2021-2022学年北京市第二次普通高中学业水平合格性考试物理试题（解析版）

2021北京第二次普通高中学业水平合格性考试

物    理

第一部分（选择题共60分）

一、选择题共20小题，每小题3分，共60分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1. 高空抛物被称为“悬在城市上方的痛”，是一种极不文明的行为，由于落地速度很大，可能造成很大的危害。若一个鸡蛋从15层楼的高处无初速下落，大约经过3s落到地面，不计空气阻力。下列描述鸡蛋运动的物理量中，属于矢量的是（　　）

A. 质量 B. 路程 C. 时间 D. 位移

【答案】D

【解析】

【详解】质量、路程和时间都是标量，位移是矢量，故选D。

2. 高空抛物被称为“悬在城市上方的痛”，是一种极不文明的行为，由于落地速度很大，可能造成很大的危害。若一个鸡蛋从15层楼的高处无初速下落，大约经过3s落到地面，不计空气阻力。鸡蛋下落过程中速度的大小（　　）

A. 保持不变 B. 先变大后变小 C. 越来越小 D. 越来越大

【答案】D

【解析】

【详解】鸡蛋下落过程中做自由落体运动，根据

可知鸡蛋速度的大小越来越大，故选D。

3. 高空抛物被称为“悬在城市上方的痛”，是一种极不文明的行为，由于落地速度很大，可能造成很大的危害。若一个鸡蛋从15层楼的高处无初速下落，大约经过3s落到地面，不计空气阻力。鸡蛋下落过程中加速度的大小（　　）

A. 越来越小 B. 越来越大 C. 保持不变 D. 先变大后变小

【答案】C

【解析】

【详解】由题意可知鸡蛋做自由落体运动，所以鸡蛋下落过程中加速度大小始终等于重力加速度的大小，即加速度的大小保持不变，故选C。

4. 我国的科技发展日新月异，在许多重要领域取得了令人瞩目的成就。如图所示，世界上第一条商业运行的磁悬浮列车（“上海磁浮”）线路，已于2003年10月1日正式运营，列车运行的最高速度可达430km/h。在列车以最高速度匀速行驶的过程中，置于车内水平桌面上的书本（　　）

A. 只受重力 B. 只受重力和支持力

C. 只受重力和摩擦力 D. 受重力、支持力和摩擦力

【答案】B

【解析】

【详解】置于车内水平桌面上的书本与列车一起做匀速直线运动，二者之间没有相对运动或相对运动趋势，所以书本不受摩擦力，只受重力和支持力，故选B。

5. 我国的科技发展日新月异，在许多重要领域取得了令人瞩目的成就。如图所示，世界上第一条商业运行的磁悬浮列车（“上海磁浮”）线路，已于2003年10月1日正式运营，列车运行的最高速度可达430km/h。在减速进站的过程中，列车的动能（　　）

A. 保持不变 B. 逐渐增大

C. 逐渐减小 D. 先减小后增大

【答案】C

【解析】

【详解】根据动能的表达式

可知列车在减速进站的过程中动能逐渐减小，故选C。

6. 我国的科技发展日新月异，在许多重要领域取得了令人瞩目的成就。如图所示，世界上第一条商业运行的磁悬浮列车（“上海磁浮”）线路，已于2003年10月1日正式运营，列车运行的最高速度可达430km/h。在列车行驶的过程中，车内乘客对座椅的压力和座椅对乘客的支持力（　　）

A 大小相等，方向相同 B. 大小相等，方向相反

C. 大小不等，方向相同 D. 大小不等，方向相反

【答案】B

【解析】

【详解】乘客对座椅的压力和座椅对乘客的支持力为一对相互作用力，大小相等、方向相反。

故选B。

7. 刀削面是人们喜欢的面食之一，全凭刀削得名。如图1所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀片飞快地削下一片片很薄的面片，使面片飞向旁边的锅里。若一面片获得了水平方向的初速度，飞出时离锅内水面的竖直距离约0.80m，如图2所示。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。以地面为参考系，沿水平方向飞出的面片做（　　）

