山东省济南市2021届新高考物理一模考试卷含解析
山东省济南市2021届新高考物理一模考试卷
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1．如图所示，在光滑绝缘的水平面上，虚线左侧无磁场，右侧有磁感应强度0.25T B =的匀强磁场，磁场
方向垂直纸面向外，质量0.001kg c m =、带电量3210C c q -=-?的小球C 静置于其中；虚线左侧有质量
0.004kg A m =，不带电的绝缘小球A 以速度020m/s v =进入磁场中与C 球发生正碰，碰后C 球对水平面压力刚好为零，碰撞时电荷不发生转移，g 取10m/s 2，取向右为正方向．则下列说法正确的是（ ）
A ．碰后A 球速度为15m/s
B ．
C 对A 的冲量为0.02N s ? C ．A 对C 做功0.1J
D ．AC 间的碰撞为弹性碰撞
【答案】A
【解析】
【详解】 A ．设碰后A 球的速度为v 1，C 球速度为v 2。
碰撞后C 球对水平面压力刚好为零，说明C 受到的洛伦兹力等于其重力，则有
Bq c v 2=m c g
代入数据解得
v 2=20m/s
在A 、C 两球碰撞过程中，取向右为正方向，根据动量守恒定律得
m A v 0=m A v 1+m c v 2
代入数据解得
v 1=15m/s
故A 正确。
B ．对A 球，根据动量定理，
C 对A 的冲量为
I=m A v 1-m A v 0=（0.004×15-0.004×20）N?s=-0.02N?s
故B 错误。
C ．对A 球，根据动能定理可知A 对C 做的功为
2221100.00120J=0.2J 22
C W m v =-=??
220110.00420J=0.8J 22
k A E m v ==?? 碰撞后的总动能为
222121110.00415J+0.2J 0.65J 222
k A C E m v m v '=+=??= 因E k ′＜E k ，说明碰撞有机械能损失，为非弹性碰撞，故D 错误。
故选A 。
2．根据所学知识分析，下列说法中正确的是（ ）
A ．布朗运动就是热运动
B ．有液体和气体才能发生扩散现象
C ．太空飞船中水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果
D ．分子间相互作用的引力和斥力的合力一定随分子间的距离增大而减小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．布朗运动是物质微粒在液体或气体中的无规则运动，间接反映了液体分子或气体分子在永不停息地做无规则运动，它不是微粒的热运动，也不是液体分子的热运动，A 错误；
B ．固体、液体、气体都可以发生扩散现象，B 错误；
C ．太空飞船中的水滴处于完全失重状态，在表面张力作用下收缩为球形，C 正确；
D ．当0r r <时，分子间相互作用的引力和斥力的合力随分子间距离的增大而减小，当0r r <时，分子间相互作用的引力和斥力的合力随分子间距离的增大而先增大后减小，D 错误。
故选C 。
3．如图所示，战斗机离舰执行任务，若战斗机离开甲板时的水平分速度为40m/s ，竖直分速度为20m/s ，已知飞机在水平方向做加速度大小等于22m/s 的匀加速直线运动，在竖直方向做加速度大小等于21m/s 的匀加速直线运动。则离舰后（ ）
A ．飞机的运动轨迹为曲线
B ．10s 内飞机水平方向的分位移是竖直方向的分位移大小的2倍
【分析】
【详解】
A ．飞机起飞后的合速度与合加速度方向一致，所以飞机运动轨迹为直线，A 错误；
B ．10s 内水平方向位移
201500m 2x x x v t a t =+= 竖直方向位移
201250m 2
y y y v t a t =+= B 正确；
C ．飞机飞行方向与水平方向夹角的正切tan 0.5θ=，C 错误；
D ．飞机在20s 内水平方向的位移
2140202201200m 2
x '=?+??= 则平均速度为
60m/s x x v t '=='
D 错误。
故选B 。
4．平面OM 和平面ON 之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM 上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m ，电荷量为q （q>0）。粒子沿纸面以大小为v 的速度从OM 的某点向左上方射入磁场，速度与OM 成30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON 只有一个交点，并从OM 上另一点射出磁场。不计粒子重力。则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O 的距离为
