2021届高考物理金榜押题卷 新高考版（一）（山东专版）

2021届高考物理金榜押题卷 新高考版（一）（山东专版）

一、单选题

1.某中学物理兴趣小组在研究竖直上抛运动规律时，将小球以初速度竖直上抛，经过一段时间t，又回到抛出点。不计空气阻力，若选抛出点为坐标原点，竖直向上为正方向，下列图像描述的物理量关系可能正确的是(   )

A. B. C. D.

2.镎（Np237）是第一个人工合成的超铀元素，为建立现代元素周期表和锕系元素奠定了基础。经过多次衰变后，转变为，则以下说法正确的是(   )

A.锕系中所有放射性元素的半衰期均和温度有关

B.此过程经历了7次α衰变和4次β衰变

C.比多10个质子和28个中子

D.衰变前后，原子核总质量保持不变

3.关于气体的压强，下列说法正确的是(   )

A.单位体积内的分子数越多，分子的平均动能越大，气体的压强就越大

B.单位体积内的分子数越多，分子的平均动能越小，气体的压强就越大

C.一定质量的理想气体，体积越大，温度越高，气体的压强就越大

D.一定质量的理想气体，体积越大，温度越低，气体的压强就越大

4.如图甲所示为一块平行玻璃砖，一束复色光穿过平行玻璃砖后，分成两束光，如图乙所示，则下列说法正确的是(   )

A.a光在该玻璃中传播的速度比b光小

B.单色光由该玻璃中射向空气时，a光的临界角较小

C.单色光通过相同的单缝衍射实验装置，b光的中央亮条纹较宽

D.若用单色光照射同一金属均能发生光电效应，b光使其逸出的光电子的最大初动能较大

5.如图所示为某静电场中x轴上各点电势分布图，初始时刻带电粒子从坐标处由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，则下列说法正确的是(   )
 

A.粒子一定带正电

B.粒子运动到坐标轴上处加速度最大

C.粒子在坐标轴上处到处之间做往复运动

D.粒子从坐标轴上处运动到处，电势能先增大后减小

6.据报道，山东省首家220千伏智慧变电站——天平变电站在山东泰安成功投运。天平智慧变电站改建工程，历时18个月，投资约1.4亿元，于2020年12月7日改建完毕，该变电站的设备升级将满足泰安市高铁新区经济发展的需要。如图所示为天平变电站向泰安市高铁新区输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，在原线圈两端接入一电压不变的交流电源。在用电高峰时，并联的用电器增多。已知输电线的电阻不能忽略，可等效为电阻r，与平时相比，用电高峰时(   )

A.用户消耗的电功率减小 B.降压变压器的输出电压将增大

C.输电线上损失的电功率减小 D.电能的输送效率将减小

7.我国首个火星探测器“天问一号”成功发射，在2021年2月实施第三次近火制动，进入火星停泊轨道。“天问一号”拉开了中国自主火星探测的序幕，更加激发了我国人民对火星探索的兴趣。若已知火星直径约为地球直径的一半，质量约为地球质量的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转轨道半径的1.5倍。根据以上数据，下列说法正确的是(   )

A.火星与地球表面的重力加速度之比约为1:5 B.火星与地球的公转周期之比约为2:3

C.火星与地球的第一宇宙速度之比约为 D.火星与地球受到太阳的引力之比约为1:9

8.如图所示，一个质量为m的木箱放在倾角的斜面上，现对木箱施加一与斜面平行且向上的拉力，大小为F，在拉力的作用下，使木箱沿着质量为M的粗糙斜面体匀速上滑，木箱与斜面之间的动摩擦因数。某时刻起改变拉力的方向，设拉力与斜面的夹角为α，在α从零逐渐增大到45°的过程中，木箱的速度保持不变，在此过程中斜面体始终保持静止，则(   )

A.时，地面对斜面体的支持力大小为

B.时，地面对斜面体有水平向右的摩擦力，大小为

C.时，拉力最小

D.在α从零逐渐增大到45°的过程中，拉力先减小后增大

二、多选题

9.如图甲所示为某振源的振动图像，图乙为该振源振动了时间t后，在介质中形成的沿x轴传播的简谐横波的一部分波形图。以下说法正确的是(   )
 

