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2021年遼寧省普通高中學業水平等級性考試
物理試卷
注意事項：
1.答卷前，考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡上。
2.答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡對應題目的答案標號涂黑如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其它答案標號。答非選擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。
3.考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。
一、選擇題：本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，每小題4分；第8～10題有多項符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
1. 1935年5月，紅軍為突破“圍剿”決定強渡大渡河。首支共產黨員突擊隊冒著槍林彈雨依托僅有的一條小木船堅決強突。若河面寬300m，水流速度3m/s，木船相對靜水速度1m/s，則突擊隊渡河所需的最短時間為（　　）
A. 75s B. 95s
C. 100s D. 300s
【答案】D
【分析】
【詳解】河寬 一定，當木船船頭垂直河岸時，在河寬方向上的速度最大，渡河用時最短，即木船相對靜水的速度 ，渡河時間最短為

故選D
2. 赫茲在研究電磁波的實驗中偶然發現，接收電路的電極如果受到光照，就更容易產生電火花。此后許多物理學家相繼證實了這一現象，即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出。最初用量子觀點對該現象給予合理解釋的科學家是（　?。?br /> A. 玻爾 B. 康普頓
C. 愛因斯坦 D. 德布羅意
【答案】C
【詳解】A．玻爾引入量子化的觀念解釋了氫原子光譜，與題意不符，A錯誤；
B．康普頓提出康普頓效應，發現了光子不僅具有能量，還具有動量，證明了光具有粒子性，與題意不符，B錯誤；
C．愛因斯坦提出光子說，從理論上解釋了光電效應的實驗現象，符合題意，C正確；
D．德布羅意提出一切物質都具有波粒二象性，與題意不符，D錯誤。
故選C。
3. 某駕校學員在教練的指導下沿直線路段練習駕駛技術，汽車的位置x與時間t的關系如圖所示，則汽車行駛速度v與時間t的關系圖像可能正確的是（　?。?br />

A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】
【詳解】 圖象斜率的物理意義是速度，在 時間內， 圖象斜率增大，汽車的速度增大；在 時間內， 圖象斜率不變，汽車的速度不變；在 時間內， 圖象的斜率減小，汽車做減速運動，綜上所述可知A中 圖象可能正確。
故選A。
4. 一束復色光從空氣射入光導纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示，比較內芯中的a、b兩束光，a光的（　?。?br />
A. 頻率小，發生全反射的臨界角小
B. 頻率大，發生全反射的臨界角小
C. 頻率小，發生全反射的臨界角大
D. 頻率大，發生全反射的臨界角大
【答案】C
【分析】
【詳解】由光路圖可知a光的偏折程度沒有b光的大，因此a光的折射率小，頻率小，由全反射 可知折射率越小發生全反射的臨界角越大。
故選C。
5. 如圖所示，N匝正方形閉合金屬線圈abcd邊長為L，線圈處于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，繞著與磁場垂直且與線圈共面的軸OO′以角速度ω勻速轉動，ab邊距軸 。線圈中感應電動勢的有效值為（　　）

A. B. C. D.
【答案】B
分析】
【詳解】交流電的最大值和兩條邊到轉軸的距離無關，為


因此有效值為


故選B。
6. 等量異號點電荷固定在水平向右的勻強電場中，電場分布如圖所示，實線表示電場線，虛線表示等勢線。將同一負電荷先后置于a、b兩點，電勢能分別為Epa和Epb，電荷所受電場力大小分別為Fa和Fb，則（　?。?br />
A. ，Fa>Fb B. ，Fa C. ，Fa>Fb D. ，Fa 【答案】D
【分析】
【詳解】電場線的疏密程度表示場強的大小，因此 ，原勻強電場水平向右，正負電荷的電場線由正電荷指向負電荷，因此可知圖中的電場線方向為從左指向右，因此由對稱性可知b點電勢小于a點電勢， 可知負電荷 。
故選D。
7. 一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，t=2s時的波形如圖（a）所示，x=2m處質點的振動圖像如圖（b）所示，則波速可能是（　?。?br />

