2021年新高考物理真题及解析（广东卷）

201年高考物理真题及解析
（广东卷）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26。铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为。下列说法正确的是　　
A．是氦核
B．是质子
C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变
2．2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是
　　
A．核心舱的质量和绕地半径
B．核心舱的质量和绕地周期
C．核心舱的绕地角速度和绕地周期
D．核心舱的绕地线速度和绕地半径
3．唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力通过耕索分别拉两种犁，与竖直方向的夹角分别为和，，如图所示。忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是　　
A．耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B．耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C．曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D．直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
4．由于高度限制，车库出入口采用如图所示的曲杆道闸。道闸由转动杆与横杆链接而成，、为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆始终保持水平。杆绕点从与水平方向成匀速转动到的过程中，下列说法正确的是　　
A．点的线速度大小不变 B．点的加速度方向不变
C．点在竖直方向做匀速运动 D．点在水平方向做匀速运动
5．截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是　　
A． B．
C． D．
6．如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面。在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，、是其路径上的两点。不计液滴重力。下列说法正确的是　　
A．点的电势比点的低
B．点的电场强度比点的小
C．液滴在点的加速度比在点的小
D．液滴在点的电势能比在点的大
7．某同学设计了一个充电装置，如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为，电压最大值为。理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为。下列说法正确的是　　
A．交流电的频率为
B．副线圈两端电压最大值为
C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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。
8．（6分）赛龙舟是端午节的传统活动。下列和图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程，其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有　　
A． B．
C． D．
9．（6分）长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹。战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为的手榴弹。手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为。下列说法正确的有　　
A．甲在空中的运动时间比乙的长
B．两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等
C．从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少
D．从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为
10．（6分）如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨和，与平行，是以为圆心的圆弧导轨。圆弧左侧和扇形内有方向如图的匀强磁场。金属杆的端与点用导线相接，端与圆弧接触良好。初始时，可滑动的金属杆静止在平行导轨上。若杆绕点在匀强磁场区内从到匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有　　
A．杆产生的感应电动势恒定 B．杆受到的安培力不变
C．杆做匀加速直线运动 D．杆中的电流逐渐减小
三、非选择题：共54分。第11～14题为必考题，考生都必须作答。第15～16题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共42分。
11．（7分）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数和弹簧上端对应的刻度尺示数，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。
1 2 3 4 5 6
8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09
（1）利用△，2，计算弹簧的压缩量：△，△，△　　，压缩量的平均值　　；
（2）上述是管中增加　　个钢球时产生的弹簧平均压缩量；
（3）忽略摩擦，重力加速度取，该弹簧的劲度系数为　　（结果保留3位有效数字）。
12．（9分）某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。
（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔　　，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而　　。
（2）再按图连接好电路进行测量。
①闭合开关前，将滑动变阻器的滑片滑到　　端 （选填“”或“” 。
将温控室的温度设置为，电阻箱调为某一阻值。闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置，记录此时电压表和电流表的示数、和。断开开关。
再将电压表与热敏电阻端间的导线改接到端，闭合开关。反复调节和，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同，记录此时电阻箱的阻值，断开开关。
②实验中记录的阻值　　（选填“大于”、“小于”或“等于” ，此时热敏电阻阻值　　。
（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律。
13．（11分）算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归零，如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框，甲、乙相隔，乙与边框相隔，算珠与导杆间的动摩擦因数。现用手指将甲以的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 ，方向不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度取。
（1）通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框；
（2）求甲算珠从拨出到停下所需的时间。
14．（15分）如图是一种花瓣形电子加速器简化示意图。空间有三个同心圆、、围成的区域，圆内为无场区，圆与圆之间存在辐射状电场，圆与圆之间有三个圆心角均略小于的扇环形匀强磁场区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。各区磁感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外。电子以初动能从圆上点沿径向进入电场。电场可以反向，保证电子每次进入电场即被全程加速。已知圆与圆之间电势差为，圆半径为，圆半径为，电子质量为，电荷量为。忽略相对论效应。取。
