1、 - 1 - 山东省 2021 年普通高中学业水平等级考试名校仿真模拟卷 物物 理理 (时间：90 分钟 满分：100 分) 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。 1 234 90Th 具有放射性，发生一次 衰变成为新原子核 X 的同时，放出能量，下列说法正 确的是( ) A 234 90Th 核能放射出 粒子，说明其原子核内部有 粒子 B新核 X 的中子数为 143 C 234 90Th 核的质量等于新核 X 与 粒子的质量之和 D让 234 90Th 同其他的稳定元素结合成化合物，其半衰期将增大 命题意图 本题考查核反应、质量亏
2、损及半衰期的概念等知识。 B 234 90Th 核放射出 粒子，是由于原子核发生 衰变，核内的中子转化为一个质子和 一个电子时放出的，故选项 A 错误；根据质量数和电荷数守恒得新核的质子数为 91，质量数 为 234，则中子数为 23491143，故选项 B 正确；发生 衰变时会放出能量，由爱因斯坦 质能方程可知，反应前后质量不相等，故选项 C 错误；元素的半衰期是由元素本身决定，与 元素所处的物理和化学状态无关，故选项 D 错误。 2如图所示，水平放置、内壁光滑的密闭绝热气缸，被一锁定的绝热活塞分为体积相等 的a、b两部分。已知a部分气体为 1 mol 氧气，b部分气体为 2 mol 氧气，
3、两部分气体温度 相等，均可视为理想气体。解除锁定，活塞滑动一段距离后，两部分气体各自再次达到平衡 状态时，它们的体积分别为Va、Vb，温度分别为Ta、Tb。则下列说法正确的是( ) AVaVb，TaTb BVaVb，TaTb CVaVb，TaTb DVaTb 命题意图 本题以密闭绝热气缸中的理想气体为情境，考查理想气体状态方程、热力 学第一定律及其相关知识点。 D 设初状态时每部分理想气体的体积为V0，温度为T0，根据理想气体状态方程知，a 部分气体，p aV0 T0 R，b部分气体，p bV0 T0 2R，联立解得pb2pa。解除锁定后，活塞向左移动， VaTb，选项 D 正确。 3如图所示
4、，某小区门口自动升降杆的长度为L，A、B为横杆上两个质量均为m的小螺 帽，A在横杆的顶端，B与A的距离为L 3。杆从水平位置匀速转动至竖直位置的过程，下列说 法正确的是( ) AA、B的线速度大小之比为 11 BA、B的向心加速度大小之比为 31 C杆竖直时A、B的重力势能之比为 32 DA、B的机械能增加量之比为 32 命题意图 本题以生活中升降杆的运动为载体，考查描述圆周运动的物理量、重力势 能、机械能等知识，主要考查考生知识的运用和的推理能力。 D A、B同轴转动，角速度相同，线速度与转动半径成正比，故vAvBL2 3L32， A 错误；根据a 2r 可得aAaBL2 3L32，B 错误
5、；由于零势能面不确定，故 A、B的 重力势能之比不确定，C 错误；A、B做匀速圆周运动，动能不变，重力势能增加，机械能的 增加量等于重力势能的增加量，杆从水平位置匀速转动至竖直位置的过程，A的重力势能增加 量为mgL，B的重力势能增加量为2 3mgL，故 A、B的机械能增加量之比为 32，D 正确。 4电容式力传感器的原理如图所示，其中上板为固定电极，下板为可动电极。可动电极 的两端固定，当有压力作用于可动电极时，极板会发生形变，从而改变电容器的电容。已知 电流从灵敏电流计的正极流入时指针往右偏，则压力突然增大时( ) A电容器的电容变小 B电容器的电荷量不变 C灵敏电流计指针往左偏 D电池对
6、电容器充电 命题意图 本题以电容式力传感器为情境，考查电容器动态变化及其相关知识点。 D 当压力突然增大时，电容器可动电极形变变大，两极板之间的距离减小，借助平行 - 3 - 板电容器电容的决定式可知，电容器的电容增大，选项 A 错误；电容器两极板之间的电压U 不变，由电容定义式CQ U，可知电容器的电荷量增大，电池对电容器充电，灵敏电流计的指 针往右偏，选项 B、C 错误，D 正确。 5某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在 电子秤上，线圈上方有一 N 极朝下、竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止， 此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是( )
