2021年新高考山東學業(yè)水平考試物理試題及解答

2021年山東省普通高中學業(yè)水平考試物理試題及答案

注意事項：

1.答卷前，考生務必將自己的姓名、考生號等填寫在答題卡和試卷指定位置。

2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需

改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號?；卮鸱沁x擇題時，將答案寫在答題卡上，寫

在本試卷上無效。

3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要

求。

1.在測定年代較近的湖泊沉積物形成年份時，常利用沉積物中半衰期較短的82,其衰

210

21°Ph5Ri-UY

變方程為82FD-83H+以下說法正確的是（）

A.衰變方程中的X是電子

B.升高溫度可以加快82的衰變

C.82Pb與83Bl的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損

D.方程中的X來自于82「口內(nèi)質(zhì)子向中子的轉(zhuǎn)化

2.如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導熱良好的小

瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶

緩慢上浮，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體（）

A.內(nèi)能減少B.對外界做正功

C.增加的內(nèi)能大于吸收的熱量D.增加的內(nèi)能等于吸收的熱量

3.如圖所示，粗糙程度處處相同的水平桌面上有一長為L的輕質(zhì)細桿，一端可繞豎直光滑

軸。轉(zhuǎn)動，另一端與質(zhì)量為m的小木塊相連。木塊以水平初速度%出發(fā)，恰好能完成一個

完整的圓周運動。在運動過程中，木塊所受摩擦力的大小為（）

C.8兀LD.16兀L

4.血壓儀由加壓氣囊、臂帶、壓強計等構(gòu)成，如圖所示。加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶,

壓強計示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強高于大氣壓強的數(shù)值，充氣前臂帶內(nèi)氣體壓強為大氣壓

強，體積為V；每次擠壓氣囊都能將60cm3的外界空氣充入臂帶中，經(jīng)5次充氣后，臂帶內(nèi)

氣體體積變?yōu)?V,壓強計示數(shù)為150mmHg。已知大氣壓強等于750mmHg,氣體溫度

不變。忽略細管和壓強計內(nèi)的氣體體積。則V等于（）

A.30cm③B.40cm3C.50cm3D.60cm3

5.已知火星質(zhì)量約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，火星車的質(zhì)量約為“玉兔”月球

車的2倍。在著陸前，“祝融”和“玉兔”都會經(jīng)歷一個由著陸平臺支撐的懸停過程。懸停

時，“祝融”與“玉兔”所受著陸平臺的作用力大小之比為（）

A.9：1B.9：2C.36：1D.72：1

6.如圖甲所示，邊長為a的正方形，四個頂點上分別固定一個電荷量為+4的點電荷；在

0<x<——a

2區(qū)間，x軸上電勢°的變化曲線如圖乙所示?，F(xiàn)將一電荷量為一。的點電荷P

置于正方形的中心。點，此時每個點電荷所受庫侖力的合力均為零。若將P沿x軸向右略

微移動后，由靜止釋放，以下判斷正確的是（）

留乙

C+1

Q=、q

A.2,釋放后P將向右運動

c0+1

0=-；-q

B.2,釋放后P將向左運動

2V2+1

Q=q

c.4,釋放后P將向右運動

八2V2+1

Q=―--q

D.4釋放后P將向左運動

7.用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于

該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標x的變化圖像，可能正確的是（）

8.迷你系繩衛(wèi)星在地球赤道正上方的電離層中，沿圓形軌道繞地飛行。系繩衛(wèi)星由兩子衛(wèi)

星組成，它們之間的導體繩沿地球半徑方向，如圖所示.在電池和感應電動勢的共同作用下，

導體繩中形成指向地心的電流，等效總電阻為％導體繩所受的安培力克服大小為f的環(huán)境

阻力，可使衛(wèi)星保持在原軌道上。已知衛(wèi)星離地平均高度為H,導體繩長為地球

半徑為R、質(zhì)量為M,軌道處磁感應強度大小為B,方向垂直于赤道平面。忽略地球自轉(zhuǎn)的

影響。據(jù)此可得，電池電動勢為（）

七，

一常苧殊

L也yr

近地子衛(wèi)星□卜1

呻

赤道1面

BL、俘叵+立BL乒一*BL、聲+更B廬^也

A.NR+HBLBVR+HBLC.NR+HFRD7R+Hfr

二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求。

全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。

9.輸電能耗演示電路如圖所示。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：3,輸入電壓為7.5V的

