山東省2020年普通高中學業(yè)水平等級考試

物理試題

注意事項：

1．答卷前，考生務必將自己的姓名、考生號等填寫在答題卡和試卷指定位置。

2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號?；卮鸱沁x擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。

3．考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

一、單項選擇題:本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。

1．一質(zhì)量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時間t的關系圖像如圖所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小為g。以下判斷正確的是

A．0~t1時間內(nèi)，v增大，F(xiàn)N>mg

B．t1~t2 時間內(nèi)，v減小，F(xiàn)N<mg

C．t2~t3 時間內(nèi)，v增大，F(xiàn)N <mg

D．t2~t3時間內(nèi)，v減小，F(xiàn)N >mg

2．氚核發(fā)生β衰變成為氦核。假設含氚材料中發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動，在3.2104 s時間內(nèi)形成的平均電流為5.010-8 A。已知電子電荷量為1.610-19 C，在這段時間內(nèi)發(fā)生β衰變的氚核的個數(shù)為

A．????????????? B．????????????? C．????????????? D．

3．雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出的波長為的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點，由S1到O點與由S2到O點，光傳播的時間差為。玻璃片厚度為10，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是

A.????????????? B．????????????? C．????????????? D．

4．一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸負方向傳播，已知處質(zhì)點的振動方程為，則時刻的波形圖正確的是

5．圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=22:3，輸入端a、b所接電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15 Ω，額定電壓為24 V。定值電阻R1=10 Ω、R2=5 Ω， 滑動變阻器R的最大阻值為10 Ω。為使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路的電阻應調(diào)節(jié)為

A.1 Ω????????????? B.5 Ω????????????? C．6 Ω????????????? D.8 Ω

6．一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b、b→c、c→a三個過程后回到初始狀態(tài)a，其p-V圖像如圖所示。已知三個狀態(tài)的坐標分別為a（V0， 2p0）、 b（2V0，p0）、c（3V0， 2p0） 以下判斷正確的是

A.氣體在a→b過程中對外界做的功小于在b→c過程中對外界做的功

B.氣體在a→b過程中從外界吸收的熱量大于在b→c過程中從外界吸收的熱量

C.在c→a過程中，外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量

D.氣體在c→a過程中內(nèi)能的減少量大于b→c過程中內(nèi)能的增加量

7．我國將在今年擇機執(zhí)行“天問1號”火星探測任務。質(zhì)量為m的著陸器在著陸火星前，會在火星表面附近經(jīng)歷一個時長為t0、速度由v0減速到零的過程。已知火星的質(zhì)量約為地球的0.1倍，半徑約為地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小為g，忽略火星大氣阻力。若該減速過程可視為一個豎直向下的勻減速直線運動，此過程中著陸器受到的制動力大小約為

A.????????????? B．????????????? C．????????????? D．

8．如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當木板與水平面的夾角為45°時，物塊A、B剛好要滑動，則μ的值為

A.????????????? B.????????????? C.????????????? D.

二、多項選擇題:本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求。全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。

9．截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB'C'C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為2 ，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'CC的光線。下列說法正確的是

A.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的

B.光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的

C.若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將增大

D.若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將減小

10．真空中有兩個固定的帶正電的點電荷，電荷量不相等。一個帶負電的試探電荷置于二者連線上的O點時，僅在電場力的作用下恰好保持靜止狀態(tài)。過O點作兩正電荷連線的垂線，以O點為圓心的圓與連線和垂線分別交于a、c和b、d，如圖所示。以下說法正確的是

A．a(chǎn)點電勢低于O點

B．b點電勢低于c點

C.該試探電荷在a點的電勢能大于在b點的電勢能

D.該試探電荷在c點的電勢能小于在d點的電勢能

11．如圖所示，質(zhì)量為M的物塊A放置在光滑水平桌面上，右側(cè)連接一固定于墻面的水平輕繩，左側(cè)通過一傾斜輕繩跨過光滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的鉤碼B掛于彈簧下端，當彈簧處于原長時，將B由靜止釋放，當B下降到最低點時（未著地），A對水平桌面的壓力剛好為零。輕繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，物塊A始終處于靜止狀態(tài)。以下判斷正確的是

