2021届河北省普通高中高三高考压轴考试卷理科综合物理试卷及解析

2021年2021届河北省普通高中高三高考压轴考试卷

理科综合物理试卷

★祝考试顺利★

（含答案）

一、单选题（每题4分，共24分）

1.物块B套在倾斜杆上，并用轻绳与物块A相连，今使物块B沿杆由点"匀速下滑到/V

点，运动中连接A、B的轻绳始终保持绷紧状态，在下滑过

正确的是（）

A.物块A的速度先变大后变小

B.绳上的拉力先大于物体A的重力，再小于物体A的

C.物块A先处于超重状态再处于失重状态

D.物块A始终处于超重状态

2.两根通电的长直导线平行放置，电流大小/,>/2,电流的方向

如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，\c其中a、6在

导线横截面连接的延长线上，C、d在导线横截面连接的飞…6一…■一…领一一垂直平分线

上。则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可:'能为零的是

（）”

A.a点B.b点、C.c点D.d点

3.当氢原子从〃=2的能级跃迁到〃=1的能级时，辐射出光子a；当氢原子从〃=4的能

级跃迁到〃=2的能级时，辐射出光子6,则下列“

E/eV说法正确的是

（）I0

4-0.85

A.光子a的能量大于光子。的能量-1.51

2-3.4

B.光子a的波长大于光子。的波长

C.光子a的频率小于光子。的频率]-13.6

D.光子a、6都是实物粒子，不具有波动性

1

4.一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速y=4m/s。已知坐

标原点处质点的振动图像如图所示，在选项的四幅图中，能够正确

表示f=0.35s时波形的是（）

5.如图所示，在倾角为30°的斜面上的。点钉有一光滑小铁钉，以0点所在水平虚线将

为3/?轻绳一端

现将轻绳拉直

过圆周运动的

为2/?,且与斜面

底边垂直，则小球从4到8的运动过程中（）

A.合外力做功gmgA

B.重力做功〃zgR

3

C.克服摩擦力做功丁监/?

4

D.机械能减少!mgR

6.碰碰车是大人和小孩都喜欢的娱乐活动。游乐场上，大人和小孩各驾着一辆碰碰车迎

面相撞，碰撞前后两人的位移-时间图象（XT图象）如图所示。已知

小孩的质量为20kg,大人的质量为60kg,碰碰车质量相同，碰撞时间

极短。说法正确的是（）

A.碰撞前后小孩的运动方向没有改变

B.碰碰车的质量为50kg

2

C.碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量大小为80N-s

D.碰撞过程中损失的机械能为603

二、多选题（每题6分，共24分。选对但不全得3分，选错得。分）

7.2020年7月23日“天问一号”火星探测器成功发射，开启了火星探测之旅，迈出了

我国行星探测第一步.“天问一号”将完成“绕、落、巡”系列步骤.假设在着陆前，“天问一

号”距火星表面高度为九绕火星做周期为T的匀速圆周运动，已知火星半径为尺引力常量

为G,下列说法正确的是（）

A.火星的平均密度为备

B.“天问一号”圆周运动的角速度大小为半

C.火星表面重力加速度为窄

D.“天问一号”圆周运动的线速度大小为网

8.如图，一理想变压器原，副线圈的匝数分别为"“外原线圈通过一理想电流表e接正

弦交流电源，一个二极管和阻值为/?的负载电c阻串联后接到副

线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷

大，用交流电压表测得a,6端和c,d端的电压分别为必和Ucd,

则（）

A.Usb：3=n、：

B.增大负载电阻的阻值用电流表的读数变小

C.负载电阻的阻值越小，cd间的电压〃，越大

D.将二极管短路，电流表的读数加倍

3

9.如图所示为质谱仪的原理图，“、人两个离子从离子源“飘”出，无初速地进入加速电

场，加速后从A点进入偏转磁场，经磁场偏转后分别•.二二,打在荧光屏上

的o点和c点，不计离子的重力及离子间的相互作用，则下列判断

*\»

正确的是()芦gl—i鼻

A.两个离子一定都带正电火丸辨

B.若两个离子的质量相等，贝I]。的带电量大于b离子源的带电量

C.若两个离子的带电量相等，贝"的质量大于匕的质量

3

D.若AZ)=]AC,则“，匕两离子的比荷之比为4:9

10.如图所示，边长为/的正方形四个顶点a、b、c、d分别放置一个点电荷，M、N为db

延长线上两点，的W和掰也是由"到人的两条不同路径。a、b、c三处电荷

U)*(k为

的电荷量为q(q>0),6处电荷受到的静电力为

静电力常量)，方向由6指向也则()

