2021年河北省普通高中學業(yè)水平選擇性考試【答案版】

年河北省普通高中學業(yè)水平選擇性考試物理注意事項：1．答卷前，考生務必將自己的姓名、考生號、考場號、座位號填寫在答題卡上．2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑．如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號．回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效．3．考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回．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.銀河系中存在大量的鋁同位素，核衰變的衰變方程為，測得核的半衰期為72萬年，下列說法正確的是（）A.核的質量等于核的質量B.核的中子數(shù)大于核的中子數(shù)C.將鋁同位素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)有的鋁同位素將在144萬年后全部衰變?yōu)椤敬鸢浮緾【詳解】A．和的質量數(shù)均為相等，但是二者原子核中的質子數(shù)和中子數(shù)不同，所以質量不同，A錯誤；B．核的中子數(shù)為個，核的中子數(shù)為個，B錯誤；C．半衰期是原子核固有的屬性，與外界條件無關，C正確；D．質量為的的半衰期為萬年，經過萬年為個半衰期，剩余質量為，不會全部衰變?yōu)?，D錯誤。故選C。2.銫原子鐘是精確的計時儀器，圖1中銫原子從O點以的初速度在真空中做平拋運動，到達豎直平面所用時間為；圖2中銫原子在真空中從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，O點到豎直平面、P點到Q點的距離均為，重力加速度取，則為（）A.100∶1 B.1∶100 C.1∶200 D.200∶1【答案】C詳解】銫原子做平拋運動，水平方向上做勻速直線運動，即解得銫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，即解得則故選C。3.普朗克常量，光速為c，電子質量為，則在國際單位制下的單位是（）A. B.m C. D.【答案】B【詳解】根據(jù)可得它們的單位為：

故選B。4.“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，火星質量約為地球質量的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. B. C. D.【答案】D【詳解】繞中心天體做圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力，可得則，由于一個火星日的時長約為一個地球日，火星質量約為地球質量的0.1倍，則飛船的軌道半徑則故選D。5.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，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，導軌平面與水平面夾角為，兩導軌分別與P、Q相連，質量為m、電阻為R的金屬棒垂直導軌放置，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（）A.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向上，B.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下，C.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向上，D.導軌處磁場方向垂直導軌平面向下，【答案】B【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時產生的電動勢滿足由歐姆定律和安培力公式可得再根據(jù)金屬棒ab垂直導軌放置，恰好靜止，可得則金屬棒ab受到的安培力方向沿斜面向上，由左手定則可判定導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下。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、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）（）A. B. C. D.【答案】A【詳解】小球下落的高度為h=πR-R+R=R小球下落過程中，根據(jù)動能定理有mgh=mv2綜上有v=故選A。7.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O點為坐標原點，狹縫右側兩導軌與x軸夾角均為，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O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B.金屬棒到達時，電容器極板上的電荷量為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【詳解】C．根據(jù)楞次定律可知電容器的上極板應帶正電，C錯誤；A．由題知導體棒勻速切割磁感線，根據(jù)幾何關系切割長度為L=2xtanθ，x=vt則產生的感應電動勢為E=2Bv2ttanθ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=2BCv2ttanθ則流過導體棒的電流I==2BCv2tanθA正確；B．當金屬棒到達x0處時，導體棒產生的感應電動勢為E′=2Bvx0tanθ則電容器的電荷量為Q=CE′=2BCvx0tanθB錯誤；D．由于導體棒做勻速運動則F=F安=BIL由選項A可知流過導體棒電流I恒定，但L與t成正比，則F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P隨力F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．