2021年新高考天津物理卷及答案解析（原卷+解析卷）

這是一份2021年新高考天津物理卷及答案解析（原卷+解析卷），文件包含2021年天津市普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試物理試卷天津卷解析版doc、2021年天津市普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試物理試卷天津卷原卷版doc等2份試卷配套教學(xué)資源，其中試卷共18頁， 歡迎下載使用。
2021年天津市普通高中學(xué)業(yè)水平等級性考試物理本試卷分為第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分，共100分，考試用時60分鐘。第Ⅰ卷1至3頁，第Ⅱ卷4至7頁。答卷前，考生務(wù)必將自山的姓名、考生號、考場號和座位號填寫在答題卡上，并在規(guī)定位置粘貼考試用條形碼。答卷時，考生務(wù)必將答案涂寫在答題卡上，答在試卷上的無效。考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。祝各位考生考試順利！第Ⅰ卷注意事項(xiàng)：1.每題選出答案后，用鉛筆將答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號。2.本卷共8題，每題5分，共40分。一、單項(xiàng)選擇題（每小題5分，共25分。每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一個選項(xiàng)是正確的）1. 科學(xué)研究方法對物理學(xué)的發(fā)展意義深遠(yuǎn)，實(shí)驗(yàn)法、歸納法、演繹法、類比法、理想實(shí)驗(yàn)法等對揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)十分重要。下列哪個成果是運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)法得到的（　　）A 牛頓發(fā)現(xiàn)“萬有引力定律” B. 庫侖發(fā)現(xiàn)“庫侖定律”C. 法拉第發(fā)現(xiàn)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象” D. 伽利略發(fā)現(xiàn)“力不是維持物體運(yùn)動的原因”【答案】D【解析】【分析】【詳解】牛頓發(fā)現(xiàn)“萬有引力定律”；庫倫發(fā)現(xiàn)“庫侖定律”；法拉第發(fā)現(xiàn)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，這些都是建立在大量的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上直接得出的結(jié)論；而伽利略發(fā)現(xiàn)“力不是維持物體運(yùn)動的原因”，是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過抽象推理得出的結(jié)論，即運(yùn)用了理想實(shí)驗(yàn)法。故選D。2. 光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機(jī)清晰投影最小圖像的能力，在透鏡組和硅片之間充有液體。紫外線進(jìn)入液體后與其在真空中相比（　?。?/span>A. 波長變短 B. 光子能量增加 C. 頻率降低 D. 傳播速度增大【答案】A【解析】【分析】【詳解】紫外線進(jìn)入液體后與真空相比，頻率不變，傳播速度減小，根據(jù)可知波長變短；根據(jù)可知，光子能量不變。故選A3. 如圖所示，閉合開關(guān)后，的電阻兩端的交流電壓為，電壓表和電流表均為理想交流電表，則（　?。?/span>A. 該交流電周期為 B. 電壓表的讀數(shù)為C. 電流表的讀數(shù)為 D. 電阻的電功率為【答案】C【解析】【分析】【詳解】A．該交流電的周期B．電壓表的讀數(shù)為交流電的有效值，即選項(xiàng)B錯誤； C．電流表的讀數(shù)為選項(xiàng)C正確；D．電阻的電功率為選項(xiàng)D錯誤。故選C。4. 一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，傳播速度，時位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動，下列圖形中哪個是時的波形（　?。?/span>A
