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1、绝密启用前2021年普通高等学校招生全国统一考试（山东卷）物 理注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。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.在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的;；P b,其衰变方程为；P b-；Bi+X。以下说法正确的是（）A.衰变方程中的X是
2、电子B,升高温度可以加快：；Pb的衰变C.记Pb与;B i的质量差等于衰变的质量亏损D.方程中的X来自于声P b内质子向中子的转化【答案】A【解析】【分析】【详解】A.根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；B.半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B错误；C.2；P b与2tB i和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；D.方程中的X来自于2；P b内中子向质子的转化，D错误。故选Ao2.如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮
3、，上浮过程中，小瓶内气体（）A.内能减少B.对外界做正功C.增加的内能大于吸收的热量D.增加的内能等于吸收的热量【答案】B【解析】【分析】【详解】A.由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A 错误；B.在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程叽CT气体体积膨胀，对外界做正功，B 正确；C D.由 A B 分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，C D 错误。故选B。3.如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L 的轻质细杆，一
4、端可绕竖直光滑轴。转动，另一端与质量为机的小木块相连。木块以水平初速度%出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为（）67iL【答案】B【解析】【分析】【详解】在运动过程中，只有摩擦力做功，而摩擦力做功与路径有关，根据动能定理-f -2TT L=O-y/nVp可得摩擦力的大小24nL故选Bo4.血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带,压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强,体积为匕每次挤压气囊都能将60cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5%,压强计示数为150m
5、mHg。已知大气压强等于750mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则 夕 等 于（)加压气囊【答案】D【解析】【分析】【详解】根据玻意耳定律可知P 7 +5p（）.=P1 x5K已知Po=750mmHg,Vo=60cm3,p、=750mmHg+150mmHg=900mmHg代入数据整理得V=60cm3故选D。5.从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。己知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆
6、平台的作用力大小之比为（）A.9：1B.9：2C.36：1D.72：1【答案】B【分 析】【详 解】悬停时所受平台的作用力等于万有引力，根据l -mMF=G-z-R2可得F祝融=G 火相祝融.G ”加工兔一 2 82=2F玉兔 火火2-22 2故 选Bo6.如图甲所示，边 长 为。的正方形，四个顶点上分别固定一个电荷量为+4的点电荷；在0 4 x 巫a区间，x轴 上 电 势。的变化曲线如图乙所示。现将一电荷量为一。的点 电 荷P2置 于 正 方 形 的 中 心。点，此时每个点电荷所受库仑力的合力均为零。若 将 尸 沿x轴向右略B.0 =释 放 后P将向左运动C.Q=2 1 +lq,释放后尸将向
7、右运动D.0=2 +),释放后尸将向左运动【答 案】C【解 析】【分 析】【详解】对y 轴正向的点电荷，由平衡知识可得岳高 解得。=因在Ox a、由于b e 段距离不变，下行过程中加速度大，上行过程中加速度小，所以金属板下行过经过b点时的速度大于上行经过b 点时的速度，AB正确；CD.I 区域产生的安培力总是大于沿斜面向下的作用力，所以金属棒一定能回到无磁场区域，由于整个过程中电流通过金属棒产生焦耳热，金属棒的机械能减少，所以金属棒不能回到。处，C 错误，D 正确.故选ABDo三、非选择题：本题共6 小题，共 60分。1 3.某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实
8、验步骤如下：固定好手机，打开录音功能；从一定高度由静止释放乒乓球；手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。碰撞次序1234567碰撞时刻（S）1.1 21.5 8 2.0 0 2.4 0 2.7 83.1 4 3.4 7根据实验数据，回答下列向题：（1）利用碰撞时间间隔，计算出第3次 碰 撞 后 乒 乓 球 的 弹 起 高 度 为/（保留2位有效数字，当地重力加速度g =9.8 0 m/s 2）。（2）设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为4,则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的 倍（用左表示），第
