2021届河北省高三（上）高考模拟物理试题（解析版）

2021届高考物理模拟卷

一、单选题

1.用频率分别为丫和功的光照射某种金属材料，两种情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏止电压

之比为1：3,已知普朗克常量为/3则该金属的逸出功为（）

A.hvB.—hvC.-hvD.—hv

234

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】设用频率分别为〃和方的光照射时，逸出的光电子的最大初动能分别为片和E?,则由爱因斯

坦光电效应方程可得

=hv-W0

E2=2hv-W0

又因为

目=叫

E2=eUc2

工1

43

以上各式联立可解得

叱）=/

故选B。

2.地摊经济是2020年下半年的热门话题，摆地摊为很多下岗职工提供了再就业的机会。某人想摆一个卖烤

热狗的小吃地摊。如图所示，两根水平的平行金属圆柱支撑热狗，生热狗和熟热狗均可视为质量均匀的圆

柱体，熟热狗半径较大，质量不变。忽略摩擦。静止的生热狗烤成熟热狗后（）

A.机械能不变B.重力势能不变

C.对单根金属圆柱的压力增大D.对单根金属圆柱的压力减小

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB.生热狗和熟热狗均可视为质量均匀的圆柱体，熟热狗半径较大，静止的生热狗烤成熟热狗后

重心升高，重力势能增大，机械能增大，选项AB错误；

CD对热狗进行受力分析如图所示

CD.根据平衡条件可得

生热狗烤成熟热狗后。减小，所以生热狗烤成熟热狗后对单根金属圆柱的压力减小，选项C错误，D正确;

故选D。

3.图示为某发电厂向偏远山区输送电能的示意图，发电厂通过升压变压器刀和降压变压器《向纯电阻用电

器凡（未知）供电。已知输电线的总电阻为R,1原、副线圈匝数比为1：10,与原、副线圈匝数比为10：1,

刀原线圈两端的瞬时电压〃=Usin故，测得发电厂回路中电流有效值为/。若（、（均可视为理想变压器,

发电机的内阻不计，则（）

B.输电线消耗的总功率为也U/

A.降压变压器中电流的频率为一

（O2

C.用电器消耗的功率为上/2RD.用电器的电阻为包

21100

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.降压变压器中电流的周期

T2兀

1二——

CD

频率

1_69

t~=

T2TI

A错误；

B.原线圈两端的电压

“喷

由

U2_n2

U1«1

得

U2="U1=5&U

由

In2

得

I2=^-I=—l

2%10

发电厂的输出功率

P=M=*I

输电线消耗的总功率

,1,72

A=I；R=—l2R<P=—UI

1002

B错误；

C.用电器消耗的功率

=P-P=—UI---I2R

't2100

C错误;

D.由

A%

得

乙=2/3=10/3

«4

而4=72,得用电器的电流〃=/，又

得用电器的电阻

用巫，R

21100

D正确。

故选D。

4.如图所示，质量均为，"的带电小球a、b、c•均处于静止状态，小球。用绝缘细线悬挂在天花板下，b、c

用绝缘轻杆连接后直立在水平绝缘地面上，两球均在小球。的正下方，小球。带正电。若让小球。做微小摆

动，发现球〃也做微小摆动，c球可视为不动，重力加速度为g。则静止状态下，下列说法正确的是（）

〃〃〃〃〃〃〃〃〃/

工

A.b、c总电荷量一定为负B.细线拉力可能为3mg

C.h.c互换后，细线拉力一定不变D.小球c与地面间动摩擦因数不为零

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.当“球做微小摆动时，4与执。间相互作用力偏离竖直方向，如果〃球带正电，则静电斥力会

