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2021烟台教科院高三下学期5月普通高中学业水平等级考试（三模）物理含答案
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这是一份2021烟台教科院高三下学期5月普通高中学业水平等级考试（三模）物理含答案，共14页。
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山东省2021年普通高中学业水平等级考试(模拟卷)
物理
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。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.最近日本计划向太平洋中倾倒核废水的消息在世界上引起一片哗然，因为核废水中含有对人类和海洋生物有害的放射性同位素氚、碳－14及其它放射性物质。下列有关说法中正确的是
A.当一种放射性元素与其他元素形成化合物后，这种元素的半衰期会改变
B.两个轻核发生聚变反应，产生的新核的质量一定等于两个轻核的质量和
C.β衰变中释放的β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流
D.铀核(U)经过4次α衰变和2次β衰变，将会衰变为氡核(Rn)
2.如图甲所示，高层建筑室外擦玻璃的工人在进行室外作业，为了保障安全，他们身上都绑有安全带，安全带上有救生缓降器，缓降器由挂钩(或吊环)、吊带、绳索及速度控制装置等组成，以保证工人的安全。设某次工人完成高空作业后从离地面某高度处通过安全带安全着陆，图乙是工人运动全过程的v－t图像。下列说法正确的是
A.0到t1段时间内工人处于超重状态 B.t1到t2段时间内工人的平均速度等于
C.工人初始位置离地面高度为v1t2 D.整个过程中绳索对工人的拉力先变大后变小
3.下列说法正确的是
A.分子间距离减小时，分子势能可能增加
B.物体升温时，其每个分子热运动的动能均增加
C.相同质量的0℃的冰的分子势能与0℃水的分子势能相等
D.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
4.为了观察两列波的叠加情况，某同学在同一介质中放置了两个振源，可以向外产生简谐横波，设某次产生的两列简谐横波分别沿x轴正、负方向传播，在t＝0时刻分别到达A、B两点，如图中实线甲和虚线乙所示。已知实线波的传播周期为s，两列波的振幅相同，均为10cm，则下列说法正确的是
A.两列波在相遇区域内会发生干涉现象
B.甲、乙两列波的频率之比为2：3
C.对于x＝0的质点和x＝9.5m处的质点，它们开始振动的时间之差为0.125s
D.t＝s时，x＝4m处的质点的实际位移大小等于5cm
5.小明是一位网球爱好者，有一次小明在体育馆面对着竖直墙壁练习接发球技术，设某次小明在距离水平地面3.2m、距离竖直光滑墙壁15m处发球，发出的网球以30m/s的速度向墙水平抛出，网球与墙壁碰撞后落地，不计碰撞过程中的能量损失，忽略空气阻力和碰撞时间，重力加速度g＝10m/s2，则网球落地点到墙壁的距离为
A.6m B.9m C.15m D.24m
6.如图甲所示，是由教育部深空探测联合研究中心组织，重庆大学等高校合作的“多段式多功能载运月球天梯概念研究”的“天梯”项目海基平台效果图，该项目是在赤道上建造重直于水平面的“太空电梯”，宇航员乘坐太空舱通过“太空电梯”直通地球空间站。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系，关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有
A.宇航员的线速度随着r的增大而减小
B.图乙中r0为地球同步卫星的轨道半径
C.宇航员在r＝R处的线速度等于第一宇宙速度
D.宇航员感受到的“重力”随着r的增大而增大
7.如图所示，完全相同的甲乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2，当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为
A. B.B2－B1 C.B1－ D.B2－
8.如图所示，竖直平面内固定一半径为R的光滑绝缘圆环轨道，环上套有两个相同的、大小可忽略的带电小球P和Q，开始时，两个小球分别位于圆环上a、b两点处于静止状态，两球间的距离为R。现用力缓慢向下推动P球至最低点c，Q球由b点缓慢运动至d点(图中未画出)。则在此过程中
A.Q球在d点受到圆环支持力比在b点处大 B.Q球在d点受到静电力比在b点处大
C.P、Q两球的电势能减少 D.推力做的功等于P、Q两球增加的机械能
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.图甲所示为可拆变压器的零部件，其中铁芯B可以安装在铁芯A的横梁上以形成闭合铁芯；原、副线圈的匝数分别为n1和n2，将它们分别套在铁芯A的两臂上，如图乙所示。某同学为测量原线圈的电阻，将多用电表的欧姆挡调到合适挡位，用两表笔接触原线圈的两接线柱，等指针稳定后读数，读数完毕后将两表笔与接线柱脱开；之后使原线圈与正弦式交流电源相连，并测得原、副线圈的电压分别为U1和U2。下列说法正确的是