A.若O点是振源，则P点至少振动了

B.若Q点是振源，则P点至少振动了

C.若Q点是振源，则Q点至少振动了

D.若t时刻P点沿y轴负方向振动，则波沿x轴负方向传播

10.如图甲所示，间距的足够长的两金属导轨水平平行固定，两导轨电阻不计，且处在竖直向上的磁场中。完全相同的导体棒垂直放置在导轨上，并与导轨接触良好，两导体棒的质量均为0.5 kg、电阻均为，两导体棒的间距也为1 m。开始时磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化，当时导体棒刚好要滑动。设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度g取，则(   )

A.在0~0.8 s时间内回路中感应电流方向为逆时针（从上往下看）

B.在0~0.8 s时间内回路中感应电流的大小为1 A

C.在0~0.8 s时间内回路中产生的焦耳热为0.2 J

D.导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.05

11.如图所示，劲度系数为k的弹簧两端连接两个物块A和B，两物块的质量分别为m和,C为固定挡板，整个装置置于倾角为θ的光滑固定斜面上，缓慢上移物块A，直到弹簧恢复原长，然后释放物块A，使A从静止开始下滑，A下滑过程中的最大速度为v，不计空气阻力。设弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，则(   )

A.A速度最大时，重力势能的减少量为

B.A从静止下滑到速度最大过程中机械能的减少量为

C.弹簧的弹性势能最大时A的加速度大小为零

D.B对挡板的压力始终在减小

12.如图所示，半径为R的绝缘球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在过球心O的一条轴线上有三个点，其中,，在a点处固定一电荷量为的点电荷。已知b点处的场强为零，静电力常量为k，下列说法正确的是(   )

A.绝缘球体带的是正电

B.绝缘球体所带电荷量和a点处点电荷的电荷量相等

C.将一正电荷从a点移到b点，电场力做正功

D.c点处的电场强度大小为

三、实验题

13.某小组设计了如图所示的实验方案做“验证牛顿第二定律实验”。质量分别为的两物体通过一根跨过定滑轮的轻质细线相连接，物体Q上固定宽度为d的挡光片。在外力的作用下让物体Q静止在A点，稳定后释放P和Q，在A点正上方高h处固定一光电门，挡光片通过光电门的时间t可由光电计时器测出。实验过程中可调整光电门的位置从而改变h，并测出对应的时间t，得到若干组。

（1）该实验的实验原理是_________（用题中所给的量表示）。

（2）得到若干组后，该小组的同学提出用图像法来处理实验数据，你认为他们应该描绘的图像是__________。

A. B. C. D.

（3）该小组的同学按上述方法作出图像后，发现与预想的情况偏差较大，试写出一条可能的原因__________。

14.小明所在的小组想设计实验电路测量小灯泡实际工作时的电功率，实验室的器材有：

A.电源（电动势9 V，内阻不计）

B.电源（电动势4.5 V，内阻不计）

C.电流表（量程0~0.6 A，内阻约）

D.电流表（量程0~，内阻）

E.电压表（量程0~15 V，内阻约）

F.待测小灯泡L（额定电压为3.8 V，额定电流约为0.3 A）

G.滑动变阻器（阻值约）

H.滑动变阻器（阻值约）

I.定值电阻

J.定值电阻

K.开关K

L.导线若干

（1）为了多测量几组实验数据，尽量减小实验误差，他需要选用的电源为______，滑动变阻器为________，定值电阻为______；（填仪器前的字母代号）

（2）请你替他在方框内，画出符合（1）要求的测量小灯泡实际功率的电路图，并标注器材代号；

（3）小明所在小组实验时，测量了若干数据并进行了运算，画出了（为通过电流表的电流）的图像，下列图像可能正确的是________;

A. B. C. D.

（4）设滑片在某一位置时，电流表的读数分别为，则该时刻小灯泡电功率的表达式为________；

（5）你认为本实验是否存在系统误差？_________（填“是”或“否”）.

四、计算题

15.启动汽车时发现汽车电子系统报警，左前轮胎胎压过低，为，如图所示。车轮内胎体积约为，为使汽车正常行驶，用电动充气泵给左前轮胎充气，每秒钟充入、压强为的气体，充气结束后发现内胎体积膨胀了约20%，求充气几分钟可以使轮胎内气体压强达到标准压强。（汽车轮胎内气体可以视为理想气体，充气过程轮胎内气体温度无明显变化）

