2021年高考物理全真模拟卷 (河北专用) (解析版)

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备战2021年高考物理【名校、地市好题必刷】全真模拟卷（河北专用）·3月卷

第二模拟

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．如图甲所示，光滑水平面上有a、b两个小球，a球向静止的b球运动并与b球发生正碰后粘合在一起共同运动，其碰前和碰后的st图像如图乙所示。已知ma5kg。两球因碰撞而损失的机械能为

ΔE，则（ ）

A．E15J B．E12J

C．E6J

D．E5J

【答案】 A

【解析】

在s-t图像中图像的斜率表示物块运动的速度大小，所以

va66m/s1

碰后合在一起共同运动的速度为

55m/s1

v碰撞过程动量守恒得

mava(mamb)v

解得

mb1kg

根据功能关系

11mava2(mamb)v215J22

E故选A。

2．如图所示为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，利用其在向低能级跃迁时发出的光照射逸出功为3.34eV的金属锌，下列说法正确的是（ ）

A．这群氢原子向低能级跃迁时共发出6种频率的光子，且有4种光子能使锌板发生光电效应

B．这群氢原子向低能级跃迁时共发出4种频率的光子，且有3种光子能使锌板发生光电效应

C．金属锌表面所发出的光电子初动能的最大值为12.75eV

D．金属锌表面所发出的光电子初动能的最大值为9.41eV

【答案】 D

【解析】

AB．根据

C24=6可知，氢原子跃迁时共发出6种频率的光子，光子能量大于等于3.34eV时，才能

发生光电效应，其中n=4到n=3、n=4到n=2、n=3到n=2跃迁发出的光子均不能使锌板发生光电效应，故AB错误；

CD．n=4到n=1跃迁时，使锌板飞出的光电子初动能具有最大值

Ek=(13.6－0.85－3.34)eV=9.41eV

故D正确，C错误。

故选D。

3．如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，R为光敏电阻（随光照增强电阻减小），C为电容器，闭合开关S，电路稳定后，若减小对R的光照程度，则（ ）

A．电源的输出功率变大

B．电源的效率增大

C．电容器所带的电荷量增加

D．R2消耗的功率增大

【答案】 B

【解析】

A．根据电源的输出功率和外电阻的关系可知，外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，本题中闭合开关S，减小对R的光照强度，光敏电阻的阻值增大，总电阻增大，但是外电阻与内阻的关系未知，故电源的输出功率不一定增大，A错误；

B．电源的效率

UIU100%＝EIE

闭合开关S，减小对R的光照强度，光敏电阻的阻值增大，总电阻增大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，电源的效率增大，故B正确；

C．流过电阻R1的电流增大，流过R2支路的电流减小，电阻R2两端的电压减小，电容器两端的电压减小，电容器所带的电荷量减小，故C错误；

D．根据

P＝I2R2

流过R2的电流减小，R2消耗的功率减小，故D错误；

故选B。

4．如图所示，将质量为m的小球用橡皮筋悬挂在竖直墙面上的O点，静止时小球位于B点，A为O点正下方一点，OA间的距离等于橡皮筋的原长，在A点固定一铁钉，铁钉位于橡皮筋右侧。现对小球施加拉力F，使小球沿以AB为直径的圆弧缓慢向A点运动，C为圆弧上的点，CAB为30°。橡皮筋始终在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）

1mgA．小球在C点时，橡皮筋的弹力大小为2

1mgB．小球在C点时，拉力F大小为2

C．在小球从B点向A点运动的过程中，拉力F的方向始终沿水平方向

D．在小球从B点向A点运动的过程中，橡皮筋的弹力先变大后变小

【答案】 B

【解析】

AB．橡皮筋的弹力大小与橡皮筋的伸长量成正比，方向沿橡皮筋所在直线，如图所示

以圆弧竖直直径表示小球重力，做出小球受力矢量三角形动态分析图，小球在C点时，橡皮筋弹

31mgmg22力大小为，拉力F大小为，A错误B正确；

CD．在小球从B点向A点运动的过程中，拉力F的方向始终与橡皮筋垂直，橡皮筋的弹力一直变小，CD错误。

故选B。

5．一固定的水平细杆上套着一个质量为m的圆环A（体积可以忽略），圆环通过一长度为L的轻绳连有一质量也是m的小球B。现让小球在水平面内做匀速圆周运动，圆环与细杆之间的动摩擦因数为且始终没有相对滑动。在此条件下，轻绳与竖直方向夹角的最大值是37°，当地重力加速度为g，则（ ）

