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江苏省 2021 年普通高中学业水平选择性考试
物理
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意
1. 用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的 产生 和另一种粒子X，则X是
（ ）
A. 质子 B. 粒子 C. 粒子 D. 正电子
【答案】A
【解析】
【详解】该核反应方程为
可知X是质子。
故选A。
2. 有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为
的电容器，在 内细胞膜两侧的电势差从 变为 ，则该过程中跨膜电流的平均
值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据
Q=CU
可知
∆Q=C∆U=10-8×(30+70)×10-3C=10-9C
则该过程中跨膜电流的平均值为
故选D。
3. 我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球
赤道平面成一定夹角。该卫星（ ）
A. 运动速度大于第一宇宙速度
B. 运动速度小于第一宇宙速度
C. 轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星
D. 轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星
【答案】B
【解析】
【详解】AB．第一宇宙速度是指绕地球表面做圆周运动的速度，是环绕地球做圆周运动的所有卫星的最大
环绕速度，该卫星的运转半径远大于地球的半径，可知运行线速度小于第一宇宙速度，选项A错误B正确；
CD．根据
可知
因为该卫星的运动周期与地球自转周期相同，等于“静止”在赤道上空的同步卫星的周期，可知该卫星的轨
道半径等于“静止”在赤道上空的同步卫星的轨道半径，选项CD错误。
故选B。
4. 如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成
影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。 时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角
速度为 ，则P做简谐运动的表达式为（ ）
A.B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知，影子P做简谐运动的振幅为 ，以向上为正方向，设P的振动方程为
由图可知，当 时，P的位移为 ，所用时间为
代入振动方程解得
则P做简谐运动的表达式为
故B正确，ACD错误。
故选B。
5. 在光滑桌面上将长为 的软导线两端固定，固定点的距离为 ，导线通有电流I，处于磁感应强度大
小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】从上向下看导线 的图形如图所示导线的有效长度为2L，则所受的安培力大小
设绳子的张力为 ，由几何关系可知
解得
故A正确，BCD错误 。
故选A.
6. 铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视
形状应当是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】薄膜干涉为前后两个面反射回来 的光发生干涉形成干涉条纹，在复色光时，出现彩色条纹，由于
重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距上疏下密，由于表面张力的
作用，使得肥皂膜向内凹陷，故C正确，ABD错误。
故选C。
7. 某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于 面射入，可以看到光束从圆弧面
出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为
（ ）A. 1.2 B. 1.4 C. 1.6 D. 1.8
【答案】A
【解析】
【详解】画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示
全反射的条件
由几何关系知
联立解得
故A正确，BCD错误.
故选A.
8. 如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率 ，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值 随电压U变化关系的图像是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值
可知 图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因 ，则图像C
正确，ABD错误。
故选C。
9. 如图所示，A、B两篮球从相同高度同时抛出后直接落入篮筐，落入篮筐时的速度方向相同，下列判断
正确的是（ ）
A. A比B先落入篮筐
B. A、B运动的最大高度相同
C. A在最高点的速度比B在最高点的速度小D. A、B上升到某一相同高度时的速度方向相同
【答案】D
【解析】
【详解】AB．若研究两个过程的逆过程，可看做是从篮筐沿同方向斜向上的斜抛运动，落到同一高度上的
AB两点，则A上升的高度较大，高度决定时间，可知A运动时间较长，即B先落入篮筐中，故AB错误；
C．因为两球抛射角相同，A的射程较远，则A球的水平速度较大，即在最高点的速度比B在最高点的速
度大，故C错误；
D．由斜抛运动的对称性可知，当A、B上升到与篮筐相同高度时的速度方向相同，故D正确。
故选D。
10. 一球面均匀带有正电荷，球内的电场强度处处为零，如图所示，O为球心，A、B为直径上的两点，
，现垂直于 将球面均分为左右两部分，C为截面上的一点，移去左半球面，右半球面所带电
荷仍均匀分布，则（ ）
A. O、C两点电势相等
B. A点的电场强度大于B点
C. 沿直线从A到B电势先升高后降低
D. 沿直线从A到B电场强度逐渐增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．由于球壳内部的场强为零，补全以后可知在左右侧球壳在C点的合场强为零，因左右球壳的
场强具有对称性，要想合场强为零只能是两部分球壳在C点的场强都是水平方向，则可以知道右侧球壳在
C点的合场强水平向左，同理OC上其他点的场强都是水平向左，因此OC是等势线，故A正确；
BD．将题中半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在A点产生的电场强度大小分别为
E 和E；由题知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则知
1 2
E=E
1 2
根据对称性，左右半球在B点产生的电场强度大小分别为E 和E，且
2 1
E=E
1 2在图示电场中，A的电场强度大小为E，方向向左，B的电场强度大小为E，方向向左，所以A点的电场
2 1
强度与B点的电场强度相同，沿直线从A到B电场强度不可能逐渐增大，故BD错误；
C．根据电场的叠加原理可知，在AB连线上电场线方向向左，沿着电场线方向电势逐渐降低，则沿直线从
A到B电势升高，故C错误；
故选A。
二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方
程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出
数值和单位。
11. 小明利用如图1所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的
总质量 ，槽码和挂钩的总质量 。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细
线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间 和 ，以及这两次开
始遮光的时间间隔 ，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块经过两光电门速度的变化量 。
（1）游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示，其宽度 ___________ ；
（2）打开气泵，带气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，其目的是
___________；
（3）多次改变光电门2的位置进行测量，得到 和 的数据如下表请根据表中数据，在方格纸上作出
图线___________。0.721 0.790 0.854 0.913 0.968
1.38 1.52 1.64 1.75 1.86
（4）查得当地的重力加速度 ，根据动量定理， 图线斜率的理论值为___________
；
（5）实验结果发现，图线斜率的实验值总小于理论值，产生这一误差的两个可能原因时___________。
A．选用的槽码质量偏小
B．细线与气垫导轨不完全平行
C．每次释放滑块的位置不同
D．实验中 的测量值偏大
【答案】 ① 10.20 ②. 将气垫导轨调至水平 ③.
