2021届山东省济宁市高三上学期期末考试物理试卷（解析版）

  2021届山东省济宁市高三上学期期末考试质量检测

物理试题

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。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。

2、选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。

3、请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。

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. 如图所示，在xOy平面内，匀强电场的方向沿y轴正向，匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里。一电子（不计重力）在xOy平面内运动时，速度方向保持不变。则电子的运动方向沿（　　）

A. x轴正向 B. x轴负向 C. y轴正向 D. y轴负向

【答案】B

【解析】

分析】

【详解】电子受电场力方向一定沿y轴负向，所以需要受沿y轴正向的磁场力才能匀速运动，根据左手定则进行判断可得电子应沿x轴负向运动，故B正确，ACD错误。

故选B。

2. 如图所示，R1、R2和R3都是定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是两理想电压表，闭合开关，当滑动变阻器的滑片自图示位置向左缓慢滑动时，下列说法中正确的是（　　）

A. 电压表V1示数减小

B. 电压表V2示数增大：

C. 电阻R2消耗的电功率增大

D. 电压表V1示数的变化量∆U1的绝对值小于电压表V2示数的变化量∆U2的绝对值

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．当滑动变阻器的滑片自图示位置向左缓慢滑动时，R接入电路的阻值减少，总电阻减少，所以总电流变大，则内电压和R1两端的电压增大，所以 R2两端的电压减小，再根据部分电路的欧姆定律，通过R2的电流减小了，根据并联电路电流的特点，通过R3这部分支路的电流变大，则R3两端的电压变大，电压表V1示数变大，R两端的电压减小，电压表V2示数减小，故AB错误；

C．由AB的分析可知，通过R2的电流减小了，所以电阻R2消耗的电功率减少，故C错误；

D．通过以上分析可知，R2两端的电压等于R3两端的电压与R两端的电压之和，R2两端的电压减小，即R3两端的电压与R两端的电压之和减少了，而R3两端的电压增大，所以R两端的电压减少的值大于R3两端电压增大的值，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动．关于苹果从最高点c到最右侧点d运动的过程，下列说法中正确的是 

A. 手掌对苹果的摩擦力越来越大

B. 苹果先处于超重状态后处于失重状态

C. 手掌对苹果的支持力越来越小

D. 苹果所受合外力越来越大

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．因为做匀速圆周运动，所以从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在水平方向上的分加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律知摩擦力越来越大，所以A正确.

B．苹果做匀速圆周运动，从c到d的过程中,加速度在竖直方向上有向下的加速度,可以知道苹果处于失重状态，故B错误. 

C．从c到d的过程中，加速度大小不变，加速度在竖直方向上的加速度逐渐减小，方向向下，则重力和支持力的合力逐渐减小，可以知道支持力越来越大，故C错误. 

D．苹果做匀速圆周运动，合力大小不变，方向始终指向圆心，故D错误.

4. 在平直的公路上行驶的甲车和乙车，其位移时间图像分别为图中直线和曲线，已知乙车做匀变速直线运动，当t=2s时，直线和曲线刚好相切，下列说法中正确的是（　　）

A. 甲、乙两车均做减速运动

B. t=0时，乙车的速度大小为4m/s

C. 乙车的加速度大小为2m/s2

D. 曲线与横坐标的交点为4.5s

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．在x-t图象中，斜率表示速度，根据图象可知，甲的斜率不变，速度不变，乙的斜率减小，速度减小，故做减速运动，故A错误；

B．由图可知，t=2s时刻两车的速度均为

t=2s时刻对应的x=2m，则位移s=6m，由

可得

v0=4m/s

选项B正确；

C．乙车的加速度大小为

即加速度大小为1m/s2，选项C错误；

D．结合逆向思维可知，曲线与横坐标的交点为

选项D错误。

故选B。

5. 如图甲所示，a、b为两个闭合圆形线圈，用材料相同、粗细相同的均匀导线制成，半径，两个线圈均处于垂直纸面均匀分布的磁场中，且磁感应强度B随时间t按余弦规律变化，如图乙所示。规定垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，假设两线圈的距离足够远，不考虑线圈之间的相互影响，则下列说法中正确的是（　　）