A．小球B对轻绳的拉力可能小于mg

B．圆环A对细杆的压力可能大于2mg

5gC．小球B做圆周运动的最大角速度为8L D．圆环与细杆之间的动摩擦因数



38

【答案】 D

【解析】

A．对小球B受力分析，受重力和轻绳斜向上的拉力，轻绳斜向上的拉力在竖直向上的分力与重力大小相等，在水平方向的分力提供做圆周运动的向心力，可知轻绳的拉力一定大于mg，由牛顿第三定律可知轻绳对小球B的拉力与小球B对轻绳的拉力大小相等，故A错误；

B．AB整体分析，受重力和细杆的支持力，二力平衡，所以细杆对圆环A的支持力等于2mg，由牛顿第三定律可知，圆环A对细杆的压力一定等于2mg，故B错误；

C．由于轻绳与竖直方向夹角的最大值是37°，由向心力公式

mgtan37m2r，rLsin37

解得小球B做圆周运动的最大角速度

5g4L 故C错误；

D．对圆环A受力分析，受重力mg、杆的支持力2mg、摩擦力f、细绳的拉力F，可知

mgcos37

F

圆环A在水平方向上受力平衡

2mgFsin37

解得

38

故D正确。

故选D。

6．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1

瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（ ）

A．图1中，A1与L1的电阻值相同

B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流

C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同

D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等

【答案】 C

【解析】

AB．题图1中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间，A1突然变亮，可知IL>I1，因此A1和L1电阻不相等，故AB错误；

CD．题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3

的电流I3立即变大，因此电流不相等，由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同，由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确，D错误。

故选C。

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．a、b、c三个α粒子由同一点同时垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场，由此可以肯定（ ）

A．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上

B．b和c同时飞离电场

C．进入电场时，c的速度最大，a的速度最小

D．动能的增量相比，c的最大，a和b的一样大

【答案】 AC

【解析】

AB．三个粒子所受的电场力相等，加速度大小相等，在竖直方向上有

12at2

y知a、b的偏转位移相等，大于c的偏转位移，知a、b的运动时间相等，大于c的时间。故A正确，B错误；

C．因为a的水平位移小于b的水平位移，时间相等，则a的速度小于b的速度，b的水平位移和

c的水平位移相等，b的时间大于c的时间，则b的速度小于c的速度，所以进入电场时，c的速度最

大，a的速度最小。故C正确；

D．根据动能定理知，a、b的偏转位移相等，则电场力做功相等，大于c电场力做功，所以a、b的动能增量相等，大于c的动能增量。故D错误；

故选AC。

8．如图所示为卫星发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于

P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法中不正确的是（ ）

A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B．卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期

C．卫星在轨道1上经过Q点时的速率大于它在轨道2上经过Q点时的速率

D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度

【答案】 ACD

【解析】

A．根据

GMmv2mr2r

得

vGMr

可知，轨道3的半径大于轨道1的半径，则卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故A错误；

a3k2B．由开普勒第三定律T可知，卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期，故B正确；

C．卫星从轨道1上的Q点进入轨道2，需点火加速，可知卫星在轨道1上经过Q点的速度小于它在轨道2上经过Q点的速度，故C错误；

D．根据

GMmma2r

得

GMr2

a则卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，故D错误。

本题选不正确的，故选ACD。

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

d向外，宽度为2。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以水平速度v垂直磁场Ⅰ边界从O点射入，当

