山东省泰安市2021届高三上学期物理期末统考试卷

1. 氢原子的能级分布如图所示，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时发出的光照射金属钙，能使金属钙逸出光电子的光子频率有（金属钙的逸出功为3.20eV）（）

A . 3种 B . 4种 C . 5种 D . 6种

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2. 吊床是人们喜爱的休闲方式。如图为人躺在吊床上静止时的情景，吊床由轻绳吊在两个竖直的杆上，绳与杆的夹角左侧大于右侧。则杆受到绳拉力的（）

A . 右侧受到的竖直分力较大 B . 左侧受到的竖直分力较大 C . 右侧受到的水平分力较大 D . 左侧受到的水平分力较大

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3. 如图所示有一半圆，其直径水平且与另一圆的底部相切于O点，O点恰好是下半圆的顶点，它们处在同一竖直平面内。光滑直轨道AOB、COD与竖直直径的夹角为α、β且α>β。一小物块先后从两轨道的顶端A、C点由静止下滑，分别能通过O点的通道滑动到下半圆的底部B、D点，不计空气阻力，下列运动时间正确的是（）

A . t_AO＜t_CO B . t_AO>t_CO C . t_AB＜t_CD D . t_AB>t_CD

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4. 如图（a），为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图（b）所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n₁、n₂_。当两点火针间电压大于5000V就会产生电火花进而点燃燃气，则闭合S（）

A . 电压表的示数为50 $\text{[math]}$ V B . 两点火针间电压的有效值一定大于5000V C . 在0~0.5×10^-2s时间内，通过原、副线圈导线横截面的电荷量相等 D . 当n₂：n₁>100时，才能点燃燃气

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5. 如图所示的装置中，质量为m的弹丸在质量为3m的管内压缩一轻弹簧，静止在水平地面上。当释放弹簧将弹丸以速度v向左发射出去时，管的反冲速度大小为 $\text{[math]}$ ，则此发射过程中地面对管的摩擦力的冲量为（）

A . 0 B . $\text{[math]}$ 方向向左 C . mv 方向向右 D . $\text{[math]}$ 方向向左

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6. 如图所示为甲、乙两质点在同一直线上运动的位移-时间图像，甲质点的图像为直线，乙质点的图像为过原点的抛物线，两图像交点C、D的坐标如图。下列说法正确的是（）

A . t₁-t₂时间段内乙的平均速度大于甲的平均速度 B . t₁-t₂时间段内乙的平均速度小于甲的平均速度 C . $\text{[math]}$ 时，甲、乙间距离最大 D . $\text{[math]}$ 时，甲、乙间距离最大

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7. 如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ=60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与射光平行。已知真空中的光速为c，则（）

A . 当入射角θ=60°时，光在玻璃中的传播时间为 $\text{[math]}$ B . 当入射角θ=60°时，光在玻璃中的传播时间为 $\text{[math]}$ C . OP之间的距离为 $\text{[math]}$ R D . OP之间的距离为 $\text{[math]}$ R

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8. 2019年4月10日，“事件视界望远镜”项目正式公布了人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大，引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c），所以称为黑洞。若已知某星球的质量为m、半径为R，引力常量为G，则该星球光的逃逸速度 $\text{[math]}$ 。如果天文学家观测到一天体绕某黑洞以速度v做半径为r的匀速圆周运动，则（）

A . 该黑洞质量为 $\text{[math]}$ B . 该黑洞质量为 $\text{[math]}$ C . 该黑洞的最大半径为 $\text{[math]}$ D . 该黑洞的最大半径为 $\text{[math]}$

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9. 两虚线之间存在如图所示方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B。由同一规格的导线制成边长为a的正方形导线框POMN，电阻为R。线框沿与磁场边界成45°角的方向进入磁场，速度大小为v。当导线框运动到图示位置时（）

A . 线框中感应电流方向MNPOM B . 线框中感应电流方向OPNMO C . MN两端的电压为Bav D . MN两端的电压为 $\text{[math]}$

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10. 位于x=0处的质点做周期为0.2s的简谐运动，在x轴上形成的简谐横波t=0时刻的波形如图所示，此时x=±1.5m处的质点恰好开始运动。下列说法正确的是（）

A . x=0处的质点开始振动时向y轴负向运动 B . x=0处的质点开始振动时向y轴正向运动 C . t=1.325s时，平衡位置在x=2.2m处的质点向y轴负向运动 D . t=1.325s时，平衡位置在x=-2.2m处的质点向y轴正向运动

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11. 如图所示，在真空中点电荷的电场中有线段MN，P是MN的中点，Q位于MN上且MQ：QN=3：1。现将两个电荷量相等的试探电荷分别置于M、N两点，两试探电荷所受电场力相互垂直且F₂=3F₁下列说法中正确的有（）

