河北高中物理高考真题.docx
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河北高中物理高考真题
2021河北高中物理高考真题
1、银河系中存在大量的铝同位素26Al。
26Al核β+衰变的衰变方程为
,测得26Al核的半衰期为72万年。
下列说法正确的是
A.26Al核的质量等于26Mg核的质量
B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C.将铝同位素26Al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26Mg将在144万年以后全部衰变为26Mg
2、铯原子钟是精确的计时仪器。
图1中铯原子从O点以100m/s的初速度在真空中做平抛运动,到达竖直平面MN所用时间为t1;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t2。
O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2m。
重力加速度取g=10m/s2。
则t1:
t2为
A.100:
1
B.1:
100
C.1:
200
D.200:
1
3、普朗克常量h=6.626×10-34J▪s,光速为c,电子质量为me,则
在国际单位制下的单位是
A.J/s B.m C.J▪m D.m/s
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。
己知一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量的为地球质量的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.
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B1,束遠度大小为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B2导轨平面与水平面夹角为θ,两导轨分别与P、Q相连。
质量为m、电阻为R的金属棒ab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.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向上,
B.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向下,
C.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向上,
D.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向下,
6、一半径为R的圆柱体水平固定,横截面如图所示。
长度为πR、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,不计空气阻カ)
A.
B.
C.
D.
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。
狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ,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2BCv2tanθ
B.金属棒到达x0时,电容器极板上的电荷量为BCvx0tanθ
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
8、如图,发电机的矩形线圈长为2L、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n0、n1和n2,两个副线圈分别接有电阻R1和R2.当发电机线圈以角速度ω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R2的电流为
B.电阻R2两端的电压为
C.n0与n1的比值为
D.发电机的功率为
9、如图,矩形金属框MNQP竖直放置,其中MN、PQ足够长,且PQ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PQ杆。
金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω'匀速转动时,小球均相对PQ杆静止。
若ω'>ω,则与以ω匀速转动相比,以ω'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
10、如图,四个电荷量均为q(q>0)的点电荷分别放置于菱形的四个顶点,其坐
标分别为(4l,0)、(-4l,0)、(0,y0)、(0,-y0),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(y0≠0)。
下列说法正确的是
A.除无穷远之外,菱形外部电场强度处处不为零
B.当y0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y0=8l时,将一带负电的的试探电荷由点(4l,5l)移至点(0,-3l),静电力做正功
D.当y0=4l时,将一带负电的试探电荷放置在点(l,l)处,其所受到的静电力方向与x轴正方向成45°倾斜向上。
11、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,0.15A),直流电路(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)按照图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
I-U图像,其中一部分如图3所示。
根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为Ω(保留三位有效数字)。
12、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、50g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200g,其上可放钩码)、刻度尺。
当地重力加速度为9.80m/s2。
实验操作步骤如下:
①安装器材,调整量个光电门距离为50.00cm,轻细绳下段悬挂4个钩码,如图1所示;
②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;
③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数量,重复上述步骤;
④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M、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△Ek及总机械能的减少量△E,如下表所示:
回答下列问题:
(1)实验中轻细绳所悬挂的钩码重力势能的减少量为J(保留三位有效数字);
(2)步骤④中的表格所缺数据为J;
(3)以M为模板,△E为纵轴,选择合适的标度,在图2中绘出△E-M图像;
若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功,则滑块与木板之间的动摩擦因数为(保留三位有效数字)。
13、如图,一滑雪道出AB和BC两段滑道组成,其中AB段倾角为θ,BC段水平,AB段和BC段由一小段光滑圆弧连接。
一个质量为2kg的背包在滑道顶端A处由静止滑下,若1s后质量为48kg的滑雪者从顶端以1.5m/s的初速度、3m/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μ=
,重力加速度取g=10m/s²,sinθ=
,cosθ=
,忽略空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心变化。
求∶
(1)滑道AB段的长度;
(2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。
14、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O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m、电荷量为q。
一足够长的挡板OM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点处放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收从上方打入的粒子,CP长度为L0。
忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力sin37°=
.
