【文档说明】2021年河北省普通高中学业水平选择性考试物理试题(河北卷)及答案.doc,共(24)页,1.780 MB,由baby熊上传
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2021年河北省普通高中学业水平选择性考试物理注意事项:1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上.2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.回答非选择题时,将答
案写在答题卡上,写在本试卷上无效.3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.银河系中存在大量的铝同位素
26Al,26Al核衰变的衰变方程为2626013121AlMge,测得26Al核的半衰期为72万年,下列说法正确的是()A.26Al核的质量等于26Mg核的质量B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C.将铝同位素26Al放置在低温
低压的环境中,其半衰期不变D.银河系中现有的铝同位素26Mg将在144万年后全部衰变为26Mg【答案】C【解析】【分析】【详解】A.2613Al和2612Mg的质量数均为26相等,但是二者原子核中的质子数和中子数不同,所以质量不同,A错误;B.2613Al核的中子数为26131
3个,2612Mg核的中子数为261214个,B错误;C.半衰期是原子核固有的属性,与外界条件无关,C正确;D.质量为m的2613Al的半衰期为72万年,经过144272万年为2个半衰期,剩余
质量为14m,不会全部衰变为2612Mg,D错误。故选C。2.铯原子钟是精确的计时仪器,图1中铯原子从O点以100m/s的初速度在真空中做平抛运动,到达竖直平面MN所用时间为1t;图2中铯原子在真空中从P点做竖直上抛运动,到达最高点Q再返回P点,整个过程所用时间为2t,
O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2m,重力加速度取210m/sg,则12:tt为()A.100∶1B.1∶100C.1∶200D.200∶1【答案】C【解析】【分析】【详解】铯原子做平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,即1xvt解得10.2s100xtv铯原子做竖直上
抛运动,抛至最高点用时22t,逆过程可视为自由落体,即221()22txg解得2880.20.4s10xtg则120.211000.4200tt故选C。3.普朗克常量346.62610Jsh,光速为c,电子质量为em,则ehmc在国际单位制下的单位是(
)A.J/sB.mC.JmD.m/s【答案】B【解析】【分析】【详解】根据ehmc可得它们的单位为:2J?sN?m?skg?m/s?m?smkg?m/skg?m/skg?m/s故选B。4.“祝融号”火星车登陆火星之前,“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨
道绕火星飞行,其周期为2个火星日,假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也为2个火星日,已知一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量约为地球质量的0.1倍,则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为()A.34
B.314C.352D.325【答案】D【解析】【分析】【详解】绕中心天体做圆周运动,根据万有引力提供向心力,可得2224GMmmRRTp=则234RTGM,2324GMTR由于一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量约为地球质量的0.1倍,则飞船的轨道半径2
323332240.1422=445RGMGMTGMRR同地火地飞同()则325RR飞同故选D。5.如图,距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场,磁感应强度大小为1B,一束速度大小为v的等离子体垂直于
磁场喷入板间,相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为2B,导轨平面与水平面夹角为,两导轨分别与P、Q相连,质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置,恰好静止,重力加速度为g,不计导轨电阻
、板间电阻和等离子体中的粒子重力,下列说法正确的是()A.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上,12sinmgRvBBLdB.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,12sinmgRvBBLdC.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向
上,12tanmgRvBBLdD.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,12tanmgRvBBLd【答案】B【解析】【分析】【详解】等离子体垂直于磁场喷入板间时,根据左手定则可得金属板Q带正电荷,金属板P带负电荷,则电流方向由金属棒a端流向b端
