2021届河北省保定市高考物理一模试卷(含答案解析)

2021届河北省保定市高考物理一模试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.关于力学单位制，下列说法正确的是（）

A.kg、m、N是基本单位

B.在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位，不能采用其他单位

C.在国际单位制中，质量的单位可以是依，也可以是g

D.只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是尸=ma

2.如图所示，一束质量和电荷量可能不同的正离子垂直地射入匀强磁『*"

场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方X¥X"

向，未发生偏转.如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，「

发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出

结论（）

A.它们的动能一定不相同B.它们的电荷量一定不相同

C.它们的质量一定不相同D.它们的比荷一定不相同

3.如图所示，一质量m=1kg的物块放置在倾角8=37。的斜面体上，斜面体放置于水平地面.若

用水平力尸推物块恰使其在斜面体上匀速向上运动，斜面体始终静止.已知斜面体质量”=

10kg,斜面体与地面间的动摩擦因数4=0.4,斜面体与物块间的动摩擦因数〃2=0.5,sin37°=

0.6,cos37。=0.8.则下列关于斜面体受地面的摩擦力大小是（）

A.0B.20NC.44ND.55N

4.一颗科学资源探测卫星的圆轨道经过地球两极上空，某时刻卫星经过赤道上A城市上空.已知

地球自转周期为24人若每12/?卫星到达A城市上空，则卫星运动周期可能为（）

A.12万B.4.8/1C.4hD.2Ah

5.某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运动的轨道会慢慢改变。每次测量中卫

星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为「1，后来变为「2,且『2＜万。以

E七表示卫星在这两个轨道上的动能，T］、4表示卫星在这两个轨道上绕地运动的周期，则（）

A.EQ<EQ,T]<T2B.EI（1<Ekz，T]>72

C.Ek,>EQ,T\<T2D.Eg>Eg,1\>72

6.现代航空母舰是高科技的产物，以舰载作战飞机为主要武器。某舰载作战飞机沿平直跑道起飞

前，先采用电磁弹射，由静止开始匀加速运动时间f后速度达到口再在常规动力的作用下匀加

速运动位移为x时达到起飞速度2丫。舰载作战飞机电磁射过程的加速度大小与其在常规动力作

用下的加速度大小之比为（）

A.-B.3C.合D./

VtVt3vt3vt

7.如图所示为一竖直放置的圆形环，小球可在环内做圆周运动.现给小球一初

速度，使它在圆环内做圆周运动，则关于小球加速度方向的说法正确的是（）H\

A.一定指向圆心

B.一定不指向圆心

C.只在最高点和最低点指向圆心

D.以上都不对

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

8.在电源电压不变的情况下，为使正常工作的电热器在单位时间内产生的热量增加一倍，下列措

施不可行的是（）

A.剪去一半的电阻丝B.并联一根相同的电阻丝

C.串联一根相同的电阻丝D.使电热器两端的电压增大一倍

9.如图所示，。为地球赤道上的物体，人为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球

同步卫星。关于。、氏C做匀速圆周运动的说法正确的是（）

A.向心力关系为兄>Fb>Fc

B.周期关系为几=

C.线速度的大小关系为%<vc<vb

D.向心加速度的大小关系为a。<ac<ab

10.如图所示，质量为，”的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上.当一个竖直

放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经

过时，线圈始终保持不动.则关于线圈在此过程中受到的支持力N和摩擦力/的情况，以下判

断正确的是（）

A.N先大于mg,后小于nzg

B.N一直大于mg

CJ先向左，后向右

DJ一直向左

三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）

11.对一定质量的气体，通过一定的方法得到了各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子的

速率的两条关系图线，如图所示，则A（选填“大于”或“小于”）72。

各速率区的的分子数

占总分子总的百分比

12.如图所示，某透明材料三棱镜的横截面为直角三角形，角A等于K

90°,角8等于30。，该材料的折射率n=亨，BC边涂黑.\

①一束单色光平行于底边BC的方向射向AB面，经AB面和AC面折\c

射后射出.求出射光线与AC边的夹角仇

②当光线以某一角度射向AB面，经折射后恰在AC面发生全反射，则射入AB面光线的入射角为多

大.

