高考物理真题名师评析(河北卷)

2021年高考物理真题名师评析（河北卷）【试题评析】一．试题考点散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电磁感觉难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多项选择题6静电场难11实验题6研究小灯泡的伏安特色中12实验题9研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、内能和热力学第必然律中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2021年河北省一般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，加强综合能力立意与物理学科修养导向。今年的物理试题所察看知识点基本上围绕着骨干知识来命题，又有创新与变化，各部分分值安排比较合理，拥有必然的划分度和效度。选择题第1题，以铝同位素26Al切入，察看衰变和半衰期，第4题，以“祝融号”火星车登岸火星切入，彰显我国科技成就和民族自信心。实验题第11题察看研究小灯泡伏安特色曲线，第12题是研究机械能变化量与力做功的关系，经典创新，这两道题重视察看学生的基本技术，彰显实验研究能力。计算题第13题以滑雪切入，将动能定理、动量守恒定律、牛顿运动定律察看有机联合，对学生能力要求较高，属于常例能力题。第14题作为压轴题，察看带电粒子在电磁场中运动，综合性强，对学生的要求高，能表现高考的选拔功能。注意事项：1．答卷前，考生务必然自己的姓名、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。如需变动，用橡皮擦洁净后，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：此题共7小题，每题4分，共28分．在每题给出的四个选项中，只有一项为哪一项符合题目要求的。1．（2021高考河北物理）银河系中存在大批的铝同位素26Al。26Al核β衰变的衰变方程为1326Al1226Mg10e，测得26Al核的半衰期为72万年，以下说法正确的选项是（）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26Al将在144万年后全部衰变为26Mg【参照答案】C【名师剖析】26Al核的质量数等于26Mg核的质量数，26Al核β衰变释放核能，依照质能方程，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；依照放射性元素的半衰期与元素所处的物理化学状态没关可知，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；依照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26Mg，选项D错误。【名师议论】此题察看放射性衰变和半衰期，属于基础知识察看。2．（2021高考河北物理）铯原子钟是精准的计时仪器。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，抵达竖直平面

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，抵达最高点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∶1B．1∶100C．1∶200D．200∶1【参照答案】C【名师剖析】由平抛运动规律，0.2=vt1，v=100m/s，由竖直上抛运动规律，0.2=1g(t2)2，22联立解得：t1:t2=1∶200，选项C正确。【名师议论】此题将平抛运动与竖直上抛有机联合，难度不大，属于基础知识察看。3．（2021高考河北物理）普朗克常量h6.6261034Js，光速为c，电子质量为me，则h在国际单位mec制下的单位是（）A．J/sB．mC．JmD．m/s【参照答案】B【名师剖析】h的单位为Js，而1J=1kgm/s2·m，所以h在国际单位制下的单位是m，选项Bmeckgm/smec正确。【名师议论】单位制属于基础知识，此题经过普朗克常量察看，经典创新。4．（2021高考河北物理）“祝融号”火星车登岸火星以前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停靠轨道绕火星遨游，其周期为2个火星日，假定某飞船沿圆轨道绕火星遨游，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( )A．34B．31C．35D．32425【参照答案】D【名师剖析】对飞船沿圆轨道绕火星遨游，由万有引力供应向心力，GM火m1112)2，对地球同步卫r2=mr(T11星，由万有引力供应向心力，GM地m2=m2r2(2)2，又M火=0.1M地，T1=2T2，联立解得：该飞船的轨道r22T2半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为：r1=32，选项D正确。r25【名师议论】此题察看万有引力定律和牛顿运动定律、圆周运动，情况新，属于基础知识察看，难度不大。5．（2021高考河北物理）如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感觉强度大小为B1，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为L的两圆滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感觉强度大小为B2，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ab垂直导轨放置，恰巧静止。重力加快度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。以下说法正确的选项是（）A．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，

mgRsinvB．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，

v

B1B2LdmgRsinB1B2LdC．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，【参照答案】B

