真題解析：2021年河北普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試河北卷解析版

1、2021年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試物理注意事項:.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號、考場號、座位號填寫在答題卡上.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑.如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號.回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回.一、單項選擇題：本題共7一、單項選擇題：本題共7小題，每小4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的.銀河系中存在大量的鋁同位素Al, A1核夕衰變的衰變方程為;測得Al核的半衰期為72萬年，下列說法正確的是（）A1核的質(zhì)量等于26Mg核的

2、質(zhì)量A1核的中子數(shù)大于Mg核的中子數(shù)C.將鋁同位素?6Al放置在低溫低壓的環(huán)境中，其半衰期不變D.銀河系中現(xiàn)有的鋁同位素,Mg將在144萬年后全部衰變?yōu)镸g【答案】C【解析】【分析】【詳解】A. :;A1和;Mg的質(zhì)量數(shù)均為26相等，但是二者原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不同，所以質(zhì)量不同，A錯誤；B.核的中子數(shù)為26 13 = 13個，；Mg核的中子數(shù)為26-12 = 14個，B錯誤；C.半衰期是原子核固有的屬性，與外界條件無關(guān)，C正確：D.質(zhì)量為川的;A1的半衰期為72萬年，經(jīng)過144 = 2x72萬年為2個半衰期，剩余質(zhì)量為不會全 4部衰變?yōu)?;Mg, D錯誤。故選C。2.艷原子鐘是精確的計時

3、儀器，圖1中的原子從。點以100m/s的初速度在真空中做平拋運動，到達豎直平面MN所用時間為乙：圖2中葩原子在真空中從0點做豎直上拋運動，到達最高點。再返回。點，整個過程所用時間為右，。點到豎直平面MN、P點到0點的距離溝為0.2m，重力加速度取g = 1011VS2,則: t2* Np圖1圖2A 100 ： 1B. 1 ： 100C. 1 ： 200D. 200 ： 1【答案】C【解析】【分析】【詳解】艷原子做平拋運動，水平方向上做勻速直線運動，即X =%解得x 0.2f = =sV 100葩原子做豎直上拋運動，拋至最高點用時?，逆過程可視為自由落體，即1x = 8（）Nr解得4s則0.2z

4、i _Too _ 1t2 0.4 200 故選c。h.普朗克常量力= 6.626xl（TJs，光速為c，電子質(zhì)量為心，則一在國際單位制下的單位是（）meA. J/B. mC. J-illD. m/sA. J/B. mC. J-illD. m/s【解析】【分析】h【詳解】根據(jù)一可得它們的單位為： mccTh NhR kglii/s2lii =in kgln / s kgln / skgln / s故選B。.“祝融號”火星車登陸火星之前，“天問一號”探測器沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛行，其周期為2個 火星口，假設(shè)某飛船沿圓軌道繞火星飛行，其周期也為2個火星口，已知一個火星口的時長約為一個地球口，火星

5、質(zhì)量約為地球質(zhì)量的01倍，則該飛船的軌道半徑與地球同步衛(wèi)星的軌道半徑的比值約為（）【答案】D【解析】【分析】【詳解】繞中心天體做圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力，可得GMm47r三門【答案】D【解析】【分析】【詳解】繞中心天體做圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力，可得GMm47r三門l = ？R R2T2則T符R停由于一個火星日的時長約為一個地球口，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0倍，14tt2R ?1r IGxO.lAf x4x-憶厘4二二則% V則飛船的軌道半徑=枷故選D。.如圖，距離為d的兩平行金屬板尸、。之間有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為4, 一束速度大小為u的等離子體垂直于磁場噴入板間，相距為

6、L的兩光滑平行金展導(dǎo)軌固定在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場中，磁 感應(yīng)強度大小為S2,導(dǎo)軌平面與水平面夾角為6,兩導(dǎo)軌分別與P、。相連，質(zhì)量為八電阻為R的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，恰好靜止，重力加速度為g,不計導(dǎo)軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子重力，下A.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向匕mgR sm 0Bfi.LdB.導(dǎo)軌處磁場的方向垂宜導(dǎo)軌平面向下,mgR sin 0BRLdA.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向匕mgR sm 0Bfi.LdB.導(dǎo)軌處磁場的方向垂宜導(dǎo)軌平面向下,mgR sin 0BRLd上 C.導(dǎo)軌處磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上,_ mgR tan 0 - BQ.LdD.導(dǎo)軌處磁場的方向垂直

