物理-2021年高考OK打靶卷（河北卷）（解析版）

2021年高考OK打靶卷（河北卷）

物理

满分100分。考试用时75分钟。

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题

卡上。写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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。

1.2021年1月3日消息，诺贝尔官方称居里夫人“笔记”仍具放射性，还将持续1500

年。关于放射性元素、衰变和半衰期，下列说法正确的是（）

A.衰变成检Rn要经过4次a衰变和3次,哀变

B.放射性元素的半衰期不仅与核内部身因素有关，还与质量有关

C.一个放射性原子核，发生一次P衰变，则它质子数减少一个，中子数增加一个

D.原子核衰变时满足电荷数和质量数守恒

【答案】D

238—222

【解析】A.由于a衰变一次质量数减少4,所以a衰变的次数为〃=上-----=4.P

4

衰变的次数为〃'=86-（92-4x2）=2,即歌U衰变成卷Rn要经过4次a衰变和2

次B哀变，A错误；B.放射性元素的半衰期仅与核内部身因素有关，与其他条件无关，

B错误；C.B衰变实质上是原子核内的一个中子变为一个质子，同时释放出一个电子

的过程，所以发生一次B衰变，则它质子数增加一个，中子数减少一个，C错误；D.原

了核衰变时满足电荷数和质量数守恒，D正确。故选D。

2.原长为工的轻弹簧甲上端固定，下端挂一个质量为根的小球A时;轻弹簧甲的伸长

量为小将另一原长也为L的轻弹簧乙挂在A的下面，其下再挂上质量为2m的小球B,

两小球平衡时，悬点O与小球B的距离为7L（小球大小不计，且两弹簧都在弹性限度

内），则甲、乙两弹簧的劲度系数之比为（）

O

7^4

L

<甲

/i

o

i乙

86

2BC2a

A.3-

【答案】B

【解析】轻弹簧甲挂一个质量为"，的小球时伸长L,故劲度系数褊=等，若两个小

球如题图所示悬挂，上面的轻弹簧甲弹力为3/ng,伸长3L,总长度为4Z,。由题意得

下面的轻弹簧乙长度为3L,故伸长量为2L，由于其弹力为2/ng,则其劲度系数

懑=哩,故两轻弹簧的劲度系数相等，ACD错误，B正确。故选B。

2LL

3.如图所示，我国自行研制的“歼-15”战斗机以速度vo水平向东飞行，到达目的地时,

将总质量为M的导弹自由释放瞬间，导弹向西喷出质量为〃?、对地速率为也的燃气，

则喷气后导弹的速率为（）

Mv+mvA/v-Mv-mvMv4-mv

A.---0-----}B.---（）-----C.----Q-----}D.----0-----[

M-mM-mMM

【答案】A

【解析】根据动量守恒定律得用％=〃?（-%）+（例-加川，则喷气后导弹相对地面的

速率y=丝％竺1,故A正确。故选A。

M-m

4.如图所示，斜面A3、AC与水平面构成一个直角三角形。现在斜面的顶点A沿水平

方向抛出八匕两小球，分别落在AB、AC两斜面的中点上。已知斜面AB的倾角为30°,

不计空气阻力，则两小球抛出时的速度大小之比之："为（）

A.1：3B.3：1C.J3：1D.1：J3

【答案】B

【解析】设AC长度为2L,则48=上一=2>/§£，“、〃两小球，分别落在AB、AC

tan30°

两斜面的中点上，则小球“做平抛运动的水平位移工=V3Lcos30°=vata，竖直方向

是位移乂=J^Lsin30°=(g/j,小球人做平抛运动的水平位移%=LCOS60°=VJ,,

竖直方向是位移券=Lsin60°=]g/6,解得匕：丹=3：i,故选B。

5.如图所示，”、乃为理想变压器，R为输电线的等效电阻。保持变压器力的输入电

压不变，灯泡L正常发光。现将变压器力副线圈上的触头P上移，下列说法正确的是

()

R

发

电

站

看T2

A.灯泡小变亮

B.R消耗的电功率减小

C.变压器方的输入功率不变

D.变压器n的输入电压增大

【答案】B

【解析】现将变压器力副线圈上的触头尸上移，根据电压与匝数成正比可知，「的副

线圈电压减小，将4的副线圈等效到力副线圈回路中，则回路总电压减小，则电流减

小，故灯泡L变暗，R消耗的电功率P=/2R,减小，变压器力的输入功率与输出功

率相等，尸减小，灯泡两端电压减小，则变压器心的输出电压减小，匝数比不变，

则变压器心的输入电压减小，故B正确ACD错误。故选B。

6.如图所示，坐标平面内有边界过P(0,L)点和坐标原点。的圆形匀强磁场区域。

方向垂直于坐标平面，一质量为加、电荷量为e的电子(不计重力)，从P点以初速度

vo平行于无铀正方向射入磁场区域，从x轴上的。点射出磁场区域，此时速度与x铀正

方向的夹角为60。。下列说法正确的是()

