2021年北京普通高中學業(yè)水平等級性考試（物理）試卷及答案

北京市2021年普通高中學業(yè)水平等級性考試物理

本試卷共8頁，100分。考試時長90分鐘?？忌鷦毡貙⒋鸢复鹪诖痤}卡上，在試卷上作答無

效?？荚嚱Y束后，將本試卷和答題卡一并交回。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。

1.硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、治療時先給病人注射一種含硼的藥物，隨后

用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a粒子和鋰（Li）離子。這個核反應的方程是（）

A.々B+'nf；Li+：HeB.：B+：HefTN+：n

C.i；N+；He.：O+；HD.1N+；nf'：C+：H

2.如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心0射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的

是（）

A.這是光的干涉現(xiàn)象

B.在真空中光束b的波長大于光束c的波長

C.玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率

D.在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度

3.一列簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示。此后K質點比L質點先回到平衡位置。下列判斷正確的是（）

A.該簡諧橫波沿x軸負方向傳播B.此時K質點沿y軸正方向運動

C.此時K質點的速度比L質點的小D.此時K質點的加速度比L質點的小

4.比較45冤的熱水和100。，的水蒸汽，下列說法正確的是（）

A.熱水分子的平均動能比水蒸汽的大B.熱水的內(nèi)能比相同質量的水蒸汽的小

C.熱水分子的速率都比水蒸汽的小D.熱水分子的熱運動比水蒸汽的劇烈

5.一正弦式交變電流的i-t圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

A.在t=0.4s時電流改變方向B.該交變電流的周期為0.5s

C.該交變電流的表達式為i=2cos5加AD.該交變電流的有效值為也A

2

6.2021年5月，“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，我國成為世界上第一個首次探測火星就實現(xiàn)“繞、

落、巡”三項任務的國家?！疤靻栆惶枴痹诨鹦峭２窜壍肋\行時，近火點距離火星表面2.8'10公01、遠火點

距離火星表面5.9x10$km,則“天問一號”（）

A.在近火點的加速度比遠火點的小B.在近火點的運行速度比遠火點的小

C.在近火點的機械能比遠火點的小D.在近火點通過減速可實現(xiàn)繞火星做圓周運動

7.如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，水平U型導體框左端連接一阻值為R的電阻，質量為m、電阻為

r的導體棒ab置于導體框上。不計導體框的電阻、導體棒與框間的摩擦。ab以水平向右的初速度v。開始運

動，最終停在導體框上。在此過程中（）

A.導體棒做勻減速直線運動B.導體棒中感應電流的方向為afZ?

C.電阻R消耗的總電能為產(chǎn)足■1,

D.導體棒克服安培力做的總功小于二機匕

2（R+r）2

8.如圖所示，高速公路上汽車定速巡航（即保持汽車的速率不變）通過路面abed,其中ab段為平直上坡

路面，be段為水平路面，cd段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化。下列

說法正確的是（）

bc

77777777777r

A.在ab段汽車的輸出功率逐漸減小B.汽車在ab段的輸出功率比be段的大

C.在cd段汽車的輸出功率逐漸減小D.汽車在cd段的輸出功率比be段的大

9.如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷，M、N兩點關于兩電荷連線對稱，M、P兩點關于兩電荷

連線的中垂線對稱。下列說法正確的是（）

M*\?尸

?--------f......一

N*\

A.M點的場強比P點的場強大B.M點的電勢比N點的電勢高

C.N點的場強與P點的場強相同D.電子在M點的電勢能比在P點的電勢能大

10.如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度3繞中心軸勻速轉動，圓盤上距軸r處P點有一質量為m的小

物體隨圓盤一起轉動。某時刻圓盤突然停止轉動，小物體由P點滑至圓盤上的某點停止。下列說法正確的

A.圓盤停止轉動前，小物體所受摩擦力的方向沿運動軌跡切線方向

B.圓盤停止轉動前，小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為2"3r

C圓盤停止轉動后，小物體沿圓盤半徑方向運動

D.圓盤停止轉動后，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為加口廣

11.某同學搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學在兩

接線柱間接一根導線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是（）

A.未接導線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應電動勢

B.未接導線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

C.接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應電動勢

D.接上導線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

12.如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內(nèi)存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方向成60。的方向

垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質量為m、電荷量為q,0P=a。不計重力。根

據(jù)上述信息可以得出（）

A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程

B.帶電粒子在磁場中運動的速率

C.帶電粒子在磁場中運動的時間

D.該勻強磁場的磁感應強度

13.某同學使用輕彈簧、直尺鋼球等制作了一個“豎直加速度測量儀”。如圖所示，彈簧上端固定，在彈

簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處；下端懸掛鋼球，靜止

時指針位于直尺40cm刻度處。將直尺不同刻度對應的加速度標在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向

的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）

A.30cm刻度對應的加速度為-0.5gB.40cm刻度對應的加速度為g

C.50cm刻度對應的加速度為2gD.各刻度對應加速度的值是不均勻的

14.北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年建成。同步輻射光具有光譜范圍寬（從

遠紅外到X光波段，波長范圍約為10%?io',對應能量范圍約為10%V?10%V）、光源亮度高、偏振性

好等諸多特點，在基礎科學研究、應用科學和工藝學等領域已得到廣泛應用。速度接近光速的電子在磁場

中偏轉時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。

以接近光速運動的單個電子能量約為109eV,回旋一圈輻射的總能量約為10'eVo下列說法正確的是()

A.同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣

B.用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離

C.蛋白質分子的線度約為1(Tm,不能用同步輻射光得到其衍射圖樣

D.盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。例如:

(1)實驗儀器。用游標卡尺測某金

屬管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖1所示。則

該金屬管的內(nèi)徑為mmo

3主尺4cm

0游標尺

圖1

(2)數(shù)據(jù)分析。打點計時器在隨物體做勻變速直線運動的紙帶上打點，其中一部分如圖2所示，B、C、D

為紙帶上標出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標出。打點計時器接在頻率為50Hz

的交流電源上。則打C點時，紙帶運動的速度Vc=m/s(結果保留小數(shù)點后兩位)。

標||1111共響I川|11即111|1川州1|11即響1111|“界川|1川卜11|川1|1川湍11|1111||附

)2345678910111213cmi4

圖2

(3)實驗原理。圖3為“探究加速度與力的關系”的實驗裝置示意圖。認為桶和砂所受的重力等于使小車

做勻加速直線運動的合力。實驗中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質量m比小車質量M小得多。請分析

說明這個要求的理由。()

16.在“測量金屬絲的電阻率”實驗中，某同學用電流表和電壓表測量一金屬絲的電阻。

（1）該同學先用歐姆表“xl”擋粗測該金屬絲的電阻，示數(shù)如圖1所示，對應的讀數(shù)是Q。

圖1

（2）除電源（電動勢30V,內(nèi)阻不計）、電壓表（量程0~3V,內(nèi)阻約3k。）、開關、導線若干外，還

提供如下實驗器材：

A.電流表（量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Q）

B.電流表（量程0~3.0A,內(nèi)阻約0.02Q）

C.滑動變阻器（最大阻值10Q,額定電流2A）

D.滑動變阻器（最大阻值1kQ,額定電流0.5A）

為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，實驗中電流表應選用，滑動變阻器應選用。（選填實驗器材前

對應的字母）

（3）該同學測量金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I,得到多組數(shù)據(jù)，并在坐標圖上標出，如圖2

所示。請作出該金屬絲的U-I圖線____,根據(jù)圖線得出該金屬絲電阻R=_________Q（結果保留小數(shù)點后

兩位）。

UN

（4）用電流傳感器測量通過定值電阻的電流，電流隨時間變化的圖線如圖3所示。將定值電阻替換為小燈

泡，電流隨時間變化的圖線如圖4所示，請分析說明小燈泡的電流為什么隨時間呈現(xiàn)這樣的變化。（）

04（閉合開關）tO閉合開關）t

圖3圖4

17.如圖所示，小物塊A、B的質量均為m=0.10kg,B靜止在軌道水平段的末端。A以水平速度V。與B

碰撞，碰后兩物塊粘在一起水平拋出。拋出點距離水平地面的豎直高度為h=0.45m,兩物塊落地點距離

軌道末端的水平距離為s=0.30m,取重力加速度g=10m/s2o求：

（1）兩物塊在空中運動的時間t；

（2）兩物塊碰前A的速度v。的大??；

（3）兩物塊碰撞過程中損失的機械能

18.如圖所示，M為粒子加速器；N為速度選擇器，兩平行導體板之間有方向相互垂直的勻強電場和勻強磁

場，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應強度為B。從S點釋放一初速度為0、質量為m、電荷量為q的帶正

