2021年物理高考真題卷-山東（含答案解析）

山東省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試

物理

本試卷共100分,考試時間90分鐘。

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戲叩b,其衰變方程為

第°Pb-：：°Bi+X。以下說法正確的是

OK83

A.衰變方程中的X是電子

B.升高溫度可以加快給°Pb的衰變

C.^°Pb與毋。Bi的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損

D.方程中的X來自于屐opb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(xì)桿,一端可繞豎直光滑軸。轉(zhuǎn)動,另一端

與質(zhì)量為卬的小木塊相連。木塊以水平初速度的出發(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

B.

A?饕4n￡

C0一詔

?8L?16nL

4.血壓儀由加壓氣囊、臂帶、壓強(qiáng)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(qiáng)計示數(shù)為臂

帶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)高于大氣壓強(qiáng)的數(shù)值,充氣前臂帶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng),體積為匕每次擠壓氣囊都能將

60cnf）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)?匕壓強(qiáng)計示數(shù)為1501nm抽。已知大氣

壓強(qiáng)等于750mmHg,氣體溫度不變。忽略細(xì)管和壓強(qiáng)計內(nèi)的氣體體積。則/等于

A.30cm3B.40cmC.50

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.9/1B.9：2C.3671D.7271

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氣的點電荷;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-0的點電荷尸置于正方形的中心。點，此時每個點電荷所

受庫侖力的合力均為零。若將一沿X軸向右略微移動后，由靜止釋放，以下判斷正確的是

圖甲圖乙

A.Q史;%、釋放后P將向右運動B.Q小：q,釋放后〃將向左運動

釋放后尸將向左運動

C.釋放后夕將向右運動D.2^+1q,

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(biāo)x的變化圖像,可能正確的是

mmI

oT

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,

等效總電阻為八導(dǎo)體繩所受的安培力克服大小為/■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L(L?H),地球半徑為R,質(zhì)量為M,軌道處磁感應(yīng)強(qiáng)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

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。全部選對的得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,輸入電壓有效值為7.5V的正弦交

流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r,負(fù)載彳的阻值為10Q。開關(guān)S接1時，右側(cè)變壓器原、副線

圈匝數(shù)比為2A上的功率為10IV;接2時，匝數(shù)比為1：2,"上的功率為凡以下判斷正確的是

A.r-10QB.Q

C./M5WD/22.5W

10.一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示,實線為右之s時的波形圖,虛線為年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高度為〃處,現(xiàn)將質(zhì)量為卬的物資以相對地面的速度的

水平投出,落地時物資與熱氣球的距離為比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必g

C.d=（嘮J等+肥

D.d呼普+（1+"）2"2

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/、〃中磁場方向均垂直斜面向上，

/區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增加，〃區(qū)中為勻強(qiáng)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(jìn)入〃區(qū)后，經(jīng)6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6時的速度大于上行過6時的速度

B.金屬棒下行過6時的加速度大于上行過6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(jī)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(jī)，打開錄音功能；

②從一定高度由靜止釋放乒乓球；

③手機(jī)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。

碰撞次序1234567

碰撞時刻（S）1.121.582.002.402.783.143.47

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答下列問題:

（D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(dāng)?shù)刂亓?/p>

加速度g=9.80m/s）。

（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A,則每次碰撞損失的動能為碰撞前動能的

倍（用力表示），第3次碰撞過程中k=（保留2位有效數(shù)字）。

（3）由于存在空氣阻力,第⑴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(xí)小組要探究一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律。

可供選擇的器材有：

待測熱敏電阻用（實驗溫度范圍內(nèi)，阻值約幾百歐到幾千歐）；

電源以電動勢1.5V,內(nèi)阻r約0.5Q）;

電阻箱A（阻值范圍0七999.99Q）;

滑動變阻器用（最大阻值20Q）;

滑動變阻器兆（最大阻值2000Q）;

