高中物理高考 河北5-2021年决胜高考物理模拟考冲刺卷 (新高考河北专用) （解析版）

2021年决胜高考物理模考冲刺卷

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．在竖直平衡（截面）内固定三根平行的长直导线a、b、c，通有大小相等、方向如图所示的电流．若在三根导线所在空间内加一匀强磁场后，导线a所受安培力的合力恰好为零，则所加磁场的方向可能是（    ）

A．垂直导线向左

B．垂直导线向右

C．垂直纸面向里

D．垂直纸面向外

【答案】D

【解析】

根据安培定则可知，导线b在a处的磁场向里，导线c在a处的磁场向外，因b离a较近，可知bc在a处的合磁场垂直纸面向里；因导线a所受安培力的合力恰好为零，可知a处所加磁场的方向为垂直纸面向外；选项D正确。

2．建筑工人常常徒手抛砖块，当砖块上升到最高点时被楼上的师傅接住用以砌墙。如图所示，若某次以10m/s的速度从地面竖直向上抛出一个砖块，g取10m/s2，空气阻力可以忽略，则（　　）

A．砖块上升的最大高度为10m

B．砖块上升的时间为1s

C．抛出后经0.5s上升的高度为最大高度的一半

D．抛出后上升过程砖块做变减速直线运动

【答案】B

【解析】

A．砖块做竖直上抛运动，上升的最大高度为

故A错误；

B．砖块上升的时间为

故B正确；

C．砖块上升过程做匀减速直线运动，速度不断减小，所以前0.5s内上升的高度大于后0.5s内上升的高度，故C错误；

D．砖块抛出后只受重力，大小方向都不变，所以砖块上升过程做匀减速直线运动，故D错误。

故选B。

3．在2020年4月24日第五个中国航天日上，中国首次火星探测任务命名为“天问一号”。按计划，“天问一号”火星探测任务要一次性完成“绕、落、巡”三大任务。已知引力常量G、火星的质量M与半径R，火星探测器在距离火星表面高度为h的圆形轨道上绕行，那么根据这些已知条件无法算出（　　）

A．火星的第一宇宙速度 B．火星表面重力加速度

C．探测器绕行的周期 D．探测器受火星的引力

【答案】D

【解析】

A.根据万有引力提供向心力，绕火星表面的卫星

火星的第一宇宙速度

故A不合题意；

B. 根据万有引力等于重力，火星表面重力加速度

故B不合题意；

C. 根据万有引力提供向心力，火星探测器在距离火星表面高度为h的圆形轨道上绕行，有

探测器绕行的周期

故C不合题意；

D. 根据万有引力定律，因不知道探测器的质量，无法算出探测器受火星的引力，故D符合题意。

故选D。

4．如图所示，正方形区域内有匀强磁场，现将混在一起的质子H和α粒子加速后从正方形区域的左下角射入磁场，经过磁场后质子H从磁场的左上角射出，α粒子从磁场右上角射出磁场区域，由此可知（  ）

A．质子和α粒子具有相同的速度

B．质子和α粒子具有相同的动量

C．质子和α粒子具有相同的动能

D．质子和α粒子由同一电场从静止加速

【答案】A

【解析】

A．根据洛伦兹力提供向心力得

设质子的比荷为，则α粒子的比荷为，质子的半径是α粒子的一半，所以二者的速度相同，故A正确；

B．他们具有相同的速度，但是质量不同，所以动量不同，故B错误；

C．他们具有相同的速度，但是质量不同，所以动能不同，故C错误；

D．如果由同一电场从静止加速，那么电场力做的功应该相同，即动能相同，但是他们的动能不相同，所以不是从同一电场静止加速，所以D错误。

故选A。

5．两块完全相同的木块A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透木块后子弹的速度分别为、，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为、，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则（）

A．， B．，

C．， D．，

【答案】D

【解析】

两颗同样的子弹穿透相同木块的过程中，摩擦力相同，子弹相对木块滑动的距离相同，则摩擦力做功过程产生的内能相同。根据能量守恒定律得：

由以上两式可知，故D正确，ABC错误。

【点睛】

公式中的是物体的相对位移，动能定理中的s是物体的对地位移，注意两者的区别。

6．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2:3，两端共接有六只相同的小灯泡L1、L2、 L3、L4、L5和L6（电阻恒定不变），变压器的原线圈接有输出电压U恒定的交流电源，六只小灯泡均发光．下列说法正确的是（   ）