mgRtanvB1B2LdmgRtanvB1B2Ld【名师剖析】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，恰巧静止，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的等离子体垂直于磁场喷入板间，产生的感觉电动势E=B1dv，金属棒ab中电流I=E/R，受到沿倾斜导轨向上的安培力F=B2IL，由平衡条件，F=mgsinθ，联立解得vmgRsin，选项B正确。B1B2Ld【名师议论】此题将磁流体发电机和安培力平衡有机联合，察看有关知识点，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，横截面以以下列图，长度为R、不能伸长的稍微绳，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（重力加快度为g，不计空气阻力）（）A．(2π)gRB．2πgRC．2(1π)gRD.2gR【参照答案】A【名师剖析】小球从Q点着落，机械能守恒，mg（R+πR/2）=1mv2，解得v=(2π)gR，选项A正确。2【名师议论】此题察看机械能守恒定律，情况新，属于基础知识察看。7．（2021高考河北物理）如图，两圆滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感觉强度大小为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，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，忽略全部电阻。以下说法正确的选项是（）A．经过金属棒的电流为2BCv2tanB．金属棒抵达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tanC．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【参照答案】A【名师剖析】在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，其切割磁感线产生感觉电动势的有效长度为L=2vttanθ，在回路内产生的感觉电动势E=BLv=2Bv2ttanθ，在△t时间内电容器极板上电荷量增加△q=C△E，△E=2Bv2tanθ△t，经过金属棒的电流为I=△q/△t=2BCv2tan，选项A正确；金属棒抵达x0时，其切割磁感线产生感觉电动势的有效长度为L=2x0tanθ，在回路内产生的感觉电动势E=BLv=2Bvx0tanθ，电容器极板上的电荷量为Q=CE=2BCvx0tan，选项B错误；由楞次定律可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FA=BIL=BI·2vttanθ，金属棒匀速运动，F=FA，外力F做功的功率P=Fv随时间增大，选项D错误。【名师议论】此题将电磁感觉、电容器充电有机联合，察看法拉第电磁感觉定律、楞次定律及其有关知识点，综合性强，难度较大。二、多项选择题：此题共3小题，每题6分，共18分。在每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2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感觉强度大小为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匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，以下说法正确的选项是（）A．经过电阻R2的电流为n1IB．电阻R2两头的电压为n2IR1n2n1C．n0与n1的比值为2NBL2D．发电机的功率为2NBL2I(n1n2)IR1n0【参照答案】BC【名师剖析】当发电机线圈以角速度匀速转动时，产生的感觉电动势最大值为Em=NB·2L2ω，有效值为E=Em/2=2NBL2ω，理想变压器原线圈输入电压为U0=E=2NBL2ω，匝数为n1的副线圈输出电压U1=IR1，由变压器变压公式U0=n0，可知，n0与n1的比值为n0=2NBL2，选项C正确；由变压U1n1n1IR1器变压公式U2=n2，解得电阻R2两头的电压为U2=n2IR1选项B正确；经过电阻R2的电流为I2=U1n1n122n2IR1，选项A错误；发电机的功率为P=U12221n2IR1×n2IR1,选项D错误。U/R=n1R2I+UI=IR+n1n1R2【名师议论】此题将沟通发电机和变压器有机联合，察看有关知识点，属于综合性察看。9．（2021高考河北物理）如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆圆滑。一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连结一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆。金属框绕MN轴分别以角速度和匀速转动时，小球均相对PQ杆静止。若，则与以匀速转动时对照，以匀速转动时（）A．小球的高度必然降低B．弹簧弹力的大小必然不变C．小球对杆压力的大小必然变大D．小球所受合外力的大小必然变大【参照答案】BD【名师剖析】对小球受力剖析，设轻弹簧弹力为FT，轻弹簧与水平方向的夹角为θ，在竖直方向，因为PQ杆圆滑，其轻弹簧拉力沿PQ杆方向向上的分力等于小球重力，FTsinθ=mg，小球均相对PQ杆静止，θ角不变，所以所以弹簧弹力的大小必然不变，小球高度不变，选项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协力供应向心力。当转速较小时，杆对小球的弹力背叛转轴，FTcosθ-FN=mrω2，解得FN=FTcosθ-mrω2；当转速较大时，杆对小球的弹力指向转轴，FTcosθ+FN=mrω2，解得FN=mrω2-FTcosθ，因，所以由牛顿第三定律可知，小球对杆压力的大小不用然变大，选项C错误；由匀速圆周运动的向心力公式F=mrω2可知，以匀速转动时，所需的向心力增大，小球所受合外力的大小必然变大，选项D正确。【名师议论】此题采用情况新察看受力剖析、匀速圆周运动，属于综合性察看，拥有必然难度。10．（2021高考河北物理）如图，四个电荷量均为qq0的点电荷分别放置于菱形的四个极点，其坐标分别为4l,0、4l,0、0,y0和0,y0，其中x轴上的两个点电荷地点固定，y轴上的两个点电荷可沿y轴对称搬动（y00）。以下说法正确的选项是（）．除无量远处之外，菱形外面电场强度各处不为零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y08l时，将一带负电的试试电荷由点4l,5l移至点0,3l，静电力做正功D．当y04l时，将一带负电的试试电荷放置在点l,l处，其所碰到的静电力方向与x轴正方向成45倾斜向上【参照答案】ACD【名师剖析】四个电荷量均为qq0的点电荷分别放置于菱形的四个极点，除无量远处之外，菱形外面电场强度各处不为零，选项A正确；因为在x轴上的两个点电荷在O点的合场强为零，在y轴上的两个点电荷，不论y0取何值，因为对于原点对称，则在O点的合场强为零。在横轴和纵轴上除了原点外，依照对称性可知，出现合场强为零的点必然是成对出现的，所以菱形内部电场强度为零的点必然是奇数个，不会是2个，选项B错误；由几何关系可知，当y08l时，坐标为4l,5l的A点在第I象限菱形边的垂直均分线的上方；坐标为0,3l的B点第III象限菱形边的垂直均分线的上方；且抵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，带负电荷的试试电荷在A点的电势能较大，所以当y08l时，将一带负电的试试电荷由点4l,5l移至点0,3l，电势能减小，静电力做正功，选项C正确；当y04l时，四个点电荷位于正方形的四个极点，由对称性可知在点（l，l）处的场强方向必然沿着该点与原点连线方向上，在y轴正方向和x轴正方向的点电荷在点（l，l）处的合场强为在y轴负方向和x轴负方向的点电荷在点（l，l）处的合场强为由电场叠加原理可知，点l,l处电场强度方向沿着MN方向与x轴负方向成45倾斜向下，所以，将一带负电的试试电荷放置在点l,l处，其所碰到的静电力方向与x轴正方向成45倾斜向上，选项D正确。【名师议论】此题察看静电场的电场叠加，难度较大，能力要求高。三、非选题：共54分．第

