2021屆河北省高三年級(jí)物理學(xué)科高考模擬試卷

2021屆河北省高三年級(jí)物理學(xué)科高考模擬試卷

一、單選題

1.用頻率分別為卜和"的光照射某種金屬材料，兩種情況下測得的該金屬材料發(fā)生光電效應(yīng)的遏止電壓

之比為1:3,已知普朗克常量為九則該金屬的逸出功為（）

A.hvB.—hvC.-hvD.—hv

234

【答案】B

【詳解】設(shè)用頻率分別為丫和2y的光照射時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能分別為片和馬，則由愛因斯

坦光電效應(yīng)方程可得

&=hv-WQ

E2=2hv-Wtt

又因?yàn)?/p>

E|=叫

E2=eUc2

4L=_L

3

以上各式聯(lián)立可解得

故選Bo

2.地?cái)偨?jīng)濟(jì)是2020年下半年的熱門話題，擺地?cái)倿楹芏嘞聧徛毠ぬ峁┝嗽倬蜆I(yè)的機(jī)會(huì)。某人想擺一個(gè)賣烤

熱狗的小吃地?cái)?。如圖所示，兩根水平的平行金屬圓柱支撐熱狗，生熱狗和熟熱狗均可視為質(zhì)量均勻的圓

柱體，熟熱狗半徑較大，質(zhì)量不變。忽略摩擦。靜止的生熱狗烤成熟熱狗后（）

A.機(jī)械能不變B.重力勢能不變

C.對(duì)單根金屬圓柱的壓力增大D.對(duì)單根金屬圓柱的壓力減小

【答案】D

【詳解】AB.生熱狗和熟熱狗均可視為質(zhì)量均勻的圓柱體，熟熱狗半徑較大，靜止的生熱狗烤成熟熱狗后

重心升高，重力勢能增大，機(jī)械能增大，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；對(duì)熱狗進(jìn)行受力分析如圖所示，

生熱狗烤成熟熱狗后例咸小，所以生熱狗烤成熟熱狗后對(duì)單根金屬圓柱的壓力減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確;

故選D。

3.圖示為某發(fā)電廠向偏遠(yuǎn)山區(qū)輸送電能的示意圖，發(fā)電廠通過升壓變壓器4和降壓變壓器了?向純電阻用電

器凡（未知）供電。已知輸電線的總電阻為昭工原、副線圈匝數(shù)比為1:10,72原、副線圈匝數(shù)比為10：1,

刀原線圈兩端的瞬時(shí)電壓〃=Usinw,測得發(fā)電廠回路中電流有效值為/。若（、（均可視為理想變壓器,

發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻不計(jì)，則（）

B.輸電線消耗的總功率為變U/

A.降壓變壓器中電流的頻率為一

32

C.用電器消耗的功率為士D.用電器的電阻為圾——LR

1002/100

【答案】D

【詳解】降壓變壓器中電流的周期

_2兀

1=—

co

頻率

第2頁，共18頁

\CD

Jr=一=--

T2n

A錯(cuò)誤；

原線圈兩端的電壓

由

U?〃2

沅一二

得

=5y/2U

當(dāng)

由

4=21

/%

得

12=^1=—1

""10

發(fā)電廠的輸出功率

P=I2U2=^UI

輸電線消耗的總功率

,1,72

P=1;R^——/2R<P^—U1

1-1002

B錯(cuò)誤；

用電器消耗的功率

P,=P-P,=—UI--—I2R

2'2100

C錯(cuò)誤；

由

乙=2

h4

得

/4=2/3=10人

而4=4,得用電器的電流乙=/,又

第3頁，共18頁

6=/:尺＞

得用電器的電阻

2/100

D正確。

故選D。

4.如圖所示，質(zhì)量均為〃?的帶電小球以b、c,均處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球。用絕緣細(xì)線懸掛在天花板下，b、c

用絕緣輕桿連接后直立在水平絕緣地面上，兩球均在小球〃的正下方，小球a帶正電。若讓小球“做微小擺

動(dòng)，發(fā)現(xiàn)球6也做微小擺動(dòng)，c球可視為不動(dòng)，重力加速度為g。則靜止?fàn)顟B(tài)下，下列說法正確的是（）

JL

A.b、c總電荷量一定為負(fù)B.細(xì)線拉力可能為3mg

C.反c互換后，細(xì)線拉力一定不變D.小球c,與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)不零

【答案】D

【詳解】A.當(dāng)〃球做微小擺動(dòng)時(shí)，。與次c間相互作用力偏離豎直方向，如果人球帶正電，則靜電斥力會(huì)

