2021届八省新高考物理模拟卷（河北专用）（解析版）

2021届八省新高考物理模拟卷一河北卷（05）

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求

1.（2020・围场满族蒙古族自治县卉原中学高三月考）摩天轮是游乐园中常见的一种游乐设施。如图所示，

乘客坐在摩天轮里随其在竖直面内做匀速圆周运动，可以从高处俯瞰四周景色。在摩天轮转动半周过程中，

下列叙述正确的是（）

A.乘客所受合外力为零B.乘客机械能守恒

C.乘客所受合外力做功为零D.乘客动量变化量为零

【答案】C

【详解】A.乘客做匀速圆周运动时,合外力提供向心力

V2

FA=m—

口R

A错误：

B.乘客随摩天轮运动时，动能不变，重力势能不断变化，因此机械能不断变化，B错误;

C.合外力做功等于动能变化，在摩天轮做匀速圆周运动，动能始终不变，所以乘客所受合外力做功始终为

零，C正确；

D.在摩天轮转动半周过程中，乘客速度大小不变，方向相反，其动量变化量为2,“，D错误。

故选C。

2.（2020・河北张家口市•高三月考）如图所示，把一板间距为d的平行板电容器接在电压为U的电源上，闭

合开关K,此时板间场强为耳。现在两板中央插入厚度为:的金属板，电路稳定后，板间场强为心，断

开开关K,抽出金属板，此时板间场强为弓。则与：弓：弓为（)

A.1：1B.1：2：2C.1：2：D.1：1：2

【答案】B

【详解】闭合K,不插入金属板时板间场强

一

1d

插入金属板后，相当于两个板间距为，■的电容器串联，每个电容器上电压为§

相当于电压不变，板间距减半，可得

玛=2月

4兀kd

可知电容加倍，变为2C；带电量也加倍，变为2Q,断开KB,2Q不变，抽出金属板，电容变为C,板

间电压

E］：£：&=1:2:2

故选B。

3.（2020•河北衡水市•衡水中学高三月考）甲、乙两个物体沿同一直线运动，甲做匀速运动，乙做初速度为

零的匀加速运动，它们位置x随时间f的变化如图所示，当％=2s时，甲、乙相距最远，AB是乙的图线与

f轴交点的切线。则()

x/m

ra

;2/n

-16p

A.甲、乙相距最远距离是16m

B.乙的加速度大小是Zm/s?

C.在L=5s时，甲、乙相遇

D.%)=40m

【答案】C

【详解】AB.在0-2s内，乙通过的位移为

Xz=0-(-8m)=8m

由

1,2

X乙=/叫

乙的加速度

«=4m/s2

甲、乙同向运动，当两者的速度相等时相距最远，则知甲车的速度等于h=2s时乙的速度，为

Hp=at]=4x2m/s=8m/s

在0-2s内，甲通过的位移为

瘴=丫甲4=8x2m=16m

则甲、乙相距最远距离是

x'=瘴+2m=16m+2m=18m

AB错误；

CD.在时，甲、乙相遇，则对甲有

x0-2m=v^t2

对乙有

联立解得

t2=5s

x0=42m

D错误C正确。

故选C。

4.（2020.河北高三一模）如图所示，一电阻为R的矩形线圈与一理想变压器原绕圈连接组成闭合回路，绕

圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴（如图中虚线所示）匀速转动。理想变压器的原、副线围的匝数比为3：

2,副线圈中滑动变阻器的总阻值也为R。现要使滑动变阻器消耗的功率最大，则滑动变阻器接入电路的电

阻应为（）

D1

【答案】D

【详解】变压器原线圈等效电阻为

副线圈回路有

原线圈回路，当外电阻等于内阻时，输出功率最大，原线圈功率等于负载功率最大，则

/?,=/?

所以*

故D正确ABC错误。

故选D。

5.（2020•河北高三一模）某同学用拇指和食指掐住质量为500g的玻璃瓶同高度的A、8位置处于静止状态,

且瓶相对于手指恰好不下滑。该位置侧壁与竖直方向夹角为30。，其截面如图所示。若玻璃瓶与手指之间的

动摩擦因数为〃=0.2,手指可视为形状不变的圆柱体，重力加速度g=10m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦

力。则拇指与玻璃瓶之间的摩擦力为（）

A.1.25N

C.25-5公D.笞N

22

【答案】C

【详解】对玻璃瓶受力分析，并正交分解，如图所示

y

根据平衡条件有

2fcos0+2?/sin3=mg

又

/=〃N

联立可得f=25—5^N，故C正确，ABD错误。

22

故选C。

6.（2020•河北高三二模）中学实验室使用的电流表是磁电式电流表，内部结构示意图如图所示，其最基本

的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，两磁极间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱，极靴与