電粒子，經(jīng)M加速后恰能以速度v沿直線(圖中平行于導體板的虛線)通過N。不計重力。

(1)求粒子加速器M的加速電壓U；

(2)求速度選擇器N兩板間的電場強度E的大小和方向；

(3)仍從S點釋放另一初速度為0、質量為2m、電荷量為q的帶正電粒子，離開N時粒子偏離圖中虛線的

距離為d,求該粒子離開N時的動能線。

U______________

5xXXX

XXXX

MN

19.類比是研究問題的常用方法。

(1)情境1:物體從靜止開始下落，除受到重力作用外，還受到一個與運動方向相反的空氣阻力/=Q(k

為常量)的作用。其速率V隨時間t的變化規(guī)律可用方程G-&。一〃半(①式)描述，其中m為物體質量,

G為其重力。求物體下落的最大速率%。

(2)情境2：如圖1所示，電源電動勢為E,線圈自感系數(shù)為L,電路中總電阻為R。閉合開關S,發(fā)現(xiàn)

電路中電流I隨時間t的變化規(guī)律與情境1中物體速率v隨時間t的變化規(guī)律類似。類比①式，寫出電流I

隨時間t變化的方程；并在圖2中定性畫出I-t圖線。

I

RS/

Ef

-----1|------1O

圖1圖2

(3)類比情境1和情境2中的能量轉化情況，完成下表。

情境1情境2

物體重力勢能減少量

物體動能的增加量

電阻R上消耗的電能

20.秋千由踏板和繩構成，人在秋千上的擺動過程可以簡化為單擺的擺動，等效“擺球”的質量為m,人蹲

在踏板上時擺長為4,人站立時擺長為4。不計空氣阻力，重力加速度大小為g。

(1)如果擺長為4,“擺球”通過最低點時的速度為v,求此時“擺球”受到拉力T的大小。

(2)在沒有別人幫助的情況下，人可以通過在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來越高。

a.人蹲在踏板上從最大擺角且開始運動，到最低點時突然站起，此后保持站立姿勢擺到另一邊的最大擺角

為。2。假定人在最低點站起前后“擺球”擺動速度大小不變，通過計算證明4>4。

b.實際上人在最低點快速站起后“擺球”擺動速度的大小會增大。隨著擺動越來越高，達到某個最大擺角。

后，如果再次經(jīng)過最低點時，通過一次站起并保持站立姿勢就能實現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，求

在最低點“擺球”增加的動能應滿足的條件。

北京市2021年普通高中學業(yè)水平等級性考試物理

本試卷共8頁，100分?？荚嚂r長90分鐘?？忌鷦毡貙⒋鸢复鹪诖痤}卡上，在試卷上作答無

效?？荚嚱Y束后，將本試卷和答題卡一并交回。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題目要求的一項。

1.硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、治療時先給病人注射一種含硼的藥物，隨后

用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a粒子和鋰（Li）離子。這個核反應的方程是（）

A.々B+;nf；Li+；HeB.1B+；Hef1N+；n

C.'；N+；He->[O+：HD.->[C+；H

2.如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心0射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的

是（）

A.這是光的干涉現(xiàn)象

B.在真空中光束b的波長大于光束c的波長

C.玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率

D.在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度

3.一列簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示。此后K質點比L質點先回到平衡位置。下列判斷正確的是（）

A.該簡諧橫波沿x軸負方向傳播B.此時K質點沿y軸正方向運動

C.此時K質點的速度比L質點的小D.此時K質點的加速度比L質點的小

4.比較45汽的熱水和lOOH的水蒸汽，下列說法正確的是（）

A.熱水分子的平均動能比水蒸汽的大B.熱水的內(nèi)能比相同質量的水蒸汽的小

C.熱水分子的速率都比水蒸汽的小D.熱水分子的熱運動比水蒸汽的劇烈

5.一正弦式交變電流的i-t圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

A.在t=0.4s時電流改變方向B.該交變電流的周期為0.5s

C.該交變電流的表達式為i=2cos5mAD.該交變電流的有效值為正A

2

6.2021年5月，“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，我國成為世界上第一個首次探測火星就實現(xiàn)“繞、