7、導(dǎo)軌平面向卜mgR tan 0i Bfi.LdA .【解析】【分析】【詳解】等離子體垂直于磁場噴入板間時，根據(jù)左手定則可得金屬板Q帶正電荷，金屬板P帶負電荷，則 電流方向由金屬棒a端流向b端。等離子體穿過金屬板P、Q時產(chǎn)生的電動勢U滿足吟=曲由歐姆定律/ =和安培力公式F = B1L可得k ri U B.BJvd心= 8，x =安 R R再根據(jù)金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，恰好靜止，可得Fmg sin。則igR sin。B、B.Ld1 金屬棒而受到的安培力方向沿斜面向上，由左手定則可判定導(dǎo)軌處磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向屋故選B。6. 一半徑為R的圓柱體水平固定，橫截面如圖所示，長度為4/?、不可伸長的

8、輕細繩，一端固定在圓柱體最高點P處，另一端系一個小球，小球位于P點右側(cè)同一水平高度的。點時，繩剛好拉直，將小球從。點 由靜止釋放，當(dāng)與圓柱體未接觸部分的細繩豎直時，小球的速度大小為(重力加速度為g,不計空氣阻力) ( )A. J(2 + 7C)gRB. j27rgRC. 42(l”)gR【答案】A【解析】【分析】【詳解】小球下落的高度為小球下落過程中，根據(jù)動能定理行綜上仃v=，（乃+2）gK故選A。.如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向卜的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為8,導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫,取狹縫所在處。點為坐標(biāo)原點，挾縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與工軸夾角均為6, 電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連, 導(dǎo)軌上的

9、金屬棒與x軸垂直，在外力F作用卜.從。點開始以速度丫向右勻速運動，忽略所有電阻，卜列說 法正確的是（ ）A.通過金屬棒的電流為2BCN tan0.金屬棒到達/時，電容器極板上的電荷量為5Cvxtan夕C.金屬棒運動過程中，電容器的上極板帶負電D.金屬棒運動過程中，外力F做功的功率恒定【答案】A【解析】【分析】【詳解】C.根據(jù)楞次定律可知電容器的上極板應(yīng)帶正電，C錯誤;A.由題知導(dǎo)體棒勻速切割磁感線，根據(jù)幾何關(guān)系切割長度為L - Zvtan, x - vt則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為由題圖可知電容器直接與電源相連，則電容器的電荷量為Q - CE - 2BC廿rtand 則流過導(dǎo)體棒的電流I = 2BCm

10、x6A/A正確;B.當(dāng)金屬棒到達工。處時，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E = 23 Motan。則電容器的電荷量為Q = CE = 2BCvjotanB錯誤：D,由于導(dǎo)體棒做勻速運動則F = F =BIL由選項A可知流過導(dǎo)體棒的電流/恒定，但L與門或正比，貝JF為變力，再根據(jù)力做功的功率公式P = Fv可.看出F為變力，v不變則功率尸隨力產(chǎn)變化而變化：D錯誤：故選A。二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分.在每小題給出的四個選項中，有兩 個或兩個以上選項符合題目要求.全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0 分.如圖，發(fā)電機 矩形線圈長為2L、寬為乙 匝數(shù)為N,放置在磁感應(yīng)強

11、度大小為8的勻強磁場中，理想 變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為。、公和公，兩個副線圈分別接有電阻與和小,當(dāng)發(fā)電機線圈以角速度0勻速轉(zhuǎn)動時，理想電流表讀數(shù)為/,不計線圈電阻，卜列說法正確的是（）nJA.nJA.通過電阻凡的電流為一-nJRB.電阻R兩端的電壓為z - gNBEcoC. 。與叫的比值為一-z - gNBEcoC. 。與叫的比值為一-/叫D.發(fā)電機的功率為22?！景璋浮緽C【解析】【分析】【詳解】AB.由題知理想電流表讀數(shù)為/,則根據(jù)歐姆定律U尸H根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系有a = 4 區(qū)旦勺 Uj M U、代入數(shù)據(jù)有Uq=，/K, u、= 再由歐姆定律有g(shù) I2R2可計算出n.R ,綜