(1)若粒子经电场一次加速后正好打在P点处的粒子靶上,求可调电源电压Uo的大小。
(2)调整电压的大小,使粒子不能打在挡板OM上,求电压的最小值Umin;
(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两点(CH≤CP≤CS,H、S两点未在图中标出),对于粒子靶在HS区域内的每一点,当电压从零开始连续缓慢增加时,粒子靶均只能接收到n(n≥2)种能量的粒子,求CH和CS的长度(假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定)。
15、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B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")气缸B中气体的内能,图2为重新平衡后A、B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。
16、某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气,温度为27℃时,压强为3.0×103Pa。
(i)当夹层中空气温度升至37℃,求此时夹层中空气的压强;
(ii)当保温杯外层出现裂隙,静置足够长时间,求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值。
设环境温度为27℃时,压强为1.0×105Pa。
17、如图,一弹簧振子沿x轴做简谐运动,振子零时刻向右经过A点,2s时第一次经过B点,已知振子经过A、B两点时的速度大小相等,2s内经过的路程为6m,则该简谐运动的周期为s,振幅为m。
18、将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置,圆心上下错开一定距离,如图所示。
用一束单色光滑半径照射半圆柱体A,设圆心处入射角为θ。
当θ=60°时,A右侧恰好无光线射出;当θ=30O时,有光线沿B的半径射出,射出位置与A的圆心相比下移h。
不考虑多次反射。
求∶
(i)半圆柱体对该单色光的折射率;
(ii)两个半圆柱体之间的距离d。
============参考答案============
一、未分类
1、C
【分析】
原子核的质量数与质量不同;质子与中子统称为核子,质量数等于质子数与中子数之和,核电荷数等于质子数,根据质量数与核电荷数求出中子数,然后分析答题;半衰期是由原子核本身的性质决定的,与原子核所处的环境无关;根据26Al核的半衰期分析答题。
【解答】解:
A、26Al核的质量数等于26Mg核的质量数,
衰变过程释放出
核的质量与26Mg核的质量不相等,故A错误;
B、26Al核的中子数N铝=(26-13)个=13个,26Mg核的中子数N镁=(26-12)个=14个,26Al核的中子数小于26Mg核的中子数,故B错误;
C、半衰期由原子核本身结构决定,与外界环境无关,将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中,其半衰期不变,故C正确;
D、26Al核的半衰期为72万年,银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后的剩余量n=
,则河系中现有的铝同位素26Al在144万年后没有全部衰变为26Mg,故选:
C。
2、C
【分析】图1中铯原子做平抛运动,图2中铯原子做竖直上抛运动,应用运动学公式求出运动时间之比。
【解答】解:
由题意可知,O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2m,设d=0.2m
图1中铯原子做平抛运动,平抛运动的初速度v0=100m/s,水平方向:
d=v0t1,
代入数据解得:
t1=0.002s
图2中铯原子做竖直上抛运动,上升时间与下降时间相等,为
由匀变速直线运动的位移-时间公式得:
d=
代入数据解得:
t2=0.4s,
则
,故C正确,ABD错误。
故选:
C。
3、B
【分析】国际单位制规定了七个基本物理量,这七个基本物理量要牢记,同时明确物理公式可以直接进行单位的推导。
【解答】
在国际单位制下的导出单位为J•s/(kg•m•s-1),又因1J=1N•m,1N=1kg•m•s-2,代入导出单位中计算可得其单位为m.故ACD错误,B正确。
故选:
B。
4、D
【分析】“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行,某飞船沿圆轨道绕火星飞行,地球同步卫星三种情况均是万有引力提供向心力,表示出周期的表达式,再求出轨道半径之比。
【解答】解:
环绕天体m绕中心天体M做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有:
环绕天体的半径与周期的关系为:
所以飞船绕火星的轨道半径r飞与同步卫星绕地球的轨道半径r同之比为:
,故ABC错误,D正确。
故选:
D。
5、B
【分析】此题为磁流体发电机模型,等离子体进入磁场后,正负离子受到洛伦兹力发生偏转,依据左手定则判断正负离子的偏转方向,得到金属板P、Q的带电性质,得到金属棒ab中电流方向;金属棒ab恰好静止,由受力平衡条件判断出所受安培力的方向并求出电流大小,再依据左手定则判断出导轨处磁场的方向;等离子体的正负离子在磁场B1中受到电场力与洛伦兹力,稳定后此二力平衡,由闭合电路欧姆定律求出平行金属板P、Q之间的电压,由
求出板间电场强度,由等离子体受到电场力等于洛伦兹力,求出等离子体的速度大小。
【解答】解:
平行金属板P、Q之间磁感应强度方向由N极指向S极,由左手定则判断,等离子体中的正离子向金属板Q偏转,负离子向金属板P偏转,可知金属板Q带正电荷(电源正极),金属板P带负电荷(电源负极),金属棒ab中电流方向由a流向b,已知磁场B2的方向垂直导轨平面,由左手定则可知,金属棒ab所受安培力平行于导轨平面向上或者向下,金属棒ab处于静止,由受力平衡条件判断其所受安培力沿导轨平面向上,再由左手定则判断出导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下。
金属棒ab恰好静止,由受力平衡可得:
B2IL=mgsinθ,
由闭合电路欧姆定律可得,平行金属板P、Q之间的电压U=IR,
金属板P、Q之间电场强度
等离子体的正负离子在磁场B1中受到电场力与洛伦兹力,稳定后此二力平衡,则qvB1=qE,联立解得
,故B正确,ACD错误。
故选:
B。
6、A
【分析】先根据几何关系求出小球下降的高度,再由机械能守恒定律求小球的速度大小。
【解答】解:
小球从开始下落到与圆柱体未接触部分的细绳竖直时,小球下降的高度为:
取小球在末位置的重力势能为零,由机械能守恒定律有:
mgh=
解得:
,故A正确,BCD错误。
故选:
A。
7、A
【分析】金属棒切割磁感线相当于电源,切割有效长度逐渐增加,感应电动势逐渐增大,给所连接的电容器充电,由电流定义式I=
为切入点,由电容的定义式Q=CU,电容器的电压总是等于感应电动势,动生感应电动势的计算公式E=BLv,分析L与位移的几何关系,推导电容器的电荷量Q的表达式,得到△Q的表达式,从而得到电流的表达式;由右手定则或者楞次定律判断感应电流方向;由金属棒受力平衡F=F安=BIL,再由P=Fv判断外力的功率是否恒定。
【解答】解:
C、金属棒沿x轴正方向匀速运动切割垂直纸面向里的磁感线,发生电磁感应现象,金属棒相当于电源,由右手定则判断,金属棒中电流方向向上,金属棒上端为电源正极,可知电容器的上极板带正电,故C错误;
A、以金属棒开始运动时为计时零时刻,设金属棒在0-t时间内运动位移为x,
在t时刻金属棒在导轨间的长度L=2xtanθ,
此时金属棒在导轨间的电动势E=BLv,
电容器的电压U=E,
电容器的电量Q=CU=2BCvxtanθ,
在t-(t+△t)(△t趋近于零)时间内,金属棒的位移由x增加到(x+△x),则
电容器的电量增加量△Q=2BCv•△x•tanθ,
通过金属棒的电流I=
,其中
=v,
可得I=2BCv2tanθ,故A正确;
B、由A选项的分析结果Q=2BCvxtanθ,可知金属棒到达x0时,电容器极板上的电荷量为2BCvx0tanθ,故B错误;
D、由A选项的分析结果I=2BCv2tanθ,可知流过金属棒的电流恒定,由F安=BIL,金属棒在导轨间的长度L不断增加,其所受安培力不断增大,金属棒做匀速直线运动,由受力平衡可知,外力F的大小等于安培力,即外力F不断增大,由P=Fv可知外力F做功的功率不断增加,故D错误。
故选:
A。
8、BC
【分析】根据欧姆定律可得副线圈n1两端电压,根据交流电电动势的最大值表达式、最大值与有效值的关系以及变压器的变压比可得n0与n1的比值;
由变压器的变压比可得电阻R2两端的电压;
根据欧姆定律,可得通过电阻R2的电流;
发电机的功率P总等于R1消耗的功率加上R2消耗的功率。
【解答】解:
C、副线圈n1两端电压U1=IR1,
根据交流电电动势的最大值表达式:
Em=NBSω=N•B•L•2L•ω=2NBL2ω,
交流电电动势的有效值:
由变压器的变压比得:
,,故C正确;
B、对于副线圈n1、n2,由变压器的变压比:
,
得:
,故B正确;
A、根据欧姆定律,通过电阻R2的电流:
,故A错误;
D、R1消耗的功率:
PR1=I2R1
R2消耗的功率:
发电机的功率
,故D错误。
故选:
BC。
9、BD
【分析】小球在水平面内做匀速圆周运动,由合外力提供向心力,根据小球在竖直方向受力平衡,分析小球的高度和弹簧的弹力如何变化,由向心力公式列式分析杆对小球的作用力如何变化,即可由牛顿第三定律分析小球对杆的压力变化情况。
