2021年山东省高考理综物理真题含答案解析

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

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

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 ． D ．

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 ． D ．

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 ” 所受陆平台的作用力大小之比为（　　）

A ． 9∶1 B ． 9∶2 C ． 36∶1 D ． 72∶1

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

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 ． D ．

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。已知卫生离地平均高度为 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 ．

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 1∶3 ，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 2∶1 ， R 上的功率为 ；接 2 时，匝数比为 1∶2 ， R 上的功率为 P 。以下判断正确的是（　　）

A ． B ．

C ． D ．

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 ． D ．

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 ．

D ．

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 Ⅰ 、 Ⅱ 中磁场方向均垂直斜面向上， Ⅰ 区中磁感应强度随时间均匀增加， Ⅱ 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 Ⅱ 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

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：

① 固定好手机，打开录音功能；

② 从一定高度由静止释放乒乓球；

③ 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。

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。

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：

① 按图示连接电路；

② 闭合 、 ，调节滑动变阻器滑片 P 的位置，使微安表指针满偏；

③ 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；

④ 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，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 ” ）。

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）。

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。

某离子实验装置的基本原理如图甲所示。 Ⅰ 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 ； Ⅱ 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 Ⅱ 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 Ⅰ 区、 Ⅱ 区，恰好到达测试板中心 C 。已知离子刚进入 Ⅱ 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 Ⅰ 区中运动时速度的大小 v ；

（ 2 ）求 Ⅱ 区内电场强度的大小 E ；

（ 3 ）保持上述条件不变，将 Ⅱ 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 。

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。