 B.  C.  D. 【答案】B【解析】【分析】【詳解】由圖中可以看出該波的波長為，根據(jù)可知該列波的周期為又因?yàn)?/span>時位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動，當(dāng)時經(jīng)歷了1.5T，所以此時位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，結(jié)合圖像可知B選項(xiàng)正確。故選B。5. 2021年5月15日，天問一號探測器著陸火星取得成功，邁出了我國星際探測征程的重要一步，在火屬上首次留下國人的印跡。天問一號探測器成功發(fā)射后，順利被火星捕獲，成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星。經(jīng)過軌道調(diào)整，探測器先沿橢圓軌道Ⅰ運(yùn)行，之后進(jìn)入稱為火星停泊軌道的橢圓軌道Ⅱ運(yùn)行，如圖所示，兩軌道相切于近火點(diǎn)P，則天問一號探測器（　　）A. 在軌道Ⅱ上處于受力平衡狀態(tài) B. 在軌道Ⅰ運(yùn)行周期比在Ⅱ時短C. 從軌道Ⅰ進(jìn)入Ⅱ在P處要加速 D. 沿軌道Ⅰ向P飛近時速度增大【答案】D【解析】【分析】【詳解】A．天問一號探測器在軌道Ⅱ上做變速圓周運(yùn)動，受力不平衡，故A錯誤；B．根據(jù)開普勒第三定律可知，軌道Ⅰ的半徑大于軌道Ⅱ的半長軸，故在軌道Ⅰ運(yùn)行周期比在Ⅱ時長，故B錯誤；C．天問一號探測器從軌道Ⅰ進(jìn)入Ⅱ，做近心運(yùn)動，需要向心力要小于提供的向心力，故要在P點(diǎn)點(diǎn)火減速，故C錯誤；D．在軌道Ⅰ向P飛近時，萬有引力做正功，動能增大，故速度增大，故D正確。故選D。二、不定項(xiàng)選擇題（每小題5分，共15分。每小題給出的四個選項(xiàng)中，都有多個選項(xiàng)是正確的。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，選錯或不答的得0分）6. 列車運(yùn)行的平穩(wěn)性與車廂的振動密切相關(guān)，車廂底部安裝的空氣彈簧可以有效減振，空氣彈簧主要由活塞、氣缸及內(nèi)封的一定質(zhì)量的氣體構(gòu)成。上下乘客及劇烈顛簸均能引起車廂振動，上下乘客時氣缸內(nèi)氣體的體積變化緩慢，氣體與外界有充分的熱交換；劇烈顛簸時氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快，氣體與外界來不及熱交換。若氣缸內(nèi)氣體視為理想氣體，在氣體壓縮的過程中（　　）A. 上下乘客時，氣體的內(nèi)能不變 B. 上下乘客時，氣體從外界吸熱C. 劇烈顛簸時，外界對氣體做功 D. 劇烈顛簸時，氣體的溫度不變【答案】AC【解析】【分析】【詳解】AB．上下乘客時氣缸內(nèi)氣體與外界有充分的熱交換，即發(fā)生等溫變化，溫度不變，故氣體的內(nèi)能不變，體積變化緩慢，沒有做功，故沒有熱交換，故A正確，B錯誤；CD．劇烈顛簸時氣缸內(nèi)氣體的體積變化較快，且氣體與外界來不及熱交換，氣體經(jīng)歷絕熱過程，外界對氣體做功，溫度升高，故C正確，D錯誤。故選AC。7. 一沖九霄，問鼎蒼穹。2021年4月29日，長征五號B遙二運(yùn)載火箭搭載空間站天和核心艙發(fā)射升空，標(biāo)志著我國空間站建造進(jìn)入全面實(shí)施階段。下列關(guān)于火箭的描述正確的是（　?。?/span>A. 增加單位時間的燃?xì)鈬娚淞靠梢栽龃蠡鸺耐屏?/span>B. 增大燃?xì)庀鄬τ诨鸺膰娚渌俣瓤梢栽龃蠡鸺耐屏?/span>C. 當(dāng)燃?xì)鈬姵龌鸺龂娍诘乃俣认鄬τ诘孛鏋榱銜r火箭就不再加速D. 火箭發(fā)射時獲得的推力來自于噴出的燃?xì)馀c發(fā)射臺之間的相互作用【答案】AB【解析】【分析】【詳解】A．增加單位時間的燃?xì)鈬娚淞?，即增加單位時間噴射氣體的質(zhì)量，根據(jù)可知可以增大火箭的推力，故A正確；B．當(dāng)增大燃?xì)庀鄬τ诨鸺膰娚渌俣葧r，根據(jù)可知可以增大火箭的推力，故B正確；C．當(dāng)燃?xì)鈬姵龌鸺龂娍诘乃俣认鄬τ诘孛鏋榱銜r，此時火箭有速度，所以相對于火箭的速度不為零，火箭仍然受推力作用，仍然要加速，故C錯誤；D．燃?xì)獗粐姵龅乃查g，燃?xì)鈱鸺姆醋饔昧ψ饔迷诨鸺?，使火箭獲得推力，故D錯誤。故選AB。8. 兩個位于紙面內(nèi)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場的等勢面如圖中實(shí)線所示，相鄰等勢面間的電勢差相等。虛線是一個電子在該電場中的運(yùn)動軌跡，軌跡與某等勢面相切于P點(diǎn)。下列說法正確的是（　?。?/span>A. 兩點(diǎn)電荷可能是異種點(diǎn)電荷 B. A點(diǎn)電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的大C. A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢 D. 電子運(yùn)動到P點(diǎn)時動能最小【答案】CD【解析】【分析】【詳解】A．根據(jù)電荷間等勢面的分布情況可知兩點(diǎn)電荷時同種電荷，又根據(jù)電子在該電場中的運(yùn)動軌跡可判斷電子一直受到排斥的力，故可知兩點(diǎn)電荷為同種負(fù)電荷；故A錯誤；B．