2021年河北省张家口市高考物理二模试卷

2021年河北省张家口市高考物理二模试卷

一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）

1.1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成。反质

子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能

级如图所示，则下列说法中正确的是（）

8-------------------0

n=4--------------------0.85eV

M3--------------------1.51eV

n-2--------------------3.4eV

n=l-------------------736PV

A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同

B.基态反氢原子的电离能是13.6eU

C.基态反氢原子能吸收1leV的光子发生跃迁

D.在反氢原子谱线中，从n=2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长

2.如图，A、8两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于。点,

B球用轻弹簧系于。点，。与。'点在同一水平面上，分别将A、

B球拉到与悬点等高处，细绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于

自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点

的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则两球各自到达悬点正下方时（）

A.两球动能相等B.A球动能较大

C.A球减少的重力势能较多D.两球动量大小相等

3.如图所示，小物体4与圆柱保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A/丁；一不

受到的力有（）'

A.重力、支持力

B.重力、向心力

C.重力、支持力、向心力和摩擦力

D.重力、支持力和指向圆心的摩擦力

4.16.如图所示为某质点做直线运动的u-t图像，关于这个质点在4s内的运动情况，下列说法中

正确的是（）

A.质点始终向同一方向运动

B.4s内通过的路程为4m,而位移为零

C.4s末质点离出发点最远

D.加速度大小不变，方向与初速度方向相同

5.在火车车厢的水平桌面上放有一个光滑小球和一个方形的粗糙的物块。如果火车突然向前做匀

加速启动，在车厢内的乘客看来，物块仍静止在桌面上而小球向后做匀加速运动。对于小球向

后运动可解释为小球在水平方向受到一个“力”，该“力”与火车的加速度大小成正比。则以

下说法正确的是（）

A.在地面的观测者看来，小球向前做匀加速运动

B.在地面的观测者看来，物块向后做匀加速运动

C.在车厢内观测者看来，小球受到的“力”向后

D.在车厢内观测者看来，物块受到的“力”向前

6.以下各图中，所有物体均不带电并静止，对光滑球a的受力个数，说法正确的是（）

甲乙

A.甲图中。可能受三个力B.乙图中a可能受三个力

C.丙图中〃一定受三个力D.丁图中。可能受四个力

二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）

7.如图所示，发电机单匝线圈边长为ab=ac=bd=L=0.2?n,每条边电阻等大，在磁感应强

度,B=&T的匀强磁场中绕cd轴以角速度3=1100rad/s匀速转动，c、d两端点与变压器相

接，副线圈向“220K,30W”灯泡L供电，若灯泡均正常工作，变压器视为理想变压器，导线

及线圈电阻不计，则下列说法正确的是（）

A.变压器的原副线圈的匝数比为1：5

B.线圈由图示位置向纸外转动，第一次转到与纸面垂直的过程中产生逆时针方向的感应电流

C.线圈从图示的位置转过W时，加边两端电压为Uab=：BL23

D.若原线圈输电线接2204的熔丝，则可使322盏白炽灯正常发光

8.对动量、动量变化量的理解，下列说法正确的是（）

A.速度大的物体，它的动量不一定大

B.动量大的物体，它的速度一定也大

C.只要物体的运动速度大小不变，物体的动量也保持不变

D.质量一定的物体的动量变化越大，则该物体的速度变化一定越大

9.关于电场强度、电势、电势差和等势面，下列说法正确的是（）

A.电场强度为零处电势一定为零

B.电势为零处电场强度一定为零

C.在匀强电场中，同一条直线上两点间的电势差与这两点间的距离成正比

D.在匀强电场中，任意两相邻的等势面（电势差相等）之间的距离相等

10.如图所示，48为斜面，BC水平面.从A点以水平初速度v向右抛出一小球，其第一落点与4

的水平距离为Si；从A点以水平初速度2V向右抛出一小球，其第一落点与A的水平距离为S2.不

计空气阻力，则Si：S2可能为（）

C

A.I：2B,1：3C.1：4D.1：5

三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）

11.（1）如图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“+”和“-0.6”两接线柱时，对

应刻度盘上每一小格代表A,图中表针示数为A

图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，每小格表示V,图中指

针示数V

（2）图内为螺旋测微器的实物示意图，在对金属丝进行测量时得到的结果如图所示，从图丁中读出金

属丝的直径为mm.