使b球向。初始運(yùn)動(dòng)方向相反的方向偏離，導(dǎo)致桿傾倒，當(dāng)。球自最高點(diǎn)返回時(shí)，會(huì)使桿繼續(xù)傾倒，無法返

回，因此6一定帶負(fù)電，c球帶正電或負(fù)電均可，當(dāng)c帶正電時(shí)權(quán)c總電荷量可能為負(fù)，也可能為正或?yàn)?/p>

零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

BD.由于在a擺動(dòng)時(shí)c可視為不動(dòng)，說明。一定受到地面的靜摩擦力和支持力，則細(xì)線拉力小于3mg，小

球c與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)不為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；

C.將枚c兩球位置互換，當(dāng)c帶負(fù)電且外>為時(shí)，由庫侖定律和數(shù)學(xué)知識(shí)可知，a與b、c間的靜電引力

增大，當(dāng)％=見時(shí)，靜電引力不變，當(dāng)/<%或。球帶正電荷時(shí)，靜電引力會(huì)減小，故細(xì)線拉力可能增大、

不變或減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

故選D。

5.

第4頁，共18頁

天體在引力場中具有的能叫做弓I力勢能，物理學(xué)中經(jīng)常把無窮遠(yuǎn)處定為引力勢能的零勢能點(diǎn)，引力勢能表

達(dá)式是耳,=-6w，其中G為引力常量，M為產(chǎn)生引力場物體（中心天體）的質(zhì)量，，〃為研究對(duì)象的質(zhì)

量，廠為兩者質(zhì)心之間的距離。已知海王星繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)日點(diǎn)和近日點(diǎn)的距離分別為4和4。另

外已知地球繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為心如果你還知道引力常量G和地球公轉(zhuǎn)周期7,結(jié)合已知數(shù)

據(jù)和你掌握的物理規(guī)律，下列各選項(xiàng)中的兩個(gè)物理量均可以推算出的是（）

A.海王星質(zhì)量和地球質(zhì)量B.太陽質(zhì)量和海王星質(zhì)量

C.地球質(zhì)量和海王星近日點(diǎn)速度大小D.太陽質(zhì)量和海王星遠(yuǎn)日點(diǎn)速度大小

【答案】D

【詳解】設(shè)海王星遠(yuǎn)日點(diǎn)和近日點(diǎn)速度分別為匕和v,,根據(jù)開普勒第二定律有

匕石=彩&

設(shè)太陽質(zhì)量為海王星質(zhì)量為肛根據(jù)機(jī)械能守恒定律有

12cMm121Mm

—mvt-G--mv\-G-

2rx2r2

設(shè)地球質(zhì)量為加°,太陽的引力提供地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，有

G*苧

由以上三式可以推算出海王星遠(yuǎn)日點(diǎn)速度的大小、近日點(diǎn)速度的大小和太陽質(zhì)量，選項(xiàng)D正確；ABC錯(cuò)誤；

故選D。

6.如圖所示的電路中，電阻/?=2C。斷開S后，電壓表的讀數(shù)為3V；閉合S后，電壓表的讀數(shù)為2V,則電

源的內(nèi)阻r為（）

【答案】A

第5頁，共18頁

E

【詳解】開關(guān)S斷開時(shí)有：E=3V,開S閉合時(shí)有：2R,其中R=2C,解得：r=lC,

R+r

故A正確.

二、多選題

7.在平直公路上甲、乙兩車在相鄰車道上行駛。甲、乙兩車并排行駛瞬間，前方有事故發(fā)生，兩車同時(shí)開

始剎車，剎車過程中兩車速度的二次方F隨剎車位移x的變化規(guī)律如圖所示，則（）

A.乙車先停止運(yùn)動(dòng)B.甲、乙兩車剎車過程中加速度大小之比為4：1

4

C.從開始剎車起經(jīng)一s,兩車恰好相遇D.甲車停下時(shí)兩車相距12.75m

3

【答案】BC

【詳解】AB.由

v~-v,7———2ax

得

v2=-2ax+v；

結(jié)合圖像有

—=---rn/s-

—2a)=--m/s~

。a\4

解得q=2而，?，則甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)過程中加速度大小之比為片「由圖像知甲車的初速

度%i=6m/s,乙車的初速度h=5m/s,則剎車過程，甲車運(yùn)動(dòng)時(shí)間4=3s,乙車運(yùn)動(dòng)時(shí)間&=10s,A

