2021年全國高考物理試題（甲卷）考查分析

唐昌琳

一年一度的高考落下了帷幕，細(xì)細(xì)品味2021年全國高考物理試題（甲卷），頗有心得。從“關(guān)鍵能力”角度看，這份高考物理試卷注重對學(xué)生認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力的考查;從物理學(xué)科素養(yǎng)看，側(cè)重對物理觀念、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)探究等素養(yǎng)的考查。整套試卷對中學(xué)物理教學(xué)具有良好的導(dǎo)向作用，是一份好試卷。

一、關(guān)注基本知識與基本技能，考查物理觀念

2021年高考全國甲卷物理試題的選擇題主要考查考生是否形成了物理觀念，能不能用這些物理觀念解釋自然現(xiàn)象，能不能用這些物理觀念解決具體問題。這些能力光靠題海戰(zhàn)術(shù)是很難達(dá)到的，需要考生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中注重理解各種物理現(xiàn)象及這些現(xiàn)象所遵循的物理規(guī)律，要求考生準(zhǔn)確理解這些物理規(guī)律的內(nèi)在含義，并能用這些規(guī)律分析具體問題，同時(shí)要求考生掌握應(yīng)用物理規(guī)律分析具體問題的方法和技巧。唯有這樣，應(yīng)對2021年高考試題就輕松自如了。

[例1]（2021年高考全國甲卷14）如圖1所示，將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié)，使得平板與底座之間的夾角θ可變。將小物塊由平板與豎直桿交點(diǎn)Q處靜止釋放，物塊沿平板從Q點(diǎn)滑至P點(diǎn)所用的時(shí)間t與夾角θ的大小有關(guān)。若由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時(shí)間t將（ ）。

A.逐漸增大 B.逐漸減小

C.先增大后減小? D.先減小后增大

解析：物塊從光滑斜面由靜止下滑做初速度為0的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，首先需要用牛頓第二定律求出下滑的加速度a，其次根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式判斷位移與時(shí)間的關(guān)系。

從上式可以看出，若[θ]由30°逐漸增大至60°，則[sin 2θ]由[32]先增大到1，再減小到[32]，所以t先減小后增大，故選項(xiàng)D正確。

點(diǎn)評：本題是一道典型的基礎(chǔ)題，是對相互作用觀念、運(yùn)動(dòng)觀念的考查。求光滑斜面上滑動(dòng)物塊的加速度是每位考生都非常熟悉的。唯一的難點(diǎn)是考生容易忽略“平板與底座之間的夾角[θ]變化時(shí)，物塊下滑的位移大小會(huì)跟著變化”這一事實(shí)。不少考生抓不住“[P]到鐵架臺豎直桿的距離[d]”為恒量這一特點(diǎn)，認(rèn)為位移不變，而錯(cuò)選選項(xiàng)B。

[例2]（2021年高考全國甲卷16）兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖2所示方式放置在同一平面內(nèi)，[EO]與[O′Q]在一條直線上，[PO′]與[OF]在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流[I]，電流方向如圖2所示。若一根無限長直導(dǎo)線通過電流[I]時(shí)，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線[d]處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為[B]，則圖中與導(dǎo)線距離均為[d]的[M]、[N]兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為（ ）。

A.B、0 ? B.0、2B ? C.2B、2B ? D.B、B

解析：[EO]與[O′Q]雖然不是一條導(dǎo)線，因處在一條直線上通有等大電流，可等效看成一條無限長通電直導(dǎo)線，[PO′]與[OF]也一樣。這樣用右手定則可以判斷[EO]與[O′Q]在[M]點(diǎn)產(chǎn)生的磁場大小為[B]、方向垂直紙面向外，在[N]點(diǎn)產(chǎn)生的磁場大小為[B]、方向垂直紙面向里。[PO′]與[OF]在[M]點(diǎn)產(chǎn)生的磁場大小為[B]、方向垂直紙面向里，在[N]點(diǎn)產(chǎn)生的磁場大小為[B]、方向垂直紙面向里。這樣在[M]點(diǎn)的磁場相互抵消為0，在[N]點(diǎn)的磁場同向加強(qiáng)，大小為2B。故B選項(xiàng)正確。

點(diǎn)評：這是一道典型的基礎(chǔ)題，考查用右手定則判斷通電直導(dǎo)線周圍的磁場方向，及矢量的運(yùn)算。要求考生，不要墨守成規(guī)，要有創(chuàng)新意識，能把不是一條通電導(dǎo)線的兩段半無限長通電導(dǎo)線等效成一條無限長通電直導(dǎo)線。