由向心力公式Fn=mω2r分析小球所受合外力变化情况。
【解答】解:
AB、小球在水平面内做匀速圆周运动,由合外力提供向心力,如图所示,小球在竖直方向受力平衡,则Fcosα=mg,所以α不变,小球的高度不变,弹簧弹力的大小F一定不变,故A错误,B正确;
C、若金属框的角速度较小,杆对小球的弹力方向垂直于杆向外,如图所示,在水平方向上,由牛顿第二定律得Fsinα-FN=mω2r,则得FN=Fsinα-mω2r,ω变大,其它量不变,则FN变小,由牛顿第三定律知小球对杆压力的大小变小,故C错误;
D、小球所受合外力的大小F合=Fn=mω2r,ω变大,其它量不变,则F合一定变大,故D正确。
故选:
BD。
10、AC
【分析】抓住菱形外侧各个点电荷所产生的场强均指向外侧,结合场强的叠加,判断菱形外部电场强度能否为零;根据场强的叠加得出O点场强为零,结合对称性判断菱形内部是否只有两个电场强度为零的点;根据负电荷所受的电场力方向,判断做功情况;根据场强的叠加得出点(l,l)处的场强方向,从而得出负试探电荷在该点所受的静电力方向。
【解答】解:
A、在菱形外侧除无穷远处的任意点,四个点电荷在该点的产生的场强均指向菱形的外侧,根据场强的叠加原理可知,合场强不可能为零,所以除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零,故A正确;
B、根据场强的叠加及对称性,在O点场强为零,当y0取某值时,由对称性可知,在菱形内部其它场强为零的点必定会成对出现,即在菱形内部场强为零的点一定是奇数个,故B错误;
C、根据对称性知,(0,-3l)和(0,3l)处场强大小相等,方向相反,两点电势相等,将试探电荷由点(4l,5l)移至点(0,3l),在点(4l,5l),负电荷所受的电场力方向斜向左下方,在(0,3l)处,由于该点到x轴上4l、-4l以及y轴上8l的点的距离相等为5l,此三处点电荷在该点(0,3l)的场强大小相等,它们在此处合场强方向沿y轴向上,y轴上-8l处的点电荷在(0,3l)处产生的场强方向也沿y轴向上,则(0,3l)的场强方向沿y轴向上,则负电荷在该点所受的电场力方向沿y轴向下,所以一带负电的试探电荷从(4l,5l)沿直线移至点(0,3l),静电力一直做正功,可知将一带负电的试探电荷由点(4l,5l)移至点(0,-3l),静电力做正功,故C正确;
D、当y0=4l时,如图所示,根据对称性知,x轴和y轴上4l处的点电荷在点(l,l)处产生的场强方向与x轴负方向成45°斜向下,x轴和y轴上-4l处的点电荷在点(l,l)处产生的场强方向与x轴成45°斜向上,但不能直接得出两个场强哪个大;根据场强的叠加,y轴上4l和-4l的两个点电荷在点(l,l)处产生的场强偏向右下方,x轴上4l和-4l的两个点电荷在点(l,l)处产生的场强偏向左上方,两场强再叠加,合场强指向右上方,可知点(l,l)处产生的场强方向与x轴成45°斜向上,则负的试探电荷在该点所受的静电力方向与x轴负方向成45°倾斜向下,故D错误。
故选:
AC。
11、
(2)C;(3)27.0。
【分析】
(2)小灯泡闪亮一下后熄灭,灯丝被烧断,灯泡两端电压与通过灯泡的电流太大,灯泡实际功率太大,根据图示电路图分析答题。
(3)根据图3所示I-U图象求出P点的坐标值,然后根据欧姆定律求出灯泡电阻。
【解答】解:
(2)闭合开关,小灯泡闪亮一下后熄灭,灯丝被烧断,说明灯泡两端电压与通过灯泡的电流太大,灯泡实际功率太大;
A、电流表内阻很小,电流表短路不会使通过灯泡的电流过大,不会烧坏灯泡,故A错误;
B、如果滑动变阻器的滑片接触不良,灯泡所在分压电路断路,没有电流流过灯泡,灯泡不会被烧坏,故B错误;
C、如果滑动变阻器滑片的初始位置在b端,分压电路两端电压等于路端电压,分压电路电压太大,导致流过灯泡的电流太大,灯泡实际功率太大,灯泡被烧坏,故C正确。
故选:
C。
(3)由图3所示图象可知,灯泡两端电压U=2V,通过灯泡的电流I=74mA=0.074A,
由欧姆定律可知,此时灯泡电阻R=
故答案为:
(2)C;(3)27.0。
12、
(1)0.980;
(2)0.588;(3)图象如图所示;0.408。
【分析】
(1)根据重力势能的计算公式求出轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量。
(2)根据能量守恒定律求出系统机械能的减少量。
(3)应用描点法作出图象。
(4)系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做的功,求出图象的函数表达式,根据图示图象求出动摩擦因数。
【解答】解:
(1)钩码下降的高度h=50.00cm=0.5000m,每个钩码的质量m=
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