2021年高考物理真题评析(河北卷)

1、高考真题2021年高考物理真题名师评析（河北卷）【试题评析】二.试题评析2021年河北省普通高中学业水平选择性考试物理试题，依照新课程标准，科学设计考试内容，优化高 考选拔功能，强化综合能力立意与物理学科素养导向。今年的物理试题所考查知识点基本上围绕着主干知识来命题，又有创新与变化，各部分分值安排比较合理，具有一定的区分度和效度。选择题第1题，以铝同位素26A1切入，考查衰变和半衰期，第 4题，以“祝融号”火星车登陆火星切入，彰显我国科技成就和民族自信心。实验题第11题考查探究小灯泡伏安特性曲线，第12题是探究机械能变化量与力做功的关系，经典创新，这两道题着重考查学生的基本技能，彰显实验探究能

2、力。计算题第13题以滑雪切入，将动能定理、动量守恒定律、牛顿运动定律考查有机结合，对学生能力要求较高，属于常规能力题。第 14题作为压轴题，考查带电粒子在电磁场中运动，综合性强，对学生的要求高， 能体现高考的选拔功能。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

3、项中，只有 一项是符合题目要求的。1 . （ 2021高考河北物理）银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核B衰变的衰变方程为1235Al 22 Mg 0e,测得26Al核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（）A. 26Al核的质量等于26Mg核的质量B. 26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C.将铝同位素26A1放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D.银河系中现有的铝同位素 26A1将在144万年后全部衰变为26 Mg【参考答案】C解：26A1核的质量数等于26 Mg核的质量数，26Al核B衰变释放核能，根据质能方程，26A1 核的质量略大于26Mg核的质量，选项A错误；26A1

4、核的中子数为26-13=13, 26Mg核的中子数为26-12=14, 所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，选项 B错误；根据放射性元素的半衰期与元素所处的物理化 学状态无关可知，将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变，选项 C正确；根据半衰期的物理意义可知，银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后有3/4衰变为26 Mg ,选项D错误。【名师点评】本题考查放射性衰变和半衰期，属于基础知识考查。2. （2021高考河北物理）葩原子钟是精确的计时仪器。图 1中葩原子从。点以100 m/s的初速度在真空中 做平抛运动，到达竖直平面MN所用时间为t1 ；图2中葩原子在

5、真空中从 P点做竖直上抛运动，到达最高点Q再返回P点，整个过程所用时间为t2。O点到竖直平面 MN、P点到Q点的距离均为0.2 m 。重力加 速度取g 10 m/s2,则t1 : t2为（）, Np图I图2A . 100 ： 1 B. 1 ： 100 C. 1 ： 200 D. 200 ： 11 to O【参考答案】C解：由平抛运动规律，0.2=vt1, v=100m/s,由竖直上抛运动规律，0.2=g（上）2,联立解得:2 2t1 ： t2=1 ： 200,选项 C 正确。【名师点评】本题将平抛运动与竖直上抛有机结合，难度不大，属于基础知识考查。h3. （2021高考河北物理）普朗克常量 h

6、 6.626 10 34J s,光速为c,电子质量为me,则在国际单位 mec制下的单位是（）A. J/s B. m C. J m D. m/s【参考答案】B解：L的单位为 ,而iJ=ikgm/s2 m,所以一L在国际单位制下的单位是m,选项B正确。meckg m/smec【名师点评】单位制属于基础知识，本题通过普朗克常量考查，经典创新。4. （2021高考河北物理）“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为 2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日。已知一个火星日的时长约为一个地球日,火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的

7、轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为（A. A/4 B.解：对飞船沿圆轨道绕火星飞行，由万有引力提供向心力,M火mi2ri=miri（2- ）2,对地球同步卫星，由万Ti有引力提供向心力，GMm2=m2r2（ ）2,又 M 火=0.1M 地, T2Ti=2T2,联立解得：该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为:ri-,选项D正确。5试题19,两导轨分别与 P、Q相连。质量为g,不计导轨电阻、板间电阻和等离子A.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上,v mgRsinB1B2Ld【名师点评】本题考查万有引力定律和牛顿运动定律、圆周运动，情景新，属于基础知识考查，难度不大。5. （20