粒子从磁场Ⅱ右边界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Ⅰ中的运动时间是在磁场Ⅱ中运动时间的2倍，且的是（ ）

v5qBd3m，不计粒子重力，sin370.6,cos370.8，则下列说法正确

5d6A．粒子在磁场I中的轨迹半径为

B．磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B

C．磁场Ⅰ的宽度为2d

dD．射入点和射出点的竖直偏移量为2

【答案】 BD

【解析】

A．根据

v2qvBmr1

可得

rmv51qB3d

选项A错误；

B．根据题意可知，粒子在磁场Ⅰ、Ⅱ中偏转的圆心角场Ⅱ中运动时间的2倍，根据

t2πT

t12t21

故

T1T221

根据

T2πmqB

可得

BT2B12T12

θ相同，粒子在磁场I中运动的时间是在磁

故

B22B

选项B正确；

C．粒子在磁场Ⅱ中的轨迹半径

mv5d2qB6r2

设磁场I的宽度为x，则有

xdr12r2

sin可得

xd

选项C错误；

D．粒子的偏转角满足

35

sin射入点和射出点的竖直偏移量为

yr1(1cos)r2(1cos)d2

选项D正确。

故选BD。

10．如图，一顶角为直角的“”形光滑细杆竖直放置。质量均为m的两金属环套在细杆上，高

度相同，用一劲度系数为k的轻质弹簧相连，弹簧处于原长l0。两金属环同时由静止释放，运动过程中弹簧的伸长在弹性限度内。对其中一个金属环，下列说法正确的是（弹簧的长度为l时弹性势能为

1k(ll0)22）（ ）

m2k

A．金属环的最大加速度为2g B．金属环的最大速度为

g32mg2C．金属环与细杆之间的最大压力为

D．金属环达到最大速度时重力的功率为

mg2m2k 【答案】 BC

【解析】

根据对称性可知，在运动过程中，弹簧始终水平，金属环刚释放时加速度度最大；平衡位置也就是弹簧的弹力沿杆方向的分力与重力沿杆方向的分力相等时，速度最大；只有弹簧的弹力和重力做功，机械能守恒；由几何关系可知，金属环下落的高度是弹弹簧形变量的一半。

A．刚释放时，弹簧处于原长，弹力为0，所以金属环的最大加速度为

aMgsin452g2

故A错误；

BD．在平衡位置弹簧的伸长量为x1，根据平衡条件有，沿杆方向有

mgsin45kx1cos45

由机械能守恒定律得

x1122mg(1)kx12(2m)v0222

解得，金属环的最大速度为

v0gm2k 金属环达到最大速度时重力的功率为

mg2Pmgv0cos452mk 故B正确，D错误；

C．当金属环下落到到最低点，金属环速度为0，金属环与细杆之间的压力最大。设此时弹簧的形变量为x2，由机械能守恒定律得

x212)kx222

2mg(对金属环进行受力分析，垂直于杆方向有

FNmgcos45kx2sin45

综合上述可以解得，金属环与细杆之间的最大压力为

FN32mg2

故C正确。

故选BC。

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）

某实验小组成员用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验。

(1)将弹簧悬挂在支架上，弹簧上端刚好与竖直刻度尺的零刻度对齐，当弹簧下端挂上一个钩码且处于静止时，弹簧下端的指针指在刻度尺上的位置如图甲所示，此时弹簧的长度l1______cm；

(2)关于实验中的操作，下列说法正确的是______；

A．测量弹簧原长时，需要把弹簧水平放稳后进行测量读数

B．挂钩上的钩码越多，实验误差越小

C．弹簧的自重不会影响弹簧的劲度系数测量

D．由于弹簧的自重，测量的劲度系数有一定的误差

(3)在弹簧弹性限度内，改变轻弹簧下端所挂钩码的个数，同时测出对应弹簧的长度。已知每个钩码的质量为50g，在ml坐标系中描点作图如图乙所示，当地的重力加速度g9.80m/s，则由图象可以

