2021年山东省青岛市高考物理二模试卷

2021年山东省青岛市高考物理二模试卷

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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.（3分）2021年3月三星堆遗址出土了大量文物，进一步证实了中国历史上商代的存在。

考古人员对“祭祀坑”中出土的碳屑样本通过用,4C年代检测方法进行了分析，进而推

算出商朝年代014c的衰变方程为14c-14N+X（）

67

A.14c发生的是。衰变

B.14c衰变时电荷数守恒，但质量数不守恒

C.Me的半衰期不会受到阳光、温度、气候变化等自然环境因素影响

D.生物体中以CaCo3形式存在的14c半衰期比单质,4C的半衰期更长

2.（3分）中国空间站将于2022年建成，我国将进入空间站时代，空间站轨道半径为6800km,

空间站可供多名宇航员长期工作生活，引力常量为G（）

A.知道空间站的运行周期就可以求得地球的质量

B.空间站的运行周期与地球自转的周期几乎相等

C.空间站的运行速度大于第一宇宙速度

D.在空间站工作的宇航员因受力平衡而处于悬浮或静止状态

3.（3分）如图为沿x轴传播的一列简谐横波在1=0时刻的图像，该时刻P、Q两质点离开

平衡位置的位移相同，此后P质点I可到平衡位置的最短时间为0.2s,下列说法正确的是

A.该波沿轴负方向传播

B.该波的传播速度为7.5m/s

C.该波的传播周期为L2s

D.t=0.3s时，质点P的加速度方向沿y轴负方向

4.（3分）如图，水平面上固定光滑圆弧面ABD,水平宽度为L,沿弧面滑到底端D经历

的时间为t。若在圆弧面上放一光滑平板ACD,仍将小球从A点由静止释放（）

nnJi

5.（3分）•定质量理想气体经历•个循环过程的图像如图所示，该循环是由两个绝热过程

A.气体在状态b和d对内能一定相等

B.一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量

C.a-b过程中，外部对气体做的功大于气体内能的增加量

D.a-b过程中外界对气体做的功大于c-d过程中气体对外界做的功

6.（3分）宝石的折射率是鉴定宝石品质的指标之一，如图为某宝石的截面图，已知0P、

0Q边与轴线间夹角为8,在0P边发生全反射后，又恰好在0Q边发生全反射（）

A.csin（30）B.ccos（38）C.-csin（30）D.-ccos（36）

7.（3分）如图甲为用金属材料制成的霍尔元件，其长、宽、高分别为a、b、d；如图乙是

检测电流大小是否发生变化的装置。该检测电流在铁芯中产生磁场，下列说法正确的是

)