A. t1、t2时刻两环均无扩展或收缩趋势

B. t1时刻两环中的感应电流的大小之比为

C. 0~t2时间内两环中的感应电流大小均先减小后增大

D. 0~t2时间内两环中的感应电流方向均先沿逆时针后沿顺时针

【答案】A

【解析】

分析】

【详解】A．t1时刻B=0，则两环受的安培力为零；t2时刻两环中磁感应强度的变化率为零，感应电流为零，则两环受安培力为零，则两个时刻两环均无扩展或收缩趋势，选项A正确；

B．t1时刻因相同，则

由两环中的感应电流的大小之比为

选项B错误；

C．0~t2时间内因先增加后减小，则根据

两环中的感应电流大小均先增大后减小，选项C错误；

D．0~t2时间内两环的磁通量先向外减小后向里增加，根据楞次定律可得，两环中的感应电流方向一直沿逆时针方向，选项D错误。

故选A。

6. 2020年11月24日，中国在文昌航天发射场，用长征五号“遥五”运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，对月球进行第六次探测，也是中国航天迄今为止最复杂、难度最大的任务之一，将实现中国首次月球无人采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研究。“嫦娥五号”探测器的飞行轨道示意图如图所示，假设“嫦娥五号”在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的引力，则下列说法中正确的是（　　）

A. “嫦娥五号”在环月段椭圆轨道上经过P点时的速度大于经过Q点时的速度

B. “嫦娥五号”在环月段圆轨道上运动的周期小于在环月段椭圆轨道上运动的周期

C. “嫦娥五号”在环月段圆轨道上经过P点时的速度大于在环月段椭圆轨道上经过P点时的速度

D. 若已知“嫦娥五号”环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，可以计算出月球的密度

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．由开普勒第二定律可知，“嫦娥五号”在近月点的速度大于远月点的速度，故A错误；

B．有开普勒第三定律可得，“嫦娥五号”在环月段圆轨道上运动的周期大于在环月段椭圆轨道上运动的周期，故B错误；

C．“嫦娥五号”在环月段圆轨道上经过P点进入环月段椭圆轨道时，需要减速做近心运动，所以C正确；

D．若已知“嫦娥五号”环月段圆轨道半径、运动周期和引力常量，则有

可得

可以计算出月球的质量，不知道月球的半径，不能求密度，故D错误。

故选C。

7. 如图所示，正方形AMBN、CPDQ处于纸面内，A、B处各固定一根通电长直导线，二者相互平行且垂直纸面放置，通入电流的大小均为I，方向如图所示，它们在N点处产生的磁感应强度大小为B；C、D处固定两个等量异种电荷，它们在Q点处产生的电场强度大小为E，下列说法正确的是（　　）

A. M、N两点的磁感应强度方向相反

B. P、Q两点的电场强度方向相反

C. 若使A处直导线电流反向，大小不变，则M处的磁感应强度大小为

D. 若使C处电荷改为正电荷，电量不变，则P处的电场强度大小为E

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．根据安培定则可知，导线A在M点产生的磁感应强度方向沿BM方向，导线B在M点产生的磁感应强度方向沿AM方向，合磁感应强度方向沿NM方向；同理，N点合磁感应强度方向沿NM方向，两者同向，故A错误；

B．根据等量异种电荷的电场分布可知，P、Q两点的电场强度方向相同，均水平向左，选项B错误；

C．因MN两点的合磁场大小和方向均相同，均为B，则每根导线在M和N点产生的磁感应强度均为，则使A处直导线电流反向，大小不变，则M处的磁感应强度大小为

选项C错误；

D．两电荷在Q点处产生的电场强度大小为E，则每个电荷在Q点的场强均为；若使C处电荷改为正电荷，电量不变，则P处的电场强度大小为

选项D正确。

故选D。

8. 航天器离子发动机原理如图所示，首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化 (即电离出正离子)，正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出，从而使飞船获得推进或姿态调整的反冲动力．已知单个正离子的质量为m,电荷量为q,正、负极栅板间加速电压为U,从喷口喷出的正离子所形成的电流为I．忽略离子间的相互作用力，忽略离子喷射对卫星质量的影响．该发动机产生的平均推力F的大小为

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

以正离子为研究对象，由动能定理得，时间内通过的总电量为，喷出的总质量为．由动量定理可知正离子所受平均冲量，由以上式子可得，根据牛顿第三定律可知，发动机产生的平均推力，故A正确．

