2021年高考物理真题名师评析(河北卷).pdf

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1、2021年 高 考 物 理 真 题 名 师 评 析（河 北 卷）【试 题 评 析】.试 题 考 点 分 布 题 号 题 型 分 值 考 点 难 度 1.单 项 选 择 题 4 原 子 核 易 2 单 项 选 择 题 4 抛 体 运 动 中 3 单 项 选 择 题 4 单 位 制 中 4 单 项 选 择 题 4 万 有 引 力 与 航 天 中 5 单 项 选 择 题 4 磁 场 中 6 单 项 选 择 题 4 机 械 能 中 7 单 项 选 择 题 4 电 磁 感 应 难 8 多 项 选 择 题 6 交 变 电 流 和 变 压 器 中 9 多 项 选 择 题 6 圆 周 运 动 中 10 多 项

2、 选 择 题 6 静 电 场 难 11 实 验 题 6 研 究 小 灯 泡 的 伏 安 特 性 中 12 实 验 题 9 探 究 机 械 能 变 化 量 与 力 做 功 的 关 系 中 13.计 算 题 12牛 顿 运 动 定 律、匀 变 速 直 线 运 动，动 量 守 恒 定 律 中 14.计 算 题 16 带 电 粒 子 在 电 磁 场 中 的 运 动 难 15(1)填 空 题 4 气 体、内 能 和 热 力 学 第 一 定 律 中 15.(2)计 算 题 8 气 体 实 验 定 律 中 16(1)填 空 题 4 简 谐 运 动 中 16(2)计 算 题 8 光 学 中二.试 题 评 析

3、2021年 河 北 省 普 通 高 中 学 业 水 平 选 择 性 考 试 物 理 试 题，依 照 新 课 程 标 准，科 学 设 计 考 试 内 容，优 化 高 考 选 拔 功 能，强 化 综 合 能 力 立 意 与 物 理 学 科 素 养 导 向。今 年 的 物 理 试 题 所 考 查 知 识 点 基 本 上 围 绕 着 主 干 知 识 来 命 题，又 有 创 新 与 变 化，各 部 分 分 值 安 排 比 较 合 理，具 有 一 定 的 区 分 度 和 效 度。选 择 题 第 1 题，以 铝 同 位 素 26Al切 入，考 查 衰 变 和 半 衰 期，第 4 题，以“祝 融 号”火 星

4、车 登 陆 火 星 切 入，彰 显 我 国 科 技 成 就 和 民 族 自 信 心。实 验 题 第 11题 考 查 探 究 小 灯 泡 伏 安 特 性 曲 线，第 1 2题 是 探 究 机 械 能 变 化 量 与 力 做 功 的 关 系，经 典 创 新，这 两 道 题 着 重 考 查 学 生 的 基 本 技 能，彰 显 实 验 探 究 能 力。计 算 题 第 1 3题 以 滑 雪 切 入，将 动 能 定 理、动 量 守 恒 定 律、牛 顿 运 动 定 律 考 查 有 机 结 合，对 学 生 能 力 要 求 较 高，属 于 常 规 能 力 题。第 1 4题 作 为 压 轴 题，考 查 带 电 粒

5、 子 在 电 磁 场 中 运 动，综 合 性 强，对 学 生 的 要 求 高，能 体 现 高 考 的 选 拔 功 能。注 意 事 项：1.答 卷 前，考 生 务 必 将 自 己 的 姓 名、考 生 号、考 场 号、座 位 号 填 写 在 答 题 卡 上。2.回 答 选 择 题 时，选 出 每 小 题 答 案 后，用 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目 的 答 案 标 号 涂 黑。如 需 改 动，用 橡 皮 擦 干 净 后，再 选 涂 其 他 答 案 标 号。回 答 非 选 择 题 时，将 答 案 写 在 答 题 卡 上，写 在 本 试 卷 上 无 效。3.考 试 结 束 后，将 本 试