A/

农尔元件

甲乙

A.N端应与电压表的正极相连

B.要提高检测灵敏度，可适当减小高度d

C.如果仅将检测电流反向，电压表的正负接线柱连线位置无需改动

D.当霍尔元件尺寸一定时，电压表示数变大，说明脸测电流变小

8.（3分）如图，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为h,玻璃管

以速度v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在

外力作用下,玻璃管在磁场中运动速度保持不变，下列说法正确的是（）

XxX

VXX

hXXX

XXX

XX

A.洛伦兹力对小球做正功

B.小球做变加速曲线运动

C.小球机械能的增加量为qvBh

D.小球在玻璃管中的运动时间与玻璃管运动速度无关

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有

多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得。分。

9.（4分）青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达6（）多公里的狭长

“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）,

在定子（线圈）中产生电流，风速为v,空气密度为p］速度减速为0,1原速率穿过（）

A.一台风力发电机的发电功率约为3豆/丫3

B.一台风力发电机的发电功率约为断口/丫？

C.空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为/pm2V3

D.空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为,pirr2V2

12

10.（4分）如图为某同学设计的一个光电烟雾探测器，光源S发出一束波长为0.8pm的红

外线，当有烟雾进入探测器时，当红外线射到光电管中的金属表面时发生光电效应，当

光电流大于8X10'A时，便会触发报警系统。已知元电荷e=1.6X10,9C,光在真空中

的传播速度为3Xl（）8m/s,下列说法正确的是（】

A.光电流的大小与光照强度无关

B.若光源发出的是可见光，则该装置将会失去报警功能

C.该金属的极限频率小于3.75X1014Hz

D.若射向光电管C的光子中有10%会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向该金属

表面的光子数最少为5X10”个

11.（4分）如图，理想变压器原线圈与定值电阻Ro串联后接在电压Uo=36V的交流电源上,

副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R,原副线圈匝数比为1：3。已知Ro=4C,

R的最大阻值为100必现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，下列说法正确的是（）

A.电压表示数变小，电流表示数变大

B.电源的输出功率变小

C.当R=4Q时，电压表示数为I0.8V

D.当R=36。时，R获得的功率最大

12.（4分）水平传感器可以测量器械摆放处所在平面的倾角。该装置可以简化为：内壁光

滑竖直放置的正三角形，内部有一球体，其半径略小于三角形内接圆半径，分别测量小

球对三条边压力大小，根据压力大小，如图所示。图中此时BC边恰好处于水平状态，

将其以C为轴在竖直面内顺时针缓慢转动，在转动过程中，下列说法正确的是（）

A.球对AC边压力不可能大于球的重力

B.球对AC边压力一直增大

C.球对BC边压力先增大后减小

D.球对BC边压力最大值为

3

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.（6分）某实验小组要探究单摆做简谐运动的周期与“等效重力加速度”的关系，他们

借鉴伽利略研究小球自由落体运动规律时，用斜面“冲淡”重力的思路，摩擦力可以忽

略的平板通过较链与水平木板相连，改变垫块位置可.以改变平板的倾角。，长约1m的轻

质细线一端系一小球，另一端拴在钉子上做成一个斜面上的单摆。

（1）平板倾角为0时，单摆周期公式中的等效重力加速度g'与重力加速度g的关系

是:

（2）某次周期测量中，秒表示数如图2,其读数为s；

（3）改变平板倾角，测出倾角0及在该倾角下单摆的周期T,当地重力加速度g=9.8m/s2。

把测得的多组T、g'数据在12--一坐标系中猫点连线，得到如图3所示图线

g

m。（保留3位有效数字）

14.（8分）随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户，某实验小组要对市场上

出售的某品牌纯净水质量进行检测。电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，实

验小组把电导率换算为电阻率，即合格标准为电阻率p25X103c・m。为测量该纯净水的

电阻，将水样装入一绝缘性能良好的圆柱形塑料容器内，容器两端用圆片状金属电极密

封。测得该容器两电极间长度为5.0cm2。除待测水样Rx外，实验室还提供如下器材：

A.电流表Ai（量程0〜1mA,内阻为15。）

B.电流表A2（量程0〜300pA,内阻约为100C）

C.电压表Vi（量程0〜3V,内阻为5kQ）

D.电压表V2（量程075V,内阻约为20k。）

E.滑动变阻器Ri，阻值范围。〜20。，允许的最大电流2A

F.滑动变阻器R2，阻值范围。〜IkQ,允许的最大电流0.5A

G.定值电阻R3=5kC

H.电源E（电动势为6V,内阻r约2Q）

I.开关和导线若干

（1）由于不知道容器内水样的电阻，该小组采用试触法确定电路的连接，如图甲，观察

电压表和电流表指针偏转情况，发现电流表的指针偏转变化明显，则应将电压表接头接

在（选填"b”或"c”）点；同时根据电表示数粗略估算水样电阻Rx约为30k。；

（2）为了多测几组数据，并且尽量精确测量水样电阻R、，请在图2的方框内画出实验

电路原理图，并标明所选用器材；

（3）将实验中测得的多组电压表和电流表的示数，在U・I坐标系中描点连线，得到图

线如图乙乂=（保留2位有效数字）；

（4）根据题中有关数据，请你判断该水样是否合格？（选填“是”或“否”）。

15.（7分）链球是田径运动中利用双手投掷的竞远项运动员两手握着链球上铁链的把

手，人转动带动链球旋转，某次训练中链球脱手速度方向与水平面成6角斜向上K出，

经过时间t落地0。已知人手臂长度为Li,链球铁链长度为L2,求：

（I）链球脱手时速度大小vo；

（2）链球脱手时离地面的高度h。

16.（9分）肺活量是常用来衡量人体心肺功能的重要指标。肺活量是指在标准大气压po=

latm卜.人一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体体枳总量。某同学在学习气体实验定律后,

