2021年河北新高考真題物理試題

注意事項：

i.答卷前，考生務必將自己的姓名、考生號、考場號、座位號填寫在答題卡上.

2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑.如需改動，用橡皮擦干

凈后，再選涂其他答案標號.回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效.

3.考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回.

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求

的.

1.銀河系中存在大量的鋁同位素"Al,26Al核尸衰變的衰變方程為:;Mg+：e,測得26Al核的半衰期為

72萬年，下列說法正確的是（）

A.26Al核的質量等于26Mg核的質量

B.26Al核的中子數大于26Mg核的中子數

C.將鋁同位素26Al放置在低溫低壓環境中，其半衰期不變

D.銀河系中現有的鋁同位素26Mg將在144萬年后全部衰變為26Mg

2.銅原子鐘是精確的計時儀器，圖1中的原子從。點以100m/s的初速度在真空中做平拋運動，到達豎直平面

MN所用時間為《；圖2中鈉原子在真空中從P點做豎直上拋運動，到達最高點。再返回P點，整個過程所用

2

時間為t2,O點到豎直平面MN、P點到Q點的距離均為0.2m,重力加速度取g=10m/s,則小弓為

()

M

''NP

圖1圖2

A.100：1B.1：100C.1:200D.200：1

h

3.普朗克常量//=6.626X1()3J-S光速為。，電子質量為乙，貝U嬴在國際單位制下的單位是（)

A.J/sB.mC.JmD.m/s

4.“祝融號”火星車登陸火星之前，“天問一號”探測器沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛行，其周期為2個火星日，假設

某飛船沿圓軌道繞火星飛行，其周期也為2個火星日，已知一個火星日的時長約為一個地球日，火星質量約為

地球質量的0.1倍，則該飛船的軌道半徑與地球同步衛星的軌道半徑的比值約為（）

A.女

5.如圖，距離為d的兩平行金屬板P、。之間有一勻強磁場，磁感應強度大小為瓦，一束速度大小為v的等離子

體垂直于磁場噴入板間，相距為L的兩光滑平行金屬導軌固定在與導軌平面垂直的勻強磁場中，磁感應強度大

小為B?,導軌平面與水平面夾角為兩導軌分別與P、。相連，質量為小、電阻為R的金屬棒。。垂直導軌

放置，恰好靜止，重力加速度為g,不計導軌電阻、板間電阻和等離子體中的粒子重力，下列說法正確的是

（）

_mgRsin0

A.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向上,V

~B}B2Ld

mgRsin0

B.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下,V=

BiB2Ld

_mgRtan0

C.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向上,

B、B,Ld

_mgRtan0

D.導軌處磁場方向垂直導軌平面向下,V

~BtB2Ld

6.一半徑為R的圓柱體水平固定，橫截面如圖所示，長度為萬??、不可伸長的輕細繩，一端固定在圓柱體最高點P

處，另一端系一個小球，小球位于P點右側同一水平高度的。點時.，繩剛好拉直，將小球從Q點由靜止釋放,

當與圓柱體未接觸部分的細繩豎直時，小球的速度大小為（重力加速度為g,不計空氣阻力）（）

A.y］（2+兀）gRB.12兀gRC-12Q+7i）gRD.2闞

7.如圖，兩光滑導軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小為B,導軌間距最窄處為一狹縫，取狹

縫所在處。點為坐標原點，狹縫右側兩導軌與x軸夾角均為。，一電容為C的電容器與導軌左端相連，導軌上

的金屬棒與x軸垂直，在外力尸作用下從0點開始以速度v向右勻速運動，忽略所有電阻，下列說法正確的是

（）

A.通過金屬棒的電流為28C/tan0

B.金屬棒到達與時，電容器極板上的電荷量為8。四0匕n。

C.金屬棒運動過程中，電容器的上極板帶負電

D.金屬棒運動過程中，外力尸做功的功率恒定

二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分.在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上選項符

合題目要求.全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分.

8.如圖，發電機的矩形線圈長為2L、寬為L，匝數為M放置在磁感應強度大小為8的勻強磁場中，理想變壓器

的原、副線圈匝數分別為人、々和色,兩個副線圈分別接有電阻K和H2,當發電機線圈以角速度。勻速轉

動時，理想電流表讀數為/,不計線圈電阻，下列說法正確的是（）

nIn/Ri

A.通過電阻R,的電流為x,B.電阻凡兩端的電壓為一21

n2nx

,,,,,..-JlNBLrco4—垃NBl3coI（〃、+n,）

u!