11～14题为必考题，每个试题考生都必定作答．第

15～16题为选考题，考生依照要求作答．（一）必考题：共62分．11．（6分）（2021高考河北物理）某同学研究小灯泡的伏安特色，实验室供应的器材有：小灯泡（6.3V

，0.15A），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）依照图1，达成图2中的实物连线。（2）依照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，察看发现灯丝被烧断，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．滑动变阻器滑片的初始地点在b端（3）改换小灯泡后，该同学正确达成了实验操作，将实验数据描点作图，获得IU图像，其中一部分如图3所示。依照图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为________（保存三位有效数字）。【参照答案】（1）（2）C（3）27.0【名师剖析】（1）电流表负极接线柱导线与滑动变阻器的右端的b地点连结。（2）开封闭合，小灯泡闪亮一下后熄灭，察看发现灯丝被烧断，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，经过小灯泡的电流过大，烧断小灯泡灯丝，选项C正确。（3）依照小灯泡的IU图像，可知P点对应状态的电压U=2V，电流I=74mA，依照欧姆定律I=U/R小灯泡的电阻为R=27.0Ω。

可知12．（9分）（2021高考河北物理）某同学利用图1中的实验装置研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。当地重力加快度为

9.80m/s2。实验操作步骤以下：①安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm，稍微绳下端悬挂4个钩码，如图1所示；②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条经过两个光电门的时间，并计算出滑块经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质量，重复上述步骤；④达成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及系统总机械能的减少量

E，结果以下表所示：M/kg

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400Ek/J

0.587

0.490

0.392

0.294

0.195E/J

0.393

0.490

0.686

0.785回答以下问题：1）实验中稍微绳所悬挂钩码重力势能的减少量为_______J（保存三位有效数字）；2）步骤④中的表格所缺数据为_______；（3）若M为横轴，E为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出EM图像；则物块与模板之间的摩擦因数为____________（保存两位有效数字）【参照答案】（1）0.980（20.588（3）绘出EM图像如图。（4）0.40【名师剖析】（1）实验中稍微绳所悬挂四个钩码重力势能的减少量为△