A.两表笔与接线柱接触后，通过欧姆表的电流逐渐增大到一个稳定值
B.两表笔与接线柱脱开瞬间，有比稳定时更大的电流流过原线圈
C.若铁芯B没有安装在铁芯A上，则有U1：U2>n1：n2
D.无论铁芯B是否安装铁芯A上，都有U1：U2＝n1：n2
10.如图所示，有两个物块A和B，质量分别为m和2m，用同一根轻质细线将两个物块连接在滑轮组上，滑轮质量不计，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度为g，现将两物块由静止释放，经过一段时间，A的位移为h，在此过程中，下列说法正确的是
A.物块A和B总势能保持不变 B.A的位移为h时，B的速度为
C.细线的拉力大小为mg D.A和B重力的功率大小之比为1：3
11.用图甲所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，记录微安表的示数I随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确的是
A.甲光的频率大于乙光的频率 B.丙光的波长大于乙光的波长
C.甲光和丙光的强弱程度相同 D.甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同
12.如图所示，间距为L＝0.8m的两条平行光滑竖直金属导轨PQ、MIN足够长，底部Q、N之间连有一阻值为R1＝2Ω的电阻，磁感应强度为B1＝0.5T的匀强磁场与导轨平面垂直。导轨的上端点P、M分别与横截面积为5×10－3m2的10匝线圈的两端连接，线圈的轴线与大小均匀变化的匀强磁场B2平行。开关K闭合后，质量为m＝1×10－2kg、电阻值为R2＝2Ω的金属棒ab恰能保持静止，金属棒始终与导轨接触良好，其余部分电阻不计，g取10m/s2。则
A.磁场B2均匀减小
B.金属棒中的电流为0.25A
C.匀强磁场B2的磁感应强度的变化率为10T/s
D.断开K之后，金属棒ab下滑的最大速度为1.25m/s
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.(6分)
某同学为了测量当地的重力加速度，设计了一套如图甲所示的实验装置。拉力传感器竖直固定，一根不可伸长的细线上端固定在传感器的固定挂钩上，下端系一小钢球，钢球底部固定有遮光片，在拉力传感器的正下方安装有光电门，钢球通过最低点时遮光片恰能通过光电门。小明同学进行了下列实验步骤：
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，则d＝ mm；
(2)用游标卡尺测量小钢球的直径为D，用刻度尺测量小钢球到悬点的摆线长为l；
(3)拉起小钢球，使细线与竖直方向成不同角度，小钢球由静止释放后均在竖直平面内运动，记录遮光片每次通过光电门的遮光时间△t和对应的拉力传感器示数F；
(4)根据记录的数据描绘出如图所示的F－图像，已知图像与纵轴交点为a，图像斜率为k，则通过以上信息可求出当地的重力加速度表达式为g＝ (用题目中所给物理量的符号表示)；
(5)如果在实验过程中所系的细线出现松动，则根据实验数据求出的当地重力加速度g的值比实际值 (选填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
14.(8分)
感冒发热是冬春季节常见的疾病，用电子体温计测量体温既方便又安全。电子体温计的工作原理是利用热敏电阻的阻值随温度的变化将温度转化为电学量。某实验小组想利用热敏电阻制作一个热敏电阻测温计。
(1)实验小组用多用电表欧姆挡粗测常温下该热敏电阻阻值，以下说法正确的是 。
A.使用多用电表每次调换挡位后都要进行机械调零
B.用“×100”挡发现指针偏转角度很大，为了准确地进行测量，应换到“×10”挡
C.换挡后需要重新进行欧姆调零再进行测量
D.使用多用电表测电阻阻值时，应该把被测电阻接入闭合电路中进行测量
(2)该实验小组用伏安法测热敏电阻在不同温度下的电阻时，得到图甲所示的电阻阻值RT与温度t的关系图像。
(3)若把该热敏电阻RT与电源(电动势E约为1.5V，内阻不计)、理想电压表(量程为1.5V)、保护电阻R0、电压反馈电阻R连成如图乙所示的电路，用该热敏电阻作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻测温计”。
①根据电路可知，温度越高，则电压表示数 (选填“越大”、“越小”或“不变”)，根据已知原理刻盘时盘上温度是 (选填“均均”或“不均匀”)的。
②若保护电阻的阻值R0＝76Ω，要使温度从35℃变化到42°时，电压表的示数从0.36V变化到0.42V，则电压反馈电阻R1＝ Ω。
③如果电源用久后电动势不变而内阻需要考虑时，此时测量的温度比真实值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)
15.(7分)