A.4处电荷的电荷量为-q

B."点的电势比〃点的电势高

C.正方形中心。处的电场方向从。指向d

D.将一点电荷分别沿路径筋加和筋W由"移到"过程中，静电力做功相等

三、非选择题，共52分。11~14题为必考题，15r6题为选考题。

11.(6分)用如图甲所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的

硬板上，钢球沿斜槽轨道外滑下后从。点水平飞出，落在水平挡板

椒上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面

会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重

复，白纸上将留下一系列痕迹点。

(1)下列实验条件必须满足的有;

A.斜槽轨道光滑

B.斜槽轨道末段水平

C.挡板高度等间距变化

D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

⑵为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为P轴的坐标系。

4

a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于。点，钢球的（选填“最上

端”'“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点;

b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数

据：如图乙所示，在轨迹上取4B、C三点，AB和8c的水平

间距相等且均为x,测得四和861的竖直间距分别是必和Yi,则

f1（选填“>"、或者）。可

求得钢球平抛

-23

的初速度大小为（已知当地重力加速度为g,结果用上述字

母表ZF）o

12.（9分）某同学想将满偏电流ILIOOUA、内阻未知的微安表改装成电压表.

（1）该同学设计了图甲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S”调节R?的阻值，使微安表的指针偏转到满刻度；保持开关S,

闭合，再闭合开关保持此的阻值不变，调节R,的阻值，当微安表的指针偏转到满刻度的：

时，Re勺阻值如图丙所示，则该微安表内阻的测量值Rs=o,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1V的电压表，需（填“串联”或“并联”）阻

值凡=0的电阻.

13.（12分）如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为/•的区域I、II、川，区域I内有

竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为凡用粗细均匀的电阻丝制成边长为2的单匝金属线

框述cd,线框总电阻为尺质量为4帆，线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域川内水平

面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑，线框以初速度彩进入匀强磁场，最终线框

5

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III与线框间的动摩擦因数；

(3)换用一直径为心，电阻也为/?的圆形线框，线框在外力厂作用下以速度-匀速穿过区

域I,求整个过程尸对线框的冲量大小。

MACE

NBD

14.(16分)如图所示，一个倾角。=30。、长乙=14.4m的光滑倾斜轨道固定在水平地面上,

倾斜轨道底部通过一段很小的光滑圆弧与静止在水平地面上'质量为mB=1kg的薄木板B平滑

连接(不拴接)，薄木板3左侧某处静止着一质量为砥：=3kg的薄木板C,B、C等高。现让质量

为%=lkg的小物块A(可以视为质点)，从倾斜轨道顶端由静止滑下，物块A滑上薄木板B

后，B开始向左运动，当A滑到B的左端时，A、B速度刚好相等，且B、C刚好发生碰撞，碰

撞过程中无机械能损失且碰撞时间极短。已知A与B、C间的动摩擦因数均为4=0.4,B、C

与地面间的动摩擦因数均为“2=01，重力加速度大小g=10m/s2。求：

⑴小物块A到达倾斜轨道底部时的速度大小和在倾斜轨道上运动的时间;

⑵开始时B、C之间的距离；

⑶整个运动过程中，薄木板B和地面间因摩擦产生的热量。

选考题：两道题中任选一道作答，多答按首题计分。

6

15.(9分)土卫六是太阳系唯一拥有稳定大气的卫星，又被称为泰坦星。已知土卫六表

面的平均温度约为-173℃,土卫六表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的;。现将一

定质量的理想气体用可自由移动的质量不计的活塞密封在导热性能良好的气缸内，将气缸开口

向上放置在地球表面的水平面上，稳定时缸内气体的高度为L，已知地球上外界温度恒为27℃、

外界大气压恒为P。：如果将质量为加的祛码放在活塞上，再次平衡时，活塞下降的高度为《，

地球表面的重力加速度为g。忽略一切摩擦。

(1)活塞的横截面积应为多大？

(2)若将第二次处于平衡状态的气缸移到土卫六上，将气缸开口向上放置，当再次平衡时，

活塞又下降了牛，则土卫六表面大气压与地球表面大气压之比为多少？

16.(9分)如图所示横截面为直角三角形ABC的玻璃砖，AC面镀有反光膜，4?边长为

d,«=30°,一束光线经3C面上的〃点垂直射入玻璃砖，已知C、。两点间的距离为玻璃

砖对光的折射率〃=道，真空中的光速为&

(1)画出光在玻璃砖中传播的光路图；

(2)计算光在玻璃砖中的传播时间

7

2021年2021届河北省普通高中高三高考压轴考试卷

理科综合物理参考答案

1.【试题答案】D

下减小，然后向上增大，故A错误;