根據(jù)等勢面的疏密程度可以判斷A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的小，故B錯誤；C．因?yàn)閮牲c(diǎn)電荷時同種負(fù)電荷，電場線指向負(fù)電荷，故可知A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢，故C正確；D．根據(jù)電子的運(yùn)動軌跡和電場線的方向可知由M到P電場力做負(fù)功，由P到N電場力做正功；由M到P動能減小，由P到N動能增加，故電子運(yùn)動到P點(diǎn)時動能最小，故D正確。故選CD。第Ⅱ卷注意事項(xiàng)：1.用黑色墨水的鋼筆或簽字筆將答案寫在答題卡上。2.本卷共4題，共60分。9. 某實(shí)驗(yàn)小組利用手機(jī)的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運(yùn)動的過程。為便于記錄小球各個時刻在斜面上的位置，將錄像中時間間隔為T的連續(xù)7幅畫面合成到同一張圖中，示意如圖。依次測得小球各相鄰位置間的距離為、、、、、。①寫出小球在位置1的速度表達(dá)式___________。②要求充分利用測量數(shù)據(jù)，寫出小球運(yùn)動過程中的加速度表達(dá)式___________。③在測量小球相鄰位置間距時由于實(shí)驗(yàn)者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是___________誤差。（填“偶然”或“系統(tǒng)”）【答案】    ①.     ②.     ③. 偶然【解析】【分析】【詳解】①[1]勻變速直線運(yùn)動中，中間時刻速度等于平均速度，所以1位置的速度為②[2]題中要求充分利用數(shù)據(jù)，利用逐差法求解加速度，則解得加速度為③[3]讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是人為因素造成的，屬于偶然誤差。【點(diǎn)睛】一般來說，偶然誤差是主觀因素引起的誤差，比如讀數(shù)錯誤，操作錯誤等；系統(tǒng)誤差是客觀因素造成的，比如測量工具本身的精確度不夠，測量方法帶來的不可避免的誤差等。10. 隨著智能手機(jī)的廣泛應(yīng)用，充電寶成為手機(jī)及時充電的一種重要選擇。充電寶可以視為與電池一樣的直流電源。一充電寶的電動勢約為，內(nèi)阻很小，最大放電電流為，某實(shí)驗(yàn)小組測定它的電動勢和內(nèi)阻。他們剝開充電寶連接線的外絕緣層，里而有四根導(dǎo)線，紅導(dǎo)線為充電寶的正極，黑導(dǎo)線為充電寶的負(fù)極，其余兩根導(dǎo)線空置不用，另有滑動變阻器R用于改變電路中的電流，定值電阻，兩只數(shù)字多用電表M、N，兩表均為理想電表，并與開關(guān)S連成如圖所示電路。①圖中測量電流的電表是___________，測量電壓的電表是___________。（均填寫字母“M”或“N”）②調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得多組I、U數(shù)據(jù)，記錄如下表，其中只有一個數(shù)據(jù)記錄有誤，審視記錄的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)表中第___________次的記錄數(shù)據(jù)有誤。（填測量次數(shù)的序號）次數(shù)1234567電流0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516電壓4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848③電路中接入可以達(dá)到下列哪個效果。___________（填選項(xiàng)前的字母）A．使測電流的電表讀數(shù)變化明顯      B．為了更準(zhǔn)確地測量充電寶內(nèi)阻C．避免使充電寶的放電電流過大      D．減小測量電壓的電表分流作用【答案】    ①. N    ②. M    ③. 4    ④. C【解析】【分析】【詳解】①[1]器件N串聯(lián)在電路中，測量干路電流，所以N為電流表；[2]器件M一端接在開關(guān)上，另一端接在充電寶的負(fù)極，閉合開關(guān)后相當(dāng)于并聯(lián)在電源兩端，所以M為電壓表，測量路端電壓；②[3]題中表格的電流不斷增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知路端電壓不斷減小，電壓表的示數(shù)不斷減小，所以第4次的記錄數(shù)據(jù)有誤；③[4]因?yàn)槌潆妼毜膬?nèi)阻很小，所以電阻串聯(lián)在電路中，起保護(hù)電路的作用，避免使充電寶的放電電流過大損壞電路中的器件。故選C。11. 一玩具以初速度從水平地面豎直向上拋出，達(dá)到最高點(diǎn)時，用遙控器將玩具內(nèi)壓縮的輕彈簧彈開，該玩具沿水平方向分裂成質(zhì)量之比為1∶4的兩部分，此時它們的動能之和與玩具從地面拋出時的動能相等。