高压水柱清理污垢是世界公认的科学、经济、环保的清洁方式之一。某种汽车清洗水枪就是利用高压水柱清理污垢的，一位同学设计了一个测量汽车清洗水枪喷水压强的装置，其原理示意图如图所示。图中A、B为两个横截面积相同的圆筒形透明导热气缸，缸内各有一个活塞a、b，两个气缸底部用带有阀门K1的细管相连通，A的容积为V0，上部装有阀门K2。打开K2，在A中压入压强为60p0(p0为大气压强)的压缩空气后关闭K2，打开K1，使之与大气相通，将活塞b提到B中封闭部分气体体积为V0时关闭K1。用水枪喷出的水柱喷射活塞b的上表面，不计活塞厚度和质量，不计活塞与气缸的摩擦以及环境温度的变化，设水枪喷出的水柱散开后的面积与b的面积相等且忽略活塞上方的积水，将空气视为理想气体。
(1)若活塞b在水柱喷射下处于静止状态，且B中气体体积为0.05V0，求水枪喷出的水柱在b上表面产生的压强；
(2)求该设备能测量的水柱在b上表面产生的压强的最大值。
16.(9分)
如图所示是一个货物运输装置示意图，BC是平台，AB是长L＝15m的传送带，BA两端的高度差h＝3.0m。传送带在电动机M的带动下顺时针匀速转动，安全运行的最大速度为vm＝6m/s。假设断电后，电动机和传送带都立即停止运动。已知货物质量m＝20kg，货物与传送带之间的动摩擦因数为µ＝0.4。由于传送带较为平坦，货物对传送带的压力的大小可近似为货物的重力。电动机所接电源输出电压恒为U＝100V，电动机中线圈的电阻r＝8Ω，由于轮轴等方面的摩擦，电动机转化为机械功的效率为80%，取g＝10m/s2。
(1)若货物从A端随传送带一起以最大速度vm匀速地被运输到平台BC上，求在此过程中电动机所消耗的电能；
(2)若将货物轻轻放到传送带上的A点，然后被传送带运输到平台BC上，要使该货物能到达BC平台，电动机需工作的最短时间。
17.(14分)
静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。
(1)如图甲所示，真空中一个静止的均匀带电球体，所带电荷量为＋Q，半径为R，静电力常量为k。距球心r处电场强度的大小分布满足如下关系：E＝
①将电荷量为q的试探电荷放在距离带电球球心2R处，求其受到的静电力大小F1；如果该试探电荷处于距离带电球球心处，求其受到的静电力大小F2；
②在图乙坐标系中画出E－r图像，并借助该图像求出带电球的球心与球面间的电势差U。
(2)如图丙所示，在纸面内以O为圆心、半径为a的圆形区域内，分布着垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B的大小随时间均匀增加，变化率为k。该变化磁场激发感生电场，距圆心r处的电场强度大小分布满足如下关系：E感＝
电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。一种电子感应加速器的简化模型如图丁所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，在以O为圆心，半径小于r0的圆形区域内，磁感应强度B1＝k1t，在大于等于r0的环形区域内，磁感应强度B2＝k2t，其中k1、k2均为正的定值。电子能在环形区域内沿半径等于r0的圆形轨道运动，并不断被加速。
①分别说明B1、B2的作用：
②推导k1与k2应满足的数量关系。
18.(16分)
如图所示，质量为2m的木板A静止在光滑水平面上，其右端与固定的台阶相距一段距离。一根长度为L的轻质细线，一端与质量为0.8m的滑块B(可视为质点)相连，另一端固定在悬点O处的力传感器上，当细线处于竖直位置且保持静止时，滑块B恰好与木板A左端接触但无压力。靠近木板A左端有一支内壁光滑的弹丸发射器，发射器内有一根左端固定的轻质弹簧，质量为0.2m的小弹丸C放在处于压缩状态并被锁定的弹簧右端。开始时，用外力拉住滑块B使细线呈水平拉直状态，由静止释放滑块B并在适当的时刻解除弹簧的锁定，当滑块B到达最低点时被弹丸C水平击中(作用时间极短，作用后弹丸C留在了滑块内)，被击中的滑块B将细线拉断，力传感器显示细线被拉断瞬间的拉力大小为T＝9mg，之后滑块B(内含弹丸)从木板A左端上表面水平滑入。已知A、B之间的动摩擦因数为µ，木板A足够长，滑块B不会从木板A表面滑出，木板A与台阶碰撞后以碰撞前的速率反向弹回，弹丸发射器发射完毕后立即撤走，不计空气阻力，重力加速度为g。
(1)求弹簧被锁定时具有的弹性势能Ep；
(2)若木板A与台阶只发生了一次碰撞，求木板A右端距台阶的距离x应满足的条件；
(3)若木板A与台阶碰撞了n次后最终停下，求木板A右端距台阶的距离x与碰撞次数n之间满足的函数关系式。
山东省2021年普通高中学业水平等级考试（模拟卷）
物理参考答案及评分意见
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.D 2.D 3.A 4.C 5.B 6.B 7.C 8.B
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. AC 10. BC 11. BD 12. BC
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．(6分) ⑴12.35 ⑷ ⑸偏大
14．(8分) ⑴BC ⑶①越大；不均匀 ②74 ③偏小
15．(7分)