外……

P,二%\

f»

A.磁场方向垂直于坐标平面向外B.磁场的磁感应强度3='殳

2eL

C.圆形磁场区域的半径为2LD.带电粒子做圆周运动的半径为L

【答案】B

【解析】

A.粒子运动轨迹如图，根据左手定则，可知磁场垂直纸面向里，A错误；BD.根据几

何知识，可知粒子的轨道半径为r=2£,又洛伦兹力提供向心力，可得郎%=加叱，

所以3=敷=吗，D错误，B正确；C.根据几何知识可知，NQOP=90,所以

er2eL

PQ为圆形磁场的直径，所以有2R=r，所以磁场区域的半径为7?=乙，C错误。

7.如图所示，光滑平行金属导轨与水平面成一定角度，两导轨上端用一定值电阻相连，

该装置处于一匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。现有一金属杆必以沿导轨

平面向上的初速度w从导轨底端开始运动，然后又返回到出发位置。在运动过程中，

他与导轨垂直且接触良好，不计附和导轨的电阻，则在下列图像中，能正确描述金属

棒外的速度与时间关系的是（）

【答案】D

p2r2p2r2

【解析】上滑过程中，有机gsine+色彩=〃也，解得a=gsine+g*,则金属

杆岫做加速度逐渐减小的减速运动，直到速度为0。下滑过程，有

D2T2D2T2

mgsin0-^-=ma',解得"=gsin。-巴士上，则金属杆油做加速度逐渐减小

RmR

的加速运动，直到加速度为0时，速度达到最大值，最后做匀速运动。根据速度与时间

图像的斜率表示加速度，则能正确描述金属棒岫的速度与时间关系的是D图，所以D

正确；ABC错误；故选D。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，

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。

8.2020年11月24日，长征五号遥五运载火箭托举嫦娥五号向着月球飞驰而去。12月

17日，在闯过月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多个难关

后，历经重重考验的嫦娥五号返回器携带月球样品，成功返回地面。如图为“嫦娥五号”

发射到达环月轨道的行程示意图，下列说法正确的是（）

地月转移轨道

A.在地月转移轨道上无动力奔月时，动能不断减小

B.接近环月轨道时，需要减速才能进入环月轨道

C.“嫦娥五号”在地月转移轨道上运动的最大速度小于11.2km/s

D.“嫦娥五号”在地球表面加速升空过程中地球引力越来越小，处于失重状态

【答案】BC

【解析】A.在地月转移轨道上无动力奔月时，受月球的引力作用，则动能不断增大,

选项A错误；B.接近环月轨道时，需要减速制动，才能被月球俘获，进入环月轨道,

选项B正确；C.“嫦娥五号”在地月转移轨道上没有脱离地球的引力，则运动的最大速

度小于11.2km/s,选项C正确；D.“嫦娥五号”在地球表面加速升空过程中，加速度向

上，则处于超重状态，选项D错误。故选BC。

9.如图，真空中有一边长为L的正方形，a、b、c、d为四个顶点。电荷量均为4何＞0）

的两个点电荷分别固定在。、c两点，静电力常量为左。在。点由静止释放一电子，不

计重力。下列说法正确的是（）

A.。点的电场强度大小为华■

B.电子到达。点时速度为零

C.电子从b运动到。的过程中，先做匀加速运动后做匀减速运动

D.电子从b运动到d的过程中，电势能先减小后增大

【答案】BD

【解析】A.单个点电荷在〃点的场强为耳）=4，b点的电场强度大小为E=《%，

1}

A错误；B.根据等量同种电荷的等势线的分布，b、d两点电势相等，所以从6到d电

场力做功为零，动能不变，即电子到达d点时速度为零，B正确；C.根据等量同种电

荷的电场线的分布，电子先加速后减速，因为电场大小在发生变化，所以电子运动的加

速度在改变，C错误；D.电子从。运动到d的过程中，电场力先做正功后做负功，所

以电势能先减小后增大，D正确；故选BD。

10.如图所示，质量为，”的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，

始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为"，物体过一会儿能保持

与传送带相对静止,对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是（）

（3-（・）

2

A.电动机多做的功为”

2

2

物体在传送带上摩擦生热为竺^

B.