设计了一个吹气球实验来粗测自己肺活量。该同学先尽最大努力吸气，气球没有被吹爆,

此时气球可近似看成球形型_,其中。为薄膜的等效表面张力系数，R为气球充气后的

R

半径。如图为该气球的等效表面张力系数。随气球半径R的变化曲线。吹气前气球内部

的空气可忽略不计，人的体温为37℃,环境温度为27℃o=l.OXl（）5pa,iCmH2O=I（K）Pao

求：

（I）吹气后稳定时气球内气体的压强；

17.（14分）如图，在以6为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直纸而向里的匀强磁场,

磁场区域右侧有两块正对的平行绝缘薄板，两板间距离为2R,0102为整个装置的轴线。

在P点有一粒子源，可沿与半径POi夹角均为e=3（T的两个方向发射a、b两带电粒子,

两带电粒子的质量均为m、电荷量均为q,粒子的发射速率均为V0。两板间有垂直板向

上的匀强电场，圆形区域内匀强磁场的磁感应强度为吧色。已知a粒子进入电场后与下

qR

板仅碰撞一次后就平行绝缘板射出电场区域，碰撞时间极短（可不计），且碰撞过程中粒

子电量保持不变

（Da.b两个粒子在磁场中运动时间之比；

（2）a、b两个粒子进入电场时的位置间的距离Ay；

（3）b粒子离开电场时与下板间的距离。

18.（16分）如图，倾角9=37°的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上某位置固定有

垂直于斜面的挡板P,凹槽A下端与固定挡板间的距高xo='m,凹槽两端挡板厚度不

3

计。质品m=1kg的小物块B紧贴凹槽上端放置，物块B与凹槽间的动摩擦因数p=0.75u

1=0时撤去外力；1=15时物块与凹槽发生了第一次碰撞，当物块与凹槽发生了第二次碰

撞后立即撤去挡板P,整个运动过程中，且碰撞时间极短，可忽略不计，重力加速度g

=10m/s2o求：

（I）凹槽A与挡板P发生第一次碰撞前物块的速度：

（2）凹槽A的长度L；

（3）凹槽A与物块B发生笫二次碰撞时物块距离挡板P的距离；

（4）从凹槽与物块一起自由下滑开始（t=0）,到物块与凹槽发生第二次碰撞后物块的

速度再次减为0所经历的时间。

2021年山东省青岛市高考物理二模试卷

参考答案与试题解析

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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.(3分)2021年3月三星堆遗址出土了大量文物，进一步证实了中国历史上商代的存在。

考古人员对“祭祀坑”中出土的碳屑样本通过用年代检测方法进行了分析，进而推

算出商朝年代。1气的衰变方程为］化一［炮+X()

67

A.14c发生的是a衰变

B.Me衰变时电荷数守恒，但质量数不守恒

C.Me的半衰期不会受到阳光、温度、气候变化等自然环境因素影响

D.生物体中以CaC03形式存在的l4C半衰期比单质,4C的半衰期更长

【解答】解：A、根据质量数守恒与电荷数守恒可得X的质量数A=14・14=0,可知X

为电子，故A错误；

B、14c衰变时电荷数守恒，质量数也守恒；

C、半衰期由放射性原子核内部本身的因素决定、温度，故C正确；

D、半衰期由放射性原子核内部本身的因素决定，故D错误.