解：(1)设活塞a在底部不动，对B中气体由玻意耳定律可得
p0V0= p1∙0.05 V0…………………………①（1分）
p1=20p0＜60p0，假设成立
设活塞横截面积为S，水柱产生的压强为p，对活塞b，由平衡条件得：
p0S+ pS= p1S…………………………②（1分）
p=19p0…………………………③（1分）
(2)当活塞b刚好到达B气缸底部时，水柱产生的压强最大，设最大压强为pm ，设气缸A中活塞a下部气体的体积和压强分别为V、p2，上部气体压强为p3，体积为V0－V
p0V0= p2 V…………………………④（1分）
60p0V0= p3(V0－V) …………………………⑤（1分）
p2= p3
解得：p2=61p0
由平衡条件得：p0S+pmS= p2S…………………………⑥（1分）
pm=60p0………………………………………⑦（1分）
16．(9分)
⑴货物匀速运动的时间为：t= …………………………………①（1分）
货物匀速运动时，受到静摩擦力为：f=mgsinθ
功率为P= fvm …………………………………②（1分）
设匀速运动时，流过电动机的电流为I，
由能量守恒定律得： IU=I2r+ …………………………………③（1分）
代数解得：I=5A，舍去另一根
电动机所消耗的电能为： E= IUt=1.25×103J ……………………④（1分）
⑵设货物一直加速的时间为t1，加速度为a1
由牛顿第二定律可得： µFN－mgsinθ=ma1
FN=mgcosθ=mg
a1=2m/s2…………………………………⑤（1分）
加速到最大速度vm需要的时间为 t1=……………………………⑥（1分）
t1=3s
运动位移为 x1=
x1=9m
电动机断开电源传送带停止运动后，设货物的加速度为a2，运动的位移为x2，由牛顿第二定律可得： µFN＋mgsinθ=ma2
a2=6m/s2……………………………………………⑦（1分）
0－vm2=2a2x2
x2=3m
若货物达到最大速度后，电动机断开电源，货物运动的位移为x1+x2=12m＜L=15m
故货物应匀速一段时间。设货物匀速运动的时间为t3，则有：
t3=………………………………………⑧（1分）
电动机需工作的最短时间为： t总= t1＋t3=3.5s……………………………⑨（1分）
E
r
O
R
17．(14分)
⑴①由所给表达式可得 ……① (1 分)
……②(2 分)
②E-r关系如图所示 …………………………③(3分)
根据图像所围面积可求出球心到球面的电势差为
……………………④(2 分)
⑵①B1的作用是产生感生电场，使电子加速 ………………………………⑤(1分)
B2的作用是为电子做圆周运动提供向心力 ………………………………⑥(1分)
②电子在轨道运动的瞬时速度为v，电子的质量为m，电荷量为e，由牛顿第二定律得
…………………………………………⑦(1分)
经极短时间Δt，有 …………………………………⑧ (1分)
…………………………………………⑨(1分)
综上得 k1=2k2 ……………………………………………………⑩ (1分)
18．(16分)
⑴滑块B从静止开始到下摆到最低点的过程
0.8mgL=∙0.8mv′2 ……………………………………①（1分）
小弹丸打入滑块B内，与之共速
0.2mv0+0.8mv′= mv …………………………………②（1分）
滑块B（含弹丸）在最低点把线拉断
T－mg=m ……………………………………③（1分）
弹簧被锁定时具有的弹性势能 Ep=∙0.2mv02 ……………………④（1分）
解得 Ep=7.2mgL ………………………………⑤（1分）
⑵滑块B（含弹丸）滑上木板A之后到与台阶相碰之前
mv=mv1+2mv10 ……………………………………⑥（1分）
只要满足mv1=2mv10，则木板A只与台阶碰一次并最终停下 ……………⑦（1分）
即 mv=2×2mv10
木板与台阶碰前一直在做匀加速运动 μmg=2ma ………………………⑧（1分）
v102=2ax1 ………………………………………………⑨（1分）
联立解得 x1= ………………………⑩（1分）
则只要满足x≥，木板A只与台阶碰一次 ………………⑾（1分）
⑶若木板A与台阶碰撞了n次后最终停下，则有
第1次碰前 mv=mv1+2mv1′
第2次碰前 mv1－2mv1′= mv2+2mv2′
第3次碰前 mv2－2mv2′= mv3+2mv3′
……
第n-1次碰前 mvn-2－2mvn-2′= mvn-1+2mvn-1′
第n次碰前 mvn-1－2mvn-1′= mvn+2mvn′
以上式子相加得 mv－2m(v1′+ v2′+……+ vn-1′)= mvn+2m(v1′+ v2′+……+ vn-1′+vn′)
第n次碰前，木板A未与滑块B（含弹丸）共速，在连续相碰间做往复匀减速一匀加速运动，则 v1′= v2′=……= vn-1′=vn′ …………………………………⑿（1分）
整理得 mv－2m(n-1)v1′= mvn+2mnv1′ …………………………………⒀（1分）
又因为第n次碰后最终停下，得 mvn=2mvn′
再整理得 mv－2m(n-1)v1′= 2m(n+1)v1′ ……………………⒁（1分）
