2021届高考物理金榜押题卷 新高考版（二）（河北专版）

2021届高考物理金榜押题卷 新高考版（二）（河北专版）

一、单选题

1.铀核裂变有多种形式，其中一种裂变方程是，下列说法正确的是(   )

A.核反应前后总质量不变 B.核反应方程中的X是中子

C.反应后系统总动量减少 D.由于能量守恒，该反应并不释放能量

2.β衰变连续能谱曾是困扰物理学界20多年的谜题，为了揭示这一谜题，埃利斯和伍斯特做了大量的实验研究，原子核经一系列放射性衰变过程，关于放射性衰变①②，下列说法正确的是(   )

A.衰变①的射线从原子核中释放出来，贯穿本领最强

B.衰变②的射线从原子核外释放出来，电离本领最强

C.衰变①产生的射线对应图甲中的3轨迹

D.衰变②产生的射线对应图乙中的4轨迹

3.如图所示，光滑水平面上静止一质量的小车，小车左端有一固定挡板，挡板上有一只轻弹簧，小车的右端放置一质量为的小铁块，开始时系统处于静止状态，某时刻小铁块获得大小为、水平向左的冲量，开始在小车上滑动，与挡板上的轻弹簧碰撞后恰好返回小车右端，若碰撞过程中弹簧一直在弹性限度内，上述运动过程中，弹簧具有的最大弹性势能为(   )

A.3 J B.9 J C.12 J D.24 J

4.如图所示，一均匀直木杆斜靠在光滑的竖直墙壁上，下端放在粗糙的水平地面上，木杆处于静止状态.为了安全，现把直木杆静止放在图中虚线位置，则(   )

A.竖直墙壁对木杆的支持力变大 B.地面对木杆的支持力变大

C.地面对木杆的摩擦力变大 D.地面对木杆的作用力变小

5.2020年7月23日12时41分，执行中国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，接下来要经过一系列变轨才能到达火星附近.对于卫星的发射和变轨，我们可以建立模型进行研究，卫星先被发射到半径为R的圆轨道Ⅰ上，进行姿态调整后，在P点变速进入轨道Ⅱ，在轨道Ⅱ上进行姿态调整，然后从Q点进入半径为的圆轨道Ⅲ，则下列说法正确的是(   )

A.卫星在P点加速从轨道I进入轨道Ⅱ，在Q点减速从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ

B.在轨道Ⅱ上P点速度是Q点速度的4倍

C.卫星分别在轨道I、Ⅲ上运行，在卫星b运行一周的时间内，和地心三者共线16次

D.若R为地球半径，则卫星在轨道I上运行时间大于24小时

6.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为4:1，电阻，光敏电阻，电路中电压，下列说法正确的是(   )

A.开关接1时，电压表的示数为55 V

B.开关接1时，电流表的示数为22 A

C.开关接2，当照射到光敏电阻上的光线强度增大、光敏电阻的阻值减小时，电压表的示数减小

D.开关接2，当照射到光敏电阻上的光线强度增大、光敏电阻的阻值减小时，消耗的功率减小

二、多选题

7.小球P从离地竖直高度H处的A点自由下落的同时，小球Q从A点正下方的B点以某一速度竖直向上抛出，当小球Q上升h时到达其最高点，此时小球Q距离A处为L，最后两个小球同时落地，两小球运动的图像如图所示，则小球Q向上与向下运动的时间比和小球P下落高度H为(   )

A. B. C. D.

8.如图所示，水平面上固定光滑轨道，轨道左端连接定值电阻R，导体棒与轨道接触良好，平面内有竖直向下的匀强磁场，对导体棒施加水平外力，使导体棒从静止开始向右运动，第一次以恒定功率P作用，第二次以恒定外力F作用，两次经过相同的路程都达到匀速运动且速度相等均为v，以下说法正确的是(   )

A.功率  B.两次达到匀速时所用时间相等

C.两次达到时加速度大小 D.两次克服安培力做的功相等

9.如图，等边三角形的平面内存在一个电荷量为的点电荷分别是等边三角形三个边的中点，B点和C点的电势相等，M点和P点的电势相等，则(   )

A.该点电荷Q一定在等边三角形的中心点O处

B.P点电场强度大小是C点的4倍

C.将正试探电荷从A点移到M点再到B点，电势能增加

D.在C点再放置一个相同的点电荷点的场强大小为原来的倍

10.如图所示，足够长斜面的倾角为，一块长度的木板保持的速度沿斜面向上匀速运动，时刻，一个小物体以的速度从下端冲上木板，物体和木板间的动摩擦因数为，，，则(   )