[例3]（2021年高考全國甲卷17）如圖3，一個(gè)原子核X 經(jīng)圖中所示的一系列[α]、β衰變后，生成穩(wěn)定的原子核Y，在此過程中放射出電子的總個(gè)數(shù)為（ ）。

A.6 ? B.8

C.10 D.14

解析：本題考查的是原子物理中的基本知識。原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)，由圖3可知，X的質(zhì)量數(shù)為238，Y的質(zhì)量數(shù)為206。[α]、β衰變放出的粒子分別為氦核[42He]和電子[0-1e]，寫出衰變方程并配平如下：

點(diǎn)評：衰變方程是核反應(yīng)中最簡單的，如果有[α]、[β]衰變同時(shí)存在。考慮到[β]衰變不改變原子核的質(zhì)量數(shù)，配平時(shí)先通過質(zhì)量數(shù)的變化確定[α]衰變的次數(shù)，最后通過電荷數(shù)的變化確定[β]衰變的次數(shù)。

[例4]（2021年高考全國甲卷18）2021 年2 月，執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探測器在成功實(shí)施三次近火制動(dòng)后，進(jìn)入運(yùn)行周期約為1.8×105 s 的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105 m。已知火星半徑約為3.4×106 m，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7 m/s2，則“天問一號”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離約為（ ）。

A.6×105 m B.6×106 m

C.6×107 m D.6×108 m

點(diǎn)評：本題主要考查開普勒第三定律，衛(wèi)星繞行星做圓周運(yùn)動(dòng)行星提供的向心力與衛(wèi)星需要的向心力的關(guān)系及近地軌道上物體所受引力等于在行星表面的重力三個(gè)基本知識。本題的難點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)是要懂得同一中心天體周圍的星體不管是做橢圓運(yùn)動(dòng)還是圓周運(yùn)動(dòng)，都滿足：[a3T2=r3T21=K];另一個(gè)是半長軸數(shù)字的運(yùn)算，其實(shí)這個(gè)運(yùn)算可用估算數(shù)量級的方法快速確定。

[例5]（2021年高考全國甲卷19）某電場的等勢面如圖5所示，圖中a、b、c、d、e為電場中的5 個(gè)點(diǎn)，則（ ）。

A.一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn)，電場力做正功

B.一電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，電場力做功為4 eV

C. b點(diǎn)電場強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢面，方向向右

D. a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小最大

解析：A. b、e兩點(diǎn)在同一等勢面上，不管什么電性的電荷從b到e電場力均不做功，故可排除A選項(xiàng)。B.[W=-eUad=-1×3-7 eV=4 eV]，故B選項(xiàng)正確。C.電場強(qiáng)度垂直等勢面，由高電勢指向低電勢，所以b點(diǎn)電場強(qiáng)度方向向左，排除C選項(xiàng)。D.a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，b點(diǎn)所在處的等勢面最密，由[U=Ed]可推知b點(diǎn)電場強(qiáng)度最大，D選項(xiàng)正確。綜合可知本題B、D選項(xiàng)正確。

點(diǎn)評：本題主要考查電場力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置電勢差有關(guān)，及電場線與等勢面的關(guān)系兩個(gè)基本知識點(diǎn)，考查了考生對電場的基本特性的理解，屬于容易題。

[例6]（2021年高考全國甲卷20）一質(zhì)量為m的物體自傾角為α的固定斜面底端沿斜面向上滑動(dòng)。該物體開始滑動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為EK，向上滑動(dòng)一段距離后速度減小為零，此后物體向下滑動(dòng)，到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能為[EK/5]。已知[sinα=0.6]，重力加速度大小為g。則（ ）。

A.物體向上滑動(dòng)的距離為[EK/2mg]

B.物體向下滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為[g/5]

C.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于0.5

D.物體向上滑動(dòng)所用的時(shí)間比向下滑動(dòng)作用的時(shí)間長

點(diǎn)評：這道題考查考生對動(dòng)能定理、牛頓第二定律及勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握情況，是對這些規(guī)律的簡單運(yùn)用，只要對這幾個(gè)知識點(diǎn)理解了，并能準(zhǔn)確地對物體進(jìn)行受力分析，問題是很簡單的，屬于基礎(chǔ)題。

