2021年高考河北卷物理试卷(印刷版)

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2626013121Al 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26Mg 核的质量B.

26

Al 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

26

Mg 将在144万年后全部衰变为26Mg

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2

10m/s g =，则12:t t 为（

）

A.100∶1

B.1∶100

C.1∶200

D.200∶1

3.普朗克常量346.62610J s h -=⨯⋅，光速为c ，电子质量为e

m ，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

14

C.

3

52

D.

3

25

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θ，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，12sin mgR v B B Ld θ=

B.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，12sin mgR v B B Ld θ=

C.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，12tan mgR v B B Ld θ=

D.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，12tan mgR v B B Ld

θ=

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 π、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)gR

π+ B.

2gR

π C.

2(1)gR π+ 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θ，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22tan BCv θ

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ω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

12

n I

n B.电阻2R 两端的电压为

211

n IR n C.0n 与1n 的比值为

212NBL IR ω

D.发电机的功率为

2120

2()

NBL I n n n ω+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ω和ω'匀速转动时，小球均相对PQ 杆静止，若ωω'>，则与以ω匀速转动时相比，以ω'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（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08y 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04y 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.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______Ω（保留三位有效数字）。

12.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k E ∆及系统总机械能的减少量E ∆，结果如下表所示：

/kg

M 0.2000.

250

0.3000.3500.400k /J E ∆0.5820.4900.392

0.2940.195/J

E ∆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E M ∆-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）13.如图，一滑雪道由AB 和BC 两段滑道组成，其中AB 段倾角为θ，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112μ=

，重力加速度取210m/s g =，7sin 25θ=，24

cos 25

θ=，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.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。3

sin 375

︒=

。（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min 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．

15.两个内壁光滑、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。

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 ⨯。

17.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 。

18.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θ，当60θ=︒时，A 右侧恰好无光线射出；当30θ=︒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 。