2021年山东省济南市高考物理三模试卷(含答案详解)

2021年山东省济南市高考物理三模试卷

一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）

1.如图所示，一定质量理想气体经历4TB的等压过程，BrC的绝热过程（气体与外界无热量交

换），其中B-C过程中内能减少100Q/,则4fBTC过程中气体对外界做的总功为（）

A.1600/B.400/C.1000/D.600/

2.甲、乙两物体在t=0时的位置如图（a）所示，之后它们沿x轴正方向运动的速度图象如图（b）所示,

则以下说法正确的有（）

A.t=2s时甲追上乙

B.在前4s内甲乙两物体位移相等

C.甲追上乙之前两者间的最远距离为47n

D.甲追上乙时的速度大小为8m/s

3.钳形电流表（可看成理想变压器）的外形和结构如图（a）所示，图（a）中电流表的读数为14图（b）

中用同一电缆绕了3匝，贝女）

3)(i)ffl(b)

A.这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.44

B.这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为34

C.若测量时导线中交流电流频率增大，图(b)的读数小于34

D.若测量时导线中交流电流频率增大，图(b)的读数大于34

4.如图所示，金属杆处静放在水平固定的“U”形金属框上，整个

装置处于竖直向上的磁场中，当磁感应强度均匀增大时，杆m总

保持静止，则()

A.杆中感应电流方向是从b到aB.杆中感应电流大小保持不变

C.金属杆所受安培力大小保持不变D.金属杆所受安培力水平向右

5.处于量子数n=3的激发态的氢原子，向低能态跃迁时有三种可能，所产生的光谱线波长分别是

取1、匕2、41，这三个波长之间的关系是()

111

A.%=%2+%21B.石=石+总

C.%2=D.套=看+三

6.如图所示，两个等量正点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，下面能够正确描述电势¥和场强

7.一列简谐横波沿X轴传播匕和t2时刻波的图象分别如图中实线和虚线所示，其中P、Q分别是位于

X[=7m和&=9ni的两个质点，己知J=（Q+0.6）s,波速u=10m/s,则（）

A.该波沿x轴正方向传播

B.时刻J=«2+0.2）s,P质点在x轴上方且y轴正方向传播

C.若=«2+0.3）s时Q质点刚好经过平衡位置且向y轴正方向运动

D.在振动过程中P、Q不可能对平衡位置的位移大小相等方向相反

8.如图所示，用长为L的轻绳悬挂一质量为m的小球，对小球再施加一个力，使绳

与竖直方向成夕角并绷紧，小球处于静止状态，此力最小为（）

A.mgsinp

B.rngcos。

C.mgtanp

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.一人造地球卫星的离地面的高度等于地球半径，可近似看作绕地球作匀速圆周运动，与该卫星

在近地表面附近运行时相比，则（）

A.根据公式V=3•r,可知卫星的线速度将增大到原来的2倍

B.根据公式尸=山上，可知卫星所需的向心力为原来的]

C.根据公式F=G炉，可知地球提供的向心力为原来的;

