2021年高考物理真题试卷(江苏卷)带答案解析

1.一轻质弹簧原长为 8 cm,在 4 N 的拉力作用下伸长了 2 cm,弹簧未超出弹性限度,则该弹簧的劲度系数

【解析】【解答】由题意知弹簧的弹力为 4N 时,弹簧伸长 2cm,根据胡克定律 F=kx,代入可得弹簧的劲

【分析】由题确定出弹簧的弹力和伸长的长度,根据胡克定律求解弹簧的劲度系数.本题考查胡克定律的

基本应用,关键要知道公式 F=kx 中,x 是弹簧伸长的长度或缩短的长度,不是弹簧的长度.该题还应特别

2.有 A,B 两小球,B 的质量为 A 的两倍。现将它们以相同速率沿同一方向抛出,不计空气阻力。图中①

【解析】【解答】由题意知 A、B 两球抛出的初速度相同,虽然质量不同,但牛顿第二定律知,两球运动

【分析】明确抛体运动的轨迹取决于物体的初速度和加速度,明确加速度均为重力加速度,即可分析小球

B 的运动轨迹.本题考查对抛体运动的掌握,要注意明确质量不同的物体在空中加速度是相同的,而影响

3.一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示。容器内

【解析】【解答】由图知 B 处的电场线比 A 处密集,所以 B 点的电场强度比 A 点的大,故 A 错误;根据沿

电场线的方向电势降低可知,小球表面的电势比容器内表面的高,所以 B 错误;电场线的方向与等势面垂

直,故 C 正确;由于 A、B 在同一等势面上,将检验电荷从 A 点沿不同路径到 B 点,电场力所做的功都为

【分析】A、根据电场线的疏密可判定电场强度的强弱;B、依据沿着电场线方向电势是降低的,即可判定;

C、根据电场线总与等势线垂直,即可确定; D、在同一等势线上,电场力做功为零.

4.一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只饶有一个线圈,将其接在 a、b 间作为原线圈。通过滑动触头取该

线圈的一部分,接在 c、d 间作为副线圈。在 a、b 间输入电压为 U1 的交变电流时,c、d 间的输出电压为

在将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中副线圈的匝数减少,所以 U2 降低,故 A、B、D 错误;C

【分析】本题属于自耦变压器,输入和输出的电压同样与匝数成正比,当滑动触头 M 顺时针转动时,输出

5.小球从一定高度处由静止下落,与地面碰撞后回到原高度再次下落,重复上述运动,取小球的落地点为

原点建立坐标系,竖直向上为正方向,下列速度 v 和位置 x 的关系图象中,能描述该过程的是()

【解析】【解答】由题意知小球在下落的过程知速度方向向下,与正方向相反,为负值,所以 C、D 错误;

【分析】小球先自由下落,做匀加速直线运动,与地面碰撞后,做竖直上抛运动,即匀减速直线运动,之

后不断重复.小球在空中运动的加速度始终为 g,根据运动学公式列式分析 v 与 x 的关系,再选择图象.

6.电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应

【解析】【解答】因铜质弦不能被磁化,所以 A 错误;若取走磁铁,金属弦无法磁化,电吉他将不能正常

工作,所以 B 正确;根据法拉第电磁感应定律知,增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势,所以 C 正

确;磁振动过程中,线圈中的磁通量一会增大一会减速,所以电流方向不断变化,D 正确。【分析】电吉

他的拾音器由磁铁和线圈组成,钢弦被磁化,弹动钢弦,相当于线圈做切割磁感线运动,在线

7.如图所示,两质量相等的卫星 A、B 绕地球做匀速圆周运动,用 R、T、Ek、S 分别表示卫星的轨道半径、

知,轨道半径越大,周期越大,所以 TATB , 故 A 正确;由

普勒的行星运动的面积定律知同一行星与地心连线在单位时间内扫过的面积相等,所以 C 错误;由开普勒

【分析】由开普勒定律第三定律可确定周期与半径的关系,据开普勒第二定律可确定扫过的面积相等,则

8.如图所示的电路中,电源电动势为 12 V,内阻为 2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出.闭合开关 S,下列

【解析】【解答】由图知外电路的总电阻为 10Ω,回路总电阻为 12 Ω,根据欧姆定律可求干路电流

间用导线连接后,根据电路的连接可求外电路电阻为 7.5Ω,回路总电阻为 9.5Ω,所 D 错误。

【分析】由串并联电路分别出初态的外接电阻阻由欧姆定律确定外压,求电流定功率;确定出 a,b 间的

9.如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最终没有滑出桌面.若鱼缸、桌布、桌面两两

【解析】【解答】由图知在拉动桌布的过程中鱼缸相对桌布向左运动,故受到桌布对其向右的摩擦力作用,

所以 A 错误;因鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,鱼缸在桌布上与在桌面上运动时受摩擦

力大小相等,加速度大小相等,鱼缸先在桌布上加速,然后再桌面上减速到停止,所以根据 v=at 知鱼缸在

桌布上的滑动时间和在桌面上的相等,所以 B 正确;若猫增大拉力,鱼缸受到的摩擦力将不变,所以 C 错

误;若猫减小拉力,桌布的加速度减小,鱼缸与桌布可能相对滑动也可能相对静止,鱼缸在桌面运动的时

【分析】根据摩擦力性质可判断鱼缸受到的摩擦力方向以及拉力变化时摩擦力的变化情况;再根据牛顿第

10.小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值 R 随温度 t 的变化关系.已知该金属电阻在常温下的阻值约

10 Ω,R 随 t 的升高而增大.实验电路如图所示,控温箱用以调节金属电阻的温值.实验时闭合 S,先将开

分别记下温度 t1 ,t2 ,…和电流表的相应示数 I1 ,I2 ,….