[例7]（2021年高考全國甲卷21）由相同材料制成的導(dǎo)線繞成邊長相同的甲、乙兩個(gè)正方形閉合線圈，兩線圈的質(zhì)量相等，但所用導(dǎo)線的橫截面積不同，甲線圈的匝數(shù)是乙的2 倍。現(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時(shí)由靜止開始下落，一段時(shí)間后進(jìn)入一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的上邊界水平，如圖6所示。不計(jì)空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進(jìn)入磁場后且上邊進(jìn)入磁場前，可能出現(xiàn)的是（ ）。

A.甲和乙都加速運(yùn)動(dòng)

B.甲和乙都減速運(yùn)動(dòng)

C.甲加速運(yùn)動(dòng)，乙減速運(yùn)動(dòng)

D.甲減速運(yùn)動(dòng)，乙加速運(yùn)動(dòng)

解析：設(shè)線圈邊長為L、匝數(shù)為n，導(dǎo)線橫截面積為S、密度為[ρ1]、電阻率為[ρ2]，磁感強(qiáng)度為B，進(jìn)入磁場的速度為v，進(jìn)入磁場的加速度為a，則：

顯然，加速度與線圈質(zhì)量、匝數(shù)、橫截面積無關(guān)，兩者進(jìn)入磁場時(shí)加速度相同，故可判斷A、B選項(xiàng)正確。

點(diǎn)評：本題是力電結(jié)合問題，抓住相同材料的密度相同、電阻率相同，從同一高度下落進(jìn)入磁場的初速度相同，再用牛頓第二定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、質(zhì)量與密度的關(guān)系、電阻定律就可以得到進(jìn)入磁場加速度的表達(dá)式，就能確定線圈進(jìn)入磁場的速度變化規(guī)律了。

二、注重相關(guān)物理現(xiàn)象間的內(nèi)在規(guī)律和相互關(guān)系，考查科學(xué)思維

2021年高考全國甲卷物理試題在考查考生對物理基本知識、基本技能的掌握情況的同時(shí)，還側(cè)重考查了考生的科學(xué)思維，要求考生能準(zhǔn)確地建立物理模型，能解釋物理模型，能應(yīng)用物理規(guī)律進(jìn)行科學(xué)推理得出結(jié)果，能應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題。這樣就要求物理教師在平時(shí)的教學(xué)過程中要注重各種物理現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律和相互關(guān)系的教學(xué)，著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，而不是題海戰(zhàn)術(shù)。從第25題（壓軸題）可見一斑。

[例8]（2021年高考全國甲卷25）如圖7，長度均為L的兩塊擋板豎直相對放置，間距也為L，兩擋板上邊緣P和M處于同一水平線上，在該水平線的上方區(qū)域有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為E;兩擋板間有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m，電荷量為[q（q>0）]的粒子自電場中某處以大小為[v0]的速度水平向右發(fā)射，恰好從P點(diǎn)處射入磁場，從兩擋板下邊緣Q和N之間射出磁場，運(yùn)動(dòng)過程中粒子未與擋板碰撞。已知粒子射入磁場時(shí)的速度方向與PQ的夾角為60°，不計(jì)重力。

（1）求粒子發(fā)射位置到P點(diǎn)的距離;

（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍;

（3）若粒子正好從QN的中點(diǎn)射出磁場，求粒子在磁場中的軌跡與擋板MN的最近距離。

解析：帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，以速度v進(jìn)入磁場，進(jìn)入磁場后在洛倫磁力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

（1）如圖8所示，粒子在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，水平位移為x，豎直位移為y，到P點(diǎn)的速度為v，由題意可知：

點(diǎn)評：本題首先要能建立起類平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)模型，懂得描述這兩種運(yùn)動(dòng)模型的物理規(guī)律，能畫出這兩種運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，能用描述這兩種運(yùn)動(dòng)的物理規(guī)律和平面幾何知識找到各物理量間的關(guān)系。本題著重考查了考生的運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念及建模、推理、論證、用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力，是一道對綜合能力要求較高的試題，但算不上難題。

三、注重理論聯(lián)系實(shí)際，考查分析解決生活中實(shí)際問題的能力

物理學(xué)科是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，除了了解前人發(fā)現(xiàn)的自然規(guī)律，更重要的是要懂得這些規(guī)律的來源，切實(shí)掌握這些規(guī)律的內(nèi)涵。在日常生活中注意觀察，并能用所學(xué)的物理規(guī)律對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