錯(cuò)誤，B正確；

C.相遇時(shí)結(jié)合位移關(guān)系得

11

VO\l~~a\l2=V01t~~a2t2

第6頁，共18頁

4

解得/=()或，=-s,C正確；

3

D.甲車停下時(shí)，甲車的位移大小玉=9m,乙車的位移大小

12

x2=v^t]=12.75m

兩車相距

\x=x2-x[=3.75m

D錯(cuò)誤o

故選BCo

8.一質(zhì)量為次的汽車由靜止開始沿平直公路運(yùn)動(dòng)，從1=0時(shí)刻開始受到水平向前的牽引力尸作用，尸與作

用時(shí)間/的關(guān)系如圖所示。若汽車在J時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中汽車受到的阻力恒定不變，則()

A.汽車在%~2,o這段時(shí)間內(nèi)，速度越來越大，加速度越來越小

B.汽車在2。時(shí)刻的速度大小為強(qiáng)

2m

C.3。時(shí)刻汽車牽引力的瞬時(shí)功率為“強(qiáng)

m

D.在2fo~42這段時(shí)間內(nèi)，汽車克服阻力做的功為兇武

m

【答案】BC

【詳解】A.由題意可知，汽車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力大小為在fo~2f0這段時(shí)間內(nèi)，由牛頓第二定律

可得

F-F()=ma

因牽引力尸逐漸增大，所以汽車的加速度逐漸增大，速度也逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.在"?時(shí)間內(nèi)，由動(dòng)量定理可得

玲+2玲

---/。一8'。=加丫

第7頁，共18頁

解得％時(shí)刻汽車的速度大小為舞選項(xiàng)B正確;

C.在2fo~包時(shí)間內(nèi)，由牛頓第二定律可得

2與一玲=tna

解得汽車在這段時(shí)間內(nèi)的加速度大小為

m

故3%時(shí)刻汽車的速度大小為

"養(yǎng)+”。=嘿

該時(shí)刻牽引力的功率為

。=24丫=些％

m

選項(xiàng)C正確；

D.汽車在2to~氣,時(shí)間內(nèi)的位移大小為

x=54x2f0+Lx&（2幻2=^1

2m2mtn

故這段時(shí)間內(nèi)汽車克服阻力做的功為

Wf&=Fox=^-

選項(xiàng)D錯(cuò)誤；

故選BCo

9.空間存在如圖所示的相鄰磁場，磁場1垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,磁場II垂直紙面向外，寬度

為-o現(xiàn)有一質(zhì)量為〃八電荷量為+q的粒子以水平速度V垂直磁場I邊界從。點(diǎn)射入，當(dāng)粒子從磁場II右

2

邊界C點(diǎn)（圖中未畫出）處射出時(shí)，速度方向也恰好水平。已知粒子在磁場【中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是在磁場II中

運(yùn)動(dòng)時(shí)間的2倍，且丫=逆一，不計(jì)粒子重力，sin370=0.6,cos370=0.8,則下列說法正確的是（）

3m

XXXX

XXXX

XXXXn

XXXX

XX

XX

第8頁，共18頁

A.粒子在磁場I中的軌跡半徑為24B.磁場n的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為28

6

C.磁場I的寬度為24D.射入點(diǎn)和射出點(diǎn)的豎直偏移量為4

2

【答案】BD

【詳解】A.根據(jù)

V2

qvB=m—

可得

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)題意可知，粒子在磁場1、II中偏轉(zhuǎn)的圓心角。相同，粒子在磁場I中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是在磁場II中運(yùn)

動(dòng)時(shí)間的2倍，根據(jù)

2兀

￡=2

弓1

ZL_Z

(1

根據(jù)

-271m

1------

qB

可得

B_T2

瓦=彳=5

B『2B

選項(xiàng)B正確；

c.粒子在磁場n中的軌跡半徑

mv5

r,=---=-

2qB6

設(shè)磁場I的寬度為X,則有

第9頁，共18頁

sin—

42%

可得

x=d

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.粒子的偏轉(zhuǎn)角滿足

sin”3

5

射入點(diǎn)和射出點(diǎn)的豎直偏移量為

y=（（l-cos，）+&（l-cos。）=g

選項(xiàng)D正確。

故選BD0

10.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1:〃，a、8兩端接恒定交流電壓U,原線圈接一電阻為《

