2021年山东省济宁市高考物理一模试卷(含答案)

2021年山东省济宁市高考物理一模试卷

一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）

1.下列说法中正确的是（）

A.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增加，原子的电势能减少

B.氢原子被激发后发出的可见光光子的能量大于紫外线光子的能量

C.a射线是由原子核内放射出的氨核，与/?射线和y射线相比它具有较强的穿透能力

D.放射性元素的半衰期会随温度或压强的变化而变化

2.蹦极是一项富有挑战性的运动，运动员将弹性绳的一端系在身上，另一端固定在高

处，然后运动员从高处跳下，如图所示。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位

置，c点是运动员所到达的最低点。在运动员从a点到c点的运动过程中，忽略空气

阻力，下列说法正确的是（）

A.运动员的速度一直增大

B.运动员始终处于失重状态

C.人的动量最大时，绳对人的拉力等于人所受的重力

D.运动员克服弹力做的功等于重力对运动员做的功

3.若将变压器输出的交流信号按图所示与示波器连接，对示波器调节后，在荧光屏上出现的波形

4.如图，执行任务的“歼20”战机正沿直线斜向下加速俯冲。将“歼20”

简化为质点“。”，用G表示它受到的重力，尸表示除重力外其他作

用力的等效力，则图中能正确表示此过程中战机受力情况的是（）

G*

5.在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，提供的器材有：铁架台、铁夹、细线、有孔的小

铁球、秒表、米尺，还需补充的器材是（）

6.阿尔法磁谱仪（简称AMS）,是人类送入太空的第一台磁谱仪，其核心部分是

中国研制的一台用锄铁硼材料制成的大型永磁体。AMS将在太空中寻找反物

质、暗物质等，来回答有关宇宙起源的重要问题。反物质是指由质量相同但

电荷符号相反的反电子（即正电子）、反质子和反中子组成的反原子构成的物质。4Ms原理是利

用这些物质的粒子在磁场中运动时表现出的不同特点来探测的。如图所示，是三种等速粒子在

永磁体形成的磁场内的运动轨迹，下面对这三种粒子判断可能正确的是（）

A.a粒子是反质子，b粒子是反电子B.a粒子是反质子，c粒子是反电子

c.b粒子是反质子，c粒子是反电子D.C粒子是反质子，b粒子是反电子

7.如图所示，物体4B质量分别为m和2nl.物体4静止在竖直的轻弹簧上面，物体B用

细线悬挂起来，4、B紧挨在一起但4、B之间无压力，已知重力加速度为g.某时刻

将细线剪断，则细线剪断瞬间，B对4的压力大小为（）

A.0

B.-mg

3

C.4mg

3

D.2mg

8.如图所示，拖拉机拉着耙耕地，拉力F与水平方向成a角，若将该力沿水平和竖直方向分解，则

它的水平分力为（）

A.FsinaB.FcosaC.FtanaD.上

sina

二、多选题（本大题共4小题，共16・0分）

9.如图甲所示，在某电场中建立%坐标轴，A.8为%轴上的两点，A%D/分别为4、8两点在工轴上

的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图

乙所示，Ep.和与3分别表示电子在4B两点时的电势能。则下列说法中正确的是

A.该电场一定不是孤立的点电荷形成的电场

B.A点的电场强度小于B点的电场强度

C.电子由4点运动到B点的过程中电场力对其所做的功勿=EpA-EpB

D.电子在4点的动能小于在B点的动能

10.“嫦娥四号”月球探测器在奔月飞行过程中，在月球上空的某次变轨

是由椭圆轨道a变为近月圆形轨道b,不计变轨时探测器质量的变化，

如图所示，a、b两轨道相切于P点，下列说法正确的是（）

A.探测器在a轨道上P点的速率与在b轨道上P点的速率相同

B.探测器在a轨道上P点所受月球引力与在b轨道上P点所受月球引力相同

C.探测器在a轨道上P点的加速度大于在b轨道上P点的加速度

D.探测器在a轨道上P点的动能大于在b轨道上P点的动能

11.如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L正

常发光，如果滑动变阻器的滑片向b端滑动，贝心）

A.电灯L更亮，电流表的示数增大

B.电灯L更亮，电流表的示数减小

C.电灯L电压增大，电流表的示数减小

D.电灯L变暗，电流表的示数增大

12.如图所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑

的重球。当整个装置沿水平面向左减速运动的过程中，关于重球所受各力做

功情况的说法中正确的是（）

A.重力不做功

B.斜面对球的弹力一定做正功

C.挡板对球的弹力可能不做功

D.挡板对球的弹力一定做负功

三、实验题（本大题共2小题，共20.0分）

