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河北省2021年高考[物理]考試真題與答案解析
一、單項(xiàng)選擇題
本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要
求的.
1.銀河系中存在大量的鋁同位素"Al,26Al核尸衰變的衰變方程為:;Alf:;Mg+:e,測(cè)得
26Al核的半衰期為72萬(wàn)年,下列說(shuō)法正確的是()
A.26Al核的質(zhì)量等于26Mg核的質(zhì)量
B.26Al核的中子數(shù)大于26Mg核的中子數(shù)
C.將鋁同位素26Al放置在低溫低壓的環(huán)境中,其半衰期不變
D.銀河系中現(xiàn)有的鋁同位素26Mg將在144萬(wàn)年后全部衰變?yōu)?6Mg
2.氈原子鐘是精確的計(jì)時(shí)儀器,圖1中鈾原子從。點(diǎn)以100m/s的初速度在真空中做平拋運(yùn)動(dòng),
到達(dá)豎直平面"N所用時(shí)間為4;圖2中鈉原子在真空中從戶點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)
Q再返回戶點(diǎn),整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間為O點(diǎn)到豎直平面"N、戶點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離均為
0.2m,重力加速度取g=10m/s2,貝巴%為()
A.100:1B.1:100C.1:200D.200:1
h
3.普朗克常量/7=6.626X10&J.S,光速為C,電子質(zhì)量為〃1,則肅在國(guó)際單位制下的單
位是()
A.J/sC.Jm
4."祝融號(hào)”火星車登陸火星之前,"天問(wèn)一號(hào)"探測(cè)器沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛行,其
周期為2個(gè)火星日,假設(shè)某飛船沿圓軌道繞火星飛行,其周期也為2個(gè)火星日,已知一個(gè)火星
日的時(shí)長(zhǎng)約為一個(gè)地球日,火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0.1倍,則該飛船的軌道半徑與地球同步
衛(wèi)星的軌道半徑的比值約為()
A.V4B.世
5.如圖,距離為。的兩平行金屬板2Q之間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為瓦,一束速
度大小為b的等離子體垂直于磁場(chǎng)噴入板間,相距為/的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在與導(dǎo)軌平
面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為打,導(dǎo)軌平面與水平面夾角為兩導(dǎo)軌分別與只
Q相連,質(zhì)量為。、電阻為用的金屬棒/垂直導(dǎo)軌放置,恰好靜止,重力加速度為g,不計(jì)
導(dǎo)軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子重力,下列說(shuō)法正確的是()
_mgRsin0
B.導(dǎo)軌處磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下,B[B?Ld
_mgRtan0
C.導(dǎo)軌處磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向上,
B}B2Ld
_mgRtan0
D.導(dǎo)軌處磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向下,
B}B2Ld
6.一半徑為用的圓柱體水平固定,橫截面如圖所示,長(zhǎng)度為乃氏、不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)繩,一端固
定在圓柱體最高點(diǎn)尸處,另一端系一個(gè)小球,小球位于尸點(diǎn)右側(cè)同一水平高度的Q點(diǎn)時(shí),繩
剛好拉直,將小球從Q點(diǎn)由靜止釋放,當(dāng)與圓柱體未接觸部分的細(xì)繩豎直時(shí),小球的速度大
小為(重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力)()
Q
A.J(2+兀)gRB.j27rgRC.42(1+兀)gRD.2旅
7.如圖,兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為民導(dǎo)軌間距最
窄處為一狹縫,取狹縫所在處。點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為一電容
為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連,導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直,在外力尸作用下從。點(diǎn)開始以
速度/向右勻速運(yùn)動(dòng),忽略所有電阻,下列說(shuō)法正確的是()
A.通過(guò)金屬棒的電流為28。2tan。
B.金屬棒到達(dá)工時(shí),電容器極板上的電荷量為8Cvx°tane
C.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電容器的上極板帶負(fù)電
D.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,外力尸做功的功率恒定
二、多項(xiàng)選擇題
本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有兩個(gè)或兩個(gè)以上選項(xiàng)
符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得。分.