圆柱间有磁场区。当电流通过线圈时，线圈左右两边导线受到安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈

就要转动，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。下列说法正确的是（）

・电式电上班梅承■回

A.为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场

B.线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行

C.将线圈绕在闭合的铝框上，可使指针摆动加快

D.在运输时用导线将电流表的两个接线柱连在一起，可减小线圈中因晃动而产生的感应电流

【答案】B

【详解】A.磁场是均匀地辐向分布，线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，故A错误；

B.由图看出，蹄形磁铁和铁芯之间的磁场是均匀辐射分布，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线

平行，故B正确；

C.将线圈绕在闭合的铝框上，电流变化快慢不变，故C错误；

D.在运输时用导线将电流表的两个接线柱连在一起，电流表短路，产生的感应电流，故D错误。

故选Bo

二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分，在每小题给出的四个选项中，每题有多项符合题目要

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

7.（2020•河北衡水市•衡水中学高三一模）如图所示，在水平面上固定一个半圆弧轨道，轨道是光滑的，。

点为半圆弧的圆心，一根轻绳跨过半圆弧的A点（0、A等高，不计A处摩擦），轻绳一端系在竖直杆上的3

点，另一端连接一个小球P。现将另一个小球。用光滑轻质挂钩挂在轻绳上的AB之间，已知整个装置处

于静止状态时，a=30。，£=45°则（）

A.将绳的8端向上缓慢移动一小段距离时绳的张力不变

B.将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时半圆弧中的小球P位置下移

C.静止时剪断A处轻绳瞬间，小球P的加速度为gg

D.小球P与小球。的质量之比为6：夜

【答案】ACD

【详解】A.绳子3端向上移动一小段距离，根据受力分析可知尸球没有发生位移，因此AQP变成/晾衣

架问题，绳长不会变化，4到右边板的距离不变，因此角度尸不会发生变化，即绳子的张力也不会变化；

选项A正确。

B.如果P向下移动一段距离，绳子4P拉力变小，绳长4P变长，而48之间的绳子长度变短，则角度P

变大，绳子AB之间的张力变大，AP的张力也变大，产生矛盾：B错误。

C.剪断A处细绳，拉力突变为零，小球尸只受重力的分力，所以加速度为Jg；C正确。

D.根据受力分析，分别对两个小球做受力分析，因为是活结所以绳子的张力都是相同，则二笠一=T,

2cosa

mgmy/3

又由于一n2—=T.由两式可得口n=方=；故D正确。

2cos夕mQV2

故选ACDo

8.（2020•河北衡水市♦衡水中学高三一模）如图，有一截面为矩形有界匀强磁场区域A8CC,AB=3L,BC=2L

在边界AB的中点上有一个粒子源，沿与边界48并指向A点方向发射各种不同速率的同种正粒子，不计粒

子重力，当粒子速率为均时，粒子轨迹恰好与A。边界相切，则（）

d二二k

A.速率小于V0的粒子全部从CD边界射出

B.当粒子速度满足半＜丫＜%时，从8边界射出

C.在8边界上只有上半部分有粒子通过

D.当粒子速度小于如时，粒子从BC边界射出

3

【答案】BC

【详解】ABC.如图，由几何知识可知，与AD边界相切的轨迹半径为1.5L,与CD边界相切的轨迹半径

为L；

BBLLJ.LJJC

由半径公式：可知轨迹与CD边界相切的粒子速度为竺，由此可知，仅满足学的粒子

qB33

从CD边界的PD间射出，选项A错误，BC正确；

D.由上述分析可知，速度小于半的粒子不能打出磁场，故选项D错误。

故选BC.

9.（2020•河北衡水市•衡水中学高三其他模拟）如图所示，电阻不计的两光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，

导轨间距为1m,导轨中部有一个直径也为1m的圆形匀强磁场区域，与两导轨相切于M、N两点，磁感应

强度大小为1T、方向竖直向下，长度略大于1m的金属棒垂直导轨水平放置在磁场区域中，并与区域圆直

径MN重合。金属棒的有效电阻为0.5C,一劲度系数为3N/m的水平轻质弹簧一端与金属棒中心相连，另

一端固定在墙壁上，此时弹簧恰好处于原长.两导轨通过一阻值为1。的电阻与一电动势为4V、内阻为0.5C

的电源相连，导轨电阻不计。若开关S闭合一段时间后，金属棒停在导轨上的位置，下列说法正确的是（）

A.金属棒停止的位置在MN的右侧

B.停止时，金属棒中的电流为4A

C.停止时，金属棒到MN的距离为0.4m

D.停止时，举报受到的安培力大小为2N

【答案】AC

【详解】A.由金属棒中电流方向从历到N可知，金属棒所受的安培力向右，则金属棒停止的位置在MN

的右侧，故A正确；

B.停止时，金属棒中的电流

E

/=-----------=2A

R+R。+r

故B错误；

C.设棒向右移动的距离为x,金属棒在磁场中的长度为2y,则

kx=BI（2y）

解得

x=0.4m>2y=0.6m

故C正确；

D.金属棒受到的安培力

尸=8/(2y)=1.2N

故D错误.