6、 卷 和 答 题 卡 一 并 交 回。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。1.（2 0 2 1高 考 河 北 物 理）银 河 系 中 存 在 大 量 的 铝 同 位 素 26A1。2 6 A l核 伊 衰 变 的 衰 变 方 程 为 2 6 A 1-2 6 M g+o e,测 得 2 6 A l核 的 半 衰 期 为 72万 年，下 列 说 法 正 确 的 是（）13 12 1A.2 6A l核 的 质 量 等 于 26M g核 的 质 量 B.2 6 A

7、 l核 的 中 子 数 大 于 2 6 M g核 的 中 子 数 C.将 铝 同 位 素 2 6 A l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 26A l将 在 144万 年 后 全 部 衰 变 为 26Mg【参 考 答 案】C【名 师 解 析】26Al核 的 质 量 数 等 于 26Mg核 的 质 量 数，26 Al核 0+衰 变 释 放 核 能，根 据 质 能 方 程，26Al核 的 质 量 略 大 于 26Mg核 的 质 量，选 项 A 错 误；26Al核 的 中 子 数 为 26-13=13,26Mg核 的 中

8、 子 数 为 26-12=14,所 以 26Al核 的 中 子 数 小 于 26Mg核 的 中 子 数，选 项 B 错 误；根 据 放 射 性 元 素 的 半 衰 期 与 元 素 所 处 的 物 理 化 学 状 态 无 关 可 知，将 铝 同 位 素 26Al放 置 在 低 温 低 压 的 环 境 中，其 半 衰 期 不 变，选 项 C 正 确;根 据 半 衰 期 的 物 理 意 义 可 知，银 河 系 中 现 有 的 铝 同 位 素 26Al将 在 144万 年 后 有 3/4衰 变 为 26M g,选 项 D错 误。【名 师 点 评】本 题 考 查 放 射 性 衰 变 和 半 衰 期，属

9、于 基 础 知 识 考 查。2.（2021高 考 河 北 物 理）的 原 子 钟 是 精 确 的 计 时 仪 器。图 1 中 的 原 子 从。点 以 100 m/s的 初 速 度 在 真 空 中 做 平 抛 运 动，到 达 竖 直 平 面 M N 所 用 时 间 为/；图 2 中 钠 原 子 在 真 空 中 从 P 点 做 竖 直 上 抛 运 动，到 达 最 高 1点。再 返 回 尸 点，整 个 过 程 所 用 时 间 为。点 到 竖 直 平 面 M N、P 点 到。点 的 距 离 均 为 0.2 m。重 力 加 速 度 取 g=lm/s2,则/为（）1 2MO f-.N P图 1 图 2A.

10、100：1 B.1：100 C.1：200 D.200：1【参 考 答 案】C【名 师 解 析】由 平 抛 运 动 规 律，0.2=叫，v=100m/s,由 竖 直 上 抛 运 动 规 律，0.2=gg（?）2,联 立 解 得：（二=1：200,选 项 C 正 确。【名 师 点 评】本 题 将 平 抛 运 动 与 竖 直 上 抛 有 机 结 合，难 度 不 大，属 于 基 础 知 识 考 查。3.（2021高 考 河 北 物 理）普 朗 克 常 量=6.626 x 10-34J.s,光 速 为 的 电 子 质 量 为?，则 一 在 国 际 单 位 e m c制 下 的 单 位 是（）A.J/s

11、 B.m C.J m D.m/s【参 考 答 案】Bh J-s h【名 师 解 析】一 的 单 位 为-而 U=lkgm/S2 m,所 以 一 在 国 际 单 位 制 下 的 单 位 是 m,选 项 Bm c kg-m/s m c正 确。【名 师 点 评】单 位 制 属 于 基 础 知 识，本 题 通 过 普 朗 克 常 量 考 查，经 典 创 新。4.（2021高 考 河 北 物 理）“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

