山东省2020～2021年普通高中学业水平等级考试 物理试题及参考答案汇总.doc

山东省20202021年普通高中学业水平等级考试物理试题及参考答案汇总MGT整理2021年7月目 录山东省2021年普通高中学业水平等级考试物理试题3山东省2021年普通高中学业水平等级考试物理试题参考答案12山东省2020年普通高中学业水平等级考试物理试题17山东省2020年普通高中学业水平等级考试物理试题参考答案27山东省2021年普通高中学业水平等级考试 物理试题注意事项：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，其衰变方程为。以下说法正确的是（ ）A衰变方程中的X是电子 B升高温度可以加快的衰变C与的质量差等于衰变的质量亏损 D方程中的X来自于内质子向中子的转化2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，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，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m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（ ）A B C D4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V；每次挤压气囊都能将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，压强计示数为。已知大气压强等于，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（ ）A B C D5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。已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”所受着陆平台的作用力大小之比为（ ）A91 B92 C361 D7216如图甲所示，边长为a的正方形，四个顶点上分别固定一个电荷量为的点电荷；在区间，x轴上电势的变化曲线如图乙所示。现将一电荷量为的点电荷P置于正方形的中心O点，此时每个点电荷所受库仑力的合力均为零。若将P沿x轴向右略微移动后，由静止释放，以下判断正确的是（ ）A，释放后P将向右运动 B，释放后P将向左运动C，释放后P将向右运动 D，释放后P将向左运动7用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（ ）A B C D8迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H，导体绳长为，地球半径为R、质量为M，轨道处磁感应强度大小为B，方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得，电池电动势为（ ）A B C D二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为13，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为21，R上的功率为；接2时，匝数比为12，R上的功率为P。以下判断正确的是（ ）A B C D10一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。以下关于平衡位置在O处质点的振动图像，可能正确的是（ ）A B C D11如图所示，载有物资的热气球静止于距水平地面H的高处，现将质量为m的物资以相对地面的速度水平投出，落地时物资与热气球的距离为d。已知投出物资后热气球的总质量为M，所受浮力不变，重力加速度为g，不计阻力。以下判断正确的是（ ）A投出物资后热气球做匀加速直线运动 B投出物资后热气球所受合力大小为C D12如图所示，电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上。区域、中磁场方向均垂直斜面向上，区中磁感应强度随时间均匀增加，区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放，进入区后，经b下行至c处反向上行。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好。在第一次下行和上行的过程中，以下叙述正确的是（ ）A金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度B金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度C金属棒不能回到无磁场区D金属棒能回到无磁场区，但不能回到a处三、非选择题：本题共6小题，共60分。13（6分）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）1.121.582.002.402.783.143.47根据实验数据，回答下列问题：（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_m（保留2位有效数字，当地重力加速度）。（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k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的_倍（用k表示），第3次碰撞过程中_（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。14（8分）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：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，内阻r约为）；电阻箱R（阻值范围）；滑动变阻器（最大阻值）；滑动变阻器（最大阻值）；微安表（量程，内阻等于）；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、，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，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“”或“”）。（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，该温度下热敏电阻的测量值为_（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”）。