8、21高考河北物理）如图，距离为 d的两平行金属板 P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B,一束速度大小为 v的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2,导轨平面与水平面夹角为m、电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止。重力加速度为 体中的粒子重力。下列说法正确的是（B.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,mgRsinBB2LdC.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上,mgRtanB1B2LdD.导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下,mgRtanB1B2Ld【参考答案】B解：由左手定则可知正离子偏向Q板，ab中电流方向从a指向b

9、。金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止，说明金属棒所受安培力沿导轨向上，由左手定则可判断出导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下。一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间，产生的感应电动势 E=Bidv,金属棒ab中电流I=E/R,受到沿倾斜mgRsin ,. 人导轨向上的安培力 F=B2IL ,由平衡条件，F=mgsin 0 ,联立解得 V 3，选项B正确。B1B2Ld【名师点评】本题将磁流体发电机和安培力平衡有机结合，考查相关知识点，难度中等。6. （2021高考河北物理）一半径为 R的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为 R、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球。小

10、球位于P点右侧同一水平高度的 Q点时，绳刚好拉直。将小球从 Q点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为（重力加速度为g,不计空气阻力）（a.驱力gR b.42 ：gR c.必gR d. 27gR【参考答案】A解：小球从Q点下落，机械能守恒,mg ( R+ 兀 R/2) = mv2,解得 v= J(2 4gR ,选项 A 正确。 2【名师点评】本题考查机械能守恒定律，情景新，属于基础知识考查。7. （2021高考河北物理）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为Bo导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处。点为坐标原点。狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为 ，

11、一电容为C的电容器与导轨左端相连。导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力 F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻。下列说法正确的是（）8. 金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tanC.金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电D.金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定【参考答案】A解：在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，其切割磁感线产生感应电动势的有效长度为L=2vttan0 ,在回路内产生的感应电动势 E=BLv=2 Bv2ttan0 ,在 t时间内电容器极板上电荷量增加q=CAE, AE=2Bv2tan 9 At,通过金属棒的电流为 I=Aq /t = 2BC

12、v2tan ,选项A正确；金属棒到达 刈时，其切割磁 感线产生感应电动势的有效长度为L= 2xotan 0 ,在回路内产生的感应电动势E=BLv=2 Bvxotan 0 ,电容器极板上的电荷量为 Q=CE=2 BCvXo tan ,选项B错误；由楞次定律可判断出金属棒运动过程中，电容器的上 极板带正电，选项C错误；金属棒运动过程中， 金属棒所受安培力 Fa=BIL=BI - 2vttan 9 ,金属棒匀速运动， F=Fa,外力F做功的功率P=Fv随时间增大，选项 D错误。【名师点评】本题将电磁感应、电容器充电有机结合，考查法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关知识 点，综合性强，难度较大。二、多

13、项选择题：本题共 3小题，每小题6分, 个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得 分。共18分。在每小题给出的四个选项中，有两6分，选对但不全的得3分，有选错的得08. （2021高考河北物理）如图，发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中.理想变压器的原、副线圈匝数分别为n。、ni和n2,两个副线圈分别接有电阻R和R2。当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I。不计线圈电阻，下列说法正确的是（n11n2IR1A.通过电阻R2的电流为B.电阻R2两端的电压为-1 色n12NBL22NBL2 I （n n2）C. no与ni的比值为 D.发电机

14、的功率为 （-1一2）IR1no【参考答案】BC解：当发电机线圈以角速度匀速转动时，产生的感应电动势最大值为Em=NB - 2L2co,有效值为E=Em/ J2= J2NBL2co,理想变压器原线圈输入电压为Uo=E= J2NBL2co,匝数为n1的副线圈输出电压2Ui=iri,由变压器变压公式 o-=-0,可知，no与R的比值为1° = ,选项C正确；由变压U1 -i-iIR1器变压公式 力=生，解得电阻 R2两端的电压为 U2=2R1选项B正确；通过电阻 R2的电流为12= U1-1-1U2/R2=-2R1 ,选项A错误；发电机的功率为 P= UiI+ U2I2= I2Ri+n吧

