2021年山西省高考物理学术能力诊断性试卷(3月份)

2021年山西省高考物理学术能力诊断性试卷（3月份）

一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）

1.汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速前进，在它的正前方有一辆自行车以10m/s的速度沿

同一方向匀速行驶，汽车立即关闭油门刹车，做大小为5m/s2的匀减速直线运动。若汽车恰好

未碰上自行车，则汽车刹车时到自行车的距离为（）

A.5mB.10mC.15/??D.20m

2.如图所示，真空中O点固定一个带正电的点电荷，同一平面内距离点电XX"XXX

XXXXrX|X

荷，处有一个带负电的粒子P（不计重力），该粒子在纸面内沿垂直于它们XXx®x-M

连线的方向入射，已知空间同时存在垂直纸面向里的匀强磁场，则关于KXXKXX

粒子在电、磁场中的运动轨迹，不可能的是（）

A.在纸面内以。点为圆心，r为半径的圆

B.初始阶段为在纸面内向右偏的曲线

C.初始阶段为在纸面内向左偏的曲线

D.沿初速度方向的直线

3.A、B两个小球带同种电荷，放在光滑的绝缘水平面上，A的质量为物，8的质量为2〃?，它

们相距为“，同时由静止释放，在它们距离为2"时，A的加速度为“，则（）

aa

A.此时B的加速度为IB.此时B的加速度为2

C.此时B的加速度也为aD.此时8的加速度无法确定

4.如图所示，一半径为R,圆心角为240。的扇形单匝线圈可绕着磁场边界

线上的。点以角速度3逆时针方向转动，磁场的磁感应强度大小为B,

方向垂直纸面向里。则从图示位置开始计时，能正确反映线圈中感应电

流随时间变化的关系图象是（以顺时针方向为电流的正向）（）

5.在绕地球做匀速圆周运动的卫星的底板上，有一个质量较大的物体，该物体的受力情况是（）

A.只受重力B.完全失重，不受力

C.只受重力和支持力D.只受重力和向心力

二、多选题（本大题共5小题，共27.0分）

6.甲、乙两溜冰者，甲的质量为48奴，乙的质量为50依，甲手里拿着质量为2依的球静止，乙以

2m/s的速度向甲运动，不计冰面的摩擦.现甲将球抛给乙，乙再将球抛给甲，这样抛接若干次

之后乙静止下来，球留在某溜冰者手里不再抛接，此时甲的速度可能是（）

A.0B.2m/sC.lm/sD.大于2m/s

7.如图所示，一块橡皮用细线悬挂于。点，现用一支铅笔贴着细线的

左侧水平向右以速度v匀速移动，运动过程中保持铅笔的高度不变,

悬挂橡皮的那段细线保持竖直，则在铅笔未碰到橡皮前，橡皮的运动

情况是（）

A.橡皮在水平方向上作匀速运动

B.橡皮在竖直方向上作加速运动

C.橡皮的运动轨迹是一条直线

D.橡皮在图示位置时的速度大小为甯4蓊丽

8.放射源发出的a粒子（氯原子核）经电压为U的加速电场加速后进

入正交的匀强电场E和匀强磁场B中，电场方向向下，磁场方向

向内，如图所示,发现离子向下偏转,要使离子沿直线通过磁场,

可以（）

A.增大电场强度E

B.增大磁感应强度B

C.减小加速电压U

D.增大加速电压U

9.下列关于物体内能的说法正确的是（）

A.物体吸收热量，内能一定增加

B.物体放出热量，内能一定减少

C.当做功和热传递同时存在时，物体的内能可能不变

D.物体对外做功，内能可能增加

10.关于机械波，下列说法正确的是（）

A.在传播过程中能传递能量B.频率由振幅决定

C.能产生干涉、衍射现象D.能在真空中传播

三、实验题(本大题共2小题，共15.0分)

11.某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.

(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？.

(2)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，

由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间戊=1.2x10-2s,则滑块经过光电门时的瞬时速度

为m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量根、和(文字说明

并用相应的字母表示).

(3)本实验通过比较_____和在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示)，从而

验证了系统的机械能守恒.

12.某物理学习小组的同学设计了如图甲所示的电路测量电源的电动势和某定值电阻的阻值.其中

£为电源(内阻不计).R为电阻箱(0〜99.90),&为待测电阻.⑨为理想电压表.品为单刀单掷

开关.S［、52为单刀双掷开关.

(1)闭合So,调节电阻箱R,读出其示数为r.若Si、S2均向左闭合.电压表的示数为％；若»、S2均向

右闭合.电压表的示数为4.由此可求出％=.

(2)S。、工、52均向左闭合.多次调节电阻箱.读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表的示数U，

由测得的数据绘出图乙所示的图线.则电源的电动势E=V,%=n.