12、 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（）【参 考 答 案】DM m 27t【名 师 解 析】对 飞 船 沿 圆 轨 道 绕 火 星 飞 行，山 万 有 引 力 提 供 向 心 力，G-S=m jI I（k/）2,对 地 球 同 步 卫 M m 2兀 星，由 万 有 引 力 提 供 向 心 力，G）2,又 M 火=0.1M地，T=2T7,联 立 解 得

13、：该 飞 船 的 轨 道 r n半 径 与 地 球 同 步 卫 星 的 轨 道 半 径 的 比 值 约 为：=,选 项 D 正 确.r v 52【名 师 点 评】本 题 考 查 万 有 引 力 定 律 和 牛 顿 运 动 定 律、圆 周 运 动，情 景 新，属 于 基 础 知 识 考 查，难 度 不 大。5.（2021高 考 河 北 物 理）如 图，距 离 为 的 两 平 行 金 属 板 P、。之 间 有 一 匀 强 磁 场，磁 感 应 强 度 大 小 为 勺，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

14、 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 纥，导 轨 平 面 与 水 平 面 夹 角 为 0,两 导 轨 分 别 与 尸、。相 连。质 量 为，小 电 阻 为 R 的 金 属 棒 时 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，v=B.导 轨 处 磁 场 的 方 向 垂 直 导 轨 平 面 向 下，v=meR tanOC.导

15、 轨 处 磁 场 的 方 向 垂 直 导 轨 平 面 向 上，=B B Ld1 2meR tan 0D.导 轨 处 磁 场 的 方 向 垂 直 导 轨 平 面 向 下，=B B LdI 2【参 考 答 案】B【名 师 解 析】由 左 手 定 则 可 知 正 离 子 偏 向 Q 板，ab中 电 流 方 向 从 a 指 向 b。金 属 棒 ab垂 直 导 轨 放 置，恰 好 静 止，说 明 金 属 棒 所 受 安 培 力 沿 导 轨 向 上，由 左 手 定 则 可 判 断 出 导 轨 处 磁 场 的 方 向 垂 直 导 轨 平 面 向 下。一 束 速 度 大 小 为 v 的 等 离 子 体 垂 直

16、 于 磁 场 喷 入 板 间，产 生 的 感 应 电 动 势 E=B|dv,金 属 棒 a b 中 电 流 I=E/R,受 me/?sin 0到 沿 倾 斜 导 轨 向 上 的 安 培 力 F=BJL,山 平 衡 条 件，F=mgsinO,联 澄 解 得“=选 项 B 正 确。B B Ld1 2【名 师 点 评】本 题 将 磁 流 体 发 电 机 和 安 培 力 平 衡 有 机 结 合，考 查 相 关 知 识 点，难 度 中 等。6.（2021高 考 河 北 物 理）一 半 径 为 R 的 圆 柱 体 水 平 固 定，横 截 面 如 图 所 示，长 度 为 兀 R、不 可 伸 长 的 轻 细

17、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。点 时，绳 刚 好 拉 直。将 小 球 从。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.Y（2+7i）gR B.pngR C.J2（l+7i）gR 0.2y/gR【参 考 答 案】A【名 师 解 析】小 球 从 Q 点 下 落，机 械 能 守 恒，mg（R+xR/2）=；mv2,解 得 v=J（2+7t）gH,选

18、项 A 正 确。【名 师 点 评】本 题 考 查 机 械 能 守 恒 定 律，情 景 新，属 于 基 础 知 识 考 查。7.（2021高 考 河 北 物 理）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 瓦 导 轨 间 距 最 窄 处 为 一 狭 缝，取 狭 缝 所 在 处。点 为 坐 标 原 点。狭 缝 右 侧 两 导 轨 与 x 轴 夹 角 均 为 0,一 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。点 开 始 以 速 度