故选ACo

10.(2020.河北衡水市.衡水中学高三其他模拟)如图甲是建筑工地将桩料打入泥土中以加固地基的打夯机

示意图，打夯前先将桩料扶正立于地基上，桩料进入泥土的深度忽略不计。已知夯锤的质量为"=450kg,

桩料的质量为m=50kg。每次打夯都通过卷扬机牵引将夯锤提升到距离桩顶Ao=5m处再释放，让夯锤自

由下落，夯锤砸在桩料上后立刻随桩料一起向下运动。桩料进入泥土后所受阻力随打入深度力的变化关系

如图乙所示，直线斜率4=5.05x1(/N/m。g取lOmA,则下列说法不正确的是()

A.夯锤与桩料碰撞前瞬间的速度为9m/s

B.夯锤与桩料碰撞后瞬间的速度为4.5m/s

C.打完第一夯后，桩料进入泥土的深度为1m

D.打完第三夯后，桩料进入泥土的深度为3m

【答案】ABD

【详解】AB.设夯锤与桩料碰撞前瞬间的速度为小，则

诏=2g%

解得

%==l()m/s

取向下为正方向，设夯锤与桩料碰撞后瞬间的速度为也由动量守恒定律得

Mv^=(M+ni)v

代入数据解得

v=9m/s

故AB错误，符合题意；

C.由乙图知，桩料下沉过程中所受的阻力随距离均匀变化，可用平均力求阻力做功，则

=-4/7=」加

22

对夯锤与桩料，由动能定理得

+〃?)g〃+吗=0-g(M+//z)v2

代入数据解得

〃=1m

故C正确，不符合题意；

D.由于每次提升重锤距桩帽的高度均为仙，每次碰撞后瞬间的速度均为力设三次打击后共下降x,则由

图象可知，克服阻力做功

1,

W=—日2

2

由能量守恒定律得

(M+〃?)gx+3x；(M+m)v2=

解得

x=1.65m

故D错误，符合题意。

故选ABDo

三、非选择题：共52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。

(-)必考题：共43分

II.(2020•河北邯郸市•高三零模)某兴趣小组为研究一种蜡烛在水中的浮力，设置了如图的实验装置，透

明玻璃管中装有水，蜡烛用针固定在管的底部，当拔出细针时，蜡烛能够上浮.为研究蜡烛的运动情况，

采用了智能手机的频摄功能，拍摄频率为10Hz.在实验过程中拍摄了100多张照片，取开始不久某张照片

编号为0,然后依次编号，并取出编号为10的倍数的照片，使用照片编辑软件将照片依次排列处理，以照

片编号。的位置为起点，测量数据，最后建立坐标系描点作图，纵坐标为位移，横坐标为照片编号，如图

所示.

已知当地的重力加速度为g,忽略蜡烛运动受到的粘滞力，若要求蜡烛受到的浮力，还需要测量

【答案】1.4x10-2或0Q14蜡烛的质量m

【详解】⑴由图可知，X|=1.4c〃z,x2=(4.1-1.4)cm=2.1cm,=(8.4-4.l)cm=4.3cm,

（X5+X4）一（马+内）

x=(13.9-8.4)cw=5.5cm,&=(20.9-13.9)an=7cm,根据逐差法可知：a-

46F

其中T=ls,代入数可得，a=0.014m/s2；

（2）根据牛顿第二定律可知：Fn-mg=ma,所以还要测蜡烛的质量m.

12.（2020•河北石家庄市•辛集中学高三月考）某同学想将满偏电流Ig=100pA、内阻未知的微安表改装成电

压表.

（1）该同学设计了图中所示电路测量该微安表的内阻，所用电源的电动势为4V.请帮助该同学按图甲所

示电路完成实物图乙的连接.

（2）该同学先闭合开关调节R?的阻值，使微安表的指针偏转到满刻度；保持开关$闭合，再闭合开

关Sz，保持R?的阻值不变，调节Ri的阻值，当微安表的指针偏转到满刻度的!■时，R的阻值如图丙所示，

则该微安表内阻的测量值Rg=C,该测量值_____（填“大于”“等于”或“小于”）真实值.

（3）若要将该微安表改装成量程为IV的电压表，需（填"串联”或“并联”）阻值Ro=。的电阻.

