物理-2021年高考OK打靶卷（河北卷）（解析版）

2021年高考OK打靶卷（河北卷）

物理

滿分100分。考試用時75分鐘。

注意事項：

1.答卷前，考生務必將自己的姓名、考生號、考場號、座位號填寫在答題卡上。

2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。

如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。回答非選擇題時，將答案寫在答題

卡上。寫在本試卷上無效。

3.考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個選項中，

只有一項是符合題目要求的。

1.2021年1月3日消息，諾貝爾官方稱居里夫人“筆記”仍具放射性，還將持續(xù)1500

年。關于放射性元素、衰變和半衰期，下列說法正確的是（）

A.衰變成檢Rn要經(jīng)過4次a衰變和3次,哀變

B.放射性元素的半衰期不僅與核內(nèi)部身因素有關，還與質(zhì)量有關

C.一個放射性原子核，發(fā)生一次P衰變，則它質(zhì)子數(shù)減少一個，中子數(shù)增加一個

D.原子核衰變時滿足電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒

【答案】D

238—222

【解析】A.由于a衰變一次質(zhì)量數(shù)減少4,所以a衰變的次數(shù)為〃=上-----=4.P

4

衰變的次數(shù)為〃'=86-（92-4x2）=2,即歌U衰變成卷Rn要經(jīng)過4次a衰變和2

次B哀變，A錯誤；B.放射性元素的半衰期僅與核內(nèi)部身因素有關，與其他條件無關，

B錯誤；C.B衰變實質(zhì)上是原子核內(nèi)的一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子，同時釋放出一個電子

的過程，所以發(fā)生一次B衰變，則它質(zhì)子數(shù)增加一個，中子數(shù)減少一個，C錯誤；D.原

了核衰變時滿足電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，D正確。故選D。

2.原長為工的輕彈簧甲上端固定，下端掛一個質(zhì)量為根的小球A時;輕彈簧甲的伸長

量為小將另一原長也為L的輕彈簧乙掛在A的下面，其下再掛上質(zhì)量為2m的小球B,

兩小球平衡時，懸點O與小球B的距離為7L（小球大小不計，且兩彈簧都在彈性限度

內(nèi)），則甲、乙兩彈簧的勁度系數(shù)之比為（）

O

7^4

L

<甲

/i

o

i乙

86

2BC2a

A.3-

【答案】B

【解析】輕彈簧甲掛一個質(zhì)量為"，的小球時伸長L,故勁度系數(shù)褊=等，若兩個小

球如題圖所示懸掛，上面的輕彈簧甲彈力為3/ng,伸長3L,總長度為4Z,。由題意得

下面的輕彈簧乙長度為3L,故伸長量為2L，由于其彈力為2/ng,則其勁度系數(shù)

懣=哩,故兩輕彈簧的勁度系數(shù)相等，ACD錯誤，B正確。故選B。

2LL

3.如圖所示，我國自行研制的“殲-15”戰(zhàn)斗機以速度vo水平向東飛行，到達目的地時,

將總質(zhì)量為M的導彈自由釋放瞬間，導彈向西噴出質(zhì)量為〃?、對地速率為也的燃氣，

則噴氣后導彈的速率為（）

Mv+mvA/v-Mv-mvMv4-mv

A.---0-----}B.---（）-----C.----Q-----}D.----0-----[

M-mM-mMM

【答案】A

【解析】根據(jù)動量守恒定律得用％=〃?（-%）+（例-加川，則噴氣后導彈相對地面的

速率y=絲％竺1,故A正確。故選A。

M-m

4.如圖所示，斜面A3、AC與水平面構成一個直角三角形?，F(xiàn)在斜面的頂點A沿水平

方向拋出八匕兩小球，分別落在AB、AC兩斜面的中點上。已知斜面AB的傾角為30°,

不計空氣阻力，則兩小球拋出時的速度大小之比之："為（）

A.1：3B.3：1C.J3：1D.1：J3

【答案】B

【解析】設AC長度為2L,則48=上一=2>/§￡，“、〃兩小球，分別落在AB、AC

tan30°

兩斜面的中點上，則小球“做平拋運動的水平位移工=V3Lcos30°=vata，豎直方向

是位移乂=J^Lsin30°=(g/j,小球人做平拋運動的水平位移%=LCOS60°=VJ,,

豎直方向是位移券=Lsin60°=]g/6,解得匕：丹=3：i,故選B。

5.如圖所示，”、乃為理想變壓器，R為輸電線的等效電阻。保持變壓器力的輸入電

壓不變，燈泡L正常發(fā)光。現(xiàn)將變壓器力副線圈上的觸頭P上移，下列說法正確的是

()