A．L1、L2、 L3三只灯泡亮度一定相同

B．小灯泡L2一定比L4亮

C．交流电源输出电压U是小灯泡L4两端电压的4.5倍

D．L1消耗的功率是L2消耗灯泡的2.25倍

【答案】C

【解析】

设小灯泡L4两端电压为，则有副线圈的输出电压为，根据电压与匝数成正比，原线圈的输入电压为，L2、 L3两只灯泡串联后的总电压为；设通过小灯泡L4电流为，根据电流与匝数成反比，则有原线圈电流为，根据欧姆定律可得通过L2、 L3两只灯泡的电流为，根据并联分流可得通过L1灯泡的电流为，小灯泡L1两端电压为，根据串联分压可知交流电源输出电压，根据电功率公式可知，故C正确，A、B、D错误；

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，一长直杆AB与水平面成角固定，在杆上套一质量为m的小滑块，杆底端B处有一弹性挡板，杆与板面垂直，滑块与挡板碰撞后，以原速率返回。现将滑块拉到A点由静止释放，滑块与挡板第一次碰撞后恰好能上升到AB的中点，重力加速度为g，由此可以确定（    ）

A．滑块下滑时加速度的大小    B．滑块与杆之间的动摩擦因数

C．滑块在杆上滑行的总路程    D．滑块第一次下滑所用的时间

【答案】AB

【解析】试题分析：滑块运动分两个阶段，匀加速下滑和匀减速上滑，利用牛顿第二定律求出加速度，对两个过程，运用动能定理分析动摩擦因数．利用运动学公式分析下滑的时间．

滑块从静止释放，说明，则滑块不会在杆上停止运动，即不断碰撞，上升，下滑，再碰撞，再上升，再下滑，过程中机械能不断减小，直到滑块停到底端，根据牛顿第二定律可得，解得，整个过程中，滑块的速度从零到零，根据动能定理可得，解得，AB正确；由于不能确定碰撞多少次，所以无法求解滑块的路程，C错误；对于第一次下滑过程，由位移公式得，由于L未知，所以不能求出滑块第一次下滑所用的时间，故D错误．

8．如图a所示，物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触，B物块质量为2kg。现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后，B物块的图象如图b所示，则可知（　　）

A．在A离开挡板前，A、B系统动量守恒

B．弹簧锁定时其弹性势能为9J

C．A的质量为1kg，在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为3J

D．A、B与弹簧组成的系统机械能始终守恒

【答案】BCD

【解析】

A．在A离开挡板前，由于挡板对A有作用力，所以A、B系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故A错误。
B．解除对弹簧的锁定后至A刚离开挡板的过程中，弹簧的弹性势能释放，全部转化为B的动能，根据A、B两物体及弹簧组成的系统机械能守恒，有：弹簧锁定时其弹性势能为

 EP=EKB=mBv02

则由图象可知v0=3m/s，代入数据解得

Ep=9J

故B正确。

C．A离开挡板后，由图象数据可知，弹簧伸长到最长时，B的加速度最大，v-t图象切线斜率的绝对值最大，由图知此时A、B的共同速度为：v共=2m/s，根据机械能守恒定律和动量守恒定律有

mBv0=（mA+mB）v共

解得

mA=1kg

此时弹簧的最大弹性势能为

选项C正确；

D．A、B与弹簧组成的系统只有弹力做功，则系统的机械能始终守恒，故D正确。
故选BCD。

9．如图所示，平行板电容器的电容为C，带电荷量为Q，两极板间距离为d，今在距两极板的中点O处放一电荷q，则（　　）

A．q所受电场力的大小为  B．q所受电场力的大小为

C．O点处的电场强度是 D．O点处的电场强度是

【答案】AD

【解析】

两极板的电势差

两板间（O点）的场强

q所受电场力的大小为

故选AD。

10．如图所示，一根原长为l0的轻弹簧套在光滑直杆AB上，其下端固定在杆的A端，质量为m的小球也套在杆上且与弹簧的上端相连．球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴OO′匀速转动，且杆与水平面间始终保持30°角．已知杆处于静止状态时弹簧的压缩量为l0/2，重力加速度为g．则下列说法正确的是

