2021年新高考江蘇物理卷及答案解析（原卷+解析卷）

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江蘇省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試物理一、單項(xiàng)選擇題：共10題，每題4分，共40分，每題只有一個(gè)選項(xiàng)最符合題意1. 用“中子活化”技術(shù)分析某樣品的成分，中子轟擊樣品中的產(chǎn)生和另一種粒子X，則X是（　?。?/span>A. 質(zhì)子 B. 粒子 C. 粒子 D. 正電子【答案】A【解析】【詳解】該核反應(yīng)方程為可知X是質(zhì)子。故選A。2. 有研究發(fā)現(xiàn)，某神經(jīng)細(xì)胞傳遞信號(hào)時(shí)，離子從細(xì)胞膜一側(cè)流到另一側(cè)形成跨膜電流，若將該細(xì)胞膜視為的電容器，在內(nèi)細(xì)胞膜兩側(cè)的電勢(shì)差從變?yōu)?/span>，則該過(guò)程中跨膜電流的平均值為（　?。?/span>A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】【詳解】根據(jù)Q=CU可知?Q=C?U=10-8×(30+70)×10-3C=10-9C則該過(guò)程中跨膜電流的平均值為故選D3. 我國(guó)航天人發(fā)揚(yáng)“兩彈一星”精神砥礪前行，從“東方紅一號(hào)”到“北斗”不斷創(chuàng)造奇跡。“北斗”第49顆衛(wèi)星的發(fā)射邁出組網(wǎng)的關(guān)鍵一步。該衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，軌道平面與地球赤道平面成一定夾角。該衛(wèi)星（　?。?/span>A. 運(yùn)動(dòng)速度大于第一宇宙速度B. 運(yùn)動(dòng)速度小于第一宇宙速度C. 軌道半徑大于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星D. 軌道半徑小于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星【答案】B【解析】【詳解】AB．第一宇宙速度是指繞地球表面做圓周運(yùn)動(dòng)的速度，是環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的所有衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，該衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑遠(yuǎn)大于地球的半徑，可知運(yùn)行線速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；CD．根據(jù)可知因?yàn)樵撔l(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，等于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星的周期，可知該衛(wèi)星的軌道半徑等于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星的軌道半徑，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。故選B4. 如圖所示，半徑為R的圓盤邊緣有一釘子B，在水平光線下，圓盤的轉(zhuǎn)軸A和釘子B在右側(cè)墻壁上形成影子O和P，以O為原點(diǎn)在豎直方向上建立x坐標(biāo)系。時(shí)從圖示位置沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)圓盤，角速度為，則P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為（　?。?/span>
 A. B. C. D. 【答案】B【解析】【詳解】由圖可知，影子P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為，以向上為正方向，設(shè)P的振動(dòng)方程為由圖可知，當(dāng)時(shí)，P的位移為，所用時(shí)間為代入振動(dòng)方程解得則P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。5. 在光滑桌面上將長(zhǎng)為的軟導(dǎo)線兩端固定，固定點(diǎn)的距離為，導(dǎo)線通有電流I，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中的張力為（　?。?/span>A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【詳解】從上向下看導(dǎo)線的圖形如圖所示
 導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度為2L，則所受的安培力大小設(shè)繩子的張力為，由幾何關(guān)系可知解得故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A.6. 鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【詳解】薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，在復(fù)色光時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，從而使干涉條紋的間距上疏下密，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)凹陷，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C7. 某種材料制成的半圓形透明磚平放在方格紙上，將激光束垂直于面射入，可以看到光束從圓弧面出射，沿AC方向緩慢平移該磚，在如圖所示位置時(shí)，出射光束恰好消失，該材料的折射率為（　?。?/span>A. 1.2 B. 1.4 C. 1.6 D. 1.8【答案】A【解析】【詳解】畫出激光束從玻璃磚射出時(shí)恰好發(fā)生全反射的入射角如圖所示 全反射的條件由幾何關(guān)系知聯(lián)立解得故A正確，BCD錯(cuò)誤.故選A.8. 如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值隨電壓U變化關(guān)系的圖像是（　　）
 A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【詳解】光電管所加電壓為正向電壓，則根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值可知圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因，則圖像C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。9. 如圖所示，A、B兩籃球從相同高度同時(shí)拋出后直接落入籃筐，落入籃筐時(shí)的速度方向相同，下列判斷正確的是（　?。?/span>