落、巡”三項任務的國家?！疤靻栆惶枴痹诨鹦峭２窜壍肋\行時，近火點距離火星表面2.8x10認m、遠火點

距離火星表面5.9x10"km,則“天問一號”（）

A.在近火點的加速度比遠火點的小B.在近火點的運行速度比遠火點的小

C.在近火點的機械能比遠火點的小D.在近火點通過減速可實現(xiàn)繞火星做圓周運動

7.如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，水平U型導體框左端連接一阻值為R的電阻，質量為m、電阻為

r的導體棒ab置于導體框上。不計導體框的電阻、導體棒與框間的摩擦。ab以水平向右的初速度v。開始運

動，最終停在導體框上。在此過程中（）

A.導體棒做勻減速直線運動B.導體棒中感應電流的方向為Q

2R

C.電阻R消耗的總電能為力」D.導體棒克服安培力做的總功小于,加片

2（/?+r）2

8.如圖所示，高速公路上汽車定速巡航（即保持汽車的速率不變）通過路面abed,其中ab段為平直上坡

路面，be段為水平路面，cd段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化。下列

說法正確的是（）

bc

------------------

A.在ab段汽車的輸出功率逐漸減小B.汽車在ab段的輸出功率比be段的大

C.在cd段汽車的輸出功率逐漸減小D.汽車在cd段的輸出功率比be段的大

9.如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷,、N兩點關于兩電荷連線對稱，M、P兩點關于兩電荷

連線的中垂線對稱。下列說法正確的是（）

M*:?尸

?-----1-----一

N?1

A.M點的場強比P點的場強大B.M點的電勢比N點的電勢高

C.N點的場強與P點的場強相同D.電子在M點的電勢能比在P點的電勢能大

10.如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度3繞中心軸勻速轉動，圓盤上距軸r處P點有一質量為m的小

物體隨圓盤一起轉動。某時刻圓盤突然停止轉動，小物體由P點滑至圓盤上的某點停止。下列說法正確的

A.圓盤停止轉動前，小物體所受摩擦力的方向沿運動軌跡切線方向

B.圓盤停止轉動前，小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為2，"3r

C圓盤停止轉動后，小物體沿圓盤半徑方向運動

D.圓盤停止轉動后，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為m0r

11.某同學搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學在兩

接線柱間接一根導線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是（）

A.未接導線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應電動勢

B.未接導線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

C.接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應電動勢

D.接上導線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

12.如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內(nèi)存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方向成60。的方向

垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質量為巾、電荷量為q,0P=a。不計重力。根

據(jù)上述信息可以得出（）

A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程

B.帶電粒子在磁場中運動的速率

C.帶電粒子在磁場中運動的時間

D.該勻強磁場的磁感應強度

13.某同學使用輕彈簧、直尺鋼球等制作了一個“豎直加速度測量儀”。如圖所示，彈簧上端固定，在彈

簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處；下端懸掛鋼球，靜止

時指針位于直尺40cm刻度處。將直尺不同刻度對應的加速度標在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向

