2021届河北省高三年级物理学科高考模拟试卷

2021届河北省高三年级物理学科高考模拟试卷

一、单选题

1.用频率分别为卜和"的光照射某种金属材料，两种情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏止电压

之比为1:3,已知普朗克常量为九则该金属的逸出功为（）

A.hvB.—hvC.-hvD.—hv

234

【答案】B

【详解】设用频率分别为丫和2y的光照射时，逸出的光电子的最大初动能分别为片和马，则由爱因斯

坦光电效应方程可得

&=hv-WQ

E2=2hv-Wtt

又因为

E|=叫

E2=eUc2

4L=_L

3

以上各式联立可解得

故选Bo

2.地摊经济是2020年下半年的热门话题，摆地摊为很多下岗职工提供了再就业的机会。某人想摆一个卖烤

热狗的小吃地摊。如图所示，两根水平的平行金属圆柱支撑热狗，生热狗和熟热狗均可视为质量均匀的圆

柱体，熟热狗半径较大，质量不变。忽略摩擦。静止的生热狗烤成熟热狗后（）

A.机械能不变B.重力势能不变

C.对单根金属圆柱的压力增大D.对单根金属圆柱的压力减小

【答案】D

【详解】AB.生热狗和熟热狗均可视为质量均匀的圆柱体，熟热狗半径较大，静止的生热狗烤成熟热狗后

重心升高，重力势能增大，机械能增大，选项AB错误；对热狗进行受力分析如图所示，

生热狗烤成熟热狗后例咸小，所以生热狗烤成熟热狗后对单根金属圆柱的压力减小，选项C错误，D正确;

故选D。

3.图示为某发电厂向偏远山区输送电能的示意图，发电厂通过升压变压器4和降压变压器了?向纯电阻用电

器凡（未知）供电。已知输电线的总电阻为昭工原、副线圈匝数比为1:10,72原、副线圈匝数比为10：1,

刀原线圈两端的瞬时电压〃=Usinw,测得发电厂回路中电流有效值为/。若（、（均可视为理想变压器,

发电机的内阻不计，则（）

B.输电线消耗的总功率为变U/

A.降压变压器中电流的频率为一

32

C.用电器消耗的功率为士D.用电器的电阻为圾——LR

1002/100

【答案】D

【详解】降压变压器中电流的周期

_2兀

1=—

co

频率

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\CD

Jr=一=--

T2n

A错误；

原线圈两端的电压

由

U?〃2

沅一二

得

=5y/2U

当

由

4=21

/%

得

12=^1=—1

""10

发电厂的输出功率

P=I2U2=^UI

输电线消耗的总功率

,1,72

P=1;R^——/2R<P^—U1

1-1002

B错误；

用电器消耗的功率

P,=P-P,=—UI--—I2R

2'2100

C错误；

由

乙=2

h4

得

/4=2/3=10人

而4=4,得用电器的电流乙=/,又

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6=/:尺＞

得用电器的电阻

2/100

D正确。

故选D。

4.如图所示，质量均为〃?的带电小球以b、c,均处于静止状态，小球。用绝缘细线悬挂在天花板下，b、c

用绝缘轻杆连接后直立在水平绝缘地面上，两球均在小球〃的正下方，小球a带正电。若让小球“做微小摆

动，发现球6也做微小摆动，c球可视为不动，重力加速度为g。则静止状态下，下列说法正确的是（）

JL

A.b、c总电荷量一定为负B.细线拉力可能为3mg

C.反c互换后，细线拉力一定不变D.小球c,与地面间动摩擦因数不零

【答案】D

【详解】A.当〃球做微小摆动时，。与次c间相互作用力偏离竖直方向，如果人球带正电，则静电斥力会

使b球向。初始运动方向相反的方向偏离，导致杆倾倒，当。球自最高点返回时，会使杆继续倾倒，无法返

回，因此6一定带负电，c球带正电或负电均可，当c带正电时权c总电荷量可能为负，也可能为正或为

零，选项A错误；

BD.由于在a摆动时c可视为不动，说明。一定受到地面的静摩擦力和支持力，则细线拉力小于3mg，小

球c与地面间动摩擦因数不为零，选项B错误，D正确；

C.将枚c两球位置互换，当c带负电且外>为时，由库仑定律和数学知识可知，a与b、c间的静电引力

增大，当％=见时，静电引力不变，当/<%或。球带正电荷时，静电引力会减小，故细线拉力可能增大、

不变或减小，选项C错误。

故选D。

5.