2

得到弹簧的劲度系数k______N/m。结果保留三位有效数字）

【答案】 20.50 C 26.7

【解析】

（1）已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐，由示数可知此时弹簧的长度为20.50cm．

（2）A．弹簧竖直悬挂时，由于弹簧的自身重力，弹簧必然有一定的伸长，故弹簧应该在竖直悬挂时测出的长度才能作为实验中弹簧的原始长度，A项错误；

B．悬挂的钩码太多，有可能会超过弹簧的弹性限度B项错误；

ΔFΔx，即k与弹力的变量ΔF及该变量对应的形变量Δx有关，与弹簧的自重无关，C项

CD．由于

k正确、D项错误．

（3）根据题图乙，有

ΔF1501039.8kN/m26.7N/mΔx(26.020.5)102

12. （9分）

简易多用电表的电路图如图所示，表头G的满偏电流为300μA，内阻为70Ω。R1=10Ω，R2=20Ω，

R3=1400Ω，E=1.5V，电源内阻忽略不计。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。

该多用电表有4个挡位。

(1)挡位调至“1”挡，表头满偏时，流经A端和B端的电流为______mA；挡位调至“2”挡，表头满偏时，流经A端和B端的电流为______mA；

(2)挡位调至“4”挡，表头满偏时，A、B两端电压为3V，则电阻R4=______Ω；

(3)挡位调至“3”挡时，该挡位为欧姆挡“×1k”挡位，欧姆调零后，电阻R5=______Ω。

【答案】 3 1 2979 79

【解析】

（1） 挡位调至“1”挡，电表内部结构，表头与R2串联，再与R1并联，表头满偏

UR1UR2UGIg(R2Rg)

通过R1电流

UR1R1

IR1

则

IABIR1Ig3mA

挡位调至“2”挡，电表内部结构，R2与R1串联，再表头并联，表头满偏

UgR1R2IgRgR1R2

I串则

IAB'I串Ig1mA

（2） 挡位调至“4”挡，电表内部结构，R2与R1串联，再表头并联，再与R4串联，表头满偏，则干路上电流为

I干IAB'1mA

则R2与R1串联与表头并联电路两端的电压

U'IgRg

R4两端的电压

UR4UABU'

则电阻R4

R4UR4I干2979Ω

（3） 挡位调至“3”挡时，电表内部结构，R2与R1串联，再表头并联，再与内部电源R3、R5串联，欧姆调零后，表头满偏，则干路上电流为

I干IAB'1mA

则R3、R5串联两端的电压

U35EIgRg

则有

U35I干R3R5

解得

R579Ω

13. （12分）

如图所示，水平粗糙平台BC右端连接倾角为θ=37°的斜面CD，左端平滑连接竖直半圆细管轨道，轨道内壁光滑，AB连线为竖直直径。可视为质点的小物块a、b紧靠在一起静置于平台左端与半圆轨道最低点连接处B点，a、b间压缩一轻弹簧（弹簧长度计），但与弹簧不拴接，开始时弹簧被锁定。某时刻解除锁定，两物块被瞬间弹开，并先后落在斜面底端D点。已知半圆轨道半径R=1.6m，平台BC

长s=3.6m，斜面CD长L=3m，物块与BC间的动摩擦因数

518，物块

a略小于细管内径，忽略空

气阻力，重力加速度g取10m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。

(1)求物块b刚离开弹簧瞬间的速率v；

m1(2)设物块a、b的质量分别为m1、m2，求m2的值。

m13m1或1m5m2【答案】 (1)v6m/s；(2) 2

【解析】

(1)物块b从C点平抛运动落到D点，设平抛时间为t，则有

12gt2

Lsin37Lcos37vCt

解得

t0.6s，vC4m/s

物块b弹开后从B运动到C，由动能定理可得

1212mvCmv22

mgs解得

v6m/s

(2)若物块a能够进过半圆管道最高点A做平抛运动到D点，设物块a经过A点速度大小为vA，从A运动到D历时为t1，则有

12gt12

2RLsin37sLcos37vAt1

解得

t11s，vA6m/s

设物块a刚被弹开时的速度大小为vB1，在从B到A的运动过程中，由动能定理有

1122m1vAm1vB122

2m1gR

解得

vB110m/s

弹簧弹开a、b的过程动量守恒，选水平向右为正方向，则由动量守恒定律有

0m1vB1m2v

解得

m13m25

若物块a被弹簧弹开后不能到达最高点A，将沿管道退回，并从C点做平抛运动落到D点，则此时从C点飞出的速度大小为vC，设此时物块a刚被弹簧弹开的速度大小为vB2，则由动能定理有

