2021年高考真題山東卷：物理+答案

這是一份2021年高考真題山東卷：物理+答案，共15頁。試卷主要包含了輸電能耗演示電路如圖所示等內(nèi)容，歡迎下載使用。
注意事項：
1．答卷前，考生務(wù)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(yīng)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，其衰變方程為。以下說法正確的是（ ）
A．衰變方程中的X是電子 B．升高溫度可以加快的衰變
C．與的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損 D．方程中的X來自于內(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(dǎo)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O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（ ）
A． B． C． D．
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)椋瑝簭娪嬍緮?shù)為。已知大氣壓強等于，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． B． C． D．
5．從“玉兔”登月到“祝融”探火，我國星際探測事業(yè)實現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越。已知火星質(zhì)量約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融”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∶1 B．9∶2 C．36∶1 D．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的點電荷；在區(qū)間，x軸上電勢的變化曲線如圖乙所示。現(xiàn)將一電荷量為的點電荷P置于正方形的中心O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（ ）
A．，釋放后P將向右運動 B．，釋放后P將向左運動
C．，釋放后P將向右運動 D．，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（ ）
A． B． C． D．
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(dǎo)體繩沿地球半徑方向，如圖所示．在電池和感應(yīng)電動勢的共同作用下，導(dǎo)體繩中形成指向地心的電流，等效總電阻為r。導(dǎo)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(dǎo)體繩長為，地球半徑為R、質(zhì)量為M，軌道處磁感應(yīng)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（ ）
A． B． C． D．
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，輸入電壓為的正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負載R的阻值為。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；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． B． C． D．
10．一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實線為時的波形圖，虛線為時的波形圖。以下關(guān)于平衡位置在O處質(zhì)點的振動圖像，可能正確的是（ ）
A． B． C． D．
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（ ）
A．投出物資后熱氣球做勻加速直線運動 B．投出物資后熱氣球所受合力大小為
C． D．
12．如圖所示，電阻不計的光滑U形金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上。區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中磁場方向均垂直斜面向上，Ⅰ區(qū)中磁感應(yīng)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Ⅱ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(dǎo)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(yīng)碰撞時刻，如下表所示。
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铀俣龋?br>（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(xué)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：
待測熱敏電阻（實驗溫度范圍內(nèi)，阻值約幾百歐到幾千歐）；
電源E（電動勢，內(nèi)阻r約為）；
電阻箱R（阻值范圍）；
滑動變阻器（最大阻值）；
滑動變阻器（最大阻值）；
微安表（量程，內(nèi)阻等于）；
開關(guān)兩個，溫控裝置一套，導(dǎo)線若干。
同學(xué)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、，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，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(yīng)選用________（填“”或“”）。
（2）請用筆畫線代替導(dǎo)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，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(xué)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”）。
15．（7分）超強超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)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。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，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和。取，，。
（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，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（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)量的鳥蛤，在的高度、以的水平速度飛行時，松開嘴巴讓鳥蛤落到水平地面上。取重力加速度，忽略空氣阻力。
（1）若鳥蛤與地面的碰撞時間，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，速度大小在之間，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。Ⅰ區(qū)寬度為d，左邊界與x軸垂直交于坐標原點O，其內(nèi)充滿垂直于平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為；Ⅱ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Ⅱ區(qū)右邊界，其中心C與點重合。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O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Ⅱ區(qū)時速度方向與x軸正方向的夾角為。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Ⅱ區(qū)分為左右兩部分，分別填充磁感應(yīng)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)。（彈簧的彈性勢能可表示為：，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和B、C分離時B的動能；
（2）為保證A能離開墻壁，求恒力的最小值；
（3）若三物塊都停止時B、C間的距離為，從B、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(dǎo)比較W與的大??；
（4）若，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(dǎo)過程。以撤去F時C的位置為坐標原點，水平向右為正方向。
機密★啟用前
山東省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試
物理試題參考答案
一、單項選擇題
1．A 2．B 3．B 4．D 5．B 6．C 7．D 8．A
二、多項選擇題
9．BD 10．AC 11．BC 12．ABD
三、非選擇題
13．（1）0.20 （2），0.95 （3）高于
14．（1）
（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
代入較大的折射率得
②
所以頂角的范圍為
（或） 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)折射角分別為和，由折射定律得
④
⑤
設(shè)兩束光在前兩個三棱鏡斜面之間的路程分別為和，則
⑥
⑦
⑧
聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得
⑨
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
②
③
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
④
聯(lián)立①②③④式，代入數(shù)據(jù)得
⑤
（2）若釋放鳥蛤的初速度為，設(shè)擊中巖石左端時，釋放點的x坐標為x1，擊中右端時，釋放點的x坐標為，得
⑥
⑦
聯(lián)立①⑥⑦式，代入數(shù)據(jù)得
⑧
若釋放鳥蛤時的初速度為，設(shè)擊中巖石左端時，釋放點的x坐標為，擊中右端時，釋放點的x坐標為，得
⑨
⑩
聯(lián)立①⑨⑩式，代入數(shù)據(jù)得
?
綜上得x坐標區(qū)間
或 ?
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
①
根據(jù)幾何關(guān)系得
②
聯(lián)立①②式得
③
（2）離子在Ⅱ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，加速度大小為a，由牛頓第二定律得
④
由運動的合成與分解得
⑤
⑥
⑦
聯(lián)立①②④⑤⑥⑦式得
⑧
（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，圓周運動半徑為，運動軌跡長度為，由幾何關(guān)系得
⑨
⑩
離子在Ⅱ區(qū)內(nèi)的運動時間不變，故有
?
C到的距離
?
聯(lián)立⑨⑩??式得
?
18．解：（1）從開始到B、C向左移動到最大距離的過程中，以B、C和彈簧為研究對象，由功能關(guān)系得
①
彈簧恢復(fù)原長時B、C分離，從彈簧最短到B、C分離，以B、C和彈簧為研究對象，由能量守恒得
②
聯(lián)立①②式得
③
④
（2）當A剛要離開墻時，設(shè)彈簧的伸長量為x，以A為研究對象，由平衡條件得
⑤
若A剛要離開墻壁時B的速度恰好等于零，這種情況下恒力為最小值，從彈簧恢復(fù)原長到A剛要離開墻的過程中，以B和彈簧為研究對象，由能量守恒得
⑥
聯(lián)立①②⑤⑥式得
⑦
根據(jù)題意舍去，得
⑧
（3）從B、C分離到B停止運動，設(shè)B的路程為，C的位移為，以B為研究對象，由動能定理得
⑨
以C為研究對象，由動能定理得
⑩
由B、C的運動關(guān)系得
?
聯(lián)立⑨⑩?式得
?
（4）碰撞次序
1
2
3
4
5
6
7
碰撞時刻（s）
1.12
1.58
2.00
2.40
2.78
3.14
3.47