。等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势U满足1UqqBvd由欧姆定律UIR和安培力公式FBIL可得212BBLvdUFBLRR安再根据金属棒ab垂直导轨放置,恰好静止,可得=sinFmg安则12sinm
gRvBBLd金属棒ab受到的安培力方向沿斜面向上,由左手定则可判定导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下。故选B。6.一半径为R的圆柱体水平固定,横截面如图所示,长度为R、不可伸长的轻细绳,一端固定在圆柱体最高点P处,另一端系一个小球,小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时,绳刚好拉直,将小球从Q
点由静止释放,当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时,小球的速度大小为(重力加速度为g,不计空气阻力)()A.(2)gRB.2gRC.2(1)gRD.2gR【答案】A【解析】【分析】【详解】小球下落的高度为h=πR-2R+R=
22R小球下落过程中,根据动能定理有mgh=12mv2综上有v=(2)gR故选A。7.如图,两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,导轨间距最窄处为一狭缝,取狭缝所在处O点为
坐标原点,狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为,一电容为C的电容器与导轨左端相连,导轨上的金属棒与x轴垂直,在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动,忽略所有电阻,下列说法正确的是()A.通过金属棒的电流为22tanBCv
B.金属棒到达0x时,电容器极板上的电荷量为0tanBCvxC.金属棒运动过程中,电容器的上极板带负电D.金属棒运动过程中,外力F做功的功率恒定【答案】A【解析】【分析】【详解】C.根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电,C错误;A.由题知导体棒匀速切割
磁感线,根据几何关系切割长度为L=2xtanθ,x=vt则产生的感应电动势为E=2Bv2ttanθ由题图可知电容器直接与电源相连,则电容器的电荷量为Q=CE=2BCv2ttanθ则流过导体棒的电流I=Qt=
2BCv2tanθA正确;B.当金属棒到达x0处时,导体棒产生的感应电动势为E′=2Bvx0tanθ则电容器的电荷量为Q=CE′=2BCvx0tanθB错误;D.由于导体棒做匀速运动则F=F安=BIL由选项A可知流过导体棒的电流I恒定,但L与t成正比,则F为变
力,再根据力做功的功率公式P=Fv可看出F为变力,v不变则功率P随力F变化而变化;D错误;故选A。二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求.
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.8.如图,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,理想变压器的原、副线圈匝数分别为0n、1n和2n,两个副线圈分别接有电阻1R和2R,当发电机线圈以角速度匀速转动时,理想电流表读数为I,不计线圈
电阻,下列说法正确的是()A.通过电阻2R的电流为12nInB.电阻2R两端的电压为211nIRnC.0n与1n的比值为212NBLIRD.发电机的功率为21202()NBLInnn【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB.由题知理想电流表读数为I,则根据欧姆定律U1=IR
1根据变压器电压与匝数的关系有0011nUnU,0022nUnU代入数据有U0=011nIRn,U2=211nIRn再由欧姆定律有U2=I2R2可计算出I2=2112nRInR综上可知,A错误、B正确;C.由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则有Emax=NB2L
2ω,U0=max2E=2NBL2ω由选项AB知U0=011nIRn则20112nNBLnIRC正确;D.由于变压器为理想变压器则有P0=P1+P2=U1I+U2I2=I2R1+U2I2代入选项ABC公式有P0=22
212210122nRnRNBLInnR由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则发电机的功率为P0,D错误。故选BC。9.如图,矩形金属框MNQP竖直放置,其中MN、PQ足够长,且PQ杆光滑,一根轻弹簧一端固定
在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过PQ杆,金属框绕MN轴分别以角速度和匀速转动时,小球均相对PQ杆静止,若,则与以匀速转动时相比,以匀速转动时()A.小球的高度一定降低B.弹簧弹力的大小一定不变C.小球对杆压力的
大小一定变大D.小球所受合外力的大小一定变大【答案】BD【解析】【分析】【详解】对小球受力分析,设弹力为T,弹簧与水平方向的夹角为θ,则对小球竖直方向sinTmg而0()cosMPTkl可知θ为定值,T不变,则当转速增大后
,小球的高度不变,弹簧的弹力不变。则A错误,B正确;水平方向当转速较小时,杆对小球的弹力FN背离转轴,则2cosNTFmr即2cosNFTmr当转速较大时,FN指向转轴''2cosNTF
mr即''2cosNFmrT则因',根据牛顿第三定律可知,小球对杆的压力不一定变大。则C错误;根据2=Fmr合可知,因角速度变大,则小球受合外力变大。则D正确。故选BD。10.如图,