物体A向下做减速运动和向上做加速运动的过程中，加速度的方向都向上，所以A始终处

于超重状态，绳上的拉力始终大于物体A的重力，故D正确，BC错误。

2.【试题答案】B

【试题解析】根据安培定则可以判断出在两电流在四点的磁场方向如图所示

根据安培定则可知两电流在a点的磁场方向相反，由于又

a点离人近，所以g＞与故在a点磁感应强度不可能为0,故A错误；根

据安培定则可知两电流在6点的磁场方向相反，由于人＞4,又b点离It

近，所以有可能出现旦=与。故在6点磁感应强度可能为0,故B正确；根据安培定则可知两

电流在c,4两点的磁场方向如图所示，两磁场方向有一定夹角，故c,d两点的磁感应强度不

可能为0,故CD错误。

3.【试题答案】A

【试题解析】〃=2与〃=1的能级差大于〃=4与〃=2的能级差，根据g“-纥=神，光子

a的能量大于光子b的能量，光子a的频率大于光子b的频率，光子a的波长小于光子b的波

长，故A正确，B、C错误；光子a、。不是实物粒子，具有波粒二象性，故D错误。

8

4.【试题答案】D

【试题解析】分析各个选项的图像可知，A选项中，坐标原点处的质点处在y轴上方且向

上振动；B选项中，质点处在y轴上方，正向下振动；C选项中，质点处在p轴下方，正向下

振动；D选项中，质点处在y轴下方，正向上振动；根据坐标原点处质点的振动图像可知：

f=0.35s时该点在y轴下方且向上振动。根据波动规律可知，D正确，ABC错误

5.【试题答案】D

【试题解析】以小球为研究的对象，则小球恰好能第一次通过圆周运动的最高点8点时,

绳子的拉力为0,小球受到重力与斜面的支持力，重力沿斜面向下的分力恰好通过向心力，则

有〃zgsin3O°=竺叁解得vB-JgRsin3O°=JO.5gR，小球从4到8的运动过程中，合外力做功等

R

于动能的增加，合外力做功为叫=3根4=；加8尺故人错误；小球从4到8的运动过程中，重

力做功为吗=mgRsin30。=gmgR故B错误；小球从4到8的运动过程中，设摩擦力做功为叼,

根据动能定理可得%+%=工机4-0解得吗=-。%式即物体克服摩擦力做功为?mgH,故C

错误；由于物体克服摩擦力做功为,根据功能关系可知机械能损失为JmgR,故D正确；

44

故选D。

6.【试题答案】D

【试题解析】规定小孩初始运动方向为正方向，由图可知，碰后两车一起向反方向运动，

故碰撞前后小孩的运动方向发生了改变，故A错误；由图可知，碰前瞬间小孩的速度为2m/s,

大人的速度为-3m/s,碰后两人的共同速度为-lm/s,设碰碰车的质量为M,由动量守恒定律

有(20+M)x2kg-m/s-(60+M)x3kg-m/s=(2M+20+60)x(-l)kg-m/s；解得A/=60kg故B错误；碰

前小孩与其驾驶的碰碰车的总动量为Pi=160kg.m/s；碰后总动量为万=-80kgm/s;由动量定

理可知碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量为/=3=-240N.S；故其大小为240N.S,

故C错误；由能量守恒定律可得碰撞过程中损失的机械能为

9

A£=1X80X22J+-X120X(-3)2J——x200x(-l)2J=600J；故D正确。

7.【试题答案】BD

【试题解析】“天问一号”距火星表面高度为九绕火星做周期为7的匀速圆周运动

=+，"=夕!万尸解得火星的平均密度为女空"，故A错误；“天

（R+〃）2T23GT2/?

27r

问一号”圆周运动的角速度大小为故B正确；根据G/Mm^=mM（R+/7）,

G黑盛解得一写券故c错误；D.

“天问一号”圆周运动的线速度大小为

.„,、27i(R+h),,一w

u=(H+h)co-------故D正确;