微安表（量程100口A,內(nèi)阻等于2500Q）;

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Si、S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片產(chǎn)的位置,使微安表指針滿偏；

③保持滑動變阻器滑片產(chǎn)的位置不變,斷開S2,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(zhǔn)確地測量熱敏電阻的阻值，滑動變阻器應(yīng)選用（填“用”或“是”兀

（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中實物圖（不含溫控裝置）連接成完整電路。

圖甲圖乙

（3）某溫度下微安表半偏時，電阻箱的讀數(shù)為6000.00。，該溫度下熱敏電阻的測量值為Q（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(xí)小組繪制了如圖丙所示的圖像。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”）。

圖丙

15.（7分）超強(qiáng)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0.一細(xì)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^100.0mm,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

為外力反和必今。取sin37°Acos37°-11.890。

455V7

（D為使兩種頻率的光都能從左側(cè)第一個棱鏡斜面射出,求e的取值范圍；

（2）若。=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△〃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M）.1kg的鳥蛤,在H孫m的高度、以的=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。

（D若鳥蛤與地面的碰撞時間At=0.005s,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

死（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(biāo)原點,建立如

圖所示坐標(biāo)系。若海鷗水平飛行的高度仍為20m,速度大小在1517m/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(biāo)范圍。

0F

17.（14分）某離子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(biāo)原點。，其內(nèi)

充滿垂直于x0平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為a；n區(qū)寬度為L,左邊界與x軸垂直交于a點,右

邊界與X軸垂直交于“點，其內(nèi)充滿沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場。測試板垂直X軸置于〃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g、質(zhì)量為必的正離子，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(dá)測試板中心C已知離子剛進(jìn)入H區(qū)時速度方向與X軸正方向的夾角為心忽略離子間的相

互作用，不計重力。

（1）求離子在I區(qū)中運動時速度的大小匕

（2）求n區(qū)內(nèi)電場強(qiáng)度的大小發(fā)

（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(qiáng)度大小均為以數(shù)值未知）、方向相反且平

行y軸的勻強(qiáng)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0的小物塊4、B、C,放置在水平地面上,A緊靠豎直墻壁，一勁度系數(shù)為

力的輕彈簧將4、6連接,。緊靠8,開始時彈簧處于原長,4、B、。均靜止?，F(xiàn)給。施加一水平向左、大小為

廠的恒力，使B、C一起向左運動，當(dāng)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。已知從6、C與地面間的滑動摩擦力大小均為￡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:笈力比式幺為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量)

(1)求反。向左移動的最大距離施和6、C分離時6的動能笈；

(2)為保證A能離開墻壁,求恒力的最小值凡“；

(3)若三物塊都停止時8、。間的距離為X%從B、C分離到8停止運動的整個過程,8克服彈簧彈力做的功

為叫通過推導(dǎo)比較『與益肉的大?。?/p>

(4)若總￡請在所給坐標(biāo)系中，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(biāo)軸上標(biāo)出開

始運動和停止運動時的a、x值(用f、*、曲表示)，不要求推導(dǎo)過程。以撤去尸時，的位置為坐標(biāo)原點，水

平向右為正方向。

答案ABBDBCDABDACBCABD

l.A【關(guān)鍵能力】本題通過核反應(yīng)方程考查考生應(yīng)用核物理相關(guān)知識開展分析推理的能力。

【必備知識】本題考查質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒、8衰變的實質(zhì)、半衰期的特性、質(zhì)量虧損等知識點。

【解題思路】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,X是電子,A項正確;放射性元素的半衰期非常穩(wěn)定,不

受溫度、壓強(qiáng)以及該物質(zhì)是單質(zhì)還是化合物的影響,B項錯誤;最°Pb與最。Bi和電子X的質(zhì)量差等于衰變的

質(zhì)量虧損,C項錯誤;方程中的X來自于第°Pb內(nèi)中子向質(zhì)子的轉(zhuǎn)化,D項錯誤。

【光速解法】根據(jù)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,可快速得到X是電子。確認(rèn)A選項正確后,后