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. 如图所示，一倾角为θ的斜面体放置在水平地面上，其上表面光滑、下表面粗糙。用一轻绳跨过定滑轮拉动一质量为m的小球，在与小球相连的细绳变为竖直方向过程中，可使小球沿斜面向上做一段匀速运动。斜面体一直静止在水平地面上，不计滑轮与绳子之间的摩擦。则在小球做匀速运动过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. 外力F一直增大

B. 斜面体受到地面的支持力先增大后减小

C. 此过程中斜面体受到地面的摩擦力方向水平向左，大小逐渐减小

D. 绳子右端移动的速度大于小球沿斜面运动的速度

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】A．设细绳与斜面的夹角为α，则当小球匀速运动时，由平衡可知

则当α逐渐变大时，F逐渐变大，选项A正确；

B．对斜面体和小球的整体，竖直方向

当α逐渐变大时，FN逐渐变小，选项B错误；

C．对斜面体和小球的整体，水平方向，此过程中斜面体受到地面的摩擦力等于拉力F的水平分量，则水平向左，大小为

当α逐渐变大时，Ff逐渐减小，选项C正确；

D．将小球运动的速度v分解为沿绳子方向的速度v1和垂直绳子方向的速度，则

v1=vcosα

则

v1<v

即绳子右端移动的速度小于小球沿斜面运动的速度，选项D错误。

故选AC。

10. 2020年12月9日晚，2020-2021赛季中国女子排球超级联赛第三阶段结束了第5个比赛日的较量。在9日晚上天津队与，上海队的比赛中，球员甲接队友的一个传球，在网前L=3.60 m处起跳，在离地面高H=3. 20 m处将球以v0=12 m/s的速度正对球网水平击出，对方球员乙刚好在进攻路线的网前，她可利用身体任何部位进行拦网阻击。假设球员乙的直立高度为h1=2.40 m、起跳拦网高度为h2=2.85 m，取g=10 m/s2，不计空气阻力。下列情景中，球员乙可能拦网成功的是（　　）

A. 乙在甲击球前0.1s时起跳离地

B. 乙在甲击球时起跳离地

C. 乙在甲击球后0.1s时起跳离地

D. 乙在甲击球后0.2s时起跳离地

【答案】ABC

【解析】

【分析】

【详解】AB．排球运动到乙位置的过程的时间为

该段时间排球下降的距离为

球所在的高度H=3.20-0.45=2.75m；
球员乙起跳拦网高度为

跳起的高度为

乙在起跳离地的初速度为

竖直上抛运动的下降时间与上升时间相等，故有

故乙在甲击球前0.1s时起跳离地，乙运动了0.4s，运动的位移

所在的高度为 ，故能够到球，故A正确；

故乙在甲击球时同时起跳离地，在球到达乙位置时，运动员乙刚好到达最高点2.85m，可以拦住，故B正确；
CD．上升时间0.1s时球到达乙位置，上升的高度为

此时高度为,不能够到球；

上升时间0.2s时球到达乙位置，上升的高度为

此时高度为,能够到球；故C正确，D错误。

故选ABC。

11. 质量为m的带电小球由空中某点P无初速度地自由下落，经过时间t，加上竖直方向且范围足够大的匀强电场，再经过时间t小球又回到P点。整个过程中不计空气阻力且小球未落地，则（　　）

A. 电场强度的大小为

B. 整个过程中小球电势能减少了

C. 从P点到最低点的过程中，小球重力势能减少了

D. 从加电场开始到小球运动到最低点的过程中，小球动能减少了

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A.设电场强度为E，加电场后小球的加速度大小为a，取竖直向下为正方向，则由

和

可得

故A正确；

B.整个过程中电场力做功

所以小球电势能减少了，故B错误；

C. 从P点到最低点过程中，小球下降的距离

所以小球重力势能减少

故C错误；

D.小球运动到最低点时，速度为零，从加电场开始到小球运动到最低点的过程中，小球动能减少

故D正确；

故选AD。

12. 如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距为L、长度足够长，导轨左端连接一阻值为 R的电阻，整个导轨平面处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一质量为m的导体棒垂直于导轨放置并始终与导轨接触良好，接触点a、b之间的导体棒阻值为2R，零时刻沿导轨方向给导体棒一个初速度v0，经过一段时间后导体棒静止，下列说法中正确的是（　　）