解得 v1′= …………………………………………⒂（1分）
木板A右端距台阶的距离x与碰撞次数n之间满足的函数关系式为
x== ………………………………………⒃（1分）
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物理
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。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.最近日本计划向太平洋中倾倒核废水的消息在世界上引起一片哗然，因为核废水中含有对人类和海洋生物有害的放射性同位素氚、碳－14及其它放射性物质。下列有关说法中正确的是
A.当一种放射性元素与其他元素形成化合物后，这种元素的半衰期会改变
B.两个轻核发生聚变反应，产生的新核的质量一定等于两个轻核的质量和
C.β衰变中释放的β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流
D.铀核(U)经过4次α衰变和2次β衰变，将会衰变为氡核(Rn)
2.如图甲所示，高层建筑室外擦玻璃的工人在进行室外作业，为了保障安全，他们身上都绑有安全带，安全带上有救生缓降器，缓降器由挂钩(或吊环)、吊带、绳索及速度控制装置等组成，以保证工人的安全。设某次工人完成高空作业后从离地面某高度处通过安全带安全着陆，图乙是工人运动全过程的v－t图像。下列说法正确的是
A.0到t1段时间内工人处于超重状态 B.t1到t2段时间内工人的平均速度等于
C.工人初始位置离地面高度为v1t2 D.整个过程中绳索对工人的拉力先变大后变小
3.下列说法正确的是
A.分子间距离减小时，分子势能可能增加
B.物体升温时，其每个分子热运动的动能均增加
C.相同质量的0℃的冰的分子势能与0℃水的分子势能相等
D.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
4.为了观察两列波的叠加情况，某同学在同一介质中放置了两个振源，可以向外产生简谐横波，设某次产生的两列简谐横波分别沿x轴正、负方向传播，在t＝0时刻分别到达A、B两点，如图中实线甲和虚线乙所示。已知实线波的传播周期为s，两列波的振幅相同，均为10cm，则下列说法正确的是
A.两列波在相遇区域内会发生干涉现象
B.甲、乙两列波的频率之比为2：3
C.对于x＝0的质点和x＝9.5m处的质点，它们开始振动的时间之差为0.125s
D.t＝s时，x＝4m处的质点的实际位移大小等于5cm
5.小明是一位网球爱好者，有一次小明在体育馆面对着竖直墙壁练习接发球技术，设某次小明在距离水平地面3.2m、距离竖直光滑墙壁15m处发球，发出的网球以30m/s的速度向墙水平抛出，网球与墙壁碰撞后落地，不计碰撞过程中的能量损失，忽略空气阻力和碰撞时间，重力加速度g＝10m/s2，则网球落地点到墙壁的距离为
A.6m B.9m C.15m D.24m
6.如图甲所示，是由教育部深空探测联合研究中心组织，重庆大学等高校合作的“多段式多功能载运月球天梯概念研究”的“天梯”项目海基平台效果图，该项目是在赤道上建造重直于水平面的“太空电梯”，宇航员乘坐太空舱通过“太空电梯”直通地球空间站。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系，关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有
A.宇航员的线速度随着r的增大而减小
B.图乙中r0为地球同步卫星的轨道半径
C.宇航员在r＝R处的线速度等于第一宇宙速度
D.宇航员感受到的“重力”随着r的增大而增大
7.如图所示，完全相同的甲乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2，当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为
A. B.B2－B1 C.B1－ D.B2－
8.如图所示，竖直平面内固定一半径为R的光滑绝缘圆环轨道，环上套有两个相同的、大小可忽略的带电小球P和Q，开始时，两个小球分别位于圆环上a、b两点处于静止状态，两球间的距离为R。现用力缓慢向下推动P球至最低点c，Q球由b点缓慢运动至d点(图中未画出)。则在此过程中
A.Q球在d点受到圆环支持力比在b点处大 B.Q球在d点受到静电力比在b点处大
C.P、Q两球的电势能减少 D.推力做的功等于P、Q两球增加的机械能
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.图甲所示为可拆变压器的零部件，其中铁芯B可以安装在铁芯A的横梁上以形成闭合铁芯；原、副线圈的匝数分别为n1和n2，将它们分别套在铁芯A的两臂上，如图乙所示。某同学为测量原线圈的电阻，将多用电表的欧姆挡调到合适挡位，用两表笔接触原线圈的两接线柱，等指针稳定后读数，读数完毕后将两表笔与接线柱脱开；之后使原线圈与正弦式交流电源相连，并测得原、副线圈的电压分别为U1和U2。下列说法正确的是
A.两表笔与接线柱接触后，通过欧姆表的电流逐渐增大到一个稳定值
B.两表笔与接线柱脱开瞬间，有比稳定时更大的电流流过原线圈