A.时物体速度大小为4 m/s B.物体可以随木板一直向上运动

C.时物体距离木板顶端8 m D.物体所受摩擦力方向始终沿斜面向下

三、实验题

11.某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门的时间t，当地的重力加速度为g。

（1）为了验证机械能守恒定律，该实验准备了如下器材：铁架台、夹子、铁质小球，光电门、数字式计时器、游标卡尺（20分度），还需要的器材是__________。

A.天平 B.刻度尺 C.秒表 D.打点计时器

（2）用游标卡尺测量铁球的直径，主尺示数（单位为cm）和游标的位置如图丙所示，则其直径为________mm。

（3）调整之间距离h，记录下小球通过光电门B的时间t，多次重复上述过程，作出随h的变化图象如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒，该直线斜率________（用表示）。

（4）在实验中根据数据实际绘出图象的直线斜率为，则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力的比值_________（用表示）。

12.图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图，其中虚线框内是用毫安表改装成双量程电流表的改装电路。

（1）已知毫安表表头的内阻为，满偏电流为100 mA；和为固定电阻，阻值分别为；由此可知，若使用a和b两个接线柱，电表的量程为_________A；若使用a和c两个接线柱，电表的量程为_________A；

（2）电压表有两种规格，（量程1.5 V，内阻约为）和（量程3 V，内阻约为）；滑动变阻器有两种规格，最大阻值分别为和。则电压表应选用________（填“”或“”），R应选用最大阻值为__________Ω的滑动变阻器。

（3）实验步骤如下：

①开关拨向b，将滑动变阻器R的滑动片移到________端（选填“左”或“右”），闭合开关;

②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电压表的示数U和毫安表表头的示数I；

③以U为纵坐标，I为横坐标，作图线，如图乙所示；

④根据图线求得电源的电动势_______V（结果保留三位有效数字），内阻______Ω（结果保留两位有效数字）。

四、计算题

13.质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器.其示意图如图所示，其中加速电压U恒定，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，氦核和α粒子分别从容器A下方的小孔处从静止开始被电场加速，在小孔处经匀强磁场偏转后，打在水平放置的照相底片上，照相底片感光的两处分别为，、M间的距离为L，不计离子的重力及电、磁场的边缘效应.

（1）通过计算说明氦核打在M处；

（2）求的距离.

14.如图所示，放置在水平地面上的长度为的木板A左侧有一固定的弹性挡板D，木板A与地面间的动摩擦因数为。在木板的中点处放置一物块B（其宽度不计），的质量，间的动摩擦因数为。在距离木板A右侧边缘为处的上方有一固定弹性挡板P，其下端略高于木板A的上表面。距离P为处有一粘性挡墙Q，若木板A撞上即被粘住。某时刻在木板左侧施加水平向右的的恒力，作用1 s后，该力方向不变、大小立即减小为并一直保持。若在A运动时，物块B与挡板D碰撞，则互换速度；若在A静止时两者相碰，则B被等速弹回。此外若物块B与P碰撞，则B被等速弹回。求：

（1）恒力F作用1 s时，木板A与物块B的速度；

（2）物块B与挡板P碰撞前瞬间的速度v；

（3）最终物块B停下时距离挡板D的距离d。

15.【选修3-3】

（1）下列说法正确的是___________.

A.破镜不能重圆，是因为分子间有斥力作用

B.花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉颗粒在不停地做无规则运动

C.气体的压强是由气体分子间的相互排斥而产生的

D.从屋檐上做自由落体运动的小水滴呈球形，是由于液体表面张力的作用

（2）如图甲所示，长为120 cm的导热气缸通过活塞密封一定量的气体，当气缸水平放置时，活塞位于气缸中央，活塞面积，活塞质量，环境温度为17 ℃，大气压强.现将气缸竖直放置开口向上，然后在活塞上放上质量重物，如图乙所示.稳定后对缸内气体加热，使缸内气体温度不断升高，当缸内气体吸收热量时，活塞恰好缓慢移动到气缸口，不计活塞厚度，重力加速度g取，求:

（i）活塞移动到气缸口时气体的温度；

（ii）全过程中气体内能的变化.

16.【选修3-4】

（1）如图甲所示，为一列沿x轴方向传播的横波在某时刻的波的图像.沿波传播方向上有四个介质中的平衡位置.图乙为四个位置处的某个质点的振动图像，下列说法正确的是___________.

A.图乙一定是a处质点的振动图像

B.图乙一定不是b处质点的振动图像

C.如果图乙是图甲c处质点从此时开始的振动图像，则波一定沿x轴负方向传播

D.如果图乙是d处质点的振动图像，则图甲是时刻的图像

（2）如图所示，为一长方体玻璃砖，玻璃砖长为L、厚为d.在距A点正上方h处有一点光源s，在D点正上方h处有细长圆筒，当细圆筒与竖直方向成某一角度时，恰有光线从圆筒内射出，把细圆筒向右平移距离为a处，同样的角度又有光线射出.根据以上条件，求出玻璃砖的折射率.