A. 匀速直线运动 B. 自由落体运动

C. 平抛运动 D. 匀减速直线运动

【答案】C

【解析】

【详解】由题意可知，面片只受重力作用，且初速度沿水平方向，所以面片做平抛运动，故选C。

8. 刀削面是人们喜欢的面食之一，全凭刀削得名。如图1所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀片飞快地削下一片片很薄的面片，使面片飞向旁边的锅里。若一面片获得了水平方向的初速度，飞出时离锅内水面的竖直距离约0.80m，如图2所示。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。面片在空中运动的时间约为（　　）

A. 0.10s B. 0.40s C. 8.0s D. 16s

【答案】B

【解析】

【详解】面块在竖直方向做自由落体运动，根据

解得

故选B。

9. 刀削面是人们喜欢的面食之一，全凭刀削得名。如图1所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用刀片飞快地削下一片片很薄的面片，使面片飞向旁边的锅里。若一面片获得了水平方向的初速度，飞出时离锅内水面的竖直距离约0.80m，如图2所示。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。在空中运动的过程中，面片的重力势能（　　）

A. 先增大后减小 B. 逐渐增大

C. 保持不变 D. 逐渐减小

【答案】D

【解析】

【详解】在空中运动的过程中，重力对面片做正功，面片的重力势能逐渐减小，故选D。

10. 如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。关于Ea、Eb、Ec的比较，下列说法正确的是（　　）

A.  B.

C.  D. ，

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】根据电场线的特点可知，电场线越密电场强度越大，则

故选A。

11. 如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为、、，电势分别为、、。把带正电的点电荷沿电场线由a点移至c点的过程中，该点电荷所受的静电力（　　）

A. 越来越大 B. 越来越小 C. 保持不变 D. 先变大后变小

【答案】B

【解析】

【详解】因为a点的电场线比c点密集，可知从a到c场强逐渐减小，根据

F=Eq

可知把带正电的点电荷沿电场线由a点移至c点的过程中，该点电荷所受的静电力越来越小。

故选B。

12. 如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电势分别为φa、φb、φc关于、、的比较，下列说法正确的是（　　）

A. ， B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】题目给出负点电荷产生电场的电场线分布图象，沿电场线方向电势降低，电场线依次经、、指向负点电荷，故点电势最低，点最高，故有，故选D。

13. 电源、电阻、电流表与开关连接成如图所示的电路。已知电阻R=2.0Ω，电源的内阻r=1.0Ω，闭合开关S后，电流表示数I=0.50A。电阻R两端的电压U为（　　）

A. 2.0V B. 1.5V

C. 1.0V D. 0.5V

【答案】C

【解析】

【详解】根据部分电路欧姆定律可知电阻R两端的电压为

故选C。

14. 电源、电阻、电流表与开关连接成如图所示的电路。已知电阻R=2.0Ω，电源的内阻r=1.0Ω，闭合开关S后，电流表示数I=0.50A。电阻R两端的电压U为（　　）

A. 2.0V B. 1.5V

C. 1.0V D. 0.5V

【答案】C

【解析】

【详解】根据部分电路欧姆定律可知电阻R两端的电压为

故选C。

15. 电源、电阻、电流表与开关连接成如图所示的电路。已知电阻R=2.0Ω，电源的内阻r=1.0Ω，闭合开关S后，电流表示数I=0.50A。电阻R产生的热功率P为（　　）

A. 0.25W B. 0.50W C. 0.75W D. 1.0W

【答案】B

【解析】

【详解】根据焦耳定律可得电阻R产生的热功率为

故选B。

16. 电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷，电容器储存电荷的特性用电容C来表征。可用如图所示的电路对电容器进行充电。在对电容器充电的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 电容器所带的电荷量逐渐增大

B. 电容器所带的电荷量保持不变

C. 电容器两极间的电压保持不变

D. 电容器两极间的电压逐渐减小

【答案】A

【解析】

【详解】AB．在对电容器充电的过程中，电容器所带的电荷量逐渐增大，故A正确，B错误；

CD．根据电容的定义式变形可知电容器两极间的电压为

在对电容器充电过程中，Q逐渐增大，则U逐渐增大，故CD错误。

故选A。

17. 电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷，电容器储存电荷C的特性用电容C来表征。可用如图所示的电路对电容器进行充电。某电容器在充电过程中，其电压U与所带电荷量Q之间的关系是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据电容的定义式变形可得