使6球向。初始运动方向相反的方向偏离，导致杆倾倒，当a球自最高点返回时，会使杆继续倾倒，无法返

回，因此6一定带负电，。球带正电或负电均可，当c带正电时。、c总电荷量可能为负，也可能为正或为

零，选项A错误；

BD.由于在。摆动时c可视为不动，说明c一定受到地面的静摩擦力和支持力，则细线拉力小于3mg,小

球。与地面间动摩擦因数不为零，选项B错误，D正确；

C.将拉。两球位置互换，当c带负电且外＞为时，由库仑定律和数学知识可知，a与b、C间的静电引力

增大，当/=%时，静电引力不变，当“或c球带正电荷时，静电引力会减小，故细线拉力可能增大、

不变或减小，选项C错误。

故选D。

5.天体在引力场中具有的能叫做引力势能，物理学中经常把无穷远处定为引力势能的零势能点，引力势能

表达式是EM=-G?,其中G为引力常量，M为产生引力场物体（中心天体）的质量，胆为研究对象的

质量，，一为两者质心之间的距离。已知海王星绕太阳做椭圆运动，远日点和近日点的距离分别为,；和々•

另外已知地球绕太阳做圆周运动，其轨道半径为R。如果你还知道引力常量G和地球公转周期T,结合已知

数据和你掌握的物理规律，下列各选项中的两个物理量均可以推算出的是（）

A.海王星质量和地球质量B.太阳质量和海王星质量

C.地球质量和海王星近日点速度大小D.太阳质量和海王星远日点速度大小

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】设海王星远日点和近日点速度分别为匕和乙，根据开普勒第二定律有

呐="

设太阳质量为M,海王星质量为相，根据机械能守恒定律有

2

1-Mm12Mm

—mvy-G=—mv2-G

242〜弓

设地球质量为机o,太阳的引力提供地球做圆周运动的向心力，有

G*苧

由以上三式可以推算出海王星远日点速度的大小、近日点速度的大小和太阳质量，选项D正确；ABC错误;

故选D。

6.如图所示的电路中，电阻R=2C.断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V,则

电源的内阻广为

A.IQB.2QC.3。D.4Q

【答案】A

【解析】

【分析】

E

【详解】开关s断开时有：£=3V,开s闭合时有：2=^—R,其中A=2Q，解得：r=lQ，

R+r

故A正确.

二、多选题

7.在平直公路上甲、乙两车在相邻车道上行驶。甲、乙两车并排行驶瞬间，前方有事故发生，两车同时开

始刹车，刹车过程中两车速度的二次方/随刹车位移x的变化规律如图所示，则（）

A.乙车先停止运动B.甲、乙两车刹车过程中加速度大小之比为4：1

4

C.从开始刹车起经一S,两车恰好相遇D.甲车停下时两车相距12.75m

3

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】AB.由

声一片=-2ax

得

v2=-2ax+Vg

结合图像有

-2q=--m/s2

2

-2a2=----m/s

4

))2a,L

解得4=2m/s2,a2=0.5m/s,贝ij甲、乙两车运动过程中加速度大小之比为一=：,由图像知甲车初速

度%i=6m/s,乙车的初速度％=5m/s,则刹车过程，甲车运动时间4=3s,乙车运动时间芍=10s,A

错误，B正确；

C.相遇时结合位移关系得

1212

4

解得/=()或r=1S,c正确；

D.甲车停下时，甲车的位移大小玉=9m,乙车的位移大小

12

=丫也=12.75m

两车相距

Ax=x2-x,=3.75m

D错误。

故选BCo

8.一质量为，”的汽车由静止开始沿平直公路运动，从f=0时刻开始受到水平向前的牵引力尸作用，尸与作

用时间f的关系如图所示。若汽车在小时刻开始运动，运动过程中汽车受到的阻力恒定不变，则()

A.汽车在。〜2%这段时间内，速度越来越大，加速度越来越小

B.汽车在2%时刻的速度大小为婪

2m

c.3ro时刻汽车牵引力的瞬时功率为三还

m

D.在2fo〜％这段时间内，汽车克服阻力做的功为丝还

m

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A.由题意可知，汽车运动过程中受到的阻力大小为玲，在2〜2%这段时间内，由牛顿第二定律

可得

F-Fo=ma

因牵引力F逐渐增大，所以汽车的加速度逐渐增大，速度也逐渐增大，选项A错误；

B.在〜2%时间内，由动量定理可得

Fa+2Fa广

---fo-Poto=mv

解得2/0时刻汽车速度大小为学■,选项B正确；

2m

C.在2%〜4fo时间内，由牛顿第二定律可得

2月)-F^=ma

解得汽车在这段时间内的加速度大小为

a善

m

故37。时刻汽车的速度大小为

丫=私+为=维

2m2m

该时刻牵引力的功率为

。=2用=殂^

m

选项c正确；

D.汽车在2fo〜今。时间内的位移大小为

2

x=Mx2/o+lx^>x(2ro)=^>£

2m2tnm

故这段时间内汽车克服阻力做的功为

%克=公=.

tn

选项D错误;