19、 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 28CV2tanOB.金 属 棒 到 达 x 时，电 容 器 极 板 上 的 电 荷 量 为 BCVx tanO0 0C.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 尸 做 功 的 功 率 恒 定【参 考 答 案】A【名 师 解 析】在 外 力 尸 作 用 下 从 O 点 开 始 以 速 度 n 向 右 匀 速 运 动，其 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 有 效 长 度 为 乙

20、=2wtan 9,在 回 路 内 产 生 的 感 应 电 动 势 E=BLv=2Bv2rtan。，在 时 间 内 电 容 器 极 板 上 电 荷 量 增 加 g=CZE,=2Bv2tan。通 过 金 属 棒 的 电 流 为 1=/=2BCv2 tan。，选 项 A IE确；金 属 棒 到 达 时，其 切 割 磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势 的 有 效 长 度 为 L=2x（）tan。，在 回 路 内 产 生 的 感 应 电 动 势 E=BLv=28i，.%tan0，电 容 器 极 板 上 的 电 荷 量 为 Q=CE=2 3CnXotanO，选 项 B 错 误；山 楞 次 定 律 可

21、判 断 出 金 属 棒 运 动 过 程 中，电 容 器 的 上 极 板 带 正 电，选 项 C 错 误；金 属 棒 运 动 过 程 中，金 属 棒 所 受 安 培 力 F、=BIL=BI 2wtan。，金 属 棒 匀 速 运 动，F=FA，外 力 厂 做 功 的 功 率 P=Fv随 时 间 增 大，选 项 D 错 误。A【名 师 点 评】本 题 将 电 磁 感 应、电 容 器 充 电 有 机 结 合，考 查 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律、楞 次 定 律 及 其 相 关 知 识 点，综 合 性 强，难 度 较 大。二、多 项 选 择 题：本 题 共 3 小 题，每 小 题 6 分，共 1

22、8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。8.（2021高 考 河 北 物 理）如 图，发 电 机 的 矩 形 线 圈 长 为 2乙、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“、和，两 个 副 线 圈 分 别 接 有 电 阻 R 和 汽。0 1 2 1 2当 发 电 机 线 圈 以 角 速 度 匀 速 转 动

23、时，理 想 电 流 表 读 数 为 不 计 线 圈 电 阻，下 列 说 法 正 确 的 是（）n IR2-1nc 鹿 I CA.通 过 电 阻 R 的 电 流 为 B.电 阻 R 两 端 的 电 压 为 2n22c.%”的 比 值 为 号 做 D.发 电 机 的 功 率 为 3-二 一/no【参 考 答 案】BC【名 师 解 析】当 发 电 机 线 圈 以 角 速 度 3 匀 速 转 动 时，产 生 的 感 应 电 动 势 最 大 值 为 E,”=N 8 2L2 3,有 效 值 为 inE=E，*=E BL2 3,理 想 变 压 器 原 线 圈 输 入 电 压 为 U E=0 N B L 2

24、3,匝 数 为 n l 的 副 线 圈 输 出 电 压 nU=lR f由 变 压 器 变 压 公 式 状 二 一，可 知，*与 勺 的 比 值 为 一 i i iJ2NBL（=一-,选 项 C 正 确；由 变 压 IR1U n器 变 压 公 式 一 二 一 U n 1八 n IR c解 得 电 阻 为 两 端 的 电 压 为 勺 丁 选 项 B 正 确；通 过 电 阻&的 电 流 为 12=n IRq/R 产 p1 1 nRI 2 n IR nIR一 选 项 A 错 误：发 电 机 的 功 率 为 P=+以 5+金，选 项 D 错 误。I 2【名 师 点 评】本 题 将 交 流 发 电 机 和

25、 变 压 器 有 机 结 合，考 查 相 关 知 识 点，属 于 综 合 性 考 查。9.（2 0 2 1高 考 河 北 物 理）如 图，矩 形 金 属 框 M A Q P竖 直 放 置，其 中 M N、P Q 足 够 长，且 P。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，的 小 球，小 球 穿 过 尸。杆。金 属 框 绕 轴 分 别 以 角 速 度 8 和 匀 速 转 动 时，小 球 均 相 对 P Q 杆 静 止。若（0（0,则 与 以 S 匀 速 转 动 时 相 比，以 匀 速 转 动 时（)A.小 球 的 高 度 一 定 降 低