的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）

A.30cm刻度對應的加速度為-0.5gB.40cm刻度對應的加速度為g

C.50cm刻度對應的加速度為2gD.各刻度對應加速度的值是不均勻的

14.北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年建成。同步輻射光具有光譜范圍寬（從

遠紅外到X光波段，波長范圍約為105m?10，，對應能量范圍約為10'eV?10%V）、光源亮度高、偏振性

好等諸多特點，在基礎科學研究、應用科學和工藝學等領域已得到廣泛應用?速度接近光速的電子在磁場

中偏轉時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。

以接近光速運動的單個電子能量約為10”eV,回旋一圈輻射的總能量約為10'eV。下列說法正確的是（）

A.同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣

B.用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離

C.蛋白質分子的線度約為10'm,不能用同步輻射光得到其衍射圖樣

D.盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。例如：

（1）實驗儀器。用游標卡尺測某金

屬管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖1所示。則

該金屬管的內(nèi)徑為mm。

3主尺4cm

0游標尺

圖1

（2）數(shù)據(jù)分析。打點計時器在隨物體做勻變速直線運動的紙帶上打點，其中一部分如圖2所示，B、C、D

為紙帶上標出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標出。打點計時器接在頻率為50Hz

的交流電源上。則打C點時，紙帶運動的速度v<=________m/s（結果保留小數(shù)點后兩位）。

1?B?C1

柳||||可川NW川11111|||||||川||||||||"川刪||||1明||川111匹nil川WiniiiiiNMiiiiWiiiiMh

345678910111213cml』

圖2

（3）實驗原理。圖3為“探究加速度與力的關系”的實驗裝置示意圖。認為桶和砂所受的重力等于使小車

做勻加速直線運動的合力。實驗中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質量m比小車質量M小得多。請分析

16.在“測量金屬絲的電阻率”實驗中，某同學用電流表和電壓表測量一金屬絲的電阻。

（1）該同學先用歐姆表“xl”擋粗測該金屬絲的電阻，示數(shù)如圖1所示，對應的讀數(shù)是一

（2）除電源（電動勢30V,內(nèi)阻不計）、電壓表（量程0~3V,內(nèi)阻約3kQ）、開關、導線若干外，還

提供如下實驗器材：

A.電流表（量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Q）

B.電流表（量程0~3.0A,內(nèi)阻約0.02Q）

C.滑動變阻器（最大阻值10Q,額定電流2A）

D.滑動變阻器（最大阻值1kQ,額定電流0.5A）

為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，實驗中電流表應選用,滑動變阻器應選用。（選填實驗器材前

對應的字母）

（3）該同學測量金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I,得到多組數(shù)據(jù)，并在坐標圖上標出，如圖2

所示。請作出該金屬絲的U-I圖線,根據(jù)圖線得出該金屬絲電阻R=Q（結果保留小數(shù)點后

兩位）。

UN

（4）用電流傳感器測量通過定值電阻的電流，電流隨時間變化的圖線如圖3所示。將定值電阻替換為小燈

泡，電流隨時間變化的圖線如圖4所示，請分析說明小燈泡的電流為什么隨時間呈現(xiàn)這樣的變化。（）

04（閉合開關）tO閉合開關）t

圖3圖4

17.如圖所示，小物塊A、B的質量均為m=0.10kg,B靜止在軌道水平段的末端。A以水平速度v。與B

碰撞，碰后兩物塊粘在一起水平拋出。拋出點距離水平地面的豎直高度為h=0.45m,兩物塊落地點距離

軌道末端的水平距離為s=0.30m,取重力加速度g=10m/s2o求：

（1）兩物塊在空中運動的時間t；

（2）兩物塊碰前A的速度v。的大小；

（3）兩物塊碰撞過程中損失的機械能

18.如圖所示，M為粒子加速器；N為速度選擇器，兩平行導體板之間有方向相互垂直的勻強電場和勻強磁

場，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應強度為B。從S點釋放一初速度為0、質量為m、電荷量為q的帶正

電粒子，經(jīng)M加速后恰能以速度v沿直線(圖中平行于導體板的虛線)通過N。不計重力。

(1)求粒子加速器M的加速電壓U；

(2)求速度選擇器N兩板間的電場強度E的大小和方向；

(3)仍從S點釋放另一初速度為0、質量為2m、電荷量為q的帶正電粒子，離開N時粒子偏離圖中虛線的

距離為d,求該粒子離開N時的動能線。

U______________

5xXXX

XXXX

MN

19.類比是研究問題的常用方法。

(1)情境1:物體從靜止開始下落，除受到重力作用外，還受到一個與運動方向相反的空氣阻力/=Q(k

為常量)的作用。其速率V隨時間t的變化規(guī)律可用方程G-&。一〃半(①式)描述，其中m為物體質量,

G為其重力。求物體下落的最大速率%。

(2)情境2：如圖1所示，電源電動勢為E,線圈自感系數(shù)為L,電路中總電阻為R。閉合開關S,發(fā)現(xiàn)