四、计算题(本大题共4小题，共52.0分)

13.如图所示，斜面和水平面由一小段光滑圆弧连接，斜面的倾角为37。，一质量为0.5kg的物块从

距斜面底端B点5相处的A点由静止释放，已知物块与水平面和斜面的动摩擦因数均为0.3。

(sM37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)

(1)物块到达B点的速度为多大？

(2)物块在水平面上滑行的距离为多少？

(3)若物块开始静止在水平面上距B点10m的C点处，用大小为4.5N的水平恒力向右拉该物块，欲

使物块能到达A点，水平恒力作用的最短距离为多大？

14.水平传送带疲广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行安.二----------一.

('A)kB

全检查.如图所示为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始一’

终保持u=lm/s的恒定速率运行，一质量为m=4kg的行李无初速地放在A处，传送带对行李

的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运

动.设行李与传送带间的动摩擦因数〃=0.1,48的距离1=2m,g取10m/s2.

(1)求行李从到B运动的时间；

(2)设传送带由电动机带动，求行李在传送带上从A到B运动过程中多消耗的电能.

15.如图所示是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为

20cm,压强为po=1xl()5pa,现用竖直向下的外力压缩气体，使封闭的空气柱长度变

为5cm.

①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强；

②若快速压缩活塞，对气体做功10J,同时气体向外散失的热量为2J,求该过程中气体内能的变化.

16.一块用折射率n=2的玻璃制作的透明体，其横截面如图所示，ab是一

半径为R的圆弧，ac边与be边垂直，z.aoc=60。.当一束平行黄色光垂

直照射到讹边上后，必弧的外表面只有一部分是黄亮的，而其余是暗

的，求其黄亮部分的弧长是多少？

【答案与解析】

1.答案：B

解析：解：汽车减速到lOm/s所需的时间t=也二工=2s。

a

22

此时汽车的位移=v1t+|at=20x2m—|x(—5)x2m=30m,

自行车的位移型=v2t=10x2m=20m。

若汽车恰好碰不上自行车，则有：x2+x=Xi，所以x=10m,故B正确，A、C、。错误；

故选:B。

汽车和自行车在速度相等之前，两者的距离越来越小，若没碰上，速度相等后，两者的距离越来越

大。可知，两者相碰只能在速度相等时或相等之前。

判断速度大者减速追速度小者，两者是否相撞，看两者速度相等时，有无碰撞，若没有碰撞，则不

会相撞，此时两者有最小距离。

2.答案：D

解析：解：A、粒子受到向左的正点电荷的库仑力，由左手定则可.知，粒子同时受到向右的洛伦兹力；

开始时，当库仑力与洛伦兹力的合力刚好提供向心力则粒子在纸面内以。点为圆心，，为半径的圆

周运动，故A正确；

8、当库仑力与洛伦兹力的合力小于粒子做圆周运动的向心力时，根据离心运动的特点，可知粒子在

初始阶段为在纸面内向右偏的曲线，故B正确；

C、当库仑力与洛伦兹力的合力大于粒子做圆周运动的向心力时，根据向心运动的特点，粒子在初始

阶段为在纸面内向左偏的曲线，故C正确；

。、粒子沿初速度方向做直线运动时，粒子与正点电荷间库仑力变化，则粒子受到的合力变化，则

粒子不可能沿初速度方向的直线，故力错误。

本题选不可能的，故选：

粒子受到向左的正点电荷的库仑力，由左手定则可知，粒子同时受到向右的洛伦兹力，根据库仑力

与洛伦兹力的合力和粒子做圆周运动所需要的向心力大小关系进行讨论即可。

本题考查的是带电粒子在复合场中的运动问题，关键是要判断库仑力与洛伦兹力的合力和粒子做圆

周运动需要的向心力的大小关系。

3.答案：B

解析：本题考查了库仑定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。

根据牛顿第三定律得知两个电荷间的相互作用力大小相等，由牛顿第二定律得尸=ma,得:

空=斐2m11

—，所以=

%mA

故选B。

4.答案：B

解析：解：当线圈两端都在磁场中时，两个半径切割磁感线，它们产生的感应电动势方向相反，产

生的感应电流等大反向，整个电路电流为零，当线圈只有一端在磁场中时，只有一条半径切割磁感

线，电路中有感应电流，由于线圈匀速转动，由£=：8/3可知，感应电动势是定值，感应电流大

小不变；由图示可知，线圈转过60。过程线圈中没有电流，从60。到180。过程有感应电流，由右手定

则可知，电流沿逆时针方向，是负的；从180。到240。过程中没有感应电流，从240。到360。过程中有

感应电流，由右手定则可知，感应电流沿顺时针方向，是正的，由图示图象可知，AC。错误，3正

确；

故选：B。

根据右手定则判断线框中感应电流的方向。由导体棒转动切割磁感线产生的感应电动势公式E=

和欧姆定律求解感应电流的大小。

本题要根据感应电动势公式和欧姆定律得到感应电流的表达式，再选择图象，是经常采用的方法。

5.答案：A

解析：解：AB、卫星绕地球做匀速圆周运动，处于完全失重状态，物体只受重力，故A正确，B错

误。

CD、物体只受重力，且重力提供向心力，不受支持力，故错误。

故选：A。

卫星绕地球做匀速圆周运动，处于完全失重状态，据此分析即可.

