2021年高考物理真題試卷（河北卷）

2021年高考物理真題試卷（河北卷）

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題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。

1.（4分）銀河系中存在大量的鋁同位素做匐，瀛』核疑衰變的衰變方程為圖應If察建4■賽，測得

保漏核1的半衰期為72萬年，下列說法正確的是（）

A.景融核的質(zhì)量等于磅取。鼾亥的質(zhì)量

B.蛋*［核的中子數(shù)大于密彘^核的中子數(shù)

C.將鋁同位素繁聞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)有的鋁同位素卷瀛［將在144萬年后全部衰變?yōu)榻ㄋ?/p>

2.（4分）鈉原子鐘是精確的計時儀器，圖1中艷原子從。點以10：。皿法的初速度在真空中做平拋運動，

到達豎直平面a旅押所用時間為如圖2中鈉原子在真空中從P點做豎直上拋運動，到達最高點Q再返回

P點，整個過程所用時間為值,。點到豎直平面城舉、P點到Q點的距離均為Q：如1，重力加速度取

點=則由:自為（）

A.100:B.1：100C.1：200D.200:

3.（4分）普朗克常量雙=：&毋喙竄了"曲，光速為C,電子質(zhì)量為聯(lián),則熹在國際單位制下的單

位是（）

A.J/,s,c.j-mD.儂%

4.（4分）"祝融號"火星車登陸火星之前，"天間一號"探測器沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛行，其周期為2

個火星日，假設某飛船沿圓軌道繞火星飛行，其周期也為2個火星日，已知一個火星日的時長約為一個地

球日，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0.1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

A.密B鼎

5.（4分）如圖，距離為d的兩平行金屬板P、Q之間有一勻強磁場，磁感應強度大小為嘉:，一束速度大

小為v的等離子體垂直于磁場噴入板間，相距為L的兩光滑平行金屬導軌固定在與導軌平面垂直的勻強磁

場中，磁感應強度大小為圖.，導軌平面與水平面夾角為掰兩導軌分別與P、Q相連，質(zhì)量為m、電阻

為R的金屬棒僚誕直導軌放置，恰好靜止，重力加速度為g,不計導軌電阻、板間電阻和等離子體中的

粒子重力，下列說法正確的是（）

產(chǎn)撼雙婭穗1

B.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下,1費滋信癥.

:根嬤魅）磁

C.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向上,般=.蜀鄉(xiāng)總冊,

海嘿,蠹久磁

D.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下,W=

6.（4分）一半徑為R的圓柱體水平固定，橫截面如圖所示，長度為磁、不可伸長的輕細繩，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Q點時，繩剛好拉直，將小

球從Q點由靜止釋放，當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）（）

7.（4分）如圖，兩光滑導軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小為B,導軌間距最窄處

為一狹縫，取狹縫所在處。點為坐標原點，狹縫右側(cè)兩導軌與x軸夾角均為稹一電容為C的電容器與導

軌左端相連，導軌上的金屬棒與X軸垂直，在外力F作用下從。點開始以速度v向右勻速運動，忽略所有

電阻，下列說法正確的是（）

A.通過金屬棒的電流為3部的郢簫?窗

B.金屬棒到達劃時，電容器極板上的電荷量為國《中海力梵嶗

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

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。

8.（6分）如圖，發(fā)電機的矩形線圈長為就、寬為L,匝數(shù)為N,放置在磁感應強度大小為B的勻強磁場

中，理想變壓器的原、副線圖匝數(shù)分別為陶、監(jiān)和購，兩個副線圈分別接有電阻淤和覿，當發(fā)電機

線圈以角速度縱勻速轉(zhuǎn)動時，理想電流表讀數(shù)為I,不計線圈電阻，下列說法正確的是（）

A.通過電阻?遜的電流為鼻B.電阻?裁兩端的電壓為

C.拗與粒的比值為D.發(fā)電機的功率為

…巡~S

9.（6分）如圖，矩形金屬框』卷喈婷豎直放置，其中城舉、爛^足夠長，且爛蹩桿光滑，一根輕彈簧

一端固定在M點，另一端連接一個質(zhì)量為m的小球，小球穿過爛蟄桿，金屬框繞M萬軸分別以角速度

級和球勻速轉(zhuǎn)動時，小球均相對步.。桿靜止，若^務畿，則與以徽勻速轉(zhuǎn)動時相比，以掇勻速轉(zhuǎn)動時

（）

A.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

10.（6分）如圖，四個電荷量均為城翳a?.的點電荷分別放置于菱形的四個頂點，其坐標分別為

隰,?、C—%,?、k裔1&7,其中X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（與聲◎）,下列說法正確的是（）