.
④. 1.96 ⑤. BD##DB【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为 ；
（2）[2]滑块保持稳定，说明气垫导轨水平；
（3）[3]根据表格中数据描点并用直线连接
（4）[4] 根据动量定理 变形得
则 图线斜率的理论值
（5）[5]根据动量定理 变形得
A．槽码质量偏小，而实际的槽码质量偏大，则合外力 偏大，所以图线斜率的实验值偏大，A错误；
B．细线与气垫导轨不平行，滑块实际所受合外力为 的水平分力，所以图线斜率的实验值偏小，B正确；
C．滑块释放的位置与斜率相关的参量无关，C错误；
D． 偏大，则 偏小，图线斜率偏小，D正确。
故选BD。
12. 贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强
磁场，磁感应强度的大小为 ，线圈的匝数为100、面积为 ，电阻为 ，若磁体转动的角
速度为 ，线圈中产生的感应电流为 。求：
（1）线圈中感应电动势的有效值E；
（2）线圈的输出功率P。
【答案】（1） ；（2）
【解析】
【详解】（1）电动势的最大值
有效值
解得
带入数据得
（2）输出电压
输出功率
解得代入数据得
13. 如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞
绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为 和 。现接通电热丝加热气体，一段时间
后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，
整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中
（1）内能的增加量 ；
（2）最终温度T。
【答案】（1） ；（2）
【解析】
【详解】（1）活塞移动时受力平衡
气体对外界做功
根据热力学第一定律
解得（2）活塞发生移动前，等容过程
活塞向右移动了L，等压过程
且
解得
14. 如图所示的离心装置中，光滑水平轻杆固定在竖直转轴的O点，小圆环A和轻质弹簧套在轻杆上，长
为 的细线和弹簧两端分别固定于O和A，质量为m的小球B固定在细线的中点，装置静止时，细线与
竖直方向的夹角为 ，现将装置由静止缓慢加速转动，当细线与竖直方向的夹角增大到 时，A、B间
细线的拉力恰好减小到零，弹簧弹力与静止时大小相等、方向相反，重力加速度为g，取 ，
，求：
（1）装置静止时，弹簧弹力的大小F；
（2）环A的质量M；
（3）上述过程中装置对A、B所做的总功W。【答案】（1） ；（2） ；（3）
【解析】
【详解】（1）设 、 的张力分别为 、 ，A受力平衡
B受力平衡
解得
（2）设装置转动的角速度为 ，对A
对B
解得
（3）B上升的高度 ，A、B的动能分别为
；
根据能量守恒定律可知
解得
15. 如图1所示，回旋加速器的圆形匀强磁场区域以O点为圆心，磁感应强度大小为B，加速电压的大小为U、质量为m、电荷量为q的粒子从O附近飘入加速电场，多次加速后粒子经过P点绕O做圆周运动，
半径为R，粒子在电场中的加速时间可以忽略。为将粒子引出磁场，在P位置安装一个“静电偏转器”，
如图2所示，偏转器的两极板M和N厚度均匀，构成的圆弧形狭缝圆心为Q、圆心角为 ，当M、N间加
有电压时，狭缝中产生电场强度大小为E的电场，使粒子恰能通过狭缝，粒子在再次被加速前射出磁场，
不计M、N间的距离。求：
（1）粒子加速到P点所需要的时间t；
（2）极板N的最大厚度 ；
（3）磁场区域的最大半径 。
【答案】（1） ；（2） ；（3）
【解析】
【详解】（1）设粒子在P的速度大小为 ，则根据
可知半径表达式为
对粒子在静电场中的加速过程，根据动能定理有
粒子在磁场中运动的周期为粒子运动的总时间为
解得
（2）由粒子的运动半径 ，结合动能表达式 变形得
则粒子加速到P前最后两个半周的运动半径为
，
由几何关系有
结合 解得
（3）设粒子在偏转器中的运动半径为 ，则在偏转器中，要使粒子半径变大，电场力应和洛伦兹力反向，
共同提供向心力，即
的
设粒子离开偏转器 点为 ，圆周运动的圆心为 。由题意知， 在 上，且粒子飞离磁场的点与 、
在一条直线上，如图所示。粒子在偏转器中运动的圆心在 点，从偏转器飞出，即从 点离开，又进入回旋加速器中的磁场，此时粒
子的运动半径又变为 ，然后轨迹发生偏离，从偏转器的 点飞出磁场，那么磁场的最大半径即为
将等腰三角形 放大如图所示。
虚线为从 点向 所引垂线，虚线平分 角，则
解得最大半径为