R

發(fā)

電

站

看T2

A.燈泡小變亮

B.R消耗的電功率減小

C.變壓器方的輸入功率不變

D.變壓器n的輸入電壓增大

【答案】B

【解析】現(xiàn)將變壓器力副線圈上的觸頭尸上移，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，「的副

線圈電壓減小，將4的副線圈等效到力副線圈回路中，則回路總電壓減小，則電流減

小，故燈泡L變暗，R消耗的電功率P=/2R,減小，變壓器力的輸入功率與輸出功

率相等，尸減小，燈泡兩端電壓減小，則變壓器心的輸出電壓減小，匝數(shù)比不變，

則變壓器心的輸入電壓減小，故B正確ACD錯誤。故選B。

6.如圖所示，坐標平面內(nèi)有邊界過P(0,L)點和坐標原點。的圓形勻強磁場區(qū)域。

方向垂直于坐標平面，一質(zhì)量為加、電荷量為e的電子(不計重力)，從P點以初速度

vo平行于無鈾正方向射入磁場區(qū)域，從x軸上的。點射出磁場區(qū)域，此時速度與x鈾正

方向的夾角為60。。下列說法正確的是()

外……

P,二%\

f?

A.磁場方向垂直于坐標平面向外B.磁場的磁感應強度3='殳

2eL

C.圓形磁場區(qū)域的半徑為2LD.帶電粒子做圓周運動的半徑為L

【答案】B

【解析】

A.粒子運動軌跡如圖，根據(jù)左手定則，可知磁場垂直紙面向里，A錯誤；BD.根據(jù)幾

何知識，可知粒子的軌道半徑為r=2￡,又洛倫茲力提供向心力，可得郎%=加叱，

所以3=敷=嗎，D錯誤，B正確；C.根據(jù)幾何知識可知，NQOP=90,所以

er2eL

PQ為圓形磁場的直徑，所以有2R=r，所以磁場區(qū)域的半徑為7?=乙，C錯誤。

7.如圖所示，光滑平行金屬導軌與水平面成一定角度，兩導軌上端用一定值電阻相連，

該裝置處于一勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向上?，F(xiàn)有一金屬桿必以沿導軌

平面向上的初速度w從導軌底端開始運動，然后又返回到出發(fā)位置。在運動過程中，

他與導軌垂直且接觸良好，不計附和導軌的電阻，則在下列圖像中，能正確描述金屬

棒外的速度與時間關系的是（）

【答案】D

p2r2p2r2

【解析】上滑過程中，有機gsine+色彩=〃也，解得a=gsine+g*,則金屬

桿岫做加速度逐漸減小的減速運動，直到速度為0。下滑過程，有

D2T2D2T2

mgsin0-^-=ma',解得"=gsin。-巴士上，則金屬桿油做加速度逐漸減小

RmR

的加速運動，直到加速度為0時，速度達到最大值，最后做勻速運動。根據(jù)速度與時間

圖像的斜率表示加速度，則能正確描述金屬棒岫的速度與時間關系的是D圖，所以D

正確；ABC錯誤；故選D。

二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，

有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分有選錯的得0分。

8.2020年11月24日，長征五號遙五運載火箭托舉嫦娥五號向著月球飛馳而去。12月

17日，在闖過月面著陸、自動采樣、月面起飛、月軌交會對接、再入返回等多個難關

后，歷經(jīng)重重考驗的嫦娥五號返回器攜帶月球樣品，成功返回地面。如圖為“嫦娥五號”

發(fā)射到達環(huán)月軌道的行程示意圖，下列說法正確的是（）

地月轉移軌道

A.在地月轉移軌道上無動力奔月時，動能不斷減小

B.接近環(huán)月軌道時，需要減速才能進入環(huán)月軌道

C.“嫦娥五號”在地月轉移軌道上運動的最大速度小于11.2km/s

D.“嫦娥五號”在地球表面加速升空過程中地球引力越來越小，處于失重狀態(tài)