7、 A将磁铁 N 极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0 B将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于m0 C将磁铁 N 极加速插入线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视) D将磁铁 N 极匀速插入线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热 命题意图 本题以探究性实验为载体，考查感应电流的产生和方向判定、楞次定律的 推论及应用，考查考生的理解能力和推理能力。 C 将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈 中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可 知，在将磁铁插入线圈(无论是匀速、加速还
8、是减速)的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致 电子秤的示数大于m0，在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中，线圈与磁铁相互 吸引，导致电子秤的示数小于m0，A、B 错误；根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的 N 极加 速插入线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视)，C 正确；磁铁 N 极匀速插入 线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力所做的功等于线圈中产 生的焦耳热，D 错误。 6如图所示为“嫦娥五号”探测器探月过程的示意图。探测器在圆形轨道上运动，到 达轨道的A点时变轨进入椭圆轨道， 变轨前后的速度分别为v1和v2； 到达轨道的近月点B 时再次变轨进入近
9、月轨道绕月球做圆周运动，变轨前后的速度分别为v3和v4，则探测器 ( ) - 4 - A在A点变轨时需要加速 B在轨道上从A点运动到B点，速度变小 C在轨道上B点的加速度大于在轨道上B点的加速度 D四个速度大小关系满足v3v4v1v2 命题意图 本题考查了万有引力定律的应用以及卫星变轨，意在考查考生的分析综合 能力。 D 探测器由A点从高层轨道进入轨道低层，需要减速，A 错误；探测器在轨道 上由A点运动到B点的过程中，万有引力做正功，引力势能减小、动能增加，探测器的速度 变大， B 错误； 探测器在轨道上经过B点以及在轨道上经过B点时， 受到月球的引力相同， 根据牛顿第二定律可知探测器两次经过
10、B点的加速度相同，C 错误；由以上分析可知，v1v2、 v3v2，探测器在轨道上经过B点时，点火减速，进入轨道，故v3v4，探测器在轨道和 轨道上运行时，由GMm r 2mv 2 r得 v GM r ，则有v4v1，由以上可得v3v4v1v2，D 正确。 7如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中。某种单色光在介质中传 输，经过多次全反射后从右端射出。若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角 2出 射，则此介质的折射率为( ) A 1sin 2 B 1cos 2 C 1cos 2 D 1sin2 命题意图 本题以单色光在长直细圆柱体中的传播为情境，考查全反射、折射定律及 其相关知
11、识点。 D 设此介质折射率为n，光线以全反射临界角传输，则 sin C1 n，从右端出射时，设 入射角为r，则rC90，折射角为，根据折射定律有nsin sin r ，联立解得n 1sin 2，选项 D 正确。 8如图所示，AB是半径为R的四分之一圆弧轨道，轨道底端B点与水平轨道BC相切， 水平轨道又在C点与足够长的斜面轨道CD平滑连接，轨道B处有一挡板(厚度不计)。在圆弧 轨道上静止摆放着N个半径为r(rR)的光滑刚性小球，恰好将AB轨道铺满，小球从A到B - 5 - 依次标记为 1、2、3、N号。现将B处挡板抽走，N个小球均开始运动，不计一切摩擦， 考虑小球从AB向CD的运动过程，下列说法
12、正确的是( ) AN个小球在离开圆弧轨道的过程中均做匀速圆周运动 B1 号小球第一次经过B点的速度一定小于 2gR C1 号小球第一次经过B点的向心加速度一定等于 2g D1 号小球第一次沿CD斜面上升的最大高度为R 命题意图 本题考查圆周运动、机械能及其相关知识点，考查的核心素养是物理观念 和科学思维。 B 由于后面小球对前面小球的推力作用，N个小球在离开圆弧轨道的过程中均做加速 圆周运动，选项 A 错误；将所有小球看成一个整体，对整体，在AB段时，经分析可知其重心 低于R 2，则 1 2mv 2mgR 2，则第 1 个小球到达最低点的速度 vgR，则在B点时 1 号球的向心加速 度av 2