Ep=4mgL=4

×0.05×9.8×0.5J=0.980J；（2）对滑块和钩码组成的系统，即步骤④中的表格所缺数据为

由能量守恒定律，系统减少的机械能△0.588J；

E=△Ep-△Ek=0.980J-0.392J=0.588J，（3）依照表格中的数据，绘出

EM

图像；4）依照功能关系，△E=μMgL，EM图像斜率为k=1.96，即k=μgL，解得μ=0.4.13．（11分）（2021高考河北物理）如图，一滑雪道由AB和BC两段滑道组成，其中AB段倾角为，BC段水平，AB段和BC段由一小段圆滑圆弧连结。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的加快度匀加快追赶，恰幸亏坡底圆滑圆弧的水平处追上背包并立刻将其拎起。背包与滑道的动摩擦因数为1，重力加快度取g10m/s2，sin7，cos24，忽略空122525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刹时的速度。【名师剖析】（1）设斜面长度为L，背包质量为m1=2kg，在斜面上滑行时加快度为a1，m1gsinθ-μm1gcosθ=m1a1，解得：a1=2m/s2。滑雪者质量m2=48kg，初速度为v0=1.5m/s，加快度为a2=3m/s2，在斜面上滑行时间时间为t，落伍时间t0=1s，则背包的滑行时间为t+t0，由匀变速直线运动规律，，联立解得：t=2s（t=-1s舍去），L=9m。（2）设背包和滑雪者抵达水平轨道时的速度分别为v1、v2，有v1=a1（t+t0）=6m/s，v2=v0+a2t=7.5m/s滑雪者拎起背包的过程，系统在圆滑水平面上所受合外力为零，动量守恒，设共同速度为v，有解得：v=7.44m/s14．（16分）（2021高考河北物理）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、磁感觉强度大小为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v0、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，用于吸取打在其上的粒子。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3粒子所受重力，sin37。5（1）若粒子经电场一次加快后正好打在P点处的粒子靶上，求可调电源电压U0的大小；（2）调整电压的大小，使粒子不能够打在挡板OM上，求电压的最小值Umin；（3）若粒子靶在负极板上的地点P点左右可调，则负极板上存在H、S两点（CHCPCS，H、S两点末在图中标出）。对于粒子靶在HS地区内的每一点，当电压从零开始连续迟缓增加时，粒子靶均只能接收到n（n2）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）。【名师剖析】（1）从O点射出的粒子经电场一次加快，由动能定理带电粒子正好打在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.洛伦兹力供应向心力，qvB=m

v2r联立解得：U0=。（2）当电压为最小值时，粒子穿过下面的正极板后，圆轨道与挡板OM相切，此时粒子恰巧不能够打到挡板上，则从O点射出的粒子在板间被加快，由动能定理，粒子在负极板上方的磁场中做匀速圆周运动，粒子从负极板传到正极板时速度仍减小到v0，则由几何关系，联立解得：v=4v0/3，（3）设粒子第一次经过电场加快，在负极板上方磁场所区偏转的轨迹半径为r0，若粒子在电场中加快电压小于Umin，粒子穿过正极板下方磁场运动时，会被OM板吸取。则第一次出现能吸取两种能量的地点（即H点），为粒子经过极板电压时，粒子第二次从上方打到负极板地点（轨迹如图中蓝色线条所示）。由（2）的计算可知，r1=则CH=4r-2r’=极板电压大于

时，粒子均不会被

OM

吸取，能够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能够接碰到

n（n≥2）种能量的粒子，即

CS→∞。（二）选考题：共12分。请考生从2道题中任选一题作答，并用2B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）两个内壁圆滑、完好相同的绝热汽缸

A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完好相同的理想气体，如图

1所示。现向活塞上表面迟缓倒入细沙，若

A中细沙的质量大于

B中细沙的质量，从头平衡后，汽缸

A内气体的内能

______（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸

B内气体的内能。图2为从头平衡后

A、B

汽缸中气体分子速率散布图像，其中曲线

_________（填图像中曲线标号）表示汽缸B中气体分子的速率散布规律。【参照答案】大于○1【名师剖析】若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，从头平衡后，汽缸A内气体的压富强于B内气体压强，外界对A内气体做功大于对B内气体做功，气缸绝热，与外界没有热互换，由热力学第必然律可知，汽缸A内气体的内能大于汽缸B内气体的内能。依照理想气体的内能只与温度有关，可知汽缸B中气体温度较低