A . P与N点的电势相等 B . P与M点的电势相等 C . 电势差 $\text{[math]}$ D . 电势差 $\text{[math]}$

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12. 在竖直立于地面上、劲度系数为k的轻弹簧上端放置一质量为m的物块，取物块静止时弹簧上端为坐标原点O、竖直向下为正方向建立x轴，如图甲所示。取O点的重力势能为零，在物块上施加一竖直向下的力F，测得物块向下运动至最低点过程中，物块与弹簧组成的系统的机械能E与物块位移x的关系如图乙所示（弹簧始终在弹性限度内），图线与纵轴的交点为（0，E₀），x=0与 $\text{[math]}$ 之间为倾斜直线， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 之间为平行x轴的直线。则在物块位移从x=0到 $\text{[math]}$ 的过程中，下列判断正确的是（）

A . $\text{[math]}$ B . 在 $\text{[math]}$ 处物块动能最大 C . x=0位置处物块的加速度大于 $\text{[math]}$ 位置处物块的加速度 D . x=0位置处物块的加速度与 $\text{[math]}$ 位置处物块的加速度大小相等

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13. 某同学用图甲所示的实验装置测量滑块与桌面之间的动摩擦因数。光电门固定在水平直轨道上的O点，拉力传感器固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将滑块与钩码相连，遮光条的宽度为d，滑块初始位置A点到O点的距离为L，重力加速度为g。实验步骤如下：

A．将滑块从A点由静止释放，传感器显示滑块所受拉力为F，光电门记录遮光条通过光电门的时间t；

B．改变钩码的个数重复步骤A；

C．正确记录每一组F与t对应的数据，作出F- $\text{[math]}$ 的关系图像如图乙所示（图中b、c为已知量）。

（1）根据步骤A中测出的物理量可知，滑块的加速度a=；

（2）滑块与轨道间的动摩擦因数μ=；

（3）增加滑块的质量重新进行实验，得到的F- $\text{[math]}$ 图像与两坐标轴交点坐标的绝对值b、c的变化情况是：b，c。（填“变大”、“变小”或“不变”）

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14. 2020年12月17日，嫦娥五号在太空遨游23天之后，首次实现了我国地外天体采样返回。图甲是嫦娥五号探测器张开的光伏发电板，光伏发电板在外太空将光能转化为电能。

某同学利用图乙所示电路探究某光伏电池的路端电压U与电流I的关系，图中定值电阻R₀=2Ω，电压表、电流表均可视为理想电表。用一定强度的光照射该电池板，闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，通过测量得到该电池板的U-I曲线（如图丁）。

（1）某时刻电压表示数如图丙所示，读数为V。由图像可知，此时电源内阻为Ω（计算结果保留2位小数）

（2）当电阻箱的阻值为4Ω时，电池板的电动势为V，电阻箱消耗的电功率为W（计算结果保留2位小数）。

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15. 汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。已知某型号轮胎能在100℃温度下正常工作，在此温度工作时的胎压为3.534×10⁵Pa，在温度t为27℃时，该轮胎内空气的压强为1.767×10⁵Pa、质量为m，此时给该轮胎充气，设轮胎容积一直不变，T=273+t，求需要充入空气的质量。

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16. 如图，两光滑金属导轨相距L，平直部分固定在离地高度为h的绝缘水平桌面上，处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，弯曲部分竖直固定并与水平部分平滑连接。金属棒ab、cd垂直于两导轨且与导轨接触良好。棒ab质量的为2m，电阻为 $\text{[math]}$ ，棒cd的质量为m，电阻为r，开始棒cd静止在水平直导轨上，棒ab从高出平直部分h处无初速释放，进入水平直导轨后与棒cd始终没有接触，最后棒cd落地时与桌边的水平距离也为h。导轨电阻不计，重力加速度为g。求：

（1）棒ab落地时与桌边的水平距离；

（2）棒cd即将离开导轨时，棒ab的加速度。

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17. 如图，长4m、质量2kg的木板A静止在光滑水平面上，质量1kg可视为质点的滑块B放在木板的左端，A、B间的动摩擦因数为0.4，右侧一定距离处固定着一挡板。某时刻起，给B施加一大小为10N的水平恒力F作用，当B滑到A的中点时撤去F，此时A恰好与挡板碰撞，碰撞中无机械能损失。g取10m/s²求：

（1）开始时A的右端与挡板间的距离；

（2） F对B做的功；

（3） B从A上滑下时的速度大小（结果可用根号表示）

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18. 如图xOy坐标系中，第一象限内有磁感应强度为B₁、方向垂直坐标平面向里的匀强磁场，第二象限内有沿-y方向的匀强电场，第三、四象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场（磁感应强度未知）。某带正电的粒子（不计重力），以初速度v₀从M（L，O）点第一次经x轴沿+y方向进入第一象限，经N（0，L）点沿-x方向进入第二象限，经P（-2L，0）点进入第三象限，经第四象限再次经过M点。求：

（1）粒子的比荷；

（2）匀强电场的电场强度E；

（3）粒子两次经过M点的时间间隔；

（4）粒子第四次经过x轴时的位置。

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山东省泰安市2021届高三上学期物理期末统考试卷

一、单选题

二、多选题

三、实验题

四、填空题

五、解答题

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