電路中電流I隨時間t的變化規(guī)律與情境1中物體速率v隨時間t的變化規(guī)律類似。類比①式，寫出電流I

隨時間t變化的方程；并在圖2中定性畫出I-t圖線。

I

RS/

Ef

-----1|------1O

圖1圖2

(3)類比情境1和情境2中的能量轉化情況，完成下表。

情境1情境2

物體重力勢能減少量

物體動能的增加量

電阻R上消耗的電能

20.秋千由踏板和繩構成，人在秋千上的擺動過程可以簡化為單擺的擺動，等效“擺球”的質量為m,人蹲

在踏板上時擺長為4,人站立時擺長為4。不計空氣阻力，重力加速度大小為g。

(1)如果擺長為4,“擺球”通過最低點時的速度為v,求此時“擺球”受到拉力T的大小。

(2)在沒有別人幫助的情況下，人可以通過在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來越高。

a.人蹲在踏板上從最大擺角且開始運動，到最低點時突然站起，此后保持站立姿勢擺到另一邊的最大擺角

為。2。假定人在最低點站起前后“擺球”擺動速度大小不變，通過計算證明4>4。

b.實際上人在最低點快速站起后“擺球”擺動速度的大小會增大。隨著擺動越來越高，達到某個最大擺角。

后，如果再次經(jīng)過最低點時，通過一次站起并保持站立姿勢就能實現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，求

在最低點“擺球”增加的動能應滿足的條件。

北京市2021年普通高中學業(yè)水平等級性考試物理

本試卷共8頁，100分?？荚嚂r長90分鐘。考生務必將答案答在答題卡上，在

試卷上作答無效?？荚嚱Y束后，將本試卷和答題卡一并交回。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中，選出最符合題

目要求的一項。

1.硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、治療時先給病人注射一種含硼

的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a粒子和鋰（Li）離子。這個

核反應的方程是（）

A.?B+＜；nf；Li+；HeB,；B+；He—i；N+；n

C.i；N+；He-1O+：HD.1N+（；nf2C+：H

答案：A

解：由題知，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a粒子和鋰（Li）離子，而a粒子為氯原子

核，則這個核反應方程為

々B+；nf；Li+：He

故選Ao

2.如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心0射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下

列說法正確的是（）

A.這是光的干涉現(xiàn)象

B.在真空中光束b的波長大于光束c的波長

C.玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率

D.在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度

答案：C

解：A.光束a經(jīng)圓心0射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光，這是光的色散現(xiàn)象,

A錯誤；

C.由題圖可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根據(jù)折射定律可知

nc<ru

C正確；

B.由于光的折射率越大，其頻率越大，波長越短，則b光在真空中的波長較短，B錯誤；

D.根據(jù)v=￡知，c光束的折射率小，則c光在棱鏡中的傳播速度大，D錯誤。

n

故選Co

3.一列簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示。此后K質點比L質點先回到平衡位置。下列判

斷正確的是（）

A.該簡諧橫波沿x軸負方向傳播B.此時K質點沿y軸正方向運動

C.此時K質點的速度比L質點的小D.此時K質點的加速度比L質點的小

答案：D

解：AB.由題知K質點比L質點先回到平衡位置，則K質點應向下振，再根據(jù)“上坡、下坡”

法可知，該波應沿x軸正方向傳播，A、B錯誤；

C.由AB選項可知K質點應向下振，而L質點在波谷處，則L質點的速度為0,故此時K質

點的速度比L質點的大，C錯誤；

D.由于質點在豎直方向做機械振動，根據(jù)

F=-ky

F=ma

結合波圖像可看出

yi>YK

則，此時K質點的加速度比L質點的小，D正確。

故選Do

4.比較45久的熱水和100。（：的水蒸汽，下列說法正確的是（）

A.熱水分子的平均動能比水蒸汽的大B.熱水的內(nèi)能比相同質量的水蒸汽

的小

C.熱水分子的速率都比水蒸汽的小D.熱水分子的熱運動比水蒸汽的劇

烈

答案：B

解：A.溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均動能增大，故熱水分子的平均

動能比水蒸汽的小，故A錯誤；

B.內(nèi)能與物質的量、溫度、體積有關，相同質量的熱水和水蒸汽，熱水變成水蒸汽，溫度

升高，體積增大，吸收熱量，故熱水的內(nèi)能比相同質量的水蒸汽的小，故B正確；

C.溫度越高，分子熱運動的平均速率越大，45。（：的熱水中的分子平均速率比100。（：的水蒸

汽中的分子平均速率小，由于分子運動是無規(guī)則的，并不是每個分子的速率都小，故C錯誤;