故选BC。

9.空间存在如图所示的相邻磁场，磁场I垂直纸面向里，磁感应强度大小为3,磁场H垂直纸面向外，宽

度为色。现有一质量为机、电荷量为+4的粒子以水平速度口垂直磁场I边界从。点射入，当粒子从磁场II

2

右边界C点（图中未画出）处射出时，速度方向也恰好水平。已知粒子在磁场I中的运动时间是在磁场II

中运动时间的2倍，且丫=当㈣，不计粒子重力，sin37o=0.6,cos37°=0.8,则下列说法正确的是（）

3m

XXXX

XXXX

XXIXX

XXXX

XXXX

0

XXXX

A.粒子在磁场I中的轨迹半径为之〃

B.磁场H的磁感应强度大小为28

6

D.射入点和射出点的竖直偏移量为幺

C.磁场I的宽度为2d

2

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A.根据

V

qvB=m—

可得

tnv

3

选项A错误;

B.根据题意可知，粒子在磁场I、n中偏转的圆心角。相同，粒子在磁场I中运动的时间是在磁场H中运

动时间的2倍，根据

=—T

2兀

_L=2

L一7

故

根据

1=-----

qB

可得

B7；1

瓦=亍=5

故

B2=2B

选项B正确；

C.粒子在磁场H中的轨迹半径

tnv5,

r=----=-d

72qB6

设磁场I的宽度为x,则有

sin^=—=—

可得

x=d

选项C错误；

D.粒子的偏转角满足

.八3

sin，=一

5

射入点和射出点的竖直偏移量为

J=/；(1-COS0)+7^(1-COS^)=—

选项D正确。

故选BD

10.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1:〃，a、Z?两端接恒定交流电压U,原线圈接一电阻为

《（恒定不变）的灯泡L,副线圈接入可变电阻R、理想电压表V,则下列说法正确的是（)

B.若可变电阻接入电路的阻值变大，电压表示数变大

U

C.可变电阻消耗功率最大时，通过灯泡L的电流为方

叫

D.当可变电阻接入电路的电阻为/4时，可变电阻消耗功率最大

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A.，力输出功率等于灯泡功率和可变电阻功率之和，A错误；

B.若可变电阻接入电路的阻值变大，假设副线圈电压不变，则副线圈中电流变小，由变压器规律知，原线

圈中电流变小，灯泡两端电压变小，由

U=UL+5

知原线圈输入电压变大，副线圈输出电压变大，电压表示数变大，B正确；

C.设原线圈中电流为乙，则可变电阻的功率

当•时，有玲侬=今，这时原线圈输入电压

U、=U-IR、=+

U1nU

由变压器规律知力}=%,得副线圈两端电压％=少，根据

u；U2

pP=-----------

"auR44

得

R=n1%

C错误，D正确。

故选BD

三、填空题

11.质量均为，〃的物块A、8用跨过定滑轮的不可伸长的轻绳连接，在物块8的正下方地面上固定有与计

算机相连的位移传感器。，如图(a)所示；在物块B上加一个质量为加°的槽码C后由静止释放物块，结

果在计算机上得到如图(b)所示的图像，尤表示B到传感器的距离，，表示运动时间，P(a,力)是图线

上一点，。是图线的纵截距，过P点图线的切线与纵轴交点的纵坐标为d(图中未画出)。当地重力加速度

为g。

S

S

9

(2)根据题给条件和计算机显示的数据，若=_,则可认为在误差允许的范围内A、B、。组

成的系统机械能守恒。

【答案】(1).3(2).(3).:(2〃?+%)(立心尸

a2a

【解析】

【分析】

【详解】分析可知，X-/图像中某时刻质点的速度在数值上等于对应时刻图线切线的斜率，即

d-b

v=----

a

⑵⑵[3]经时间a,系统重力势能减小量为

=%g/i=,%g(c-6)

动能的增加量

△Ek=£(2加+%

2a

当AEp=AEk时，可认为在误差允许的范围内A、B、C组成的系统机械能守恒。

四、实验题

12.小尚同学准备测量某电源的电动势E和内阻r,实验室有以下器材:

A.待测电源（E约为1.5V,内阻r约为1。）；

B.量程为3V的电压表（具有一定的内阻）；

C.满偏电流及nlOOmA的电流计G（6=0.6。）；

D.定值电阻N=0.1Q&=0.15C,/?3=0.2Q,R4=0.3Q,/?5=2Q；

E.滑动变阻器R（阻值变化范围0〜15.0。）；

F.开关S一个；

G.导线若干

（1）小尚同学利用以上器材，设计了如图甲所示的电路，若A是电压表，则B是,C和D是；

（填器材对应的符号）

（2）小尚同学器材选择、连接电路和操作均正确，调节滑动变阻器，得到多组电表读数，作出如图乙所示的

图像，由图像可知该电源的电动势E=V,内阻r=；（保留三位有效数字）

（3）从实验原埋上看，电源电动势的测量值（填“大于”“小于”或“等于"）真实值，内阻的

测量值__________（填“大于”“小于"或“等于"）真实值。

【答案】⑴.R（2）.电流计G和R?⑶.1.50（4）.121。（5）.等于（6）.等于

【解析】

【分析】

【详解】（1）口］若A是电压表，则B是滑动变阻器R；

（1）［2］C和D是改装的电流表，干路电流最大值约为

E

=——-—=0.5A=500mA>100mA

,nr+R,

根据欧姆定律知

得

R'=0.15C

定值电阻应选此

所以C和D是电流计G和定值电阻/?2；

(2)[3]改装后电流表内阻

&OS，。［5c=o/2C

rG+R20.6+0.15

根据图甲及(1)分析知

U=E-5/GS+RA)

由图乙可知电动势

E=1.50V

⑵[4]斜率

1.5-0.9

Q=5(〃+&)

0.09

得

r=1.21Q

⑶⑶⑹由

U=E-5Ic(r+RJ

及电路图可知，电压表测得的U,结合电流表两端电压可求得路端电压，5/°为通过电源的真实电流，人已

知，则电源电动势和内阻的测量值均等于真实值。

五、计算题

13.质量均为根的滑块AB用劲度系数为々的轻弹簧相连后静止放在光滑水平面上，滑块B紧靠竖直墙壁,

如图所示。用水平恒力F向左推动滑块A,当滑块A向左运动的速度最大时撤去力几

(1)求在之后的运动过程中，滑块A的最大速度％；

(2)8离开墙壁之后，求系统的最大弹性势能

【答案】⑴％=尸层；⑵"=与

Vkm2k

【解析】

【分析】

【详解】(1)撤去F之后的运动过程，当滑块A向右运动至弹簧为自然长度时，滑块A的速度最大，此时F

做的功全部转化为滑块A的动能。设力尸作用的距离为x时，滑块A向左速度最大，此时滑块A加速度为

零，由牛顿第二定律得

F-kx=O

由功能关系得

Fx=-mv~-0

2n

解得…居

⑵滑块A向右速度为%时、滑块B开始脱离墙壁，之后系统机械能守恒，动量守恒。当43速度相等为u

时，系统的弹性势能最大，有

mvm=(m+m)v

1212

-mvm=-x(m+m)v+Ep

2

解得《味F。

14.如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为L的区域I、H、III,区域I内有竖直向下的匀强磁场，磁感

应强度大小为8。用粗细均匀的电阻丝制成边长为乙的单匝金属线框出?cd,线框总电阻为R,质量为4/〃,

线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域HI内水平面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑，

线框以初速度％进入匀强磁场，最终线框中心对称线恰好停在CO处。已知重力加速度为g。

(1)求线框刚好完全进入区域I时的速度大小；

(2)求区域HI与线框间的动摩擦因数；

(3)换用一直径为L电阻也为R的圆形线框，线框在外力尸作用下以速度v匀速穿过区域I,求整个过程尸

对线框的冲量大小。

MACE

NBDF

8,

【答案】⑴…-荷(2)A=­(v舞匕⑶鬻

3gL0

【解析】

【分析】

(详解】⑴设线框刚好完全进入区域I时的速度大小为V,,进入过程线框内的平均电流为/,进入时间为加,

根据动量定理有

—BILK=4/刀片一4/nv0

根据法拉第电磁感应定律有

△t

回路电流

A0=BI3

解得

B"

V.=v-----

1004mR

(2)线框出磁场的过程，ad边受向左的安培力，仍然在安培力的作用下做减速运动，同理可得线框完全出磁

场时速度为

匕二%一荻

设线框和区域m水平面间的动摩擦因数为〃，线框进入区域III后be边受到的恒定摩擦力为

ft=〃〃zg

ab边和cd边受到的摩擦力逐渐增大，平均摩擦力大小为

\\

&f=力f=5"5席

根据动能定理有

_(/+&+力)5=0_gx4,成

解得

8/B2L\

〃=---(%------)2

3gL02mR

(3)对圆形线框一半进入磁场过程有

E=B1有♦效y

受到的安培力大小为

二咽以

R

由几何知识可知

尸作用的时间为

L

2v

由积分知识可知在0〜0时间内力F冲量大小为

2v

由对