8.如圖，發(fā)電機的矩形線圈長為、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、副線圈匝數(shù)分別為、和，兩個副線圈分別接有電阻和，當發(fā)電機線圈以角速度勻速轉動時，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.通過電阻的電流為 B.電阻兩端的電壓為C.與的比值為 D.發(fā)電機的功率為【答案】BC【詳解】AB．由題知理想電流表讀數(shù)為I，則根據(jù)歐姆定律U1=IR1根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關系有，代入數(shù)據(jù)有U0=，U2=再由歐姆定律有U2=I2R2可計算出I2=綜上可知，A錯誤、B正確；C．由于矩形線圈產生的交變電流直接輸入原線圈，則有Emax=NB2L2ω，U0==NBL2ω由選項AB知U0=則C正確；D．由于變壓器為理想變壓器則有P0=P1+P2=U1I+U2I2=I2R1+U2I2代入選項ABC公式有P0=由于矩形線圈產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BC。9.如圖，矩形金屬框豎直放置，其中、足夠長，且桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點，另一端連接一個質量為m的小球，小球穿過桿，金屬框繞軸分別以角速度和勻速轉動時，小球均相對桿靜止，若，則與以勻速轉動時相比，以勻速轉動時（）

A.小球的高度一定降低 B.彈簧彈力的大小一定不變C.小球對桿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【詳解】對小球受力分析，設彈力為T，彈簧與水平方向的夾角為θ，則對小球豎直方向而可知θ為定值，T不變，則當轉速增大后，小球的高度不變，彈簧的彈力不變。則A錯誤，B正確；水平方向當轉速較小時，桿對小球的彈力FN背離轉軸，則即當轉速較大時，F(xiàn)N指向轉軸即則因，根據(jù)牛頓第三定律可知，小球對桿的壓力不一定變大。則C錯誤；根據(jù)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，四個電荷量均為的點電荷分別放置于菱形的四個頂點，其坐標分別為、、和，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（），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.當取某值時，可使得菱形內部只存在兩個電場強度為零的點C.當時，將一帶負電的試探電荷由點移至點，靜電力做正功D.當時，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x軸正方向成傾斜向上【答案】ACD【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O點的合場強為零，在y軸上的兩電荷，無論y0取什么值，因為關于原點對稱，則在O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，關于原點對稱，所以算上原點，合場強為零的點是奇數(shù)個，不會是2個，選項B錯誤；C．由幾何關系可知，坐標為（4l，5l）的A點在第一象限內所在的虛像的垂直平分線的上方；坐標為（0，-3l）的B點在第三象限內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B點電勢能減小，可知電場力做正功，選項C正確；D．若y0=4l，則四個點構成正方形，由對稱可知在點（l，l）處的場強一定沿著過該點與原點連線的方向上；在y軸正向和x正向上的點電荷在（l，l）處的合場強在y軸負向和x負向上的點電荷在（l，l）處的合場強可知（l，l）點的場強沿著MN方向且與x軸從成45°角的方向向下，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x軸正方向成傾斜向上，選項D正確。故選ACD。三、非選題：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題為選考題，考生根據(jù)要求作答．（一）必考題：共62分．11.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（，），直流電源（），滑動變阻器，量程合適的電壓表和電流表，開關和導線若干，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，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（3）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，得到圖像，其中一部分如圖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______（保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?1).(2).C(3).【詳解】（1）[1]電流表負極與滑動變阻器的右端的位置連接，如圖（2）[2]開關閉合，小燈泡閃亮一下后燈絲燒斷，說明通過小燈泡的電流過大。A．電流表內阻非常小，短路幾乎不影響通過小燈泡的電流，與燈絲燒斷無關，A錯誤；B．滑動變阻器滑片接觸不良，無電流通過小燈泡，B錯誤；C．滑動變阻器的滑片開始時置于端，小燈泡部分分壓達到最大，通過電流最大，可能會燒斷小燈泡燈絲，C正確；故選C。（3）根據(jù)小燈泡的伏安特性曲線可知在點時的電壓和電流分別為，根據(jù)歐姆定律可知小燈泡的電阻為12.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系，所用器材有：一端帶滑輪的長木板、輕細繩、的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊（質量為，其上可放鉤碼）、刻度尺，當?shù)刂亓铀俣葹?