A. m/s B. m/s C. m/s D. m/s
【答案】A
【分析】
【詳解】根據圖b可知t=2s時x=2m處的質點正經過平衡位置向下振動；又因為該波向負方向傳播，結合圖a，利用“上下坡”法可知x=2m為半波長的奇數倍，即有
（n=1，2，3… …）
而由圖b可知該波的周期為T=4s；所以該波的波速為
（n=1，2，3… …）
當n=3時可得波的速率為

故選A。
8. 2021年2月，我國首個火星探測器“天問一號”實現了對火星的環繞。若已知該探測器在近火星圓軌道與在近地球圓軌道運行的速率比和周期比，則可求出火星與地球的（　?。?br /> A. 半徑比 B. 質量比
C. 自轉角速度比 D. 公轉軌道半徑比
【答案】AB
【分析】
【詳解】A．探測器在近火星軌道和近地軌道作圓周運動，根據

可知

若已知探測器在近火星軌道和近地軌道的速率比和周期比，則可求得探測器的運行半徑比；又由于探測器在近火星軌道和近地軌道運行，軌道半徑近似等于火星和地球的半徑比，故A正確；
B．根據萬有引力提供向心力有

可得

結合A選項分析可知可以求得火星和地球的質量之比，故B正確
C．由于探測器運行的周期之比不是火星或地球的自轉周期之比，故不能求得火星和地球的自轉角速度之比；故C錯誤；
D．由于題目中我們只能求出火星和地球的質量之比和星球半徑之比，根據現有條件不能求出火星和地球的公轉半徑之比，故D錯誤。
故選AB。
9. 如圖（a）所示，兩根間距為L、足夠長的光滑平行金屬導軌豎直放置并固定，頂端接有阻值為R的電阻，垂直導軌平面存在變化規律如圖（b）所示的勻強磁場，t=0時磁場方向垂直紙面向里。在t=0到t=2t0的時間內，金屬棒水平固定在距導軌頂端L處；t=2t0時，釋放金屬棒。整個過程中金屬棒與導軌接觸良好，導軌與金屬棒的電阻不計，則（　?。?br />
A. 在 時，金屬棒受到安培力的大小為
B. 在t=t0時，金屬棒中電流的大小為
C. 在 時，金屬棒受到安培力的方向豎直向上
D. 在t=3t0時，金屬棒中電流的方向向右
【答案】BC
【分析】
【詳解】AB．由圖可知在0~t0時間段內產生的感應電動勢為

根據閉合電路歐姆定律有此時間段的電流為

在 時磁感應強度 ，此時安培力為

故A錯誤，B正確；
C．由圖可知在 時，磁場方向垂直紙面向里并逐漸增大，根據楞次定律可知產生順時針方向的電流，再由左手定則可知金屬棒受到的安培力方向豎直向上，故C正確；
D．由圖可知在 時，磁場方向垂直紙面向外，金屬棒向下掉的過程中磁通量增加，根據楞次定律可知金屬棒中的感應電流方向向左，故D錯誤。
故選BC。
10. 冰滑梯是東北地區體驗冰雪運動樂趣的設施之一、某冰滑梯的示意圖如圖所示，螺旋滑道的摩擦可忽略：傾斜滑道和水平滑道與同一滑板間的動摩擦因數μ相同，因滑板不同μ滿足 。在設計滑梯時，要確保所有游客在傾斜滑道上均減速下滑，且滑行結束時停在水平滑道上，以下L1、L2的組合符合設計要求的是（　?。?br />
A. ， B. ，
C. ， D. ，
【答案】CD
【分析】
【詳解】設斜面傾角為 ，游客在傾斜滑道上均減速下滑，則需滿足

可得

即有

因 ，所有游客在傾斜滑道上均減速下滑，可得

滑行結束時停在水平滑道上，由全程的動能定理有

其中 ，可得
，
代入 ，可得
，
綜合需滿足
和
故選CD。
二、非選擇題：本題共5小題，共54分。
11. 某同學閱讀教材中的“科學漫步”欄目，對“流體的阻力（f）跟物體相對于流體的速度（v）有關”這一說法產生了興趣，通過查閱資料得知：對于球形物體，二者間存在定量關系f=kv，k為比例系數。該同學為探究這一關系利用如圖（a）所示裝置測量k。具體操作如下：在柱狀玻璃容器中注入某透明液體，將小球在液面處由靜止釋放，當小球運動到0刻度線處開始計時，每下落10cm記錄一次時間，得到多組下落高度h與時間t的數據，作出h-t圖像如圖（b）中實線所示。