四、实验题（本大题共2小题，共14.0分）

13.在伏安法测电阻的实验中，待测电阻心约为2000，电压表⑦的内阻的为2A0,电流表@的内

阻约为100,测量电路中电流表的连接表的连接方式如图（a）或图（b）所示，由表读数结果和公式

Rx=计算得出待测电阻的阻值。若将图（a）和图（b）中电路图测得的电阻值分别记为%］和

勺2；，且测量值R工1（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值的2（填

“大于”、“等于”或“小于”）真实值，则（填“Rxi”或“RX2”）更接近待测电阻的真

实值。

<2>

^-<S>

图（b>

14.验证恸量守恒实验少中，刘同学设计了如图所示的装置进行验证.设

计如下：

A.测出两同种材质的木块A、8的质量犯八mB

B.测出当地的重力加速度g

C.用细线将A、B连接，使A、8间的弹簧压缩(弹簧不与木块连接)

。.剪断细线，测出木块向两侧移动的距离S%、SB

E.测量桌面与木质材料间的动摩擦因数〃

(1)上述实验设计中没必要的步骤为(多选);

(2)验证动量守恒关系式为

(3)请写出一条产生实验误差的原因

五、计算题(本大题共4小题，共46.0分)

15.如图所示，坐标平面第I象限内存在大小为E=4xlO^N/C、方向水平

向左的匀强电场，在第口象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。质

荷比为彳=4x10-i"g/C的带正电粒子从x轴上的4点以初速度%=

2xICTm/s垂直x轴射入电场，O4=0.2ni,不计粒子的重力。求：

(1)粒子第一次经过y轴时，速度与y轴正方向的夹角；

(2)若要求粒子不能进入第DI象限，求磁感应强度8的最小值。(不考虑第二次进入电场后的运动情

况)

16.在风洞实验室里，一根足够长的均匀直细杆与水平面成0=37。固定，质量为m=2的的小球穿

在细杆上静止于细杆底端0,如图甲所示。开启送风装置，有水平向右的恒定风力尸作用于小

球上，在q=2s时风停止。小球沿细杆运动的部分b-t图象如图乙所示，取g=10m/s2,

s讥37。=0.6,cos37。=0.8,忽略浮力。求:

乙

(1)小球与细杆间的动摩擦因数〃和水平风力下的大小。

(2)小球沿杆上升的最大位移的大小。

(3)风停后再经5s,小球的速度。

17.如图所示，在一绝热的水平面上静止一导热性良好、体积为丫的容器，用一目销

插销固定一密闭性、导热性良好的轻质活塞，活塞将容器中的理想气体分成

甲、乙两部分，且两部分的体积之比为3：2.开始时甲部分气体的压强为P甲=

5.0X105匕，乙部分气体的压强为P乙=3.0x105Pa.现将插销拔去，待活塞再次稳定后(活塞外

界的气温始终保持稳定，不计活塞与气缸之间的摩擦)，求：

①活塞再次平衡后甲部分气体体积的变化量4V;

②试分析该过程中乙部分气体是从外界吸热还对外界放热，并简述你的理由。

18.如图，质点。在垂直x轴方向上做简谐运动，形成了沿x轴正方向传播的横波.在t=0时刻质

点O开始向下运动，经0.4s第一次形成图示波形，则该简谐波周期为s,波速为m/s,

x=5?n处的质点B在t=1.6s时刻相对平衡位置的位移为cm.

【答案与解析】

1.答案：D

解析：考查单位制量纲。

基本物理量的单位为基本单位，N是导出单位，故A错误；

在有关力学的分析计算中，采用国际单位，所得物理量就是国际单位，可以计算过程不带单位计算，

更简单，采用其他单位，计算过程除了计算数量，还要计算单位，只是麻烦，也是可以的。故8错

误；

在国际单位制中，一个物理量只有一个国际制单位，质量的单位是依，不是g,故C错误；

只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是尸=ma,若不是国际制单位则是尸=/ana,k修

正单位。

故选。。

国际单位制规定了七个基本物理量，对应着七个基本单位，根据物理公式中其他物理量和基本物理

量的关系，推导出来的其他物理量（导出量）的单位叫做导出单位，导出单位是由基本单位组合而成

的。

2.答案：D

解析：解：因为粒子进入电场和磁场正交区域时，不发生偏转，说明粒子所受电场力和洛伦兹力平

衡，宿qvB=qE,得出能不偏转的粒子速度应满足v="