 A. A比B先落入籃筐B. A、B運(yùn)動(dòng)的最大高度相同C. A在最高點(diǎn)的速度比B在最高點(diǎn)的速度小D. A、B上升到某一相同高度時(shí)速度方向相同【答案】D【解析】【詳解】AB．若研究?jī)蓚€(gè)過(guò)程的逆過(guò)程，可看做是從籃筐沿同方向斜向上的斜拋運(yùn)動(dòng)，落到同一高度上的AB兩點(diǎn)，則A上升的高度較大，高度決定時(shí)間，可知A運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，即B先落入籃筐中，AB錯(cuò)誤；C．因?yàn)閮汕驋伾浣窍嗤?/span>A的射程較遠(yuǎn)，則A球的水平速度較大，即在最高點(diǎn)的速度比B在最高點(diǎn)的速度大，C錯(cuò)誤；D．由斜拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，當(dāng)A、B上升到與籃筐相同高度時(shí)的速度方向相同，D正確。故選D。10. 一球面均勻帶有正電荷，球內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，如圖所示，O為球心，A、B為直徑上的兩點(diǎn)，，現(xiàn)垂直于將球面均分為左右兩部分，C為截面上的一點(diǎn)，移去左半球面，右半球面所帶電荷仍均勻分布，則（　　）A. O、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等B. A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)C. 沿直線從A到B電勢(shì)先升高后降低D. 沿直線從A到B電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大【答案】A【解析】【分析】【詳解】A．由于球殼內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零，補(bǔ)全以后可知在右側(cè)球殼任取一點(diǎn)，該點(diǎn)和C連線后過(guò)左半邊球殼一點(diǎn)，兩點(diǎn)對(duì)C的庫(kù)侖力為零，即等大反向共線，將左側(cè)沿豎直對(duì)稱到右側(cè)球面，則可以知道這兩個(gè)點(diǎn)在C點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)水平向左，根據(jù)疊加原理可知C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)向左，同理OC上都是水平向左，因此OC是等勢(shì)線，故A正確；
BD．將題中半球殼補(bǔ)成一個(gè)完整的球殼，且?guī)щ娋鶆颍O(shè)左、右半球在A點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為E1和E2；由題知，均勻帶電球殼內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，則知E1=E2根據(jù)對(duì)稱性，左右半球在B點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為E2和E1，且E1=E2在圖示電場(chǎng)中，A的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2，方向向左，B的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1，方向向左，所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同，沿直線從A到B電場(chǎng)強(qiáng)度不可能逐漸增大，故BD錯(cuò)誤；C．根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理可知，在AB連線上電場(chǎng)線方向向左，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，則沿直線從A到B電勢(shì)升高，故C錯(cuò)誤；
故選A。二、非選擇題：共5題，共60分。其中第12題~第15題解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計(jì)算時(shí)，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11. 小明利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理。將遮光條安裝在滑塊上，用天平測(cè)出遮光條和滑塊的總質(zhì)量，槽碼和掛鉤的總質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊系在繞過(guò)定滑輪懸掛有槽碼的細(xì)線上。滑塊由靜止釋放，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過(guò)光電門1和2的遮光時(shí)間和，以及這兩次開始遮光的時(shí)間間隔，用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條寬度，計(jì)算出滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門速度的變化量。（1）游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度如圖2所示，其寬度___________；（2）打開氣泵，帶氣流穩(wěn)定后調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，直至看到導(dǎo)軌上的滑塊能在短時(shí)間內(nèi)保持靜止，其目的是___________；（3）多次改變光電門2的位置進(jìn)行測(cè)量，得到和的數(shù)據(jù)如下表請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上作出圖線___________。
 0.7210.7900.8540.9130.9681.381.521.641.751.86（4）查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>，根據(jù)動(dòng)量定理，圖線斜率的理論值為___________；（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，圖線斜率實(shí)驗(yàn)值總小于理論值，產(chǎn)生這一誤差的兩個(gè)可能原因時(shí)___________。A．選用的槽碼質(zhì)量偏小B．細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌不完全平行C．每次釋放滑塊的位置不同D．實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量值偏大【答案】    ①. 10.20    ②. 將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平    ③.