四个电荷量均为0qq的点电荷分别放置于菱形的四个顶点,其坐标分别为4,0l、4,0l、00,y和00,y,其中x轴上的两个点电荷位置固定,y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动(00y
),下列说法正确的是()A.除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零B.当0y取某值时,可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点C.当08yl时,将一带负电的试探电荷由点4,5ll移至点0,3l,静
电力做正功D.当04yl时,将一带负电的试探电荷放置在点,ll处,其所受到的静电力方向与x轴正方向成45倾斜向上【答案】ACD【解析】【分析】【详解】A.根据场强叠加原理可知,除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零,选项A正确;B.因为在x轴上的两个点电
荷在O点的合场强为零,在y轴上的两电荷,无论y0取什么值,因为关于原点对称,则在O点的合场强也为零,在横轴和纵轴上除原点外,出现合场强为零的点,根据对称性可知,一定是成对出现的,关于原点对称,所以算上原点,合场强为零的点是奇数个,不会是2个,选项B
错误;C.由几何关系可知,坐标为(4l,5l)的A点在第一象限内所在的虚像的垂直平分线的上方;坐标为(0,-3l)的B点在第三象限内所在的虚像的垂直平分线的上方,且到达虚线的距离相等,由电势叠加可知,B点的电势高于A点,则带负电的试探电荷
在A点的电势能较大,从A点到B点电势能减小,可知电场力做正功,选项C正确;D.若y0=4l,则四个点构成正方形,由对称可知在点(l,l)处的场强一定沿着过该点与原点连线的方向上;在y轴正向和x正向上的点电荷在(l,l)处的合场
强1222222222255(9)9kqllkqElllll在y轴负向和x负向上的点电荷在(l,l)处的合场强21222222222213(25)25133kqllkqEElllll可知(l,l)点的场强沿着M
N方向且与x轴从成45°角的方向向下,将一带负电的试探电荷放置在点,ll处,其所受到的静电力方向与x轴正方向成45倾斜向上,选项D正确。故选ACD。三、非选题:共54分.第11~14题为必考题,每个试题考生都必须作答.第15~16题为选考题,考
生根据要求作答.(一)必考题:共62分.11.某同学研究小灯泡的伏安特性,实验室提供的器材有;小灯泡(6.3V,0.15A),直流电源(9V),滑动变阻器,量程合适的电压表和电流表,开关和导线若干,设计的电路如图1所示。(1)根据图1,完成图2中的实物连线______
;(2)按照图1连线后,闭合开关,小灯泡闪亮一下后熄灭,观察发现灯丝被烧断,原因可能是______(单项选择,填正确答案标号);A.电流表短路B.滑动变阻器的滑片接触不良C.滑动变阻器滑片的初始位置在b端(3)更换小灯泡后,该同学正确完成了实验操作,将实验数据描点作图,得到IU图
像,其中一部分如图3所示,根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为______Ω(保留三位有效数字)。【答案】(1).(2).C(3).27.0【解析】【分析】【详解】(1)[1]电流表负极与滑动变阻器的右端的b位置连接,如
图(2)[2]开关闭合,小灯泡闪亮一下后灯丝烧断,说明通过小灯泡的电流过大。A.电流表内阻非常小,短路几乎不影响通过小灯泡的电流,与灯丝烧断无关,A错误;B.滑动变阻器滑片接触不良,无电流通过小灯泡,B错误;C.滑动变
阻器的滑片开始时置于b端,小灯泡部分分压达到最大,通过电流最大,可能会烧断小灯泡灯丝,C正确;故选C。(3)根据小灯泡的伏安特性曲线可知在P点时的电压和电流分别为2VU,74mAI根据欧姆定律UIR可知小灯
泡的电阻为32Ω27.0Ω7410URI12.某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系,所用器材有:一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块(质量为200g,
其上可放钩码)、刻度尺,当地重力加速度为29.80m/s,实验操作步骤如下:①安装器材,调整两个光电门距离为50.00cm,轻细绳下端悬挂4个钩码,如图1所示;②接通电源,释放滑块,分别记录遮光条通过两个光电门的时间,并计算出滑块通过两个光电门的速度;③保持最下端悬挂4个钩
码不变,在滑块上依次增加一个钩码,记录滑块上所载钩码的质量,重复上述步骤;④完成5次测量后,计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统(包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量kE及系统总机械能的减少量E,结果如下表所示:/kgM0.200
0.2500.3000.3500.400k/JE0.5820.4900.3920.2940.195/JE0.3930.4900.6860.785回答下列问题:(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为______J(保留三位有效数字);(2)步骤④中的数
据所缺数据为______;(3)若M为横轴,E为纵轴,选择合适的标度,在图2中绘出EM图像______;若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功,则物块与木板之间的摩擦因数为______(保留两位有效数字)【答案】(1).0.980(2).