第4页，共18页

天体在引力场中具有的能叫做弓I力势能，物理学中经常把无穷远处定为引力势能的零势能点，引力势能表

达式是耳,=-6w，其中G为引力常量，M为产生引力场物体（中心天体）的质量，，〃为研究对象的质

量，厂为两者质心之间的距离。已知海王星绕太阳做椭圆运动，远日点和近日点的距离分别为4和4。另

外已知地球绕太阳做圆周运动，其轨道半径为心如果你还知道引力常量G和地球公转周期7,结合已知数

据和你掌握的物理规律，下列各选项中的两个物理量均可以推算出的是（）

A.海王星质量和地球质量B.太阳质量和海王星质量

C.地球质量和海王星近日点速度大小D.太阳质量和海王星远日点速度大小

【答案】D

【详解】设海王星远日点和近日点速度分别为匕和v,,根据开普勒第二定律有

匕石=彩&

设太阳质量为海王星质量为肛根据机械能守恒定律有

12cMm121Mm

—mvt-G--mv\-G-

2rx2r2

设地球质量为加°,太阳的引力提供地球做圆周运动的向心力，有

G*苧

由以上三式可以推算出海王星远日点速度的大小、近日点速度的大小和太阳质量，选项D正确；ABC错误；

故选D。

6.如图所示的电路中，电阻/?=2C。断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V,则电

源的内阻r为（）

【答案】A

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E

【详解】开关S断开时有：E=3V,开S闭合时有：2R,其中R=2C,解得：r=lC,

R+r

故A正确.

二、多选题

7.在平直公路上甲、乙两车在相邻车道上行驶。甲、乙两车并排行驶瞬间，前方有事故发生，两车同时开

始刹车，刹车过程中两车速度的二次方F随刹车位移x的变化规律如图所示，则（）

A.乙车先停止运动B.甲、乙两车刹车过程中加速度大小之比为4：1

4

C.从开始刹车起经一s,两车恰好相遇D.甲车停下时两车相距12.75m

3

【答案】BC

【详解】AB.由

v~-v,7———2ax

得

v2=-2ax+v；

结合图像有

—=---rn/s-

—2a)=--m/s~

。a\4

解得q=2而，•，则甲、乙两车运动过程中加速度大小之比为片「由图像知甲车的初速

度%i=6m/s,乙车的初速度h=5m/s,则刹车过程，甲车运动时间4=3s,乙车运动时间&=10s,A

错误，B正确；

C.相遇时结合位移关系得

11

VO\l~~a\l2=V01t~~a2t2

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4

解得/=()或，=-s,C正确；

3

D.甲车停下时，甲车的位移大小玉=9m,乙车的位移大小

12

x2=v^t]=12.75m

两车相距

\x=x2-x[=3.75m

D错误o

故选BCo

8.一质量为次的汽车由静止开始沿平直公路运动，从1=0时刻开始受到水平向前的牵引力尸作用，尸与作

用时间/的关系如图所示。若汽车在J时刻开始运动，运动过程中汽车受到的阻力恒定不变，则()

A.汽车在%~2,o这段时间内，速度越来越大，加速度越来越小

B.汽车在2。时刻的速度大小为强

2m

C.3。时刻汽车牵引力的瞬时功率为“强

m

D.在2fo~42这段时间内，汽车克服阻力做的功为凶武

m

【答案】BC

【详解】A.由题意可知，汽车运动过程中受到的阻力大小为在fo~2f0这段时间内，由牛顿第二定律

可得

F-F()=ma

因牵引力尸逐渐增大，所以汽车的加速度逐渐增大，速度也逐渐增大，选项A错误；

B.在"〜时间内，由动量定理可得

玲+2玲

---/。一8'。=加丫

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解得％时刻汽车的速度大小为舞选项B正确;