26、 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【参 考 答 案】BD【名 师 解 析】对 小 球 受 力 分 析，设 轻 弹 簧 弹 力 为 日 尸 轻 弹 簧 与 水 平 方 向 的 夹 角 为。，在 竖 直 方 向，由 于 P Q杆 光 滑，其 轻 弹 簧 拉 力 沿 杆 方 向 向 上 的 分 力 等 于 小 球 重 力，剑。=吆，小 球 均 相 对 P。杆 静 止，。角 不 变，所 以 所 以 弹 簧 弹 力 的 大 小 一 定 不 变，小 球 高 度 不 变，选 项

27、A 错 误 B 正 确；轻 弹 簧 拉 力 沿 水 平 方 向 的 分 力 和 杆 对 小 球 的 弹 力 的 合 力 提 供 向 心 力。当 转 速 较 小 时,，杆 对 小 球 的 弹 力 背 离 转 轴，F7cos。32,解 得 FN=Frcos 0-32；当 转 速 较 大 时,杆 对 小 球 的 弹 力 指 向 转 轴,Ffos 0 32,解 得、,=,“32-Fos9,因 所 以 由 牛 顿 第 三 定 律 可 知，小 球 对 杆 压 力 的 大 小 不 一 定 变 大，选 项 C 错 误；由 匀 速 圆 周 运 动 的 向 心 力 公 式 尸=mr32可 知，以 匀 速 转 动

28、时，所 需 的 向 心 力 增 大，小 球 所 受 合 外 力 的 大 小 一 定 变 大，选 项 D 正 确。【名 师 点 评】本 题 采 用 情 景 新 考 查 受 力 分 析、匀 速 圆 周 运 动，属 于 综 合 性 考 查，具 有 一 定 难 度。10.（2021高 考 河 北 物 理）如 图，四 个 电 荷 量 均 为 q（q O）的 点 电 荷 分 别 放 置 于 菱 形 的 四 个 顶 点，其 坐 标 分 别 为（4/,0）、（-47,0）,（0,y）和（0,-y）,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 0 0沿 y

29、 轴 对 称 移 动（。0）。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 y 取 某 值 时，可 使 得 菱 形 内 部 只 存 在 两 个 电 场 强 度 为 零 的 点 0C.当 y=8/时，将 一 带 负 电 的 试 探 电 荷 由 点（4/,5/）移 至 点（0,-3/）,静 电 力 做 正 功 0D.当 y=4/时，将 一 带 负 电 的 试 探 电 荷 放 置 在 点（/,/）处，其 所 受 到 的 静 电 力 方 向 与 x 轴 正 方 向 成 45。倾 0斜 向 上【参 考 答 案】A C D【名

30、师 解 析】四 个 电 荷 量 均 为 4（40）的 点 电 荷 分 别 放 置 于 菱 形 的 四 个 顶 点，除 无 穷 远 处 之 外，菱 形 外 部 电 场 强 度 处 处 不 为 零，选 项 A 正 确；因 为 在 x轴 上 的 两 个 点 电 荷 在。点 的 合 场 强 为 零，在 y轴 上 的 两 个 点 电 荷，无 论 取 何 值，因 为 关 于 原 点 对 称，则 在。点 的 合 场 强 为 零。在 横 轴 和 纵 轴 上 除 了 原 点 外，根 据 对 称 性 可 知，出 现 合 场 强 为 零 的 点 一 定 是 成 对 出 现 的，所 以 菱 形 内 部 电 场 强 度