9、3次碰撞过程中k=（保留2位有效数字）。（3）由于存在空气阻力，第（1）问 中 计 算 的 弹 起 高 度（填“高于”或“低于”）实际弹起高度。【答案】.0.2 0 （2）.-k2 0.9 5 .高于【解析】【分析】【详解】（1）1 第3次碰撞到第4次碰撞用时=2.4 0 s-2.0 0 s =0.4 0 s,根据竖直上抛和自由落体运动的对称性可知第3次碰撞后乒乓球弹起的高度为4=；g（）2 =；x9.8 2 x0.2 2 m 7 0.2 0 m（2）2 碰撞后弹起瞬间速度为h，碰撞前瞬间速度为匕，根据题意可知七=攵则每次碰撞损失的动能与碰撞前动能的比值为1-k21 22 g1 22 3 第3
10、次碰撞前瞬间速度为第2次碰后从最高点落地瞬间的速度u=g/=(2.00-1.582 应=0.21g第3次碰撞后瞬间速度为n =gt=(2.40-2.002)g=0.20g则第3次碰撞过程中（3）4由于存在空气阻力，乒乓球在上升过程中受到向下的阻力和重力，加速度变大，上升的高度变小，所 以 第（1）问中计算的弹起高度高于实际弹起的高度。14.热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有:图甲待 测 热 敏 电 阻（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；电源E（电动势1.5V,内阻r约 为0.5。）；电阻箱R（阻值范围0 9999.99Q）
11、；滑动变阻器4 （最大阻值20。）；滑动变阻器&（最大阻值2000Q）；微 安 表（量程IOORA,内阻等于2500C）；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：按图示连接电路；闭合S|、S2,调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S 2,调节电阻箱，使微安表指针半偏；记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用（填“4”或“R J）。（2）请用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图（不含温控装置）连接成完整电路（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6
12、 0 0 0.0 0。，该温度下热敏电阻的测量值为Q （结果保留到个位），该测量值（填“大于”或“小于”）真实值。（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐（填“增大”或“减小”）。【答案】.4.3 5 0 0 .大于.减小【解析】【分析】【详解】（1）1 用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S 2 闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器前半部分并联，滑动变阻器的阻值越小，S 2 闭合前、后该部分电阻变化越小，从而电压的值变化越小，故滑动变阻器应选几（2）2 电路连接图如图所示（3）3 微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2
13、倍，即RT+RUA=6 0 0 0 Q可得RT=3 5 0 0 Q 4 当断开S 2,微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而认为电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。（4）5 由于是I n%图像，当温度7升高时，T 减小，从图中可以看出山 先 减小，从而以 减小，因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。1 5.超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为6。一细束脉冲激光垂直第一个
14、棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离d =1 0 0.0 m m,脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为勺=0和，=五。取2 43 4 5s i n 3 7 =,c o s 3 7 =,7=1.8 9 0 o5 5 V7（1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求8的取值范围；（2）若。=3 7。，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在 空 气 中 的 路 程 差（保留3位有效数字）。【答 案】（1）0 6 4 5 （或。4 5）；（2）A =1 4.4 m
15、 m【解 析】【分 析】【详 解】（1）设C是全反射的临界角，光线在第一个三梭镜右侧斜面上恰好发生全反射时,根据折射定律得s i n C n代入较大的折射率得。=4 5 所 以 顶 角。的范围为0。4 5 （或。4 5。）（2）脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射,设折射角分别为4和。2，由折射定律得Ts i n a,言 设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为4和乙,则L,d =-COS。,dL2 =-COS%M =2C联立式，代入数据得AL=14.4mm16.海鸥捕到外壳坚硬的鸟蛤（贝类动物）后，有时会飞到空中将它丢下，利用地面的冲击打碎硬壳。一只海鸥叼着质量机=O1kg的鸟蛤，
16、在=20m的高度、以=15m/s的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力。（1）若鸟蛤与地面的碰撞时间/=0.005s,弹起速度可忽略，求碰撞过程中鸟蛤受到的平均作用力的大小尸；（碰撞过程中不计重力）（2）在海鸥飞行方向正下方的地面上，有一与地 面平齐、长度L=6m的岩石，以岩石左端为坐标原点，建立如图所示坐标系。若海鸥水平飞行的高度仍为20m,速度大小在15m/s17m/s之间，为保证鸟蛤一定能落到岩石上，求释放鸟蛤位置的x坐标范围。【答案】（1）E=500N；（2）34m,36m 或（3401,36m）【解析】【分析】【详解】（1）设平抛运