C.在2fo~包时间内，由牛顿第二定律可得

2与一玲=tna

解得汽车在这段时间内的加速度大小为

m

故3%时刻汽车的速度大小为

"养+”。=嘿

该时刻牵引力的功率为

。=24丫=些％

m

选项C正确；

D.汽车在2to~气,时间内的位移大小为

x=54x2f0+Lx&（2幻2=^1

2m2mtn

故这段时间内汽车克服阻力做的功为

Wf&=Fox=^-

选项D错误；

故选BCo

9.空间存在如图所示的相邻磁场，磁场1垂直纸面向里，磁感应强度大小为8,磁场II垂直纸面向外，宽度

为-o现有一质量为〃八电荷量为+q的粒子以水平速度V垂直磁场I边界从。点射入，当粒子从磁场II右

2

边界C点（图中未画出）处射出时，速度方向也恰好水平。已知粒子在磁场【中的运动时间是在磁场II中

运动时间的2倍，且丫=逆一，不计粒子重力，sin370=0.6,cos370=0.8,则下列说法正确的是（）

3m

XXXX

XXXX

XXXXn

XXXX

XX

XX

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A.粒子在磁场I中的轨迹半径为24B.磁场n的磁感应强度大小为28

6

C.磁场I的宽度为24D.射入点和射出点的竖直偏移量为4

2

【答案】BD

【详解】A.根据

V2

qvB=m—

可得

选项A错误；

B.根据题意可知，粒子在磁场1、II中偏转的圆心角。相同，粒子在磁场I中运动的时间是在磁场II中运

动时间的2倍，根据

2兀

£=2

弓1

ZL_Z

(1

根据

-271m

1------

qB

可得

B_T2

瓦=彳=5

B『2B

选项B正确；

c.粒子在磁场n中的轨迹半径

mv5

r,=---=-

2qB6

设磁场I的宽度为X,则有

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sin—

42%

可得

x=d

选项C错误；

D.粒子的偏转角满足

sin”3

5

射入点和射出点的竖直偏移量为

y=（（l-cos，）+&（l-cos。）=g

选项D正确。

故选BD0

10.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1:〃，a、8两端接恒定交流电压U,原线圈接一电阻为《

（恒定不变）的灯泡L,副线圈接入可变电阻R、理想电压表V,则下列说法正确的是（）

A.c活的输出功率等于可变电阻R的功率

B.若可变电阻接入电路的阻值变大，电压表示数变大

C.可变电阻消耗功率最大时，通过灯泡L的电流为必

叫

D.当可变电阻接入电路的电阻为二4时，可变电阻消耗功率最大

【答案】BD

【详解】A.9?输出功率等于灯泡功率和可变电阻功率之和，A错误；

B.若可变电阻接入电路的阻值变大，假设副线圈电压不变，则副线圈中电流变小，由变压器规律知，原线

圈中电流变小，灯泡两端电压变小，由

U=UL+G

知原线圈输入电压变大，副线圈输出电压变大，电压表示数变大，B正确；

C.设原线圈中电流为乙,则可变电阻的功率

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PR-%

,uU2_

当1=7「时，有心nm=7二，这时原线圈输入电压

2q49

U、=UTK=g

U.1前

由变压器规律知h=%，得副线圈两端电压A=色，根据

；

pPuU----=U-----

"而R4R。

得

/?=〃2凡

C错误，D正确。

故选BD

三、填空题

11.质量均为〃?的物块A、3用跨过定滑轮的不可伸长的轻绳连接，在物块8的正下方地面上固定有与计

算机相连的位移传感器。，如图(a)所示；在物块B上加一个质量为叫)的槽码C后由静止释放物块，结

果在计算机上得到如图(b)所示的X-/图像，x表示B到传感器的距离，，表示运动时间，尸(。,勿是图线

上一点，。是图线的纵截距，过P点图线的切线与纵轴交点的纵坐标为d(图中未画出)。当地重力加速度

(1)物块8经时间«时的速度大小为；

(2)根据题给条件和计算机显示的数据，若u,则可认为在误差允许的范围内A、&C组

成的系统机械能守恒。

【答案】(1).”~上(2).%g(c-Z?)(3).2(2机+叫乂虫女尸

a2a

【详解】(1)分析可知，x-f图像中某时刻质点的速度在数值上等于对应时刻图线切线的斜率，即

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d-b

v=----

a

(2)经时间”，系统重力势能减小量为

△综=mogh=mog(c-h)

动能的增加量

AEk=：(2/〃+加0)(^~^)2

2a

当AE产公线时，可认为在误差允许范围内4B、。组成的系统机械能守恒。

四、实验题

12.小尚同学准备测量某电源的电动势E和内阻心实验室有以下器材：

a.待测电源(E约为L5V,内阻r约为1。)；

b.量程为3V的电压表(具有一定的内阻)；

c.满偏电流/G=100mA的电流计G(%=0.6C)；

d.定值电阻飞=0.1Q,4=0.15。，R3=0.2。,6=0.3C,4=2。；

e.滑动变阻器R(阻值变化范围0~60^)；

f.开关S一个；

g.导线若干。

(1)小尚同学利用以上器材,设计了如图甲所示的电路,若A是电压表，则B是C和D是

(填器材对应的符号)