正弦交流電。連接兩理想變壓器的導線總電阻為r,負載R的阻值為10Q。開關(guān)S接1時,

右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2：1,R上的功率為10W；接2時，匝數(shù)比為1：2,R上

的功率為P。以下判斷正確的是（）

A.r=10QB./'=5。c.P=45WD.P=22.5W

10.一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實線為％=2s時的波形圖，虛線為G=5s時的

波形圖。以下關(guān)于平衡位置在。處質(zhì)點的振動圖像，可能正確的是（）

11.如圖所示，載有物資的熱氣球靜止于距水平地面H的高處，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物資以相

對地面的速度”水平投出，落地時物資與熱氣球的距離為d?已知投出物資后熱氣球的總

質(zhì)量為M,所受浮力不變，重力加速度為g,不計阻力。以下判斷正確的是（）

投出物資后熱氣球做勻加速直線運動

投出物資后熱氣球所受合力大小為‘咫

12.如圖所示，電阻不計的光滑U形金屬導軌固定在絕緣斜面上。區(qū)域I、n中磁場方向

均垂直斜面向上，I區(qū)中磁感應強度隨時間均勻增加，II區(qū)中為勻強磁場。阻值恒定的金屬

棒從無磁場區(qū)域中a處由靜止釋放，進入n區(qū)后，經(jīng)b下行至c處反向上行。運動過程中金

屬棒始終垂直導軌且接觸良好。在第一次下行和上行的過程中，以下敘述正確的是（）

A.金屬棒下行過b時的速度大于上行過b時的速度

B.金屬棒下行過b時的加速度大于上行過b時的加速度

C.金屬棒不能回到無磁場區(qū)

D.金屬棒能回到無磁場區(qū)，但不能回到a處

三、非選擇題：本題共6小題，共60分。

13.（6分）某乒乓球愛好者，利用手機研究乒乓球與球臺碰撞過程中能量損失的情況。實

驗步驟如下：

①固定好手機，打開錄音功能；

②從一定高度由靜止釋放乒乓球；

③手機記錄下乒乓球與臺面碰撞的聲音，其隨時間（單位：s）的變化圖像如圖所示。

根據(jù)聲音圖像記錄的碰撞次序及相應碰撞時刻，如下表所示。

碰撞次序1234567

碰撞時刻

1.121.582.002.402.783.143.47

（S）

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答下列問題:

（1）利用碰撞時間間隔，計算出第3次碰撞后乒乓球的彈起高度為m（保留2位

有效數(shù)字，當?shù)刂亓铀俣萭=*80m/s2

（2）設(shè)碰撞后彈起瞬間與該次碰撞前瞬間速度大小的比值為k,則每次碰撞損失的動能為

碰撞前動能的倍（用k表示），第3次碰撞過程中％=（保留2位有效數(shù)字）

（3）由于存在空氣阻力，第（1）問中計算的彈起高度（填“高于”或“低于”）

實際彈起高度。

14.（8分）熱敏電阻是傳感器中經(jīng)常使用的元件，某學習小組要探究一熱敏電阻的阻值隨

溫度變化的規(guī)律?？晒┻x擇的器材有：

圖甲

待測熱敏電阻AT（實驗溫度范圍內(nèi)，阻值約幾百歐到幾千歐）;

電源E（電動勢1?5V,內(nèi)阻r約為05C）；

電阻箱R（阻值范圍0~9999.99Q）；

滑動變阻器段（最大阻值200）.