13.某课外小组在参观工厂时，看到一丢弃不同的电池，同学们想用物理上学到的知识来测定这个

电池的电动势和内阻，已知这个电池的电动势约为11〜13%内阻小于30,由于直流电压表量

程只有3匕需要将这只电压表通过连接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为15V的电压

表，然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，以下是他们的实验操作过程：

（1）把电压表量程扩大，实验电路图如图甲所示，实验步骤如下，完成填空：

第一步：按电路图连接实物

第二步：把滑动变阻器滑片移到最右端，把电阻箱阻值调到零

第三步：闭合开关，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为3U

第四步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为_____V

第五步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为15V的电压

表

（2）实验可供选择的器材有：

A.电压表（量程为3匕内阻约为2k0）

8电流表（量程为34内阻约为0.14）

C.电阻箱（阻值范围0〜99990）

D电阻箱（阻值范围0〜9990）

£滑动变阻器（阻值为0〜200,额定电流24）

E滑动变阻器（阻值为0〜20W2）

回答：电阻箱应选,滑动变阻器应选.

（3）用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电池电动势E和内阻r,实验电路如图乙所示,

得到多组电压U和电流/的值，并作出U-/图线如图丙所示，可知电池的电动势为_____V,内

阻为______n.

14.（1）如图所示，游标卡尺的读数为cm；

（2）如图所示，电流表接0〜0.6A量程，电流表的读数为_____A.

5cm67

出吊巾吊在卅1

O5101520

四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

15.如图所示，四分之一圆40B为透明柱状介质的横截面，半径为R,折H

射率为：，建立直角坐标系Oxy,y轴与半径48平行，且与横截面相切----。N

于原点。。一束平行单色光沿%轴正方向射向整个介质，紧贴半径放

置一遮光板4C,AC长为ZR，不考虑反射光的影响；取旧=4.58，

s

R=1.73»求：

①x轴正半轴上被光照亮的区域长度是多少？

②从光线经过AB面开始计时，到达x轴正半轴上明亮区域两端的两束光线经过的时间差是多少？已

知光速为c。

选做部分.一定质量理想气体的p-V图象如图所示，其中arb为等

容过程，b-c为等压过程，era为等温过程，已知气体在状态a时的温度7；=300K,在状态b

时的体积匕=22.4L求:

(1)气体在状态b时的温度7；;

(2)气体在状态c时的体积匕；

(3)试比较气体由状态b到状态c过程从外界吸收的热量Q与对外做功勿的大小关系，并简要说明理由.

17.如图所示，一个质量m=5kg的物体放在光滑水平面上.对物体施加一个F=10N的水平拉

力，使物体由静止开始做匀加速直线运动.求：

ZZZZ/Z/Z///ZZZZ//

(1)物体加速度的大小a；

(2)第2s末物体速度的大小u

(3)物体在t=2.0s内通过的距离％.

18.如图所示，绝缘的粗糙水平桌面高为h=1.25巾、长为s=2m,桌面上方有一个水平向左的匀

强电场。一个质量为m=2x103kg、带电量为q=+2.5x10sC的小物体自桌面的左端4点以

初速度,=6m/s向右滑行，离开桌子边缘B后，落在水平地面上。点。C点与B点的水平距离x=

1m,物体与桌面间的动摩擦因数为0.4,不计空气阻力，取g=10m/s2。

(1)小物体离开桌子边缘B的速度多大？

(2)水平向左匀强电场的电场强度E为多大？

(3)为使小物体离开桌面边缘B后水平距离加倍，即x'=2x,某同学认为可以在桌子边缘B的右侧空

间加一竖直方向的匀强电场E',请你求出该电场的电场强度E'。

参考答案及解析

L答案：A

解析：解：4电子绕原子核做圆周运动时由库伦力提供向心力故有皿=血也，

r

则电子的动能理=工小2=敌

K22r

故电子由高能级跃迁到较低能级时轨道半径减小，故电子的动能增大.

当电子由较高能级向较低能级跃迁时，库伦力对电子做正功，电势能减小.故A正确.

B：紫外线的频率大于可见光，由激发后光子的能量E=抽得：频率越大能量越大，故8错误.

C：a射线电离最强，穿透最弱，y射线电离最弱，穿透最强.故C错误.

D-.放射性元素的半衰期是由原子核内的结构决定的，与温度或压强无关.故。错误.

故选：A

电子绕原子核做圆周运动时动能和轨道半径之间的关系:小R=m比,根据式子判断动能势能的变化.

