决胜2021年新高考物理核心素养卷（05） （河北专用解析版）

2021年河北省新高考综合模拟

物理核心素养卷(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，只有一项是符合题目要求

的。

1.氢原子能级如图所示，用光子能量为2.55eV的光照射大量处于〃=2能级的氢原子，氢原子向低能级跃

迁时辐射出的光照射到逸出功为9eV的金属板时，射出光电子最大初动能为()

4--------------------0.85eV

%----------------------1.51eV

町-----------------3.40eV

--------------------13.6eV

A.4.6eVB.3.75eVC.3.09eVD.1.2eV

【答案】B

【解析】

用光子能量为2.55eV的光照射大量处于鹿=2能级的氢原子，跃迁到

2.55eV-3.40eV=O.85eV

4能级，氢原子向低能级跃迁时辐射出的光最大能量

=(-0.85)-(-13.6)eV=12.75eV

照射到逸出功为9eV的金属板时，射出光电子最大初动能为

Ek=12.75-9eV=3.75eV

故选B。

2.质点沿x轴运动的位置x随时间t的变化图像如下图所示，规定x轴正方向为运动的正方向。下列大致

反映该质点的速度v与时间t关系的图象是()

【解析】

图像的斜率表示速度，所以在O~ls,斜率为负，则速度为负，ls~2s,斜率为正，速度为正。

故选Bo

3.某同学进行了如下实验：如图所示，把一块橡皮用细线悬挂于。点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速

移动，运动过程中始终保持悬线竖直，同时用频闪照相机（每隔一定时间对橡皮拍照一次）记录橡皮的运

动轨迹。根据所学知识，请你推断该同学在照片上看到的橡皮轨迹是（）

【答案】A

【解析】

橡皮在水平方向和竖直方向上均做匀速直线运动，根据运动合成原理可知其实际运动（合运动）仍是匀速

直线运动，因此在等时间间隔拍下的照片上观察到的橡皮位置应该分布在同一条直线上，且相邻橡皮位置

间的距离相等。

故选A,

4.如图是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚”的示意图。使用时，用撑杆推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓

滚动，把涂料均匀地粉刷到墙上。撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长，粉刷工人站在离墙

壁一定距离处缓缓上推涂料滚，关于该过程中撑竿对涂料滚的推力R,涂料滚对墙壁的压力F2,以下说法

中正确的是（）

A.Fi增大，F2减小B.Fi减小，F2增大

C.Fi、F2均增大D.Fi、F2均减小

【答案】D

【解析】

缓缓上推涂料滚时，由平行四边形法则作图，R与竖宜方向的夹角减小，平行四边形变小，分力R、F2均

减小，D正确，ABC错误。

故选D。

5.一带正电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能J随位移x变化的关系如图所示，其中

0~用段是直线，西~13段是关于直线％=4对称的曲线，则下列说法正确的是（）

A.在0、X］、4、与处，电势必、91、。2、。3的关系为Go<0=。3<。2

B.粒子在0~*段做匀速直线运动

C.此粒子从用处运动到与处，加速度变小，动能也变小

D.若一个带负电的粒子从々处运动到七处，则带负电的粒子动能将增加

【答案】D

【解析】

A.根据电势能与电势的关系有Ep=49,粒子带正电，即夕>0,可知粒子的电势能越大，粒子所在处

的电势越高，所以有%>0=@〉/，故A错误；

B.根据及电场强度与电势差的关系E=坐得，b£p=qEM,由数学知识可知垃-x图像

△x

A£

切线的斜率左=—―Eq,在0~/段，图像是直线，说明带电粒子受到的电场力回不变，粒子在0~玉段

Ax

做匀加速直线运动，B错误；

C.从玉到々，图像是曲线，图像切线斜率变小，电场力巨变小，带电粒子的加速度变小，由图像可知，

其电势能减小，根据能量守恒定律知，其动能将增加，c错误；

D.如果粒子带负电，则其所在位置的电势越高，其电势能越小，一个带负电的粒子从W处运动到W处，

粒子的电势能减小，根据能量守恒定律知其动能将增加，D正确。

故选D。

6.已知通有电流大小为/的长直导线在离长直导线距离厂处产生磁场的磁感应强度大小为8=（k为

r

比例系数）。如图所示，在纸面内固定有一半径为R的金属圆环，圆环的圆心。处固定有一通有电流大小

为/。的长直导线电流方向垂直纸面向外，纸面内圆心。右侧2R处固定有另一长直导线导线人中的

电流大小也为方向如图所示，N为圆心。到导线b距离的中点，其中导线。在N点产生磁场的磁感应强

度大小为舔，下列说法正确的是（）

A.导线a和h在N点产生的合磁场的磁感应强度大小为2为

B.若导线力水平向右做匀速直线运动，则金属圆环内有顺时针方向的感应电流

C.若垂直纸面抽动导线”，则在金属圆环内有顺时针方向的感应电流

D.若导线力水平向右做匀速运动，则金属圆环内感应电流的磁场对b产生向左的安培力且逐渐变小

【答案】D

【解析】

A.根据安培定则可知，导线。在N点产生的磁场垂直。、N连线向上，导线b在N点的磁场方向为垂直

纸面向外，大小均为稣，故N点的合磁感应强度为、/5线.A错误；

B.导线人如果向右做匀速直线运动，则金属圆环内垂直纸面向外的磁通量减小，根据楞次定律可知，圆环

中有逆时针方向的感应电流，B错误；

C.垂直纸面抽动导线。时，穿过金属圆环的磁通量没有变化，故金属圆环中没有感应电流产生，C错误；

D.如果导线。水平向右做匀速运动，根据楞次定律可知，导线。所受安培力方向水平向左，导线。离金属

圆环越来越远，则穿过金属圆环的磁通量减小，磁通量的变化率也减小，故感应电流减小，感应电流在导

线人处的磁场的磁感应强度减小，故感应电流的磁场对〃产生的安培力变小，D正确。

故选D。

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.如图所示，质量为m的物块A静置在水平桌面上，通过足够长的轻绳和轻质滑轮悬挂着质量为4m的物

块B。现由静止释放物块A、B,以后的运动过程中物块A不与定滑轮发生碰撞。已知重力加速度大小为g,

不计所有摩擦阻力，下列说法正确的是（）

/〃〃/〃〃

/?

A.在相同时间内物块A、B运动的路程之比为1：2

B.物块A、B的加速度之比为2：1

C.轻绳的拉力为整

2

D.B下落高度h时速度为向

【答案】BD

【解析】

A.根据动滑轮的特点可知B下降s,A需要走动2s,而%=2%,选项A错误;

B.因为都是从静止开始运动的，故有

c1212

2x=2。/

解得

幺=2

aRT

选项B正确;

C.对A分析有

T=ma八

对B分析有

4mg-2T-

解得

T=mg

1

aH=~S

选项C错误;

D.对B,加速度为

1

aB=28

根据速度位移公式，有

2

v—2anKh

解得

v=

选项D正确。

故选BD。

8.在2020年4月24日第五个中国航天日上，备受瞩目的中国首次火星探测任务命名揭晓。“天问一号”火

星探测任务要一次性完成“绕、落、巡”三大任务。火星公转轨道半径是地球公转轨道半径的巳，火星的半

2

径约为地球半径的!，火星的质量约为地球质量的火星探测器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动

29

（探测器可视为火星的近地卫星），探测器绕火星运行周期为T。己知火星和地球绕太阳公转的轨道都可近

似为圆轨道，地球和火星可看作均匀球体，则（）

A.火星的公转周期和地球的公转周期之比为

——4

B.探测器在火星表面所受火星引力与在地球表面所受地球引力之比为一

9

C.探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为

3%

D.可知火星的平均密度为

GF

【答案】BD

【解析】

A.根据开普勒第三定律可知

火星的公转周期和地球的公转周期之比为选项A错误;

B.探测器在星球表面受到的引力

Mm

F=G下

则探测器在火星表面所受火星引力与在地球表面所受地球引力之比为

/_M火R地_122)

-----------------------------------X

七M地曝99

选项B正确;

C.根据

_Mmv2

G—h=m—

R?R

可得

探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为

匕火二也&=]x2=P

打地火

V地R\9V9

选项C错误；

D.根据

G誓*争R火

R火T

M,火

方4,

铲R火

解得火星的平均密度为

3〃

方声

选项D正确。

故选BD。

9.如图所示，。是正三角形ABC的中心，将电荷量均为Q的带正电的小球a、b分别固定在A,B两顶点,

后将带电荷量为-q(q«Q)的小球以沿CO方向的初速度%在C点释放,取无穷远为电势零点，不计带

电小球的重力，则()