后将开关 K 与 2 端闭合,调节电阻箱使电流表的实数再次为 I1 , I2 , …,分别记下电阻箱相应的示数

(2)实验过程中,要将电阻箱的的阻值由 9.9 Ω 调节至 10.0Ω,需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”,

【解析】【解答】(1)已知电源电动势为 1.5V,R 在常温下阻值为约 10Ω,当滑动变阻器阻值最大为 10Ω

时,常温下电路的电流最小约为 75mA,所以电流表选择 A;(2)先将旋钮 a 由“0”旋转至“1”,然后将个

【分析】本题考查了电学仪器的选择和操作及运用图象法进行数据处理,注重考查实际操作能力,突出证

据意识,如考查改变电阻箱挡位的操作,对平时注重实验操作的考生有利.(1)选择电学仪器要满足:

电流表(2)电阻箱的调节考虑到电路安全,从大到小调节(3)根据表中数据描点连线,注意尽可能多的

11.某同学用如题 11-1 图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球,悬挂着铁架台上,钢球静

止于 A 点,光电门固定在 A 的正下方。在钢球底部竖直地粘住一片宽带为 d 的遮光条。将钢球拉至不同位

置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间 t 时由计时器测出,取 𝑣 =

记录钢球每次下落的高度 h 和计时器示数 t,计算并比较钢球在释放点和 A 点之间的势能变化大小 ΔEp 与

(1)ΔEp=mgh 计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度 h 应测量释放时的钢球球心到______之

𝑚𝑣 2 计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如题 11-2 图所示,其读

他发现表中的 ΔEp 与 ΔEk 之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意他的观点?请说明理由

(3)不同意,因为空气阻力会造成 ΔEk 小于 ΔEp , 但表中 ΔEk 大于 ΔEp

(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度为 L 和 l,计算 ΔEk 时,将 v 折算成钢球的速度 𝑣′ = 𝐿 𝑣 .

【解析】【解答】(1)小球下落的高度为初末位置球心间的距离,所以选 B;(2)由图知读数为 1.50cm,

,代入解得 v=1.50m/s;(3)若是空气阻力造成的,则 ΔEk 小于 ΔEp , 根据表格数

【分析】小球下落的高度 h 是初末位置球心之间的高度差;掌握刻度尺读数的方法,需估读一位;根据某

段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出最低点小球的速度;根据动能表达式,从而得出动能的

量增加,再结合下降的高度求出重力势能的减小量.结合实验的装置与实验的原理,分析误差产生的原因,

(1)在高原地区烧水需要使用高压锅,水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽,停止加热,高压锅在密封

(2)如题 12A−1 图所示,在斯特林循环的 p−V 图象中,一定质量理想气体从状态 A 依次经过状态 B、C

和 D 后再回到状态 A,整个过程由两个等温和两个等容过程组成 B→C 的过程中,单位体积中的气体分子

数目________(选填“增大”、“减小”或“不变”),状态 A 和状态 D 的气体分子热运动速率的统计分布图象

如题 12A−2 图所示,则状态 A 对应的是________(选填“①”或

过程中,气体吸收的热量分别为 20J 和 12J.求气体完成一次循环对外界所做的功.

(3)解:成一次循环气体内能不变 ΔU=0,吸收的热量 Q=(2012–4–20)J=8 J

【解析】【解答】(1)在冷却的过程中,温度降低,锅内水蒸汽与锅内的液体处于动态平衡所以锅内水

蒸汽一直是饱和汽,故 C 正确;D 错误;在冷却的过程中,温度降低,饱和汽的压强减小,所以 A 正确;

B 错误。(2)由图知 B→C 的过程中气体的体积不变,所以密度不变,即单位体积中的气体分子数目不变;

因当温度升高,分子热运动加剧,速率较大的分子所占百分比增高,分布曲线的峰值向速率大的方向移动

即向高速区扩展,峰值变低,曲线 图知状态 A 的温度低,所以对应的是①。(3)

【分析】(1)水上方蒸汽的气压叫饱和气压,只与温度有关,只要下面还有水,那就是处于饱和状态,

根据饱和汽压的特点进行分析.温度降低时,液体分子的平均动能减小,单位时间里从液面飞出的分子数

减少,所以达到动态平衡后该饱和汽的质量减小,密度减小,压强也减小.(2)气体的内能只与温度有

关,根据热力学第一定律有△ U=WQ 判断气体吸热还是发热;根据图象利用理想气体状态方程对每一个

过程进行分析即可.温度是分子热运动平均动能的标志;气体的分子的运动的统计规律:中间多,两头少;

即大多数的分子的速率是比较接近的,但不是说速率大的和速率小的就没有了,也是同时存在的,但是分

(1)一艘太空飞船静止时的长度为 30m,他以 0.6c(c 为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球,下列说

(2)杨氏干涉实验证明光的确是一种波,一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个

广元,它们发出的光波满足干涉的必要条件,则两列光的________相同.如图所示,在这两列光波相遇的区

域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹.