[例9]（2021年高考全國甲卷15）“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖11所示，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起，然后用力反復(fù)拉繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會(huì)交替出現(xiàn)。拉動(dòng)多次后，紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50 r/s，此時(shí)紐扣上距離中心1 cm 處的點(diǎn)向心加速度大小約為（ ）。

A.10 m/s2 ? ? B. 100 m/s2

C.1000 m/s2 D.10000 m/s2

[例10]（2021年高考全國甲卷24）如圖12，一傾角為[θ]的光滑斜面上有50個(gè)減速帶（圖中未完全畫出），相鄰減速帶間的距離均為d，減速帶的寬度遠(yuǎn)小于d;一質(zhì)量為m的無動(dòng)力小車（可視為質(zhì)點(diǎn)）從距第一個(gè)減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機(jī)械能與到達(dá)減速帶時(shí)的速度有關(guān)。觀察發(fā)現(xiàn)，小車通過第30個(gè)減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過第50個(gè)減速帶后立刻進(jìn)入與斜面光滑連接的水平地面，繼續(xù)滑行距離s后停下。已知小車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g。

（1）求小車通過第30個(gè)減速帶后，經(jīng)過每一個(gè)減速帶時(shí)損失的機(jī)械能;

（2）求小車通過前30個(gè)減速帶的過程中在每一個(gè)減速帶上平均損失的機(jī)械能;

點(diǎn)評：減速帶是生活中常見的一種道路裝置，每位考生都應(yīng)該見過，但連續(xù)50個(gè)減速帶的實(shí)景是沒有見過的。其實(shí)只要了解了一個(gè)減速帶的作用，題設(shè)多少個(gè)減速帶原理都是一樣的。本題考查考生是否熟練掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的描述、動(dòng)能定理、能量守恒等基本知識，檢查考生能否用這些基本知識解決實(shí)際問題。

本文對2021年高考全國甲卷的選擇題、計(jì)算題進(jìn)行了分析，從上述分析可以看出，在教學(xué)過程中要讓學(xué)生切實(shí)掌握物理概念，學(xué)會(huì)建立物理模型，形成物理觀念。學(xué)會(huì)用已掌握的物理規(guī)律解決具體問題，特別是解決現(xiàn)實(shí)生活中的具體問題，學(xué)會(huì)用已知知識解決新問題的方法與技巧，著力提升思維品質(zhì)，訓(xùn)練科學(xué)思維，培養(yǎng)關(guān)鍵能力。要達(dá)到這一目標(biāo)，還要培養(yǎng)以下的必備品格：責(zé)任心、事業(yè)心、意志力、適應(yīng)力、創(chuàng)新意識、合作精神等，就像愛因斯坦所說：“優(yōu)秀的性格和鋼鐵般的意志比智慧和博學(xué)更重要，智力的成就很大程度上依賴于性格的偉大。”

在平時(shí)的教學(xué)中，需要培養(yǎng)學(xué)生勤于動(dòng)手、勤于思考的習(xí)慣，解決物理試題的方法就是“畫圖分析、列式計(jì)算”，別無他法。現(xiàn)在許多學(xué)生習(xí)慣于聽講和憑空想象，不愿畫圖分析、列式計(jì)算，造成分析問題、解決問題的方法掌握不準(zhǔn)確，思維緩慢，這樣就會(huì)感覺今年高考物理試題很難。平時(shí)訓(xùn)練學(xué)生時(shí)，要訓(xùn)練學(xué)生的筆算能力，2021年高考全國甲卷選擇題第14題、18題及實(shí)驗(yàn)題數(shù)字計(jì)算量大，特別是18題需要快速估算，許多考生在做作業(yè)時(shí)習(xí)慣于用計(jì)算器計(jì)算數(shù)字，心筆算能力較差，在今年高考中就很被動(dòng)。

（責(zé)任編輯 易志毅）

[摘? ?要]新課改提倡在平時(shí)的物理教學(xué)過程中，注重物理規(guī)律的本真及來源，準(zhǔn)確掌握相關(guān)物理規(guī)律之間的聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建物理觀念;注重物理模型的建立與解釋，培養(yǎng)思維能力;注重用生活中的素材進(jìn)行教學(xué)，提升學(xué)生解決日常生產(chǎn)生活中實(shí)際問題的能力。2021年全國高考物理試題在這些方面有所體現(xiàn)，文章以2021年全國高考物理試題（甲卷）為例進(jìn)行分析探討。

[關(guān)鍵詞]高考物理試題;甲卷;考查分析