31、 为 零 的 点 一 定 是 奇 数 个，不 会 是 2 个，选 项 B 错 误；由 几 何 关 系 可 知，当 y=8/时，坐 标 为（4/,5/）0的 A 点 在 第 I象 限 菱 形 边 的 垂 直 平 分 线 的 上 方；坐 标 为（0,-3/）的 B 点 第 III象 限 菱 形 边 的 垂 直 平 分 线 的 上 方；且 到 达 虚 线 的 距 离 相 等 由 电 势 叠 加 原 理 可 知，B 点 的 电 势 高 于 A 点，带 负 电 荷 的 试 探 电 荷 在 A 点 的 电 势 能 较 大，所 以 当 y=8/时，将 一 带 负 电 的 试 探 电 荷 由 点（4/,5/）

32、移 至 点（0,-3/）,电 势 能 减 0小，静 电 力 做 正 功，选 项 C 正 确：当 y=4/时，四 个 点 电 荷 位 于 正 方 形 的 四 个 顶 点，由 对 称 性 可 知 在 点（/,/）处 的 场 强 方 向 一 定 沿 着 该 点 0与 原 点 连 线 方 向 上，在 y 轴 正 方 向 和 x轴 正 方 向 的 点 电 荷 在 点（/,/）处 的 合 场 强 为 丁,2乡-万 _ g1；广；/，/+F 5忘 2在 y轴 负 方 向 和 x轴 负 方 向 的 点 电 荷 在 点（/,I）处 的 合 场 强 为r-句 2闻 向 kq _L U 2 5 F W 如 飞 回:

33、,由 电 场 叠 加 原 理 可 知，点（/）处 电 场 强 度 方 向 沿 着 M N 方 向 与 x 轴 负 方 向 成 45。倾 斜 向 下，所 以，将 一 带 负 电 的 试 探 电 荷 放 置 在 点（小）处，其 所 受 到 的 静 电 力 方 向 与 x轴 正 方 向 成 45。倾 斜 向 上，选 项 D 正 确。【名 师 点 评】本 题 考 查 静 电 场 的 电 场 叠 加，难 度 较 大，能 力 要 求 高。三、非 选 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 选 考 题，考 生 根 据 要 求 作 答

34、.（一）必 考 题：共 62分.II.（6 分）（2021高 考 河 北 物 理）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（6.3V,0.15 A）,直 流 电 源（9V）,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

35、答 案 标 号）。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/-。图 像，其 中 一 部 分 如 图 3 所 示。根 据 图 像 计 算 出 尸 点 对 应 状 态 下 小 灯 泡 的 电 阻 为。（保 留 三 位 有 效 数 字）。if.mA图 3【参 考 答 案】（D（2）C（3）27.0【名 师 解 析】（1）电 流 表 负 极 接 线 柱 导 线 马 滑 动 变 阻 器 的

36、 右 端 的 b 位 置 连 接。（2）开 关 闭 合，小 灯 泡 闪 亮 一 下 后 熄 火，观 察 发 现 灯 丝 被 烧 断，原 因 可 能 是：滑 动 变 阻 器 的 滑 片 开 始 时 置 于 b 端，小 灯 泡 部 分 分 电 压 达 到 最 大，通 过 小 灯 泡 的 电 流 过 大，烧 断 小 灯 泡 灯 丝，选 项 C 正 确。（3）根 据 小 灯 泡 的 I-U 图 像，可 知 P 点 对 应 状 态 的 电 压 U=2V,电 流 I=74mA,根 据 欧 姆 定 律 I=U/R可 知 小 灯 泡 的 电 阻 为 R=27.0 Q o12.（9 分）（2021高 考 河 北

37、 物 理）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、50 g 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 200 g,其 上 可 放 钩 码）、刻 度 尺。当 地 重 力 加 速 度 为 9.80 m/s 2。实 验 操 作 步 骤 如 下:遮 光 条 光 电 门 1 光 电 门 2即 安 装 器 材，调 整 两 个 光 电 门 距 离 为 50.00 cm,轻 细 绳 下 端 悬 挂 4 个 钩 码，

