2021全国I高考理综试卷和答案(有答案)

普通高等学校招生全国统一考试

理科综合能力测试 物理部分

二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题输出的四个选择中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题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。 14、高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的均加速直线运动，在启动阶段列车的动能（ B ） A ．与它所经历的时间成正比 B ．与它的位移成正比 C ．与它的速度成正比 D ．与它的动量成正比

解析：抓住题干的关键字眼：“初速度为零”“匀加速直线运动”，由此可知：列车做初速度为零的匀加速直线运动。则此时列车的动能ma S ma at at m mv E K ⨯=⨯===

2222

1

)(2121，ma F =为合力，为定值，故列车的动能与它的位移S 成正比，B 正确。

易错点：不能让动能跟各物理量联系起来

考点：匀变速直线运动；根据题目意思进行公式的简单变换 难度：简单

15、如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P ，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F 作用在P 上，使其向上做匀加速直线运动，以x 表示P 离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F 和x 之间关系的图像可能正确的是（ A ）

解析：由题可知，物块P 在拉力F 、重力与弹簧的弹力kx 三个力的作用下向上做匀变速直线运动，且由静止

运动到弹簧伸长到原长。此时由牛顿第二定律可得：ma x h k mg F =-+-）

（，变形得：ma mg kh kx F ++-=，即为：b kx F +=形式，为一次函数关系，故选A 正确。

易错点：弹簧弹力为变力，不能用牛顿第二定律列式解题 考点：牛顿第二定律 难度：简单

16、如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab=5cm ，bc=3cm ，ca=4cm 。小球c 所受库仑力的合力的方向平衡于a 、b 的连线。设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则（ D ） A ．a 、b 的电荷同号，169k =

B ．a 、b 的电荷异号，16

9k =

C ．a 、b 的电荷同号，6427k =

D ．a 、b 的电荷异号，64

27

k =

解析：由题可知，三个小球的电性都是未知，但小球c 所受库仑力合力的方向平衡于a 、b 的连线，由此我们可以假设c 带正电或负电，从而能够简单的得到a 、b 为异种电荷，故A 、C 错误。此题虽然讲的是库仑力，但从场

的叠加会更好理解。对a ：2ac a ac r Q K E =，即：K r E Q ac ac a 2=；对b ：2bc b

bc r Q K E =，即：K

r E Q bc bc b 2

=。又小球a 、b

所带电荷量的比值的绝对值为k ，则：22

22bc

bc ac ac bc bc ac

ac b a r E r E K

r E K r E Q Q k ===，又a 、b 在c 处产生的场强平行于a 、b 的连线，如下图：

由图可知，bc ac bc ac r r E E =，故27

64

343333

22====bc ac bc bc ac ac r r r E r E k ，即选D 正确。 易错点：难于判断电性及通过电场的合成来找几何关系 考点：静电场 难度：一般

17、如图，导体OPQS 固定，其中PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中心，O 为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM 是有一定电阻。可绕O 转动的金属杆。M 端位于PQS 上，OM 与轨道接触良好。空间存在半侧落在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B ，现使OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到OS 位置并固定（过程I ）：再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B 增加到B '（过程II ）。在过程I 、II 中，流过OM 的电荷量相等，则

B

B '

等于（ B ）

A ．

54 B ．32 C ．7

4

D ．2

解析：由题可知，过程I 流过OM 的电荷量：22

4

141

r R B t t R r B t R E It q ππ⨯=⨯⨯⨯===；过程II 流过OM 的电荷量：22

2

1)(21

)(r R B B t t R r B B t R E It q ππ⨯-'=⨯⨯⨯-'===。两次流过OM 的电荷量相等，故：2221)(41r R B B r R B ππ⨯-'=⨯，化简后得：2

3='B B ，故B 选项正确。 易错点：不能准确地判断有效面积 考点：电磁感应的应用 难度：一般

18、如图，abc 是垂直面内的光滑固定轨道，ab 水平，长度为2R ：bc 是半径为R 的四分之一的圆弧，与ac 相切于b 点。一质量为m 的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a 点从静止开始向右运动，重力加速度大小为g 。小球从a 点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为（ C ）

A ．2mgR

B ．4mgR

C ．5mgR

D ．6mgR

解析：由题可知，小球由a 运动到c ，由动能定理得：2

2

13mv mgR R mg =

-，由此可知，小球在c 点还有速度，故还没有达到最高点。c 点之后，小球竖直方向上做竖直上抛运动，水平方向上做匀加速直线运动，则竖直方向有：gt v v t -=；水平方向：2

2

1gt S =

。联立以上式子可得：R S 2=。机械能的增量，即为除了重力以外的其它力所做的功，才会改变物体的机械能，故机械能的增量为：mgR R R R mg E 5)22(=++=∆，其中第一个R 2为ab 的距离，中间这个R 为圆弧的半径，第二个R 2为小球过c 点后在小球到最高点时水平运动的距离。故选C 正确。

易错点：不加判断把c 点当成小球的最高点；不能很好的理解机械能的增量的求法，易加上重力势能和动能。 考点：机械能守恒定律；一般运动学规律 难度：一般

19、如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另外一线圈与远处沿南北向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针池处于静止状态。下列说法正确的是（ AD ）

A ．开关闭合后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动

B ．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向里的方向

C ．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向外的方向

D ．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直面向外的方向转动

易错点：忽略了地磁场的存在；右手定则使用错误 考点：电磁感应；磁现象 难度：简单

20、2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，根据科学家们复原的过程，在两颗中星合并前约100s 时，它们相距约400km ，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子（ BC ）

A ．质量之积

B ．质量之和

C ．速率之和

D ．各自的自转角速度

解析：本题为双星问题。设两中子星质量为1m 、2m ，环绕半径为1r 、2r ，两星间距为r ，则：

121221r m r m m G

ω= 22

22

21r m r

m m G ω= 解得：G

r r m 2

221ω=

；G

r r m 2

122ω=

所以：G

r m m 3

221ω=

+，故B 正确。

设两星速率分别为1v 、2v ，则：r r r v v ωω=+=+)(2121 由题意可得ω、r ，故C 选项正确。

易错点：本题引入引力波这个概念，易让考生恐惧 考点：万有引力；双星问题