17、动的时间为3鸟蛤落地前瞬间的速度大小为V。竖直方向分速度大小 为 根 据 运 动 的 合 成 与 分 解 得在碰撞过程中，以鸟蛤为研究对象，取速度v的方向为正方向，由动量定理得一 Fbt=0-m v联立，代入数据得F=500N(2)若释放鸟蛤的初速度为匕=1 5 m/s,设击中岩石左端时，释放点的x坐标为x,击中右端时，释放点的x坐标为Z，得%=卬，X2=XI+L联立，代入数据得x,=3 0 m,x2=3 6 m若释放鸟蛤时的初速度为V 2=1 7m/s,设击中岩石左端时，释放点的x坐标为玉，击中右端时，释放点的x坐标为X；，得X=v2t =x：+L联立，代入数据得X：=3 4 m，、2 =4
18、 0 m综上得x坐标区间 3 4 m,3 6 m或(3 4 m,3 6 m)1 7.某离子实验装置的基本原理如图甲所示。I区宽度为，左边界与x轴垂直交于坐标面点。，其内充满垂直于x Q y平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为纥；I I区宽度为L左边界与x轴垂直交于Q点，右边界与x轴垂直交于2点，其内充满沿y轴负方向的匀强电场。测试板垂直x轴置于I I区右边界，其中心。与。2点重合。从离子源不断飘出电荷量为4、质量为，的正离子，如速后沿x轴正方向过0点，依次经I区、H区，恰好到达测试板中心C。已知离子刚进入I I区时速度方向与x轴正方向的夹角为6。忽略离子间的相互作用，不计重力。(1)求离子在I
19、区中运动时速度的大小V；(2)求】1区内电场强度的大小E；(3)保持上述条件不变，将I I区分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为8 (数值未知)方向相反且平行y轴的匀强磁场，如图乙所示。为使离子的运动轨迹与测试板相切于C点，需沿x轴移动测试板，求移动后C到g 的距离s。【答 案】(1)丫 =-_：(2)E=-2d(Ltan0+-1 ；(3 )ms in。mL ta n*6 s in。ta n6 JJ曲L7万【解析】【分析】【详解】(1)设离子在I区内做匀速圆周运动的半径为尸，由牛顿第二定律得qvB()=m 一 r根据几何关系得s i n。=&r联立式得qB（）dm s i n 6(2)离
20、子在H区内只受电场力，x方向做匀速直线运动，y方向做匀变速直线运动，设从进入电场到击中测试板中心。的时间为人y方向的位移为地外,加速度大小为，由牛顿第二定律得qE -ma由运动的合成与分解得1?A =v/c o s ,y0=-r(l-c o s0),yQ-vtsin0-at联立得E=2 q瑞屋ml t an2 0 t an O +dds i n 0 t an 0（3）H区内填充磁场后，离子在垂直y轴的方向做匀速圆周运动，如图所示。设左侧部分的 圆 心 角 为 圆 周 运 动 半 径 为/,运 动 轨 迹 长 度 为 由 几 何 关 系 得71n a-0 3 I,-x 2兀 d-x 2 x/2万
21、 2乃离子在I I区内的运动时间不变，故有r _ Lvcosa vcosO。至的距离S-2/s i n a+/联立得6(6 +1).s-L17T1 8.如图所示，三个质量均为，的小物块A、B、C,放置在水平地面上，A紧靠竖直墙壁,一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接，C紧靠B,开始时弹簧处于原长，A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为尸的恒力，使B、C 一起向左运动，当速度为零时，立即撤去恒力，一段时间后A离开墙壁，最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为/,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内。（弹簧的弹性势能可表示为：E 0=,左为弹簧的劲度系数，
22、x为弹簧的形变量）P 2（1）求B、C向左移动的最大距离和B、C分离时B的动能；（2）为保证A能离开墙壁，求恒力的最小值4nm ；（3）若三物块都停止时B、C间的距离为XBC，从&C分离到B停止运动的整个过程，B克服弹簧弹力做的功为W,通 过 推 导 比 较 少 与 的 大 小；（4）若尸=5/,请在所给坐标系中，画出C向右运动过程中加速度a 随位移x变化的图像，并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的人x值（用 八k、m 表示）,不要求推导过程。以撤去尸时C的位置为坐标原点，水平向右为正方向。A6Z尸【分析】；(2)Fm i n =(3 +；(3)AB C；/coX【详解】（1）从开始到B、C
23、向左移动到最大距离的过程中，以 B、C和弹簧为研究对象,由功能关系得1 ,%=2冗+声0弹簧恢复原长时B、C分离，从弹簧最短到B、C分离，以 B、C和弹簧为研究对象，由能量守恒得万 kxg 2fx0+2Ek联立方程解得尸-6 +8/2(2)当A刚要离开墙时，设弹簧得伸长量为X,以A为研究对象，由平衡条件得丘=/若A刚要离开墙壁时B得速度恰好等于零，这种情况下恒力为最小值Fmin,从弹簧恢复原长到A刚要离开墙得过程中，以B和弹簧为研究对象，由能量守恒得后卜kx +fx结 合 第(1)问结果可知根据题意舍去1 n l=(3-+)/，所以恒力得最小值为(3)从B、C分离到B停止运动，设B的路程为4，
24、C的位移为,以B为研究对象,由动能定理得一印羯=0 后 卜以C为研究对象，由动能定理得一执c=O F由B、C得运动关系得联立可知(4)小物块B、C向左运动过程中，由动能定理得5代-2卢1 ,=0解得撤去恒力瞬间弹簧弹力为心=6/则坐标原点的加速度为Ax,-2/6/-2/2/%=-=-=-2m 2m m之后C开始向右运动过程（B、C系统未脱离弹簧）加速度为a=2m可知加速度随位移x为线性关系，随着弹簧逐渐恢复原长，x减小，。减小，弹簧恢复原长时，B和C分离，之后C只受地面的滑动摩擦力，加速度为%m负号表示C的加速度方向水平向左：从撤去恒力之后到弹簧恢复原长，以B、C为研究对象,由动能定理得yf c r,2-2fx1=2mv2脱离弹簧瞬间后C速度为v,之后C受到滑动摩擦力减速至0,由能量守恒得/1 2=5 加U解得脱离弹簧后，C运动的距离为1则C最后停止的位移为2 13 3 67 9/M+X?=-Xi=1 2 2 1 2 k k所以C向右运动的图象为