面的選項可以不看,時間就是分?jǐn)?shù)!在后面全部做完后且時間充裕的情況下,可以返回來再檢驗BCD項的錯

誤所在。半衰期不受物理、化學(xué)狀態(tài)的影響，可快速判斷B項錯誤;反應(yīng)前后總的質(zhì)量差等于質(zhì)量虧損，可

快速判斷C項錯誤；電子是中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子的過程中生成的,根據(jù)電荷數(shù)守恒可快速判斷D項錯誤。

2.B【關(guān)鍵能力】本題考查理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律，意在考查考生的分析綜合能力。

【學(xué)科素養(yǎng)】通過生活現(xiàn)象考查物質(zhì)觀、能量觀等物理觀念，體現(xiàn)分析問題、探究現(xiàn)象本質(zhì)的學(xué)科素養(yǎng)。

【解題思路】由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高,因此小瓶上浮的過程中，小瓶內(nèi)氣體溫度升高，內(nèi)能

增加,A項錯誤;在小瓶上升的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度逐漸升高,壓強(qiáng)逐漸減小,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

可知氣體體積膨脹,對外界做正功,B項正確；小瓶上升時，小瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加,氣體對外做功,根據(jù)熱

力學(xué)第一定律△得氣體吸熱，且吸收的熱量大于增加的內(nèi)能,CD項錯誤。

【透析本質(zhì)】本題情境有所創(chuàng)新,其實質(zhì)是常規(guī)訓(xùn)練題中大量出現(xiàn)的“水中的小氣泡上升過程的探究”，

上層水溫較高、壓強(qiáng)較小，瓶內(nèi)氣體上升過程中溫度升高、壓強(qiáng)減小，由理想氣體狀態(tài)方程易知氣體體積膨

脹，封閉氣體對外做正功,因溫度升高內(nèi)能增大，△網(wǎng),氣體對外做功，欣Q故GO且Q>X瓦

3.B【關(guān)鍵能力】本題考查考生從生活常見問題中抽象出物理模型的建模能力、分析受力及利用能量

守恒定律分析問題的能力。

【學(xué)科素養(yǎng)】體現(xiàn)能量觀、物質(zhì)觀等物理觀念,體現(xiàn)處理和分析生活實際問題并建立物理模型的學(xué)科素

養(yǎng)。

【解題思路】木塊做圓周運動過程中，只有摩擦力做功且做功與路徑有關(guān),根據(jù)動能定理有-2nL=0~

可得摩擦力的大小f空,B項正確。

4.D【關(guān)鍵能力】本題考查考生對生活中常見問題的分析能力、運算處理和解決問題的能力。

【學(xué)科素養(yǎng)】體現(xiàn)運用數(shù)學(xué)和物理規(guī)律處理和解決生活實際問題的學(xué)科素養(yǎng)。

【解題思路】根據(jù)玻意耳定律得印X5匕已知R=750mmHg,%與0cm；口-750mmHg+150mmHg

=900mmHg,代入數(shù)據(jù)整理得K=60cm\D項正確。

5.B【關(guān)鍵能力】本題考查考生利用萬有引力定律解決平衡問題的分析、比較能力。

【解題思路】懸停時二力平衡，即六償8鬻得獸筌性X（2）23*xG）2M，B項正確。

【提速建議】比值類題目能用比值的不用等式,此題若用等式解決容易出現(xiàn)物理量的顛倒混亂以致出錯，

用比值可大幅提高準(zhǔn)確率。

6.C【關(guān)鍵能力】本題考查庫侖力的平衡和應(yīng)用庫侖定律及電勢圖像分析力與運動的關(guān)系，意在考查考

生的識圖獲取信息能力和運算處理能力。

【解題思路】對。點上方的點電荷，由平衡知識可得或瑪琳熹=傷眄,解得Q警％因在OWx號

a/（V2a）2（衣。）242

區(qū)間內(nèi)沿X軸正向電勢升高,則場強(qiáng)方向沿X軸負(fù)向，則將。沿X軸正向向右略微移動后釋放，夕受到向右的

電場力而向右運動,C項正確.