A ．2mv q
B B ．3mv qB
C ．2mv qB
D ．4mv qB
、
粒子进入磁场做顺时针方向的匀速圆周运动，轨迹如图所示，
根据洛伦兹力提供向心力，有
2
v
qvB m
R
=
解得
mv
R
qB
=
根据轨迹图知
2 2mv
PQ R
qB
==，
∠OPQ=60°
则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为
4 2mv
OP PQ
qB
==，
则D正确，ABC错误。
故选D。
5．1896年法国科学家贝可勒尔发现了放射性元素能够自发地发出射线的现象，即天然放射现象。让放射性元素镭衰变过程中释放出的α、β、γ三种射线，经小孔垂直进入匀强电场中，如图所示。下列说法正确的是（）
A．③是α射线，α粒子的电离能力最强，穿透能力也最强
D ．原子序数大于83的元素，都具有放射性，原子序数小于或等于83的元素，都不具有放射性
【答案】C
【解析】
【详解】
A ．由射线的带电性质可知，①是β射线，②是γ射线，③是α射线，α粒子的电离能力最强，穿透能力最弱，A 不符合题意；
B ．β射线是原子核发生β衰变时产生的，是高速电子流，来自于原子核，B 不符合题意；
C ．原子核发生一次衰变的过程中，只能发生α衰变或β衰变，不能同时发生α衰变和β衰变，故不可能同时产生α、β两种射线，C 符合题意；
D ．原子序数大于83的元素，都具有放射性，原子序数小于或等于83的元素，有的也具有放射性，D 不符合题意。
故选C 。
6．两行星A 和B 各有一颗卫星a 和b ，卫星的圆轨道接近各自的行星表面，如果两行星质量之比:2:1A B M M =，两行星半径之比:1:2A B R R =则两个卫星周期之比a b :T T 为（ ）
A ．1:4
B ．4:1
C ．1:2
D ．2:1
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
卫星做圆周运动时，万有引力提供圆周运动的向心力，有 2
224Mm G m R R T
π＝ 得
2T ＝ 所以两卫星运行周期之比为
14
a b T T =＝＝ 故A 正确、BCD 错误。
故选A 。
二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分
速度。已知则下列说法正确的（）
A．0～t1时间内，甲乙两物体距离越来越小
B．t1时刻，甲乙两物体的加速度大小可能相等
C．t3～t4时间内，乙车在甲车后方
D．0～t4时间内，两物体的平均速度相等
【答案】BD
【解析】
【详解】
A．甲乙两物体从同一地点开始沿同一方向运动，0～t1时间内，甲的速度比乙的大，则甲在乙的前面，甲乙两物体距离越来越大，故A错误。
B．根据速度时间图线的斜率表示加速度，可知，t1时刻，甲乙两物体的加速度大小可能相等，故B正确。C．根据“面积”表示位移，结合几何知识可知，0～t4时间内，两物体的位移相等，t4时刻两车相遇，而在t3～t4时间内，甲车的位移比乙车的位移大，则知在t3～t4时间内，乙车在甲车前方，故C错误。D．0～t4时间内，两物体的位移相等，用时相等，则平均速度相等，故D正确。
故选BD。
、分别为上板和下板上的点，b点高8．如图所示，倾斜固定放置的带电平行金属板，两板间距为d，a b
于a点，ab距离大于d，ab连线与上板夹角为θ，θ为锐角，平行板间存在水平向里的匀强磁场，磁场
+的粒子从ab直线上的P点沿直线ab向b点运动，初速度大小的磁感应强度大小为B。一带电荷量为q
v，则下列判断正确的是（）
为
A．带电粒子一定受到重力作用B．上板一定带正电
【详解】
C ．带电粒子在复合场中一定受洛伦兹力而做直线运动，一定为匀速运动，选项C 错误；
A ．带电粒子沿ab 做匀速直线运动，根据左手定则可知洛伦兹力垂直ab 方向向上，而电场力方向垂直平行板向下，此二力不在一条直线上，可知一定受重力，选项A 正确；
B ．带电粒子只受三个力，应用矢量三角形定则可知洛伦兹力垂直ab 向上，则粒子带正电，选项B 正确； D ．θ为锐角，
可知mg 和qE 两个力成锐角，此二力合力大于qE ，又重力和电场力的合力大小等于0qv B ，即0qE qv B <，即0E v B <，选项D 错误。
故选AB 。