    ④. 1.96    ⑤. BD##DB【解析】【詳解】（1）[1]游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為；（2）[2]滑塊保持穩(wěn)定，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌水平；（3）[3]根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn)并用直線連接
 （4）[4] 根據(jù)動(dòng)量定理變形得則圖線斜率的理論值（5）[5]根據(jù)動(dòng)量定理變形得A．槽碼質(zhì)量偏小，而實(shí)際的槽碼質(zhì)量偏大，則合外力偏大，所以圖線斜率的實(shí)驗(yàn)值偏大，A錯(cuò)誤；B．細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌不平行，滑塊實(shí)際所受合外力為的水平分力，所以圖線斜率的實(shí)驗(yàn)值偏小，B正確；C．滑塊釋放的位置與斜率相關(guān)的參量無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；D．偏大，則偏小，圖線斜率偏小，D正確。故選BD。12. 貫徹新發(fā)展理念，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅猛，2020年我國(guó)風(fēng)力發(fā)電量高達(dá)4000億千瓦時(shí)。某種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，發(fā)電機(jī)的線圈固定，磁體在葉片驅(qū)動(dòng)下繞線圈對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知磁體間的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為，線圈的匝數(shù)為100、面積為，電阻為，若磁體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為。求： （1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E；（2）線圈的輸出功率P。【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】（1）電動(dòng)勢(shì)的最大值有效值解得帶入數(shù)據(jù)得（2）輸出電壓輸出功率解得代入數(shù)據(jù)得13. 如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體被活塞封閉在氣缸中，活塞的面積為S，與氣缸底部相距L，氣缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強(qiáng)、溫度與外界大氣相同，分別為和?，F(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時(shí)間后斷開，活塞緩慢向右移動(dòng)距離L后停止，活塞與氣缸間的滑動(dòng)摩擦為f，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，整個(gè)過(guò)程中氣體吸收的熱量為Q，求該過(guò)程中（1）內(nèi)能的增加量；（2）最終溫度T。
 【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】（1）活塞移動(dòng)時(shí)受力平衡氣體對(duì)外界做功根據(jù)熱力學(xué)第一定律解得（2）活塞發(fā)生移動(dòng)前，等容過(guò)程活塞向右移動(dòng)了L，等壓過(guò)程且解得14. 如圖所示的離心裝置中，光滑水平輕桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸的O點(diǎn)，小圓環(huán)A和輕質(zhì)彈簧套在輕桿上，長(zhǎng)為的細(xì)線和彈簧兩端分別固定于O和A，質(zhì)量為m的小球B固定在細(xì)線的中點(diǎn)，裝置靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角為，現(xiàn)將裝置由靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角增大到時(shí)，A、B間細(xì)線的拉力恰好減小到零，彈簧彈力與靜止時(shí)大小相等、方向相反，重力加速度為g，取，，求：（1）裝置靜止時(shí)，彈簧彈力的大小F；（2）環(huán)A的質(zhì)量M；（3）上述過(guò)程中裝置對(duì)A、B所做的總功W。
 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)、的張力分別為、，A受力平衡B受力平衡解得（2）設(shè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，對(duì)A對(duì)B解得（3）B上升的高度，A、B的動(dòng)能分別為；根據(jù)能量守恒定律可知解得15. 如圖1所示，回旋加速器的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域以O點(diǎn)為圓心，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，加速電壓的大小為U、質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從O附近飄入加速電場(chǎng)，多次加速后粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)繞O做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為R，粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間可以忽略。為將粒子引出磁場(chǎng)，在P位置安裝一個(gè)“靜電偏轉(zhuǎn)器”，如圖2所示，偏轉(zhuǎn)器的兩極板M和N厚度均勻，構(gòu)成的圓弧形狹縫圓心為Q、圓心角為，當(dāng)M、N間加有電壓時(shí)，狹縫中產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的電場(chǎng)，使粒子恰能通過(guò)狹縫，粒子在再次被加速前射出磁場(chǎng)，不計(jì)M、N間的距離。求： （1）粒子加速到P點(diǎn)所需要的時(shí)間t；（2）極板N的最大厚度；（3）磁場(chǎng)區(qū)域的最大半徑。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)粒子在P的速度大小為，則根據(jù)可知半徑表達(dá)式為根據(jù)動(dòng)能定理粒子在靜電場(chǎng)中加速有粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為解得（2）由粒子的運(yùn)動(dòng)半徑，結(jié)合動(dòng)能表達(dá)式變形得則粒子加速到P前最后兩個(gè)半周的運(yùn)動(dòng)半徑為，由幾何關(guān)系結(jié)合且解得（3）設(shè)粒子在偏轉(zhuǎn)器中的運(yùn)動(dòng)半徑為，則在偏轉(zhuǎn)器中，要使粒子半徑變大，電場(chǎng)力應(yīng)和洛倫茲力反向，共同提供向心力設(shè)粒子離開偏轉(zhuǎn)器的點(diǎn)為，圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為。由題意知，在上，且粒子飛離磁場(chǎng)的點(diǎn)與、在一條直線上粒子在偏轉(zhuǎn)器中運(yùn)動(dòng)的圓心在點(diǎn)，從偏轉(zhuǎn)器飛出，即從點(diǎn)離開，又進(jìn)入回旋加速器中的磁場(chǎng)，此時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)半徑又變?yōu)?/span>，然后軌跡發(fā)生偏離，從偏轉(zhuǎn)器的點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，那么磁場(chǎng)的最大半徑即為將等腰三角形放大如圖虛線為從點(diǎn)向所引垂線，虛線平分角，則解得最大半徑為