【識圖技巧】根據(jù)電勢變化規(guī)律在。點右側(cè)畫一條方向向左的電場線表明電勢大小變化的規(guī)律,從而判

斷電場力的方向以進(jìn)一步確定電荷的運動方向。

7.D【關(guān)鍵能力】本題考查考生利用圖像分析物理問題并通過圖像來表達(dá)現(xiàn)象的信息獲取和表達(dá)能力。

【解題思路】從薄膜的上、下表面分別反射的兩列光是相干光,其光程差為△x=2d即光程差為薄膜厚度

的2倍,當(dāng)光程差Xx=nA（〃=1,2,3,…）時,此處表現(xiàn)為亮條紋,故相鄰亮條紋之間的薄膜的厚度差為:九在

圖中相鄰亮條紋（或暗條紋）之間的距離變大，可知薄膜厚度變化［所用的距離逐漸變大,即厚度變化越來越

慢,D項可能正確。

【易錯提醒】易錯選C項。通過常見的楔形膜干涉形成的是等亮、等距、等寬條紋，易知A、B項錯誤，

但題中相鄰條紋沿x軸正方向間距變大,說明沿x軸正方向間隔相同距離時膜厚度變化得小了，即沿x軸正

方向圖像的斜率變小了，故C項錯誤,D項可能正確。

8.A【關(guān)鍵能力】本題考查天體運動和動生電動勢,意在考查考生運用萬有引力定律、動生電動勢及右

手定則分析力的平衡和圓周運動規(guī)律的能力。

【學(xué)科素養(yǎng)】體現(xiàn)考生運用電磁感應(yīng)與萬有引力綜合分析問題、建立物理模型的學(xué)科素養(yǎng)。

【解題思路】由小黑可/J可得衛(wèi)星做圓周運動的線速度片匣,根據(jù)右手定則可知,導(dǎo)體繩產(chǎn)生的

感應(yīng)電動勢方向與圖中電源電動勢相反,其大小為E航BLv,由導(dǎo)體繩受力平衡有1LB=f,導(dǎo)體繩中的電流

方向向下，回路中的電流/=及竺,解得E=BL愿A項正確。

rx/R+HBL

9.BD【關(guān)鍵能力】本題考查考生運用變壓器的相關(guān)知識解決遠(yuǎn)距離輸電問題的運算能力、處理各物理

量間關(guān)系的能力。

【解題思路】左側(cè)變壓器副線圈上的電壓8=3X7.5V=22.5V,當(dāng)開關(guān)S接1時，電阻4上的電壓，即

右側(cè)變壓器的副線圈上的電壓以麗二10V,電流I、當(dāng)=1A,則右側(cè)變壓器原線圈上的電壓lh

R1

V=20V,電流4A=0.5A,則r與生=5C,B項正確；當(dāng)開關(guān)S接2時，設(shè)導(dǎo)線上的輸電電流為

2h

/,則右側(cè)變壓器副線圈上的電流為0.5/,由右側(cè)變壓器原、副線圈上的電壓關(guān)系可知虹典，解得7=3A,

n3n4

則不上的功率尸=(0.57)2廬22.5w,D項正確。

10.AC【關(guān)鍵能力】本題考查波的多解性問題，意在考查考生利用波的圖像分析質(zhì)點的振動規(guī)律、用圖

像再次表達(dá)振動規(guī)律的圖像表達(dá)能力。

［學(xué)科素養(yǎng)］體現(xiàn)利用圖像表達(dá)物理規(guī)律的學(xué)科素養(yǎng)。