【答案】BC

【解析】A.在地月轉移軌道上無動力奔月時，受月球的引力作用，則動能不斷增大,

選項A錯誤；B.接近環(huán)月軌道時，需要減速制動，才能被月球俘獲，進入環(huán)月軌道,

選項B正確；C.“嫦娥五號”在地月轉移軌道上沒有脫離地球的引力，則運動的最大速

度小于11.2km/s,選項C正確；D.“嫦娥五號”在地球表面加速升空過程中，加速度向

上，則處于超重狀態(tài)，選項D錯誤。故選BC。

9.如圖，真空中有一邊長為L的正方形，a、b、c、d為四個頂點。電荷量均為4何＞0）

的兩個點電荷分別固定在。、c兩點，靜電力常量為左。在。點由靜止釋放一電子，不

計重力。下列說法正確的是（）

A.。點的電場強度大小為華■

B.電子到達。點時速度為零

C.電子從b運動到。的過程中，先做勻加速運動后做勻減速運動

D.電子從b運動到d的過程中，電勢能先減小后增大

【答案】BD

【解析】A.單個點電荷在〃點的場強為耳）=4，b點的電場強度大小為E=《%，

1}

A錯誤；B.根據(jù)等量同種電荷的等勢線的分布，b、d兩點電勢相等，所以從6到d電

場力做功為零，動能不變，即電子到達d點時速度為零，B正確；C.根據(jù)等量同種電

荷的電場線的分布，電子先加速后減速，因為電場大小在發(fā)生變化，所以電子運動的加

速度在改變，C錯誤；D.電子從。運動到d的過程中，電場力先做正功后做負功，所

以電勢能先減小后增大，D正確；故選BD。

10.如圖所示，質(zhì)量為，”的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，

始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為"，物體過一會兒能保持

與傳送帶相對靜止,對于物體從靜止釋放到相對靜止這一過程，下列說法正確的是（）

（3-（?）

2

A.電動機多做的功為”

2

2

物體在傳送帶上摩擦生熱為竺^

B.

2

2

C.傳送帶克服摩擦力做的功為”

2

D.電動機增加的功率為〃加gu

【答案】BD

vv

【解析】AC.物體所受摩擦力戶物體"7的加速度昕/g,則經(jīng)時間t=—=-----,

a4g

速度達到也故電動機多做的功為克服摩擦力的功卬=〃機8以=加聲，故AC錯；D.電

動機增加的功率為克服摩擦力的功率P=〃〃zgv,故D正確；B.物體在傳送帶上摩擦

生熱為。=/（丫/一苫°，=；機/，故B正確。故選BD。

三、非選擇題：共54分。第11?14題為必考題，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：共42分。

11.（7分）現(xiàn)有一電池，電動勢E約為10V,內(nèi)阻r約為50C,允許通過的最大電流

為50mA。為測定該電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學利用如圖甲所示的電路進行實驗。實

驗室中還有下列器材可以選擇使用：

A.電流表A（60mA,內(nèi)阻為100C）

B.電流表A（60mA,內(nèi)阻約為80。）

C.電阻箱R（0-999.9C）

D.滑動變阻器R（0-1000。）

E.定值電阻R）（100C,0.01W）

F.定值電阻R）（50C,LOW）

（1）電流表A應該選擇,定值電阻品應該選擇,P、。之間應該接

變阻器o（填選項序號字母）

（2）連接好電路，閉合開關S,調(diào)節(jié)變阻器的阻值，記錄阻值R和相應的電流表示數(shù)/,

測得多組實驗數(shù)據(jù)，并作出如圖乙所示的:-R圖像，則電動勢￡=V,內(nèi)阻

r=C。（結果均保留兩位有效數(shù)字）

【答案】AFC9.851

【解析】（1）山P=/2R,可知/=仁，E項中定值電阻允許通過的最大電流是10mA,

F項中允許通過的最大電流約為140mA,故定值電阻選F；由圖乙可得截距6=20.5,則

除變阻器外電路的電阻為。E=205。，而r+凡產(chǎn)100Q,所以這兩個電阻的差即為電

流表的內(nèi)阻，故電流表應選擇A；電路中只有一個電流表是測量工具，沒有電壓表，所

以變阻器應該能讀數(shù)，即選擇電阻箱C；

⑵由閉合電路歐姆定律E=/3+R+/?O+RA），可得！=」+&+&+3,則圖線的

IEE

斜率為1=30.7—20.5,則￡=9sv,圖像截距〃=匕幺必，則r=51。。

E100E

12.（9分）用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。重錘從高處由靜止開始下

落，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器，打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量,

即可驗證機械能守恒定律。已知當?shù)刂亓铀俣葹間。

眼夾子

打點

計時器

（1）除圖1中所示的裝置之外，還必須使用的器材是.