D.根据B、C中的公式，可知卫星的线速度为原来的立

2

10.一定质量的理想气体由状态a变化到状态b,再由状态b变化到状态C,

其压强P与温度t的关系如图所示，下列说法正确的是（）

A.气体由a到b为等容变化

B.气体在状态a的内能大于在状态b的内能

C.气体由b到c的过程必放热

D.气体在状态a的体积小于在状态c的体积

E.b到c的过程是等压过程，温度升高，气体对外做功

11.如图所示，一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层

油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上一层只有一只桶C,自

由地摆放在桶/、B之间，没有用绳索固定。桶C受到桶4和桶B的支

持，和货车一起保持静止。则货车（）

A.以某一加速度向左加速时，4对C的支持力大小将增大

B.以某一加速度向左加速时，8对"C的支持力大小将增大

C.向左加速运动的加速度增大到日g时，桶C就脱离4而运动到B的右边

D.向右加速运动的加速度增大到日g时，桶C就脱离4而运动到B的右边

12.如图所示，光滑水平面上有两个小球4B用细绳相连，中间有一根被压缩的轻弹簧，轻弹簧和

小球不粘连，两个小球均处于静止状态。剪断细绳后由于弹力作用两小球分别向左、向右运动，

已知两小球的质量之比mB=1：2,则弹簧弹开两小球后，下列说法正确的是（）

A.两小球的动量之比以：PB=1；2

B.两小球的动量之比PA：pB=1：1

C.两小球的速度之比叼i：vB=1：1

D.两小球的速度之比以：vs=2：1

三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）

13.某实验小组利用图甲所示的实验装置测定重力加速度。小钢球自由下落过程中，计时装置测出

小钢球先后通过光电门4、B的时间分别为以、tB,用小钢球通过光电门4、B的平均速度表示钢

球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为九。

（1）先用游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径为d=cm；

（2）小钢球通过光电门B的瞬时速度为=；测定重力加速度的表达式为g=。（用实验中

测得的物理量符号表示）

14.小张同学测量一节蓄电池的电动势和内阻的实验中，认为蓄电池内阻非常小，为防止滑动变阻

器电阻过小时，由于电流过大而损坏器材，电路巾用了一个定值电阻凡.实验时蓄电池、开关、

导线、选用电流表（量程3A）与电压表（量程3V）、滑动变阻器（0〜50）按如图甲连接电路图。

（1）现有两个定值电阻自，小张选择哪一个吏合理？«

人定值电阻（1。、额定功率5W）B.定值电阻（100、额定功率10勿）

（2）小张同学按图甲电路图进行连接，下列如图丙所示的实物图正确的是。

（3）若小张用如图乙所示电路，分别测出两组数据记为Ui、A与力、12,已知定值电阻为&，可粗测

出蓄电池的电动势E=,内阻r=。（用字母由、/、与、心来表示）

四、计算题（本大题共4小题，共46.0分）

15.如图所示，一玻璃砖的横截面为半圆形，MN为截面的直径，Q是MN上的

RXQM

一点且与M点的距离QM=为半圆形截面的半径与水平光屏P平行，-------J

两者的距离为d,一束与截面平行的红光由Q点沿垂直于MN的方向射入d

玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，在光屏上得到红光.玻璃砖对该红\_______________P

光的折射率为n=遍，求：

①红光由于玻璃砖的折射在屏上向什么方向移动？移动距离是多少？

②如果保持入射光线和光屏的位置不变，而使玻璃砖沿MN向左移动，移动的距离小于今请定性说

明屏上的光点如何移动？亮度如何变化?

16.甲、乙两车在同一条平直公路上运动，甲车以10m/s的速度匀速行驶，经过车站4时关闭油门以

4?n/s2的加速度匀减速前进，2s后乙车与甲车同方向以lm/s2的加速度从同一车站A出发，由静

止开始做匀加速运动，问：

(1)乙车出发后多少时间追上甲车？

(2)两车相遇的位置离车站多远？

17.如图所示，在边长为L的等边三角形内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B,在4c

边界的左侧有与4C边平行的匀强电场，。是底边4B的中点.质量为m,电荷量为q的带正电的

粒子(不计重力)从4B边上的。点竖直向上射入磁场，恰好垂直打在4c边上.

(1)求粒子的速度大小；

(2)粒子离开磁场后，经一段时间到达BA延长线上N点(图中没有标出)，已知NA=3求匀强电场的

电场强度.

18.某同学在实验室探究圆周运动向心力和速度之间的关系，他利用双线来稳.