【解題思路】若機(jī)械波沿X軸正方向傳播,在力2S時。點振動方向豎直向上,則傳播時間△t=t2-t^S,

滿足△t』+nT(n=0,1,2,3,?,?),解得T^—s(n-0,1,2,3,…)，當(dāng)n=O時,解得周期7=4s,A項正

44n+3

確,B項錯誤;若機(jī)械波沿x軸負(fù)方向傳播，在力之s時。點振動方向豎直向下，則A

t=T+nT(nai,2,3,…)，解得七三s(z?=0,1,2,3,???),當(dāng)n=O時,解得周期T=12s,C項正確,D項錯誤。

44n+l

11.BC【關(guān)鍵能力】本題考查考生利用運動分解的思想對復(fù)雜運動的綜合分析能力、用動量守恒的觀

點分析物體的相互作用、用數(shù)學(xué)方法處理解決復(fù)雜問題的能力.

【學(xué)科素養(yǎng)】體現(xiàn)物體相互作用的物質(zhì)觀、守恒觀，運用分解思想處理復(fù)雜運動的相互作用觀，用數(shù)學(xué)方

法處理復(fù)雜物理過程的探究能力。

【解題思路】熱氣球開始攜帶物資時處于靜止?fàn)顟B(tài),所受合外力為0,初動量為0,水平投出重力為儂的

物資瞬間,滿足動量守恒,則熱氣球和物資的動量等大反向,有mv^Mv,則熱氣球獲得水平向左的速度,投出

物資后,熱氣球所受合外力恒為mg,方向豎直向上,故熱氣球做勻加速曲線運動,A項錯誤,B項正確;熱氣球

和物資的運動示意圖如圖所示,熱氣球和物資所受合力大小均為mg,故熱氣球在豎直方向上加速度大小為

a玲g,設(shè)物資落地過程所用的時間為t,則〃^gt2,落地時間為t二件,熱氣球在豎直方向上運動位移為

吟＜鵬?舞?空三H,熱氣球和物資在水平方向均做勻速直線運動，水平位移分別為

x,=vbx產(chǎn)芍％,J%則物資落地時,熱氣球和物資的距離d

力（Xm+XM）2+（H+HM）2=（1哈）J誓+"2,c項正確,D項錯誤。

12.ABD【關(guān)鍵能力】本題考查感生電動勢和動生電動勢、安培力作用下金屬棒的加速度、速度變化分

析,意在考查考生應(yīng)用牛頓第二定律、能量守恒定律分析金屬棒運動的推理論證能力。

【學(xué)科素養(yǎng)】本題體現(xiàn)的學(xué)科素養(yǎng)為運動與相互作用觀念、能量觀念。

【解題思路】在/區(qū)域中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為5=譏々為常量），感應(yīng)電動勢為笈三空S4S,感應(yīng)電動勢恒定,

所以金屬棒在進(jìn)入〃區(qū)前,回路中的感應(yīng)電流恒為/,岑岑,根據(jù)楞次定律判斷出電流方向為順時針,金屬

棒進(jìn)入〃區(qū)后,金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢&=BJv,根據(jù)右手定則判斷出方向為順時針，回路中