7*2T

紫外线的频率大于可见光，根据发出的光子能量与可见光的能量比较去判断.

a射线电离最强，穿透最弱，y射线电离最弱，穿透最强.

放射性元素的半衰期是由原子核内的结构决定的，与温度或压强无关.

A选项比较常见，给我们提供了一种分析或计算动能和电势能的方法，同学们一定要掌握.其余选项

分别考察E=/iy,射线的特点，半衰期的决定因素等基础知识，一定要记忆牢固.

2.答案：C

解析：解：4、在运动员从a点到c点的运动过程中随着弹性绳的伸长，拉力不断变大，开始阶段，

运动员的重力大于绳的拉力，运动员做加速运动；随着拉力增大，后来绳的拉力大于运动员的重力，

运动员受到的合力向上，运动员做减速运动，故速度先增大后减小，故A错误。

8、开始阶段，运动员的重力大于绳的拉力，加速度向下，运动员处于失重；随着拉力增大，后来绳

的拉力大于运动员的重力，加速度向上，运动员处于超重，故B错误；

C、运动员的速度先增大后减小，当加速度为零时，速度最大，此时动量最大，此时绳对人的拉力等

于人所受的重力，故C正确；

。、运动员在a点的速度向下，在c点的速度为零，则从a点到c点的运动过程中，动能变化量为负值，

由动能定理知外力对运动员做的总功是负值，则运动员克服弹力做的功大于重力对运动员做的功，

故。错误。

故选：c«

在运动员从a点到c点的运动过程中，开始阶段，运动员的重力大于绳的拉力，运动员做加速运动，

后来绳的拉力大于运动员的重力，运动员做减速运动，分析可知，拉力等于重力时，运动员的速度

最大。根据牛顿第二定律分析加速度的变化。根据动能定理分析运动员克服弹力做的功与重力对运

动员做的功关系。

本题关键要正确分析运动员在运动的过程中的受力情况，结合拉力的可变性，分析运动员的运动情

况。

3.答案:C

解析：解：二极管。具有单向导电性，只允许交流电的正半个周期的电流通过，所以示波管只能显

示半个波形；电流在示波管的y输入，所以在竖直方向上显示输入的正弦波。所以选项c正确，选

项A8力均错误。

故选：Co

二极管。具有单向导电性，只允许交流电的正半周通过；电流在示波管制输入，所以在竖直方向上

显示输入的正弦波.

该题考查二极管的单向导电性和示波器的基本应用，明确各旋钮的用途是解题的关键.属于基础题

目.

4.答案：A

解析：解：“歼-20”战机沿直线斜向下加速俯冲，加速度方向与速度方向相同，合外力方向与加

速度方向又相同，所以合力方向与速度方向相同，根据力的合成可知，合力沿斜向下的方向，故其

受到的其他作用力的等效力应沿右上方才合使合力沿图中虚线方向，故A正确，8CO错误。

故选：Ao

明确战机的运动状态，确定加速度方向从而明确合外力的方向，再根据力的合成规律即可确定受力

情况。

本题考查了加速直线运动加速度与速度方向的关系及合外力与加速度方向的关系，根据力的合成规

律即可判断。

5.答案：D

解析：解：在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，提供的器材有：铁架台、铁夹、细线、有

孔的小铁球、秒表、刻度尺，因为测量小球的直径需要游标卡尺或螺旋测微器，所以还需器材是游

标卡尺或螺旋测微器.。选项中是游标卡尺.

故选：D.

根据“探究单摆周期与摆长的关系”的实验的原理确定实验所需的器材.

本题关键是要能熟知“探究单摆周期与摆长的关系”的实验原理，根据实验原理选择恰当的器材.

6.答案：C

解析：解：首先由左手定则可知，向左偏转的粒子带正电，向右偏转的粒子带负电，根邮=学可

qB

知，等速的反质子比反电子的运动半径大；反质子带负电，反电子带正电，由此可得:b可能为反质

子，c可能为反电子。故C正确，错误。

故选：Co

根据左手定则分析受力方向，从而确定粒子的电性，再根据粒子在磁场中运动半径公式确定半径大

小，从而确定各粒子。

本题考查带电粒子在磁场中运动规律的应用，要注意明确利用左手定则分析受力时，对于负电荷四

指要指向运动的反方向。

7.答案：B

解析：解：细线剪断瞬间，先考虑AB整体，受重力、支持力，合力等于B的重力，故：

〜=（乃1+mB^a

再分析物体8,有：

mBg-N=mBa

联立解得：

N=2mg

3

根据牛顿第三定律，B对A的压力为2巾0

3

故选:B.