12.（某同学利用图示实验装置探究做功与滑块动能变化的关系，重力加速度大小为g。

数字计.一

光^2|逢光条

___________气♦.导轨吓V厂—淅块、

储一；一；一一n

【I1I.I.1IIII1jIII1一1I1I1

:2M尿’』…或‘］（源

-IIII

①用游标卡尺测量遮光条的宽度d=2.14mm,则所用的是分度的游标卡尺（填“10”、“20”

或“50”）。

②下列实验操作必要的是

从调整轨道成水平

B.调整轨道的倾角以平衡摩擦力

C.必须满足钩码的质量远小于滑块与遮光条的总质量

③按正确操作进行实验，用天平测得滑块与遮光条的总质量为M,钩码的质量为〃“滑块由静止释

放，由数字计时器读出遮光条挡光时间△口从刻度尺上读出滑块释放时遮光条到光电门的距离

x,则合力做的功与滑块动能变化的关系式是。

四、计算题（本大题共4小题，共47.0分）

13.如图所示，水平地面上固定着一倾角。=37。的斜面，斜面上固定着一个弹射器，可以将小球以

不同的速度弹射出去，右侧正对斜面有一个薄板圆盘绕通过圆心。且与盘面垂直的轴匀速转动,

距圆心R=0.4m处有一个比小球略大的孔洞，小球和孔洞均可视为质点。已知小球出射点与圆

心。间的竖直高度差九=0.05m,小球的运动轨迹与圆心在同一竖直平面内，空气阻力可忽略

不计，重力加速度g取:10m/s2,sin37°=0.6,cos37°~0.8,当孔洞转到最高点时小球恰好弹

出，之后垂直孔洞穿出，求：

（1）小球被弹射出去时的初速度的大小;

(2)圆盘转动的角速度3。

14.如图所示，间距为L的平行光滑导轨P、Q,位于大小为8、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,

质量为〃八电阻为R、长度也为L的两相同导体棒油和cd分别垂直于导轨放置，导体棒cd右

侧存在阻尼介质，受到的阻尼力与棒cd运动速度大小成正比，比例系数/£=丝二1=0时，棒

2R

而以初速度%向右运动；当棒帅的位移为&时，两导体棒速度到达相同。不计导轨电阻及阻尼

介质对电路的影响，导轨足够长。求：

X彳X及XXXaXXXX

X)XXX8XX

W盛鑫fe

X>~友一女XX”X

XXXXX

X£X至

XX7xxxx

(l)t=0时求导体棒时和cd的加速度;

(2)棒ab的位移为沏时导体棒cd的位移x和速度v大小。

15.如图所示，竖直放置的均匀带阀门的细U型试管，左侧管长30cvn,右管足

够长且管口开口，初始时左右两管水银面等高，且水银柱高为10。"，左管

内被水银封闭的空气柱气体温度为27T,己知大气压强为po=75cmHg。

(1)若阀门关闭，对左侧封闭气体加热，直至两侧水银面形成5c%长的高度差。

则此时气体的温度为多少摄氏度？

(2)若打开阀门，直至两侧水银面形成5cm长的高度差，关闭阀门，求放出水银

后，左侧气柱的长度。(保留两位有效数字)

16.A、B两质点平衡位置间的距离为6c/n,波源。位于两点之间的某一位置上，A质点位于波源的

左侧，B质点位于波源的右侧.波源。振动引起两列向A、B传播的机械波，如图所示为两质点

的振动图象，且t=0时刻波源处于平衡位置沿〉轴正方向运动，求波传播速度的最大值.