（1）当时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角均为，最终从点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示。求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在点出射时的动能；
（2）已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射。当时，要保证电子从出射区域出射，求的最大值。
（二）选考题：共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
[选修3-3]（12分）
15．（1）（6分）在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强　　（选填“大于”、“小于”或“等于）”机场地面大气压强；从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能　　（选填“变大”、“变小”或“不变” 。
（2）（6分）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示。某种药瓶的容积为，内装有的药液，瓶内气体压强为。护士把注射器内横截面积为、长度为、压强为的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体，求此时药瓶内气体的压强。
[选修3-4]（12分）
16．（1）（6分）如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为。经时间，小球从最低点向上运动的距离　　（选填“大于”、“小于”或“等于” ；在时刻，小球的动能　　（选填“最大”或“最小” 。
（2）（6分）如图所示，一种光学传感器是通过接收器接收到光的强度变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧点射向外侧点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从点射向外侧点，刚好发生全反射并被接收，求光从玻璃射向空气时临界角的正弦值表达式。
参考答案
1.C 【解析】根据电荷数守恒与质量数守恒可知为正电子，A、B错误。经过一个半衰期，铝26衰变一半 ，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误。
2.D 【解析】根据万有引力提供核心舱绕地球做匀速圆周运动的向心力得，解得，D正确；由于核心舱质量在运算中被约掉，故无法通过核心舱质量求解地球质量，A、B错误；已知核心舱的绕地角速度，由得，且，约不掉，故还需要知道核心舱的绕地半径，才能求得地球质量，C错误。
3.B 【解析】曲辕犁耕索的拉力在水平方向上的分力为，直辕犁耕索的拉力在水平方向上的分力为，由于，则，A错误；曲辕犁耕索的拉力在竖直方向上的分力为，直辕犁耕索的拉力在竖直方向上的分力为，由于，故，B正确；作用力与反作用大小相等，耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对作用力与反作用力，故耕索对犁的拉力等于犁对耕索的拉力，C、D错误。
4.A 【解析】由于杆匀速转动，点到圆心的距离不变，故点的线速度大小不变，A正确；点的加速度为向心加速度，始终指向圆心，方向时刻变化，B错误；设，，可知点到点所在水平线的距离，故点在竖直方向的运动不是匀速运动，C错误；点到点的水平距离，故点在水平方向的运动也不是匀速运动，D错误。
5.C 【解析】根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”的作用规律可知，左、右两导线与长管中心的长直导线相互吸引，上、下两导线与长管中心的长直导线相互排斥，C正确。
6.D 【解析】由于发射极与电源正极相连接，故发射极电势高于吸极电势，故点电势比点电势高，A错误；等势面的疏密反映电场线的疏密，故点的电场强度大于点的，液滴在点的加速度大于点的，B、C错误；带电液滴从发射极加速飞向吸极，从到电场力做正功，故电势能减小，D正确。
7.B 【解析】交流电的周期为，频率，A错误；根据变压器原、副线圈的电压规律可知，由于原线圈的电压最大值为，故副线圈的电压最大值为，B正确；变压器的输人电压由螺线管与永磁铁相对运动产生，故输人电压与永磁铁的磁场强弱有关，C错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，D错误。
8.BD 【解析】从图像上看，由于所有龙舟出发点相同，故只要存在甲龙舟与其他龙舟从出发到某时刻图线与轴所围图形面积相等，就存在船头并齐的情况，故A错误，B正确。从图像上看，图像的交点即代表两龙舟船头并齐，故D正确，C错误。
9.BC 【解析】甲、乙两颗手榴弹竖直方向下落的高度相同，由平抛运动的特点可知，它们的运动时间相等，A错误。落地前瞬间，，由于运动时间相等，故重力的瞬时功率相等，B正确。从投出到落地，重力做功为，故重力势能减少，C正确。从投出到落地过程中只有重力做功，手榴弹的机械能守恒，D错误。
10.AD 【解析】根据转动切割磁感线产生感应电动势的公式可知，故A正确。切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可判断出中电流为从到，根据左手定则可知所受安培力向左，向左运动，切割磁感线，产生的感应电流与切割磁感线产生的感应电流方向相反，故与中的电流会逐渐减小，所受安培力逐渐减小，做加速度逐渐减小的加速运动，故B、C错误，D正确。
11. (1) (2) (3)
【解析】(1)，压缩量的平均值。(2)根据(1)问可知，为增加3个钢球时产生的平均压缩量。(3)根据胡克定律的推论可知，， 代人数值解得。
12.(1)短接 减小 (2)① ②大于
【解析】(1)使用多用电表的欧姆挡前应先欧姆调零，即将两表笔短接。温度越高，相同倍率下多用电表的指针向右偏转的角度越大，则电阻阻值越小，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①闭合开关前，为了保护电路，应该将滑动变阻器的滑片移到端。②将电压表与热敏电阻端间的导线改接到，调节滑动变阻器和电阻箱，使电压表和电流表的示数与改接前一致，则，所以，。
13.解：(1)甲算珠从被拨出到与乙算珠碰撞前，做匀减速直线运动，加速度大小，设甲算珠与乙算珠碰撞前瞬间的速度为，则，解得，甲、乙两算珠碰撞时，由题意可知碰撞过程中动量守恒，取甲算珠初速度方向为正方向，则有 ，其中，解得碰撞后乙算珠的速度，碰撞后，乙算珠做匀减速直线运动，加速度大小，设乙算珠能运动的最远距离为，则，由于，所以乙算珠能够滑动到边框。
(2)甲算珠从拨出到与乙算珠碰撞所用时间，碰撞后甲算珠继续做匀减速直线运动直到停止，所用时间，所以甲算珠从拨出到停下所需的时间。
14.解：(1)设电子经圆的加速电场加速两次后以速度进入区磁场，区的磁感应强度大小为，则由动能定理得，由几何知识得，电子在区做匀速圆周运动的半径，2由洛伦兹力提供向心力可得，联立解得，运动时间，又联立解得，电子由，由动能定理得 ，所以动能。
(2)最大时，电子进入区时速度最大，做匀速圆周运动的半径r最大，所以当电子轨迹与区磁场的圆弧相切时，半径最大，由几何关系知，解得，根据洛伦兹力提供向心力有，解得，电子从点进人圆到刚进人区，由动能定理得，又，解得
15. (1)小于 不变
【解析】下飞机后矿泉水瓶变瘪，说明矿泉水瓶内的气体体积变小，由于温度不变，故根据玻意耳定律有，气体的压强变大，矿泉水瓶内气体压强始终与外界大气压强相等，故高空客舱内的气体压强小于机场地面大气压强；由于温度不变，故气体的平均动能不变。
(2)解：未向药瓶内注入气体前，药瓶内气体的压强，体积，注射器内气体的压强，体积，将注射器内气体注人药瓶后，药瓶内气体的体积，设压强为，根据玻意耳定律有，得。
16.(1)小于 最大
【解析】由于从最低点开始计时，则经时间，小球从最低点向平衡位置运动，则小球的速度逐渐增大，故时间内小球的平均速度小于时间内的平均速度，因此经时间，小球从最低点向上运动的距离小于，在时刻，小球位于平衡位置，动能最大。
(2)解：由折射定律有，光从点射向外侧点时，刚好发生全反射，则有。