16.物理·2021年普通高中学业水平选择性考试(河北卷)-【名校强基卷】2020-2024年5年高考物理真题汇编

(3)从B,C分离到B停止适动，设B的路程为x,C的位移9.BD设弹簧的原长为l,仲长量为x,与竖直方向的夹角为 为x,以B为研究对象，由动能定理得 0,则(l。十x)sin0=MP,Fcos0=mg,金属框转动的角速度 -W一fxn=0-E、⑨ 增大，若小球的高度降低，则F,增大，cos0增大，F,cos0> 以C为研究对象，由动能定理得 mg,所以小球的高度不会降低，同理可知小球的高度不会升 -fxe=0-E40 高x,0,F4均不变，故B正确，A错误：由国周运动规律得 由B、C的运动关系得xA>.re一xm⑩ F,sin0一F、一mmMP,所以小球转动的角速度增大，小球对 联立⑨@①式得W<fx2 杆压力的大小一定变小，故C错误；由国周运动规律得F◆= (4) mwM下，小球转动的角速度增大，小球所受合外力的大小一 9 定变大，故D正确. 10,ACD由电场的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，故A正确；根据对称性可知菱形内部 2021年普通高中学业水平选择性考试 O点电场强度为零，根据对称性可知电场强度为零的，点应在 (河北卷) x轴和y轴上，且关于O点对称的两点的电场强度均为零， 1.C铝同位素A山的半衰期由原子核本身因素决定，不随外 所以菱形内部电场强度为零的点可能是1个，3个，5个，故 界环境而改变，故C正确· B错误：当y。一81时，点(4l,51)到菱形四个顶点的距离分别 2.C由辛抛运动规律可得1=82。=2×103，由竖直上 为5l,V√(41)+(81-5)=5l、√(5)+(41+4)=√8丽1 超选动规律可得台=2×√=4×10所以片 V4)+(81+50=√1851.点(4,50的电势为9=k号 淡8高成C运请，AD格说 高十品同现可得点0.一0的电势为 十k景十表名十历 品B由=加，E=m可得品。一管所以品在国陈单位的 =k景十长司十长品十长贵，所以点(，5D的电势低于点 m.c 下的单位是m,故B正确，ACD错误， (0,一31)的电势，将一带负电的试探电荷由点(4,5l)移至点 .D对于飞备，由万有引力捉供向心力得GM:m也=m。 (0,一3)，试探电荷的电势能降低，静电力做正功，故C正 ri 确：当y。=41时，根据电场的叠加原理和对称性可知点(1,1) (2)对于地球网步卫星，由万有引力提供向心力得 42 的电场强度与x轴负方向成45°倾斜向下，所以带负电的试 探电荷在点(1，l)受到的静电力与x轴正方向成45°领斜向 4 上，故D正确. r年 11.解析：(1)根据电路图可知实物图连线如答图所示.(2)闭合 正确，ABC错误. 开关，观察发现小灯泡的灯丝被烧渐，说明小灯泡闪亮一下 5,B平行金属板P,Q间的匀强磁场向右， 时通过小灯泡的电流过大，小灯泡两端的电压过大，其原因 由左手定则可知正离子受到向下的洛伦 可能是滑动变阻器滑片的初始位置在b端，故C正确.(3)由 滋力而偏向Q板，负离子受到向上的洛伦 【U图像可知P点对应状态下小灯泡两端的电压为2V,通 兹力而偏向P板，等离子体受力平衡，得 =B,通过金属棒的电流从a流向 U 垃小打泡的电流为71mA,所以小打泡的电阻为R=号= 2V b,从向b看金属棒的受力如图所示，由左手定则可知导轨 74mA≈27.02. 处磁场的方向垂直导轨平面向下，由平衡条件得F=B,L 答案：(6分)(1)如图所示 -mg血又1一发联主解择一女B正，ACD 错误 6.A小球的机栽能守位，则mg(R十R-是×2aR) 之mv,解得u=V√2+)gR,故A正确，CD错误。 7,A取一小段时间△，金属棒切制破感线产生的感应电动势 为E=2Bu△tan0,电容器极板上的电荷量为Q=CE= 力0 2 BC ytan0,所以通过金属捧的电流为1=是=2BC7am0, 故A正确. (2)C(3)27.0 8.BC矩形线图在磁场中转动产生感应电动势的最大值为 12.解析：(1)轻翎绳下端所悬挂钩码重力势能的减少量为4× E=2NBLa,有效值为E=√②NBLm,由理想变压器原理得 50×10kg×9.80m/s×0.5m=0.980J.(2)由题中表格 公-品-号又心，=E1-是-1山-是解释 数据可知△E十△E=0.980J,所以表格中所缺数值为 n 0.588J.(3)根搭题中表格数据描点连线，如答图所示：由能 R,U,=R,-②VEL0,故B试正确 量守恒定律得△E=Mgs,根据△E-M图像的斜率等于 n R nn IR gs计算可得滑块与木板之间的动摩擦因数钓为0.40. 物理答案一37 答案：(9分)(1)0.980(2)0.588 (3)如图所示 U..qmmu 粒子在负极板上方的磁场中做圆周运动 ↑△E打 0.800 是 粒子从负极板传到正极板时速度仍减小到，则 0.700 nB=m号 0.600 由几何关系可知2rm=sm37+ 0.500 联立解得 。号 0.400 0.300▣ 得 0.200 0.300 0.400 M/kg (3)设粒子第一次经过电场加速，在负极板上方磁场区战偏 (4)0.40(0.38-0.42) 转的轨迹半径为r1,若粒子在电场加速电压小于U,粒子 13.(11分)解：(1)设滑道AB段的长度为1.，背包在AB段上滑 穿过磁场在正极板下方磁场运动时，会被OM板吸收，则第 行的加速度大小为a1,由牛顿第二定律有 一次出现能吸收到两种能量粒子的位置（即H点），为粒子 mgsin 0-umgcos 0=ma 通过极板电压Un 解得a1=2m/s 7m时，粒子第二次从上方打到负极板 18g 滑雪者质量为M=48kg,初速度为=1.5m/s,加速度为 的位置（轨连知图中虚线所示）.