【答案与解析】

1.答案：B

解析：解：A、反氢原子和氢原子有相同的能级分布，所以反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故4

错误；

B、处于基态的氢原子的电离能是13.6eV,具有大于等于13.6eU能量的光子可以使氢原子电离，故8

正确：

C、基态的氢原子吸收1leV光子，能量为-13.6+llel/=—2.6eV,不能发生跃迁，所以该光子不

能被吸收。故C错误；

。、在反氢原子谱线中，从71=2能级跃迁到基态辐射光子能量最大，频率最大，波长最小，故。错

误；

故选：Bo

吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差。吸收光子能量后，总能量大于

等于0,发生电离。

解决本题的关键知道能级差与吸收或辐射光子能量的关系，-E=hv,抓住反氢原子和氢原

B|JEmn

子有相同的能级分布分析解答即可。

2.答案：B

解析：解：A球在下降的过程中，重力势能转化为动能，8球在下降的过程中，重力势能转化为动能

和弹簧的弹性势能，因为下降的高度相等，则两球的重力势能减小量相等，可知4球的动能较大，

则A球的速度大，所以A球的动量大.故B正确，A、C、。错误.

故选B.

根据系统机械能守恒比较两球的动能大小，根据下降的高度大小，比较减少的重力势能大小.

解决本题的关键运用机械能守恒定律，抓住重力势能减小量相等进行分析.

3.答案：D

解析：解：物体在水平面上，一定受到重力和支持力作用，物体在转动过程中，有背离圆心的运动

趋势，

因此受到指向圆心的静摩擦力，且静摩擦力提供向心力，故ABC错误，。正确.

故选：D.

向心力是根据效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力来充当，不是真实存在的力，不能说物

体受到向心力.

本题学生很容易错误的认为物体受到向心力作用，要明确向心力的特点，同时受力分析时注意分析

力先后顺序，即受力分析步骤.

4.答案：B

解析：

质点的运动方向看速度的正负.图象的“面积”等于质点的位移大小，路程是位移大小之和.由图

象的斜率等于加速度，读出加速度的方向，分析与初速度方向的关系。

本题主要根据速度的正负分析质点的运动方向，由“面积”求解质点的位移、斜率分析加速度的大

小和方向。

人由图看出，质点的速度先为正后为负，说明质点先沿正方向运动，后沿负方向运动.故A错误；

缓附切

8.前2s内质点的位移为题=-三一辍=-耍㈱，路程为周二盥如后2s内质点的位移为

公

售

独=三一源尸骨，路程为邈=酶，所以前2s内质点的位移为需=题带苑=顾，路程为徽=礁巡，

誓

故8正确；

C.由上分析得知，4s末物体离出发点最远，4s末物体回到出发点，故C错误。

。.根据图象的斜率看出，质点的加速度不变，方向沿正方向，而初速度沿负方向，则加速度方向与

初速度方向相反，故。错误。

故选B。

5.答案：C

解析：解：AB,由于小球光滑，不受摩擦力。物块受到向前的摩擦力，在地面的观测者看来，小球

静止不动，物块向前做匀加速运动，故4B错误；

C、在车厢内观测者看来，小球向后做匀加速运动，加速度向后，小球受到的“力”向后，故C正

确；

。、在车厢内观测者看来，物块静止不动，不受“力”，故。错误。

故选：Co

地面上的观测者以地面为参考系，分析小球和物块的运动情况。在车厢内的观测者以车厢为参考系，

分析小球的运动情况，判断物块的受“力”方向。

解决本题的关键要理解运动的相对性，要知道同一物体相对于不同参考系，考察的情况可能不同。

6.答案：C

解析：

物体受力的顺序是重力、弹力、摩擦力以及其它力。弹力和摩擦力的有无可以通过假设法或平衡法

判断。

解决本题的关键掌握判断弹力和摩擦力有无的方法，可以用假设法，或用平衡法进行分析。

A.甲图中细线竖直，则两球之间无弹力，则。只受重力和绳子的拉力两个力作用，故A错误；

B.乙图中细线竖直，则斜面对小球无弹力，则a只受重力和绳子的拉力两个力作用，故B错误；

C.丙图中细绳倾斜，则两球之间有弹力，则a一定受重力、绳子的拉力以及6对。的弹力共三个力

作用，故C正确；

。.丁图中因必放在水平面上，则。与。之间以及。与墙壁之间均无弹力，则a受到重力和地面的支

持力共两个力作用，故。错误。

故选Co

7.答案：AD

解析：解：线圈转动产生的感应电动势最大值七巾==&x0.22x1100V=44V2V,则电动

势的有效值为Ui=等=44K,副线圈220匕30W”灯泡正常发光，则,=生=短屋，故A正确；

x

V2n2u22205

8、线圈由图示位置向纸外转动，磁通量向右增加，根据楞次定律可知，则第一次转到与纸面垂直的

过程中产生顺时针方向的感应电流，故B错误；

C、线圈电动势瞬时值表达式为e=BL23cos33线圈从图示的位置转过g时，cd边两端电压为U.=

|BL2co,故C错误；

D、若原线圈输电线接220A的熔丝，则最大输出功率为P=UJ=44x220W=9680小，则可使n=

康=翳”322.6=322盏白炽灯正常发光，故。正确.