12、上可知，A錯誤、B正確；C.由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，貝IJ仃72 NBL”72 NBL”EnNB2匚co, U0=產(chǎn)V2由選項AB知Uo= IRi為o _ NBCcd廣 陽C正確:D.由于變壓器為理想變壓器則有尸0= Pl + P1= UJ + UJ2= FRi + U2I1代入選項ABC公式有2NBl：C0l ( ；& + ；/?Pq=.o k niR2由于矩形線圈產(chǎn)生的交變電流直接輸入原線圈，則發(fā)電機的功率為P0, D錯誤。故選BCo.如圖，矩形金屬框MNQP豎直放置，其中MN、P。足夠長，且尸。桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點,另一端連接一個質(zhì)最為次的小球，小球穿過尸。

13、桿，金屬框繞MN軸分別以角速度/和。勻速轉(zhuǎn)動時，小球均相對P。桿靜止，若勿 。，則與以。勻速轉(zhuǎn)動時相比，以方勻速轉(zhuǎn)動時（）03A.小球的高度一定降低B.彈簧彈力的大小一定不變C.小球?qū)U壓力的大小一定變大D.小球所受合外力的大小一定變大【答案】BD【解析】【分析】【詳解】對小球受力分析，設(shè)彈力為7,彈簧與水平方向 夾角為仇則對小球豎直方向T sin 0 = mg而丁力當(dāng)一）可知6為定值，丁不變，則當(dāng)轉(zhuǎn)速增大后，小球的高度不變，彈簧的彈力不變。則A錯誤，B正確:水平方向當(dāng)轉(zhuǎn)速較小時，桿對小球的彈力6背離轉(zhuǎn)軸，則T cos 0 - Fn = mcrr即Fn =T cos0-ma）2r當(dāng)轉(zhuǎn)速較大時，

14、Fn指向轉(zhuǎn)軸Tcos8 + 尸 = mcozrF n = mco2r-Tcos。則因而0，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)U的壓力不一定變大。則C錯誤； 根據(jù)/合=?。，可知，因角速度變大，則小球受合外力變大。則D正確。故選BD.10.如圖，四個電荷量均為q（q0）的點電荷分別放置于菱形的四個頂點，其坐標(biāo)分別為（4/,0）、（-4/,0）、 （，坊）和（0,一券），其中、軸上的兩個點電荷位置固定，y軸上的兩個點電荷可沿y軸對稱移動（券。0）， 下列說法正確的是（ ）y加 、/ TOC o 1-5 h z A -4八、0/4/x、，、zA.除無窮遠處之外，菱形外部電場強度處處不為零B.當(dāng)汽取某值時，

15、可使得菱形內(nèi)部只存在兩個電場強度為零 點C,當(dāng)然 =8/時，將一帶負電的試探電荷由點（4/,5/）移至點（0,3/）,靜電力做正功D.當(dāng)汽=4/時，將一帶負電的試探電荷放置在點（/,/）處，其所受到的靜電力方向與k軸正方向成45。偵 斜向上【答案】ACD【解析】【分析】【詳解】A.根據(jù)場強疊加原理可知，除無窮遠處之外，菱形外部電場強度處處不為零，選項A正確；B.因為在X軸上的兩個點電荷在。點的合場強為零，在V軸上的兩電荷，無論“取什么值，因為關(guān)于原點 對稱，則在。點的合場強也為零，在橫軸和縱軸上除原點外.出現(xiàn)合場強為零的點，根據(jù)對稱性可知，一定是成對出現(xiàn)的，關(guān)于原點對稱，所以算上原點，合場強為