，實驗操作步驟如下：①安裝器材，調整兩個光電門距離為，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）總動能的增加量及系統(tǒng)總機械能的減少量，結果如下表所示：0.2000.2500.3000.3500.4000.5820.4900.3920.2940.1950.3930.4900.6860.785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)據(jù)為______；（3）若M為橫軸，為縱軸，選擇合適的標度，在圖2中繪出圖像______；若系統(tǒng)總機械能的減少量等于克服摩擦力做功，則物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為______（保留兩位有效數(shù)字）【答案】(1).0.980(2).0.588(3).(4).0.40（0.38~0.42）【詳解】（1）[1]四個鉤碼重力勢能的減少量為（2）[2]對滑塊和鉤碼構成的系統(tǒng)，由能量守恒定律可知其中系統(tǒng)減少的重力勢能為系統(tǒng)增加動能為系統(tǒng)減少的機械能為，則代入數(shù)據(jù)可得表格中減少的機械能為（3）[3]根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點得的圖像為[4]根據(jù)做功關系可知則圖像的斜率為解得動摩擦因數(shù)為（0.38~0.42）13.如圖，一滑雪道由和兩段滑道組成，其中段傾角為，段水平，段和段由一小段光滑圓弧連接，一個質量為的背包在滑道頂端A處由靜止滑下，若后質量為的滑雪者從頂端以的初速度、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，重力加速度取，，，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）滑道段的長度；（2）滑雪者拎起背包時這一瞬間的速度。

【答案】（1）；（2）【詳解】（1）設斜面長度為，背包質量為，在斜面上滑行的加速度為，由牛頓第二定律有解得滑雪者質量為，初速度為，加速度為，在斜面上滑行時間為，落后時間，則背包的滑行時間為，由運動學公式得聯(lián)立解得或故可得（2）背包和滑雪者到達水平軌道時的速度為、，有滑雪者拎起背包的過程，系統(tǒng)在光滑水平面上外力為零，動量守恒，設共同速度為，有解得14.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，極板與可調電源相連，正極板上O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，單個粒子的質量為m、電荷量為q，一足夠長的擋板與正極板成傾斜放置，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，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，長度為，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。。（1）若粒子經電場一次加速后正好打在P點處的粒子靶上，求可調電源電壓的大小；（2）調整電壓的大小，使粒子不能打在擋板上，求電壓的最小值；（3）若粒子靶在負極板上的位置P點左右可調，則負極板上存在H、S兩點（，H、S兩點末在圖中標出）、對于粒子靶在區(qū)域內的每一點，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（）種能量的粒子，求和的長度（假定在每個粒子的整個運動過程中電壓恒定）?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）；【詳解】（1）從O點射出的粒子在板間被加速，則粒子在磁場中做圓周運動，則半徑由解得（2）當電壓有最小值時，當粒子穿過下面的正極板后，圓軌道與擋板OM相切，此時粒子恰好不能打到擋板上，則從O點射出的粒子在板間被加速，則粒子在負極板上方的磁場中做圓周運動粒子從負極板傳到正極板時速度仍減小到v0，則由幾何關系可知聯(lián)立解得（3）設被粒子靶接收到n種能量的粒子中能量最小的粒子，在負極板上方磁場區(qū)域偏轉的軌跡半徑為r0，則，其中由(2)問分析可得，為定值才不能被OM板吸收越小，k越小，粒子靶離C點越近。最小為，由于要求，則k最小取1，此時最小，即CH點的距離當粒子靶向右移動時，增大，粒子靶一定能接收到多種能量的粒子，故（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的題號右側方框涂黑，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．15.兩個內壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內用輕質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中細沙的質量大于B中細沙的質量，重新平衡后，汽缸A內氣體的內能______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B內氣體的內能，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?！敬鸢浮?1).大于(2).①【詳解】[1]對活塞分析有因為A中細沙的質量大于B中細沙的質量，故穩(wěn)定后有；所以在達到平衡過程中外界對氣體做功有則根據(jù)因為氣缸和活塞都是絕熱的，故有即重新平衡后A氣缸內的氣體內能大于B氣缸內的氣體內能；[2]由圖中曲線可知曲線②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②的溫度較高，所以由前面分析可知B氣缸溫度較低，故曲線①表示氣缸B中氣體分子的速率分布。16.某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27℃時，壓強為。（1）