故选：Co

2.(3分)中国空间站将于2022年建成,我国将进入空间站时代，空间站轨道半径为6800km,

空间站可供多名宇航员长期工作生活，引力常量为G()

A.知道空间站的运行周期就可以求得地球的质量

B.空间站的运行周期与地球自转的周期几乎相等

C.空间站的运行速度大于第一宇宙速度

D.在空间站工作的宇航员因受力平衡而处于悬浮或静止状态

【解答】解：A、由万有引力提供向心力妈（竺）2「，可得，故A正确；

r2T

B、由于空间站的运行半径比同步卫星的小，乂同步卫星的周期等于地球自转的周期，空

间站的运行周期一定小于地球的自转周期；

C、利用万有引力提供向心力可知，G粤上，v=秒,故空间站的运行速度小于第一

宇宙速度；

D、在空间站工作的宇航员的合力提供向心力，故D错误。

故选：Ao

3.（3分）如图为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的图像，该时刻P、Q两质点离开

平衡位置的位移相同，此后P质点回到平衡位置的最短时间为0.2s,下列说法正确的是

A.该波沿轴负方向传播

B.该波的传播速度为7.5m/s

C.该波的传播周期为1.2s

D.t=0.3s时，质点P的加速度方向沿y轴负方向

【解答】解：AC、由题意可判断出波沿x轴正方向传播，Q点向上振动，故AC错误；

B、该波的传播速度为vnAnK/s，故B正确；

T1.6

D、t=2.2s时，t=0.8s时，所以加速度方向沿y轴正方向；

故选：Bo

4.（3分）如图，水平面上固定光滑圆弧面ABD,水平宽度为L,沿弧面滑到底端D经历

的时间为t。若在圆弧面上放一光滑平板ACD,仍将小球从A点由静止释放（）

c•奈2&

—

【解答】解：设该圆弧对应的半径为R,小球沿光滑圆弧面ABD运动到底端的时间相当

于摆长为R的单摆周期的』，

4

则有：嗜心椁

小球光滑斜面ACD滑到D的时间为，根据等时圆原理可知，根据

7R^-gt18tz故B正确，A、Co

故选：Bo

5.（3分）一定质量理想气体经历一个循环过程的图像如图所示，该循环是由两个绝热过程

和两个等容过程组成，a状态为起始状态。对于该循环（）

A.气体在状态b和d对内能一定相等

B.一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量

C.a-b过程中，外部对气体做的功大于气体内能的增加量

D.a-b过程中外界对气体做的功大于c-d过程中气体对外界做的功

【解答】解：A、由图示图象可•知，气体对外做功，从b到c过程气体体积不变压强增大，

气体温度升高，由热力学第一定律可知，从c到d过程绝热，Q>0,根据已知条件无法

判断气体吸收的热量与对外界做功的关系、有可能小于W,由热力学第一定律可知、有

可能减小，故A错误；

D、p-V图像“面积”即为气体做功大小，a-b过程p・V图象的面积小于c-d过程p

■V图象的面积，故D错误；

B、从b-c过程系统从外界吸收热量，从d-a系统放出热量，p-V图像“面积”即为

气体做功大小，图像中b-C-d-a围成的图形的面积为气体对外做的功，则△W=4Q

吸-Qffi=AW>0,即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量；

C、由图示图象可知，外界对气体做功，a-b过程是绝热过程，由热力学第一定律可知：

△U=W+Q=W,故C错误。

故选：Bo

6.（3分）宝石的折射率是鉴定宝石品质的指标之一如图为某宝石的截面图，已知0P、

0Q边与轴线间夹角为仇在OP边发生全反射后，又恰好在OQ边发生全反射（)

A.csin(39)B.ccos(30)C.-csin(30)D.-ccos(30'

【解答】解：光在宝石中的传播情况如图所示;

根据几何关系可得光在OP面的入射角：i=工一e，

2

设光在OQ面的入射角为a，由于OP和OQ界面的两条法线分别与界面垂直

其中B+Y=TT-28,解得：a=86--^-

因光线恰好在OQ边发生全反射，则有：sina=-l

n

解得：n=--J

cos38

则光在宝石中的传播速度为V=£=・ccos（38）、ABC错误。

n

7.（3分）如图甲为用金属材料制成的霍尔元件，其长、宽、高分别为a、b、d；如图乙是

检测电流大小是否发生变化的装置。该检测电流在铁芯中产生磁场，下列说法正确的是

()