16.2020年9月15日，百度联手央视新闻全程直播“万物智能—百度世界2020”大会。大会上介绍了无人驾驶技术的商业前景，并且将加速中国自动驾驶大规模商业化部署，不久的将来将有无人驾驶车辆驰骋在大街小巷。无人驾驶车辆通过多种传感器检测路况环境，确保行驶安全。某测试车质量为，沿一足够长、倾角的直斜坡公路以的速度匀速下坡，传感器检测发现车头正前方处有一骑行者正以的速度匀速下坡，测试车立即启动刹车系统做匀减速运动。问：

（1）为了不撞上骑行者，测试车刹车时加速度a的大小至少为多少？

（2）为了确保行车安全，无人驾驶车辆设计时考虑了多种可能性。若测试车下坡刹车时车轮被抱死，测试车恰好不能撞到骑行者，则测试车车头距离骑行者多远时开始刹车？（已知测试车轮胎与路面间的动摩擦因数为，，重力加速度）

17.如图所示，水平面被竖直线分为左右两部分，左部分光滑，范围足够大，上方存在水平向右的匀强电场。右部分粗糙，一质量为、长为、下表面绝缘且粗糙的质量均匀的直金属棒置于水平面上，A端距的距离为。给棒一个水平向左的初速度末棒的A端与分界线上的质量的金属块（可视为质点）碰后粘在一起且电荷量均匀分布在L上，金属棒和金属块碰撞时间极短，碰后棒的A端刚好进入电场，且进入电场的过程中棒的加速度变为原来的一半，取重力加速度。求：
 

（1）棒与粗糙水平面的动摩擦因数；

（2）匀强电场的场强E的大小；

（3）金属棒进入电场的最远距离。

18.如图甲所示，空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，足够长的光滑水平金属导轨的间距为l。质量分别为的导体棒1、2均垂直导轨放置，导体棒1的电阻为R，其余电阻均忽略不计；计时开始时，导体棒1以初速度水平向右运动，在运动过程中导体棒始终与导轨保持良好接触，直到两棒达到稳定状态，图乙是1、2两棒运动的图像。如图丙所示，空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，足够长的光滑水平金属导轨M与与Q的间距分别为。质量分别为的导体棒均垂直导轨放置，计时开始时，两棒分别以的初速度同时向右运动，两棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，a总在导轨上运动，b总在导轨上运动，直到两棒达到稳定状态，图丁是两棒运动的图像。

（1）若图丙中两棒在时刻达到共同速度，求0~时间内通过两棒的平均感应电流；

（2）从计时开始到1、2两棒与两棒稳定运行，甲、丙两回路生成的焦耳热之比；

（3）从计时开始到1、2两棒与两棒稳定运行，通过甲、丙两回路某一横截面的电荷量之比。

参考答案

1.答案：B

解析：本题考查匀变速直线运动的规律图像。根据竖直上抛运动的规律，可得速度，位移，可知B正确，A、C、D错误。

2.答案：B

解析：本题考查核反应前后的电荷数守恒及质量数守恒。放射性元素的半衰期与原子核所处的物理、化学环境无关，故A错误；设衰变的核反应方程为，根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒，可得,，可得，故B正确；比多10个质子和18个中子，故C错误；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，存在质量亏损，故D错误。

3.答案：A

解析：本题考查压强的微观解释。根据气体压强的微观意义，单位体积内的分子数越多，分子的密集程度越高，分子的平均动能越大，气体的压强越大，A正确，B错误；根据理想气体状态方程，可知一定质量的理想气体，体积越小，温度越高，气体的压强就越大，C错误；根据理想气体状态方程，可知一定质量的理想气体，体积越大，温度越低，气体的压强就越小，D错误。

4.答案：D

解析：本题考查光的折射、全反射等光学知识。由题图乙知该玻璃对b光的折射程度大，则折射率，光在该玻璃中的传播速度为，则，选项A错误；由得临界角，选项B错误；单色光的频率关系为，由得波长，则通过相同的单缝衍射实验装置，a光的中央亮条纹较宽，选项C错误；由光电效应方程，可知照射同一金属时，b光使其逸出的光电子的最大初动能较大，选项D正确。

5.答案：C

解析：本题考查电场分布、电势图像。由于从坐标原点沿x轴正方向电势先升高后降低，因此电场方向先向左后向右，由于带电粒子在坐标处由静止释放后仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，因此粒子带负电，故A错误；由可知，图线斜率代表电场强度，坐标轴上处到处，电场强度一直减小，由可知，粒子从处到处做加速度减小的加速运动，从处到处做减速运动，因此粒子运动到坐标轴上处时速度最大，加速度最小，粒子从坐标轴上处运动到处，动能先增大后减小，则电势能先减小后增大，故B、D错误；、处电势相等，粒子在、处电势能相等，则动能均为零，则粒子在坐标轴到之间做往复运动，故C正确。