所以某电容器在充电过程中，U与Q成正比，即U-Q图像为过原点的倾斜直线，故选B。

18. 2020年11月24日，长征五号运载火箭将嫦娥五号探测器成功送入预定轨道，开启了中国首次地外天体采样之旅。经过约112h的奔月飞行，嫦娥五号探测器在距离月面约400km处成功实施发动机点火制动，顺利进入环绕月球的椭圆轨道。11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”，从椭圆轨道变为近似的圆形轨道（如图所示），为顺利落月做好了准备。探测器在圆形轨道运动过程中，下列物理量保持不变的是（　　）

A. 周期 B. 向心力 C. 向心加速度 D. 线速度

【答案】A

【解析】

【详解】探测器在圆形轨道运动过程中，周期不变，线速度大小不变，方向总是不断不变化，所以线速度不断变化，向心力方向总是和线速度方向垂直，所以向心力总是在变化，由牛顿第二定律知向心加速度的方向也不断变化，所以向心加速度也在不断变化，故A正确，BCD错误。

故选A。

19. 2020年11月24日，长征五号运载火箭将嫦娥五号探测器成功送入预定轨道，开启了中国首次地外天体采样之旅。经过约112h的奔月飞行，嫦娥五号探测器在距离月面约400km处成功实施发动机点火制动，顺利进入环绕月球的椭圆轨道。11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”，从椭圆轨道变为近似的圆形轨道（如图所示），为顺利落月做好了准备。探测器进入椭圆轨道后，在由近月点向远月点运动的过程中，始终受到月球的引力作用，这个引力的大小（　　）

A. 保持不变 B. 越来越大 C. 越来越小 D. 先变大后变小

【答案】C

【解析】

【详解】根据万有引力定律可知探测器所受月球引力的大小为

探测器在由近月点向远月点运动的过程中，它到月心的距离r越来越大，所以F越来越小，故选C。

20. 2020年11月24日，长征五号运载火箭将嫦娥五号探测器成功送入预定轨道，开启了中国首次地外天体采样之旅。经过约112h的奔月飞行，嫦娥五号探测器在距离月面约400km处成功实施发动机点火制动，顺利进入环绕月球的椭圆轨道。11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”，从椭圆轨道变为近似的圆形轨道（如图所示），为顺利落月做好了准备。引力场的强弱可以用引力场强度来描述，类比电场强度定义式可以得到月球引力场强度表达式。已知月球质量为M，物体质量为m，当物体到月球中心的距离为r时，受到月球的引力为F，则物体所在处的月球引力场强度为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由题意知引力场的强弱可以用引力场强度来描述，类比电场强度定义式可以得到月球引力场强度表达式，可得物体所在处的月球引力场强度为，故C正确，ABD错误。

故选C。

第二部分（非选择题共40分）

二、填空题共3小题，每小题4分，共12分。

21. 如图所示，为研究气垫导轨上滑块的运动规律，在滑块上安装宽度为d的遮光条。启动气泵后，滑块在牵引力作用下由静止开始先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1的时间Δt1，通过光电门2的时间Δt2，根据以上信息，可以推断滑块经过光电门1时的速度大小为___________（选填“”或“”）。滑块经过光电门2时的速度大小___________（选填“大于”或“小于”）经过光电门1时的速度大小。

【答案】    ①.     ②. 大于

【解析】

【详解】[1]由于通过光电门的时间极短，所以通过光电门的平均速度等于瞬时速度为

[2]由题意知滑块在牵引力作用下做加速运动，则滑块经过光电门2时的速度大小大于经过光电门1时的速度大小。

22. 图为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。在某次测量中，电压表的示数为14.0V，电流表的示数为0.20A，根据测量数据，可计算出电阻Rx=______Ω。若仅考虑电流表内阻的影响，实验中电压表的测量值______（选填“大于”或“小于”）电阻Rx两端的电压。

【答案】    ①. 70    ②. 大于

【解析】

【详解】[1]由欧姆定律可得

[2]由于电流表的分压作用，实验中电压表的测量值大于电阻Rx两端的电压。

23. 某同学利用如图1所示的装置验证机械能守恒定律。实验中，得到如图2所示的一条点迹清晰的纸带。在纸带上选取连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知重物的质量为m，重力加速度为g，打点计时器打下两个相邻点迹的时间间隔为T。根据纸带上的点迹可以判断纸带___________（选填“左”或“右”）端与重物相连。为了验证机械能守恒定律，需要对比重物自由下落过程中重力势能的减少量与动能的增加量。在打点计时器打下B点时，重物的动能_________（选填“”或“”）

【答案】    ①. 左    ②.