细线剪断瞬间，先考虑整体，根据牛顿第二定律求解加速度；再考虑B,根据牛顿第二定律列式

求解弹力；最后根据牛顿第三定律列式求解B对4的压力.

本题关键是先采用整体法求解加速度，再隔离物体B并根据牛顿第二定律列式求解，不难.

8.答案：B

解析：解：根据平行四边形定则，以F为对角线作平行四动形，如图。—

则有尸2=Fcosa；：

故选：B。F?

根据平行四边形定则，以F为对角线作平行四边形，由数学知识求解竖直方向的分力.

本题是简单的分解问题，运用平行四边形定则作图求解，比较简单.

9.答案：AC

解析：解：AB,根据功能关系知，E『q<p,E=%得：E=即有4=qE,根据数学知

识可知，图线的斜率k=qE,则知E保持不变，说明电场强度不变，所以该电场一定是匀强电场，

一定不是孤立点电荷形成的电场，E4=Ep.故A正确，8错误.

AD

C、电子由4点运动到B点的过程中，由功能关系可得，电场力对其所做的功W=Ep4-EpB.故C正

确.

。、根据能量守恒定律得知I，电子从4到B电势能增大，动能减小.即电子在4点的动能大于在B点的

动能.故。错误.

故选：AC

根据功能关系知，E=q(p,E=%得：E=2•彩，分析图象的斜率与场强的关系，判断场强的

'AXqAX

变化.电子只受电场力，则电场力做功等于动能的增加量，分析各图中图象与位移的关系可判断电

场强度如何变化，结合功能关系分析即可.

本题要求学生能从图象中判断出物理量的变化规律.关键要掌握电势能与电势的关系耳,=qw，场强

与电势差的关系后=皿，还要把握常见电场中的场强的分布特点及坐标中图象的意义.

△X

10.答案：BD

解析：解：4、探测器在P点变轨，则从低轨道向高轨道变化时，必要做离心运动，须加速，所以探

测器在高轨道的P点速度大于低轨在P的速度，故A错误；

8、探测器在两个轨道上P点的引力均是由月球对它的万有引力提供，所以引力相等，故8正确；

C、由于引力相等，据牛顿第二定律，两个轨道在P点的加速度也相等，故C错误；

D、由选项A的分析知道，在P点，v>v,所以动能。，故。正确；

UUK.U.KU

故选：BD.

嫦娥四号从地月转移轨道修正至进入环月圆轨道的过程中有近月制动过程，此过程中发动机对卫星

做负功，卫星的机械能减小；根据万有引力提供向心力可以接的速度与轨道半径的关系，可知判断

速度大小的变化，从而可以判断动能的变化；根据卫星的变轨原理判断速度的变化情况；根据速度

与周期和轨道半径的关系判断探测器的速度。

本题主要考查了万有引力定律的应用，要熟悉卫星变轨原理，并能由此判定此过程中卫星机械能的

变化关系，知道卫星轨道与周期的关系。

11.答案：BC

解析：解：滑动变阻器的滑片向b端滑动过程，变阻器接入电路的电阻增大，勺增大，外电路总R增

大，由欧姆定律得知总电流/减小，路端电压0=后-）增大，电灯L的电压等于路端电压，所以电

灯L更亮，电流表的示数减小，故错误，8c正确。

故选：BC.

滑动变阻器的滑片向b端滑动过程，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由欧姆定律分

析总电流的变化和路端电压的变化，来判断电灯亮度和电流表示数的变化。

本题是简单的电路动态分析问题。对于路端电压也可以直接根据路端电压随外电阻增大而增大判断

变化。

12.答案：ABD

解析：解：4、对小球进行受力分析如图：小球受到竖直向下的重力mg,斜

面的垂直斜面向上的弹力可2,挡板对它水平向左的弹力N］，\*―

而小球位移方向水平向左，所以只有重力方向与位移方向垂直，其他力都不

垂直，故只有重力不做功，其它两个力都做功，故A正确。_______

8、由于整个装置向左减速运动，加速度水平向右，竖直方向受力平衡，则得（G

外装0,且N2与位移的夹角为锐角，斜面对球的弹力一定做正功。故8正确。

C、D、设加速度为a,斜面的倾角为a,根据牛顿第二定律得

竖直方向：N2cosa-mg=0

水平方向：-N2sina=ma

由上分析得知，为不变，N】K0,

因为挡板对球的弹力N1的方向与位移方向相反，所以此一定做负功。故C错误，。正确。

故选：ABD.