16、零的點是奇數(shù)個，不會是2個，選項B錯誤：C.由幾何關(guān)系可知，坐標(biāo)為（4/, 5/）的A點在第一象限內(nèi)所在的虛像的垂直平分線的上方；坐標(biāo)為（0.-3/）的B點在第三象限內(nèi)所在的虛像的垂直平分線的上方，且到達虛線的距離相等，由電勢疊加可知，B點的電勢高于A點，則帶負電的試探電荷在A點的電勢能較大，從A點到8點電勢能減小，可知電場力做D.若”-4/,則四個點構(gòu)成正方形，由對稱可知在點（L /）處的場強一定沿著過該點與原點連線的方向上: 在丫軸正向和x正向上的點電荷在（/, /）處的合場強kq272/-VI/kqL畫+尸尸屏+戶 5回在丫軸負向和X負向上的點電荷在（/，/）處的合場強及=2 kq 一*

17、 = g可知（/）點的場強沿著MN方向且與x軸從成45。角的方向向卜.，將一帶負電的試探電荷放置在點（/,/）處,其所受到的靜電力方向與k軸正方向成45。傾斜向上，選項D正確。故選ACD.三、非選題：共54分,第1114題為必考題，每個試題考生都必須作答.第1516題為選 考題，考生根據(jù)要求作答.（一）必考題：共62分.11.某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，實驗室提供的器材有；小燈泡（6.3V, 0.15A）,直流電源（9V）,滑動變阻器，量程介適的電壓表和電流表，開關(guān)和導(dǎo)線若干，設(shè)計的電路如圖1所示。（1）根據(jù)圖1，完成圖2中的實物連線；（2）按照圖1連線后，閉合開關(guān)，小燈泡閃亮一下后熄滅，觀察

18、發(fā)現(xiàn)燈絲被燒斷，原因可能是 （單項選擇，填正確答案標(biāo)號）：A.電流表短路B.滑動變阻器的滑片接觸不良C.滑動變阻器滑片的初始位置在端（3）更換小燈泡后，該同學(xué)正確完成了實驗操作，將實驗數(shù)據(jù)描點作圖，得到/-。圖像，其中一部分如圖3所示，根據(jù)圖像計算出尸點對應(yīng)狀態(tài)下小燈泡的電阻為 Q （保留三位有效數(shù)字）。a/mA:?;:lsi:一 冷III:-: 1 !！器：:?;:lsi:一 冷III:-: = , cos。=X，忽略 空氣阻力及拎包過程中滑雪者與背包的重心變化，求：(1)滑道46段的長度：(2)滑雪者拎起背包時這一瞬間的速度?！敬鸢浮?1) L = 9m： (2) v = 7.44m/s【

19、解析】【分析】【詳解】(1)設(shè)斜面長度為L，背包質(zhì)量為町= 2kg,在斜面上滑行的加速度為可，由牛頓第二定律行叫 g sin 0-/叫 g cos 0 = q解得q = 2ni/s2滑雪者質(zhì)量為叫=48kg,初速度為 = 1.5m/s,加速度為%=3m/s:在斜面上滑行時間為，落后時間，0 = ls,則背包的滑行時間為1 十小，由運動學(xué)公式得,1 z 、？乙=+。）, 1 ，L = vot + -a2t聯(lián)立解得，=25或，=一雙舍去）故可得L = 9m（2）背包和滑雪者到達水平軌道時的速度為U、不，有乜=可（7 +，0）= 6m/sv, = %+4=7.5ni/s滑雪者拎起背包的過程，系統(tǒng)在光

20、滑水平面上外力為零，動量守恒，設(shè)共同速度為上 有匕 + m2v2 = （ml +/n2）v解得v = 7.44in/s14.如圖，一對長平行柵極板水平放置，極板外存在方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度大小為8的勻強磁場,極板與可調(diào)電源相連，正極板上。點處的粒子源垂直極板向上發(fā)射速度為%、帶正電的粒子束，單個粒子 的質(zhì)量為八電荷量為小一足夠長的擋板與正極板成37。傾斜放置，用于吸收打在其上的粒子，C、 P是負極板上的兩點，C點位于O點的正上方，尸點處放置一粒子靶（忽略靶的大?。?，用于接收從上方打3入的粒子，CP長度為4，忽略柵極的電場邊緣效應(yīng)、粒子間的相互作用及粒子所受重力。sm37 = -o5（1）