A.直流電源、天平（含祛碼）

B.直流電源、刻度尺

C.交流電源、天平（含祛碼）

D.交流電源、刻度尺

（2）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A.按照圖1所示安裝好實驗器材并連接好電源

B.先打開夾子釋放紙帶，再接通電源開關打出一條紙帶

C.測量紙帶上某些點間的距離

D.根據(jù)測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能

其中沒有必要進行的或者操作不當?shù)牟襟E是（選填步驟前的字母）；

（3）如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個點A、B、C、D、E,通

過測量并計算出點A距起始點0的距離為so,點AC間的距離為si,點CE間的距離為

S2,若相鄰兩點的打點時間間隔為T,重錘質(zhì)量為機，根據(jù)這些條件計算重錘從釋放到

下落OC距離時的重力勢能減少量AEp=,動能增加量AEk=；在實際計

算中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其原因主要是___________;

圖1

圖3

（4）某同學利用圖2中紙帶，先分別測量出從A點到B、C、D、E、F、G點的距離力

（其中F、G點為E點后連續(xù)打出的點，圖中未畫出），再計算打出8、C、。、E、F

各點時重錘下落的速度v和儼，繪制聲一〃圖像，如圖3所示，并求得圖線的縱軸截距

b和斜率鼠

①請說明如何根據(jù)圖像驗證重錘下落過程機械能是否守恒？;

②假設上述實驗操作中不受一切阻力影響，此時繪制的v2-h圖線的縱軸截距〃和斜率

上與氏上的關系最可能的是。

A.b'>b,k!>kB.b'<b,k'=kC.b'〈b,k'<kD.bf=b,k'>k

（5）某同學認為要驗證機械能守恒，必須選擇第1、2兩點間距離約為2mm的紙帶進

行數(shù)據(jù)處理，你認為他的觀點是否正確，請說明理由。

【答案】DB/ng（so+si）J■機（色士匹］重錘下落過程中受到阻力作用

2I47J

在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若k近似等于2g,則可認為這一過程機械能守恒A該

同學觀點不正確；因為從第1個點到某個需要驗證的點之間的距離，是重物下落的實際

距離，并且打第1個點時重物速度為零，所以不需要第1、2兩點間距離約為21nm

【解析】（1）因為打點計時器需要交流電源，測量速度及重力勢能的變化量需要測量紙

帶的長度，則需要刻度尺，所以D正確；ABC錯誤；故選D。

（2）A.按照圖I所示安裝好實驗器材并連接好電源，則A正確，不符合題意；B.先

接通電源開關，再打開夾子釋放紙帶打出一條紙帶，所以B錯誤，符合題意：C.測量

紙帶上某吟點間的距離，來表示重力勢能的變化，及速度來表示動能的變化量，所以C

正確，不符合題意；D.根據(jù)測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于

增加的動能，驗證機械能是否守恒，所以D正確，不符合題意；故選B。

（3）重力勢能減少量為g=/四（％+［），C點速度為匕=色節(jié)，動能增加量為

=-mv2-0=-,重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，

k2cr2I4TJ

其原因主要是重錘下落過程中受到阻力作用。

（4）①根據(jù)可得y2=2g〃+%2,則在實驗誤差允許范圍內(nèi)，

若k近似等于2g,則可認為這一過程機械能守恒。

②根據(jù)（初聲一（加%2=3力，可得/=2勿2+%2,則有阻力時，初速度，及加速度都

減小，所以b>b,k'>k,則A正確；BCD錯誤；故選A。

（5）該同學觀點不正確；因為從第1個點到某個需要驗證的點之間的距離，是重物下

落的實際距離，并且打第1個點時重物速度不一定為零，所以不需要第1、2兩點間距

離約為2mmo

13.（10分）為了測定小車在平直公路上啟動過程的加速情況，某同學采用在同一底片

上多次曝光的方法拍攝了一張照片，如圖所示。如果拍攝時每隔2s曝光一次，小車做

勻加速直線運動，小車總長為4.5m,質(zhì)量為L5xl（）3kg,運動過程中所受的阻力恒為

車重的0.15倍，重力加速度g取lOm/s"求:

（1）小車的加速度大小：

（2）小車過4點時牽引力的功率。

【答案】（1）1.5m/s2;（2）2.025xl（）4W

【解析】(1)設小車A8間的距離為〃8，8c間的距離為%「曝光一次時間為f,在

A點的速度為以，由圖可知小車AB間的距離為=12m,SAC=30m

4fB

12

SABF+上

A->C

SAC=以(2，)+；。(2力2

聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得

a=1.5m/s2

vA-4.5m/s

(2)設小車質(zhì)量為m,所受牽引力為尸，所受阻力為不，小車過A點時所受牽引力

功率為P，對于勻加速運動的小車，由牛頓第二定律得

F—0.15mg,=ma

P=E

聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得

P=2.025x1(尸W

14.如圖所示，面積為OZn?的100匝線圈處在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，

已知磁感應強度隨時間變化的規(guī)律為B=(2+0.2f)T,定值電阻吊=6Q,線圈電阻&=4C,

求：

(1)磁通量變化率和回路中的感應電動勢；

(2)〃、6兩點間電壓。血

(3)請判斷線圈中電流的方向，并求2s內(nèi)通過Q的電量安

【答案】(1)0.04Wb/s,4V；(2)2.4V；(3)逆時針方向，0.8C

【解析】（1）由8=（2+0.2/）T可知

—=0.2T/s.

Ar

磁通量變化率為

-----=-----S=0.04Wb/s.

△tX

由法拉第電磁感應定律可知回路的感應電動勢為

L△①bBc

E=n——=n——S=100x0.2x0.2V=4V

AfAf

（2）“、鼠兩點間電壓人等于定值電阻凡兩端的電壓，則

E

UM=TTF%=2.4V

（3）因為磁感應強度隨時間增大，根據(jù)楞次定律知，線圈中感應電流的方向是逆時針

方向，因為感應電動勢恒定，所以電流恒定

q=0.4x2C=0.8C

（-）選考題:共12分。請考生從2道題中任選一題作答。如果多做，則按所做的第一

題計分。

15.[選修3-3]（12分）

（1）（4分）由于水的表面張力作用，荷葉上的小水滴總是球形的。在小水滴表面層中，

水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為（選填“引力”或“斥力”）。分子勢能Ep和分

子間距離r的關系如圖所示，能總體上反映小水滴表面層中水分子勢能昂的是圖中

（選填“4域或'C'或“￡>”）的位置。在小水滴內(nèi)部，水分子間的距離在“左

右（分子間的距離等于“時，分子力為0）,則分子間距離等于m的位置是圖中

點（選填"A”或或"。'或"￡>”）。

【解析】在小水滴表面層中，水分子之間距離大于小分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)

為引力；分子間距離為“時分子勢能最小，由于小水滴表面層中，水分子之間距離大于

ro,所以能總體上反映小水滴表面層中水分子勢能厚的是圖中。的位置。分子間距離

等于ro的位置，及分子力為0的位置是圖中C點分子勢能最小的位置。

（2）（8分）肺活量是在標準大氣壓po=latm下人一次盡力呼出空氣的體積。某實驗小

組設計了“吹氣球法''的小實驗來粗測肺活量。如圖，某同學通過氣球口用力一口氣向氣

球內(nèi)吹氣（吹氣前氣球內(nèi)部的空氣可忽略不計），氣球沒有被吹爆，此時氣球可近似看

成球形，半徑為『10cm,球內(nèi)空氣的壓強pi=L5atm,空氣可看作理想氣體，設整個過

程溫度保持不變，球體體積計算公式為丫=一萬人體正常溫度為37℃。

3

（1）求該同學的肺活量是多少？

（2）已知在標準狀況下，即0℃,latm下，空氣的摩爾體積為22.4L/mol,阿伏加德羅

常數(shù)NA=6.0xl023moH,則該同學一次能呼出的空氣分子數(shù)為多少？（第2小題計算結

果保留兩位有效數(shù)字）

【答案】（1）6.28L；（2）1.5x1023

【解析】（1）設該同學的肺活量為％,由題意并根據(jù)玻意耳定律可得

=py

代入數(shù)據(jù)解得

%=6.28L

（2）設該同學呼出的氣體在0℃、latm時的體積為則根據(jù)蓋-呂薩克定律可得

匕K

（273+37）K273K

由題意并根據(jù)上式解得該同學一次能呼出的空氣分子數(shù)為

n=乂NAal-5xIO2?

22.4Lmor'

16.[選修3-4]（12分）

（1）（4分）有一列沿x軸傳播的簡諧橫波，在某一時刻它的波形圖如圖甲所示，M和

N是這列簡諧橫波上的兩個質(zhì)點，從該時刻起某同學記錄下了質(zhì)