(3)在上述杨氏干涉试验中,若单色光的波长 λ=5.89×10-7m,双缝间的距离 d=1mm,双缝到屏的距离 l =2m.

(3)解:相邻亮条纹的中心间距 𝛥𝑥 = 𝑑 𝜆由题意知,亮条纹的数目 n=10

【解析】【解答】(1)根据狭义相对论理论,沿相对运动方向的长度缩短,所以地球上的观测者测得该

飞船的长度小于 30m,飞船上的人测量飞船的长度等于 30cm,所以 A 错误;B 正确;根据光速不变原理,

飞船上火地球上测量光的速度都等于 c,故 C、D 错误。(2)产生稳定干涉图样的条件是两束光的频率相

同,A、B 两点为振动加强点,出现明条纹,C 点波峰与波谷相遇振动减弱,为暗条纹。(3)相邻亮条纹

,代入数据得 L=1.178×10–2 m。【分析】(1)狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理;

小.(2)光波能发生稳定干涉的必要条件是频率相等.波峰与波谷相遇的点振动减弱,出暗条纹.(3)

求出干涉条纹的间距,再求解第 1 个亮光条纹到第 11 个亮条纹的中心间距.

(1)贝克勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下

(2)已知光速为 c,普朗克常数为 h,则频率为 ν 的光子的动量为________.用该频率的光垂直照射平面镜,

光被镜面全部垂直反射回去,则光子在反射前后动量改变量的大小为________.

由一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应.已知该可见光的波长的范围为

【解析】【解答】(1)A 为 β 衰变方程,B 为重核裂变,C 轻核聚变,D 原子核的人工转换,所以 A 正确。

(2)根据光子的动量公式 𝑃 = ℎ = ℎ 𝜐 ,取入射的方向为正方向,则光子动量的变化量为 △ 𝑃 = −𝑝 − 𝑝 =

【分析】(1)放射性衰变是指不稳定原子核自发地放射出射线而转变为另一种原子核的过程,放出的射

线包括 α、β 和 γ 射线,β 衰变生成的是电子,α 衰变生成的是 α 粒子,裂变是重核裂变成轻核,聚变是轻

15.据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间.照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰

可见.如图所示,假设“天宫一号”正以速度 v=7.7km/s 绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端 M、

N 的连线垂直,M、N 间的距离 L=20 m,地磁场的磁感应强度垂直于 v、MN 所在平面的分量 B=1.0×105 T,

(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V、0.3W”的小灯泡与 M、N 相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电

(3)取地球半径 R=6.4×103 km,地球表面的重力加速度 g=9.8m/s2 , 试估算“天宫一号”距离地球表面的

【答案】 (1)解:法拉第电磁感应定律 E=BLv,代入数据得 E=1.54 V

【解析】【分析】(1)根据公式 E=BLv 求 M、N 间感应电动势的大小.(2)根据穿过回路的磁通量是否

变化,从而判断小灯泡能否正常发光.(3)根据万有引力等于向心力,以及重力等于万有引力,分别列

16.如图所示,倾角为 α 的斜面 A 被固定在水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小

滑轮与物块 B 相连,B 静止在斜面上.滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行.A、B 的质量均为 m.撤

去固定 A 的装置后,A、B 均做直线运动.不计一切摩擦,重力加速度为 g.求:

【解析】【分析】①依据力的合成法则,结合平衡条件与三角知识,即可求解;②根据运动的合成与分

解,结合各自位移存在的几何关系,及三角知识,即可求解;③根据系统只有重力做功,机械能守恒,结

17.回旋加速器的工作原理如题 15-1 图所示,置于真空中的 D 形金属盒半径为 R,两盒间狭缝的间距为 d,

磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直,被加速粒子的质量为 m,电荷量为q,加在狭缝间的交变电压如

其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间,假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动,不

①出折粒子的动能 𝐸𝐾 ;②粒子从飘入狭缝至动能达到 𝐸𝐾 所需的总时间

③只有在 0 ~ (2 − 𝛥𝑡) 时间内飘入的粒子才能每次均被加速

【解析】【分析】①根据牛顿第二定律,依据洛伦兹力提供向心力,结合动能的表达式,即可求解;②

根据一次加速获得的动能,结合总动能,从而确定加速的次数,再依据运动学公式,求得在电场中加速的

时间,最后根据粒子在磁场中的周期公式,即可求解;③根据只有在 0 到 (2 − 𝛥𝑡) 时间内,飘入的粒子

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