8.如圖,發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為/,匝數(shù)為N,放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)
磁場(chǎng)中,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為〃。、勺和%,兩個(gè)副線圈分別接有電阻用和&,
當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),理想電流表讀數(shù)為/,不計(jì)線圈電阻,下列說(shuō)法正確的
nJn」R[
A.通過(guò)電阻凡的電流為hB.電阻與兩端的電壓為丁
MNBUCO_y[2NBl}coI(n.+n^
C.〃。與々的比值為一^—D.發(fā)電機(jī)的功率為-------------
出”0
9.如圖,矩形金屬框河現(xiàn)產(chǎn)豎直放置,其中MN、尸。足夠長(zhǎng),且尸。桿光滑,一根輕彈簧一
端固定在用點(diǎn),另一端連接一個(gè)質(zhì)量為。的小球,小球穿過(guò)尸。桿,金屬框繞軸分別以
角速度0和力勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球均相對(duì)。。桿靜止,若口‘>口,則與以切勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相比,以
力勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)()
I
Q
A.小球的高度一定降低B.彈簧彈力的大小一定不變
C.小球?qū)U壓力的大小一定變大D.小球所受合外力的大小一定變大
10.如圖,四個(gè)電荷量均為以4>0)的點(diǎn)電荷分別放置于菱形的四個(gè)頂點(diǎn),其坐標(biāo)分別為(〃,。)、
(-4/,0)、(0,外)和(0,一%),其中x軸上的兩個(gè)點(diǎn)電荷位置固定,V軸上的兩個(gè)點(diǎn)電荷可沿y
軸對(duì)稱移動(dòng)(為/°),下列說(shuō)法正確的是()
A.除無(wú)窮遠(yuǎn)處之外,菱形外部電場(chǎng)強(qiáng)度處處不為零
B.當(dāng)加取某值時(shí),可使得菱形內(nèi)部只存在兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)
C.當(dāng)為=8/時(shí),將一帶負(fù)電的試探電荷由點(diǎn)(4,,5/)移至點(diǎn)(0,-3/),靜電力做正功
D.當(dāng)為=4/時(shí),將一帶負(fù)電的試探電荷放置在點(diǎn)(3)處,其所受到的靜電力方向與x軸正方
向成45。傾斜向上
三、非選題
共54分.第11?14題為必考題,每個(gè)試題考生都必須作答.第15?16題為選考題,考生根
據(jù)要求作答.
(-)必考題
11.某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性,實(shí)驗(yàn)室提供的器材有;小燈泡(63V,0.15A),直流電
源(9V),滑動(dòng)變阻器,量程合適的電壓表和電流表,開關(guān)和導(dǎo)線若干,設(shè)計(jì)的電路如圖1所
圖1圖2
(1)根據(jù)圖1,完成圖2中的實(shí)物連線
(2)按照?qǐng)D1連線后,閉合開關(guān),小燈泡閃亮一下后熄滅,觀察發(fā)現(xiàn)燈絲被燒斷,原因可能
是(單項(xiàng)選擇,填正確答案標(biāo)號(hào));
A.電流表短路
B.滑動(dòng)變阻器的滑片接觸不良
C.滑動(dòng)變阻器滑片的初始位置在h端
(3)更換小燈泡后,該同學(xué)正確完成了實(shí)驗(yàn)操作,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖,得到/一。圖像,其
中一部分如圖3所示,根據(jù)圖像計(jì)算出尸點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下小燈泡的電阻為。(保留三位
12.某同學(xué)利用圖1中的實(shí)驗(yàn)裝置探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系,所用器材有:一端帶滑
輪的長(zhǎng)木板、輕細(xì)繩、50g的鉤碼若干、光電門2個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為
200g,其上可放鉤碼)、刻度尺,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2,實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:
遮光條光電門1光電門2
圖1
①安裝器材,調(diào)整兩個(gè)光電門距離為50.00cm,輕細(xì)繩下端懸掛4個(gè)鉤碼,如圖1所示;
②接通電源,釋放滑塊,分別記錄遮光條通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間,并計(jì)算出滑塊通過(guò)兩個(gè)光電
門的速度;
③保持最下端懸掛4個(gè)鉤碼不變,在滑塊上依次增加一個(gè)鉤碼,記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量,
重復(fù)上述步驟;
④完成5次測(cè)量后,計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量用、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊
所載鉤碼和輕細(xì)繩懸掛鉤碼)總動(dòng)能的增加量.k及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量反,結(jié)果如下表
所示:
M/kg0.20002500.3000.3500.400
A£k/J0.5820.4900.3920.2940.195
NE/J0.3930.49006860.785
回答下列問(wèn)題:
(1)實(shí)驗(yàn)中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢(shì)能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字);