（恒定不變）的燈泡L,副線圈接入可變電阻R、理想電壓表V,則下列說法正確的是（）

A.c活的輸出功率等于可變電阻R的功率

B.若可變電阻接入電路的阻值變大，電壓表示數(shù)變大

C.可變電阻消耗功率最大時(shí)，通過燈泡L的電流為必

叫

D.當(dāng)可變電阻接入電路的電阻為二4時(shí)，可變電阻消耗功率最大

【答案】BD

【詳解】A.9?輸出功率等于燈泡功率和可變電阻功率之和，A錯(cuò)誤；

B.若可變電阻接入電路的阻值變大，假設(shè)副線圈電壓不變，則副線圈中電流變小，由變壓器規(guī)律知，原線

圈中電流變小，燈泡兩端電壓變小，由

U=UL+G

知原線圈輸入電壓變大，副線圈輸出電壓變大，電壓表示數(shù)變大，B正確；

C.設(shè)原線圈中電流為乙,則可變電阻的功率

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PR-%

,uU2_

當(dāng)1=7「時(shí)，有心nm=7二，這時(shí)原線圈輸入電壓

2q49

U、=UTK=g

U.1前

由變壓器規(guī)律知h=%，得副線圈兩端電壓A=色，根據(jù)

；

pPuU----=U-----

"而R4R。

得

/?=〃2凡

C錯(cuò)誤，D正確。

故選BD

三、填空題

11.質(zhì)量均為〃?的物塊A、3用跨過定滑輪的不可伸長的輕繩連接，在物塊8的正下方地面上固定有與計(jì)

算機(jī)相連的位移傳感器。，如圖(a)所示；在物塊B上加一個(gè)質(zhì)量為叫)的槽碼C后由靜止釋放物塊，結(jié)

果在計(jì)算機(jī)上得到如圖(b)所示的X-/圖像，x表示B到傳感器的距離，，表示運(yùn)動(dòng)時(shí)間，尸(。,勿是圖線

上一點(diǎn)，。是圖線的縱截距，過P點(diǎn)圖線的切線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為d(圖中未畫出)。當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/p>

(1)物塊8經(jīng)時(shí)間?時(shí)的速度大小為；

(2)根據(jù)題給條件和計(jì)算機(jī)顯示的數(shù)據(jù)，若u,則可認(rèn)為在誤差允許的范圍內(nèi)A、&C組

成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

【答案】(1).”~上(2).%g(c-Z?)(3).2(2機(jī)+叫乂蟲女尸

a2a

【詳解】(1)分析可知，x-f圖像中某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度在數(shù)值上等于對(duì)應(yīng)時(shí)刻圖線切線的斜率，即

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d-b

v=----

a

(2)經(jīng)時(shí)間”，系統(tǒng)重力勢能減小量為

△綜=mogh=mog(c-h)

動(dòng)能的增加量

AEk=：(2/〃+加0)(^~^)2

2a

當(dāng)AE產(chǎn)公線時(shí)，可認(rèn)為在誤差允許范圍內(nèi)4B、。組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

四、實(shí)驗(yàn)題

12.小尚同學(xué)準(zhǔn)備測量某電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻心實(shí)驗(yàn)室有以下器材：

a.待測電源(E約為L5V,內(nèi)阻r約為1。)；

b.量程為3V的電壓表(具有一定的內(nèi)阻)；

c.滿偏電流/G=100mA的電流計(jì)G(%=0.6C)；

d.定值電阻飛=0.1Q,4=0.15。，R3=0.2。,6=0.3C,4=2。；

e.滑動(dòng)變阻器R(阻值變化范圍0~60^)；

f.開關(guān)S一個(gè)；

g.導(dǎo)線若干。

(1)小尚同學(xué)利用以上器材,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,若A是電壓表，則B是C和D是

(填器材對(duì)應(yīng)的符號(hào))

(2)小尚同學(xué)器材選擇、連接電路和操作均正確，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到多組電表讀數(shù)，作出如圖乙所示的

圖像，由圖像可知該電源的電動(dòng)勢E=V,內(nèi)阻r=；(保留三位有效數(shù)字)

(3)從實(shí)驗(yàn)原埋上看，電源電動(dòng)勢的測量值__________(填“大于”“小于”或“等于")真實(shí)值，內(nèi)阻的測量值

(填“大于”“小于”或“等于")真實(shí)值。

【答案】⑴.R(2).電流計(jì)G和4(3).1.50(4).1.21Q(5).等于(6).等于

【詳解】(1)若A是電壓表，則B是滑動(dòng)變阻器R；

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C和D是改裝的電流表，干路電流最大值約為

E

=——--=0.5A=500mA>100mA

根據(jù)歐姆定律知

得

R'=0.15Q

定值電阻應(yīng)選R?

所以C和D是電流計(jì)G和定值電阻R2

(2)改裝后電流表內(nèi)阻

R66x0.15心?！?c

ArG+R20.6+0.15

根據(jù)圖甲及(1)分析知

U=E-5Ic(r+RJ

由圖乙可知電動(dòng)勢

E=1.50V

(2)斜率

,1.5-0.9_/0、

k=----------Q=5(r4-/?)