8.【试题答案】BD

【试题解析】假设副线圈两端电压的有效值为根据理想变压器的电压与匝数成正比,

即有：Uab：U2=n,：n2；而因二极管的单向导电性，cd间电压的有效值并不等于副线圈两端的电

压有效值，所以%：4不等于m：n2；,故A错误；副线圈两段的电压依赖于输入电压和匝数，

所以副线圈两端的电压不变，电阻增大，则电流减小，副线圈的功率减小，最后使得输入功

率减小，而输入电压不变，最后使得电流减小，所以电流表的示数减小，故B正确；cd间的

电压由原线圈的输入电压以及原'副线圈的匝数比有关，与负载电阻无关，所以cd间的电压

4不会随着负载电阻变化，故C错误；假设副线圈两端交变电压的峰值为Um,副线圈回路的电

II2

流峰值为L,则二极管短路前有：副线圈两端电压的有效值。2由”=看£计算电阻

R的电能得：带。小*，求得。“=与。副线圈回路电流的有效值，2=左，由W=「Rt

[TJTT

计算电阻R的电能得：（请）次彳=1才RT,求得&=勺.贝9匕=^“心=巴

7Z乙2

二极管短路后有：cd两端电压等于副线圈两端电压，即。“=宏，流经定值电阻R的

10

电流/凌=皋.贝UP'『U'『字。所以P'j2%.由于理想变压器原线圈上的功率

2

与副线圈的相等，而原线圈上的电压有效值不变，所以二极管短路后的电流表读数是二极管短

路前的2倍，故D正确。故选BD

9.【试题答案】ACD

【试题解析】根据离子在磁场中的运动，结合左手定则可知，两个离子一定带正电，A项

正确；根据动能定理离子在磁场中运动的半径〃=彳=4户巫；由图可知，a

2qBB\q

离子运动的半径大，若两个离子的质量相等，则。的带电量小于。的带电量，若两个离子的带

33

电量相等，贝心的质量大于匕的质量，B项错误、C项正确；若4。=万4。，即〃=5〃由前面

关系可解得。离子比荷之比为4:9,则D正确。

10.【试题答案】ACD

【试题解析】a、c处电荷对。处电荷的作用力为耳=应竽；所以d处电荷对6处电荷的

作用力为一;*=(招)2,;解得。=-4;A正确；因为/V点更靠近正电荷，所以"点的电势比/V

点的电势低，B错误；a、c两处电荷在中心0处的电场为零，6、d两处电荷在中心0处的电

场方向从。指向4C正确；静电力做功与路径无关，所以将一点电荷分别沿路径的却和胡W

由"移到及过程中，静电力做功相等。D正确。

11.【试题答案】BD

【试题解析】通过步骤理解实验原理和方法，控制实验条件，确保平抛的初速度大

小一定'方向水平，只要无初速度等高点释放，由动能定理知道，到斜槽末端速度大小一定,

和斜槽是否光滑无关；为了描出运动轨迹，和挡板是否竖直等间距移动无关，故选BD。

(2)[2]为了凸显研究质点的运动，应该体现球心，所以选球心为原点；

[3]由水平间距相等，知道时间等时，在竖直方向匀变速，若初速度为零，竖直间距的比

值应该是1：3：5,而4点不是抛出点，比值应该更大，填写“>”；

11

[4]由％=卬；%-弘=8/2可得%=%

12.【试题答案】如图所示

142；小于串联9858

【试题解析】

（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2I/3时，通过电阻箱的电流为I/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2840,则微安表的内阻为1420；

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I/3,则该实验测

出的电表内阻偏小；

（3）若要将该微安表改装成量程为1V的电压表，需串联阻值

=loo,T42=9858Q的电阻,

⑶【试题答案】⑴…一繇⑵〃=&%一篝）、⑶嚼

【试题解析】（1）设线框刚好完全进入区域I时的速度大小为匕，进入过程线框内的平均

电流为7,进入时间为加，根据动量定理有-质加=4〃%-4,叫；根据法拉第电磁感应定律有

—△①_ER2/3

^=--;回路电流/=•;7;A0=BI};解得匕=%-

△tR4m/?

（2）线框出磁场的过程，4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

R213

可得线框完全出磁场时速度为匕=%-/；设线框和区域III水平面间的动摩擦因数为〃，线

框进入区域III后防边受到的恒定摩擦力为力=〃，”g；她边和W边受到的摩擦力逐渐增大，平

均摩擦力大小为力"；根据动能定理有-"+/；+璃=0!4欣；解得

12

〃二之（「些）2

3gL°2mR

D2I2

(3)对圆形线框一半进入磁场过程有E=受到的安培力大小为4=笠贮；由几何

知识可知&竺=(与_止_⑺2="3尸尸作用的时间为f=上；由积分知识可知在0~£时间

4222v2v

内力厂的冲量大小为/=便&人史言《.奈4击)一°=篝

由对称性可知，圆形线框另一半进入磁场过程中力厂对其冲量大小也为/,出磁场过程与

进磁场过程的冲量大小相等，则整个过程力尸对线框的冲量大小为4/=等

3/\

14.【试题答案】⑴y=12m/s,f=2.4s；⑵s=4m；(3)Q=10J

【试题解析】(1)物块A从倾斜轨道上滑下时，机械能守恒，设物块A到达倾斜轨道底部

2

的速度为v,WmAgLsm3>0°=^-mAv；设物块A运动的时间为f,有L=:近联立解得u=12m/s,

t=2.4s

(2)A滑上B后，A做匀减速运动，B做匀加速运动，设A、B的加速度大小分别为©、%,

则对物块A,根据牛顿第二定律有〃内送=机〃4;对薄木板B,根据牛顿第二定律有

WnAg-p2(mA+mB)g=mBa2；