15、 X-1R1,选项D错误。 -1R2-1-1R2【名师点评】本题将交流发电机和变压器有机结合，考查相关知识点，属于综合性考查。9. （2021高考河北物理）如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中 MN、PQ足够长，且PQ杆光滑。一根轻弹簧一端固定在 M点，另一端连接一个质量为 m的小球，小球穿过PQ杆。金属木g绕MN轴分别以角速度 和 匀速转动时，小球均相对 PQ杆静止。若 ，则与以 匀速转动时相比，以 匀速转 动时（）A.小球的高度一定降低B.C.小球对杆压力的大小一定变大弹簧弹力的大小一定不变D.小球所受合外力的大小一定变大【参考答案】BDPQ杆光滑,解：对小球受力分析，设轻弹簧弹力为Ft

16、,轻弹簧与水平方向的夹角为。，在竖直方向，由于其轻弹簧拉力沿 PQ杆方向向上的分力等于小球重力，FTsin。=mg,小球均相对PQ杆静止，。角不变，所以所以弹簧弹力的大小一定不变，小球高度不变，选项A错误B正确；轻弹簧拉力沿水平方向的分力和杆对小球的弹力的合力提供向心力。当转速较小时，杆对小球的弹力背离转轴，Ftcos。-FN=mr 3 2,解得Fn=Ftcos 0 -mr w 2；当转速较大时，杆对小球的弹力指向转轴，Ftcos 0+FN=mr 32,解得Fn= mr w 2 -Ftcos0 ,因 ，所以由牛顿第三定律可知，小球对杆压力的大小不一定变大，选项 C错误；由匀速圆周运动的 向心力

17、公式F=mr32可知，以 匀速转动时，所需的向心力增大，小球所受合外力的大小一定变大，选项D正确。【名师点评】本题采用情景新考查受力分析、匀速圆周运动，属于综合性考查，具有一定难度。10. （2021高考河北物理）如图，四个电荷量均为 q q 0的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为4l,0、4l,0、 0,y°和0, y° ,其中x轴上的两个点电荷位置固定，y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动（y0 0）。下列说法正确的是（）yfr北仆< 一,Z * 一4/ 、 0/ 4/XzA.除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零b.当yo取某值时，可使得菱形内部只存

18、在两个电场强度为零的点C.当V。 81时，将一带负电的试探电荷由点41,51移至点0, 31 ,静电力做正功D.当y0 41时，将一带负电的试探电荷放置在点1,1处，其所受到的静电力方向与x轴正方向成45倾斜向上【参考答案】ACD解：四个电荷量均为 q q 0的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零，选项A正确；因为在x轴上的两个点电荷在 O点的合场强为零，在 y轴上的两个点电荷，无论 y。取何值，因为关于原点对称，则在。点的合场强为零。在横轴和纵轴上除了原点外，根据对称性可知，出现合场强为零的点一定是成对出现的，所以菱形内部电场强度为零的点一定是奇数个，不

19、会是 2个，选项B错误；由几何关系可知，当y。 81时，坐标为 41,51的A点在第I象限菱形边的垂直平分线的上方；坐标为0, 31的B点第III象限菱形边的垂直平分线的上方；且到达虚线的距离相等由电势叠加原理可知，B点的电势高于 A点，带负电荷的试探电荷在 A点的电势能较大，所以当y。 81时，将一带负电的试探电荷由点41,51移至点0, 31 ,电势能减小，静电力做正功，选项 C正确；当V0 41时，四个点电荷位于正方形的四个顶点，由对称性可知在点（1, 1）处的场强方向一定沿着该点与原点连线方向上，在 y轴正方向和x轴正方向的点电荷在点（1,1）处的合场强为r F 3构£ 八一