C.若铁芯B没有安装在铁芯A上，则有U1：U2>n1：n2
D.无论铁芯B是否安装铁芯A上，都有U1：U2＝n1：n2
10.如图所示，有两个物块A和B，质量分别为m和2m，用同一根轻质细线将两个物块连接在滑轮组上，滑轮质量不计，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度为g，现将两物块由静止释放，经过一段时间，A的位移为h，在此过程中，下列说法正确的是
A.物块A和B总势能保持不变 B.A的位移为h时，B的速度为
C.细线的拉力大小为mg D.A和B重力的功率大小之比为1：3
11.用图甲所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，记录微安表的示数I随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确的是
A.甲光的频率大于乙光的频率 B.丙光的波长大于乙光的波长
C.甲光和丙光的强弱程度相同 D.甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同
12.如图所示，间距为L＝0.8m的两条平行光滑竖直金属导轨PQ、MIN足够长，底部Q、N之间连有一阻值为R1＝2Ω的电阻，磁感应强度为B1＝0.5T的匀强磁场与导轨平面垂直。导轨的上端点P、M分别与横截面积为5×10－3m2的10匝线圈的两端连接，线圈的轴线与大小均匀变化的匀强磁场B2平行。开关K闭合后，质量为m＝1×10－2kg、电阻值为R2＝2Ω的金属棒ab恰能保持静止，金属棒始终与导轨接触良好，其余部分电阻不计，g取10m/s2。则
A.磁场B2均匀减小
B.金属棒中的电流为0.25A
C.匀强磁场B2的磁感应强度的变化率为10T/s
D.断开K之后，金属棒ab下滑的最大速度为1.25m/s
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.(6分)
某同学为了测量当地的重力加速度，设计了一套如图甲所示的实验装置。拉力传感器竖直固定，一根不可伸长的细线上端固定在传感器的固定挂钩上，下端系一小钢球，钢球底部固定有遮光片，在拉力传感器的正下方安装有光电门，钢球通过最低点时遮光片恰能通过光电门。小明同学进行了下列实验步骤：
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，则d＝ mm；
(2)用游标卡尺测量小钢球的直径为D，用刻度尺测量小钢球到悬点的摆线长为l；
(3)拉起小钢球，使细线与竖直方向成不同角度，小钢球由静止释放后均在竖直平面内运动，记录遮光片每次通过光电门的遮光时间△t和对应的拉力传感器示数F；
(4)根据记录的数据描绘出如图所示的F－图像，已知图像与纵轴交点为a，图像斜率为k，则通过以上信息可求出当地的重力加速度表达式为g＝ (用题目中所给物理量的符号表示)；
(5)如果在实验过程中所系的细线出现松动，则根据实验数据求出的当地重力加速度g的值比实际值 (选填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
14.(8分)
感冒发热是冬春季节常见的疾病，用电子体温计测量体温既方便又安全。电子体温计的工作原理是利用热敏电阻的阻值随温度的变化将温度转化为电学量。某实验小组想利用热敏电阻制作一个热敏电阻测温计。
(1)实验小组用多用电表欧姆挡粗测常温下该热敏电阻阻值，以下说法正确的是 。
A.使用多用电表每次调换挡位后都要进行机械调零
B.用“×100”挡发现指针偏转角度很大，为了准确地进行测量，应换到“×10”挡
C.换挡后需要重新进行欧姆调零再进行测量
D.使用多用电表测电阻阻值时，应该把被测电阻接入闭合电路中进行测量
(2)该实验小组用伏安法测热敏电阻在不同温度下的电阻时，得到图甲所示的电阻阻值RT与温度t的关系图像。
(3)若把该热敏电阻RT与电源(电动势E约为1.5V，内阻不计)、理想电压表(量程为1.5V)、保护电阻R0、电压反馈电阻R连成如图乙所示的电路，用该热敏电阻作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻测温计”。
①根据电路可知，温度越高，则电压表示数 (选填“越大”、“越小”或“不变”)，根据已知原理刻盘时盘上温度是 (选填“均均”或“不均匀”)的。
②若保护电阻的阻值R0＝76Ω，要使温度从35℃变化到42°时，电压表的示数从0.36V变化到0.42V，则电压反馈电阻R1＝ Ω。
③如果电源用久后电动势不变而内阻需要考虑时，此时测量的温度比真实值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)
15.(7分)
高压水柱清理污垢是世界公认的科学、经济、环保的清洁方式之一。某种汽车清洗水枪就是利用高压水柱清理污垢的，一位同学设计了一个测量汽车清洗水枪喷水压强的装置，其原理示意图如图所示。图中A、B为两个横截面积相同的圆筒形透明导热气缸，缸内各有一个活塞a、b，两个气缸底部用带有阀门K1的细管相连通，A的容积为V0，上部装有阀门K2。打开K2，在A中压入压强为60p0(p0为大气压强)的压缩空气后关闭K2，打开K1，使之与大气相通，将活塞b提到B中封闭部分气体体积为V0时关闭K1。用水枪喷出的水柱喷射活塞b的上表面，不计活塞厚度和质量，不计活塞与气缸的摩擦以及环境温度的变化，设水枪喷出的水柱散开后的面积与b的面积相等且忽略活塞上方的积水，将空气视为理想气体。