参考答案

1.答案：B

解析：重核裂变存在质量亏损，根据可知，重核裂变释放能量，AD错误；根据核反应前后电荷数守恒、质量数守恒可知，方程中X应为中子，B正确；核反应前后动量守恒，C错误.

2.答案：C

解析：由题意可知，衰变①核反应方程为，核反应中产生的射线为α射线，它的电离本领最强、贯穿本领最弱，A错误；衰变②核反应方程为，核反应中产生的射线为β射线，它的电离本领较强、贯穿本领较强，B错误；由于α射线带正电，对应题图甲中的3轨迹，由于β射线带负电，对应题图乙中的6轨迹，C正确，D错误.

3.答案：C

解析：设小铁块与小车速度相同时的速度大小为v，相对小车滑动的距离为L，摩擦力大小为f，小铁块相对于小车运动的整个过程，根据动量定理和动量守恒定律有，根据能量守恒定律有，小铁块相对于小车向左运动的过程有，联立解得，C正确，ABD错误.

4.答案：D

解析：如图甲所示，木杆受重力G、竖直墙面对木杆的水平支持力和地面对木杆的作用力F，三力平衡，F的水平分力为静摩擦力（等于水平支持力），竖直分力为地面的支持力（等于重力G），木杆移到题图中虚线位置后，F与竖直方向的夹角变小，地面对木杆的支持力等于木杆的重力不变，B错误；F的水平分力即静摩擦力变小，故竖直墙壁对木杆的支持力变小，AC错误；由图乙可知地面对木杆的作用力F变小，D正确.

5.答案：B

解析：卫星在P点从轨道I进入轨道Ⅱ，在Q点从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，都是做离心运动，需在点加速，故A错误；由开普勒第二定律知，则有，故B正确；由开普勒第三定律知,代入数据可得，即轨道Ⅲ上的卫星转动1圈时间内，轨道I上的卫星会多转动7圈，每多转1圈，会有2次共线，所以和地心三者共线14次，故C错误；由知，近地卫星周期最小，小于同步卫星周期，故D错误.

6.答案：C

解析：开关接1时，设电流表的示数为I，则流经电阻的电流为,两端的电压为，原线圈上的电压为，由电源电压的有效值，可得，又因为，代入数值解得，所以电压表的示数小于55 V,A错误；开关接1时，电阻上的电压为，电流表的示数，小于22 A,B错误；开关接2，当照射到光敏电阻上的光线强度增大，的阻值减小时，对电流的阻碍作用减小，则通过的电流增大，原线圈中的电流相应增大，所以两端电压增大，原线圈两端电压减小，则副线圈两端的电压相应减小，C正确；设原线圈电流为,由可知，当时，最大,由得，联立可得，即当时，最大，因为照射到光敏电阻上的光线强度增大时的阻值减小，即的阻值逐渐接近时，消耗的功率逐渐增大，D错误.

7.答案：AD

解析：由图像可知在时间内小球P下落高度与小球Q上升的最大高度h相等，为图中的面积，四边形的面积表示小球Q竖直上抛到最高点时离A点的距离L，所以平行四边形的面积大小表示，设的长度为x，由图像的几何关系可知,解得,A正确，B错误；由以上分析可得，又因为，联立解得,又因为，故，C错误，D正确.

8.答案：AC

解析：两次匀速运动时速度相等，牵引力等于安培力，第一次有，得，第二次有，得，联立得,A正确；当时，第一次的加速度，第二次的加速度，则，C正确；作出两次运动的图像，由于两次路程相等，第一次的加速度始终比第二次的大，故两次达到匀速的时间,B错误；由于两次路程相等，由，知通过导体棒的电荷量相同，克服安培力做的功,则,D错误.

9.答案：AB

解析：因为B点和C点的电势相等，M点和P点的电势相等，所以连线的垂直平分线与连线的垂直平分线的交点即为正点电荷所在的位置，故正点电荷Q一定在等边三角形的中心点O处，A正确；由几何关系可知，根据得P点电场强度大小是C点的4倍，B正确；将正试探电荷从A点移到M点再到B点，电场力先做负功再做正功，电势能先增加后减少，C错误；在C点再放置一个相同的正点电荷，设点正点电荷在P点的场强大小，即P点的合场强，故P的场强大小为原来的倍，D错误.