D.溫度越高，分子熱運動越劇烈，故D錯誤。

故選Bo

5.一正弦式交變電流的i-t圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

A.在t=0.4s時電流改變方向B.該交變電流的周期為0.5s

D.該交變電流的有效值為日A

C.該交變電流的表達式為i=2cos5mA

答案：C

解：A.由圖可知t=0.4s時電流為正方向最大，電流方向沒有發(fā)生變化，故A錯誤;

B.由圖可知，該交變電流的周期為T=0.4s,故B錯誤：

C.由圖可知，電流的最大值為im”=2A,角速度為

co=——=5^rad/s

T

故該交變電流的表達式為

i-inmcoscot=2cos5"A

故C正確；

D.該交變電流的有效值為

V2

故D錯誤。

故選Co

6.2021年5月，“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，我國成為世界上第一個首次探測

火星就實現(xiàn)“繞、落、巡”三項任務的國家?！疤靻栆惶枴痹诨鹦峭２窜壍肋\行時，近火點

距離火星表面2.8x10?km、遠火點距離火星表面5.9x105km,則“天問一號”（）

A.在近火點的加速度比遠火點的小B.在近火點的運行速度比遠火點的

小

C.在近火點的機械能比遠火點的小D.在近火點通過減速可實現(xiàn)繞火星

做圓周運動

答案：D

解：A.根據(jù)牛頓第二定律有

_Mm

（j—―=ma

r

解得

GM

故在近火點的加速度比遠火點的大，故A錯誤；

B.根據(jù)開普勒第二定律，可知在近火點的運行速度比遠火點的大，故B錯誤；

C.“天間一號”在同一軌道，只有引力做功，則機械能守恒，故C錯誤；

D.“天問一號”在近火點做的是離心運動，若要變?yōu)槔@火星的圓軌道，需要減速，故D正

確。

故選Do

7.如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，水平U型導體框左端連接一阻值為R的電阻，質

量為m、電阻為r的導體棒ab置于導體框上。不計導體框的電阻、導體棒與框間的摩擦。

ab以水平向右的初速度v。開始運動，最終停在導體框上。在此過程中()

A.導體棒做勻減速直線運動B.導體棒中感應電流的方向為

aTb

C.電阻R消耗的總電能為"5R

D.導體棒克服安培力做的總功小于

2(/?+r)

答案：C

解：AB.導體棒向右運動，根據(jù)右手定則，可知電流方向為b到a,再根據(jù)左手定則可知,

導體棒向到向左的安培力，根據(jù)法拉第電磁感應定律，可得產(chǎn)生的感應電動勢為

E—BLv()

感應電流為

!=E

R+rR+r

故安培力

F=BIL=K也

R+r

根據(jù)牛頓第二定律有

F=ma

可得

8*

a=~~cv

m[R+r)o

隨著速度減小，加速度不斷減小，故導體棒不是做勻減速直線運動，故AB錯誤；

C.根據(jù)能量守恒定律，可知回路中產(chǎn)生的總熱量為

欣

因R與r串聯(lián)，則產(chǎn)生的熱量與電阻成正比，則R產(chǎn)生的熱量為

RQ-mVlR

QR

R+r~2（R+r）

故C正確;

1,

D.整個過程只有安培力做負功,根據(jù)動能定理可知，導體棒克服安培力做的總功等于耳機據(jù),

故D錯誤。

故選C。

8.如圖所示，高速公路上汽車定速巡航（即保持汽車的速率不變）通過路面abed,其中ab

段為平直上坡路面，be段為水平路面，cd段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力

和摩擦阻力的大小變化。下列說法正確的是（）

bc

------------------

A.在ab段汽車的輸出功率逐漸減小B.汽車在ab段的輸出功率比be段的

大

C.在cd段汽車的輸出功率逐漸減小D.汽車在cd段的輸出功率比be段的

大

答案：B

解：AB.在ab段，根據(jù)平衡條件可知，牽引力

Ft=mgsmO+f

所以在ab段汽車的輸出功率

不變，在be段牽引力

be段的輸出功率

P2=F2V<P]