0.588(3).(4).0.40(0.38~0.42)【解析】【分析】【详解】(1)[1]四个钩码重力势能的减少量为P440.059.80.5J0.980JEmgL(2)[2]对滑块和钩码构
成的系统,由能量守恒定律可知22f21114(4)(4)22mgLWmMvmMv其中系统减少的重力势能为P4EmgL系统增加的动能为22k2111(4)(4)22EmMvmMv系统减少的机械能为fEW,则代入数据可得表格中减
少的机械能为40.980.3920.588JE(3)[3]根据表格数据描点得EM的图像为[4]根据做功关系可知EMgL则EM图像的斜率为0.7850.3931.960.40.2kgL解得动摩擦因数为0.40(0.38~0.42)13.如图,一滑雪道由AB和BC
两段滑道组成,其中AB段倾角为,BC段水平,AB段和BC段由一小段光滑圆弧连接,一个质量为2kg的背包在滑道顶端A处由静止滑下,若1s后质量为48kg的滑雪者从顶端以1.5m/s的初速度、23m/s的加速度匀加速追赶,恰好在坡底光滑圆弧的水平处
追上背包并立即将其拎起,背包与滑道的动摩擦因数为112,重力加速度取210m/sg,7sin25,24cos25,忽略空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心变化,求:(1)滑道AB段的长度;(2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。【答案】(1)9mL;(2)7.44m/sv【解析
】【分析】【详解】(1)设斜面长度为L,背包质量为12kgm,在斜面上滑行的加速度为1a,由牛顿第二定律有1111sincosmgmgma解得212m/sa滑雪者质量为248kgm,初速度为01.5m/sv,加速度为223m/sa,在斜面上滑行时间为t,落后时间01st,则
背包的滑行时间为0tt,由运动学公式得2101()2Latt20212Lvtat联立解得2st或1s()t舍去故可得9mL(2)背包和滑雪者到达水平轨道时的速度为1v、2v,有110()6m/svatt202+7.5m/svvat
滑雪者拎起背包的过程,系统在光滑水平面上外力为零,动量守恒,设共同速度为v,有112212()mvmvmmv解得7.44m/sv14.如图,一对长平行栅极板水平放置,极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,极板与可调电源相连,正极板上O点处的粒子
源垂直极板向上发射速度为0v、带正电的粒子束,单个粒子的质量为m、电荷量为q,一足够长的挡板OM与正极板成37倾斜放置,用于吸收打在其上的粒子,C、P是负极板上的两点,C点位于O点的正上方,P点处放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收从上方打入的粒子,CP长度为0L,忽略栅极的电场边缘效应
、粒子间的相互作用及粒子所受重力。3sin375。(1)若粒子经电场一次加速后正好打在P点处的粒子靶上,求可调电源电压0U的大小;(2)调整电压的大小,使粒子不能打在挡板OM上,求电压的最小值minU;(3)若粒子靶在负极板上的位置P点左右可调,则负极板上存在H、S两点(CH
CPCS,H、S两点末在图中标出)、对于粒子靶在HS区域内的每一点,当电压从零开始连续缓慢增加时,粒子靶均只能接收到n(2n)种能量的粒子,求CH和CS的长度(假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定)。【答案】(1)2220008
2BqLmvUmq;(2)20min718mvUq;(3)0103mvCHqB;CS【解析】【分析】【详解】(1)从O点射出的粒子在板间被加速,则22001122Uqmvmv粒子在磁场中做圆周运动,则半径02Lr由2vqvBmr
解得22200082BqLmvUmq(2)当电压有最小值时,当粒子穿过下面的正极板后,圆轨道与挡板OM相切,此时粒子恰好不能打到挡板上,则从O点射出的粒子在板间被加速,则22min01122Uqmvmv粒子在负极板上方的磁场
中做圆周运动2minvqvBmr粒子从负极板传到正极板时速度仍减小到v0,则200'vqvBmr由几何关系可知''min2sin37rrr联立解得043vv20min718mvUq(3)设粒子第一次经过电场加速,在负极板上方磁场区域偏转的轨
迹半径为r0,若粒子在电场加速电压小于Umin,粒子穿过磁场在正极板下方磁场运动时,会被OM板吸收。则第一次出现能吸收到n(2n)种能量的位置(即H点),为粒子通过极板电压20min718mvUq时,粒子第二次从