38、如 图 1所 示；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；保 持 绳 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；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 V、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.及 系 统 总 机 械 能 的

39、 减 少 量 A E,结 果 如 下 表 所 示：kM/kg0.200 0.250 0.300 0.350 0.400A E/Jk0.587 0.490 0.392 0.294 0.195AE/J 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 中 的 表 格 所 缺 数 据 为；（3）若 M 为 横 轴，A E 为 纵 轴，选 择 合 适 的 标 度，在 图 2 中 绘 出 A E-M 图 像；【名 师 解 析】（1）实 验 中 轻

40、细 绳 所 悬 挂 四 个 钩 码 重 力 势 能 的 减 少 量 为 Ep=4mgL=4X0.05X9.8义 0.5J=0.980J；（2）对 滑 块 和 钩 码 构 成 的 系 统，由 能 量 守 恒 定 律，系 统 减 少 的 机 械 能=-4=0.980J-0.392J=0.588J,即 步 骤 中 的 表 格 所 缺 数 据 为 0.588J：（3）根 据 表 格 中 的 数 据，绘 出 A E-M 图 像；（4）根 据 功 能 关 系，=UMgL,E M 图 像 斜 率 为*=1.96,即=UgL,解 得 U=0.4.13.（11分）（2021高 考 河 北 物 理）如 图，一 滑

41、 雪 道 由 和 8 c 两 段 滑 道 组 成，其 中 A 3 段 倾 角 为 0,3 C 段 水 平，4 8 段 和 段 由 一 小 段 光 滑 圆 弧 连 接。一 个 质 量 为 2 k g 的 背 包 在 滑 道 顶 端 A 处 由 静 止 滑 下，若 1 s后 质 量 为 48 k g 的 滑 雪 者 从 顶 端 以 1.5m/s的 初 速 度、3 m/s2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 口=,重 力 加 速 度 取 g=l（）m/s2,

42、s i n=K，cos=!|,忽 略 空 气 阻 力 及 拎 包 过 程 中 滑 雪 者 与 背 包 的 重 心 变 化。求:C（1）滑 道 A 8 段 的 长 度；（2）滑 雪 者 拎 起 背 包 时 这 一 瞬 间 的 速 度。【名 师 解 析】（D 设 斜 面 长 度 为 L,背 包 质 量 为 吗=2kg,在 斜 面 上 滑 行 时 加 速 度 为 4,Wjgsin 8-U/77jgeos 9=%a.解 得：4=2m/s2。滑 雪 者 质 量 mf48kg,初 速 度 为 v0=1.5m/s,加 速 度 为 a2=3m/s2,在 斜 面 上 滑 行 时 间 时 间 为 t,落 后 时

43、间 tO=ls,则 背 包 的 滑 行 时 间 为 f+/由 匀 变 速 直 线 运 动 规 律，A=彳 乜 了 L=%+22,2联 立 解 得：l=2s（l=-ls舍 去），L=9m（2）设 背 包 和 滑 雪 者 到 达 水 平 轨 道 时 的 速 度 分 别 为 匕、与，有!=aj（r+ro）=6m/s.匕=vO+a,t=7.5m/s滑 雪 者 拎 起 背 包 的 过 程，系 统 在 光 滑 水 平 面 上 所 受 合 外 力 为 零，动 量 守 恒，设 共 同 速 度 为 v,有 用 用+叫 V=（/,+/H,）V解 得：v=7.44m/s14.（16分）（2021高 考 河 北 物

44、理）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。点 处 的 粒 子 源 垂 直 极 板 向 上 发 射 速 度 为）、带 正 电 的 粒 子 束，单 个 粒 子 的 质 量 为，、电 荷 量 为 口。一 足 够 长 的 挡 板。”与 正 极 板 成 37。倾 斜 放 置,用 于 吸 收 打 在 其 上 的 粒 子。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