A. 零时刻导体棒的加速度为

B. 零时刻导体棒ab两端的电压为

C. 全过程中流过电阻R的电荷量为

D. 全过程中导体棒上产生的焦耳热为

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A．零时刻导体棒，电路中产生的电动势

电路中的电流

导体棒受到的安培力

根据牛顿第二定律，零时刻导体棒的加速度

A错误；

B．零时刻导体棒ab两端的电压

B 正确；

C．以初速度方向为正方向，对导体棒根据动量定理可得

根据电荷量的计算公式可得通过电阻的电荷量为

C正确；

D．根据能量守恒，全过程中电路中产生的焦耳热为

则全过程中导体棒上产生的焦耳热

D错误。

故选BC 。

三、非选择题∶本题共6小题，共60分。

13. 某同学设计如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间t，当地的重力加速度为g。为了验证机械能守恒定律，该实验准备了如下器材：铁架台、夹子、小铁球，光电门、数字式计时器、游标卡尺（20分度）、毫米刻度尺。

(1)用游标卡尺测量小铁球的直径，示数如图丙所示，则其直径为d=______cm；

(2)调整AB之间距离h，记录下小铁球通过光电门B的时间t，多次重复上述过程，作出随h的变化图像如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒，则该直线斜率k0=______；

(3)在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为k（k<k0），则实验过程中所受的平均阻力F阻与小球重力mg的比值=______（用k、k0表示）。

【答案】    (1). 2.145    (2).     (3).

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]用游标卡尺测量小铁球的直径d=2.1cm+0.05mm×9=2.145cm.

(2)[2]已知经过光电门的时间和小球的直径，由平均速度表示经过光电门时的速度

小球下落过程中，重力势能减少量等于动能增加量时可以认为机械能守恒；则有

化简可得

那么该直线斜率

(3)[3]因存在阻力，对小球下落过程运用动能定理可得

解得

所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值

14. 某物理兴趣小组测量一段某材料制成的电阻丝Rx的电阻率。

(1)先用螺旋测微器测量电阻丝Rx的直径d，示数如图甲所示，其直径d=______mm；再用刻度尺测出电阻丝Rx的长度为L；

(2)用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用______挡（选填“×1”或“×100”），进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图乙所示，其读数为______Ω；

(3)为了准确测量电阻丝的电阻Rx，某同学设计了如图丙所示的电路。

①闭合S1，当S2接a时，电压表示数为U1，电流表示数为I1；当S2接b时，电压表示数为U2，电流表示数为I2，则待测电阻的阻值为Rx，______ （用题中的物理量符号表示）；

②根据电阻定律计算出该电阻丝的电阻率ρ=______（用Rx、d、L表示）。

【答案】    (1). 0. 200    (2). ×1    (3). 14.0    (4).     (5).

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1]甲图中，螺旋上的20对应主尺的水平线，主尺上露出的示数是零，所以直径为0.200mm；

(2)[2]用多用电表测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，说明被测电阻很小，应该换用小量程电阻挡，用“×1”挡；

[3]指针静止时指在如图乙所示刻度，读数为14，乘挡位“×1”，所以是14.0Ω；

(3) ①[4] 当S2接a时，电压表测Rx和R0的电压，电流表测Rx和R0的电流，则有

当S2接b时，电压表测R0的电压，Rx和R0的电流，则

联立两式可得

②[5] 根据电阻定律

可得

15. 强行超车是道路交通安全的极大隐患。如图是汽车超车过程的示意图，汽车甲和货车均以v0=36 km/h的速度在路面上匀速行驶，其中甲车车身长L1=4.8m、货车车身长L2=7.2m，货车在甲车前s=4m处。若甲车司机开始加速从货车左侧超车，加速度大小为a=2 m/s2。 假定货车速度保持不变，不计车辆变道的时间及车辆的宽度。求：

(1)甲车完成超车至少需要多长时间；

(2)若甲车开始超车时，看到道路正前方的乙车迎面驶来，此时二者相距s0=115m，乙车速度为v乙=54 km/h。甲车超车的整个过程中，乙车速度始终保持不变，请通过计算分析，甲车能否安全超车。

