2021年新高考山东学业水平考试物理试题及解答.docx

1、2021 年山东省普通高中学业水平考试物理试题及答案注意事项：1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2. 回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。每小题只有一个选项符合题目要求。13210 Pb1. 在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的 82210 Pb 210 Bi + X，其衰变方程为8283

2、。以下说法正确的是（）A. 衰变方程中的X 是电子210 PbB. 升高温度可以加快82210 Pb210 Bi的衰变C. 82与83的质量差等于衰变的质量亏损210 PbD. 方程中的X 来自于82内质子向中子的转化2. 如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体（）A内能减少B对外界做正功 C增加的内能大于吸收的热量D增加的内能等于吸收的热量3. 如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L 的轻质细杆，一端可绕竖直光滑v轴 O 转动，另一端

3、与质量为m 的小木块相连。木块以水平初速度 0 出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为（）mv20mv20mv20mv 20A 2p LB 4p LC 8p LD 16p L4. 血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带 ，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为 V；每次挤压气囊都能将60cm3 的外界空气充入臂带中，经 5 次充气后，臂带内气体体积变为5 V ，压强计示数为150mmHg 。已知大气压强等于750mmHg ，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V 等

4、于（）A. 30cm3B. 40cm3C. 50cm3D. 60cm35. 已知火星质量约为月球的 9 倍，半径约为月球的 2 倍，火星车的质量约为“玉兔”月球车的 2 倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为（ ）A91B92C361D7216. 如图甲所示，边长为 a 的正方形，四个顶点上分别固定一个电荷量为+q 的点电荷；在0 x 2 a2区间，x 轴上电势j 的变化曲线如图乙所示。现将一电荷量为-Q 的点电荷P置于正方形的中心 O 点，此时每个点电荷所受库仑力的合力均为零。若将P 沿 x 轴向右略微移

5、动后，由静止释放，以下判断正确的是（ ）2 + 1Q =qA. 2，释放后P 将向右运动2 + 1Q =qB. 2，释放后P 将向左运动2 2 + 1Q =qC. 4，释放后P 将向右运动2 2 + 1Q =4qD，释放后P 将向左运动7. 用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d 随坐标x 的变化图像，可能正确的是（ ）ABCD8. 迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示在电池和感应电动势的共同作用下， 导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为r。导体绳所

6、受的安培力克服大小为f 的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H，导体绳长为L (L H )，地球半径为R、质量为M，轨道处磁感应强度大小为B，方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得，电池电动势为（ ）GMR + HBL+ frfrBL+ BLBL- BLGMR + HGMR + HABLB BL- BLCfrDfrGMR + H二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。9. 输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为 13，输入电压为7

7、.5V 的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载 R 的阻值为10W 。开关 S 接 1 时， 右侧变压器原、副线圈匝数比为21，R 上的功率为10W；接 2 时，匝数比为 12，R 上的功率为P。以下判断正确的是（）A r = 10WB r = 5WC P = 45WD P = 22.5Wt10. 一列简谐横波沿 x 轴传播，如图所示，实线为 1= 2st时的波形图，虚线为 2= 5s时的AB波形图。以下关于平衡位置在O 处质点的振动图像，可能正确的是（ ）CD11. 如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H 的高处，现将质量为m 的物资以相对地面的速度v 0 水平投出，落地

8、时物资与热气球的距离为 d。已知投出物资后热气球的总质量为 M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力。以下判断正确的是（ ）A投出物资后热气球做匀加速直线运动B投出物资后热气球所受合力大小为mg2Hv2g0 + H 2m d = 1 +CM 2Hv2g0 + 1 + H 2m 2M d =D12. 如图所示，电阻不计的光滑 U 形金属导轨固定在绝缘斜面上。区域、中磁场方向均垂直斜面向上，区中磁感应强度随时间均匀增加，区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a 处由静止释放，进入区后，经 b 下行至c 处反向上行。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好。在第一次下行和上行的过程中，以下叙

9、述正确的是（ ）A. 金属棒下行过b 时的速度大于上行过b 时的速度B. 金属棒下行过b 时的加速度大于上行过b 时的加速度C金属棒不能回到无磁场区 D金属棒能回到无磁场区，但不能回到a 处三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。13（6 分）某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下：固定好手机，打开录音功能；从一定高度由静止释放乒乓球；手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。碰撞次序碰撞时刻（s）12345671.121.582.002.402.783.143.

