2021年山东普通高中学业水平等级考试物理真题及答案.doc-资料库

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2021 年山东普通高中学业水平等级考试物理真题及答案注意事项： 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。 1．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 210 82 Pb ，其衰变方程为 210 82 Pb 210  83 Bi X  。以下说法正确的是（） A．衰变方程中的 X 是电子 B．升高温度可以加快 210 82 Pb 的衰变 C． 210 82 Pb 与 210 83 Bi 的质量差等于衰变的质量亏损 D．方程中的 X 来自于 210 82 Pb 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，一端可绕竖直光滑轴 O转动，另一端与质量为 m的小木块相连。木块以水平初速度 0v 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（）

A． 2 mv 0 2 L B． 2 mv 0 4 L C． 2 mv 0 8 L D． 2 mv 0 16 L 4．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 60cm 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 。 3 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等于（） A． 30cm 3 B． 40cm 3 C． 50cm 3 D． 60cm 3 5．从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的 9 倍，半径约为月球的 2 倍，“祝融”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（） A．9∶1 B．9∶2 C．36∶1 D．72∶1 6．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 2 a 区间，x轴上电势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轴向右略微移动后，由静止释放，以下判断正确的是（）

A． Q  2 1 q 2 ，释放后 P将向右运动 B． Q  2 1 q 2 ，释放后 P将向左运动 C． Q  2 2 1 q 4 ，释放后 P将向右运动 D． Q  2 2 1 q 4 ，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（） A． B． C． D． 8．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（） A． BL GM fr R H BL   B． BL GM fr R H BL   C． BL GM R H  BL fr D． BL GM R H  BL fr 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 1∶3，输入电压为 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10 。开关 S 接 1 时，右侧变压器原、副线圈匝数

比为 2∶1，R上的功率为10W ；接 2 时，匝数比为 1∶2，R上的功率为 P。以下判断正确的是（） A． 10 r   B． 5 r   C． P  45W D． P  22.5W 10．一列简谐横波沿 x轴传播，如图所示，实线为 1 t  时的波形图，虚线为 2 2s t  时的波形图。以下关 5s 于平衡位置在 O处质点的振动图像，可能正确的是（） A． 11．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 0v 水 C． D． B．平投出，落地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 mg C． d  1 m  M       2 2 Hv 0 g 2  H D． d  2 2 0 Hv g   1   m M 2    2 H 12．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Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上， Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加，Ⅱ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Ⅱ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： ①固定好手机，打开录音功能； ②从一定高度由静止释放乒乓球； ③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 1 2 3 4 5 6 7 碰撞时刻（s） 1.12 1.58 2.00 2.40 2.78 3.14 3.47 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/s 2 ）。（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 TR （实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；电源 E（电动势1.5V ，内阻 r约为 0.5 ）；电阻箱 R（阻值范围0 ~ 9999.99 ）；滑动变阻器 1R （最大阻值 20 ）；滑动变阻器 2R （最大阻值 2000 ）；微安表（量程100μA ，内阻等于 2500 ）；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： ①按图示连接电路； ②闭合 1S 、 2S ，调节滑动变阻器滑片 P 的位置，使微安表指针满偏； ③保持滑动变阻器滑片 P 的位置不变，断开 2S ，调节电阻箱，使微安表指针半偏； ④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：（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“ 1R ”或“ 2R ”）。（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 6000.00 ，该温度下热敏电阻的测量值为_______  （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。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 100.0mm ，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折 d  射率分别为 1 n  和 2 n  2 31 4 。取 sin37   ， 3 5 cos37   ， 5 7 4 5  1.890 。（1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求的取值范围；（2）若  ，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 L （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 37 壳。一只海鸥叼着质量 m  0.1kg 的鸟蛤，在 H  20m 的高度、以 0 v  15m/s 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 g  10m/s 2 ，忽略空气阻力。（1）若鸟蛤与地面的碰撞时间 t  0.005s 小 F；（碰撞过程中不计重力），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 6mL  的岩石，以岩石左端为坐标原点，（2）在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地面平齐、长度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/s ~ 17m/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。Ⅰ区宽度为 d，左边界与 x轴垂直交于坐标原点 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 0B ；Ⅱ区宽度为 L，左边界与 x轴垂直交于 1O 点，右边界与 x轴垂直交于 2O 点，其内充满沿 y轴负方向的匀强电场。测试板垂直 x轴置于Ⅱ区右边界，其中心 C与 2O 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Ⅰ区、Ⅱ区，恰好到达测试板中心 C。已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与 x轴正方向的夹角为。忽略离子间的相互作用，不计重力。（1）求离子在Ⅰ区中运动时速度的大小 v；（2）求Ⅱ区内电场强度的大小 E；（3）保持上述条件不变，将Ⅱ区分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为 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于 C点，需沿 x轴移动测试板，求移动后 C到 1O 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，弹簧始终在弹性限度内。（弹簧的弹性势能可表示为： E p  1 2 2 kx ，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）（1）求 B、C向左移动的最大距离 0x 和 B、C分离时 B的动能 kE ；（2）为保证 A能离开墙壁，求恒力的最小值 minF ；（3）若三物块都停止时 B、C间的距离为 BCx ，从 B、C分离到 B停止运动的整个过程，B克服弹簧弹力做

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