20、 - !U犷+? 加Ml 5出F在y轴负方向和x轴负方向的点电荷在点（1, 1）处的合场强为匚,% 姐3 蚓 亡£> = 2 广 I t1 < £,（JwW J2SF 十4Jyif"3由电场叠加原理可知，点 1,1处电场强度方向沿着 MN方向与x轴负方向成45倾斜向下，所以，将一带负电的试探电荷放置在点 1,1处，其所受到的静电力方向与 x轴正方向成45倾斜向上，选项D正确。【名师点评】本题考查静电场的电场叠加，难度较大，能力要求高。三、非选题：共54分.第1114题为必考题，每个试题考生都必须作答.第1516题为选考题，考生根据要求作答.（一）必考题

21、：共62分.11. （6分）（2021高考河北物理）某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有：小灯泡（6.3 V , 0.15 A ）,直流电源（9 V ）,滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干。设计的电路如图1所示。|股厢（1）根据图1,完成图2中的实物连线。（2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是 （单 项选择，填正确答案标号）。A.电流表短路B.滑动变阻器的滑片接触不良C.滑动变阻器滑片的初始位置在 b端（3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到I U图像，其中一部分如图3所示。根据图像计算出

22、P点对应状态下小灯泡的电阻为 （保留三位有效数字）。E /【参考答案】（1）'（2） C （3） 27.0解：（1）电流表负极接线柱导线与滑动变阻器的右端的b位置连接。（2）开关闭合，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是：滑动变阻器的滑片开始时置于b端，小灯泡部分分电压达到最大，通过小灯泡的电流过大，烧断小灯泡灯丝，选项C正确。（3）根据小灯泡的I U图像，可知P点对应状态的电压 U=2V ,电流I=74mA ,根据欧姆定律I=U/R可知 小灯泡的电阻为 R=27. 0Qo12. （9分）（2021高考河北物理）某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系。

23、所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50 g的钩码若干、光电门 2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为200 g ,其上可放钩码）、刻度尺。当地重力加速度为 9.80 m/s2。实验操作步骤如下：遮光条光电门1光电门211 W iffll安装器材，调整两个光电门距离为50.00 cm ,轻细绳下端悬挂 4个钩码，如图1所示；接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；保持绳下端悬挂 4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载

24、钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量Ek及系统总机械能的减少量E,结果如下表所示:M / kg0.2000.2500.3000.3500.400Ek/J0.5870.4900.3920.2940.195E/J0.3930.4900.6860.785回答下列问题：（1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为 J （保留三位有效数字）（2）步骤中的表格所缺数据为 ;（3）若M为横轴，E为纵轴，选择合适的标度，在图 2中绘出 E M图像;则物块与模板之间的摩擦因数为 （保留两位有效数字）【参考答案】（1） 0.980 （20.588 （3）绘出 E M图像如图。（4） 0.40Q.MQn.KOO1

25、)50(10 40(9VBB JB 0 4叫解：(1)实验中轻细绳所悬挂四个钩码重力势能的减少量为4Ep=4mgL=4 X0.05X 9.8X 0.5J=0.980J;(2)对滑块和钩码构成的系统，由能量守恒定律，系统减少的机械能 E=A Ep-AEk=0.980J-0.392J=0.588J , 即步骤中的表格所缺数据为 0.588J;(3)根据表格中的数据，绘出 E M图像；(4)根据功能关系， E=MgL, E M图像斜率为k=1.96,即k=gL,解得科=0.4.13. (11分)(2021高考河北物理)如图，一滑雪道由 AB和BC两段滑道组成，其中 AB段倾角为 ，BC段水平，AB段

26、和BC段由一小段光滑圆弧连接。一个质量为 2 kg的背包在滑道顶端 A处由静止滑下，若1 s后质量为48 kg的滑雪者从顶端以1.5 m/s的初速度、3 m/s2的加速度匀加速追赶，恰好在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并立即将其拎起。背包与滑道的动摩擦因数为工，重力加速度取g 10 m/s2, sin , cos 空，忽略空122525气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心变化。求：(1)滑道AB段的长度；(2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。解：(1)设斜面长度为L,背包质量为 m1=2kg,在斜面上滑行时加速度为a1,mgsin 9 -猿 mgcos 9 = m1a1,解得：a=2m/s2。滑