故选：AD

计算线圈转动产生的感应电动势最大值和有效值，根据变压器原理求解匝数比；

根据楞次定律判断感应电流方向；

根据感应电动势表达式计算瞬时值；

根据功率关系计算白炽灯正常发光的盏数.

本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有

一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；知道理想变压器的输出功率决定输入功率且相等.

8.答案：AD

解析：解：人根据动量定义式。=巾"可知，速度大的物体，它的动量不一定大，故4正确；

B、物体的动量P=动量大的物体，它的速度不一定大，故B错误；

C、动量等于质量与速度的乘积，物体运动的速度大小不变，物体的动量大小保持不变，但速度方向

可能改变，动量方向可能改变，动量大小不变而方向改变，动量变了，故C错误：

D、根据△P=nu/-mu=△V可知，对同一物体动量的变化△pv,可知动量变化越大则该物体

的速度变化越大，故。正确：

故选：AD

物体的质量与速度的乘积是物体的动量；根据动量的定义分析答题.

解决本题的关键是要明确动量的定义，同时要明确动量是矢量，方向与速度相同，注意动量的矢量

性，矢量发生变化时可以是矢量的大小发生变化也可以是量的方向发生变化，要学会全面分析问题

的能力.

9.答案：CD

解析：解：人电场强度与电势没有直接关系，所以电场强度为零处电势不一定为零，故A错误；

B、电场强度与电势无关，电势为零处电场强度不一定为零，故B错误；

C、根据匀强电场的性质可知，在匀强电场中，同一条直线上两点间的电势差与这两点间的距离成正

比，故C正确；

。、根据匀强电场的特点可知，在匀强电场中，任意两相邻的电势差相等的等势面之间的距离相等，

故。正确。

故选：CD.

明确电场强度、电势的定义，借助常见的电场分析场强与电势间的关系；知道匀强电场中各点的电

场强度相等，匀强电场中沿电场线的方向电势降落快慢相等。

本题考查电场的性质，解题的关键为：明确场强和电势都是描述电场的，二者无直接关系，同时需

要明确匀强电场的特点。

10.答案：ABC

解析：解：本题可分三种情况进行讨论：

①若两次小球都落在BC水平面上，则下落的高度相同，所以运动的时间相同，水平距离之比等于

水平初速度之比为1：2,故A答案正确；

②若两次小球都落在斜面A8上，设斜面倾角为仇则有在沿斜面垂直的方向上(注意这只是一个分

运动)，小球作自由落体运动，设运动的时间分别为匕和J，z则：

第一次：tern。=2=丑色①

第二次：位几。=2=基%②

x2170t2

由①②得：「1=》2

所以?=普=:故c答案正确；

③若第一次落在斜面AB上，第二次落在水平面3c上，根据平抛运动的基本规律可知其水平位移比

值在1：2到1：4之间，故B答案正确。

故选：ABC.

因为不知道小球的具体落地点，所以可分三种情况进行讨论：①两次小球都落在水平面8c上；②两

次小球都落在斜面A8上；③第一次落在斜面AB上，第二次落在水平面BC上.再根据平抛运动的

规律即可求解.

本题不知道小球的具体落地点，所以要分三种情况进行讨论，然后根据平抛运动相关知识解题，对

同学们分析问题的能力要求较高，很多同学不能考虑全面，难度偏大.

11.答案：0.02；0.34；0.1；2.2；0.520

解析：解：(1)当用“+”和“-0.6”两接线柱时，由图中所示电流表可知，对应刻度盘上每一小格

代表0.024,图中表针示数为0.344

当电压表使用较小量程，即使用3V量程，由图乙所示电压表可知，每小格表示0.1U,图中指针示数

2.2V；

(2)由图丁所示螺旋测微器可知，出金属丝的直径为：Onun+52.0XO.Olnwn=0.520mm；

故答案为：(1)0.02；0.34；0.1；2.2；(2)0.520.