此题为简单题目，知道绕地球做匀速圆周运动的物体处于完全失重状态，卫星中的物体处于漂浮状

态，不受支持力.

6.答案：BD

解析：

以两人和球为研究对象，系统水平方向动量守恒，根据动量守恒列方程即可正确解答.该题比较简

单，考查了动量守恒定律的应用，注意该定律的应用条件，同时注意动量守恒定律公式的矢量性.注

意最终小球可能在甲手中，也可能在乙手中.

乙溜冰者的运动方向为正方向，根据动量守恒定律，

若最后球在甲手中，=（771^+m）v,解得U=翟|m/s=2m/s.

若最后球在乙手中，m^,vi=mfpv，解得u==^m/s=2.08m/s.故8、。正确，4、C错误；

故选BD。

7.答案：AB

解析：试题分析：铅笔在水平方向做匀速运动，而橡皮始终在铅笔的正下方，因此橡皮的水平方向

的分运动应该与铅笔的运动相同，是匀速直线运动，选项A正确。把铅笔的运动速度分解，一个分

量沿着绳子伸长的方向，一个沿着垂直于绳子方向，逆时针转动的效果，绳子方向的速度大小与铅

笔的速度大小之间有关系卜兔=%sin8,随着角度的增大，绳子方向的速度增大，这个速度的大小

就是橡皮的速度大小，即橡皮在竖直方向做加速运动，选项B正确。既然橡皮在水平方向是匀速运

动，竖直方向是加速运动，则其合运动是曲线运动，选项C错误。橡皮在图示位置时的速度大小为

'馥=V'a+v*=v”&in，8+1'选项D错误■>

考点：本题考查速度的分解，以及曲线运动的合成。

8.答案：BD

解析：解：根据左手定则可知a粒子所受的洛伦兹力的方向竖直向上，而电场力方向竖直向下，如图

所示，发现离子向下偏转，原因是电场力大于洛伦兹力；要使离子沿直线通过磁场，所以要么减小

电场力，要么增大洛伦兹力。

A、适当增大电场强度E,增大电场力，离子不会沿直线通过磁场；故A错误。

B、适当增大磁感强度B,可以增大洛伦兹力，故8正确。

CD、适当增大加速电场极板之间的距离，根据qU=可得：v=J乎；因此当增大加速电压时，

则粒子进入磁场的速率增加，因此增大洛伦兹力的大小，故C错误。正确。

故选：BD。

根据qU=gm*可得。=陛;a粒子带正电，根据左手定则可知，所受的洛伦兹力的方向竖直向上，

电场力方向竖直向下；由题意可知，发现离子向下偏转，若离子沿直线通过，则要么增大洛伦兹力，

要么降小电场力。

本题是综合性较强的题目，物体的运动分成两个阶段：在电场中的加速和在复合场中的匀速直线运

动。在解题时要注意过程分析和受力分析。

9.答案：CD

解析：解：A、由热力学定律，△〃=（2+”,物体吸收热量，同时对外做功，若对外做的功大于吸

收的热量，此时内能不会增加，所以物体的内能不一定增加；故A错误；

B、由热力学定律，△U=Q+W,物体吸收热量，同时对外做功，物体的内能不一定增加；故B错

误；

C、由热力学定律，△U=Q+W,物体吸收热量，同时对外做功，物体的内能不变，故C正确；

D、由热力学定律，△（/=（?+W,物体吸收热量，同时对外做功，若吸收热量大于对外做的功，则

内能增加，故。正确；

故选：CD。

改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。由热力学定律，可知对物体做功，物体的内能会增加；

物体对外做功，内能会减少。物体吸收热量，内能会增加：物体放出热量，内能会减少。

本题易错之处是有些同学把吸热和内能混为一谈。不假思索就认为物体吸热内能增加，物体放热内

能减少而错选A、B.而A和B中只谈到一种改变内能的方式，但并不能否认还可能存在着另一种改

变内能的方式-做功。

10.答案：AC

解析：解：A、机械波在传播振动形式的过程中，同时将能量由近及远传递，但介质不随波传播，故

A正确；

8、频率是由振源决定的，与振幅无关；故8错误；

C、所有的机械波均可以产生干涉、衍射现象；故C正确；

。、机械波是机械振动在介质中的传播过程，有机械振动，不一定有机械波，还必须有传播振动的

介质，不能在真空中传播；故。错误；

故选：AC.