''、、、A啾：

A.未放c球前C点电势为零

B.小球c释放后从C点运动到P点的过程中电势能减小

C.小球c释放后沿CP运动到P点时速度最大，加速度为零

D.小球c释放后沿CP运动，经过P点后，加速度先增大后减小

【答案】BCD

【解析】

A.未放C球前C点电势大于零，故A错误；

B.小球C释放后从C点运动到尸点的过程中电场力做正功，电势能减小，故B正确；

C.小球c释放后沿CP运动到尸点的过程中，一直加速，过尸点后减速，P点电场力为零，加速度为零，

速度最大，故C正确；

D.如图，经过P点后，取连线PC'上三个特殊点S、N、C',其中角SAP等于30°,角N4P等于45°,

角CAP等于60°,求三个特殊点电场的矢量叠加，则可以发现电场强度先增大后减小，加速度先增大后减

小，故D正确。

10.如图所示，在空间中存在垂直于纸面向里的匀强磁场，质子和某种粒子从磁场下边界MN上的。点均

与MN或。角以相同的速度%（%在纸面内，6为锐角）射入磁场中，发现质子从边界上的F点离开磁

场，另一粒子从E点离开磁场。已知EF=2a,FO=a.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，下列说法

正确的是（）

XXXXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXX

XXXXXX

XXXXXX

ME

A.从E点飞出的可能是。粒子

B.从E点飞出的可能是某核

C.两种粒子在磁场中的运动时间相等

D.两种粒子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角相等

【答案】BD

【解析】

AB.粒子在磁场中运动的半径

mv

r-——

qB

由几何知识可知，粒子射出磁场时距离O点的距离

d=2rsin0=^^sin0

qB

质子从F点射出，则

2mv.八

a=———Hsm0

从E点射出的粒子有

3a=------smJ

qB

可知

q4H

则从E点飞出的可能是瓶核，选项A错误，B正确；

CD.由几何知识可知，两种粒子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角均为

a=（2兀-2。）

故选项D正确;

根据

T2jun

1=-----

qB

可知，两种粒子的周期不同，根据

t=—T

2兀

可知，两种粒子在磁场中的运动时间不相等，选项C错误。

故选BD。

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.某实验小组用气垫导轨验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示，气垫导轨置于足够高的水平桌面

上，在气垫导轨的滑块上固定一个宽度为d的挡光片和一个祛码槽，测得滑块、祛码槽、遮光条的总质量

为M；气垫导轨的左端固定一个定滑轮，细线绕过定滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，每个

钩码的质量均为m,当地的重力加速度大小为g。将滑块从某一固定位置由静止释放，记录滑块通过光电门

的时间；而后每次移走1个悬挂的钩码放到滑块上的祛码槽中，滑块均由同一位置由静止释放，重复实验,

记录每次实际悬挂钩码的个数n及挡光片通过光电门的时间to

8

码S

S

(1)实验前先调节气垫导轨水平，方法是：取下悬挂的钩码，接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺

母，若滑块放在气垫导轨上任意位置都能,则导轨水平。

(2)如果滑块上的挡光片通过光电门的时间为t,则滑块通过光电门的速度大小为(用题中所给字

母表示)。

(3)以每次悬挂钩码的个数n为纵坐标，挡光片通过光电门的时间平方的倒数"为横坐标建立平面直角坐标

系，在坐标纸上作出〃一《图像，如图2所示。要验证机械能守恒，还需要测量的物理量是；

r

设此物理量的测量值为X,要验证机械能守恒，在误差允许的范围内，作出的图像斜率为k=O

【答案】保持静止(或轻推一下，滑块近似做匀速运动)-滑块开始滑动时挡光片到光电门的距

t

/(M+6Md2

'-j"

2mgx

【解析】

(1)”］调节气垫导轨水平时，通过调节导轨下面的螺母，使滑块放在导轨上任意位置都能保持静止，或轻推

一下，滑块近似做匀速运动，则导轨调节水平；

⑵⑵滑块通过光电门的速度v=-

t;

(3)［3］要验证机械能守恒，还需要测量滑块开始滑动时，挡光片到光电门的距离;

⑷根据机械能守恒定律

〃帆gx=g(M+6M

可得

(M+6〃?)屋1

n=----------------------7

2mgxt

因此若机械能守恒，〃-!图像应为一条过原点的倾斜直线。可以得到图像的斜率

,(M+6m)d2

k=---------------

2ingx

12.某学习小组利用图甲电路测量干电池的电动势E和内阻r（约2。），其中R为电阻箱，&为定值电

阻，其实验步骤如下:

⑴测量用的阻值，断开开关S,先将多用电表选择开关旋至欧姆挡“xl”倍率，进行,测量R1

时的示数如图乙所示，则其读数为Q；

（2）将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，闭合开关S,接电路中的。点的那支表笔不动，另一支表笔接