因切割產(chǎn)生的電流為12岑筆，/區(qū)域產(chǎn)生的電流使金屬棒受到的安培力始終沿導(dǎo)軌向上，大小恒定不變,

RR

因為金屬棒到達(dá)C點后又能上行,說明進(jìn)入〃區(qū)下行時加速度始終沿導(dǎo)軌向上,下行和上行經(jīng)過8點的受力

分析分別如圖1、圖2所示,下行過程中，由牛頓第二定律有B&L+員hL-mgs\n。=ma\,上行過程中，由牛頓

第二定律有BJ'L-BJ'zL-mgsin0可叫，比較加速度大小可知a說由于A段距離不變,下行過程中加速度

大,上行過程中加速度小,故金屬棒下行經(jīng)過b點時的速度大于上行經(jīng)過b點時的速度,A、B項正確；/區(qū)域

產(chǎn)生的安培力總是大于沿導(dǎo)軌向下的作用力，故金屬棒一定能回到無磁場區(qū)域，由于整個過程中電流通過金

屬棒產(chǎn)生焦耳熱,金屬棒的機(jī)械能減少,故金屬棒不能回到a處,C項錯誤,D項正確。

//Z/

圖1圖2

【易錯提醒】本題中既有感生電動勢，也有動生電動勢,金屬棒在磁場8中受到的安培力是兩個電流對應(yīng)

安培力的矢量和,注意安培力的方向。

13.【參考答案】（1）0.20（2分）⑵11（1分）0.95（1分）（3）高于（2分）

【關(guān)鍵能力】本題通過利用手機(jī)研究乒乓球與球臺碰撞過程中的能量損失實驗,考查考生根據(jù)實驗獲取

數(shù)據(jù)信息、得出實驗結(jié)論、分析實驗誤差的能力。

【實驗攻略】解決本題的關(guān)鍵是理解表格中兩次碰撞的時間差反映了一次完整的豎直上拋過程,再依據(jù)

時間求高度;根據(jù)實驗描述的4值意義求力;通過實驗原理分析實驗中因空氣阻力造成的實驗誤差。

【解題思路】（1）第3次碰撞到第4次碰撞用時a=2.40S-2.00s=0.40s,根據(jù)豎直上拋運動的對

稱性可知第3次碰撞后乒乓球彈起的高度為樂也停尸力乂仇8X0.2?m0.20m。⑵設(shè)碰撞后彈起瞬間

的速度為物碰撞前瞬間的速度為H,由題意知也二氏則每次碰撞損失的動能與碰撞前動能的比值為

%

1212

可磬=1-（"）2=1第3次碰撞前瞬間的速度為第2次碰后從最高點落地瞬間的速度,即片或=（空f）

-THVf%2

X9.8m/s=2.058m/s,第,3次碰撞后瞬間的速度為/招〃=（絲等幽）X9.8m/s=l.96m/s,則第3次碰撞

過程中4支心0.95。（3）由于存在空氣阻力，乒乓球在上升過程中受到向下的阻力和重力，根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化

V

與守恒可知,彈起后的動能一部分轉(zhuǎn)化為因空氣阻力做功產(chǎn)生的熱量,另一部分轉(zhuǎn)化為乒乓球的重力勢能，

故乒乓球到達(dá)最高位置時,重力勢能的理論值大于實際值,所以第（1）問中計算的彈起高度高于實際彈起的

高度。

14.【參考答案】（1）用（2分）（2）如圖所示（2分）（3）3500（1分）大于（1分）（4）減?。?分）

【關(guān)鍵能力】本題考查利用半偏法探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律實驗,意在考查考生的理解能

