2)根據(jù)以上分析，加速度a與刻度對應值為x成線性關系，則各刻度對應加速度的值是均勻的，D錯誤。故選A。14.北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年建成。同步輻射光具有光譜范圍寬（從遠紅外到X光波段，波長范圍約為10-5m～10-11m，對應能量范圍約為10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等諸多特點，在基礎科學研究、應用科學和工藝學等領域已得到廣泛應用。速度接近光速的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。以接近光速運動的單個電子能量約為109eV，回旋一圈輻射的總能量約為104eV。下列說法正確的是（）A.同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣B.用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離C.蛋白質(zhì)分子的線度約為10-8m，不能用同步輻射光得到其衍射圖樣D.盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．同步輻射是在磁場中圓周自發(fā)輻射光能的過程，氫原子發(fā)光是先吸收能量到高能級，在回到基態(tài)時輻射光，兩者的機理不同，故A錯誤；B．用同步輻射光照射氫原子，總能量約為104eV大于電離能13.6eV，則氫原子可以電離，故B錯誤；C．同步輻射光的波長范圍約為10-5m～10-11m，與蛋白質(zhì)分子的線度約為10-8m差不多，故能發(fā)生明顯的衍射，故C錯誤；D．以接近光速運動的單個電子能量約為109eV，回旋一圈輻射的總能量約為104eV，則電子回旋一圈后能量不會明顯減小，故D正確；故選D。第二部分本部分共6題，共58分。15.物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。例如：（1）實驗儀器。用游標卡尺測某金屬管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖1所示。則該金屬管的內(nèi)徑為_______mm。

（2）數(shù)據(jù)分析。打點計時器在隨物體做勻變速直線運動的紙帶上打點，其中一部分如圖2所示，B、C、D為紙帶上標出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標出。打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打C點時，紙帶運動的速度vC=________m/s（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位）。

（3）實驗原理。圖3為“探究加速度與力的關系”的實驗裝置示意圖。認為桶和砂所受的重力等于使小車做勻加速直線運動的合力。實驗中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質(zhì)量m比小車質(zhì)量M小得多。請分析說明這個要求的理由。（）

【答案】①.31.4②.0.44③.設繩的拉力為T，小車運動的加速度為a。對桶和砂，有；對小車，有。得。小車受到細繩的拉力T等于小車受到的合力F，即?？梢?，只有桶和砂的總質(zhì)量m比小車質(zhì)量M小得多時，才能認為桶和砂所受的重力mg等于使小車做勻加速直線運動的合力F。【解析】【分析】【詳解】（1）[1]根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則有3.1cm+4×0.1mm=31.4mm（2）[1]每隔4個點取一個點作為計數(shù)點，故兩計數(shù)點間有5個間隔；故兩點間的時間間隔為T=5×0.02=0.1s[2]勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，則有vC==0.44m/s（3）[3]設繩的拉力為T，小車運動的加速度為a。對桶和砂，有對小車，有得小車受到細繩的拉力T等于小車受到的合力F，即可見，只有桶和砂的總質(zhì)量m比小車質(zhì)量M小得多時，才能認為桶和砂所受的重力mg等于使小車做勻加速直線運動的合力F。16.在“測量金屬絲的電阻率”實驗中，某同學用電流表和電壓表測量一金屬絲的電阻。（1）該同學先用歐姆表“”擋粗測該金屬絲的電阻，示數(shù)如圖1所示，對應的讀數(shù)是_______。

（2）除電源（電動勢3.0V，內(nèi)阻不計）、電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）、開關、導線若干外，還提供如下實驗器材：A．電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）B．電流表（量程0~3.0A，內(nèi)阻約0.02Ω）C．滑動變阻器（最大阻值10Ω，額定電流2A）D．滑動變阻器（最大阻值1kΩ，額定電流0.5A）為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，實驗中電流表應選用________，滑動變阻器應選用_______。（選填實驗器材前對應的字母）（3）該同學測量金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I，得到多組數(shù)據(jù)，并在坐標圖上標出，如圖2所示。請作出該金屬絲的U-I圖線_____，根據(jù)圖線得出該金屬絲電阻R=________Ω（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位）。

（4）用電流傳感器測量通過定值電阻的電流，電流隨時間變化的圖線如圖3所示。將定值電阻替換為小燈泡，電流隨時間變化的圖線如圖4所示，請分析說明小燈泡的電流為什么隨時間呈現(xiàn)這樣的變化。（）

【答案】①.6②.A③.C④.⑤.5.80⑥.剛閉合開關時，燈絲溫度較低，電阻較小，電流較大；隨著燈絲溫度升高，電阻逐漸增大，電流逐漸減??；當燈絲發(fā)熱與散熱平衡時，溫度不變，電阻不變，電流保持不變【解析】【分析】【詳解】（1）[1]將選擇開關調(diào)節(jié)到“×1Ω”，由圖1可知，金屬絲的電阻Rx=6×1Ω=6Ω（2）[2]由題知，電源電動勢為3V，則回路中的最大電流為故電流表選A；[3]為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，滑動變阻器要選最大阻值小的，故選C；（3）[4]將描出的點用直線連接，即可得U-I圖線，則有

[5]?。?.3A，1.75V），可得（4）[6]剛閉合開關時，燈絲溫度較低，電阻較小，電流較大；隨著燈絲溫度升高，電阻逐漸增大，電流逐漸減小；當燈絲發(fā)熱與散熱平衡時，溫度不變，電阻不變，電流保持不變。17.如圖所示，小物塊A、B的質(zhì)量均為m=0.10kg，B靜止在軌道水平段的末端。A以水平速度v0與B碰撞，碰后兩物塊粘在一起水平拋出。拋出點距離水平地面的豎直高度為h=0.45m，兩物塊落地點距離軌道末端的水平距離為s=0.30m，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）兩物塊在空中運動的時間t；（2）兩物塊碰前A的速度v0的大?。唬?）兩物塊碰撞過程中損失的機械能。

【答案】（1）0.30s；（2）；（3）【解析】【分析】【詳解】（1）豎直方向為自由落體運動，由得t=0.30s（2）設A、B碰后速度為，水平方向為勻速運動，由得根據(jù)動量守恒定律，由得（3）兩物體碰撞過程中損失的機械能得18.如圖所示，M為粒子加速器；N為速度選擇器，兩平行導體板之間有方向相互垂直的勻強電場和勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應強度為B。從S點釋放一初速度為0、質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，經(jīng)M加速后恰能以速度v沿直線（圖中平行于導體板的虛線）通過N。不計重力。（1）求粒子加速器M的加速電壓U；（2）求速度選擇器N兩板間電場強度E的大小和方向；（3）仍從S點釋放另一初速度為0、質(zhì)量為2m、電荷量為q的帶正電粒子，離開N時粒子偏離圖中虛線的距離為d，求該粒子離開N時的動能。

【答案】（1）；（2），方向垂直導體板向下；（3）【解析】【分析】【詳解】（1）粒子直線加速，根據(jù)功能關系有解得（2）速度選擇器中電場力與洛倫茲力平衡得方向垂直導體板向下。（3）粒子在全程電場力做正功，根據(jù)功能關系有解得19.類比是研究問題的常用方法。（1）情境1：物體從靜止開始下落，除受到重力作用外，還受到一個與運動方向相反的空氣阻力（k為常量）的作用。其速率v隨時間t的變化規(guī)律可用方程（①式）描述，其中m為物體質(zhì)量，G為其重力。求物體下落的最大速率。（2）情境2：如圖1所示，電源電動勢為E，線圈自感系數(shù)為L，電路中的總電