由(2)的计算可知=3B a:=3m/s,在斜面上滑行时间为t,落后时间t。=1s,则背 包的滑行时间为十，由运动学公式得 则CH=41-2r'= 10m 3gB L=2a,+ 1 权旅电压大千U=调时，椎子均不会孩O吸放.可以 L=61+2a: 经过正极板下方磁场偏转，回到负极板上方磁场中，偏转后 联立解得1=2s或t=一1s(舍去) 打在负极板上。则日点右方的点的粒子靶都可以接受到 故可得L=9m n(n≥2)种能量的粒子，即CSoo. (2)设背包和滑雪者到达水平轨道时的速度为1，均，有 u1=a1(t十l。)=6m/s h=十d妇t=7.5m/s 滑雪者拎起背包的过程，系统在光滑圆孤的水平处时外力为 零，动量守恒，设共同速度为，有 mu+Mv=(m+M)v 解得v=7.44m/s. 14.(16分)解：(1)从O点射出的粒子在板间被加速，则电场力 做正功，由动能定理有 mu 粗子在磁场中假司周选动，则半径？号 15.解析：A中朝沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后， 汽缸A的活塞下降的距离更大，外界对汽缸A内气体做的 南B=m 功更多，又因为汽缸绝热，所以汽缸A内气体的内能大于汽 r 解得U,=Bqm 缸B内气体的内能：重新平衡后汽缸B中气体的温度较低， 8m 2g 曲线①表示汽缸B中气体分子的速率分布规律」 (2)当电压有最小值时，粒子穿过下面的正极板后，园轨道与 答案：(12分)(1)(4分)大于① 挡板OM相切，此时粒子哈好不能打到挡板上，则从O点射 (2)(8分)解：(1)由题意可知夹层中的气体发生等容变化， 出的粒子在板间被加速，则 根据理想气体状态方程可知 会-号 代入数据解得p:=3.1×10Pa. (Ⅱ)当保温杯外层出现裂隙后，静置足够长时间，则夹层压 强和大气压强相等，设央层体积为V,以静置后的所有气体 为研究对象，有pV=pV 物理答案一38 解得v,-1g9y 5.A由题图乙知，理想变压器输入电压的有效值为U,= 则增加的空气体积为 =心可知，变压器输出电压的有效值为U 220V,根据元， V-V,-V-Yv 30儿若使打泡正睿工作，则道过灯泡L的电流1一费 所以增加的空气质量与原有空气质量之比为 1.6A,R1两端电压Uk1=U2一U1=6V.通过R,的电流I 兴-兴 U刚 、发三=0,6A,滑动支阻器和R:的总电阻R%=已户 16.解析：根据简谐运动的对称性可知，振子零时刻向右经过 6,则滑动变阻器接入电路的电阻为1，选项A正确. A点，2s后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的6.C气体在→过程为等压变化，体积减小，温度降低，外界 速度大小相等，则A,B两点关于平衡位置对称，而振子经过 时气体做的功小于气体向外界放出的热量，选项C正确 了半个周期的运动，则该弹簧振子的周期为T=2×2= 1B设大里表西重力加选定为，银据万有引力定律有G总 45:根据题述，28内经过的路程为0.4m,可知振幅 为0.2m. -g,G0.1M R=g,解得以=号g,根据运动学公式有 答案：(12分)(1)(4分)40.2 (2)(8分)解：(1)光从半圆柱体A射出，满足从光密介质到 a=票，根据牛频第二定律有F一m以=加，得F=m 光疏介质，当0=60时发生全反射，有in9= n (号+光)选项B正确 解得n=子。 8.C设绳对物块的拉力为F时，物块A、B刚好要滑动，对整 体受力分析有3 ngsin0=2F+3umgc0s0,对物体A受力分 (1)当入射角0=30°，光线经两次折射后沿半圆柱体B的 桥有ngsin0叶geos0=F,联立解得=言，递项C正确 半径射出，设折射角为r,光路如图所示 ed- 9,AC临界角inC=,则有C=45°，作出光路图如图所示， 可知光从AA'C'C面出射的区城占读侧面总面积的，选项 A正确，B错误：若DE发出的单色光的频率变小，则折射率 变小，临界角变大，则AA'C'C面有光出射的区域面积将增 大，选项C正确，D错误. 由折射定律有sin0·n=inr 由元何关系有tanr=么一Rsin目 d 联立解得d=②（么-）： 2020年普通高中学业水平等级考试 10.BD由题意知，O点电场强度为0，则两电荷连线上O,点左 (山东卷) 侧电场线水平向右，因沿电场线方向电势降低，故口点电势 1,Dt~时间内速度逐渐减小，乘客向下做减速运动，处于 高于O点，选项A错误：同理可知，，点电势高于)点，由场 超重状态，则F、>mg,选项C错误，D正确. 强叠加可知，在过O,点的垂线上，场强均有沿O点向两侧的 2.B由题意可知核反应方程为H→He十”1e,根据电流的 分量，则b、d,点电势相等，且低于()点电势，所以b点电势低 定义式有I=9=吧，代入数据解得n=1.0×10,选项B正 于c点，选项B正确：将该负试探电荷从点移到b点，电场 力做负功，电势能增大，选项C错误：将该负试探电荷从℃点 确】 移到d点，电场力负功，电势能增大，选项D正确. 3A光在玻璃中传播的连度为=行根据题意可知山=占- 11.ACD根据弹簧振子的对称性可知，当钩码B下降到最低 点时弹簧的拉力F=2mg,设轻绳与水平面的夹角为日，对物 上，L=10以，联立解得△=应，选项A正确。 块A受力分析，有Fsin0=Mg,可得M<2m,选项A正确， B错误：在B从释放位置运动到最低点的过程中，速度先增 4D根据题意有1=0时刻x=号入处质点在波峰，因为波沿 大后减小，根据动能定理可知，B所受合力对其先做正功后 上轴负方向待格，所以1=呈T时刻=子1处质点在平街位 做负功，选项C正确：在B从释放位置运动到速度最大的过 程中，根据功能关系可知，B克服弹簧弹力微的功等于B机 置并且向上振动，选项D正确。 