(1)若活塞b在水柱喷射下处于静止状态，且B中气体体积为0.05V0，求水枪喷出的水柱在b上表面产生的压强；
(2)求该设备能测量的水柱在b上表面产生的压强的最大值。
16.(9分)
如图所示是一个货物运输装置示意图，BC是平台，AB是长L＝15m的传送带，BA两端的高度差h＝3.0m。传送带在电动机M的带动下顺时针匀速转动，安全运行的最大速度为vm＝6m/s。假设断电后，电动机和传送带都立即停止运动。已知货物质量m＝20kg，货物与传送带之间的动摩擦因数为µ＝0.4。由于传送带较为平坦，货物对传送带的压力的大小可近似为货物的重力。电动机所接电源输出电压恒为U＝100V，电动机中线圈的电阻r＝8Ω，由于轮轴等方面的摩擦，电动机转化为机械功的效率为80%，取g＝10m/s2。
(1)若货物从A端随传送带一起以最大速度vm匀速地被运输到平台BC上，求在此过程中电动机所消耗的电能；
(2)若将货物轻轻放到传送带上的A点，然后被传送带运输到平台BC上，要使该货物能到达BC平台，电动机需工作的最短时间。
17.(14分)
静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。
(1)如图甲所示，真空中一个静止的均匀带电球体，所带电荷量为＋Q，半径为R，静电力常量为k。距球心r处电场强度的大小分布满足如下关系：E＝
①将电荷量为q的试探电荷放在距离带电球球心2R处，求其受到的静电力大小F1；如果该试探电荷处于距离带电球球心处，求其受到的静电力大小F2；
②在图乙坐标系中画出E－r图像，并借助该图像求出带电球的球心与球面间的电势差U。
(2)如图丙所示，在纸面内以O为圆心、半径为a的圆形区域内，分布着垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B的大小随时间均匀增加，变化率为k。该变化磁场激发感生电场，距圆心r处的电场强度大小分布满足如下关系：E感＝
电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。一种电子感应加速器的简化模型如图丁所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，在以O为圆心，半径小于r0的圆形区域内，磁感应强度B1＝k1t，在大于等于r0的环形区域内，磁感应强度B2＝k2t，其中k1、k2均为正的定值。电子能在环形区域内沿半径等于r0的圆形轨道运动，并不断被加速。
①分别说明B1、B2的作用：
②推导k1与k2应满足的数量关系。
18.(16分)
如图所示，质量为2m的木板A静止在光滑水平面上，其右端与固定的台阶相距一段距离。一根长度为L的轻质细线，一端与质量为0.8m的滑块B(可视为质点)相连，另一端固定在悬点O处的力传感器上，当细线处于竖直位置且保持静止时，滑块B恰好与木板A左端接触但无压力。靠近木板A左端有一支内壁光滑的弹丸发射器，发射器内有一根左端固定的轻质弹簧，质量为0.2m的小弹丸C放在处于压缩状态并被锁定的弹簧右端。开始时，用外力拉住滑块B使细线呈水平拉直状态，由静止释放滑块B并在适当的时刻解除弹簧的锁定，当滑块B到达最低点时被弹丸C水平击中(作用时间极短，作用后弹丸C留在了滑块内)，被击中的滑块B将细线拉断，力传感器显示细线被拉断瞬间的拉力大小为T＝9mg，之后滑块B(内含弹丸)从木板A左端上表面水平滑入。已知A、B之间的动摩擦因数为µ，木板A足够长，滑块B不会从木板A表面滑出，木板A与台阶碰撞后以碰撞前的速率反向弹回，弹丸发射器发射完毕后立即撤走，不计空气阻力，重力加速度为g。
(1)求弹簧被锁定时具有的弹性势能Ep；
(2)若木板A与台阶只发生了一次碰撞，求木板A右端距台阶的距离x应满足的条件；
(3)若木板A与台阶碰撞了n次后最终停下，求木板A右端距台阶的距离x与碰撞次数n之间满足的函数关系式。
山东省2021年普通高中学业水平等级考试（模拟卷）
物理参考答案及评分意见
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.D 2.D 3.A 4.C 5.B 6.B 7.C 8.B
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. AC 10. BC 11. BD 12. BC
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．(6分) ⑴12.35 ⑷ ⑸偏大
14．(8分) ⑴BC ⑶①越大；不均匀 ②74 ③偏小
15．(7分)
解：(1)设活塞a在底部不动，对B中气体由玻意耳定律可得
p0V0= p1∙0.05 V0…………………………①（1分）
p1=20p0＜60p0，假设成立
设活塞横截面积为S，水柱产生的压强为p，对活塞b，由平衡条件得：
p0S+ pS= p1S…………………………②（1分）