9．L 1、L 2两水平线间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁场高度为h ，竖直平面内有质量为m ，电阻为R 的梯形线框，上、下底水平且底边之比5:1，梯形高2h 。该线框从如图位置由静止下落，已知AB 刚进入磁场时和AB 刚穿出磁场时的重力等于安培力，在整个运动过程中，说法正确的是（ ）
A ．A
B 边是匀速直线穿过磁场
B ．AB 边刚穿出到CD 边刚要进入磁场，是匀速直线运动
C ．AB 边刚穿出到C
D 122
mgR gh D ．AB 边刚进入和AB 边刚穿出的速度之比为4:1
【答案】BCD
A ．已知A
B 刚进入磁场时的重力等于安培力，根据安培力公式
22B L v F R =总
AB 进入磁场后一段时间内有效切割长度变大，安培力变大，大于重力，使梯形线框减速，因为AB 刚穿出磁场时的重力等于安培力，所以AB 边是减速直线穿过磁场，故A 错误；
B ．AB 刚穿出到CD 边刚要进入磁场过程中，有效切割长度保持不变，由于AB 刚穿出磁场时的重力等于安培力，故该过程中安培力一直等于重力，做匀速直线运动，故B 正确；
D ．设AB 边刚进入磁场时速度为0v ，AB=l ，则CD=5l ，则
2012
mgh mv = AB 边刚进入磁场时重力等于安培力，有
220B l v mg R
= 设AB 边刚穿出磁场时速度为v 1，线框切割磁感应线的有效长度为2l
AB 刚穿出磁场时的重力等于安培力有 221(2)B l v mg R
= 联立解得
01:4:1v v =
1124
v gh =所以D 正确；
C ．AB 边刚穿出到C
D 边刚要进入磁场过程中，线框做速度为v 1的匀速直线运动，切割磁感应线的有效长度为2l ，感应电动势为
12E B lv =?
联立解得
122
E mgR gh =
10．如图所示，水平面内有A 、B 、C 、D 、E 、F 六个点，它们均匀分布在半径为R ＝2cm 的同一圆周上，空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。已知A 、C 、E 三点的电势分别为(23)V A ?=-、φC ＝2V 、(23)V E ?=+，下列判断正确的是（ ）
A ．电场强度的方向由E 指向A
B ．电场强度的大小为1V/m
C ．该圆周上的点电势最高为4V
D ．将电子从D 点沿DEF 移到F 点，静电力做正功
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．设AE 中点为G ，如图所示，则根据匀强电场的性质可解得该点的电势为
+2+3+(23)=
2V 2A E G ???=（）－
则 C G ??=
所以GC 连线是一个等势线；电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，所以电场强度的方向由E 指向A ，故A 正确；
B ．EA 两点间的电势差为
23V EA E A U ??=-=
EA 两点间的距离
2sin6023cm d R ?==
再根据电场强度公式可得
100V/m EA U E d
== 故B 错误；
C ．沿着电场线方向电势逐渐降低，因此H 点电势最高，则
2V U E R =?=
HO H O U ??=-
解得
4V H ?=
故C 正确；
D ．电子从D 沿着圆周移到F 点，电势先升高后降低，电子带负电，电势能先减小后增加，静电力先做正功后做负功，故D 错误。
故选AC 。
11．下列说法中不符合实际的是_______
A ．单晶体并不是在各种物理性质上都表现出各向异性
B ．液体的表面张力使液体表面具有扩张的趋势
C ．气体的压强是由于气体分子间相互排斥而产生的
D ．分子间同时存在引力和斥力，且这两种力同时增大，同时减小
E.热量能自发地从内能大的物体向内能小的物体进行传递
【答案】BCE
【解析】
【详解】
A ．由于单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即为各向异性，则为单晶体具有各向异性，但并不是所有物理性质都是各向异性的，选项A 正确，不符合题意；
B ．液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋势，选项B 错误，符合题意；
C ．气体的压强是由于大量的气体分子频繁的对器壁碰撞产生的，并不是由于气体分子间相互排斥而产生的，选项C 错误，符合题意；
D ．分子间同时存在引力和斥力，且这两种力同时增大，同时减小，选项D 正确，不符合题意；
E ．热量能自发地从温度高的物体向温度低的物体进行传递，选项E 错误，符合题意；
故选BCE.
