2021年河北省普通高中学业水平选择性考试(河北卷)(解析版).doc
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1、 2021年河北省普通高中学业水平选择性考试物理注意事项: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. 银河系中存在大量的铝同位素,核衰变的衰变方程为,测得核的半衰期为72万年,下列说法正确的是()A. 核的质量等于核的质量B. 核的中子数大于核的中子数C. 将铝同
2、位素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将在144万年后全部衰变为【答案】C【解析】【分析】【详解】A和的质量数均为相等,但是二者原子核中的质子数和中子数不同,所以质量不同,A错误;B核的中子数为个,核的中子数为个,B错误;C半衰期是原子核固有的属性,与外界条件无关,C正确;D质量为的的半衰期为万年,经过万年为个半衰期,剩余质量为,不会全部衰变为,D错误。故选C。2. 铯原子钟是精确的计时仪器,图1中铯原子从O点以的初速度在真空中做平抛运动,到达竖直平面所用时间为;图2中铯原子在真空中从P点做竖直上抛运动,到达最高点Q再返回P点,整个过程所用时间为,O点到竖直平面、
3、P点到Q点的距离均为,重力加速度取,则为()A. 1001B. 1100C. 1200D. 2001【答案】C【解析】【分析】【详解】铯原子做平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,即解得铯原子做竖直上抛运动,抛至最高点用时,逆过程可视为自由落体,即解得则故选C。3. 普朗克常量,光速为c,电子质量为,则在国际单位制下的单位是()A. B. mC. D. 【答案】B【解析】【分析】【详解】根据可得它们的单位为:故选B。4. “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
4、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()A. B. C. D. 【答案】D【解析】【分析】【详解】绕中心天体做圆周运动,根据万有引力提供向心力,可得则,由于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,则飞船的轨道半径则故选D。5. 如图,距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场,磁感应强度大小为,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,导轨平面与水平面夹角为,两导轨分别与P、Q相连,质量为m、电阻为R的金属棒垂直导轨放置,恰好静
5、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,B. 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,C. 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上,D. 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,【答案】B【解析】【分析】【详解】等离子体垂直于磁场喷入板间时,根据左手定则可得金属板Q带正电荷,金属板P带负电荷,则电流方向由金属棒a端流向b端。等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势满足 由欧姆定律和安培力公式可得再根据金属棒ab垂直导轨放置,恰好静止,可得则金属棒ab受到的安培力方向沿斜面向上,由左手定则可判定导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下。故
6、选B。6. 一半径为R的圆柱体水平固定,横截面如图所示,长度为、不可伸长的轻细绳,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Q点时,绳刚好拉直,将小球从Q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. B. C. D. 【答案】A【解析】【分析】【详解】小球下落的高度为h = R - R + R = R小球下落过程中,根据动能定理有mgh = mv2综上有v = 故选A。7. 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B,导轨间距最窄处为一狭缝,取狭缝所在处O点为坐标原点,狭缝右侧
7、两导轨与x轴夹角均为,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O点开始以速度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B. 金属棒到达时,电容器极板上的电荷量为C. 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F做功的功率恒定【答案】A【解析】【分析】【详解】C根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电,C错误;A由题知导体棒匀速切割磁感线,根据几何关系切割长度为L = 2xtan,x = vt则产生的感应电动势为E = 2Bv2ttan由题图可知电容器直接与电源相连,则电容器的电荷量为Q = CE = 2B
8、Cv2ttan则流过导体棒的电流I = = 2BCv2tanA正确;B当金属棒到达x0处时,导体棒产生的感应电动势为E = 2Bvx0tan则电容器的电荷量为Q = CE = 2BCvx0tanB错误;D由于导体棒做匀速运动则F = F安 = BIL由选项A可知流过导体棒电流I恒定,但L与t成正比,则F为变力,再根据力做功的功率公式P = Fv可看出F为变力,v不变则功率P随力F变化而变化;D错误;故选A。二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18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. 如图,发电机的矩形线圈长
9、为、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和,当发电机线圈以角速度匀速转动时,理想电流表读数为I,不计线圈电阻,下列说法正确的是()A. 通过电阻的电流为B. 电阻两端的电压为C. 与的比值为D. 发电机的功率为【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB由题知理想电流表读数为I,则根据欧姆定律U1= IR1根据变压器电压与匝数的关系有,代入数据有U0= ,U2= 再由欧姆定律有U2= I2R2可计算出I2= 综上可知,A错误、B正确;C由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则有Emax= NB2L2,U0= = N
10、BL2由选项AB知U0= 则C正确;D由于变压器为理想变压器则有P0= P1 + P2= U1I + U2I2= I2R1 + U2I2代入选项ABC公式有P0= 由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈,则发电机的功率为P0,D错误。故选BC。9. 如图,矩形金属框竖直放置,其中、足够长,且杆光滑,一根轻弹簧一端固定在M点,另一端连接一个质量为m的小球,小球穿过杆,金属框绕轴分别以角速度和匀速转动时,小球均相对杆静止,若,则与以匀速转动时相比,以匀速转动时()A. 小球的高度一定降低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【答案】BD【解
11、析】【分析】【详解】对小球受力分析,设弹力为T,弹簧与水平方向的夹角为,则对小球竖直方向而可知为定值,T不变,则当转速增大后,小球的高度不变,弹簧的弹力不变。则A错误,B正确;水平方向当转速较小时,杆对小球的弹力FN背离转轴,则即当转速较大时,FN指向转轴即则因 ,根据牛顿第三定律可知,小球对杆的压力不一定变大。则C错误;根据可知,因角速度变大,则小球受合外力变大。则D正确。故选BD。10. 如图,四个电荷量均为的点电荷分别放置于菱形的四个顶点,其坐标分别为、和,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沿y轴对称移动(),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
12、处不为零B. 当取某值时,可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点C. 当时,将一带负电的试探电荷由点移至点,静电力做正功D. 当时,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轴正方向成倾斜向上【答案】ACD【解析】【分析】【详解】A根据场强叠加原理可知,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;B因为在x轴上的两个点电荷在O点的合场强为零,在y轴上的两电荷,无论y0取什么值,因为关于原点对称,则在O点的合场强也为零,在横轴和纵轴上除原点外,出现合场强为零的点,根据对称性可知,一定是成对出现的,关于原点对称,所以算上原点,合场强为零的点是奇数个,不会是2个,选项B错
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