【答案】(1) t=4s；(2) 不能安全超车

【解析】

【分析】

【详解】(1)设甲车完成超车至少需要时间t，则t时间内甲车位移为

货车位移为

完成超车需满足

联立求解可得

t=4s

(2)刚好完成超车时，甲车位移为

乙车位移大小为

所以不能安全超车。

16. 如图所示，一水平轻弹簧右端固定在水平面右侧的竖直墙壁上，质量为M=2kg的物块静止在水平面上的P点，质量为m=1 kg的光滑小球以初速度v0=3m/s与物块发生弹性正碰，碰后物块向右运动并压缩弹簧，之后物块被弹回，刚好能回到P点。不计空气阻力，物块和小球均可视为质点。求：

(1)小球的最终速度；

(2)弹簧的最大弹性势能Ep。

【答案】(1) 1m/s，方向水平向左；(2) 2J

【解析】

【分析】

【详解】(1)规定向右为正方向，设小球与物块发生弹性正碰后瞬间小球的速度为v1，物块的速度为v2。碰撞前后小球与物块系统动量守恒

碰撞前后瞬间小球与物块系统动能守恒

由以上两式解得

v1=- 1m/s

v2= 2m/s

小球的最终速度大小为1m/s，方向水平向左；

(2)设物块碰后向右运动至回到P点的全过程物块克服摩擦力做的功为W克

对全过程，由动能定理

碰后物块向右运动至速度为零的过程中，由动能定理得

解得

Ep=2J

17. 如图所示，放置水平面上的长木板的左端放置一小滑块（可视为质点），右侧有一固定在水平地面上的底座，底座上嵌有一竖直放置的光滑半圆弧轨道，轨道最低点P与长木板等高，半圆弧轨道的最高点Q处装有一压力传感器。现用水平向右恒力F作用在小滑块上，小滑块到达P点时撤去力F ，此时长木板也恰好到达P点，并立即粘在底座上，小滑块沿着半圆弧轨道运动到最高点Q。已知小物块的质量为m=1kg，长木板的质量为M=1kg，滑块与长木板、长木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ2=0.1，半圆弧轨道半径为R=0.4m，小滑块沿着半圆弧轨道运动到最高点Q时，压力传感器的示数为FN=12.5N，长木板右端与底座左端的距离为x= lm。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：

(1)小滑块到达P点时速度的大小vp；

(2)长木板的长度L；

(3)水平恒力F的大小。

【答案】(1)5m/s；(2)1.5m；(3) 9N

【解析】

【分析】

【详解】(1)在Q点，轨道对小滑块的支持力为

由牛顿第二定律

从P到Q的过程中，由动能定理得

联立可解得vp=5m/s。

(2)对长木板，由牛顿第二定律得

由运动学规律得

解得t=1s，

则长木板的长度为

(3)对小滑块，由运动学的规律得

由牛顿第二定律得

解得F=9N。

18. 如图所示，空间存在匀强磁场和匀强电场，虛线MN为磁场和电场的分界线，电场的宽度为L，方向水平向右，平行于MN放置一个厚度可忽略不计的挡板，挡板左右两侧的磁感应强度大小相等，挡板左侧磁场方向垂直纸面向里，磁场宽度为d，挡板右侧磁场方向垂直纸面向外。一质量恒为m，带电量恒为+q的粒子以初速度v0从O点沿水平方向射入匀强磁场，当粒子的速度方向偏转了30°时，刚好穿过挡板，已知粒子穿过挡板后，速度方向不变，大小变为原来的一半，当粒子继续在磁场中运动经过MN时，恰好沿垂直电场的方向进入匀强电场区域，并以与水平方向夹角为45°的方向离开电场。（不计粒子的重力，磁场的左边界和电场的右边界均与MN平行。磁场和电场范围足够长，不计粒子穿过挡板所用的时间）求：

(1)挡板右侧磁场的宽度D；

(2)磁感应强度B与电场强度E的比值；

(3)粒子从射人磁场到离开电场所用的时间t。

【答案】(1) ；(2) ；(3)

【解析】

【分析】

【详解】(1)粒子在磁场中的偏转轨迹如图所示，

在挡板左侧磁场中，由几何关系得

由牛顿第二定律得

在挡板右侧磁场中，粒子速度变为原来的一半。

由牛顿第二定律得

由几何关系得

解得

(2)在电场中，由几何关系得

水平方向上，由运动学规律得

解得

故

(3)粒子在挡板左右两侧的磁场中运动周期相同

粒子在挡板左侧的磁场中运动时间

粒子在挡板右侧的磁场中运动时间

粒子在电场中运动

粒子从射入磁场到离开电场所用的时间

解得