【答案】如图所示

142；小于串联9858

【详解】（1）实物连线如图所示;

（2）由电路图可知，当微安表的读数偏转到2口3时，通过电阻箱的电流为丫3,则电阻箱的阻值等于微安

表内阻的2倍，由图可知电阻箱的读数为284C,则微安表的内阻为142C；

闭合S2后，电路总电阻变小，电路总电流变大，通过电阻箱的电流大于丫3,则该实验测出的电表内阻偏

小；

（2）若要将该微安表改装成量程为IV的电压表，需串联阻值5=3一G=100sH6T42=98580的

电阻.

13.（2020•河北衡水市•衡水中学高三其他模拟）地心隧道是根据凡尔纳的《地心游记》所设想出的一条假

想隧道，它是一条穿过地心的笔直隧道，如图所示。假设地球的半径为R,质量分布均匀，地球表面的重力

加速度为g。已知均匀球壳对壳内物体引力为零。

（i）不计阻力，若将物体从隧道口静止释放，试证明物体在地心隧道中的运动为简谐运动；

（ii）理论表明：做简谐运动的物体的周期627t器，其中，为振子的质量，物体的回复力为F=一近。求

物体从隧道一端静止释放后到达另一端需要的时间"地球半径R=6400km,地球表面的重力加速为g=10m/

S2）o

【答案】（i）Fm*又解得FM=1G兀pm/而］G7rpni=A为常数，即物体做简谐运

动。（ii）U2512s

【详解】（i）以地心为平衡位置，设某时刻物体偏离平衡位置的位移为x,万有引力提供回复力，则有

FdGq-

又Mr=iTCX3-p

解得：

4

Fi^-Gnpm-x

而（G7rpm=k为常数,即物体做简谐运动。

（ii）在地球表面，万有引力等于重力G智=rng

地球的质量为加三兀/?3“

乂六2兀器

解得T=2n

物体从隧道一段静止释放后到达另一端需要的时间为半个周期，则

代入数据，可得/=2512s

14.（2020•衡水第一中学邯郸分校高三其他模拟）在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以。为圆

心，半径为R的圆，A2为圆的直径，如图所示。质量为孙电荷量为q“>0）的带电粒子在纸面内自A

点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周

上的C点以速率总穿出电场，AC与AB的夹角族60。。运动中粒子仅受电场力作用。

（1）求电场强度的大小；

（2）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？

（3）为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为,“。，该粒子进入电场时的速度应为多大？

【答案】（1）后='上；（2）匕=1殳；（3）0或v,=1也

【详解】（1）由题意知在A点速度为零的粒子会沿着电场线方向运动，由于4>0,故电场线由A指向C,

根据几何关系可知：

%=R

所以根据动能定理有：

q&Ac=1■根说-o

解得：

E=遮；

2qR

（2）根据题意可知要使粒子动能增量最大则沿电场线方向移动距离最多，做AC垂线并且与圆相切，切点

为。，即粒子要从。点射出时沿电场线方向移动距离最多，粒子在电场中做类平抛运动，根据几何关系有

x=Hsin60°=卬

1

y=R+Rcos60°=-ar?

2

而电场力提供加速度有

qE=ma

联立各式解得粒子进入电场时的速度：

（3）因为粒子在电场中做类平抛运动，粒子穿过电场前后动量变化量大小为〃?山，即在电场方向上速度变

化为过C点做AC垂线会与圆周交于B点，故由题意可知粒子会从C点或8点射出。当从8点射出

时由几何关系有

xBC=V3/?=v2t2

12

%二R=3at2

电场力提供加速度有

qE=nui

联立解得％=Y迎；当粒子从C点射出时初速度为0。

22

由题意知，初速度为0时，动量增量的大小为m%,此即问题的一个解。自A点以不同的速率垂直于电场

方向射入电场的粒子，动量变化都相同，自8点射出电场的粒子，其动量变化量也恒为〃由几何关系

及运动学规律可得，此时入射速率为

15.[选修3-3]

（2020.河北衡水市.衡水中学高三其他模拟）伽利略温度计结构如图所示。玻璃泡4容积为Vo，内封有一

定量气体，与A相连的8管插在液体槽中，液体密度为p,管内径的横截面积为S,已知环境温度为To时，

管内液面的高度差为项，当环境温度变化时，x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻

度直接读出。已知大气压强为po,重力加速度为g,只有在近似条件下温度T和x的关系才是线性关系：

①在下述条件下求此线性关系

a.B管的容积远小于A泡的容积；

b.管内液体密度很小，引起的压强远小于大气压强；

②试分析指出这种温度计的缺点。

悟案】①"二/小"=加一”当；②见解析

【详解】①。.由于8管的体积与4