械能的减少量，选项D正确 物理答案一39绝密★启用前 2021年普通高中学业水平选择性考试（河北卷）》 物 理 本试卷满分100分，考试时间75分钟. 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6Al.Al核B衰变的衰变方程为Al→Mg十，测得“A1 即 核的半衰期为72万年，下列说法正确的是 () A.6A1核的质量等于2“Mg核的质量 B.Al核的中子数大于Mg核的中子数 C.将铝同位素A1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6A1将在144万年后全部衰变为2Mg 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， 非 到达竖直平面MN所用时间为t,: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t2.O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为O.2m, 重力加速度取g=10m/s,则t1：t2为 图1 图2 A.100:1 B.1:100 C.1:200 D.200:1 3.普朗克常量=6.626×10J·s,光速为c,电子质量为m,则h在国际单位制下的单位是 m.c ( A.J/s B.m C.J·m D.m/s 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. C. D.5 2021·河北卷第1页（共8页） 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B,,一束速度大小 为？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B2,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 () 等离子体 A.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，U=mgRsin9 BB,Ld B.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，0=mgRsin9 BB,Ld C.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，v= mgRtan 0 BB.Ld D.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，=mngRtan 0 BB Ld 6.一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示.长度为πR、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) () TR- A.(2+π)gR B.√2πgR C.2(1+π)gR D.2gR 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0，一电容为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 向右匀速运动，忽略所有电阻.下列说法正确的是 () 2021·河北卷第2页（共8页） A.通过金属棒的电流为2 BCv tan0 B.金属棒到达x时，电容器极板上的电荷量为BCvxotan0 C.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 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V,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。、1和2，两个副线圈分别接有电阻R,和R2,当发 电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为【.不计线圈电阻，下列说法正确的是 () A.通过电阻R的电流为” B.电阻R,两端的电压为”， 21 C.m与m的比值为2VBLw IR D.发电机的功率为2VBLw1u十n,) no 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 w和ω'匀速转动时，小球均相对PQ杆静止.若w'>w,则与以u匀速转动时相比，以w'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 10.如图，四个电荷量均为g(q>0)的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为(41,0)、 (一4l,0)、(0,y。)和(0，一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(y。≠0).下列说法正确的是 () 2021·河北卷第3页（共8页） A.除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零 B.当y。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y,=81时，将一带负电的试探电荷由点(41,5)移至点(0，一3)，静电力做正功 D.当y。