A.M<2m

B.2m <M<3m

C.在B從釋放位置運動到最低點的過程中，所受合力對B先做正功后做負功

D.在B從釋放位置運動到速度最大的過程中，B克服彈簧彈力做的功等于B機械能的減少量

12．如圖所示，平面直角坐標系的第一和第二象限分別存在磁感應強度大小相等、方向相反且垂直于坐標平面的勻強磁場，圖中虛線方格為等大正方形。一位于Oxy平面內(nèi)的剛性導體框abcde在外力作用下以恒定速度沿y軸正方向運動（不發(fā)生轉(zhuǎn)動）。從圖示位置開始計時，4 s末bc邊剛好進入磁場。在此過程中，導體框內(nèi)感應電流的大小為I， ab邊所受安培力的大小為Fab，二者與時間t的關系圖像，可能正確的是

三、非選擇題:本題共6小題，共60分。

13．（6分）2020年5月，我國進行了珠穆朗瑪峰的高度測量，其中一種方法是通過使用重力儀測量重力加速度，進而間接測量海拔高度。某同學受此啟發(fā)就地取材設計了如下實驗，測量當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?。實驗步驟如下:

（i）如圖甲所示，選擇合適高度的墊塊，使木板的傾角為53°，在其上表面固定一與小物塊下滑路徑平行的刻度尺（圖中未畫出）。

（ii）調(diào)整手機使其攝像頭正對木板表面，開啟視頻錄像功能。將小物塊從木板頂端釋放，用手機記錄下小物塊沿木板向下做加速直線運動的情況。然后通過錄像的回放，選擇小物塊運動路徑上合適的一點作為測量參考點，得到小物塊相對于該點的運動距離L與運動時間t的數(shù)據(jù)。

（iii）該同學選取部分實驗數(shù)據(jù)，畫出了-t圖像，利用圖像數(shù)據(jù)得到小物塊下滑的加速度大小為5.6 m/s2。

（iv）再次調(diào)節(jié)墊塊，改變木板的傾角，重復實驗。

回答以下問題:

（1）當木板的傾角為37°時，所繪圖像如圖乙所示。由圖像可得，物塊過測量參考點時速度的大小為_____m/s;選取圖線上位于坐標紙網(wǎng)格交叉點上的A、B兩點，利用A、B兩點數(shù)據(jù)得到小物塊下滑加速度的大小為______m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，進一步分析得到當?shù)氐闹亓铀俣却笮開____ m/s2。 （結(jié)果保留2位有效數(shù)字，sin37°= 0.60，cos37°=0.80 ）

14．（8分）實驗方案對實驗測量的精度有直接的影響，某學習小組對“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗方案進行了探究。實驗室提供的器材有:

干電池一節(jié)（電動勢約1.5 V，內(nèi)阻小于1 Ω）;

電壓表V （量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ）;

電流表A （量程0.6 A，內(nèi)阻約1 Ω）;

滑動變阻器R （最大阻值為20 Ω）;

定值電阻R1 （阻值2 Ω）;

定值電阻R2 （阻值5 Ω）;

開關一個，導線若干。

（1）該小組按照圖甲所示的電路進行實驗，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實驗數(shù)據(jù)在U-I坐標紙上描點，如圖乙所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是___。（單選，填正確答案標號）

A.電壓表分流? B.干電池內(nèi)阻較小 C.滑動變阻器最大阻值較小 D.電流 表內(nèi)阻較小

（2）針對電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題，該小組利用實驗室提供的器材改進了實驗方案，重新測量得到的數(shù)據(jù)如下表所示。

請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答以下問題:

①答題卡的坐標紙上已標出后3組數(shù)據(jù)對應的坐標點，請在答題卡的坐標紙上標出前4組數(shù)據(jù)對應的坐標點并畫出U-I圖像。

②根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為______ （填“R1”或“R2”）。

③用筆畫線代替導線，請在答題卡上按照改進后的方案，將實物圖連接成完整電路。

15．（7分）中醫(yī)拔罐的物理原理是利用玻璃罐內(nèi)外的氣壓差使罐吸附在人體穴位上，進而治療某些疾病。常見拔罐有兩種，如圖所示，左側(cè)為火罐，下端開口;右側(cè)為抽氣拔罐，下端開口，上端留有抽氣閥門。使用火罐時，先加熱罐中氣體，然后迅速按到皮膚上，自然降溫后火罐內(nèi)部氣壓低于外部大氣壓，使火罐緊緊吸附在皮膚上。抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上，再通過抽氣降低罐內(nèi)氣體壓強。某次使用火罐時，罐內(nèi)氣體初始壓強與外部大氣壓相同，溫度為450 K，最終降到300 K，因皮膚凸起，內(nèi)部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的。若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內(nèi)剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的，罐內(nèi)氣壓與火罐降溫后的內(nèi)部氣壓相同。罐內(nèi)氣體均可視為理想氣體，忽略抽氣過程中氣體溫度的變化。求應抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值。

16．（9分）單板滑雪U型池比賽是冬奧會比賽項目，其場地可以簡化為如圖甲所示的模型: U形滑道由兩個半徑相同的四分之一圓柱面軌道和一個中央的平面直軌道連接而成，軌道傾角為17.2°。某次練習過程中，運動員以vM=10 m/s的速度從軌道邊緣上的M點沿軌道的豎直切面ABCD滑出軌道，速度方向與軌道邊緣線AD的夾角α=72.8°，騰空后沿軌道邊緣的N點進入軌道。圖乙為騰空過程左視圖。該運動員可視為質(zhì)點，不計空氣阻力，取重力加速度的大小g=10 m/s2, sin72.8°=0.96，cos72.8°=0.30。求:

（1）運動員騰空過程中離開AD的距離的最大值d;

（2）M、N之間的距離L。

17．（14分）某型號質(zhì)譜儀的工作原理如圖甲所示。M、N為豎直放置的兩金屬板，兩板間電壓為U, Q板為記錄板，分界面P將N、Q間區(qū)域分為寬度均為d的I、I兩部分，M、N、P、Q所在平面相互平行，a、b為M、N上兩正對的小孔。以a、b所在直線為z軸, 向右為正方向，取z軸與Q板的交點O為坐標原點，以平行于Q板水平向里為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，建立空間直角坐標系Oxyz。區(qū)域I、Ⅱ內(nèi)分別充滿沿x軸正方向的勻強磁場和勻強電場，磁感應強度大小、電場強度大小分別為B和E。一質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子，從a孔飄入電場（初速度視為零），經(jīng)b孔進入磁場，過P面上的c點（圖中未畫出）進入電場，最終打到記錄板Q上。不計粒子重力。

（1）求粒子在磁場中做圓周運動的半徑R以及c點到z軸的距離L;

（2）求粒子打到記錄板上位置的x坐標;

（3）求粒子打到記錄板上位置的y坐標（用R、d表示）;

（4）如圖乙所示，在記錄板上得到三個點s1、s2、s3,若這三個點是質(zhì)子、氚核、氦核的位置，請寫出這三個點分別對應哪個粒子（不考慮粒子間的相互作用，不要求寫出推導過程）。

18．（16 分）如圖所示，一傾角為θ的固定斜面的底端安裝一彈性擋板，P、Q兩物塊的質(zhì)量分別為m和4m，Q靜止于斜面上A處。某時刻，P以沿斜面向上的速度v0與Q發(fā)生彈性碰撞。Q與斜面間的動摩擦因數(shù)等于tanθ，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。P與斜面間無摩擦，與擋板之間的碰撞無動能損失。兩物塊均可以看作質(zhì)點，斜面足夠長，Q的速度減為零之前P不會與之發(fā)生碰撞。重力加速度大小為g。

（1）求P與Q第一次碰撞后瞬間各自的速度大小vP1、vQ1;

（2）求第n次碰撞使物塊Q上升的高度hn;

（3）求物塊Q從A點上升的總高度H;

（4）為保證在Q的速度減為零之前P不會與之發(fā)生碰撞，求A點與擋板之間的最小距離s。

山東省2020年普通高中學業(yè)水平等級考試

物理試題參考答案

一、單項選擇題

1．D? 2．B? 3．A? 4．D? 5．A? 6．C? 7.B? 8．C?