15（7分）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。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，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，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和。取，。（1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求的取值范围；（2）若，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）。16（9分）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。一只海鸥叼着质量的鸟蛤，在的高度、以的水平速度飞行时，松开嘴巴让鸟蛤落到水平地面上。取重力加速度，忽略空气阻力。（1）若鸟蛤与地面的碰撞时间，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F；（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，速度大小在之间，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。17（14分）某离子束实验装置的基本原理如图甲所示。区宽度为d，左边界与x轴垂直交于坐标原点O，其内充满垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为；区宽度为L，左边界与x轴垂直交于点，右边界与x轴垂直交于点，其内充满沿y轴负方向的匀强电场。测试板垂直x轴置于区右边界，其中心C与点重合。从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子，加速后沿x轴正方向过O点，依次经区、区，恰好到达测试板中心C。已知离子刚进入区时速度方向与x轴正方向的夹角为。忽略离子间的相互作用，不计重力。（1）求离子在区中运动时速度的大小v；（2）求区内电场强度的大小E；（3）保持上述条件不变，将区分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为B（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到的距离s。18（16分）如图所示，三个质量均为m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F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f，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：，k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）（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；（3）若三物块都停止时B、C间的距离为，从B、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W与的大小；（4）若，请在所给坐标系（见答题卡）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a、x值（用f、k、m表示），不要求推导过程。以撤去F时C的位置为坐标原点，水平向右为正方向。机密启用前山东省2021年普通高中学业水平等级考试 物理试题参考答案一、单项选择题1A 2B 3B 4D 5B 6C 7D 8A二、多项选择题9BD 10AC 11BC 12ABD三、非选择题13（1）0.20 （2），0.95 （3）高于14（1）（2）如图所示（3）3500，大于 （4）减小15解：（1）设C是全反射的临界角，光线在第一个三棱镜右侧斜面上恰好发生全反射时，根据折射定律得 代入较大的折射率得 所以顶角的范围为（或） （2）脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为和，由折射定律得 设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为和，则 联立式，代入数据得 16（1）设平抛运动的时间为t，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 联立式，代入数据得 （2）若释放鸟蛤的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为x1，击中右端时，释放点的x坐标为，得 联立式，代入数据得 若释放鸟蛤时的初速度为，设击中岩石左端时，释放点的x坐标为，击中右端时，释放点的x坐标为，得 联立式，代入数据得 综上得x坐标区间或 17解：（1）设离子在区内做匀速圆周运动的半径为r，由牛顿第二定律得 根据几何关系得 联立式得 （2）离子在区内只受电场力，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C的时间为t，y方向的位移为，加速度大小为a，由牛顿第二定律得 由运动的合成与分解得 联立式得 （3）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 离子在区内的运动时间不变，故有 C到的距离 联立式得 18解：（1）从开始到B、C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 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 联立式得 （2）当A刚要离开墙时，设弹簧的伸长量为x，以A为研究对象，由平衡条件得 若A刚要离开墙壁时B的速度恰好等于零，这种情况下恒力为最小值，从弹簧恢复原长到A刚要离开墙的过程中，以B和弹簧为研究对象，由能量守恒得 联立式得 根据题意舍去，得 （3）从B、C分离到B停止运动，设B的路程为，C的位移为，以B为研究对象，由动能定理得 以C为研究对象，由动能定理得 由B、C的运动关系得 联立式得 （4）山东省2020年普通高中学业水平等级考试 物理试题注意事项：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。