p=19p0…………………………③（1分）
(2)当活塞b刚好到达B气缸底部时，水柱产生的压强最大，设最大压强为pm ，设气缸A中活塞a下部气体的体积和压强分别为V、p2，上部气体压强为p3，体积为V0－V
p0V0= p2 V…………………………④（1分）
60p0V0= p3(V0－V) …………………………⑤（1分）
p2= p3
解得：p2=61p0
由平衡条件得：p0S+pmS= p2S…………………………⑥（1分）
pm=60p0………………………………………⑦（1分）
16．(9分)
⑴货物匀速运动的时间为：t= …………………………………①（1分）
货物匀速运动时，受到静摩擦力为：f=mgsinθ
功率为P= fvm …………………………………②（1分）
设匀速运动时，流过电动机的电流为I，
由能量守恒定律得： IU=I2r+ …………………………………③（1分）
代数解得：I=5A，舍去另一根
电动机所消耗的电能为： E= IUt=1.25×103J ……………………④（1分）
⑵设货物一直加速的时间为t1，加速度为a1
由牛顿第二定律可得： µFN－mgsinθ=ma1
FN=mgcosθ=mg
a1=2m/s2…………………………………⑤（1分）
加速到最大速度vm需要的时间为 t1=……………………………⑥（1分）
t1=3s
运动位移为 x1=
x1=9m
电动机断开电源传送带停止运动后，设货物的加速度为a2，运动的位移为x2，由牛顿第二定律可得： µFN＋mgsinθ=ma2
a2=6m/s2……………………………………………⑦（1分）
0－vm2=2a2x2
x2=3m
若货物达到最大速度后，电动机断开电源，货物运动的位移为x1+x2=12m＜L=15m
故货物应匀速一段时间。设货物匀速运动的时间为t3，则有：
t3=………………………………………⑧（1分）
电动机需工作的最短时间为： t总= t1＋t3=3.5s……………………………⑨（1分）
E
r
O
R
17．(14分)
⑴①由所给表达式可得 ……① (1 分)
……②(2 分)
②E-r关系如图所示 …………………………③(3分)
根据图像所围面积可求出球心到球面的电势差为
……………………④(2 分)
⑵①B1的作用是产生感生电场，使电子加速 ………………………………⑤(1分)
B2的作用是为电子做圆周运动提供向心力 ………………………………⑥(1分)
②电子在轨道运动的瞬时速度为v，电子的质量为m，电荷量为e，由牛顿第二定律得
…………………………………………⑦(1分)
经极短时间Δt，有 …………………………………⑧ (1分)
…………………………………………⑨(1分)
综上得 k1=2k2 ……………………………………………………⑩ (1分)
18．(16分)
⑴滑块B从静止开始到下摆到最低点的过程
0.8mgL=∙0.8mv′2 ……………………………………①（1分）
小弹丸打入滑块B内，与之共速
0.2mv0+0.8mv′= mv …………………………………②（1分）
滑块B（含弹丸）在最低点把线拉断
T－mg=m ……………………………………③（1分）
弹簧被锁定时具有的弹性势能 Ep=∙0.2mv02 ……………………④（1分）
解得 Ep=7.2mgL ………………………………⑤（1分）
⑵滑块B（含弹丸）滑上木板A之后到与台阶相碰之前
mv=mv1+2mv10 ……………………………………⑥（1分）
只要满足mv1=2mv10，则木板A只与台阶碰一次并最终停下 ……………⑦（1分）
即 mv=2×2mv10
木板与台阶碰前一直在做匀加速运动 μmg=2ma ………………………⑧（1分）
v102=2ax1 ………………………………………………⑨（1分）
联立解得 x1= ………………………⑩（1分）
则只要满足x≥，木板A只与台阶碰一次 ………………⑾（1分）
⑶若木板A与台阶碰撞了n次后最终停下，则有
第1次碰前 mv=mv1+2mv1′
第2次碰前 mv1－2mv1′= mv2+2mv2′
第3次碰前 mv2－2mv2′= mv3+2mv3′
……
第n-1次碰前 mvn-2－2mvn-2′= mvn-1+2mvn-1′
第n次碰前 mvn-1－2mvn-1′= mvn+2mvn′
以上式子相加得 mv－2m(v1′+ v2′+……+ vn-1′)= mvn+2m(v1′+ v2′+……+ vn-1′+vn′)
第n次碰前，木板A未与滑块B（含弹丸）共速，在连续相碰间做往复匀减速一匀加速运动，则 v1′= v2′=……= vn-1′=vn′ …………………………………⑿（1分）
整理得 mv－2m(n-1)v1′= mvn+2mnv1′ …………………………………⒀（1分）
又因为第n次碰后最终停下，得 mvn=2mvn′
再整理得 mv－2m(n-1)v1′= 2m(n+1)v1′ ……………………⒁（1分）
解得 v1′= …………………………………………⒂（1分）
木板A右端距台阶的距离x与碰撞次数n之间满足的函数关系式为
x== ………………………………………⒃（1分）
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