滑動變阻器與（最大阻值2（X）（）C）；

微安表（量程10°NA,內(nèi)阻等于2500C）；

開關(guān)兩個，溫控裝置一套，導線若干。

同學們設(shè)計了如圖甲所示的測量電路，主要實驗步驟如下：

①按圖示連接電路；

②閉合3、S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P的位置，使微安表指針滿偏；

③保持滑動變阻器滑片P的位置不變，斷開,2,調(diào)節(jié)電阻箱，使微安表指針半偏；

④記錄此時的溫度和電阻箱的阻值。

回答下列問題：

（1）為了更準確地測量熱敏電阻的阻值，滑動變阻器應選用—（填用或“）

（2）請用筆畫線代替導線，在答題卡上將實物圖（不含溫控裝置）連接成完整電路。

（3）某溫度下微安表半偏時，電阻箱的讀數(shù)為6000.00Q,該溫度下熱敏電阻的測量值

為。（結(jié)果保留到個位），該測量值________（填“大于”或“小于”）真實值。

（4）多次實驗后，學習小組繪制了如圖乙所示的圖像。由圖像可知，該熱敏電阻的阻值隨

溫度的升高逐漸（填“增大”或“減小

圖乙1

15.（7分）超強超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學獎，其中用到的一種脈沖激光展寬

器截面如圖所示。在空氣中對稱放置四個相同的直角三棱鏡，頂角為6。一細束脈沖激光

垂直第一個棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過前兩個棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過后兩個棱鏡重新合

成為一束，此時不同頻率的光前后分開，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離

d=l（X）.0mm,脈沖激光中包含兩種頻率的光，它們在棱鏡中的折射率分別為々=0和

sin37°=-cos37°=—~j=-L890

一4。取5,5,V7

（1）為使兩種頻率的光都能從左側(cè)第一個棱鏡斜面射出，求°的取值范圍;

（2）若6=37°,求兩種頻率的光通過整個展寬器的過程中，在空氣中的路程差M（保留

3位有效數(shù)字）。

16.（9分）海鷗捕到外殼堅硬的鳥蛤（貝類動物）后，有時會飛到空中將它丟下，利用地

面的沖擊打碎硬殼。一只海鷗叼著質(zhì)量〃?=°」kg的鳥蛤，在"=20m的高度、以

%=15m/s的水平速度飛行時，松開嘴巴讓鳥蛤落到水平地面上。取重力加速度

g=10m/s~,忽略空氣阻力。

“J

（1）若鳥蛤與地面的碰撞時間&=°?005s,彈起速度可忽略，求碰撞過程中鳥蛤受到的平

均作用力的大小F；（碰撞過程中不計重力）

（2）在海鷗飛行方向正下方的地面上，有一與地面平齊、長度L=6m的巖石，以巖石左

端為坐標原點，建立如圖所示坐標系。若海鷗水平飛行的高度仍為20m,速度大小在

15m/s~17m/s之間，為保證鳥蛤一定能落到巖石上，求釋放鳥蛤位置的x坐標范圍。

17.（14分）某離子束實驗裝置的基本原理如圖甲所示。1區(qū)寬度為d,左邊界與x軸垂直

交于坐標原點。，其內(nèi)充滿垂直于x0y平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為綜；H區(qū)

寬度為L,左邊界與x軸垂直交于。?點，右邊界與x軸垂直交于°2點，其內(nèi)充滿沿y軸負

方向的勻強電場。測試板垂直x軸置于H區(qū)右邊界，其中心C與02點重合。從離子源不斷

飄出電荷量為q、質(zhì)量為m的正離子，加速后沿x軸正方向過。點，依次經(jīng)I區(qū)、II區(qū)，

恰好到達測試板中心C。已知離子剛進入H區(qū)時速度方向與x軸正方向的夾角為夕?忽略離

子間的相互作用，不計重力。

（1）求離子在I區(qū)中運動時速度的大小V;

（2）求II區(qū)內(nèi)電場強度的大小E；

（3）保持上述條件不變，將n區(qū)分為左右兩部分，分別填充磁感應強度大小均為B（數(shù)值

未知）、方向相反且平行y軸的勻強磁場，如圖乙所示。為使離子的運動軌跡與測試板相切

于C點，需沿x軸移動測試板，求移動后C到。，的距離s。

18.（16分）如圖所示，三個質(zhì)量均為m的小物塊A、B、C,放置在水平地面上，A緊靠豎

直墻壁，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧將A、B連接，C緊靠B,開始時彈簧處于原長，A、B、C

均靜止?，F(xiàn)給C施加一水平向左、大小為F的恒力，使B、C一起向左運動，當速度為零時，

立即撤去恒力，一段時間后A離開墻壁，最終三物塊都停止運動。已知A、B、C與地面間

的滑動摩擦力大小均為f,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。（彈簧

2

Ep^-kx

的彈性勢能可表示為：2,k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）

（1）求B、C向左移動的最大距離與和B、C分離時B的動能E%

（2）為保證A能離開墻壁，求恒力的最小值Fmin.