机械波在传播振动形式的过程中同时传递了能量.频率由振源决定，波速由介质决定，都可以发生

干涉和衍射现象.

本题考查对机械波基本知识的理解和掌握情况.机械波的基本特点是：“不随波逐流”，频率由波

源决定，波速由介质决定.

11.答案：（1）接通电源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或

轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）；

(2)0.52；0.43；滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s；滑块的质量及挡光条总质量M；

⑶mgs；|(m+M)(£)2

解析：

(1)气垫导轨接通电源后可以认为是光滑的，若滑块在轨道上任何位置都能静止，说明轨道水平；

(2)掌握游标卡尺的读数方法，即主尺读数加上游标读数，不需估读；本实验中由于遮光条通过光电

门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度大小；

(3)比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒.

物理实验如何变化，正确理解实验原理都是解答实验的关键，同时加强物理基本规律在实验中的应

用.

解：(1)当气垫导轨接通电源后，导轨可以认为是光滑的，判断是否水平的方法是：接通电源，将滑

块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的(或轻推滑块，滑块能基本做匀速

直线运动).

(2)游标卡尺主尺读数为0.5cm,游标尺上第2个刻度与主尺上某一刻度对齐，则游标读数为2x

0.1mm=0.2mm=0.02cm,所以最终读数为：0.5cm+0.02cm=0.52cm；

由于遮光条通过光电门的时间极短，因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经过光电

门时的瞬时速度为：v==0.43m/s

根据实验原理可知，该实验中需要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能

是否守恒，故需要测量的物理量为：滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s,滑块的质量及挡光

条总质量”

(3)钩码和滑块所组成的系统为研究对象，其重力势能的减小量为mgs,系统动能的增量为：i(m+

M)弓尸,因此只要比较二者是否相等，即可验证系统机械能是否守恒.

12.答案:⑴簧；(2)2；10

解析：解：(1)由图甲所示电路图可知，闭合So,若Si、S2均向左闭合，则电压表测电阻箱电压，电

压表的示数为U1；若S1、52均向右闭合，电压表测R1电阻两端电压，电压表的示数为〃2，电路电流

为：/=§,电阻为：氏=牛=簧.

(2)由图甲所示电路图可知，闭合So,若Si、S2均向左闭合，则电压表测电阻箱两端电压，在闭合电

路中，电源电动势为：E=U+/(r+&)=U+g%,

A

则：2.=匕，+工，

7JUERE

由图乙所示图象可知，图象截距：6=5=0.5,则电源电动势为：E=2V,

E

图象斜率：上=保=咛=皆=5，

E△—R0.2

则电阻：Ri=kE=5x212=10/2；

故答案为：(1),；(2)2；10.

(1)分析清楚电路结构，由欧姆定律求出电路电流，然后由欧姆定律求出待测电阻阻值.

(2)根据闭合电路欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据函数表达式与图象求出电源电动势与电

阻阻值.

本题考查了求电源电动势与电阻阻值问题，分析清楚电路结构、应用串联电路特点与欧姆定律是正

确解题的前提与关键；处理图象问题时，求出图象的函数表达式是正确解题的关键.

13.答案：解：(1)从A到8由动能定理得：

1

-mvg9=mgLsin37°-nmgcos37°L

得力=6m/s；

(2)从B到静止在水平面的过程由动能定理得：

1,

0--mvg=—f/mgs

解得s=6m；

(3)设力作用的最短距离为Smm，根据动能定理可得：

FSmin—/imgs'—mgLsin37°—/j.mgLcos37°—0

解得：smin=8m

答：(1)物块到达B点的速度为6/n/s

(2)物块在水平面上滑行的距离为6m

(3)水平恒力作用的最短距离为8〃？

解析：(1)物块在斜面上做匀加速运动，在水平面上做匀减速运动，根据动能定理即可求解；

(2)从B到静止在水平面的过程，根据动能定理，即可求解；

(3)设力作用的最短距离，并由动能定理，即可求解。

考查牛顿第二定律与运动学公式的综合，掌握动能定理的应用，注意过程的选取，及力做功的正负。

14.答案：解：(1)行李开始做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：

行李的加速度为：a==l^g=lrn/s2.

匀加速直线运动通过的位移为：=—=-^—m=0.5m

经历的时间为：tl='=：s=ls

匀速直线运动的位移为：x2-l-xx-1.5m

时间为：t=—=—=1.5s

2V1

故行李从A到B运动的时间为：t="+t2=2.5s

(2)在行李匀加速运动的过程中，传送带的位移为：x2=vt=1m

则行李与传送带间的相对位移为：△x=到一/=0.5TH

摩擦产生的热量为：Q=