甲乙

A.N端应与电压表的正极相连

B.要提高检测灵敏度，可适当减小高度d

C.如果仅将检测电流反向，电压表的正负接线柱连线位置无需改动

D.当霍尔元件尺寸一定时，电压表示数变大，说明检测电流变小

【解答】解：AC、根据右手螺旋定则可知检测电流产生的磁场方向向卜，可知霍尔元件

所在磁场方向向上，

由于霍尔元件中的载流子为电子，可知电子移动方向与工作电流方向相反，电子在N端

积累，则N端应与电压表的负接线柱相接；

如果仅将检测电流反向，可知霍尔元件所在磁场方向将向下，可知电压表的正负接线柱

需反接：

B、设霍尔元件单位体积内电子数量为n,则时间内通过截面Sbd的电荷量为Q=I4t

—v/\tSbcinft</｛导I=vSbdne^^vhdne

由于MN之间存在电势差，则MN之间的电场强度为：E=』，方向相反，

b

联立解得：UMN=旦：因此若要提高检测灵敏度，故B正确，

dne

D、由上公式、磁感应强度，

由于磁感应强度与检测电流强度成正比，可知当霍尔元件尺寸给定时，故D错误。

故选：Bo

8.（3分）如图，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为h,玻璃管

以速度v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在

外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，下列说法正确的是（）

।

h|XXX

I

v；xXX

h-：xXX

•xxx

。xx

A.洛伦兹力对小球做正功

B.小球做变加速曲线运动

C.小球机械能的增加量为qvBh

D.小球在玻璃管中的运动时间与玻璃管运动速度无关

【解答】解：A、洛伦兹力的方向与速度方向垂直，故A错误:

B、玻璃管在水平方向做匀速直线运动，即在竖直方向做匀加速直线运动，故B错误；

C、由于管对球的支持力对小球做了功，在竖直方向上B-mg=ma,由匀变速直线运动

8

的位移公式得：h=laty=at,合速度v台=旧号，运动的增加量

2=mh

AEv=^v△—mvPe»联立解得：△E=Z\Ek+Z\Ep=qvBh,故C正确；

k202

D、小球的实际运动可分解为水平方向的速度为V和竖直速度Vy,竖直方向的洛伦兹力

不变，在竖直方向上，由匀速直线运动的位移公式得：h=2at2匚齿1与运动速

2VqvB-mg

度有关。

故选：Co

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有

多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.（4分）青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长

“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）,

在定子（线圈）中产生电流，风速为v,空气密度为p］速度减速为（）,总原速率穿过（）

A.一台风力发电机的发电功率约为《pmV

B.一台风力发电机的发电功率约为

C.空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为卷0灯与3

D.空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为‘pirF、.

12

【解答】解：AB、建立一个“风柱”模型如图所示:

V

风柱的横截面积为叶片旋转扫出的面积S=7ll2

经过I风柱长度x=vt,所形成的风柱体积V=nl2vt

空气遇到叶片旋转形成的圆面后2减速为零，3,

46

所以与叶片发生相互作用的风柱质量m=-IpV=Z2vt,

根据动能定理，风力在这一段位移做的功W=Ek=-^mv2=Apnl2vt•v7=Ap-jrl8v?t

一台风力发电机获得风能的功率为：P凤=」=』pE2V3,故A错误，B正确；

t8

CD、对与叶片发生相互作用的那部分空气为研究对象，

根据动量定理得：-F,t=7-mv

代入数据解得：F=2np13V2

4

根据牛顿第三定律，可知空气对一台风力发电机的平均作用力为：P=F=12V2,

6

一台风力发电机有三个叶片，所以空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约2V2,

12

故C错误，D正确；

故选：BDO

10.（4分）如图为某同学设计的一个光电烟雾探测器，光源S发出一束波长为0.8|im的红

外线，当有烟雾进入探测器时，当红外线射到光电管中的金属表面时发生光电效应，当

光电流大于8乂1（）-9人时-，便会触发报警系统。已知元电荷e=1.6X10-19。光在真空中

的传播速度为3X108m/s,下列说法正确的是（：

A.光电流的大小与光照强度无关

B.若光源发出的是可见光，则该装置将会失去报警功能

C.该金属的极限频率小于3.75X10,4HZ

D.若射向光电管C的光子中有10%会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向该金属

表面的光子数最少为5X10”个

【解答】A、当入射光的频率一定时，故A错误。

B、当入射光的频率大于金属的极限频率时，可见光的频率大于红外线的频率，装置可以

报警。

5

C、0.8\m的红外线频率为丫=：=4义1°z=675X1014Hz»故该金属的极限频

入0.8X30-6

率小于于8.75X04HZ,故c正确。

D、光电流8X10次对应每秒产生的光电子数n上又6X10:个=5X201°个,因

e1.6X30-19

10%的光子会产生光电子”个，故D正确。

故选：CDc.

11.（4分）如图，理想变压器原线圈与定值电阻Ro串联后接在电压Uo=36V的交流电源上,

副线圈接理想电压表、电流表和滑动变阻器R,原副线圈匝数比为I：3。已知Ro=4。，

R的最大阻值为100。“现将滑动变阻器R的滑片P向下滑动，卜.列说法正确的是（）

A.电压表示数变小，电流表示数变大

B.电源的输出功率变小

C.当R=4C时，电压表示数为10.8V

D.当R=36。时，R获得的功率最大

【解答】解：AB、由理想变压器的特点可知Uoh=h2Ro+l62R,h：b=n2：ni=4：1,

可知UO=I7RO+LR，滑动变阻器R的滑片P向下滑动，所以电流增大，电源的输出功

3

率P=Uoh增大，原线圈两端电压U5=Uo-hR3,因为电流增大，所以U|减小，由U］：

U4=ni：n2=8：3,得U2减小，电压表示数减小，B错误；

C、原线圈与副线圈两端电压之比U8：U2=ni：n5=l：3,U6=Uo-I1R3,U2=l2R＞电

3U

流之比I4：h=n2：n4=3：I,联立得----n-2=8.7A,电压表示数U2=hR=2.7X

67R0+R

5V=10.8。,故C正确;

ng9U4

2

D、R获得的功率P2=l2R=（———）6R=---------R=

9Ro+R81R2+18ReR+R2

un0

25

9U681Rn

-------7-------------，当——上-二R时，R获得的功率最大O=9X4C=36C,故D正确；

7

81Rn---------------------R

-^^+18R0+R

故选：ACDo

12.（4分）水平传感器可以测量器械摆放处所在平面的倾角。该装置可以简化为：内壁光

滑竖直放置的正三角形，内部有一球体，其半径略小于三角形内接圆半径，分别测量小

球对三条边压力大小，根据压力大小，如图所示。图中此时BC边恰好处于水平状态,

将其以C为轴在竖直面内顺时针缓慢转动，在转动过程中，下列说法正确的是（）

A.球对AC边压力不可能大于球的重力

B.球对AC边压力一直增大

C.球对BC边压力先增大后减小

D.球对BC边压力最大值为织1G

3

【解答】解：对正三隹形内部的小球受力分析，如图所示,

G

缓慢转动过程中，ACAC，NBC的方向总是垂宜相应的边，两力夹角保持不变，由几何关

系可知，角a与角8之和保持不变，

所以角0也保持不变，0=60“

G=N削一跟

sinPsinBsin(1200-8)

所以球对AC边的压力N'AC=NAC=—1—sin0AC=^^GsinO,

sinP5

球对BC边的压力N'BC=NBC=―勾Tin(1200-8)BC=Z返GsinB(1200-0)；

_sinP4

A、由上述分析可知AC=2返Gsin。，球对AC边的压力可能大于球的重力；

5

BC、角度e从0°到120°增大过程中，所以球对AC边的压力和球对BC边的压力都是

先增大后减小，C正确；

D、球对BC边的压力N'BC=2返GsinB(120°-0),球对BC边压力最大名巨G,故

33

D正确。

故选：CDo

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.(6分)某实验小组要探究单摆做简谐运动的周期与“等效重力加速度”的关系，他们