(1)根据电表量程确定其分度值，然后读出其示数；

(2)螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数直线是螺旋测微器的示数.

本题考查了电压表、电流表与螺旋测微器读数，对电表读数时要先确定其量程与分度值、然后再读

数，读数时视线要与刻度线垂直.

12.答案：50ACmgx=次弓)2

解析：解：(1)遮光条的宽度：d=2.14mm=2mm4-7x0.02mm,游标尺的精度为0.02nvn,游标

尺是50分度的。

(2)B、用气垫导轨做实验，实验前要调节气垫导轨水平，实验不需要调整轨道的倾角平衡摩擦力，

故A正确，B错误；

C、当钩码质量远小于滑块质量时可以近似认为滑块受到的拉力等于钩码的重力，实验必须满足钩码

的质量远小于滑块与遮光条的总质量，故C正确；

故选：AC.

(3)滑块经过光电门时的速度为：〃

对滑块，由动能定理得：mgx=即=(色/

2ZAt

故答案为：(1)50：(2)4C；⑶=(三)2

LAC

(1)游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数，根据游标卡尺的读数确定游标尺的分度。

(2)实验前要调节气垫导轨水平，当钩码质量远小于滑块质量时可以近似认为滑块受到的拉力等于钩

码的重力。

(3)根据遮光条的宽度与遮光条经过光电门时的时间求出滑块的速度，然后应用动能定理求出需要验

证的表达式。

游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数，对游标卡尺读数时要注意游标尺的精度：根据题

意应用速度公式与动能定理可以解题。

13.答案：解：(1)设小球被弹射出的初速度为火,在水平方向上做匀速运动，速度为“oeoM,竖直

方向的初速度向上为rosin。，加速度向下为g,做匀减速运动。

当小球垂直孔洞穿出时，竖直方向速度减为0,则有：

2h)

(vosin0)=2g(R+

解得：v0=5m/s

(2)小球在竖直方向上有"oSin。=gt,解得：t=0.3s

当圆盘小孔转到最高点时，小球穿出，则圆盘转动的周期T=：(n=1、2、3...)

则圆盘的角度3=与=等(n=1、2、3...)

答：(1)小球被弹射出去时的初速度的大小%=5m/s；

(2)圆盘转动的角速度3=景=等(n=1、2、3...)。

解析：(1)小球被弹射出去后，做斜上抛运动。可以把运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方

向的竖直上抛运动。上升阶段水平方向上做匀速运动，速度为“3，地；竖直方向的初速度向上为

研疝1面,加速度向下为g,做匀减速运动。

（2）小球上升到最高点的时间，恰好等于圆盘转动”周的时间，根据T=：（n=l、2、3...）和3=年

关系解出角速度。

本题考查了解决斜抛运动的求解方法：把运动分解成两个方向，按两个分运动规律分别列式求解；

同时又考查了圆周运动物体的周期性含义。

14.答案：解：（l）ab刚开始运动时感应电动势为：E=BLv0

回路的总电阻为2R,回路中的电流为：/=5=竽

根据牛顿第二定律得：对M棒：-B1L=maabo

对cd棒：BIL=macdo

解得外棒的加速度为：。助=-型也

ao2mR

〃棒的加速度为：acd=^/

ca2mR

（2）由动量定理，对导体棒有：一81J△t=机%一7n%

即为：—BL△q=mv1—mv0,

对导体棒cd,有：BLI△t—=mv2

稳定时，有：号=2%

联立，得:vt=|v0

由上得通过两棒的电荷量为：7=鬻

由电磁感应定律、欧姆定律得：&q=i&t=h=丝=叱叱处

"R2R2R

联立以上两式，得：x=|（x0-翳）

1B2l7

”产。一瓦齐。）

答：（1）当导体棒就刚开始运动时，导体棒加和Cd运动的加速度分别为-学察和萼学；

（2）棒他的位移为Xo时导体棒cd的位移x为|因-今翳］，速度v大小［［4