二、多項選擇題

9．AC? 10．BD? 11．ACD? 12．BC

三、非選擇題

13．（1）0.32或0.33? 3.1? （2）9.4

14．（1）B

（2）①如下左圖? ②R1? ③如下右圖。

15．解：

設火罐內(nèi)氣體初始狀態(tài)參量分別為p1、T1、V1，溫度降低后狀態(tài)參量分別為p2、T2、V2，罐的容積為V0，由題意知

p1=p0、T1=450 K、V1=V2、T2=300 K、V2=20V0/21????????????? ①

由理想氣體狀態(tài)方程得

????????????? ????????????? ????????????? ②

代入數(shù)據(jù)得

p2=0.7p0????????????? ????????????? ????????????? ③

對于抽氣罐，設初態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p3、V3，末態(tài)氣體狀態(tài)參量分別為p4、V4，罐的容積為，由題意知

p3=p0、V3=、p4=p2????????????? ????????????? ④

由玻意耳定律得

????????????? ????????????? ????????????? ⑤

聯(lián)立②⑤式，代入數(shù)據(jù)得

????????????? ????????????? ????????????? ⑥

設抽出的氣體的體積為ΔV，由題意知

????????????? ????????????? ????????????? ⑦

故應抽出氣體的質(zhì)量與抽氣前罐內(nèi)氣體質(zhì)量的比值為

????????????? ????????????? ????????????? ⑧

聯(lián)立②⑤⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得

????????????? ????????????? ????????????? ⑨

16．解：

（1）在M點，設運動員在ABCD面內(nèi)垂直AD方向的分速度為v1，由運動的合成與分解規(guī)律得

????????????? ????????????? ????????????? ①

設運動員在ABCD面內(nèi)垂直AD方向的分加速度為a1，由牛頓第二定律得

mgcos17.2°=ma1????????????? ????????????? ????????????? ②

由運動學公式得

????????????? ????????????? ????????????? ③

聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)得

d=4.8 m????????????? ????????????? ????????????? ④

（2）在M點，設運動員在ABCD面內(nèi)平行AD方向的分速度為v2，由運動的合成與分解規(guī)律得v2=vMcos72.8°????????????? ????????????? ⑤

設運動員在ABCD面內(nèi)平行AD方向的分加速度為a2，由牛頓第二定律得

mgsin17.2°=ma2????????????? ????????????? ????????????? ⑥

設騰空時間為t，由運動學公式得

????????????? ????????????? ????????????? ⑦

????????????? ????????????? ????????????? ⑧

聯(lián)立①②⑤⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得

L=12 m????????????? ????????????? ????????????? ⑨

17．解：

（1）設粒子經(jīng)加速電場到b孔的速度大小為v，粒子在區(qū)域I中，做勻速圓周運動對應圓心角為α，在M、N兩金屬板間，由動能定理得

qU=mv2????????????? ????????????? ????????????? ①

在區(qū)域I中，粒子做勻速圓周運動，磁場力提供向心力，由牛頓第二定律得

????????????? ????????????? ????????????? ②

聯(lián)立①②式得

????????????? ????????????? ????????????? ③

由幾何關系得

????????????? ????????????? ????????????? ④

????????????? ????????????? ????????????? ⑤

????????????? ????????????? ????????????? ⑥

聯(lián)立①②④式得

????????????? ????????????? ⑦

（2）設區(qū)域Ⅱ中粒子沿z軸方向的分速度為vz，沿x軸正方向加速度大小為a，位移大小為x，運動時間為t，由牛頓第二定律得

qE=ma????????????? ????????????? ????????????? ⑧

粒子在z軸方向做勻速直線運動，由運動合成與分解的規(guī)律得

????????????? ????????????? ????????????? ⑨

????????????? ????????????? ????????????? ⑩

粒子在x方向做初速度為零的勻加速直線運動，由運動學公式得

????????????? ????????????? ????????????? ?