借鉴伽利略研究小球自由落体运动规律时，用斜面“冲淡”重力的思路，摩擦力可以忽

略的平板通过钱链与水平木板相连，改变垫块位置可以改变平板的倾角仇长约1m的轻

质细线一端系一小球，另一端拴在钉子上做成一个斜面上的单摆。

（1）平板倾角为。时，单摆周期公式中的等效重力加速度g'与重力加速度g的关系是

K=gsin°；

（2）某次周期测量中，秒表示数如图2,其读数为83.3s：

（3）改变平板倾角，测出倾角0及在该倾角下单摆的周期T,当地重力加速度g=9.8m/s2。

把测得的多组T、g'数据在12・一一坐标系中描点连线，得到如图3所示图线6976

g

m。（保留3位有效数字）

【解答】解：（1）平板倾角为6时，重力加速度沿平板方向方向分加速度是等效重力加

速度。

（2）由图2所示可知,秒表读数为:60s+23.3s=83.7so

（3）由单摆周期公式1=如92得：T2=8TT2L-^

由图示-图象可知2L=且工m

g‘0.5

代入数据解得：L~0.976m

故答案为：⑴g'=gsin0；（2）83.3o

14.（8分）随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户，某实验小组要对市场上

出售的某品牌纯净水质量进行检测。电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标，实

验小组护.电导率换算为电阻率，即合格标准为电阻率p25Xl（）3a・m。为测量该纯净水的

电阻，将水样装入一绝缘性能良好的圆柱形塑料容器内，容器两端用圆片状金属电极密

封。测得该容器两电极间长度为S.Ocn?。除待测水样Rx外，实验室还提供如下器材：

A.电流表Ai（量程0~1mA,内阻为15C）

B.电流表A2（量程0〜300NA,内阻约为100Q）

C.电压表Vi（量程0〜3V,内阻为5kQ）

D.电压表V2（量程0〜15V,内阻约为20kC）

E.滑动变阻器Ri，阻值范围。〜20。，允许的最大电流2A

F.滑动变阻器R2,阻值范围。〜IkC,允许的最大电流0.5A

G.定值电阻R3=5kC

H.电源E（电动势为6V,内阻r约2。）

I.开关和导线若干

电压表和电流表指针偏转情况，发现电流表的指针偏转变化明显，则应将电压表接头接

在c（选填"b”或"c”）点；同时根据电表示数粗略估算水样电阻Rx约为30kH；

（2）为了多测几组数据，并且尽量精确测量水样电阻Rx，请在图2的方框内画出实验

电路原理图，并标明所选用器材；

（3）将实验中测得的多组电压表和电流表的示数，在U-I坐标系中描点连线，得到图

线如图乙*=2.5X104。（保留2位有效数字）；

（4）根据题中有关数据，请你判断该水样是否合格？否（选填“是”或“否”）。

【解答】解：（1）将电压表的不固定接头分别与b、c接触，电压表指针偏转几乎不变，

电流表应采用内接法。

（2）电源电动势是6V,电压表V2量程太大，为准确测量电压2,电压表Vi与定值电阻

R3串联改装成3V的电压表测电压；通过水样的最大电流约为1=旦=_^―-4A=

Rx30X123

200uA,电流表应诜择A2,为方便实验操作，滑动变阻器应诜择Ri：由于电压表内阻已

知，电流表应采用外接法，滑动变阻器应采用分压接法;

（3）电压表改装后量程变为原来的2倍，则电压表示数为U时，根据图示电路图x，则

U=2RX1，

2

由图2所示u-I图象可知，图象斜率k=上Rx=——__n,解得X=2.5X1（）7Q；

2120X10

由电阻定律得：Rx=pk电阻率：p=^=2・5X8。仪6.0X10430^,不合格.