D

2

粒子进入磁场后受洛伦兹力作用，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即quB=m3，

圆周运动的半径R=黑，

由于粒子又分裂成几束，也就是粒子做匀速圆周运动的半径R不同，进入第二个匀强磁场时，粒子

具有相同的速度，由氏=器得知，所以粒子能分裂成几束的粒子的三比值不同，则电荷量与质量之

比区一定不相同。而质量，入电荷量可能相同，则动能也可能相同。故。正确，ABC错误。

m

故选：D。

粒子在磁场和电场正交区域里，同时受到洛伦兹力和电场力作用，粒子没有发生偏转，说明粒子所

受电场力和洛伦兹力平衡，满足q〃B=qE,即不发生偏转的粒子具有共同的速度大小v=!粒子进

入磁场后受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，满足=圆周运动的半径氏=等，由此进行分

析得出结论.

此题要能根据粒子不发生偏转得出粒子所受电场力和洛伦兹力平衡，并由此推算出粒子具有相同的

速度丫，理解速度选择器的原理.在单独的匀强磁场中粒子分裂成几束说明粒子的荷质比不同，并由

此得出电量、质量、以及速度所需要满足的关系式，从而得出正确的结论.

3.答案：B

解析：解：以〃?为研究对象进行受力分析如图所示，根据共点力的平衡条件可得：

FcosO=mgsinG+f,

N=mgcosd+FsinQ

根据滑动摩擦力的计算公式可得/=%N，

联立解得F=20/V；

以整体为研究对象，水平方向根据共点力的平衡条件可得斜面体受地面的摩擦力大小为20M方向

向右；

故选：B.

以m为研究对象进行受力分析，根据共点力的平衡条件水平推力F；

以整体为研究对象，水平方向根据共点力的平衡条件可得斜面体受地面的摩擦力大小.

本题主要是考查共点力的平衡，解答本题要知道计算摩擦力的方法，如果是滑动摩擦力可利用滑动

摩擦力的计算公式计算，如果是静摩擦力，可利用共点力的平衡条件求解.

4.答案：B

解析：解：令科学探测卫星的周期为7,则由题意知，在12/1的时间里，地球自转过兀弧度，而科学

探测卫星转过的角度为(n+1)•2兀，所以科学探测卫星运动的时间

t=(n+》7T(n=0,1,2,3...)所以探测卫星的周期丁=裁何=。，1,2,3...),所以当n=0时，

T=24/i,当n=l时，T=8/i,当n=2时，T=4.8/1,当n=3时，T=gh,当n=4时，T=以,

故可知B正确，ACD错误.

故选：B.

科学探测卫星绕地球圆周运动，而地球同步自转，根据周期关系求得卫星的周期.

卫星绕地球做圆周运动，根据几何知道知，地球同步自转，当卫星再次回到A城市上空时，抓住卫

星转动的角度是解题的关键.

5.答案：B

解析：

根据万有引力提供向心力，得出线速度、周期与轨道半径的关系，从而比较出卫星的动能和周期大

小。由于人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，学生容易误解克服空气阻力做功，卫星的动

能会减小。

根据万有引力等于向心力，则得

23

_mMv4//GMIr_12GMm

亍r,得：k匕,T=2^—,动能：Ek=-m^=—

r<r

由题意，2得Ek2>Eki，T2<Ti«所以B正确，AC£>错误。

故选及

6.答案：D

解析：解：设飞机在电磁弹射过程的加速度大小为由,由速度-时间公式得：v=ait

飞机在常规动力的作用下匀加速运动的加速度大小为。2，由速度-位移公式得：（2切2一卢=2。2乂

联立解得：?=总，故。正确，ABC错误。

故选：Do

飞机在电磁弹射过程中，由速度-时间公式列式，在常规动力的作用下匀加速运动的过程中，由速

度一位移公式列方程联立求解即可。

本题以某舰载作战飞机在航空母舰上起飞为情景载体，考查了匀变速直线运动规律的应用，要求学

生能够熟练应用运动学公式求解。

7.答案：C

解析：

小球在竖直面内做圆周运动，加速度的方向不一定指向圆心，向心加速度指向圆心，做变速圆周运

动时，还有切向加速度，最终的合加速度不指向圆心，在最高点和最低点时，加速度的方向指向圆

心.

解决本题的关键知道向心加速度一定指向圆心，但做圆周运动的加速度不一一定指向圆心.