12．甲、乙两质点同时同地在外力的作用下做匀变速直线运动，其运动的
x t t
-图像如图所示。关于甲、
A ．乙质点做初速度为c 的匀加速直线运动
B ．甲质点做加速度大小为
2c d 的匀加速直线运动 C ．2
d t =时，甲、乙两质点速度大小相等 D ．4
d t =时，甲、乙两质点速度大小相等 【答案】BD
【解析】
【详解】
A ．根据匀变速直线运动位移时间公式2012x v t at =+得01 2
x v at t =+ 对于乙质点，由图可知
v 0乙=c 12c a d
=-乙 乙的加速度为
2c a d
=-乙 乙质点做初速度为c 的匀减速直线运动，选项A 错误；
B ．对于甲质点，由图可知
v 0甲=0
12c a d
=甲 甲的加速度为
2c a d
=甲 甲质点做加速度大小为
2c d 的匀加速直线运动，故B 正确。 C ．2
d t =时，甲的速度 22
=c d c d v a t ?==甲甲 乙质点速度 20=v v a d t c c +=-
?=
D ．4d t =时，甲的速度 '
22
=14c d v t d a c =?=甲甲 乙质点速度 '
021=v 42v a t c c d c d +?=-
=乙乙乙 即甲、乙两质点速度大小相等，选项D 正确。 故选BD 。
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13．某同学在做“探究弹力与弹簧长度关系”的实验中，根据实验数据描点画出F －L 图像如图所示。若弹簧始终未超过弹性限度，重力加速度g 取10m/s 2，请回答以下两个问题：
(1)由以上实验数据可求得弹簧的劲度系数k=_____N/m （保留三位有效数字）；
(2)由图中实验数据得出弹簧弹力大小F 与其长度L 的关系式为________，对应的函数关系图线与横轴（长度L ）的交点表示____。
【答案】156 F=156(L －0.02) 弹簧原长
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]弹簧弹力F 与弹簧长度L 的关系图像的斜率表示劲度系数，则劲度系数
5N/m 156N/m 0.0520.020
k ==- (2)[2][3]由图中实验数据结合胡克定律得到弹簧弹力大小F 与其长度L 的关系式
01560.02F k L L L =-=-（）（）
分析图像可知，图线与横轴的夹点表示弹簧的原长
14．要测量一个待测电阻R x （190Ω～210Ω）的阻值，实验室提供了如下器材：
电源E ：电动势3.0V ，内阻不计
电流表A 1：量程0～10mA ，内阻r 1约50Ω
电流表A 2：量程0﹣500μA ，内阻r 2为1000Ω
滑动变阻器R ：最大阻值20Ω，额定电流2A
定值电阻R 1＝500Ω
定值电阻R 2＝2000Ω
定值电阻R 3＝5000Ω
电键S 及导线若干
求实验中尽可能准确测量R x 的阻值，请回答下面问题：
（1）为了测定待测电阻上的电压，可以将电表___（选填“A 1”、“A 2”或“V 1”、“V 2“）串联定值电阻__（选填“R 1”、“R 2”或“R 3”），将其改装成一个量程为3.0V 的电压表。
（2）利用所给器材，在虚线框内画出测量待测电阻R x 阻值的实验原理图（所有的器材必须用题中所给的符号表示）。（________）
（3）根据以上实验原理图进行实验，若测量电路中一只电流表的读数为6.2mA ，另外一只电流表的读数为200.0μA ．根据读数并结合题中所给数据求出待测电阻Rx ＝_____Ω。
【答案】A 2 R 3 200.0
【解析】
【详解】
（1）[1]．将小量程的电流表改装成电压表，电流表需要知道两个参数：量程和内阻，故电流表选A 2。
[2]．根据串联电路特点和欧姆定律得：串联电阻阻值为：
R ＝2-g U r I ＝6
350010-?﹣1000Ω＝5000Ω 故选定值电阻R 3；
（2）[3]．由①知电压表的内阻
R V ＝R 2+r 2＝1000+5000＝6000Ω 由于x A R R ≈3.8～4.2，V x
R R ≈31.6～28.6，则
故电流表应用用外接法；又滑动变阻器最大电阻远小于待测电阻阻值，故变阻器应用分压式接法，电路图如图所示