2

2

C.传送带克服摩擦力做的功为”

2

D.电动机增加的功率为〃加gu

【答案】BD

vv

【解析】AC.物体所受摩擦力户物体"7的加速度昕/g,则经时间t=—=-----,

a4g

速度达到也故电动机多做的功为克服摩擦力的功卬=〃机8以=加声，故AC错；D.电

动机增加的功率为克服摩擦力的功率P=〃〃zgv,故D正确；B.物体在传送带上摩擦

生热为。=/（丫/一苫°，=；机/，故B正确。故选BD。

三、非选择题：共54分。第11〜14题为必考题，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42分。

11.（7分）现有一电池，电动势E约为10V,内阻r约为50C,允许通过的最大电流

为50mA。为测定该电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验。实

验室中还有下列器材可以选择使用：

A.电流表A（60mA,内阻为100C）

B.电流表A（60mA,内阻约为80。）

C.电阻箱R（0-999.9C）

D.滑动变阻器R（0-1000。）

E.定值电阻R）（100C,0.01W）

F.定值电阻R）（50C,LOW）

（1）电流表A应该选择,定值电阻品应该选择,P、。之间应该接

变阻器o（填选项序号字母）

（2）连接好电路，闭合开关S,调节变阻器的阻值，记录阻值R和相应的电流表示数/,

测得多组实验数据，并作出如图乙所示的:-R图像，则电动势£=V,内阻

r=C。（结果均保留两位有效数字）

【答案】AFC9.851

【解析】（1）山P=/2R,可知/=仁，E项中定值电阻允许通过的最大电流是10mA,

F项中允许通过的最大电流约为140mA,故定值电阻选F；由图乙可得截距6=20.5,则

除变阻器外电路的电阻为。E=205。，而r+凡产100Q,所以这两个电阻的差即为电

流表的内阻，故电流表应选择A；电路中只有一个电流表是测量工具，没有电压表，所

以变阻器应该能读数，即选择电阻箱C；

⑵由闭合电路欧姆定律E=/3+R+/?O+RA），可得！=」+&+&+3,则图线的

IEE

斜率为1=30.7—20.5,则£=9sv,图像截距〃=匕幺必，则r=51。。

E100E

12.（9分）用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下

落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量,

即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为g。

眼夹子

打点

计时器

（1）除图1中所示的装置之外，还必须使用的器材是.

A.直流电源、天平（含祛码）

B.直流电源、刻度尺

C.交流电源、天平（含祛码）

D.交流电源、刻度尺

（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A.按照图1所示安装好实验器材并连接好电源

B.先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带

C.测量纸带上某些点间的距离

D.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能

其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是（选填步骤前的字母）；

（3）如图2所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,通

过测量并计算出点A距起始点0的距离为so,点AC间的距离为si,点CE间的距离为

S2,若相邻两点的打点时间间隔为T,重锤质量为机，根据这些条件计算重锤从释放到

下落OC距离时的重力势能减少量AEp=,动能增加量AEk=；在实际计

算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是___________;

图1

图3

（4）某同学利用图2中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离力

（其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出8、C、。、E、F

各点时重锤下落的速度v和俨，绘制声一〃图像，如图3所示，并求得图线的纵轴截距

b和斜率鼠

①请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？;

②假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的v2-h图线的纵轴截距〃和斜率

上与氏上的关系最可能的是。

A.b'>b,k!>kB.b'<b,k'=kC.b'〈b,k'<kD.bf=b,k'>k

（5）某同学认为要验证机械能守恒，必须选择第1、2两点间距离约为2mm的纸带进

行数据处理，你认为他的观点是否正确，请说明理由。

【答案】DB/ng（so+si）J■机（色士匹］重锤下落过程中受到阻力作用

2I47J

在实验误差允许范围内，若k近似等于2g,则可认为这一过程机械能守恒A该

同学观点不正确；因为从第1个点到某个需要验证的点之间的距离，是重物下落的实际

距离，并且打第1个点时重物速度为零，所以不需要第1、2两点间距离约为21nm

【解析】（1）因为打点计时器需要交流电源，测量速度及重力势能的变化量需要测量纸

带的长度，则需要刻度尺，所以D正确；ABC错误；故选D。

（2）A.按照图I所示安装好实验器材并连接好电源，则A正确，不符合题意；B.先

接通电源开关，再打开夹子释放纸带打出一条纸带，所以B错误，符合题意：C.测量

纸带上某吟点间的距离，来表示重力势能的变化，及速度来表示动能的变化量，所以C

正确，不符合题意；D.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于

增加的动能，验证机械能是否守恒，所以D正确，不符合题意；故选B。

（3）重力势能减少量为g=/四（％+［），C点速度为匕=色节，动能增加量为

=-mv2-0=-,重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，

k2cr2I4TJ

其原因主要是重锤下落过程中受到阻力作用。

（4）①根据可得y2=2g〃+%2,则在实验误差允许范围内，

若k近似等于2g,则可认为这一过程机械能守恒。

②根据（初声一（加%2=3力，可得/=2勿2+%2,则有阻力时，初速度，及加速度都

减小，所以b>b,k'>k,则A正确；BCD错误；故选A。

（5）该同学观点不正确；因为从第1个点到某个需要验证的点之间的距离，是重物下

落的实际距离，并且打第1个点时重物速度不一定为零，所以不需要第1、2两点间距

离约为2mmo

13.（10分）为了测定小车在平直公路上启动过程的加速情况，某同学采用在同一底片

上多次曝光的方法拍摄了一张照片，如图所示。如果拍摄时每隔2s曝光一次，小车做

匀加速直线运动，小车总长为4.5m,质量为L5xl（）3kg,运动过程中所受的阻力恒为

车重的0.15倍，重力加速度g取lOm/s"求:

（1）小车的加速度大小：

（2）小车过4点时牵引力的功率。

【答案】（1）1.5m/s2;（2）2.025xl（）4W

【解析】(1)设小车A8间的距离为〃8，8c间的距离为%「曝光一次时间为f,在

A点的速度为以，由图可知小车AB间的距离为=12m,SAC=30m

4fB

12

SABF+上

A->C

SAC=以(2，)+；。(2力2

联立以上各式并代入数据得

a=1.5m/s2

vA-4.5m/s

(2)设小车质量为m,所受牵引力为尸，所受阻力为不，小车过A点时所受牵引力

功率为P，对于匀加速运动的小车，由牛顿第二定律得

F—0.15mg,=ma

P=E

联立以上各式并代入数据得

P=2.025x1(尸W

14.如图所示，面积为OZn?的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，

已知磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+0.2f)T,定值电阻吊=6Q,线圈电阻&=4C,

求：

(1)磁通量变化率和回路中的感应电动势；

(2)〃、6两点间电压。血

(3)请判断线圈中电流的方向，并求2s内通过Q的电量安

【答案】(1)0.04Wb/s,4V；(2)2.4V；(3)逆时针方向，0.8C

【解析】（1）由8=（2+0.2/）T可知

—=0.2T/s.

Ar

磁通量变化率为

-----=-----S=0.04Wb/s.

△tX

由法拉第电磁感应定律可知回路的感应电动势为

L△①bBc

E=n——=n——S=100x0.2x0.2V=4V

AfAf

（2）“、鼠两点间电压人等于定值电阻凡两端的电压，则

E

UM=TTF%=2.4V

（3）因为磁感应强度随时间增大，根据楞次定律知，线圈中感应电流的方向是逆时针

方向，因为感应电动势恒定，所以电流恒定

q=0.4x2C=0.8C

（-）选考题:共12分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一

题计分。

15.[选修3-3]（12分）

（1）（4分）由于水的表面张力作用，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，

水分子之间的相互作用总体上表现为（选填“引力”或“斥力”）。分子势能Ep和分

子间距离r的关系如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子势能昂的是图中

（选填“4域或'C'或“£>”）的位置。在小水滴内部，水分子间的距离在“左

右（分子间的距离等于“时，分子力为0）,则分子间距离等于m的位置是图中

点（选填"A”或或"。'或"£>”）。

【解析】在小水滴表面层中，水分子之间距离大于小分子之间的相互作用总体上表现

为引力；分子间距离为“时分子势能最小，由于小水滴表面层中，水分子之间距离大于

ro,所以能总体上反映小水滴表面层中水分子势能厚的是图中。的位置。分子间距离

等于ro的位置，及分子力为0的位置是图中C点分子势能最小的位置。

（2）（8分）肺活量是在标准大气压po=latm下人一次尽力呼出空气的体积。某实验小

组设计了“吹气球法''的小实验来粗测肺活量。如图，某同学通过气球口用力一口气向气

球内吹气（吹气前气球内部的空气可忽略不计），气球没有被吹爆，此时气球可近似看

成球形，半径为『10cm,球内空气的压强pi=L5atm,空气可看作理想气体，设整个过

程温度保持不变，球体体积计算公式为丫=一万人体正常温度为37℃。

3

（1）求该同学的肺活量是多少？

（2）已知在标准状况下，即0℃,latm下，空气的摩尔体积为22.4L/mol,阿伏加德罗

常数NA=6.0xl023moH,则该同学一次能呼出的空气分子数为多少？（第2小题计算结

果保留两位有效数字）

【答案】（1）6.28L；（2）1.5x1023

【解析】（1）设该同学的肺活量为％,由题意并根据玻意耳定律可得

=py

代入数据解得

%=6.28L

（2）设该同学呼出的气体在0℃、latm时的体积为则根据盖-吕萨克定律可得

匕K

（273+37）K273K

由题意并根据上式解得该同学一次能呼出的空气分子数为

n=乂NAal-5xIO2?

22.4Lmor'

16.[选修3-4]（12分）

（1）（4分）有一列沿x轴传播的简谐横波，在某一时刻它的波形图如图甲所示，M和

N是这列简谐横波上的两个质点，从该时刻起某同学记录下了质