彈簧彈開的時間極短，不計(jì)空氣阻力。求（1）玩具上升到最大高度時的速度大?。?/span>（2）兩部分落地時速度大小之比。【答案】（1）；（2）【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)玩具上升的最大高度為h，玩具上升到高度時的速度大小為v，重力加速度大小為g，以初速度方向?yàn)檎?，整個運(yùn)動過程有玩具上升到最大高度有兩式聯(lián)立解得（2）設(shè)玩具分開時兩部分的質(zhì)量分別為、，水平速度大小分別為、。依題意，動能關(guān)系為玩具達(dá)到最高點(diǎn)時速度為零，兩部分分開時速度方向相反，水平方向動量守恒，有分開后兩部分做平拋運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)關(guān)系，兩部分落回地面時，豎直方向分速度大小為，設(shè)兩部分落地時的速度大小分別為、，由速度合成公式，有，結(jié)合，解得12. 如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌、間距，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成角，N、Q兩端接有的電阻。一金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，兩端與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知的質(zhì)量，電阻，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。在平行于導(dǎo)軌向上的拉力作用下，以初速度沿導(dǎo)軌向上開始運(yùn)動，可達(dá)到最大速度。運(yùn)動過程中拉力的功率恒定不變，重力加速度。（1）求拉力的功率P；（2）開始運(yùn)動后，經(jīng)速度達(dá)到，此過程中克服安培力做功，求該過程中沿導(dǎo)軌的位移大小x。【答案】（1）；（2）【解析】【分析】【詳解】（1）在運(yùn)動過程中，由于拉力功率恒定，做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，速度達(dá)到最大時，加速度為零，設(shè)此時拉力的大小為F，安培力大小為，有設(shè)此時回路中的感應(yīng)電動勢為E，由法拉第電磁感應(yīng)定律，有設(shè)回路中的感應(yīng)電流為I，由閉合電路歐姆定律，有受到的安培力由功率表達(dá)式，有聯(lián)立上述各式，代入數(shù)據(jù)解得（2）從速度到的過程中，由動能定理，有代入數(shù)據(jù)解得13. 霍爾元件是一種重要的磁傳感器，可用在多種自動控制系統(tǒng)中。長方體半導(dǎo)體材料厚為a、寬為b、長為c，以長方體三邊為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，如圖所示。半導(dǎo)體中有電荷量均為e的自由電子與空穴兩種載流子，空穴可看作帶正電荷的自由移動粒子，單位體積內(nèi)自由電子和空穴的數(shù)目分別為n和p。當(dāng)半導(dǎo)體材料通有沿方向的恒定電流后，某時刻在半導(dǎo)體所在空間加一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，沿方向，于是在z方向上很快建立穩(wěn)定電場，稱其為霍爾電場，已知電場強(qiáng)度大小為E，沿方向。（1）判斷剛加磁場瞬間自由電子受到的洛倫茲力方向；（2）若自由電子定向移動在沿方向上形成的電流為，求單個自由電子由于定向移動在z方向上受到洛倫茲力和霍爾電場力的合力大小；（3）霍爾電場建立后，自由電子與空穴在z方向定向移動的速率介別為、，求時間內(nèi)運(yùn)動到半導(dǎo)體z方向的上表面的自由電子數(shù)與空穴數(shù)，并說明兩種載流子在z方向上形成的電流應(yīng)滿足的條件。【答案】（1）自由電子受到的洛倫茲力沿方向；（2）；（3）見解析所示【解析】【分析】【詳解】（1）自由電子受到的洛倫茲力沿方向；（2）設(shè)t時間內(nèi)流過半導(dǎo)體垂直于x軸某一橫截面自由電子的電荷量為q，由電流定義式，有設(shè)自由電子在x方向上定向移動速率為，可導(dǎo)出自由電子的電流微觀表達(dá)式為 單個自由電子所受洛倫茲力大小為霍爾電場力大小為 自由電子在z方向上受到的洛倫茲力和霍爾電場力方向相同，聯(lián)立得其合力大小為 （3）設(shè)時間內(nèi)在z方向上運(yùn)動到半導(dǎo)體上表面的自由電子數(shù)為、空穴數(shù)為，則 霍爾電場建立后，半導(dǎo)體z方向的上表面的電荷量就不再發(fā)生變化，則應(yīng)即在任何相等時間內(nèi)運(yùn)動到上表面的自由電子數(shù)與空穴數(shù)相等，這樣兩種載流子在z方向形成的電流應(yīng)大小相等、方向相反。