（1）由h-t圖像可知，從計時開始小球近似做___________運動。
（2）已知液體密度ρ=8.0×102kg/m3，小球體積V=5.0×10-10m3、質量m=4.0×10-6kg，結合h-t圖像可得k=___________kg/s（浮力不能忽略，取重力加速度g=9.8m/s2）。
（3）若再用一個體積相同、密度較大的球，重復上述實驗，所得h-t圖像也是一條直線，則該直線可能是圖（b）中的___________虛線。
【答案】 ①. 勻速直線 ②. ③. ①
【分析】
【詳解】（1）[1]根據 圖象可知，下落的距離隨時間均勻變化，所以小球近似做勻速直線運動
（2）[2]根據 圖象可知小球下落 速度為

小球下落過程中受到豎直向下的重力，豎直向上的浮力和阻力，小球做勻速直線運動，受力平衡

式中 表示液體對小球的浮力，代入數據可得比例系數

（3）[3]若選擇一個密度更大，體積相同的小球，浮力 不變，根據 可知小球的質量增大，根據平衡方程 可知小球的速度增大，所以在相同的時間內小球下落的高度增大，所以該直線可能是圖象中的①虛線。
12. 某同學將一量程為250 的微安表改裝成量程為1.5V的電壓表。先將電阻箱R1與該微安表串聯進行改裝，然后選用合適的電源E、滑動變阻器R2、定值電阻R3、開關S和標準電壓表對改裝后的電表進行檢測，設計電路如圖所示。


（1）微安表銘牌標示內阻為0.8k ，據此計算R1的阻值應為___________k 。按照電路圖連接電路，并將R1調為該阻值。
（2）開關閉合前，R2的滑片應移動到___________端。
（3）開關閉合后，調節R2的滑片位置，微安表有示數，但變化不顯著，故障原因可能是___________。（填選項前的字母）
A．1、2間斷路 B．3、4間斷路 C．3、5間短路
（4）排除故障后，調節R2的滑片位置，當標準電壓表的示數為0.60V時，微安表的示數為98 ，此時需要___________（填“增大”或“減小”）R1的阻值，以使改裝電表的量程達到預期值。
【答案】 ① ②. 2 ③. AC ④. 減小
【分析】
【詳解】（1）[1]微安表的內阻 ，滿偏電流 ，串聯 后改裝為 的電壓表，所以滿足

代入數據解得

（2）[2]開關閉合前，將滑動變阻器 的滑片移動到2端，這樣測量電路部分的分壓為0，便于檢測改裝后的電表。
（3）[3]開關閉合，調節滑動變阻器 ，電表示數變化不明顯，說明分壓電路未起作用，可能是1、2之間斷路或者3、5間短路，整個電路變為限流線路，滑動變阻器的阻值遠小于檢測電表的電路部分的電阻，所以微安表示數變化不明顯；若是3、4間斷路，電路斷開，微安表無示數。
故選AC。
（4）[4]標準電壓表的示數為 ，若改裝電壓表也為 ，此時微安表的示數為

但此時微安表示數為 ，說明 的阻值偏大，所以應該減小 的阻值。
13. 機場地勤工作人員利用傳送帶從飛機上卸行李。如圖所示，以恒定速率v1=0.6m/s運行的傳送帶與水平面間的夾角 ，轉軸間距L=3.95m。工作人員沿傳送方向以速度v2=1.6m/s從傳送帶頂端推下一件小包裹（可視為質點）。小包裹與傳送帶間的動摩擦因數μ=0.8。取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求：
（1）小包裹相對傳送帶滑動時加速度的大小a；
（2）小包裹通過傳送帶所需的時間t。