21、若粒子經(jīng)電場一次加速后正好打在尸點處的粒子靶上，求可調(diào)電源電壓4的大?。海?）調(diào)整電壓的大小，使粒子不能打在擋板OM上，求電壓的最小值皿；（3）若粒子靶在負極板上的位置P點左右可調(diào)，則負極板上存在、S兩點（CHWCPvCS,，、S兩點 末在圖中標(biāo)出）、對于粒子靶在“S區(qū)域內(nèi)的每一點，當(dāng)電壓從零開始連續(xù)緩慢增加時，粒子靶均只能接收 到（之2）種能量的粒子，求C”和CS的長度（假定在每個粒子的整個運動過程中電壓恒定）?！窘馕觥緾S-oo【解析】CS-oo【分析】【詳解】（1）從0點射出的粒子在板間被加速，則粒子在偃場中做圓周運動，則半徑由qvB = m 解得U =_ 皿8/ 2q（2）當(dāng)電壓有最小

22、值時，當(dāng)粒子穿過卜面的正極板后，網(wǎng)軌道與擋板。必相切，此時粒子恰好不能打到擋板上，則-n+-n+u從。點射出的粒子在板間被加速，則 1,1,粒子在負極板上方的磁場中做圓周運動v2qvD = m粒子從負極板傳到正極板時速度仍減小到地，則qvQB = m 工由幾何關(guān)系可知2r. =+ rw sin 370聯(lián)立解得U.U.minISq（3）設(shè)粒子第,次經(jīng)過電場加速，在負極板上方磁場區(qū)域偏轉(zhuǎn)的軌跡半徑為，o,若粒子在電場加速電壓小于Umm,粒子穿過磁場在正極板卜.方磁場運動時，會被0M板吸收。則第一次出現(xiàn)能吸收到（22）種能量的位置（即，點）,為粒子通過極板電壓u1n= 粵金時，粒子第次從上方打到負極

23、板的位置.（軌跡ISq如圖中藍色線條所示）。由（2）的計算可知_ 4m%一 3qBCH =4r-2r10/nvCH =4r-2r10/nvo %qB極板電壓大于U111b =粵&時，粒子均不會被OM吸收，可以經(jīng)過正極板下方磁場偏轉(zhuǎn)，回到負極板上方磁場中，偏轉(zhuǎn)后打在負極板上。則H點右方的點的粒子靶都可以接受到（之2）種能量的粒子。即CS s o（二）選考題：共12分.請考生從2道題中任選一題作答，并用2B鉛筆將答題卡上所選題目對應(yīng)的題號右側(cè)方框涂黑，按所涂題號進行評分；多涂、多答，按所涂的首題進行評分;不涂，按本選考題的首題進行評分.兩個內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B.汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封

24、閉完全相同的理想氣體，如圖1所示，現(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細沙，若A中細沙的質(zhì)帚大于B中細沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣 體的內(nèi)能 （填“大于” “小于”或“等于”）汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能，圖2為重新平衡后A、B汽缸中 氣體分子速率分布圖像，其中曲線 （填圖像中曲線標(biāo)號）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。各速率區(qū)間的分子數(shù) 占總分子數(shù)的百分比圖1圖2【答案】（1）.大于 （2）.【解析】【分析】【詳解】1對活塞分析有P-s因為A中細沙的質(zhì)量大于B中細沙的質(zhì)量，故檢定后有：所以在達到平衡過程中外界對氣體做功有wAwR則根據(jù)U=W+0因為氣缸和活塞都是絕熱的，故有力 以即重新平衡后A氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能大于B氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能：2由圖中曲線可知曲線中分子速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)百分比較大，即曲線的溫度較高，所以由前面分析可知B氣缸溫度較低，故曲線表示氣缸B中氣體分子的速率分布。.某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空弋，溫度為27c時，樂強為3.0 xl（）3pa。（1）當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37C,求此時夾層中空氣的壓強；（2）當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時間，求夾層中增加的空氣質(zhì)最與原有空氣質(zhì)景的比值，設(shè)環(huán)境溫度為27C,大氣壓強為1.0 xl（）5pa。97【答案】（1） p, = 3.1x10明： （2）3【解析】【分析】【詳解】（1）由即