6.答案：D

解析：本题考查远距离输电。在用电高峰时，并联的用电器增多，用户消耗的电功率增加，选项A错误；用户消耗的电功率增加，则电源的输出功率增大，所以升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压不变，根据，可知输电线上的电流增大，根据，输电线上的电压损失增大，则降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误；输电线上损失的电功率增加，选项C错误；电能的输送效率为，因为升压变压器的输出电压不变，输电线上的电压损失增大，故效率η减小，选项D正确。

7.答案：C

解析：本题考查万有引力定律的应用。根据星球表面万有引力近似等于重力可得，即，根据火星直径约为地球直径的一半，质量约为地球质量的十分之一，可得火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，故A错误；星球绕太阳公转时，根据万有引力提供向心力可得，得，火星绕太阳公转的轨道半径约为地球公转轨道半径的1.5倍，则火星与地球的公转周期之比为，B错误；星球的第一宇宙速度，火星直径约为地球直径的一半，火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，则火星与地球的第一宇宙速度之比约为，C正确；根据万有引力公式可得，火星质量约为地球质量的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转轨道半径的1.5倍，可知火星与地球受到太阳的引力之比约为2:45，D错误。

8.答案：D

解析：本题考查整体法和隔离法的应用。拉力与斜面平行时，以木箱和斜面组成的整体为研究对象，分析受力情况，整体受重力、拉力F、地面的支持力N和摩擦力f，如图甲所示，根据平衡条件得，水平方向有，摩擦力方向水平向左；竖直方向有，解得，故A、B错误；对木箱受力分析如图乙所示，木箱沿着斜面向上做匀速直线运动，根据平衡条件，可知合力为零，在垂直斜面方向，有，在平行斜面方向，有，其中，联立解得，当时F最小，则在α从零逐渐增大到的过程中，F先减小后增大，C错误，D正确。

9.答案：CD

解析：本题考查机械波与机械振动。根据题图甲，可知振源的起振方向向下，若O点为振源，则Q点右侧至少还有个波形，则O点至少振动了点至少振动了，故A错误；若Q点是振源，向左传播的波至少在O点左侧还有个波形，则Q点至少振动了点至少振动了T，故B错误，C正确；根据“同侧法”可知，若t时刻P点沿y轴负方向振动，则波沿x轴负方向传播，故D正确。

10.答案：CD

解析：本题考查电磁感应中的综合问题。由楞次定律知在0~0.8 s时间内回路中感应电流方向为顺时针（从上往下看），选项A错误；开始时磁场的磁感应强度按题图乙所示变化，则回路中电动势为，电路中的电流为，选项B错误；在0~0.8 s时间内回路中产生的焦耳热为，选项C正确；当时，有，解得，选项D正确。

11.答案：AB

解析：本题结合弹簧模型考查机械能守恒定律。A下滑过程速度最大时，加速度为零，有，弹簧的压缩量为，此时A重力势能的减少量，故A正确；在A从静止下滑到速度最大过程中，动能增加，重力势能减少，则A机械能的减少量，故B正确；A下滑到最低点时弹簧弹性势能最大，此后A将沿斜面向上运动，则弹簧弹性势能最大时A的加速度沿斜面向上且不为零，故C错误；在A运动过程中，弹簧弹力先增大后减小，则B对挡板的作用力先增大后减小，故D错误。

12.答案：BD

解析：本题考查点电荷电场的叠加和电场力做功的相关知识。b点处的场强为零，绝缘球体上电荷在b点产生的电场强度与a点处的点电荷在b点产生的电场强度大小相等、方向相反，由点电荷电场强度计算公式知，a点处的点电荷在b点产生的电场强度大小为，方向由b指向a；绝缘球体上电荷在b点产生的电场强度大小为，方向由b指向O，由于a点处固定的点电荷带负电，因此绝缘球体也带负电，A错误；由于，即，可得，B正确；将一正电荷从a点移到b点，电场力做负功，C错误；a点处的点电荷在c点产生的电场强度大小为，方向由c指向O；绝缘球体上电荷在c点产生的电场强度大小为,方向由c指向O，根据电场叠加原理，c点处场强的大小为,D正确。

