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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
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
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
E1和E2；由题知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则知
E1=E2
根据对称性，左右半球在B 点产生的电场强度大小分别为E2和E1，且
E1=E2
在图示电场中，A 的电场强度大小为E2，方向向左，B 的电场强度大小为E1，方向向左，所以A 点的电场
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.
.
④1.96
.
⑤BD##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
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