27、雪者质量m2=48kg ,初速度为v0=1.5m/s,加速度为a2=3m/s2,在斜面上滑行时间时间为t,落后时间t0=1s,则背包的滑行时间为Zt+t。，由匀变速直线运动规律,联立解得：t=2s （t=-1s舍去），L=9m。（2）设背包和滑雪者到达水平轨道时的速度分别为VI、V2,有vi=ai （t+to） =6m/s, V2=v0+a2t=7.5m/s滑雪者拎起背包的过程，系统在光滑水平面上所受合外力为零，动量守恒，设共同速度为v,有jj?! v +=（zttj + 网解得：v=7.44m/s14. （16分）（2021高考河北物理）如图，一对长平行栅极板水平放置，极板外存在方向垂直纸面

28、向外、磁感应强度大小为 B的匀强磁场，极板与可调电源相连。正极板上。点处的粒子源垂直极板向上发射速度为Vo、带正电的粒子束，单个粒子的质量为m、电荷量为q。一足够长的挡板 OM与正极板成37倾斜放置,用于吸收打在其上的粒子。C、P是负极板上的两点，C点位于O点的正上方，P点处放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收从上方打入的粒子，CP长度为L0。忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及3粒子所受重力， sin37 。5（1）若粒子经电场一次加速后正好打在P点处的粒子靶上，求可调电源电压 U0的大小;（2）调整电压的大小，使粒子不能打在挡板OM上，求电压的最小值 Umin ;（3）若粒子靶在负

29、极板上的位置P点左右可调，则负极板上存在H、S两点（CH CP CS , H、S两点末在图中标出）。对于粒子靶在 HS区域内的每一点，当电压从零开始连续缓慢增加时，粒子靶均只能接 收到n （n 2）种能量的粒子，求 CH和CS的长度（假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定）。解：（1）从。点射出的粒子经电场一次加速，由动能定理带电粒子正好打在 P点处的粒子靶上，在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r=L0/2.洛伦兹力提供向心力,2 V qvB=m r杼也:一以联立解得：Uo=OM相切，此时粒子恰好不能打到（2）当电压为最小值时，粒子穿过下面的正极板后，圆轨道与挡板 挡板上，则从。点射出的粒子在板

30、间被加速，由动能定理,粒子在负极板上方的磁场中做匀速圆周运动,粒子从负极板传到正极板时速度仍减小到由几何关系，联立解得：v=4v 0/3,NI初（3）设粒子第一次经过电场加速，在负极板上方磁场区域偏转的轨迹半径为r0,若粒子在电场中加速电压小于Umin ,粒子穿过正极板下方磁场运动时，会被 OM板吸收。则第一次出现能吸收两种能量的位置（即H点），为粒子通过极板电压5 I初 时，粒子第二次从上方打到负极板位置（轨迹如图中蓝色线条所示）。由（2）的计算可知，ri=叫"贝U CH=4r-2r '=极板电压大于时，粒子均不会被 OM吸收，可以经过正极板下方磁场偏转，回到负极板上方磁场

31、中，偏转后打在负极板上。则 H点右方的点的粒子靶都可以接受到n （n>2）种能量的粒子，即 CS一 00。（二）选考题：共12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】（12分）（1） （4分）（2021高考河北物理）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B,汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示。现向活塞上表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于 B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸 A内气体的内能 （填“大于” “小于”或“等于”）汽缸B内气体的内能。 图2为重新平衡后 A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线 （填图像中曲线标号）表示汽 缸B中气体分子的速率分布规律。各速率区间的分子数 占总分子数的百分比【参考答案】大于解：若A中细沙的质量大于 B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的压强大于 B内气体压强，外界对A内气体做功大于对 B内气体做功，气缸绝热，与外界没有热交换，由热力学第一定律可知，汽缸A内气体的内能大于汽缸 B内气体的内能。根据理想气体的内能只与温度有关，可知汽缸 B中气体温度较低， 分子平均动能较小，分子速率较小的所占百分比较大，所以曲