2021年新高考河北物理高考真题文档版（无答案）

机密★启用前 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 26 Al 。 26 Al 核β 衰变的衰变方程为 26 26 0 13 12 1Al Mg e  ，测得 26 Al 核的 半衰期为 72 万年，下列说法正确的是（ ） A． 26 Al 核的质量等于 26 Mg 核的质量 B． 26 Al 核的中子数大于 26 Mg 核的中子数 C．将铝同位素 26 Al 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 26 Al 将在 144 万年后全部衰变为 26 Mg 2．铯原子钟是精确的计时仪器。图 1 中铯原子从 O 点以100 m/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 0.2 m 。重力加速度取 210 m/sg  ， 则 1 2:t t 为（ ） A．100∶1 B．1∶100 C．1∶200 D．200∶1 3．普朗克常量 346.626 10 J sh    ，光速为 c，电子质量为 em ，则 e h m c 在国际单位制下的单位是（ ） 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． 3 4 B． 3 1 4 C． 3 5 2 D． 3 2 5 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， 1 2 sinmgRv B B Ld  B．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， 1 2 sinmgRv B B Ld  C．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上， 1 2 tanmgRv B B Ld  D．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， 1 2 tanmgRv B B 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 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 π)gR B． 2πgR C． 2(1 π)gR D. 2 gR 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 22 tanBCv  B．金属棒到达 0x 时，电容器极板上的电荷量为 0 tanBCvx  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 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 1 2 n I n B．电阻 2R 两端的电压为 2 1 1 n IR n C． 0n 与 1n 的比值为 2 1 2NBL IR  D．发电机的功率为 2 1 2 0 2 ( )NBL I n n n   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 10．如图，四个电荷量均为  0q q  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（ 0 0y  ）。 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 0 8y l 时，将一带负电的试探电荷由点  4 ,5l l 移至点  0, 3l ，静电力做正功 D．当 0 4y l 时，将一带负电的试探电荷放置在点 ,l l 处，其所受到的静电力方向与 x 轴正方向成 45 倾 斜向上 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．（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（ 6.3 V ， 0.15 A ），直流电源（9 V ），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 I 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________ （保留三位有效数字）。 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、50 g 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 200 g ，其上可放钩码）、刻 度尺。当地重力加速度为 29.80 m/s 。实验操作步骤如下： ①安装器材，调整两个光电门距离为 50.00 cm ，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 kE 及系统总机械能的减少量 E ，结果如下表所示： / kgM 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 k /JE 0.587 0.490 0.392 0.294 0.195 /JE 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）若 M 为横轴， E 为纵轴，选择合适的标度，在图 2 中绘出 E M  图像； 则物块与模板之间的摩擦因数为____________（保留两位有效数字） 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 ， BC 段水平， AB 段和 BC 段由一小段 光滑圆弧连接。一个质量为 2 kg 的背包在滑道顶端 A 处由静止滑下，若1 s 后质量为 48 kg 的滑雪者从顶 端以1.5 m/s 的初速度、 23 m/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 1 12   ，重力加速度取 210 m/sg  ， 7sin 25   ， 24cos 25   ，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 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， 3sin37 5   。 （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 CP CS  ，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）。 （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．【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。 （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 33.0 10 Pa 。 （ⅰ）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 51.0 10 Pa 。 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， 2 s 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， 2 s 内经过的路程为 0.4 m，则该弹簧振子的周期为________s， 振幅为______m。 （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： （ⅰ）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。