A.除無窮遠處之外，菱形外部電場強度處處不為零

B.當下口取某值時，可使得菱形內(nèi)部只存在兩個電場強度為零的點

C.當序=留時，將一帶負電的試探電荷由點（4&磁移至點區(qū)-然I，靜電力做正功

D.當￥窗=羽時，將一帶負電的試探電荷放置在點（工總處，其所受到的靜電力方向與X軸正方向成

4貨就傾斜向上

三、非選擇題：共54分。第11-14題為必考題，每個試題考生都必須作答。第15-16題為必

考題，考生根據(jù)要求作答。

11.（6分）某同學研究小燈泡的伏安特性，實驗室提供的器材有；小燈泡（6.W.G.15A）＞直流電

流（?常），滑動變阻器，量程合適的電壓表和電流表，開關(guān)和導線若干，設計的電路如圖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，觀察發(fā)現(xiàn)燈絲被燒斷，原因可能是（單

項選擇，填正確答案標號）；

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b端

（）更換小燈泡后，該同學正確完成了實驗操作，將實驗數(shù)據(jù)描點作圖，得到一管圖像，其中一部分

31f

如圖3所示，根據(jù)圖像計算出P點對應狀態(tài)下小燈泡的電阻為Q（保留三位有效數(shù)字）。

圖3

12.（9分）某同學利用圖1中的實驗裝置探究機械能變化量與力做功的關(guān)系，所用器材有：一端帶滑輪的

長木板、輕細繩、遍然的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊（質(zhì)量為炎：。熱其上

可放鉤碼）、刻度尺，當?shù)刂亓铀俣葹樽鹁韺嶒灢僮鞑襟E如下：

遮光條光電門1光電門2

圖1

①安裝器材，調(diào)整兩個光電門距離為霸l：Q：Q?a，輕細繩下端懸掛4個鉤碼，如圖1所示；

②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并計算出滑塊通過兩個光電門的速

度；

③保持最下端懸掛4個鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復上述

步驟；

④完成5次測量后，計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)（包含滑塊、滑塊所載鉤碼和

輕細繩懸掛鉤碼）總動能的增加量限及系統(tǒng)總機械能的減少量在澄，結(jié)果如下表所示：

0.2000.2500.3000.3500.400

0.5820.4900.3920.2940.195

d固:可0.3930.4900.6860.785

回答下列問題：

（1）實驗中輕細繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為J（保留三位有效數(shù)字）；

（2）步驟④中的數(shù)據(jù)所缺數(shù)量為；

（3）若M為橫軸，,譙為縱軸，選擇合適的標度，在圖2中繪出4彥—面圖像'

A￡7J

"kg

圖2

若忽略實驗中其他摩擦力做功，則物塊與模板之間的摩擦因數(shù)為（保留兩位有效數(shù)字）

13.（11.0分）如圖，一滑雪道由金國和髏兩段滑道組成，其中,涵段傾角為幽圖管段水平，..涵段

和髭邕段由一小段光滑圓弧連接，一個質(zhì)量為2k黑的背包在滑道頂端A處由靜止滑下，若小后質(zhì)量為

4歌累的滑雪者從頂端以1囪山法的初速度、號皿;J的加速度勻加速追趕，恰好在坡底光滑圓弧的水平處

追上背包并立即將其拎起，背包與滑道的動摩擦因數(shù)為漳=:白，重力加速度取臻=

疝啜1;=點，資激艱=龕，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AB段的長度；

（2）滑雪者拎起背包時這一瞬間的速度。

14.（16.0分）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、磁感應強度大小為B

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“小帶正電的粒

子束，單個粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q,一足夠長的擋板展與正極板成裂7修：傾斜放置，用于吸收打

在其上的粒于，C、P是負極板上的兩點，C點位于0點的正上方，P點處放置一粒子靶（忽略靶的大?。?，

用于接收從上方打入的粒子，f產(chǎn)長度為馬，忽略柵極的電場邊緣效應、粒子間的相互作用及粒子所受

重力蛭謔耀喊=：|。

（1）若粒子經(jīng)電場一次加速后正好打在P點處的粒子靶上，求可調(diào)電源電壓窗。的大?。?/p>

（2）調(diào)整電壓的大小，使粒子不能打在擋板@1展上，求電壓的最小值號現(xiàn)血；

（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H、S兩點（號裁耀意圖工重W，H,S

兩點末在圖中標出）、對于粒子靶在存￡區(qū)域內(nèi)的每一點，當電壓從零開始連續(xù)緩慢增加時，粒子靶均只

能接收到n（松密咕）種能量的粒子，求《鋁和貧溪的長度（假定在每個粒子的整個運動過程中電壓恒

定）。

四、【選修3-3】

15.（12分）

（1）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)量大于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（填圖像中曲線標號）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律。

（2）某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27℃時，壓強為樂.0區(qū);1d'我。

①當夾層中空氣的溫度升至37℃,求此時夾層中空氣的壓強；

②當保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時間，求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值，設環(huán)境

溫度為27℃，大氣壓強為

五、【選修3-4】

16.(12分)