SL7.0X13-*2*

故答案为：（1）c；（2）电路图如图所示2。；（4）否。

15.（7分）链球是田径运动中利用双手投掷的竞远项运动员两手握着链球上铁链的把

手，人转动带动链球旋转，某次训练中链球脱手速度方向与水平面成。角斜向上飞出，

经过时间t落地0。已知人手臂长度为L，链球铁链长度为L2,求：

（1）链球脱手时速度大小vo;

（2）链球脱手时离地面的高度h。

水平方向：X=V7COS0*I

4

^SQ-(LJ+L2)

（2）取竖直向上为正方向，竖直方向：-h=vosin0-t-—gt

2

解得：h=fgt2-

/2<+L）2

故：（1）链球脱手时速度大小vo为工^----匚色一

tcos8

（2）链球脱手时离地面的高度h为—g弋2--（L1+L2）2'lane

ZJ4

16.（9分）肺活量是常用来衡量人体心肺功能的重要指标。肺活量是指在标准大气压po=

latm下人一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体体积总量。某同学在学习气体实验定律后,

设计了一个吹气球实验来粗测自己肺活量。该同学先尽最大努力吸气，气球没有被吹爆,

此时气球可近似看成球形也，其中。为薄膜的等效表面张力系数，R为气球充气后的

R

半径。如图为该气球的等效表面张力系数。随气球半径R的变化曲线。吹气前气球内部

的空气可忽略不计，人的体温为37℃,环境温度为27co=1.0X10$Pa,lcmH2O=lOOPao

求：

（1）吹气后稳定时气球内气体的压强；

【解答】解：（1）由图示图象可知气球半径R=10cn】时，

7

气球橡胶薄膜的等效表面张力系数。=200cnrcmH20=2X10cm-Pa

吹气后稳定时气球内气体的压强P=P（）+2,

代入数据解得：p=4.04p（）=1.04X106Pa

（2）设该同学的肺活量为V],由理想气体状态方程得：至过=吧

%T4

其中：V2=—1T（―）3,

52

代入数据解得：V2=4500mL

答：（1）吹气后稳定时气球内气体的压强是“MXl^Pa；

（2）该同学的肺活量为4500亳升。

17.（14分）如图，在以Oi为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，

磁场区域右侧有两块正对的平行绝缘薄板，两板间距离为2R,0Q2为整个装置的轴线。

在P点有一粒子源，可沿与半径P01夹角均为8=30。的两个方向发射a、b两带电粒子,

两带电粒子的质量均为m、电荷量均为q,粒子的发射速率均为voo两板间有垂直板向

上的匀强电场，圆形IX域内匀强磁场的磁感应强度已知a粒子进入电场后与下

板仅碰撞一次后就平行绝缘板射出电场区域，碰撞时间极短（可不计），且碰撞过程中粒

子电量保持不变

（Da.b两个粒子在磁场中运动时间之比；

（2）a、b两个粒子进入电场时的位置间的距离Z\y：

（3）b粒子离开电场时与下板间的距离。

【解答】（1）a、b两粒子运动轨迹如图所示空叫、时间公式1=旦1

qB2兀

工

解得：:

tb17

6

6

（2）设粒子在磁场中运动半径为r,有qvoB=E1&,代入B的值解得：r=R

r

由几何关系可知，a、b两粒子经过磁场后都平行两板射出

设a、b粒子分别进入电场时距离轴线0102的距离分别为Ay2,由几何关系得

△yi=Ay5=Rsin0,

解得：△y=Z\yi+Z\y2=R

（3）设a、b粒子射入电场后分别经时间ta、lb与下板碰撞，此过程平行于板前进佗距离

分别为Xa、Xb，

2

在竖直方向对a粒子有：—E=4-X—（―），L=6xa，

23mv。

在竖直方向对b粒子有：号乂半（『），

最后一小段：△x=4xb-L=voZ\t,最后一小段对b粒子有：yb=——X—△t8

22m

解得：yb=（哂等）R=036R

5

答：（1）a、b两个粒子在磁场中运动时间之比为2；

6

（2）a、b两个粒子进入电场时的位置间的距离为R；

（3）b粒子离开电场时与下板间的距离为0.36R。

y

18.（16分）如图，倾角8=37°的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上某位置固定有