（3）若三物塊都停止時B、C間的距離為X",從以C分離到B停止運動的整個過程，B

克服彈簧彈力做的功為W,通過推導比較W與拉BC的大??；

（4）若尸=57,請在所給坐標系（見答題卡）中，畫出C向右運動過程中加速度a隨位

移x變化的圖像，并在坐標軸上標出開始運動和停止運動時的a、x值（用f、k、m表示）,

不要求推導過程。以撤去F時C的位置為坐標原點，水平向右為正方向。

一、單項選擇題

1.A2.B3.B4.D5.B6.C7.D8.A

二、多項選擇題

9.BD10.AC11.BC12.ABD

三、非選擇題

2

13.(1)0.20(2)l-k,0.95（3）高于

14.⑴&

（2）如圖所示

（3）3500,大于（4）減小

15.解：（1）設(shè)C是全反射的臨界角，光線在第一個三棱鏡右側(cè)斜面上恰好發(fā)生全反射時

根據(jù)折射定律得

.「1

sinC=—

n①

代入較大的折射率得

。=45。②

所以頂角e的范圍為

0<6><45°（或。<45°）③

（2）脈沖激光從第一個三棱鏡右側(cè)斜面射出時發(fā)生折射，設(shè)折射角分別為名和02,由折

射定律得

_sina1

=

sin。（4）

sin%

n=----

2sind⑤

設(shè)兩束光在前兩個三棱鏡斜面之間的路程分別為右和乙，則

4=—^―

cose@

cos%

AL=2（4-⑷

聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得

AL=14.4mm⑨

16.(1)設(shè)平拋運動的時間為t,鳥蛤落地前瞬間的速度大小為v,豎直方向分速度大小

為、，根據(jù)運動的合成與分解得

①

匕,=

gt②

v=M+*

在碰撞過程中，以鳥蛤為研究對象，取速度V的方向為正方向，由動量定理得

—FA/=0—mv④

聯(lián)立①②③④式，代入數(shù)據(jù)得

產(chǎn)=500N⑤

(2)若釋放鳥蛤的初速度為％=15m/s,設(shè)擊中巖石左端時，釋放點的x坐標為xl,擊中

右端時，釋放點的x坐標為々，得

$="⑥

々=芭+L⑦

聯(lián)立①⑥⑦式，代入數(shù)據(jù)得

M=30m,x2=36m⑧

若釋放鳥蛤時的初速度為V2=17m/s,設(shè)擊中巖石左端時，釋放點的x坐標為玉’，擊中右

端時，釋放點的X坐標為“2,得

%'=叼⑨

+L⑩

聯(lián)立①⑨⑩式，代入數(shù)據(jù)得

芯’=34m,"-40m?

綜上得x坐標區(qū)間

[34m,36m]或(34m,36m)?

17.解：(1)設(shè)離子在I區(qū)內(nèi)做勻速圓周運動的半徑為r,由牛頓第二定律得

qvB^=m—

r①

根據(jù)幾何關(guān)系得

sinO--

「②

聯(lián)立①②式得

v_qB°d

加sin。③

(2)離子在H區(qū)內(nèi)只受電場力，x方向做勻速直線運動，y方向做勻變速直線運動，設(shè)從進

入電場到擊中測試板中心C的時間為t,y方向的位移為了。，加速度大小為a,由牛頓第二

定律得

qE=ma④

由運動的合成與分解得

L-vtcos3⑤

%=-"1-COS。）⑥

%=vtsin6--at2

2⑦

聯(lián)立①②④⑤⑥⑦式得

2g房屋dd\

E=Ltan。+tan。J

2。

ml?tan0sin⑧

(3)II區(qū)內(nèi)填充磁場后，離子在垂直y軸的方向做勻速圓周運動，如圖所示。設(shè)左側(cè)部分

的圓心角為a,圓周運動半徑為"，運動軌跡長度為由幾何關(guān)系得

71

a--

3