电路中的（选填“。”或“"）点，调节并记下电阻箱阻值R和电压表的示数U,则接。点的那

支表笔是（选填“红”或"黑”）表笔；

（3）多次改变电阻箱的阻值R,记录下对应的电压U；

（4）以《为纵轴、3•为横轴，根据实验数据作出，、图线如图丙所示；

（5）若不考虑多用电表对电路的影响，结合图丙可知，干电池的电动势£=V,内阻

厂=Q（计算结果均保留两位有效数字）。若考虑多用电表内阻的影响，则电动势的测量值

真实值（选填“大于”“小于”或“等于“）。

【答案】欧姆调零6b红9.11.2小于

【解析】

(I)[I]多用电表每次换挡后均需进行欧姆调零；

[2]读数为6。：

(2)[3]⑷电路中的。点电势最高，根据多用电表“红进黑出”原则可知，接。点的表笔应当是红表笔。由丁"

较小，为了使路端电压变化明显，应增大电源的等效内阻，即另一支表笔接电路中的。点。

(5)[5]⑹接电路中的。点的那支表笔不动，另一支表笔接电路中的b点，不考虑多用电表对电路的影响，由

闭合电路的欧姆定律有

E=U+.K+「)

即

1R,+r11

——――!---------------1—

UERE

结合图象有

—=o.nv-'

E

6.0Q+r0.90-0.11

----------=--------------£2/yVx7

E1.0

解得E=9.1V,r=1.2。；

⑺考虑到多用电表的分流，设直流电压挡的内阻为&,，电动势的真实值为舔，测量值为E，则

(JITI\11

或=。+—+—+r)>f=+—(/?,+r)

K\JK

即测量值小于真实值。

13.如图，倾角夕=30。的绝缘光滑斜面固定，斜面上宽度L=0.5m的矩形区域MNQP存在方向垂直斜面、

磁感应强度B=1T的匀强磁场。现给一平放在斜面上的正方形闭合导线框施加一个作用于线框上边中点、方

向始终平行于线框侧边的力F(图中未画出)，使线框从虚线ab处由静止向下做加速度a=2m/s2的匀加速

直线运动直到穿过磁场。已知线框质量m=#kg、电阻R=0.5C、边长也为L=0.5m,ab〃MP〃NQ〃斜面

底边，且ab与MP的间距s=lm,重力加速度g=10m/s2。求：

(1)线框下边刚进入磁场时导线框的热功率；

(2)线框上边即将离开磁场时的外力F。

【答案】(1)2W；(2)述N

5

【解析】

(1)线框下边刚进入磁场时导线框的速度

v,=12as=2m/s

感应电动势

Et=BLv[=1V

导线框的热功率

E2I2

6=，=一W=2W

1R0.5

(2)线框上边即将离开磁场时的速度

v2=J2a(s+2L)=J2x2(1+2x0.5)m/s=20m/s

安培力

BBLY?.B'2

RR

方向向上；

由牛顿第二定律

尸+初gsin30°—七

解得

272

F=-^—N

5

14.如图所示，一竖直光滑绝缘的管内有一劲度系数为k的轻质绝缘弹簧，其下端固定于地面，上端与一

质量为m,带电量为+q的小球A相连，整个空间存在一竖直向上的匀强电场，小球A静止时弹簧恰为原长,

另一质量也为m的不带电的绝缘小球B从管内距A高为％处由静止开始下落，与A发生碰撞后一起向下

运动.若全过程中小球A的电量不发生变化，重力加速度为g.

(1)若己知，试求B与A碰撞过程中损失的机械能△£；

(2)若无。未知，且B与A一起向上运动在最高点时恰未分离，试求A,B运动到最高点时弹簧的形变量x；

(3)在满足第(2)问的情况下，试求A,B运动过程中的最大速度心.

【答案】(1)1mgx0(2)詈(3)g杼

【解析】

解：(1)设匀强电场的场强为E,在碰撞前A静止时有qE=mg①

解得：E

q

在与A碰撞前B的速度为V0,由机械能守恒定律得mg%=gww；②

%;7^

B与A碰撞后共同速度为V”由动量守恒定律得mvo=2mvi③

12

1,1,1

B与A碰撞过程中损失的机械能△E为AE二—mvj--x2mv~=—mgx():

(2)A,B在最高点恰不分离，此时A,B加速度相等，且它们间的弹力为零，设此时弹簧的伸长量为X”

则

对B：mg=ma⑤

对A：mg+kxi-qE=ma©

所以弹簧的伸长量为

k

(3)A,B一起运动过程中合外力为零时，具有最大速度Vm,设此时弹簧的压缩量为X2,则

2mg-(qE+kx2)=0⑦

由于X|=X2,说明A,B在最高点处与合外力为零处弹簧的弹性势能相等，对此过程由能量守恒定律得

12

Qmg-qE)&+x2)=-x2mvin

解得:1氏点

(二)选考题:共9分。请考生从2