45、靶（忽 略 靶 的 大 小），用 于 接 收 从 上 方 打 入 的 粒 子，C P 长 度 为 L。忽 略 栅 极 的 电 场 边 缘 效 应、粒 子 间 的 相 互 作 用 及 0_ 3粒 子 所 受 重 力，sin37=-o（1）若 粒 子 经 电 场 一 次 加 速 后 正 好 打 在 尸 点 处 的 粒 子 靶 上，求 可 调 电 源 电 压。的 大 小；o（2）调 整 电 压 的 大 小，使 粒 子 不 能 打 在 挡 板 上，求 电 压 的 最 小 值 U；min（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

46、点（C 4 cp 2）种 能 量 的 粒 子，求 C H 和 C S 的 长 度（假 定 在 每 个 粒 子 的 整 个 运 动 过 程 中 电 压 恒 定）。【名 师 解 析】（D 从。点 射 出 的 粒 子 经 电 场 一 次 加 速，由 动 能 定 理 1,1：带 电 粒 子 正 好 打 在 P 点 处 的 粒 子 靶 上，在 磁 场 中 做 匀 速 圆 周 运 动 的 轨 迹 半 径 r=L0/2.V2洛 伦 兹 力 提 供 向 心 力，qvB=m一 r联 立 解 得：Uo=8m 2g。（2）当 电 压 为 最 小 值 时，粒 子 穿 过 下 面 的 正 极 板 后，圆 轨 道 与 挡

47、 板 0 M 相 切，此 时 粒 子 恰 好 不 能 打 到 挡 板 上，则 qvB=m 粒 子 在 负 极 板 上 方 的 磁 场 中 做 匀 速 圆 周 运 动，V*=m T粒 子 从 负 极 板 传 到 正 极 板 时 速 度 仍 减 小 到%,则 2 产 一-+r由 几 何 关 系，sin37-U=迪 联 立 解 得：v=4Vo/3,2（3）设 粒 子 第 一 次 经 过 电 场 加 速，在 负 极 板 上 方 磁 场 区 域 偏 转 的 轨 迹 半 径 为 rO,若 粒 子 在 电 场 中 加 速 电 压 小 于 Umin,粒 子 穿 过 正 极 板 下 方 磁 场 运 动 时,U=

48、强 H 点），为 粒 子 通 过 极 板 电 压 皿 1初 时,示）。由（2）的 计 算 可 知，、=会 被 O M 板 吸 收。则 第 一 次 出 现 能 吸 收 两 种 能 量 的 位 置（即 粒 子 第 二 次 从 上 方 打 到 负 极 板 位 置（轨 迹 如 图 中 蓝 色 线 条 所1则 CH=4r-2r=9U=这 极 板 电 压 大 于 皿 I初 时，粒 子 均 不 会 被 0 M 吸 收，可 以 经 过 正 极 板 下 方 磁 场 偏 转，回 到 负 极 板 上 方 磁 场 中，偏 转 后 打 在 负 极 板 上。则 H 点 右 方 的 点 的 粒 子 靶 都 可 以 接 受

49、到 n（n 2 2）种 能 量 的 粒 子，即 CS（二）选 考 题：共 1 2分。请 考 生 从 2 道 题 中 任 选 一 题 作 答，并 用 2 B铅 笔 将 答 题 卡 上 所 选 题 目 对 应 的 题 号 右 侧 方 框 涂 黑，按 所 涂 题 号 进 行 评 分；多 涂、多 答，按 所 涂 的 首 题 进 行 评 分；不 涂，按 本 选 考 题 的 首 题 进 行 评 分。15.【选 修 3-3（12分）（1）（4 分）（2021高 考 河 北 物 理）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

50、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 8 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 8 内 气 体 的 内 能。图 2 为 重 新 平 衡 后 A、8 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。akzz/zz/i图 1各 速 率 区 间 的 分 了 数 占 总 分 了 数 的 百 分 比 图 2