1一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是A0t1时间内，v增大，FN>mgBt1t2 时间内，v减小，FN<mgCt2t3 时间内，v增大，FN <mgDt2t3时间内，v减小，FN >mg2氚核发生衰变成为氦核。假设含氚材料中发生衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生衰变的氚核的个数为ABCD 3双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为。玻璃片厚度为10，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是A.BCD4一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知处质点的振动方程为，则时刻的波形图正确的是5图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=22:3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 ，额定电压为24 V。定值电阻R1=10 、R2=5 ， 滑动变阻器R的最大阻值为10 。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为A.1 B.5 C6 D.8 6一定质量的理想气体从状态a开始，经ab、bc、ca三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0， 2p0）、 b（2V0，p0）、c（3V0， 2p0） 以下判断正确的是A.气体在ab过程中对外界做的功小于在bc过程中对外界做的功B.气体在ab过程中从外界吸收的热量大于在bc过程中从外界吸收的热量C.在ca过程中，外界对气体做的功小于气体向外界放出的热量D.气体在ca过程中内能的减少量大于bc过程中内能的增加量7我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为A.BCD8如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45时，物块A、B刚好要滑动，则的值为ABCD 二、多项选择题:本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BBCC面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AACC的光线。下列说法正确的是A光从AACC面出射的区域占该侧面总面积的B光从AACC面出射的区域占该侧面总面积的C若DE发出的单色光频率变小，AACC面有光出射的区域面积将增大D若DE发出的单色光频率变小，AACC面有光出射的区域面积将减小10真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是Aa点电势低于O点Bb点电势低于c点C该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能11如图所示，质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将B由静止释放，当B下降到最低点时（未着地），A对水平桌面的压力刚好为零。轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块A始终处于静止状态。以下判断正确的是AM<2mB2m <M<3mC在B从释放位置运动到最低点的过程中，所受合力对B先做正功后做负功D在B从释放位置运动到速度最大的过程中，B克服弹簧弹力做的功等于B机械能的减少量12如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形。一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动（不发生转动）。从图示位置开始计时，4 s末bc边刚好进入磁场。在此过程中，导体框内感应电流的大小为I， ab边所受安培力的大小为Fab，二者与时间t的关系图像，可能正确的是三、非选择题:本题共6小题，共60分。13（6分）2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：（i）如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。（ii）调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。（iii）该同学选取部分实验数据，画出了-t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2。（iv）再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。回答以下问题：（1）当木板的倾角为37时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为_m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为_m/s2。（结果均保留2位有效数字）（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为_ m/s2。 （结果保留2位有效数字，sin37= 0.60，cos37=0.80 ）14（8分）实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:干电池一节（电动势约1.5 V，内阻小于1 ）；电压表V （量程3 V，内阻约3 k）；电流表A （量程0.6 A，内阻约1 ）；滑动变阻器R （最大阻值为20 ）；定值电阻R1 （阻值2 ）；定值电阻R2 （阻值5 ）；开关一个，导线若干。（1）该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U-I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_。（单选，填正确答案标号） A电压表分流 B干电池内阻较小 C滑动变阻器最大阻值较小 D电流表内阻较小（2）针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52请根据实验数据，回答以下问题:答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图像。根据实验数据可知，所选的定值电阻为_（填“R1”或“R2”）。用笔画线代替导线，请在答题卡上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路。