A．弹簧为原长时，杆的角速度为

B．当杆的角速度为时，弹簧处于压缩状态

C．在杆的角速度增大的过程中，小球与弹簧所组成的系统机械能不守恒

D．在杆的角速度由0缓慢增大到过程中，小球机械能增加了5mgl0/4

【答案】CD

【解析】

A．弹簧为原长时，杆受重力和杆的弹力，合力为mgtan30°= ，杆的角速度为，故A错误；

B．当杆的角速度为>时，弹簧处于伸长状态，故B错误；

C．在杆的角速度增大的过程中，小球的动能增大，重力势能增大，弹簧的弹性势能增大，小球与弹簧所组成的系统机械能不守恒，故C正确；

D．设角速度等于时速度为v，弹簧伸长l，杆的支持为N．则

联立解得k= ，初末状态的弹性势能相等，则

小球增加的机械能为

，

故 ，故D正确．

故选：CD

【点睛】

根据合力提供向心力，可求角速度等于时弹簧伸长的量，求出速度，进而求初动能，和重力势能的增量，求出小球机械能的增加量．

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。

（一）必考题：共43分。

11．（6分）用实验测一电池的内阻和一待测电阻的阻值，已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有:

电流表(量程0~30);

电流表(量程0~100);

电压表(量程0~6);

滑动变阻器(阻值0~5Ω);

滑动变阻器(阻值0~300Ω);

开关一个，导线若干条．

某同学的实验过程如下:

Ⅰ.设计如图1所示的电路图，正确连接电路．

Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴．I为横轴．得到如图2所示的图线．

Ⅲ.断开开关，将改接在B、C之间．A与B直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条U-I图线，图线与横轴I的交点坐标为，与纵轴U的交点坐标为.

回答下列问题:

（1）电流表应选用 _______，滑动变阻器应选用________.

（2）由图2的图线，得电源内阻r=____Ω；

（3）用、和表示待测电阻的关系式____________代入数值可得；

（4）若电表为理想电表，接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________电压表示数变化范围__________(选填“相同”或“不同”)．

【答案】A2    R2    25        相同    不同   

【解析】

①根据题设条件中电池的电动势约，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧，可估算出电路中的电流为数十毫安，因此电流表应选用，为了电路正常工作，以及方便调节，多测量几组数据，滑动变阻器应选用

②根据图中电路结构可知，电压表测量了电路的路端电压，电流表测量了电路的总电流，因此图中图线斜率绝对值即为电源的内阻，有．

③当改接电路后，将待测电阻与电源视为整体，即为一“等效电源”，此时图线的斜率为等效电源的内阻，因此有，解得．

④若电表为理想电表，接在B、C之间与接在A、B之间，电路的总电阻可变范围不变，因此电流表的示数变化范围相同， 接在B、C之间时，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，而接在A、B之间时，电压表测量的是滑动变阻器与两端电压的和，由于对应某一滑动变阻器阻值时，电路的电流相同，因此电压表的读数不同，所以电压表示数变化范围也不同．

12．（9分）某实验小组用橡皮条与弹簧秤验证"力的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。

（1）本实验用的弹赞测力计示数的单位为N，图甲中弹簧测力计的示数为_________N；

（2）本实验采用的科学方法是______．

A．理想实验法      B．等效替代法     C．控制变量法     D．建立物理模型法

（3）实验时，主要的步骤是:

A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；

B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套:

C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O；读出两个弹簧测力计的示数，记下两条细绳的方向；

D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F合；

E.只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其仲长，把橡皮条的结点拉到同一位置O，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按某一标度作出这个力F′合的图示；

F.比较F′合和F合的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。

上述步骤中:①有重要遗漏的步骤的序号和遗漏的内容分别是__________和__________；

②有叙述内容错误的序号及正确的说法分别是__________和_______________________.

（4）实验中，下列要求不必要的是____________（请填写选项前对应的字母）

A．实验前测量橡皮条原长          

B．弹簧测力计应在使用前校零

C．拉线方向应与木板平面平行

D．多次重复试验，每次都要使结点O在同一位置，实验过程中橡皮条与弹簧秤不能超过弹性限度

（5）根据实验结果作出力的图示如图乙所示。在图乙中用一只弹簧测力计拉橡皮条时拉力的图示为_______；它的等效力是_____________.

【答案】4.2    B    C    E    C中应加上“记录下 O 点的位置”    E中应说明“按同一标度”    AD    F′    F   

【解析】

（1）[1]被分为5格，每小格表示，读数时进行本位估读，故读数为；

（2）[2] 本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B；

（3）[3][4][5][6]①②本实验为了验证力的平行四边形定则，采用的方法是作力的图示法，作出合力和理论值和实际值，然后进行比较，得出结果。所以，实验时，除记录弹簧秤的示数外，还要记下两条细绳的方向，以便确定两个拉力的方向，这样才能作出拉力的图示。步骤C中应加上“记录下 O 点的位置”；步骤E中中应说明“按同一标度”作力的图示；