解：小球在竖直放置的光滑圆环的内槽里作圆周运动，既有向心加速度，也有切向加速度，最终加

速度不指向圆心，在最高点和最低点，加速度的方向指向圆心.故C正确，A、B、£>错误.

故选C.

8.答案：ACD

解析：解：A、剪去一半的电阻丝，电阻减小为;R,根据公式。=f1知，在电源电压一定，通电时

间相同时，电阻减小一半，产生的热量为原来的2倍，这样电热器会烧坏，故A不可行；

B、并联一根电阻后，电路总电阻为原来的;•由公式Q知，在电源电压一定，通电时间相同时，

电阻减小一半，产生的热量为原来的2倍。故B可行；

C、串联一根电阻后，电路总电阻为原来的2倍。由公式Q=：t知，在电源电压一定，通电时间相

同时，电阻增大一倍，产生的热量为原来的*故C不可行；

。、将电热器两端电压增大一倍，由公式知，在电阻一定，通电时间相同时，产生的热量是

原来的4倍。故力不可行；

本题选择不可行的，故选：ACD.

纯电阻电路中电阻产生的热量和消耗的电能相等，计算公式通用，选择合理的电热公式逐项分析即

可得出结果。

此题考查了电热公式的灵活应用，注意在纯电阻电路中，电能的计算公式和焦耳定律可以通用。

9.答案：CD

解析：解：A、质量未知，无法比较向心力大小，故A错误；

B、同步卫星和赤道上静止的物体周期相等，角速度相等，3a而弓<%，根据3=席可知:

0)c<COb,所以3a=3c<3b，根据角速度和周期的关系可知，Ta=Tc>Tb,故B错误；

C、AC比较，角速度相等，由U=3r,可知%<%,根据v=护可知，Vc<vb,线速度的大小关

系为%故C正确；

2

D、由a=cor,得：aa<ac,根据Q=皆可知，ac<ab,向心加速度的大小关系为

故。正确。

故选：CD。

本题中涉及到三个研究对象，4c转动的周期相等，BC同为卫星，故比较他们的周期、角速度、线

速度、向心加速度的关系时，涉及到两种物理模型，要两两比较。

此题考查了人造卫星的相关知识，本题涉及到两种物理模型，即AC转动的周期相等，BC同为卫星，

其动力学原理相同，要两两分开比较，最后再统一比较。

10.答案：AD

解析：解：A、B当磁铁靠近线圈时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁

的安培力作用，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右下方，则线圈对桌面的压力增大，即

N大于机g。线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。故A正确，8错误。

C、。当磁铁远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，线圈受到磁铁的安培

力作用，根据楞次定律可知，线圈受到的安培力斜向右上方，则线圈对桌面的压力减小，即N小于

线圈相对桌面有向右运动趋势，受到桌面向左的静摩擦力。故C错误，。正确。

故选：ADO

当磁铁靠近线圈时和远离线圈时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，线圈受到安

培力作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体与磁体间的相对运动，分析线圈受到的安培力方向，

再分析支持力N和摩擦力/的情况.

本题应用楞次定律的第二种表述判断，也可以运用楞次定律、左手定则、安培则进行判断.基础题.

11.答案：小于

解析：解：由分子热运动的影响因素可知，温度越高，分子的平均速率越高，故A小于72，

故答案为：小于。

由温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比

例不同进行分析

本题主要考查了分子平均速率的影响因素，解题关键在于分子平均速率的唯一影响因素为温度，温

度越高，分子平均速率越大。

12.答案：解：①在A8面上：入射角i=60。，设光线在,f

AB面的折射角a,由折射定律有：-------------鳍晨^\.

在AC面的入射角有a+0=90。

则sin/?=cosa=V1-sin2a=

在AC面的折射角y,由折射定律：nsinp=siny

Wsiny=y

即有y=45°

所以e=90°-r=45°

②光线在AC面发生全发射，光线在AC面上的入射角等于临界角为C,则s讥。=；=专

此时光线在AB面折射角为夕，则有s讥/?'=cosC=V1—sin2C=R

光线在AB边的入射角a'.

由折射定律有sina'=nsinp'R=1

则光线在AB边的入射角为a'=30°

答：①出射光线与AC边的夹角9是45。；

②射入A8面光线的入射角为30。.

解析：①画出光路图，根据折射定律求出光线在AB面上的折射角，由几何关系求出光线在AC面上

的入射角，再由折射定律求光线在AC上的折射角，从而得到出射光线与入射光线的夹角.