故A錯誤B正確；

CD.在cd段牽引力

F3=f-mgsin3

汽車的輸出

P、=F3V<P2

在Cd段汽車的輸出功率不變，且小于be段，故CD錯誤。

故選Bo

9.如圖所示的平面內(nèi)，有靜止的等量異號點電荷，M、N兩點關于兩電荷連線對稱，M、P

兩點關于兩電荷連線的中垂線對稱。下列說法正確的是（）

M*\*P

?--------1-------一

N-\

A.M點場強比P點的場強大B.M點的電勢比N點的電勢高

C.N點的場強與P點的場強相同D.電子在M點的電勢能比在P點的電

勢能大

答案：C

解：AC.根據(jù)等量異種點電荷的電場線分布得:

M點的場強與P點的場強大小相等，N點的場強與P點的場強大小相等，方向相同，故A錯

誤C正確；

BD.根據(jù)等量異種點電荷的電勢分布特點可知，M點的電勢與N點的電勢相等，M點的電勢

高于P點的電勢，根據(jù)約可知，電子在M點的電勢能比在P點的電勢能小，故BD

錯誤。

故選Co

10.如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)以角速度3繞中心軸勻速轉動，圓盤上距軸r處的P點有

一質量為m的小物體隨圓盤一起轉動。某時刻圓盤突然停止轉動，小物體由P點滑至圓盤上

的某點停止。下列說法正確的是（）

A.圓盤停止轉動前,小物體所受摩擦力的方向沿運動軌跡切線方向

B.圓盤停止轉動前,小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為2m3r

C.圓盤停止轉動后,小物體沿圓盤半徑方向運動

D.圓盤停止轉動后,小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為加

答案：D

解：A.圓盤停止轉動前，小物體隨圓盤一起轉動，小物體所受摩擦力提供向心力，方向沿

半徑方向，故A錯誤；

B.圓盤停止轉動前，小物體所受摩擦力

f=mrar

小物體運動一圈所受摩擦力的沖量大小為

I=fT=mrarx二^=2?兀mrco

a）

故B錯誤；

C.圓盤停止轉動后，小物體沿切線方向運動，故C錯誤；

D.圓盤停止轉動后，根據(jù)動量定理可知，小物體整個滑動過程所受摩擦力的沖量大小為

/'=△/?=mv=mrco

故D正確。

故選D。

11.某同學搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議,

該同學在兩接線柱間接一根導線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說

法正確的是（）

A.未接導線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應電動勢

B.未接導線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

C.接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應電動勢

D.接上導線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用

答案：D

解：A.未接導線時，表針晃動過程中導線切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應電動勢，故A

錯誤；

B.未接導線時，未連成閉合回路，沒有感應電流，所以不受安培力，故B錯誤；

CD.接上導線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)楞次定律可知，表針晃動

減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用，故C錯誤D正確。

故選Do

12.如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內(nèi)存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方

向成60。的方向垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質量為m、電荷

量為q,OP=a。不計重力。根據(jù)上述信息可以得出（）

A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程

B.帶電粒子在磁場中運動的速率

C.帶電粒子在磁場中運動的時間

D.該勻強磁場的磁感應強度

答案：A

解：粒子恰好垂直于y軸射出磁場，做兩速度的垂線交點為圓心軌跡如圖所示

A.由幾何關系可知

G

0。1=atan300=——a

3

a__273

Rcos30°3&

因圓心的坐標為（0,,則帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程為

x2+（y--a）2=—a2

33

故A正確；

BD.洛倫茲力提供向心力，有

V2

qvB=m—

R

解得帶電粒子在磁場中運動的速率為

v①

m

因軌跡圓的半徑R可求出，但磁感應強度5未知，則無法求出帶電粒子在磁場中運動的速

率，故BD錯誤；

C.帶電粒子圓周的圓心角為2乃，而周期為

3

,2兀R271m

1—-------=--------

vqB

則帶電粒子在磁場中運動的時間為

2

3"27"2

因磁感應強度8未知，則運動時間無法求得，故C錯誤；

故選A?

13.某同學使用輕彈簧、直尺鋼球等制作了一個“豎直加速度測量儀”。如圖所示，彈簧上

端固定，在彈簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm

刻度處：下端懸掛鋼球，靜止時指針位于直尺40cm刻度處。將直尺不同刻度對應的加速度

標在直尺上，就可用此裝置直接測量豎直方向的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度

大小為g。下列說法正確的是（）

re

A.30cm刻度對