10、47根据实验数据，回答下列问题：（1） 利用碰撞时间间隔，计算出第 3 次碰撞后乒乓球的弹起高度为 m（保留 2 位有效数字，当地重力加速度g = 9.80m/s2 ）。（2） 设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为 k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的 倍（用k 表示），第 3 次碰撞过程中k = （保留 2 位有效数字）（3） 由于存在空气阻力，第（1）问中计算的弹起高度 （填“高于”或“低于”）实际弹起高度。14（8 分）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：待测热敏电阻RT （实验温度范围内，阻值约几百欧到几千

11、欧）；电源 E（电动势1.5V，内阻r 约为0.5W ）；电阻箱R（阻值范围0 9999.99W ）；滑动变阻器滑动变阻器R1 （最大阻值R2 （最大阻值20W ）；2000W ）；微安表（量程100A ，内阻等于2500W ）；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：按图示连接电路；S闭合 1 、S2 ，调节滑动变阻器滑片P 的位置，使微安表指针满偏；S保持滑动变阻器滑片P 的位置不变，断开记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：2 ，调节电阻箱，使微安表指针半偏；RR（1） 为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用 （ 填 1 或

12、2 ）（2） 请用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。（3） 某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6000.00W ，该温度下热敏电阻的测量值为 W （结果保留到个位），该测量值 （填“大于”或“小于”）真实值。（4） 多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐 （填“增大”或“减小”）。15（7 分）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为q 。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱

13、镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离2=d100.0mmn =，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为 1和n =31sin 37 = 3cos37 = 45 = 1.890724 。取5 ，5 ，。（1） 为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求q 的取值范围；（2） 若q = 37，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差DL（保留3 位有效数字）。16（9 分）海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量m = 0.1kg 的鸟蛤，在 H = 2

14、0m 的高度、以g10m/sv = 15m/s=20的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度，忽略空气阻力。（1） 若鸟蛤与地面的碰撞时间Dt = 0.005s，弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力的大小F；（碰撞过程中不计重力）（2） 在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度 L = 6m 的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系。若海鸥水平飞行的高度仍为20m，速度大小在15m/s17m/s 之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x 坐标范围。17（14 分）某离子束实验装置的基本原理如图甲所示。区宽度为d，左边界与x 轴垂直交

15、于坐标原点O，其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0 ；区OO宽度为 L，左边界与 x 轴垂直交于 1 点，右边界与 x 轴垂直交于 2 点，其内充满沿 y 轴负O方向的匀强电场。测试板垂直x 轴置于区右边界，其中心C 与 2 点重合。从离子源不断飘出电荷量为 q、质量为 m 的正离子，加速后沿 x 轴正方向过 O 点，依次经区、区， 恰好到达测试板中心C。已知离子刚进入区时速度方向与x 轴正方向的夹角为q 。忽略离子间的相互作用，不计重力。（1） 求离子在区中运动时速度的大小v；（2） 求区内电场强度的大小E；（3） 保持上述条件不变，将区分为左右两部分，分别填充磁感应

16、强度大小均为 B（数值未知）、方向相反且平行 y 轴的匀强磁场，如图乙所示。为使离子的运动轨迹与测试板相切1于 C 点，需沿x 轴移动测试板，求移动后C 到O 的距离s。18（16 分）如图所示，三个质量均为m 的小物块A、B、C，放置在水平地面上，A 紧靠竖直墙壁，一劲度系数为k 的轻弹簧将A、B 连接，C 紧靠B，开始时弹簧处于原长，A、B、C 均静止。现给 C 施加一水平向左、大小为 F 的恒力，使 B、C 一起向左运动，当速度为零时， 立即撤去恒力，一段时间后 A 离开墙壁，最终三物块都停止运动。已知A、B、C 与地面间的滑动摩擦力大小均为 f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹

17、性限度内。（弹簧1E的弹性势能可表示为： p= kx22，k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量）xE（1） 求B、C 向左移动的最大距离 0 和 B、C 分离时B 的动能 k ；F（2） 为保证A 能离开墙壁，求恒力的最小值 min ；x（3） 若三物块都停止时 B、C 间的距离为 BC ，从 B、C 分离到 B 停止运动的整个过程，Bfx克服弹簧弹力做的功为W，通过推导比较W 与BC 的大小；（4） 若 F = 5 f ，请在所给坐标系（见答题卡）中，画出C 向右运动过程中加速度 a 随位移 x 变化的图像，并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的a、x 值（用 f、k、m 表示），不要求推导过程。以撤去F 时 C 的位置为坐标原点，水平向右为正方向。一、单项选择题1A2B3B4D5B6C7D8A二、多项选择题9BD10AC11BC12ABD三、非选择题13（1）0.20（2）1 - k 2，0.95（3）高于R14（1） 1（2）如图所示（3）3500，大于（4）减小15解：（1）设 C 是全反射的临界角，光线在第一个三棱镜右侧斜面上恰好发生全反射时根据折射定律得sinC = 1n代入较大的折射率得C = 45所以顶角q 的范围为0 q 45 （或q xC - xBC联立式得（4）W fxBC