本题首先分析小球的受力，根据牛顿第二定律分析斜面和挡板的弹力是否存在。判断一个力是否做

功，关键看力的方向与位移方向是否垂直，若垂直则不做功，若不垂直，则做功。根据力与位移的

夹角判断功的正负。

该题考查了牛顿第二定律以及力做功的条件，对于功要注意看力的方向与位移方向是否垂直，若垂

直则不做功，若不垂直，则做功

13.答案：0.6CE11.52.5

解析：解：（1）把3V的直流电压表接一电阻箱，改装为量程为15V的电压表时，将直流电压表与电阻

箱串联，整个作为一只电压表，据题分析，电阻箱阻值调到零，电压表读数为BU,则知把电阻箱阻

值调到适当值，使电压表读数为0.6人

(2)由题，电压表的量程为3V,内阻约为2k0,要改装成15V的电压表，根据串联电路的特点可知，

所串联的电阻箱电阻应为4'2上0=81。.故电阻箱应选。；在分压电路中，为方便调节，滑动变阻

器选用阻值较小的，即选及

(3)由丙读出，外电路断路时，电压表的电压为U=2.3V,则电源的电动势为E=2.3x5=11.5V,

内阻为r=地=丝2"=2.50.

A/1.6

故答案为：(1)0.6(2)CE(3)11.52.5

(1)明确改装原理，根据改装后的电阻关系可明确应调节到的阻值；

(2)根据串联电路的特点，可确定出电阻箱的电阻与电压表内阻的关系，选择电阻箱的规格.在分压

电路中，为方便调节，滑动变阻器选用阻值较小的.

(3)由于电压表的表盘没变，改装后的电压表的读数应为电压表读数的3倍.U/图线纵轴截距的3倍

表示电动势，斜率的3倍大小等于电池的内阻.

本题涉及电表的改装和测量电动势和内电阻的实验；改装原理是串联电路的特点.而伏安法测量电

源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律，要注意路端电压应为改装后电压表的读数.

14.答案：5.0150.16

解析：解：游标卡尺的精度为0.05nun,故读数为：50mm+3x0.05=50.15mm—5.015cm；

电流表量程为0.64故最小分度为0.024则估读到0.01,读作：0.164

故答案为：5.015；0.16o

游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读；

电流表的读数要注意量程和估读位数。

解决本题的关键掌握游标卡尺和电流表的读数方法,游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，

不需估读；电流表读数时耍先根据量程确定最小分度，从而明确是否需要估读。

15.答案：解：①当光线从4B上部某位置入射时，

在介质内部曲面处恰好发生全反射，记此位置为

D,光线经过折射后与x轴交点E坐标记为设

全反射临界角为C,贝！lsinC=1

n

由几何关系可得/=J-R

1cosC

解得％=2R

13

光线从C点入射时经过介质折射后与x轴交点记为G,坐标记为

根据折射定律得

兀=皿

sina

在AAFG中，根据正弦定理得

Rx2-R

sin(180。。)sin(0a)

解得当=如无■面RR

29

综上得%轴有光线照亮的区域长度为%X='囱3RR2.R«2.8R

2193

②光在介质中传播速度为D=£

n

在△4DE中，DE=RtanC

光线从4B面传到E所用时间为：=3①=次

1VC12c

在AAFG中，根据正弦定理得

—g—==-^―

sin(180°/5)sin(/?a)sina

光线从4B面传到G所用时间为t,=04=显曲应力标R

217c4c9c

故所求时间之差为△t=t,t,=6返如五“£四七3

214C9C12CC

答：①%轴正半轴上被光照亮的区域长度是2.8R。

②从光线经过AB面开始计时，到达X轴正半轴上明亮区域两端的两束光线经过的时间差是阴”。

C

解析：①当光从B。面射出时能照到x轴上，画出光线射至后。面上恰好发生全反射的光路，根据临界

角公式sinC=J■和几何关系相结合求解了轴正半轴上被光照亮的区域长度。②根据"=£求出光在介

nn

质中传播速度，由几何关系求出光线在介质内外传播的距离，从而求得从光线经过4B面开始计时，

到达x轴正半轴上明亮区域两端的两束光线经过的时间差。

此题考查光的折射定律的应用，解题的关键是作出光路图，运用几何知识辅助分析，结合折射定律

和数学知识进行求解。

16.答案：解：(l)arb为等容过程，Pa=3atm,=latm,T。=300K

根据查理定律得勺=%

pT

b»

解得Tb=100K

(2)由图Q=latm,Va=Vb=22.4L

根据玻意耳定律得，PVa=PVVC=67.2L

(3)气体由状态b到状态c过程,气体体积增大，气体对外做功,W<0,温度升高，内能增大，△U>