上方打到负极板的位置(轨迹如图中蓝色线条所示)。由(2)的计算可知0143mvrqB则'010423mvCHrrqB极板电压大于20min718mvUq时,粒子均不会被OM吸收,可以经过正极板下方磁场偏转
,回到负极板上方磁场中,偏转后打在负极板上。则H点右方的点的粒子靶都可以接受到n(2n)种能量的粒子。即CS。(二)选考题:共12分.请考生从2道题中任选一题作答,并用2B铅笔将答题卡上所选题目对应的题号右侧方框涂黑,按所涂题号进行评分;多涂、多答
,按所涂的首题进行评分;不涂,按本选考题的首题进行评分.15.两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B,汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体,如图1所示,现向活塞上表面缓慢倒入细沙,若A中细沙的质量大于B中细沙的质量,重新平衡后,汽缸A内气体的内能
______(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B内气体的内能,图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像,其中曲线______(填图像中曲线标号)表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。【答案】(1).大于(2).①【解析】【分析】【详解】
[1]对活塞分析有mgps因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量,故稳定后有ABpp;所以在达到平衡过程中外界对气体做功有ABWW则根据=+UWQ因为气缸和活塞都是绝热的,故有ABUU即重新平衡后A气缸内的气体内能大于B气缸内的气体内能;[2]由图中曲线可知曲线②中分子速率大的分子数占
总分子数百分比较大,即曲线②的温度较高,所以由前面分析可知B气缸温度较低,故曲线①表示气缸B中气体分子的速率分布。16.某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气,温度为27℃时,压强为33.010Pa。(1)当夹层中空气的温度升至
37℃,求此时夹层中空气的压强;(2)当保温杯外层出现裂隙,静置足够长时间,求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值,设环境温度为27℃,大气压强为51.010Pa。【答案】(1)323.110Pap;(2)973【解析】【分析】【详解】(1)由题意可知夹层中
的气体发生等容变化,根据理想气体状态方程可知1212ppTT代入数据解得323.110Pap(2)当保温杯外层出现裂缝后,静置足够长时间,则夹层压强和大气压强相等,设夹层体积为V,以静置后的所有气体为研究对象有011pVpV解得11003VV则增
加空气的体积为1973VVVV所以增加的空气质量与原有空气质量之比为973mVmV17.如图,一弹簧振子沿x轴做简谐运动,振子零时刻向右经过A点,2s后第一次到达B点,已知振子经过A、B两点时的速度大小相等,2s内经过的
路程为0.4m。该弹簧振子的周期为________s,振幅为______m。【答案】(1).4(2).0.2【解析】【分析】【详解】[1]根据简谐运动对称性可知,振子零时刻向右经过A点,2s后第一次到达B点,已知振子经过A、B两点时的速度大小
相等,则A、B两点关于平衡位置对称,而振动经过了半个周期的运动,则周期为24sTt[2]从A到B经过了半个周期的振动,路程为0.4ms,而一个完整的周期路程为0.8m,为4个振幅的路程,有40.8mA解得振幅为0.2mA18.将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、
B正对放置,圆心上下错开一定距离,如图所示,用一束单色光沿半径照射半圆柱体A,设圆心处入射角为,当60时,A右侧恰好无光线射出;当30时,有光线沿B的半径射出,射出位置与A的圆心相比下移h,不考虑多次反射,求:(1)半圆柱体对该
单色光的折射率;(2)两个半圆柱体之间的距离d。【答案】(i)233n;(ii)2()2Rdh【解析】【分析】【详解】(i)光从半圆柱体A射入,满足从光密介质到光疏介质,当60时发生全反射,有1si
nn解得233n(ii)当入射角30,经两次折射从半圆柱体B的半径出射,设折射角为r,光路如图由折射定律有sinsinnr有几何关系有sintanhRrd联立解得2()2Rdh