固小球在平直平面内做圆周运动而不易偏离竖直面，如图所示，他用两根LL

长为L=frn的细线系一质量为m=1kg的小球，两线上各连接一个力电不\2/方

传感器来测量细线的拉力(图中未画出)，细线的另一端系于水平横杆上的\y

4、B两点，4、B两点相距也为乙=更孤若小球上升到圆周最高点时力电

3

传感器的示数都恰好为零。(重力加速度g=10m/s2),求：

(1)小球到达圆周最低点时的速度？

(2)小球运动到圆周最低点时，每个力电传感器的示数为多少？

参考答案及解析

1.答案：A

53

解析：解：4到B过程中，Wx=-p(VB-^)=-6x10x1x10-=-600/,

B到C的过程中，没有吸放热，Q=0,则△U=W2，

解得：w2=-1000/1

所以勿=%+%=-600-1000J=-1600/,可知气体对外界做功1600/,故A正确、BCD错误。

故选：力。

A到B过程中压强不变，则压力不变，结合功的公式求出做功的大小，B到C的过程是绝热过程，没有

吸放热，结合热力学第一定律求出气体对外界做功的大小，从而得出整个过程中做功的大小。

解决本题的关键知道等压过程中，压力不变，可以根据功的公式求解做功的大小，以及知道p-U图

线围成的面积表示做功的大小。

2.答案：B

解析：解：力、1=25时甲乙位移之差4%=|*2*4771=4小，而出发时还相隔12m,所以此时甲还

没有追上乙，间距为12m+4m=16m。故A错误。

8、根据速度图象的“面积”大小等于位移，由几何知识得知，在前4s内甲乙两物体位移相等，都是

16m。故B正确。

C、当甲乙的速度相等时，相距最远，最远的距离等于1=2s时两者位移之差与127n之和，即为Sm以=

4m+12m=16m。故C错误。

D、由选项B分析可知，在前4s内甲乙两物体位移相等，都是16m,此时甲的速度为8m/s,但出发

时相隔12m,故此时没有追上，故。错误。

故选：B。

甲乙两物体同向运动，出发点相隔12m,当甲、乙的位移之差等于12m时，甲追上乙.根据速度图

象的“面积”大小等于位移分析位移关系，判断甲有无追上乙.当两者速度相等时相距最远.

本题的关键抓住速度图象的“面积”大小等于位移，分析两物体的运动关系，知道速度相等时，两

个物体相距最远.

3.答案：B

解析：解：4、由于变压器工作原理是通过原线圈的电流发生变化，则原线圈产生的磁场发生变化,

故穿过副线圈的磁通量发生变化，从而在副线圈中产生感应电流，故这种电流表只能测交流电流，

故4错误。

B、输入功率和输出功率的关系有：P1=P2

即为：UJi=U212

所以有：=n2I2

由题意可知当%=1时有：/2=14

故当3=3时有：/‘2=34。

故8正确。

CD、如果导线中交流电流频率发生变化，不改变输出电压和电流，故错误。

故选：Bo

变压器的工作原理是利用变化的磁场能够产生感应电流，变压器的输入功率和输出功率相同，变压

器输入电压和输出电压之比等于原副线圈的扎数之比.

该知识点题目比较简单，且题目单一，只要记住了原副线圈的输入功率和输出功率关系，输入电压

和输出电压的关系一切题目都能顺利解出.

4.答案:B

解析：解：4、当磁感应强度B均匀增大时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律判断得到：回路

中感应电流方向为顺时针方向（俯视），杆中的感应电流方向是从a到人故A错误

B、当磁感应强度B均匀增大时，穿过回路的磁通量均匀增大，根据E=W=怨S得，回路中产生的

感应电动势不变，则感应电流大小保持不变。故8正确。

C、根据安培力尸=B/L,得知金属杆受到的安培力逐渐增大。故C错误

。、由左手定则判断可知，金属杆所受安培力水平向左。故。错误。

故选：B。

当磁感应强度B均匀增大时，根据楞次定律判断感应电流的方向.根据法拉第电磁感应定律分析感应

电流大小如何变化.由左手定则判断金属棒所受的安培力方向.由安培力公式尸=B/L分析金属杆受

到的安培力如何变化.

利用楞次定律可判断感应电流的方向，左手定则判断通电导体所受的安培力方向.当穿过回路的磁

通量均匀变化时，回路中产生的是恒定电流.

5.答案：B

解析：

根据能级间跃迁时辐射或吸收的能量等于两能级间的能级差进行分析.该题考查氢原子的能级与跃

迁，解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即=仇基础题目.

解：n=3跃迁到几=1能级所释放光子的能量等于n=3跃迁到九=2,n=2跃迁到几=1能级释放的

光子能量之和,有丫31=V32+期21

根据a=（和为1=h2+得已=套+套，故ACO错误，5正确

故选：B.

6.答案：B

解析：解：两个等量正点电荷的电场线如下图，

X

—------~~©----------------------►

0

两个等量正点电荷，根据场强的叠加，知两正电荷的中点场强为零，周围的电场线是排斥状的，靠

近电荷处场强比较强，由图可知电场强度的方向；

两个等量正点电荷的连线的中点处的电势不为零，而从两正电荷向两边无穷远处，电势逐渐降低，

直到为零；故AC。错误；8正确.

故选：B.

根据点电荷电场强度公式，结合矢量合成法则，可知电场强度的分布，再根据电场线的性质，沿电

场线的方向电势降低进行判断即可.