力和誤差分析能力。

【學(xué)科素養(yǎng)】本題體現(xiàn)的學(xué)科素養(yǎng)為科學(xué)探究。

【實驗攻略】理解半偏法測電壓表內(nèi)阻的方法,從而遷移到本實驗中半偏法測熱敏電阻的阻值,實驗電路

采用滑動變阻器的分壓式接法,應(yīng)選用總阻值較小的滑動變阻器。根據(jù)半偏法測電阻的原理可求出熱敏電

阻的阻值，考慮并聯(lián)部分的總電阻變大后可進(jìn)一步分析誤差。根據(jù)線性圖像即可分析熱敏電阻的阻值隨溫

度變化的關(guān)系。

【解題思路】（1）用半偏法測量熱敏電阻的阻值,應(yīng)盡可能讓該電路的電壓在g閉合前、后保持不變，由

于該支路與滑動變阻器左半部分并聯(lián),滑動變阻器的阻值越小,&閉合前、后該部分電阻變化越小,從而電壓

的值變化越小,故滑動變阻器應(yīng)選用最大值較小的“才能更準(zhǔn)確地進(jìn)行實驗。（3）微安表半偏時,該支路的

總電阻為原來的2倍，即用+凡,、=6000。，由凡,《=2500Q易得后=3500Q。當(dāng)斷開S2,微安表半偏時，

由于該支路的電阻增加，電壓略有升高,根據(jù)歐姆定律可知,總電阻比原來2倍略大,也就是電阻箱的阻值略

大于熱敏電阻與微安表的總電阻,而認(rèn)為電阻箱的阻值等于熱敏電阻與微安表的總電阻，因此熱敏電阻的測

量值比真實值偏大。（4）由于是In用?圖像,當(dāng)溫度7升高時，%減小,從圖中可以看出In后減小,從而舟減

小，因此熱敏電阻的阻值隨溫度的升高逐漸減小。

15.【關(guān)鍵能力】本題考查幾何光學(xué)中光的折射定律和全反射,意在考查考生的理解能力。

【必備知識】本題考查光的折射定律、全反射中臨界角與折射率的關(guān)系。

解：（D設(shè)光發(fā)生全反射的臨界角為C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)全反射知識

得sinC上（1分）

n

代入較大的折射率得對應(yīng)的臨界角為G力5°（1分）

所以頂角，的范圍為0°<45°（或夕<45°）（1分）

（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)折射角分別為四和由折射定律得

外受，上史寫（1分）

sm。sm0

設(shè)兩束光在前兩個三棱鏡斜面之間的路程分別為匕和U

則心分）

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得△4=14.4mm（1分）

16.【關(guān)鍵能力】本題考查平拋運動、動量定理等知識點，需要考生運用運動分解的思想分析曲線運動，

考查考生的數(shù)學(xué)計算能力。

解：（1）設(shè)平拋運動的時間為力,鳥蛤落地前瞬間的速度大小為片豎直方向分速度大小為心根據(jù)運動的合

成與分解得Hfgd,v=gt,T咤+藥（2分）

在碰撞過程中，以鳥蛤為研究對象,取速度P的方向為正方向，由動量定理得-尸A分）

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得F=500N（1分）

（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(biāo)為小,擊中巖石右端時,釋放點

的x坐標(biāo)為x2,則有xi=vit,xz=x、+L（\分）

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得劉=30m,用=36m（l分）

若釋放鳥蛤的初速度為吸=17m/s,設(shè)擊中巖石左端時,釋放點的x坐標(biāo)為xl,擊中巖石右端時,釋放點的

x坐標(biāo)為x'i,則有x'\=Vit,x\-x\+L（\分）

聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得m.x'NOm（l分）

綜上得x坐標(biāo)范圍為[34m,36m]（1分）

17.【關(guān)鍵能力】本題通過分析離子在電磁組合場中的勻速圓周運動和類斜拋運動,考查考生的分析綜合

能力和邏輯推理能力。

?2

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qv即也（1分）

根據(jù)幾何關(guān)系得sin0出（1分）

r

聯(lián)立解得P=變吟（1分）

msiny

（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(jìn)入電場到擊中測試

板中心，的時間為。y方向的位移為幾加速度大小為a,由牛頓第二定律得qE=ma（\分）

由運動的合成與分解得Z=〃cos0,yo--r（l-cos,j^）-rtsin個多1（2分）

聯(lián)立得￡三聾嚓"tan個白二）（2分）

mL2tan20sin0tan。

⑶n區(qū)內(nèi)填充磁場后，將離子的初速度沿平行X軸和平行y軸分解，則有〃產(chǎn)肥os。、匕,=rsin〃，則離子

在平行y軸方向的運動與（2）中完全相同，離子在垂直y軸的平面內(nèi)做勻速圓周運動,如圖所示。設(shè)左側(cè)部

分的圓心角為。，圓周運動的半徑