(2)小尚同学器材选择、连接电路和操作均正确，调节滑动变阻器，得到多组电表读数，作出如图乙所示的

图像，由图像可知该电源的电动势E=V,内阻r=；(保留三位有效数字)

(3)从实验原埋上看，电源电动势的测量值__________(填“大于”“小于”或“等于")真实值，内阻的测量值

(填“大于”“小于”或“等于")真实值。

【答案】⑴.R(2).电流计G和4(3).1.50(4).1.21Q(5).等于(6).等于

【详解】(1)若A是电压表，则B是滑动变阻器R；

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C和D是改装的电流表，干路电流最大值约为

E

=——--=0.5A=500mA>100mA

根据欧姆定律知

得

R'=0.15Q

定值电阻应选R?

所以C和D是电流计G和定值电阻R2

(2)改装后电流表内阻

R66x0.15心。」2c

ArG+R20.6+0.15

根据图甲及(1)分析知

U=E-5Ic(r+RJ

由图乙可知电动势

E=1.50V

(2)斜率

,1.5-0.9_/0、

k=----------Q=5(r4-/?)

0.09lA

得

r=1.21Q

⑶由

t/=E-5/G(r+7?A)

及电路图可知，电压表测得的U,结合电流表两端电压可求得路端电压，5人；为通过电源的真实电流，已

知，则电源电动势和内阻的测量值均等于真实值。

五、计算题

13.质量均为根的滑块4B用劲度系数为k的轻弹簧相连后静止放在光滑水平面上，滑块B紧靠竖直墙壁,

如图所示。用水平恒力F向左推动滑块A,当滑块A向左运动的速度最大时撤去力几

(1)求在之后运动过程中，滑块A的最大速度%；

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Q)B离开墙壁之后，求系统的最大弹性势能Ep。

【答案】⑴"「底；Q)稣4

【详解】(1)撤去F之后的运动过程，当滑块A向右运动至弹簧为自然长度时，滑块A的速度最大，此时尸

做的功全部转化为滑块A的动能。设力F作用的距离为x时，滑块A向左速度最大，此时滑块A加速度为

零，由牛顿第二定律得

F—kx=G

由功能关系得

Fx=-mv~-0

2n

解得…舟

(2)滑块A向右速度为小时，滑块8开始脱离墙壁，之后系统机械能守恒，动量守恒。当A、B速度相等为口

时，系统的弹性势能最大，有

mvm=(6+rh)v

112

—mv2=—x("?+tn)v+E

m

22P

解得与=与。

2k

14.如图所示，绝缘水平面上有三个宽度都为L的区域I、II、HL区域I内有竖直向下的匀强磁场，磁感

应强度大小为B。用粗细均匀的电阻丝制成边长为L的单匝金属线框abed,线框总电阻为R,质量为4机，

线框制作平整，与水平面贴合良好，除区域W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％进入匀强磁场，最终线框中心对称线恰好停在C。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HI与线框间的动摩擦因数；

(3)换用一直径为L电阻也为R的圆形线框，线框在外力尸作用下以速度u匀速穿过区域I,求整个过程产

对线框的冲量大小。

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MACE

_____b：xxx

jxxfx

L\xxkIII

J——lxxx

C：xXX

LLL

NBDF

8,

【答案】(i)匕=%/(2)A=r(vo一

4mR3gL2mR

【详解】⑴设线框刚好完全进入区域I时的速度大小为V,,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

=4m匕一4mv0

根据法拉第电磁感应定律有

△t

回路电流

△①=BE

解得

B2L3

(2)线框出磁场的过程，ad边受向左的安培力，仍然在安培力的作用下做减速运动，同理可得线框完全出磁

场时速度为

B廿

…。一命

设线框和区域III水平面间的动摩擦因数为"，线框进入区域HI后尻,边受到的恒定摩擦力为

fi=〃醒

ab边和W边受到的摩擦力逐渐增大，平均摩擦力大小为

,,।1

力=/=/〃；叫

根据动能定理有

解得

第15页，共18页

(3)对圆形线框一半进入磁场过程有

E=BI有效v

受到的安培力大小为

由几何知识可知

厂作用的时间为

L

2v

由积分知识可知在0~七时间内力产的冲量大小为

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/,