10.答案：CD

解析：物体刚冲上木板时，相对木板向上运动，和木板速度相等之前，对物体受力分析，由牛顿第二定律可知其加速度大小，设经过时间后物体和木板速度相等，则由匀变速直线运动速度公式可知，代入数据求得，此过程中物体向上的位移，木板向上的位移为，物体相对木板上滑位移为5 m，达到相等速度后，因为，所以物体会向上继续减速，但相对木板向下运动，对物体受力分析，由牛顿第二定律可知此时加速度大小，设经过时间物体速度减小到0，则，即3 s时物体速度减小到0，故A错误；物体匀减速向上运动的位移，此过程中木板向上的位移为，物体相对木板向下滑动4 m，此时物体距离木板上端为8 m，接下来不再向上运动而是向下加速运动，故B错误，C正确；在物体刚冲上木板时，相对木板向上运动，物体所受摩擦力方向向下，故D正确.

11.答案：（1）B

（2）10.15

（3）

（4）

解析：（1）此实验需要测量小铁球从A下落到B的高度，即需要刻度尺；

（2）如图所示，读数为；

（3）由机械能守恒可得，整理得，则直线斜率；

（4）由动能定理可得，整理得。

12.答案：（1）0.5，2.5

（2），20

（3）右，1.48，0.45（0.42~0.48之间均对）

解析：（1）使用两接线柱时，与串联后与表头并联，则量程为；若使用a和c两个接线柱，电表的量程为

；

（2）一节干电池的电动势约为1.5 V，故电压表选；因内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择的；

（3）①为了让电流由最小开始调节，开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置，故应滑到右端；

④使用两接线柱时，与串联后与表头并联；则量程为0.5 A，且内阻为，由串并联电路规律可知若毫安示数为I，则电路的总电流等于，则由闭合电路欧姆定律可知，所以图象中与纵坐标的交点表示电源的电动势，图象的斜率表示即，解得，由于可能存在误差，0.42~0.48之间均对。

13.答案：解：（1）设氦核和α粒子的质量分别为，氦核和α粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径分别为，则粒子在电场中加速

粒子在磁场中做匀速圆周运动有

由以上两式可得

氦核和α粒子电荷量相同，，则，

氦核打在M处

（2）的距离为L，

所以

解析：

14.答案：（1）3 m/s，1 m/s

（2）2 m/s

（3）1.0 m

解析：（1）开始1 s内，由牛顿第二定律得木板加速度，

物块B加速度，

1 s时的速度，

前1 s内木板的位移，

物块B的位移。

则，所以此时物块B恰没撞上档板D，木板A与物块B的速度分别为3 m/s、1 m/s

（2）物块B与档板D碰撞后，互换速度,

之后木板所受地面的摩擦力为

木板与物块组成的系统动量守恒，若两者能共速，则

，

解得

即物块B刚好又到达木板的中点处，此过程物块B的位移

此时恰好运动到挡板P处，则物块B与挡板P碰撞前的瞬间的速度

（3）1 s后至物块B与挡板P碰撞前，木板A的位移

说明物块B与挡板P碰撞后反向时，木板A即撞上Q而停下，则

即

所以最终物块B停止在1.0 m处

15.答案：（1）D

（2）解：（i）初状态有

将气缸竖直放置开口向上，活塞到达气缸口时有

，

根据理想气体状态方程有

解得

（ii）气缸由水平到竖直放置，其中间状态有

根据玻意耳定律得

解得

此过程温度不变，其内能不变，外界对气体做的功全部用来放热，加热膨胀过程外界对气体做的功

根据热力学第一定律有

解得

解析：（1）破镜不能重圆，是因为达不到分子间引力的作用范围，A错误；花粉颗粒在水中做布朗运动，它是由于水分子对花粉颗粒撞击的不平衡性造成的，反映了水分子在不停地做无规则运动，B错误；气体的压强是由气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的，与分子数密度和分子平均动能有关，C错误；小水滴与空气接触的表面层中的分子分布较内部稀疏，分子间距大于分子力平衡时的距离，所以分子间的相互作用表现为引力，从而使小水滴表面各部分之间存在相互吸引的力，即表面张力，小水滴在液体表面张力的作用下呈球形，D正确.

16.答案：（1）D

（2）解：细圆筒在D点正上方射出的光线是光源s经玻璃砖上表面中点反射穿过圆筒射出的，圆筒向右平移距离a后射出的光线是光源s发出的光线经过玻璃砖折射后，再经过下表面反射，再经上表面折射后穿过细圆筒射出的，光路图如图所示

由几何关系可知

根据折射定律得

解析：（1）由于题图甲中波的图像对应时刻未知，所以无法确定题图乙是哪处质点的振动图像，故AB错误；如果题图乙是题图甲c处质点从此时开始的振动图像，由题图乙可知此时质点应沿y轴负方向运动，在题图甲中可画出下一时刻波形图，可知波沿x轴正方向运动，故C错误；如果题图乙是d处质点的振动图像，由题图乙可知质点需经过才能到达波峰的位置，与题图甲中d处质点位置吻合，故D正确.