2021年高考物理真题试卷（河北卷）_试卷库

2021年高考物理真题试卷（河北卷）

年级：学科：类型：来源：91题库

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。（共7小题）

1、银河系中存在大量的铝同位素 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 核 $\text{[math]}$ 衰变的衰变方程为 $\text{[math]}$ ，测得 $\text{[math]}$ 核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（　　）

A . $\text{[math]}$ 核的质量等于 $\text{[math]}$ 核的质量 B . $\text{[math]}$ 核的中子数大于 $\text{[math]}$ 核的中子数 C . 将铝同位素 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 将在144万年后全部衰变为 $\text{[math]}$

2、铯原子钟是精确的计时仪器，图1中铯原子从O点以 $\text{[math]}$ 的初速度在真空中做平抛运动，到达竖直平面 $\text{[math]}$ 所用时间为 $\text{[math]}$ ；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 $\text{[math]}$ ，O点到竖直平面 $\text{[math]}$ 、P点到Q点的距离均为 $\text{[math]}$ ，重力加速度取 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 为（　　）

A . 100∶1 B . 1∶100 C . 1∶200 D . 200∶1

3、普朗克常量 $\text{[math]}$ ，光速为c，电子质量为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 在国际单位制下的单位是（　　）

A . $\text{[math]}$ B . m C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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 . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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 B₁ ，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 B₂ ，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， $\text{[math]}$ B . 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， $\text{[math]}$ C . 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上， $\text{[math]}$ D . 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， $\text{[math]}$

6、一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为 $\text{[math]}$ 、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 . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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 $\text{[math]}$ ，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 $\text{[math]}$ B . 金属棒到达 $\text{[math]}$ 时，电容器极板上的电荷量为 $\text{[math]}$ 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。（共3小题）

1、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n₀、n₁和n₂ ，两个副线圈分别接有电阻R₁和R₂。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R₂的电流为 $\text{[math]}$ B . 电阻 R₂ 两端的电压为 $\text{[math]}$ C . n₀与n₁ 的比值为 $\text{[math]}$ D . 发电机的功率为 $\text{[math]}$

2、如图，矩形金属框 $\text{[math]}$ 竖直放置，其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 足够长，且 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 杆，金属框绕 $\text{[math]}$ 轴分别以角速度 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 匀速转动时，小球均相对 $\text{[math]}$ 杆静止，若 $\text{[math]}$ ，则与以 $\text{[math]}$ 匀速转动时相比，以 $\text{[math]}$ 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

3、如图，四个电荷量均为 $\text{[math]}$ 的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，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（ $\text{[math]}$ ），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 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 时，将一带负电的试探电荷由点 $\text{[math]}$ 移至点 $\text{[math]}$ ，静电力做正功 D . 当 $\text{[math]}$ 时，将一带负电的试探电荷放置在点 $\text{[math]}$ 处，其所受到的静电力方向与x轴正方向成 $\text{[math]}$ 倾斜向上

三、非选择题：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题为必考题，考生根据要求作答。（共4小题）

1、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（ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ），直流电流（ $\text{[math]}$ ），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）； (2)

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 $\text{[math]}$ 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）。

2、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、 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ ，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为 $\text{[math]}$ ，实验操作步骤如下：

①安装器材，调整两个光电门距离为 $\text{[math]}$ ，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 $\text{[math]}$ 及系统总机械能的减少量 $\text{[math]}$ ，结果如下表所示：

$\text{[math]}$	0.200	0.250	0.300	0.350	0.400
$\text{[math]}$	0.582	0.490	0.392	0.294	0.195
$\text{[math]}$	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中的数据所缺数量为；

(3)若M为横轴， $\text{[math]}$ 为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出 $\text{[math]}$ 图像；

若忽略实验中其他摩擦力做功，则物块与模板之间的摩擦因数为（保留两位有效数字）

3、如图，一滑雪道由 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两段滑道组成，其中 $\text{[math]}$ 段倾角为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 段水平， $\text{[math]}$ 段和 $\text{[math]}$ 段由一小段光滑圆弧连接，一个质量为 $\text{[math]}$ 的背包在滑道顶端A处由静止滑下，若 $\text{[math]}$ 后质量为 $\text{[math]}$ 的滑雪者从顶端以 $\text{[math]}$ 的初速度、 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ ，重力加速度取 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，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。

4、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 $\text{[math]}$ 、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 $\text{[math]}$ 与正极板成 $\text{[math]}$ 倾斜放置，用于吸收打在其上的粒于，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， $\text{[math]}$ 长度为 $\text{[math]}$ ，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 $\text{[math]}$ 。

(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 $\text{[math]}$ 的大小；

(2)调整电压的大小，使粒子不能打在挡板 $\text{[math]}$ 上，求电压的最小值 $\text{[math]}$ ；

(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（ $\text{[math]}$ ，H、S两点末在图中标出）、对于粒子靶在 $\text{[math]}$ 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（ $\text{[math]}$ ）种能量的粒子，求 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的长度（假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定）。

四、【选修3-3】（共1小题）

1、

(1)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)某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为 $\text{[math]}$ 。

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 $\text{[math]}$ 。

五、【选修3-4】（共1小题）

1、

(1)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。

(2)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 $\text{[math]}$ ，当 $\text{[math]}$ 时，A右侧恰好无光线射出；当 $\text{[math]}$ 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。