(2)步驟④中的數(shù)據(jù)所缺數(shù)據(jù)為
(3)若從為橫軸,AE為縱軸,選擇合適的標(biāo)度,在圖2中繪出圖像
AA£/J
M/kg
圖2
若系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量等于克服摩擦力做功,則物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為(保留
兩位有效數(shù)字)
13.如圖,一滑雪道由和8C兩段滑道組成,其中46段傾角為段水平,段和
段由一小段光滑圓弧連接,一個(gè)質(zhì)量為2kg的背包在滑道頂端/處由靜止滑下,若1s后質(zhì)量
為48kg的滑雪者從頂端以1.5m/s的初速度、3m/s2的加速度勻加速追趕,恰好在坡底光滑圓弧
1
的水平處追上背包并立即將其拎起,背包與滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃=五,重力加速度取
724
2
g=10m/s,sin6=石,cos0=-t忽略空氣阻力及拎包過(guò)程中滑雪者與背包的重心變化,
求:
(1)滑道N8段的長(zhǎng)度;
(2)滑雪者拎起背包時(shí)這一瞬間的速度。
14.如圖,一對(duì)長(zhǎng)平行柵極板水平放置,極板外存在方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8
的勻強(qiáng)磁場(chǎng),極板與可調(diào)電源相連,正極板上。點(diǎn)處的粒子源垂直極板向上發(fā)射速度為%、
帶正電的粒子束,單個(gè)粒子的質(zhì)量為電荷量為q,一足夠長(zhǎng)的擋板與正極板成37。傾
斜放置,用于吸收打在其上的粒子,C、尸是負(fù)極板上的兩點(diǎn),C點(diǎn)位于O點(diǎn)的正上方,戶點(diǎn)
處放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收從上方打入的粒子,長(zhǎng)度為4,忽略柵極的
3
電場(chǎng)邊緣效應(yīng)、粒子間的相互作用及粒子所受重力。sin37°=-o
(1)若粒子經(jīng)電場(chǎng)一次加速后正好打在戶點(diǎn)處的粒子靶上,求可調(diào)電源電壓0。的大?。?/p>
(2)調(diào)整電壓的大小,使粒子不能打在擋板上,求電壓的最小值
(3)若粒子靶在負(fù)極板上的位置戶點(diǎn)左右可調(diào),則負(fù)極板上存在〃、5兩點(diǎn)
{CH<CP<CS,H、S兩點(diǎn)末在圖中標(biāo)出)、對(duì)于粒子靶在"S區(qū)域內(nèi)的每一點(diǎn),當(dāng)電壓從零
開始連續(xù)緩慢增加時(shí),粒子靶均只能接收到〃(心2)種能量的粒子,求C”和CS的長(zhǎng)度(假
定在每個(gè)粒子的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電壓恒定)o
(二)選考題
共12分.請(qǐng)考生從2道題中任選一題作答,并用2B鉛筆將答題卡上所選題目對(duì)應(yīng)的題號(hào)右
側(cè)方框涂黑,按所涂題號(hào)進(jìn)行評(píng)分;多涂、多答,按所涂的首題進(jìn)行評(píng)分;不涂,按本選考題
的首題進(jìn)行評(píng)分.
15.兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B,汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想
氣體,如圖1所示,現(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙,若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量,
重新平衡后,汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能(填"大于”“小于”或“等于”)汽缸B內(nèi)氣體的
內(nèi)能,圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像,其中曲線(填圖像中曲
線標(biāo)號(hào))表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。
各速率區(qū)間的分子數(shù)
圖2
16.某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣,溫度為27℃時(shí),壓強(qiáng)為3.0x4Pa。
(1)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37℃,求此時(shí)夾層中空氣的壓強(qiáng);
(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙,靜置足夠長(zhǎng)時(shí)間,求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的
比值,設(shè)環(huán)境溫度為27℃,大氣壓強(qiáng)為L(zhǎng)0xl()5pa。
17.如圖,一彈簧振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振子零時(shí)刻向右經(jīng)過(guò)/點(diǎn),2s后第一次到達(dá)8點(diǎn),
已知振子經(jīng)過(guò)工、6兩點(diǎn)時(shí)的速度大小相等,2s內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程為0.4m。該彈簧振子的周期為
振幅為
_________s,mo
In/WVWWWWV^O——r
Iiii
BOA
18.將兩塊半徑均為此完全相同的透明半圓柱體力、8正對(duì)放置,圓心上下錯(cuò)開一定距離,
如圖所示,用一束單色光沿半徑照射半圓柱體力,設(shè)圓心處入射角為。,當(dāng)8=60°時(shí),/右側(cè)
恰好無(wú)光線射出;當(dāng)8=30。時(shí),有光線沿8的半徑射出,射出位置與力的圓心相比下移九
不考慮多次反射,求:
(1)
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