0.09lA

得

r=1.21Q

⑶由

t/=E-5/G(r+7?A)

及電路圖可知，電壓表測得的U,結(jié)合電流表兩端電壓可求得路端電壓，5人；為通過電源的真實(shí)電流，已

知，則電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量值均等于真實(shí)值。

五、計(jì)算題

13.質(zhì)量均為根的滑塊4B用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連后靜止放在光滑水平面上，滑塊B緊靠豎直墻壁,

如圖所示。用水平恒力F向左推動(dòng)滑塊A,當(dāng)滑塊A向左運(yùn)動(dòng)的速度最大時(shí)撤去力幾

(1)求在之后運(yùn)動(dòng)過程中，滑塊A的最大速度%；

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Q)B離開墻壁之后，求系統(tǒng)的最大彈性勢能Ep。

【答案】⑴"「底；Q)穌4

【詳解】(1)撤去F之后的運(yùn)動(dòng)過程，當(dāng)滑塊A向右運(yùn)動(dòng)至彈簧為自然長度時(shí)，滑塊A的速度最大，此時(shí)尸

做的功全部轉(zhuǎn)化為滑塊A的動(dòng)能。設(shè)力F作用的距離為x時(shí)，滑塊A向左速度最大，此時(shí)滑塊A加速度為

零，由牛頓第二定律得

F—kx=G

由功能關(guān)系得

Fx=-mv~-0

2n

解得…舟

(2)滑塊A向右速度為小時(shí)，滑塊8開始脫離墻壁，之后系統(tǒng)機(jī)械能守恒，動(dòng)量守恒。當(dāng)A、B速度相等為口

時(shí)，系統(tǒng)的彈性勢能最大，有

mvm=(6+rh)v

112

—mv2=—x("?+tn)v+E

m

22P

解得與=與。

2k

14.如圖所示，絕緣水平面上有三個(gè)寬度都為L的區(qū)域I、II、HL區(qū)域I內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感

應(yīng)強(qiáng)度大小為B。用粗細(xì)均勻的電阻絲制成邊長為L的單匝金屬線框abed,線框總電阻為R,質(zhì)量為4機(jī)，

線框制作平整，與水平面貼合良好，除區(qū)域W內(nèi)水平面與線框間有恒定的動(dòng)摩擦因數(shù)外，其余部分光滑，

線框以初速度％進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最終線框中心對(duì)稱線恰好停在C。處。已知重力加速度為g。

(1)求線框剛好完全進(jìn)入?yún)^(qū)域I時(shí)的速度大??；

(2)求區(qū)域HI與線框間的動(dòng)摩擦因數(shù)；

(3)換用一直徑為L電阻也為R的圓形線框，線框在外力尸作用下以速度u勻速穿過區(qū)域I,求整個(gè)過程產(chǎn)

對(duì)線框的沖量大小。

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MACE

_____b：xxx

jxxfx

L\xxkIII

J——lxxx

C：xXX

LLL

NBDF

8,

【答案】(i)匕=%/(2)A=r(vo一

4mR3gL2mR

【詳解】⑴設(shè)線框剛好完全進(jìn)入?yún)^(qū)域I時(shí)的速度大小為V,,進(jìn)入過程線框內(nèi)的平均電流為7,進(jìn)入時(shí)間為加,

根據(jù)動(dòng)量定理有

=4m匕一4mv0

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有

△t

回路電流

△①=BE

解得

B2L3

(2)線框出磁場的過程，ad邊受向左的安培力，仍然在安培力的作用下做減速運(yùn)動(dòng)，同理可得線框完全出磁

場時(shí)速度為

B廿

…。一命

設(shè)線框和區(qū)域III水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為"，線框進(jìn)入?yún)^(qū)域HI后尻,邊受到的恒定摩擦力為

fi=〃醒

ab邊和W邊受到的摩擦力逐漸增大，平均摩擦力大小為

,,?1

力=/=/〃；叫

根據(jù)動(dòng)能定理有

解得

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(3)對(duì)圓形線框一半進(jìn)入磁場過程有

E=BI有效v

受到的安培力大小為

由幾何知識(shí)可知

廠作用的時(shí)間為

L

2v

由積分知識(shí)可知在0~七時(shí)間內(nèi)力產(chǎn)的沖量大小為

由對(duì)稱性可知，圓形線框另一半進(jìn)入磁場過程中力廠對(duì)其沖量大小也為/,