13.答案：（1）

（2）D

（3）轻质细线与定滑轮之间有摩擦或光电门测瞬时速度存在误差

解析：本题考查探究牛顿第二定律实验。

（1）根据牛顿第二定律的表达式，有，物体做匀变速直线运动，有，而速度，代入公式可得，该实验原理是；

（2）由可知h与成正比关系，所以应该描绘的图像是图像，理论上可以得到一条过原点的直线；

（3）作出图像后，发现与预想的情况偏差较大，说明实验误差较大，可能的原因有轻质细线与定滑轮之间有摩擦、光电门测瞬时速度存在误差等。

14.答案：（1）B；G；I

（2）如图所示

（3）C

（4）

（5）否

解析：（1）由于待测小灯泡的额定电压为3.8 V，额定电流约为0.3 A，所以电源的电动势要略大于3.8 V，故电源选择B；因为要多测量几组数据，所以滑动变阻器采用分压式接法，为了操作方便，应该选用总阻值比较小的滑动变阻器G；电压表0~15 V量程太大，可用电流表串联定值电阻改装成电压表，假设电压表刚好能测量灯泡的额定电压3.8 V，根据欧姆定律得，所以定值电阻选择I.

（2）小灯泡的阻值约为，因为，而，小灯泡电阻为小电阻，采用电流表外接法，如答图所示.

（3）因为小灯泡的灯丝为钨丝，是纯金属材料，它的电阻率随着温度的升高而增加，所以随着电流的增加，其电阻值不断增大，根据可知，图线的斜率随着的增加而不断增大，故C正确.

（4）根据功率公式有，而，所以.

（5）由于灯泡的电压和电流都是真实值，所以本实验得到的小灯泡电功率没有系统误差.

15.答案：4

解析：本题通过汽车轮胎充气过程考查玻意耳定律。

设充气t分钟可使轮胎内气体压强达到，设此时内胎体积为，压强为；胎内气体在压强为时体积为，由玻意耳定律得

其中,，

联立解得

则充入胎内的气体在压强为时的体积为

对充入胎内的气体，由玻意耳定律得

其中

联立方程解得

16.答案：（1）

（2）31.25 m

解析：本题考查追及与相遇问题。

（1）已知，，

设测试车减速时的加速度大小为a时恰好没有撞到骑行者，经时间两者速度相等，则有

解得

（2）测试车车轮被抱死时，测试车滑动摩擦力大小为

对测试车根据牛顿第二定律得

联立解得

设测试车经过时间与骑行者共速，由运动学公式有

测试车刹车时与骑行者间的距离

解得

17.答案：（1）0.05

（2）5 N/C

（3）2 m

解析：本题考查金属棒在电场中的运动。
（1）金属棒2 s内的位移
解得，
由牛顿第二定律
得

（2）由题意知，棒进入电场过程中加速度变为原来的一半，棒受到向右的增加的电场力和减少的摩擦力相等。设棒A端进入电场的距离为x，则有
解得

（3）设棒A端到达时的速度大小为，
由，可得，
棒与金属块碰撞过程动量守恒，有，
解得
棒进入电场过程中，有，其中
B端恰进入电场时的速度
加速度满足
所以金属棒速度减为零时，有
解得
则金属棒进入电场的最远距离为

18.答案：（1）

（2）

（3）

解析：本题考查电磁感应综合问题。

（1）对题图丙，设时刻两棒的共同速度为v，0~时间内回路的平均感应电流为i，根据右手定则、电路知识以及左手定则，两棒达到共同速度之前，a受安培力向前加速，b受安培力向前减速，

对a棒由动量定理得

对b棒由动量定理得

联立解得

（2）对甲回路，1、2两棒组成的系统动量守恒，设最终达到共同速度，则有

由能量守恒定律可得，甲回路产生的焦耳热

联立解得

对丙回路，当两棒产生的感应电动势大小相等时，回路中感应电流为零，两棒不受安培力作用，做匀速直线运动，稳定运行，设此时a棒的速度为棒的速度为，有

对a棒由动量定理，有

对b棒由动量定理，有

联立解得

设丙回路产生的焦耳热为，由能量守恒定律，有

联立解得，

而

（3）从计时开始到1、2两棒稳定运行，

对2棒由动量定理，有

通过甲回路某一横截面的电荷量，

联立解得

从计时开始到两棒稳定运行，对a棒由动量定理，有，结合，通过丙回路某一横截面的电荷量，

解得，

则