（4）[7]A．实验中不需要测量橡皮条的原长，故A不必要；

B．弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零，故B必要；　

C．拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小准确性，故C必要；

D．结点拉到同一位置是针对同一次实验中，并不是多次实验时，结点都要拉到同一位置。这一步不必要，为了实验安全，橡皮条和弹簧秤不能超弹性限度，这一步必要，故D不是完全必要；

故选AD。

（5）[8][9]由图乙可知，力沿对角线方向，为两分力的合力的理论值，沿橡皮条方向，为一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力，其等效力为。

13．（12分）如图所示，光滑、平行、电阻不计的金属导轨固定在竖直平面内，两导轨间的距离为，导轨顶端连接定值电阻，导轨上有一质量为，长度为，电阻不计的金属杆，杆始终与导轨接触良好。整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里。现将杆从点以的速度竖直向上抛出，经历时间，到达最高点，重力加速度大小为。求时间内

（1）流过电阻的电量；

（2）电阻上产生的电热。

【答案】（1）；（2）

【解析】

（1）根据动量定理，有

又因为

联立解得

（2）根据

以及能量守恒

联立解得

14．（16分）如图所示，光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的B＝4 T的匀强磁场中，两导轨间距为L＝0.5 m，导轨足够长且不计电阻．金属棒a和b的质量都为m＝1 kg，连入导轨间的电阻Ra＝Rb＝1 Ω．b棒静止于导轨水平部分，现将a棒从h＝80 cm高处自静止沿弧形导轨下滑，通过C点进入导轨的水平部分，已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直，且两棒始终不相碰．求a、b两棒的最终速度，以及整个过程中b棒中产生的焦耳热(已知重力加速度g＝10 m/s2)．

【答案】2 m/s； 2 J

【解析】

设a棒下滑至C点时速度为v0，由动能定理，有：

mgh＝mv02－0

解得：

v0＝4 m/s

此后的运动过程中，a、b两棒达到共速前，两棒所受安培力始终等大反向，因此a、b两棒组成的系统动量守恒，有：

mv0＝(m＋m)v

解得a、b两棒共同的最终速度为：

v＝2 m/s

此后两棒一起做匀速直线运动；

由能量守恒定律可知，整个过程中回路产生的总焦耳热为：

Q＝mv02－ (m＋m)v2

则b棒中产生的焦耳热为：

Qb＝Q

解得：

Qb＝2 J

（二）选考题：共9分。请考生从2道题中任选一题作答，并用2B铅笔将答题卡上所选题目对应的题号右侧方框涂黑，按所涂题号进行评分；多涂、多答，按所涂的首题进行评分；不涂，按本选考题的首题进行评分。

15．[选修3-3]（9分）

一活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，初始时气体体积为用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300K和推动活塞压缩气体，测得气体的温度和压强分别为320K和．

（1）求此时气体的体积；

（2）保持温度不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为，求此时气体的体积．

【答案】（1） （2）

【解析】

（1）气体在初态时：，，；末态时：，

由气体状态方程知：

解得：

（2）气体发生等温变化，在初态时：，；末态时：

由玻意耳定律得：

解得：

16．[选修3-4]（9分）

两个横截面半径均为R的半圆柱形玻璃砖ABC和DEF拼接在一起，形成一个圆柱形玻璃砖A（D）BC（F）E，一束单色光从左侧玻璃砖上的M点入射，M点到AC（DF）的距离d=R，入射光线的延长线经过A（D）点，左侧玻璃砖ABC对该单色光的折射率，右侧玻璃砖DEF对该单色光的折射率，真空中的光速为c。

(1)若将该单色光第一次在玻璃砖DEF与空气的界面上的入射点记为N（图中未标出），分析判断该单色光在N点能否发生全反射。

(2)求该单色光从M点传播至N点的时间。

【答案】(1)能；(2)

【解析】

(1)如图所示

解得

θ=30°

∠MOA=60°，ΔNAO为等边三角形，所以光在M点的入射角为α=60°；由折射定律

可得

β=30°

光路如图

由可知，折射光线恰好垂直AC（DF）面射入玻璃砖DEF，由几何关系可知光线在N点的入射角=30°，光线在玻璃砖DEF中的临界角

故临界角为C<30°，所以该单色光在N点能发生全反射；

(2)该单色光在玻璃砖ABC中的传播时间

在玻璃砖DEF中的传播时间

则该单色光从M点传播到N点的时间

点睛：本题考查光的折射定律以及全反射问题。关键是作出光路图，根据几何知识求出传播的距离以及各个入射角与折射角。