(1)如圖，一彈簧振子沿x軸做簡諧運動，振子零時刻向右經(jīng)過A點，2s后第一次到達B點，已知振子

經(jīng)過A、B兩點時的速度大小相等，2s內(nèi)經(jīng)過的路程為0.4m。該彈簧振子的周期為s,振幅為

i-WWWWWWV^——；-----

Iii1為

BOAN

(2)將兩塊半徑均為R、完全相同的透明半圓柱體A、B正對放置，圓心上錯開一定距離，如圖所示，用

一束單色光沿半徑照射半圓柱體A,設圓心處入射角為掰當梯=卷(”：時，A右側(cè)恰好無光線射出；當

梯=號0儂時，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移h,不考慮多次反射，求：

(i)半圓柱體對該單色光的折射率;

(ii)兩個半圓柱體之間的距離d。

答案解析部分

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題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。

1.【答案】C

【考點】核反應方程

【解析】【解答】A.鋁發(fā)生疑衰變，其反應過程質(zhì)量虧損釋放能量，所以蜉射的質(zhì)量小于和□的質(zhì)量，

A不符合題意；

B.根據(jù)原子核結(jié)構(gòu)可得中子數(shù)為原子核的質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，景*］核的質(zhì)量數(shù)為26,質(zhì)子數(shù)為13則其

中子數(shù)為3無一囚=J3個，或景幅核的質(zhì)量數(shù)為26,質(zhì)子數(shù)為12,則其中子數(shù)為第一吟=J4個，所

以建鬣核1的中子數(shù)小于迤耿,警核的中子數(shù)，B不符合題意；

C.半衰期是原子核固有的屬性，與外界條件無關(guān)，所以改變外界的溫度或者壓強時，其放射性元素的半

衰期保持不變，C符合題意；

D.半衰期為大量原子核其質(zhì)量衰變?yōu)樵瓉硪话胨ǖ臅r間，則質(zhì)量為源的圣胡的半衰期為72萬年，經(jīng)

過好斗;爭彳售2萬年為2個半衰期，剩余質(zhì)量為不會全部衰變?yōu)樾禊i，D不符合題意。

故答案為：Co

【分析】利用核反應過程質(zhì)量虧損可以比較原子核的質(zhì)量；利用質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)可以求出中子數(shù)的大

??；半衰期與外界條件無關(guān)；經(jīng)歷2個半衰期其鋁的同位素不會完全進行衰變。

2.【答案】C

【考點】豎直上拋運動

【解析】【解答】圖1中鈉原子做平拋運動，已知。點到MN之間的距離為0.2m,其初速度為100m/s,

鈉原子在水平方向上做勻速直線運動，

根據(jù)位移公式有：工="論

解得巧='a=餐湍

艷原子做豎直上拋運動，已知PQ之間的距離為0.2m,拋至最高點用時冬，鈍原子向上以加速度g做勻

減速直線運動，且末速度等于0,逆過程可視為自由落體，根據(jù)自由落體的位移公式有：工=得或案;

解得芍=f=Q北

根據(jù)tl和t2的大小，可得：與=嘉=焉

故答案為：Co

【分析】利用水平方向的位移公式可以求出鈿原子運動的時間；利用豎直上拋運動的位移公式可以求出

豎直上拋的運動時間。

3.【答案】B

【考點】單位制及量綱

【解析】【解答】已知h的單位為J與me的單位為kg,c的單位為m/s,根據(jù)備的表達式可得它的

單位為.國鳴_鹿逋膽_餡

K爵n;照k票例陶

故答案為：B。

【分析】利用普朗克常量的大小結(jié)合質(zhì)量和速度的大小可以導出對應的國際單位。

4.【答案】D

【考點】萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動，其中心天體對衛(wèi)星的萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓

第二定律有：筆額答題

索?產(chǎn)

解得：隔，腰二癌拜

由于一個火星日的時長約為一個地球日，則飛船的運動周期為同步衛(wèi)星周期的2倍，且火星質(zhì)量約為地球

質(zhì)量的0.1倍，火星對飛船的引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律可得：

逛花TM效備布

從飛船運行的軌道半徑和同步衛(wèi)星的軌道半徑關(guān)系可得：塞=麻

故答案為：Do

【分析】利用引力提供向心力可以求出軌道半徑的表達式，結(jié)合質(zhì)量和周期的比值可以求出飛船的軌道

半徑與地球同步衛(wèi)星軌道半徑的比值。

5.【答案】B

【考點】共點力平衡條件的應用，安培力，左手定則

【解析】【解答】等離子體垂直于磁場噴入板間時，受到洛倫茲力進行偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可得正離子向

Q板偏轉(zhuǎn)，負離子向P板偏轉(zhuǎn)，則金屬板Q帶正電荷，金屬板P帶負電荷，已知極板的電性可以得出電流

方向由金屬棒a端流向b端。此時金屬棒ab恰好靜止，則安培力等于重力的大小，且安培力沿斜面向上，

根據(jù)左手定則可以判別導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下，根據(jù)平衡方程有：嚴嘉=請禺媲喊

且等離子體穿過金屬板P、Q時產(chǎn)生的穩(wěn)定電動勢蒙7時，根據(jù)電場力等于洛倫茲力有：器管=您面產(chǎn)

再根據(jù)歐姆定律有：￡=號

且根據(jù)安培力公式有；沖=用就

聯(lián)立方程可以解得等離子速度的大小為：督