=41时，将一带负电的试探电荷放置在点(1，)处，其所受到的静电力方向与x轴正方 向成45倾斜向上 二、非选择题（共54分.第11~14小题为必考题，每个试题考生都必须作答.第15,16小题为选 考题，考生根据要求作答) (一)必考题（共42分） 11.(6分)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. （A】 图1 图2 (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【U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 2(保留三位有 效数字) 图3 12.(9分)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9.80m/s2.实验操作步骤如下： 2021·河北卷第4页（共8页） 遮光条光电门1 光电门2 1 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保持绳下端悬挂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△E及系统总机械能的减少量△E,结果如表 所示. M/kg 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 △Ek/J 0.582 0.490 0.392 0.294 0.195 △E/J 0.393 0.490 0.686 0.785 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中的表格所缺数据为 (3)以M为横轴，△E为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出△EM图像； ↑△E小 图2 M/kg 若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则滑块与木板之间的动摩擦因数为 (保留两位有效数字). 2021·河北卷第5页（共8页） 13.(11分)如图，一滑雪道由AB和BC两段滑道组成，其中AB段倾角为0，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、3/s2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以一2，重力加速 度取g=10m/n0一云0s0-岩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。 14.(16分)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 v。、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L。,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，n37°=3 01 八.0....... 2021·河北卷第6页（共8页） (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U。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U: (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≤CP<CS, H、S两点未在图中标出)，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(≥2)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). (二)选考题（共12分，请考生从2道题中任选一题作答，多答、不答，按所做的首题进行评分） 15.[选修3-3](12分) (1)(4分)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人细沙，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， 各速*区间的分子数 总分子数的百分比 ① ② 分子的 速将 图1 图2 (2)(8分)某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为3.0×103P. (1)当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强： (ⅱ)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1.0×10°Pa. 2021·河北卷第7页（共8页） 16.[选修3-4](12分) (1)(4分)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时第一次到达 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. ww○ B (2)(8分)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9.当=60°时，A右 侧恰好无光线射出：当0=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： d- A B (1)半圆柱体对该单色光的折射率： (ⅱ)两个半圆柱体之间的距离d. 2021·河北卷第8页（共8页）