本题中应明确沿电场线的方向电势降低；并且异号电荷连线的中垂线上的电势为零；因为其中垂线

为等势面，与无穷远处电势相等.

7.答案：B

解析：解：

A、由图象读出波长为4=8m,则该波的周期为7=~=^s=0.8s.因为安=瞿==,即一口=打，

V11）/U.o44

根据波形的平移法得知，该波沿工轴负方向传播.故A错误.

B、由/可知波沿X轴负向传播，贝IJP质点在七2时刻在X轴下方沿y轴正向振动，在经过^^=《3-「2=

0.2s=瞳7=?,P质点在x轴上方且y轴正方向传播，故B正确；

C、由4可知波沿x轴负向传播，则Q质点在t2时刻在X轴上方沿y轴正向振动，在经过12=

0.3s=J|T=#,Q质点沿y轴负方向传播，故C错误；

U.oo

。、波形中的虚线P、Q两点的位移就是对平衡位置的位移大小相等方向相反，故。错误;

故选：B.

由图象读出波长，求出周期.根据波传播的时间与周期的关系，分析波的传播方向.简谐横波传播

过程中质点不向前移动.

本题知道两个时刻的波形，关键看时间与周期的倍数关系，运用波形的平移法进行分析是经常采用

的方法.

8.答案：A

解析：解：以小球为研究对象，小球受重力mg、绳拉力7、外力F。/飞〃〃

根据平衡条件知F与7合力与mg等大反向。即尸与7的合力为G'=mg；机c

如图所示，在合力G'一定，其一分力T方向一定的前提下，另一分力的最小值条件是F；

tI

垂直于绳所在直线向上，则有F=mgsinB：

故选：力。

以小球为研究对象，分析受力情况：重力mg,绳的拉力7和力F,根据平衡条件的推论可知，绳的

拉力T和力F的合力大小等于mg,方向竖直向上，保持不变，根据作图法，确定力尸最小时产的方向，

再根据平衡条件求出产的最小值.

本题是三力平衡中的极值问题，关键是根据平衡条件并结合合成法作图分析.

9.答案：CD

2

解析：解：力、根据6湍=巾2,GM=9R＞解得卫星运动的速度V=栏;

而近地卫星：得：V'二廊,速度是原来的立倍，故A错误，£＞正确.

B、卫星的向心力要使用万有引力提供向心力来求，而不是由尸=粗巳直接求出，故8错误.

r

C、根据公式尸=G*,轨道半径变成2倍，可知地球提供的向心力为原来的%故C正确；

故选：CD

根据万有引力提供向心力和万有引力等于重力求出卫星的线速度.

解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力等于重力，2、万有引力提供向心

力.并能灵活运用.

10.答案：BDE

解析：解：4、由查理定律苧=C（恒量），T=273K+何知等容过程的压强p随温度t变化的图线（p-t

图线）不过坐标原点，所以气体由a到b不是等容变化，故A错误；

8、气体在状态a的温度高于在状态b的温度，根据理想气体的内能只与温度有关可知，气体在状态a

的内能大于在状态b的内能，故B正确；

CE、气体由匕到c的过程为温度升高的等压过程，由盖-吕萨克定律可知，温度升高，其体积必然增

大，对外做功，又内能增大，根据热力学第一定律，气体必须吸收热量，故C错误，E正确；

D、由于气体在状态a与状态c的温度相同，由玻意耳定律可知，在状态a的压强更大，所以气体在状

态a的体积小于在状态c的体积，故。正确。

故选：BDE.

根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量。

根据热力学第一定律的表达式4U=Q+W进行判断。

要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化。

运用△〃=（?+W来分析问题时，必须理解表达式的物理意义，掌握它的符号法则。

11.答案：BC

解析：解：AB,以桶C为研究对象，受力分析如图所示，货车静止时

以=FB；竖直方向根据平衡条件可得以cos30。+FRCOS30。=mg,解

得片=%=当机。.