②要使折射光线恰在AC面发生全反射,则在4c面上的入射角应等于临界角，由临界角公式s讥C=i

求临界角C,再由几何关系求出射入A8面光线的折射角，最后由折射定律求射入AB面光线的入射

角.

本题考查了折射定律和全反射知识的基本运用，关键作出光路图，运用折射定律和几何关系结合进

行求解.

13.答案：y大于小于RX1

解析：解：由欧姆定律可知，待测电阻：Rx=y,

由图(a)所示电路图可知，由于电流表的分压作用，所测电压U偏大，电阻测量值大于真实值；

由图(b)所示电路图可知，由于电压表的分流作用，电流测量值/偏大，电阻测量值偏小；

由题意可知，待测电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，因此更接近真实值；

故答案为：p大于；小于；Rxl.

应用伏安法测电阻，测出电压与电流应用欧姆定律可以求出电阻阻值；根据图示电路图应用串并联

电路特点与欧姆定律分析实验误差；根据待测电阻阻值与电表内阻关系确定电流表的接法。

应用伏安法测电阻，电流表有内接法与外接法两种接法，当待测电阻阻值远大于电流表内阻时，采

用电流表内接法，当电压表内阻远大于待测电阻阻值时，采用电流表外接法。

14.答案：BE；=fn2y[s^--测量误差

解析：解：(1)取小球1的初速度方向为正方向，两小球分别向两边做匀减速直线运动；设刚离开的

速度分别为巧,v2；

需要验证的方程：0=巾1%-m2v2

两物体在桌面上的加速度均为a=ng-,

由卢=2ax可得：

v~72aX；

代入得到：mia=巾2、％；故不需要的步骤为：测量重力加速度和动摩擦因数；故选：BE；

(3)本题可能出现的误差有：①测量误差；②弹簧有质量，故弹簧本身也有动量；③分离时两速度

可能不共线；

故答案为：(1)BE；(2)机1向=巾2、历(3)

烧断细线后，两球在桌面上做匀减速运动；由运动学公式可明确分离时的速度大小，则由动量守恒

可明确实验原理和方法.

本题要注意明确实验原理的把握，通过分析步骤才能准确得出对应的实验方法，从而找出实验的数

据处理方法.

15.答案：解：(1)粒子在电场中做类平抛运动，

设粒子在电场中运动的时间为t,末速度与y轴正方向的夹角大小为仇

则：的卷十①。=黑②

粒子经过y轴时在电场方向的分速度为：

7

vx=at=2x10m/s③

粒子经过y轴时的速度：

v=JVQ+=2V2x107m/s④

与)，轴正方向的夹角大小为优则有：

tan9=K⑤解得：9=45°；

(2)要使粒子不进入第IE象限，如图所示,

设粒子经过y轴时的位置与原点。的距离为yr

此时粒子做圆周运动的半径为R,则由几何关系得:

R+—丫1⑥

竖直方向：yr=vot@

在磁场中运动时，由牛顿第二定律得：qvB=m^®

解得，磁感应强度的最小值为：B=（2V2+2）x10-2T；

答：（1）粒子第一次经过）'轴时，速度与y轴正方向的夹角为45。；

（2）若要求粒子不能进入第UI象限，磁感应强度8的最小值为（2鱼+2）xIO-「

解析：（1）粒子在电场中做类平抛运动，应用类平抛运动规律可以求出速度与y轴正方向的夹角。

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，求出粒子做圆周运动的轨道半径，然后由牛顿第二定律求出磁感

应强度。

该题考查带电粒子在组合场中的运动，可以分别使用类平抛的公式和圆周运动的公式解答，属于该

部分中的基础题目，难度中等偏难。

16.答案：解：（1）取沿杆向上为正方向，由图象可知：

在0〜2s内：％=二也=15m/s2（方向沿杆向上）

在2〜5s内：a2=^=-10m/s\表示方向沿杆向下）

有风力时的上升过程，

小球受力分析如图所示;

mg

由牛顿第二定律得：FcosO—^(mgcosd+Fsin。)—mgsinQ=…①

停风后的上升阶段，小球受力分析如图所示;

mg

根据牛顿第二定律有：-1imgcosd—mgsind=ma2...②

由②解得：〃=0.5

代入①得：F=SON