1122m1vCm1vB222

m1gs解得

vB26m/s

弹簧弹开a、b的过程动量守恒，选水平向右为正方向，则由动量守恒定律有

0m1vB2m2v

解得

m11m2

14. （16分）

如图所示，在平直角坐标系xOy的第Ⅰ象限内有沿y轴正方向的匀强电场，质量为m、电荷量为q的带电粒子，在y轴上坐标为0,d的P点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，从x轴上坐标为2d,0Q为磁场边界上一点。的Q点进入处在第四象限内垂直于坐标平面向里的有界匀强磁场（图中未画出），

粒子出磁场后速度沿x轴负方向，并经过y轴的位置坐标为0,2d。不计粒子的重力，求：

(1)匀强电场的电场强度E的大小；

(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小；

(3)若有界磁场为圆形，且圆与x轴相切于Q点，则圆面积多大。

2mv0(21)mv0224(22)d 2qd2qd【答案】 (1)；(2)；(3)

【解析】

(1)粒子在电场中做类平抛运动，则

2dv0t

d12at2

根据牛顿第二定律有

qEma

解得

2mv0E2qd

(2)设粒子从Q点进入磁场时的速度为v，则

112qEdmv2mv022

解得

v2v0

设v与x轴正方向的夹角为，则

vcosv0

解得

45

设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，根据几何关系

r2r2d2

解得

r222d

根据牛顿第二定律

v2qvBmr

解得

B(21)mv02qd

(2)设粒子从圆形有界磁场的出射点为M点，圆形有界磁场的半径为R，粒子做圆周运动的圆心为

O1，磁场圆的圆心为O2，根据几何关系可知，QM将O1O2连线垂直平分，由于O1M和QO2均沿竖直方向，

即O1M和OQ2平行。

根据三角形全等可知

Rr

因此圆形有界磁场的面积

SR24(22)2d2

（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）

如图所示，竖直放置导热良好的气缸缸体质量m=10kg，轻质活塞横截面积S=5×10-3m2，活塞上部的气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的下表面与劲度系数k=2.5×103N/m的弹簧相连，活塞不漏气且与气缸壁无摩擦。当气缸内气体温度为27℃时，缸内气柱长l=50cm，气缸下端边缘距水平

l地面10。已知大气压强p0=1.0×105Pa，g取10m/s2，则:

①当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，气缸下端边缘刚好接触地面?

②当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，弹簧恢复原长?

【答案】 ①270K；②205K

【解析】

①气缸下端边缘恰好接触地面前，弹簧长度不变，气缸内气体压强不变，气体发生等压变化

llSlS10T1T2

解得

T2=270K

②初态弹簧压缩

kx=mg 解得

x=0.04m

初态气体压强，根据

p1S=mg+p0S 解得

p1=1.2×105Pa

末态气体压强为p0，由理想气体状态方程

lp0lxSp1lS10T1T3

解得

T3=205K

16. [选修3-4] （9分）

半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏

CD紧靠住玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直。一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为(31)R，求：

（1）此玻璃的折射率；

（2）当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个。

【答案】 （1）2；（2）45

【解析】

（1）细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如下图所示

由几何关系得

RR3Rtantan30

L1根据题意两光斑间的距离为(31)R，所以可知L2＝R，由几何关系知β＝45°，根据折射定律得，此玻璃的折射率为

nsinsin452sinsin30 （2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好在AB面发生全反射，由临界角大小为

sinC1n可得，

C45

即当45时，光屏上恰好只剩下一个光斑。