15（7分）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。16（9分）单板滑雪U型池比赛是冬奥会比赛项目，其场地可以简化为如图甲所示的模型: U形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为17.2。某次练习过程中，运动员以vM=10 m/s的速度从轨道边缘上的M点沿轨道的竖直切面ABCD滑出轨道，速度方向与轨道边缘线AD的夹角=72.8，腾空后沿轨道边缘的N点进入轨道。图乙为腾空过程左视图。该运动员可视为质点，不计空气阻力，取重力加速度的大小g=10 m/s2, sin72.8=0.96，cos72.8=0.30。求:（1）运动员腾空过程中离开AD的距离的最大值d；（2）M、N之间的距离L。17（14分）某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。M、N为竖直放置的两金属板，两板间电压为U, Q板为记录板，分界面P将N、Q间区域分为宽度均为d的I、I两部分，M、N、P、Q所在平面相互平行，a、b为M、N上两正对的小孔。以a、b所在直线为z轴, 向右为正方向，取z轴与Q板的交点O为坐标原点，以平行于Q板水平向里为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，建立空间直角坐标系Oxyz。区域I、内分别充满沿x轴正方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小、电场强度大小分别为B和E。一质量为m,电荷量为+q的粒子，从a孔飘入电场（初速度视为零），经b孔进入磁场，过P面上的c点（图中未画出）进入电场，最终打到记录板Q上。不计粒子重力。（1）求粒子在磁场中做圆周运动的半径R以及c点到z轴的距离L；（2）求粒子打到记录板上位置的x坐标；（3）求粒子打到记录板上位置的y坐标（用R、d表示）；（4）如图乙所示，在记录板上得到三个点s1、s2、s3,若这三个点是质子、氚核、氦核的位置，请写出这三个点分别对应哪个粒子（不考虑粒子间的相互作用，不要求写出推导过程）。18（16 分）如图所示，一倾角为的固定斜面的底端安装一弹性挡板，P、Q两物块的质量分别为m和4m，Q静止于斜面上A处。某时刻，P以沿斜面向上的速度v0与Q发生弹性碰撞。Q与斜面间的动摩擦因数等于tan，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。P与斜面间无摩擦，与挡板之间的碰撞无动能损失。两物块均可以看作质点，斜面足够长，Q的速度减为零之前P不会与之发生碰撞。重力加速度大小为g。（1）求P与Q第一次碰撞后瞬间各自的速度大小vP1、vQ1；（2）求第n次碰撞使物块Q上升的高度hn；（3）求物块Q从A点上升的总高度H；（4）为保证在Q的速度减为零之前P不会与之发生碰撞，求A点与挡板之间的最小距离s。山东省2020年普通高中学业水平等级考试 物理试题参考答案一、单项选择题1D 2B 3A 4D 5A 6C 7.B 8C 二、多项选择题9AC 10BD 11ACD 12BC三、非选择题13（1）0.32或0.33 3.1 （2）9.414（1）B（2）如下左图 R1 如下右图。15解：设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知p1=p0、T1=450 K、V1=V2、T2=300 K、V2=20V0/21由理想气体状态方程得代入数据得p2=0.7p0对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为，由题意知p3=p0、V3=、p4=p2由玻意耳定律得联立式，代入数据得设抽出的气体的体积为V，由题意知故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为联立式，代入数据得16解：（1）在M点，设运动员在ABCD面内垂直AD方向的分速度为v1，由运动的合成与分解规律得设运动员在ABCD面内垂直AD方向的分加速度为a1，由牛顿第二定律得mgcos17.2=ma1由运动学公式得联立式，代入数据得d=4.8 m（2）在M点，设运动员在ABCD面内平行AD方向的分速度为v2，由运动的合成与分解规律得v2=vMcos72.8设运动员在ABCD面内平行AD方向的分加速度为a2，由牛顿第二定律得mgsin17.2=ma2设腾空时间为t，由运动学公式得联立式，代入数据得L=12 m17解：（1）设粒子经加速电场到b孔的速度大小为v，粒子在区域I中，做匀速圆周运动对应圆心角为，在M、N两金属板间，由动能定理得qU=mv2在区域I中，粒子做匀速圆周运动，磁场力提供向心力，由牛顿第二定律得联立式得由几何关系得联立式得（2）设区域中粒子沿z轴方向的分速度为vz，沿x轴正方向加速度大小为a，位移大小为x，运动时间为t，由牛顿第二定律得qE=ma粒子在z轴方向做匀速直线运动，由运动合成与分解的规律得粒子在x方向做初速度为零的匀加速直线运动，由运动学公式得联立式得（3）设粒子沿y方向偏离z轴的距离为y，其中在区域中沿y方向偏离的距离为y，由运动学公式得y=vtsin由题意得y=L+y联立式（4）s1、s2、s3分别对应氚核、氦核、质子的位置。18解：（1）P与Q的第一次碰撞，取P的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得联立式得故第一次碰撞后P的速度大小为，Q的速度大小为（2）设第一次碰撞后Q上升的高度为h1，对Q由运动学公式得联立式得设P运动至与Q刚要发生第二次碰撞前的位置时速度为，第一次碰后至第二次碰前，对P由动能定理得联立式得P与Q的第二次碰撞，设碰后P与Q的速度分别为、，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得联立式得设第二次碰撞后Q上升的高度为h2，对Q由运动学公式得联立式得设P运动至与Q刚要发生第三次碰撞前的位置时速度为，第二次碰后至第三次碰前，对P由动能定理得联立式得P与Q的第三次碰撞，设碰后P与Q的速度分别为、，由动量守恒定律得由机械能守恒定律得联立式得设第三次碰撞后Q上升的高度为h3，对Q由运动学公式得联立式得总结可知，第n次碰撞后，物块Q上升的高度为（n=1，2，3）（3）当P、Q达到H时，两物块到此处的速度可视为零，对两物块运动全过程由动能定理得解得（4）设Q第一次碰撞至速度减为零需要的时间为t1，由运动学公式得设P运动到斜面底端时的速度为，需要的时间为t2，由运动学公式得设P从A点到Q第一次碰后速度减为零处匀减速运动的时间为t3当A点与挡板之间的距离最小时联立式，代入数据得第 33 页 共 33 页