聯(lián)立①②⑤⑧⑨⑩?式得

????????????? ????????????? ????????????? ?

（3）設粒子沿y方向偏離z軸的距離為y，其中在區(qū)域Ⅱ中沿y方向偏離的距離為y'，由運動學公式得

y'=vtsinα????????????? ????????????? ????????????? ?

由題意得

y=L+y'????????????? ????????????? ????????????? ?

聯(lián)立①④⑥⑨⑩??式

????????????? ????????????? ?

（4）s1、s2、s3分別對應氚核、氦核、質(zhì)子的位置。

18．解：

（1）P與Q的第一次碰撞，取P的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得

????????????? ????????????? ????????????? ①

由機械能守恒定律得

????????????? ????????????? ②

聯(lián)立①②式得

????????????? ????????????? ????????????? ③

????????????? ????????????? ????????????? ④

故第一次碰撞后P的速度大小為，Q的速度大小為

（2）設第一次碰撞后Q上升的高度為h1，對Q由運動學公式得

????????????? ????????????? ⑤

聯(lián)立①②⑤式得

????????????? ????????????? ????????????? ⑥

設P運動至與Q剛要發(fā)生第二次碰撞前的位置時速度為，第一次碰后至第二次碰前，對P由動能定理得

????????????? ????????????? ⑦

聯(lián)立①②⑤⑦式得

????????????? ????????????? ????????????? ⑧

P與Q的第二次碰撞，設碰后P與Q的速度分別為、，由動量守恒定律得

????????????? ⑨

由機械能守恒定律得

????????????? ????????????? ⑩

聯(lián)立①②⑤⑦⑨⑩式得

????????????? ????????????? ????????????? ?

????????????? ????????????? ????????????? ?

設第二次碰撞后Q上升的高度為h2，對Q由運動學公式得

????????????? ????????????? ?

聯(lián)立①②⑤⑦⑨⑩?式得

????????????? ?

設P運動至與Q剛要發(fā)生第三次碰撞前的位置時速度為，第二次碰后至第三次碰前，對P由動能定理得

????????????? ????????????? ?

聯(lián)立①②⑤⑦⑨⑩??式得

????????????? ????????????? ????????????? ?

P與Q的第三次碰撞，設碰后P與Q的速度分別為、，由動量守恒定律得

????????????? ????????????? ????????????? ?

由機械能守恒定律得

????????????? ????????????? ?

聯(lián)立①②⑤⑦⑨⑩????式得

????????????? ????????????? ????????????? ?

????????????? ????????????? ????????????? ?

設第三次碰撞后Q上升的高度為h3，對Q由運動學公式得

????????????? ?????????????

聯(lián)立①②⑤⑦⑨⑩????式得

????????????? ????????????? ?????????????

……

總結(jié)可知，第n次碰撞后，物塊Q上升的高度為

（n=1，2，3……）????????????? ?????????????

（3）當P、Q達到H時，兩物塊到此處的速度可視為零，對兩物塊運動全過程由動能定理得

?????????????

解得

????????????? ????????????? ?????????????

（4）設Q第一次碰撞至速度減為零需要的時間為t1，由運動學公式得

????????????? ????????????? ?????????????

設P運動到斜面底端時的速度為，需要的時間為t2，由運動學公式得

????????????? ????????????? ?????????????

????????????? ?????????????

設P從A點到Q第一次碰后速度減為零處勻減速運動的時間為t3

????????????? ????????????? ?????????????

當A點與擋板之間的距離最小時

????????????? ????????????? ?????????????

聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得

????????????? ????????????? ?????????????