（3）[4]．根据串并联电路特点和欧姆定律得： ()23212x I R r R I I +=-=636
20010(50001000)6.21020010---??+?-?=200.0Ω 四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15．如图甲所示，有一“上”形、粗细均匀的玻璃管，开口端竖直向上放置，水平管的两端封闭有理想气体A 与B ，气柱长度都是22cm ，中间水银柱总长为12cm 。现将水银全部推进水平管后封闭管道接口处，并把水平管转成竖直方向，如图乙所示，为了使A 、B 两部分气体一样长，把B 气体的一端单独放进恒温热水中加热，试问热水的温度应控制为多少？（已知外界大气压强为76cmHg ，气温275K ）
【答案】312.5K
【解析】
【分析】
【详解】
玻璃管开口向上时，AB 两部分气体的初状态
8022275A B A B P P cmHg L L cm T K ，，=====
将水银全部推进水平管时111120A B A B P P L L cm ，===
对A 气体，由玻意耳定律：11A A A A P L P L =，解得188A P cmHg =
对于最终状态的B 气体2112100B A P P cmHg cmHg ==＋
解得热水的温度2312.5T K ．
16．如图所示是在工厂的流水线上安装的水平传送带，用水平传送带传送工件．可大大提高工作效率．水平传送带以恒定的速度v 0=1 m/s 运送质量为m=0.5 kg 的工件，工件都是以v=1 m/s 的初速从A 位置滑上传送带．工件与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1．每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时．后一个工件立即滑上传送带．取g=l0 m/s 1，求：
(1)工件经多长时间停止相对滑动；
(1)在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离；
(3)摩擦力对每个工件做的功；
(4)每个工件与传送带之间的摩擦产生的内能．
【答案】 (1)0.5s (1)1m (3)0.75J (4)0.15J
【解析】
【详解】
(1)对工件受力分析，由牛顿第二定律有：
解得：a=μg=1m/s 1
(1)两个工件滑上传送带的时间间隔为t ，正常运行时工件间的距离：
(3)摩擦力对每个工件做功：
(4)每个工件与传送带之间的相对位移： 摩擦产生的内能．
17．如图所示，质量为m 1＝1kg 的滑道静止在光滑的水平面上，滑道的AB 部分是半径为R ＝0.3m 的四分之一圆弧，圆弧底部与滑道水平部分相切，滑道水平部分右端固定一个轻弹簧．滑道CD 部分粗糙，长为L ＝0.1m ，动摩擦因数μ＝0.10，其他部分均光滑．现让质量为m 1＝1kg 的物块(可视为质点)自A 点由静止释放，取g ＝10m/s 1．求：
(1)物块到达最低点时的速度大小；
(1)在整个运动过程中，弹簧具有的最大弹性势能；
(3)物块最终停止的位置．
【答案】（1）1m/s(1)1.8J(3) 最终停在D 点
【解析】
【分析】物体1从释放到与物体1相碰前的过程中，系统中只有重力做功，系统的机械能守恒，根据机械能守恒和动量守恒列式，可求出物体1、1碰撞前两个物体的速度；物体1、1碰撞过程，根据动量守恒列式求出碰后的共同速度．碰后，物体1、1向右运动，滑道向左运动，弹簧第一次压缩最短时，根据系统的动量守恒得知，物体1、1和滑道速度为零，此时弹性势能最大；根据能量守恒定律求解在整个运动过程中，弹簧具有的最大弹性势能；根据系统的能量守恒列式，即可求出物体1、1相对滑道CD 部分运动的路程s ，从而确定出物体1、1最终停在何处；
解：（1）1m 从释放到最低点，由动量守恒得到：11220m v m v =- 由机械能守恒得到：22111221122
m gR m v m v =
+ 解得：12/v m s =
（1）由能量守恒得到：11pm E m gR m gL μ=-
解得： 2.8pm E J =
（3）最终物块将停在C 、D 之间，由能量守恒得到：11m gR m gs μ=
解得：3s m =
所以1m 最终停在D 点．