当货车以加速度a向左加速运动时，设4对C的作用力为?）、B对C的

作用力为F'B，

I

竖直方向根据平衡条件可得：F'ACOS30°+F'BCOS300=mg,

水平方向根据牛顿第二定律可得：F'Bsin30°+F'Asin30°=ma

联立解得：F'A=—ma；F'B=¥mg—ma；与静止时相比，4对C的支持力减小，B对C的支

持力增大，故A错误、8正确；

CD、当货车向左加速运动时，由F）=/?ng—nia可知，加速度a增大，A对C的支持力减小，当4对

C的支持力减小到0时，C就脱离4,解得a=/g,所以当货车向左加速运动的加速度增大到时，

桶C就脱离4而运动到B的右边，故C正确、。错误。

故选：BC。

以桶C为研究对象进行受力分析，竖直方向根据平衡条件列方程、水平方向根据牛顿第二定律列方程

联立求解4对C的支持力大小、B对C的支持力大小，由此分析变化情况；

当货车向左加速运动时，根据牛顿第二定律求出4对C的支持力减小到0时的加速度大小即可。

本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、

进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答。

12.答案：BD

解析：解：力、水平面光滑，两小球组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，以向左为正方向，

由动量守恒定律得：pA-pB=0,解得：PA=PB，贝如A：PB=1：1，故A错误，8正确；

CD、以向左为正方向，由动量守恒定律得：mAvA-mBvB=0,由题意可知：mA：mB=1：2,解

得以：vB=2：1,故C错误，。正确。

故选：BD。

水平面光滑，两小球组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，应用动量守恒定律分析答题。

本题考查动量守恒定律的应用，要掌握系统动量守恒的条件：合外力为零，应用动量守恒定律即可

解题。

13.答案：(1)0.850；(2*；鼻(*一1)。

解析：

(1)解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读；

(2)利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，由此可以求出小铁球通过光电门时的瞬时速度,

根据机械能守恒的表达式可以求出所要求的关系式。

对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，正确使用这些基本仪器进行有关测量；

无论采用什么样的方法来测定重力加速度，明确其实验原理都是解决问题的关键，同时在处理数据

时，要灵活应用所学运动学的基本规律。

(1)游标卡尺的主尺读数为：0.8cm,游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为

0.05x10mm=0.50mm,

所以最终读数为：0.850cm；

(2)利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故：以=2，%=5

根据机械能守恒的表达式有：mgh.=

化简，重力加速度的表达式为：9=*也-专)

故答案为：⑴0.850；(2吟；专一考)。

Uih-UziiU1-U2R

14.答案：AC'2-11~°

解析：解：(1)蓄电池电动势约为2匕保护电阻阻值选择10即可，如果选择100的保护电阻，电路最

大电流约为0.24电流表量程为34读数误差较大，因此保护电阻应选择10的定值电阻，故选：4

(2)由图甲所示电路图可知，电压表测路端电压，滑动变阻器、定值电阻、电流表串联，与电路图相

对于的实物电路图是C,故选：C。

(3)由图乙所示电路图可知，电源电动势为:

E=Ui++Ro)

E=U2+/2(r+Ro)

力一出

解得：E二弋一\r=一Ro；

12-h

故答案为：(1)4(2)C；(3)然一&。

12Tl*2-/l

(1)根据电流表量程与电路最大电路选择保护电阻。

(2)根据图甲所示电路图选择符合电路图的实物电路图。

(3)根据电路图应用闭合电路欧姆定律列方程求出电源电动势与内阻。

要掌握实验器材的选取原则：安全性原则、精确性原则、方便性原则、经济(节能)性原则。本实验

一般采用图象法求电动势和内电阻；本题中的计算法误差较大。分析清楚电路结构、应用闭合电路

欧姆定律即可解题。

15.答案：解：①如图所示，光线应向屏的左侧移动:

sina

——-=n

sm30°

解得：a=60。

tan(60°-30°)X

d-Rcos300

解得：x=^d--

32

②当玻璃砖左移时，入射角增大，折射角增大，所以光点左移，亮度减弱至消失.

答:①红光由于玻璃砖的折射在屏上向左移动，移动距离是x=

②如果保持入射光线和光屏的位置不变，而使玻璃砖沿MN向左移动，光点左移，亮度减弱至消失.

解析：作出光路图，根据光的折射确定折射后在屏上的移动方向.根据折射定律，结合几何关系求

出移动的距离.

解决几何光学问题的关键作出光路图，结合折射定律和几何知识进行求解.

16.答案：解：⑴甲车运动时间t后停止："与==捽=2.5s

前进的距离：x甲=明曲xt=x2.5m=12.5m

在甲车停止前，乙车行驶的时间/t=