13、 Rg,1 号球沿斜面上升时，若仅有 1 号球，则上升的最大高度 h满足m1gh1 2m 1v 2，则 hL，A会碰到挡板后以原速率返回，再继续减速后停止。 最终A停止时距离O点的距离为 sAL(sAL)1.5 m。 (1 分) (2)(本问不管是否讨论只按情形赋分，如果没有情形，情形中方程可相应赋分) 爆炸后A、B分开，可能有三种情形。 情形，A、B反向运动，A碰到挡板后反弹，再与B相遇，以向右为正方向 2mv0mvBmvA (1 分) sA v 2 A 2g sB v 2 B 2g (1 分) sAsB2L10 m (1 分) 由以上可解得vB( 191) m/s，vA( 191) m/s
14、 sA 19 2 4 2.8 m2 m sB 19 2 4 7.2 m3 m，符合题意 (1 分) - 14 - Q21 2mv 2 A1 2mv 2 B1 22mv 2 0 解得Q219 J (1 分) 情形，A、B反向运动，A未碰到挡板，B反弹后与A相遇 2mv0mvBmvA sA v 2 A 2g sB v 2 B 2g sBsA2(LL) (1 分) 由以上可解得vB7 m/s，vA5 m/s sA6.25 m2 m 与预设相矛盾。 (1 分) 情形，A、B同向运动，A慢B快，B反弹后与A相遇 2mv0mvAmvB sA v 2 A 2g sB v 2 B 2g sAsB2(LL)6
15、m (1 分) 以上方程联立后无解。 故最小值Q219 J。 (1 分) 答案 (1)1.5 m (2)19 J 18 (16 分)如图甲所示， 在平面直角坐标系xOy中关于x轴对称放置两平行金属板A、B， A、B板的左端均在y轴上，两板间距离d6.0 cm，板长均为L11.8 cm，距两板右端L2 28 cm 处放置有一足够长的垂直x轴的荧光屏，两者之间的区域分布着匀强磁场，磁感应强度 大小B1.0 T，方向垂直坐标平面向里。大量比荷为q m5.010 4 C/kg 的带负电粒子以速度 v06.010 3 m/s 从坐标原点 O连续不断沿x轴正向射入板间，离开板间电场后进入磁场，最 后打在荧
16、光屏上。在两板间加上如图乙所示的交流电压，不计粒子重力，不考虑场的边缘效 应和粒子的相对论效应，求： (1)t00 时刻发射的粒子离开电场时的速度大小及偏转距离； (2)粒子打在荧光屏上的范围； (3)粒子在磁场中的运动时间。 - 15 - 甲 乙 命题意图 本题考查带电粒子在电、磁场中的运动，意在考查考生对圆周运动等知识 的理解与应用情况。 解析 (1)粒子穿过偏转电场的时间 tL 1 v0310 6 sT (1 分) qU d ma (1 分) 解得a810 9 m/s2 t00 时刻，粒子从偏转电场飞出时的竖直分速度 vya2t 3 at 38.010 3 m/s (1 分) 飞出时速度
17、大小为vv 2 0v 2 y1.010 4 m/s (1 分) 偏转距离y1 2a 2 3t 2 a2 3t 1 3t 1 2a 1 3t 2 (1 分) 解得y2.8 cm。 (1 分) (2)由题意知，所有粒子飞出电场时的速度大小和方向均相同，则所有粒子在磁场中的运 动时间均相同。 粒子飞出电场时的方向与水平方向成角，有 tan v y v0 4 3 (1 分) 在磁场中，有qvBmv 2 R 解得R20 cm (1 分) 粒子在磁场中的轨迹如图所示，由几何关系可知 L2Rsin Rsin (1 分) - 16 - 解得 sin 3 5 粒子在磁场中运动过程中沿y轴正方向的偏移距离均为 y
18、Rcos Rcos 4 cm (1 分) t00 时刻的粒子在荧光屏上的纵坐标Yyy6.8 cm (1 分) t0210 6 s 时刻进入电场的粒子在电场中偏移 y1 2(a) 1 3t 2 a 1 3t 2 3t 1 2a 2 3t 2 0.4 cm (1 分) t0210 6 s 时刻进入电场的粒子在荧光屏上的纵坐标 Yyy3.6 cm (1 分) 即纵坐标范围为 3.6 cmy6.8 cm。 (3)粒子在磁场中运动的周期为T2m qB (1 分) 粒子在磁场中的偏转角度 90 (1 分) 粒子在磁场中的运动时间为tm 2qB3.1410 5 s。 (1 分) 答案 (1)2.8 cm (2)3.6 cmy6.8 cm (3)3.1410 5 s