【答案】（1） ；（2）
【分析】
【詳解】（1）小包裹的速度 大于傳動帶的速度 ，所以小包裹受到傳送帶的摩擦力沿傳動帶向上，根據牛頓第二定律可知

解得

（2）根據（1）可知小包裹開始階段在傳動帶上做勻減速直線運動，用時

在傳動帶上滑動的距離為

因為小包裹所受滑動摩擦力大于重力沿傳動帶方向上的分力，即 ，所以小包裹與傳動帶共速后做勻速直線運動至傳送帶底端，勻速運動的時間為

所以小包裹通過傳送帶的時間為

14. 如圖（a）所示，“系留氣球”是一種用纜繩固定于地面、高度可控的氦氣球，作為一種長期留空平臺，具有廣泛用途。圖（b）為某一“系留氣球”的簡化模型圖；主、副氣囊通過無漏氣、無摩擦的活塞分隔，主氣囊內封閉有一定質量的氦氣（可視為理想氣體），副氣囊與大氣連通。輕彈簧右端固定、左端與活塞連接。當氣球在地面達到平衡時，活塞與左擋板剛好接觸，彈簧處于原長狀態。在氣球升空過程中，大氣壓強逐漸減小，彈簧被緩慢壓縮。當氣球上升至目標高度時，活塞與右擋板剛好接觸，氦氣體積變為地面時的1.5倍，此時活塞兩側氣體壓強差為地面大氣壓強的 。已知地面大氣壓強p0=1.0×105Pa、溫度T0=300K，彈簧始終處于彈性限度內，活塞厚度忽略不計。
（1）設氣球升空過程中氦氣溫度不變，求目標高度處的大氣壓強p；
（2）氣球在目標高度處駐留期間，設該處大氣壓強不變。氣球內外溫度達到平衡時，彈簧壓縮量為左、右擋板間距離的 。求氣球駐留處的大氣溫度T。


【答案】(1) ;(2)
【分析】
【詳解】（1）汽缸中的溫度不變，則發生的是等溫變化，設氣缸內的氣體在目標位置的壓強為 ，由玻意耳定律

解得

由目標處的內外壓強差可得

解得

（2）有胡克定律 可知彈簧的壓縮量變為原來的 ，則活塞收到彈簧的壓強也變為原來的 ，即

設此時氣缸內氣體的壓強為 ，對活塞壓強平衡可得

由理想氣體狀態方程可得

其中

解得

15. 如圖所示，在x>0區域內存在垂直紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場；在x<0區域內存在沿x軸正方向的勻強電場。質量為m、電荷量為q（q>0）的粒子甲從點S（-a，0）由靜止釋放，進入磁場區域后，與靜止在點P（a，a）、質量為 的中性粒子乙發生彈性正碰，且有一半電量轉移給粒子乙。（不計粒子重力及碰撞后粒子間的相互作用，忽略電場、磁場變化引起的效應）
（1）求電場強度的大小E；
（2）若兩粒子碰撞后，立即撤去電場，同時在x≤0區域內加上與x>0區域內相同的磁場，求從兩粒子碰撞到下次相遇的時間△t；
（3）若兩粒子碰撞后，粒子乙首次離開第一象限時，撤去電場和磁場，經一段時間后，在全部區域內加上與原x>0區域相同的磁場，此后兩粒子的軌跡恰好不相交，求這段時間內粒子甲運動的距離L。

【答案】（1） ；（2） ；（3）
【分析】
【詳解】（1）粒子甲勻速圓周運動過P點，則在磁場中運動軌跡半徑R=a，則

則

粒子從S到O，有動能定理可得

可得

（2）甲乙粒子在P點發生彈性碰撞，設碰后速度為 、 ，取向上為正，則有


計算可得
，
兩粒子碰后在磁場中運動
，
解得
，
兩粒子在磁場中一直做軌跡相同的勻速圓周運動，周期分別為
，
則兩粒子碰后再次相遇

解得再次相遇時間

（3）乙出第一象限時甲在磁場中偏轉角度為

撤去電場磁場后，兩粒子做勻速直線運動，乙粒子運動一段時間后，再整個區域加上相同的磁場，粒子在磁場中仍做半徑為a的勻速圓周運動，要求軌跡恰好不相切，則如圖所示

設撤銷電場、磁場到加磁場乙運動了 ，由余弦定理可得
，
則從撤銷電場、磁場到加磁場乙運動的位移

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