【解析】

【详解】[1]由图可知，从左向右相等时间内位移越来越大，所以纸带左端与重物相连；

[2]由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度得

动能表达式为

联立可得

三、计算论证题共5小题，第24题、第25题各5分，第26题、第27题、第28题各6分，共28分。解题要求：写出必要的文字说明、方程式和结果。有数值计算的题，结果必须明确写出数值和单位。

24. 如图所示，用F=4.0N的水平拉力，使质量m=1.0kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：

（1）物体运动的加速度大小a；

（2）物体在前2.0s内运动的位移大小x。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据牛顿第二定律

（2）前2.0s内物体位移的大小

25. 如图所示，在某电场中的A点，电荷量q=+1.0×10-8C的试探电荷受到静电力的大小F=2.0×10-4N。

（1）求A点的电场强度大小E；

（2）若将该试探电荷取走，A点的电场强度是否发生变化？请说明理由。

【答案】（1）；（2）见解析

【解析】

【详解】（1）根据电场强度的定义式可知A点的电场强度大小为

（2）若将该试探电荷取走，A点电场强度不变，因为空间某点的电场强度只和场源电荷有关，与试探电荷无关。

26. 公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形路面，也叫“过水路面”。如图所示，一辆汽车经过凹形路面时的运动可近似看作半径为R的圆周运动，汽车到达路面最低处时的速度大小为v。已知汽车质量为m，重力加速度为g。

（1）求这辆汽车经过凹形路面最低处时，路面对汽车的支持力大小F；

（2）小明认为，汽车通过凹形路面最低处时的速度越大，其对路面的压力越大。你认为小明的说法是否正确？请说明理由。

【答案】（1）；（2）见解析

【解析】

【详解】（1）汽车经过凹形路面最低处时，根据牛顿第二定律有

解得

（2）由（1）题结论可知，汽车通过凹形路面最低处时的速度越大，凹形路面对汽车的支持力越大，根据牛顿第三定律可知汽车对凹形路面的压力越大。所以小明的说法正确。

27. 在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制带电粒子的运动。利用电场使带电粒子加速，就是其中的一种情况。可利用图中的装置使带电粒子加速。已知真空中平行金属板M、N间的电场为匀强电场，两板间电压为U，带电粒子的质量为m，电荷量为+q。

（1）求带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度大小v；

（2）改变M、N两板的形状，两板之间的电场不再均匀，其他条件保持不变，那么带电粒子从M板由静止开始运动到达N板时的速度大小是否改变？请说明理由。

【答案】（1）；（2）见解析

【解析】

【详解】（1）带电粒子从M到N的运动过程中，根据动能定理有

解得

（2）即使M、N改变为其他形状，中间的电场不再均匀，M、N两板间的电势差仍为U，带电粒子从M到N的运动过程中，电场力做功不变，所以带电粒子到达N板时的速度大小不变。

28. 如图所示，一位滑雪者沿倾角θ=30°的山坡滑下，将他的运动看作匀加速直线运动。已知滑雪者的初速度v0=1m/s，在t=5s时间内滑下的距离x=55m，滑雪者与装备的总质量m=80kg，取重力加速度g=10m/s2。

（1）求滑雪者在5s末速度的大小v；

（2）求滑雪者在下滑过程中所受阻力大小Ff；

（3）力在空间上的累积效应可以用功表示。力在时间上也有累积效应，可以用冲量I表示。冲量是矢量，恒力F在时间Δt内的冲量I=FΔt，其方向与恒力F的方向相同。求滑雪者在下滑5s的过程中，所受合力的冲量大小I合。

【答案】（1）；（2）；（3）1600N·s

【解析】

【详解】（1）根据匀变速直线运动的规律

解得

（2）根据牛顿第二定律

解得

（3）设滑雪者所受重力、支持力、阻力的合力为F合。F合的冲量大小为

解得