C.n0與4的比值為---------D.發電機的功率為------------——小

因%

9.如圖，矩形金屬框例NQP豎直放置，其中MN、PQ足夠長，且PQ桿光滑，一根輕彈簧一端固定在M點,

另一端連接一個質量為，”的小球，小球穿過P2桿，金屬框繞MN軸分別以角速度。和〃勻速轉動時，小球

均相對尸。桿靜止，若3'>3，則與以①勻速轉動時相比，以勻速轉動時（）

A.小球的高度一定降低B.彈簧彈力的大小一定不變

C.小球對桿壓力的大小一定變大D.小球所受合外力的大小一定變大

10.如圖，四個電荷量均為4（q>0）的點電荷分別放置于菱形的四個頂點，其坐標分別為（4/,0）、（-4/,0）、

（0,%）和（。,一為），其中x軸上的兩個點電荷位置固定，y軸上的兩個點電荷可沿y軸對稱移動（為工0），

下列說法正確的是（）

A.除無窮遠處之外，菱形外部電場強度處處不為零

B.當先取某值時，可使得菱形內部只存在兩個電場強度為零的點

C.當為=8/時，將一帶負電的試探電荷由點（4/,5/）移至點（0,—3/）,靜電力做正功

D.當為=4/時，將一帶負電的試探電荷放置在點（/,/）處，其所受到的靜電力方向與x軸正方向成45°傾斜向

上

三、非選題：共54分.第11?14題為必考題，每個試題考生都必須作答.第15?16題為選考題，考生根據要求

作答.

（一）必考題：共62分.

11.某同學研究小燈泡的伏安特性，實驗室提供的器材有；小燈泡（6.3V,0.15A）,直流電源（9V）,滑動

變阻器，量程合適的電壓表和電流表，開關和導線若干，設計的電路如圖1所示。

（1）根據圖1,完成圖2中實物連線

（2）按照圖1連線后，閉合開關，小燈泡閃亮一下后熄滅，觀察發現燈絲被燒斷，原因可能是（單項

選擇，填正確答案標號）；

A.電流表短路

B.滑動變阻器的滑片接觸不良

C.滑動變阻器滑片的初始位置在〃端

（3）更換小燈泡后，該同學正確完成了實驗操作，將實驗數據描點作圖，得到/-。圖像，其中一部分如圖3

所示，根據圖像計算出尸點對應狀態下小燈泡的電阻為C（保留三位有效數字）。

,//mA

圖3

12.某同學利用圖1中的實驗裝置探究機械能變化量與力做功的關系，所用器材有：一端帶滑輪的長木板、輕細繩、

50g的鉤碼若干、光電門2個、數字計時器、帶遮光條的滑塊（質量為200g,其上可放鉤碼）、刻度尺，當

地重力加速度為9.80m/s2,實驗操作步驟如下：

遮光條光電門1光電門2

圖1

①安裝器材，調整兩個光電門距離為50.00cm,輕細繩下端懸掛4個鉤碼，如圖1所示；

②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并計算出滑塊通過兩個光電門的速度；

③保持最下端懸掛4個鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質量，重復上述步驟；

④完成5次測量后，計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質量M、系統（包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細繩

懸掛鉤碼）總動能的增加量及系統總機械能的減少量招，結果如下表所示：

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

AEk/J0.5820.4900.3920.2940.195

A￡/J0.3930.4900.6860.785

回答下列問題:

（1）實驗中輕細繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為_____J（保留三位有效數字）；

（2）步驟④中的數據所缺數據為；

（3）若M為橫軸，AE為縱軸，選擇合適的標度，在圖2中繪出AE-M圖像:

若系統總機械能的減少量等于克服摩擦力做功，則物塊與木板之間的摩擦因數為（保留兩位有效數字）

13.如圖，一滑雪道由48和BC兩段滑道組成，其中AB段傾角為。，BC段水平，段和BC段由一小段光

滑圓弧連接，一個質量為2kg的背包在滑道頂端A處由靜止滑下，若1s后質量為48kg的滑雪者從頂端以

1.5m/s的初速度、3m/s2的加速度勻加速追趕，恰好在坡底光滑圓弧的水平處追上背包并立即將其拎起，背包

1724

與滑道的動摩擦因數為〃=五，重力加速度取g=10m/s2,sin^=—,cos。=不，忽略空氣阻力及拎包

過程中滑雪者與背包的重心變化，求：

（1）滑道段的長度;

（2）滑雪者拎起背包時這一瞬間的速度。

A

0

BC

14.如圖，一對長平行柵極板水平放置，極板外存在方向垂直紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場，極板與

可調電源相連，正極板上。點處的粒子源垂直極板向上發射速度為%、帶正電的粒子束，單個粒子的質量為必

電荷量為4,一足夠長的擋板與正極板成37。傾斜放置，用于吸收打在其上的粒子，C、P是負極板上的兩

點，C點位于。點的正上方，P點處放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收從上方打入的粒子，CP長度

3

為￡（）,忽略柵極的電場邊緣效應、粒子間的相互作用及粒子所受重力。sin37°=p

（1）若粒子經電場一次加速后正好打在尸點處的粒子靶上，求可調電源電壓的大小；

（2）調整電壓的大小，使粒子不能打在擋板上，求電壓的最小值^^加；

（3）若粒子靶在負極板上的位置P點左右可調，則負極板上存在”、S兩點（CH&CPvCS,H、S兩點末

在圖中標出）、對于粒子靶在"S區域內的每一點，當電壓從零開始連續緩慢增加時，粒子靶均只能接收

到〃（n>2）種能量的粒子，求C”和CS的長度（假定在每個粒子的整個運動過程中電壓恒定）。

（二）選考題：共12分.請考生從2道題中任選一題作答，并用2B鉛筆將答題卡上所選題目對應的題號右側方

框涂黑，按所涂題號進行評分；多涂、多答，按所涂的首題進行評分；不涂，按本選考題的首題進行評分.

15.兩個內壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B,汽缸內用輕質絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖1所示，

現向活塞上表面緩慢倒入細沙，若A中細沙的質量大于B中細沙的質量，重新平衡后，汽缸A內氣體的內能

（填“大于”“小于”或“等于"）汽缸B內氣體的內能，圖2為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布

圖像，其中曲線（填圖像中曲線標號）表示汽缸B中氣體分子的速率分布規律。

各速率區間的分子數

占總分子數的百分比

16.某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27℃時，壓強為3.0xl0'Pa。

（1）當夾層中空氣的溫度升至37℃,求此時夾層中空氣的壓強；

（2）當保溫杯外層出現裂隙，靜置足夠長時間，求夾層中增加的空氣質量與原有空氣質量的比值，設環境溫

度為27℃,大氣壓強為1.0xICTPa?

17.如圖，一彈簧振子沿x軸做簡諧運動，振子零時刻向右經過4點，2s后第一次到達8點，已知振子經過A、B

兩點時的速度大小相等，2s內經過的路程為0.4m。該彈簧振子的周期為s,振幅為m。

/

/、

/

fnAA/WWWWVWO——r1/

/

I!!I/

BOA

18.將兩塊半徑均為R完全相同的透明半圓柱體A、8正對放置，圓心上下錯開一定距離，如圖所示，用一束單

色光沿半徑照射半圓柱體4設圓心處入射角為。，當6=60°時，A右側恰好無光線射出；當6=30°時，有

光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移/?,不考慮多次反射，求：

（1）半圓柱體對該單色光折射率；

（2）兩個半圓柱體之間的距離小

2021年河北新高考真題物理試題

參考答案

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求

的.

1.【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】A.和aMg的質量數均為26相等，但是二者原子核中的質子數和中子數不同，所以質量不同,

A錯誤；

B.核的中子數為26—13=13個，：;Mg核的中子數為26—12=14個，B錯誤；

C.半衰期是原子核固有的屬性，與外界條件無關，C正確；

D.質量為心的;;A1的半衰期為72萬年，經過144=2x72萬年為2個半衰期，剩余質量為!機，不會全部

衰變為;;Mg,D錯誤。

故選Co

2.【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】艷原子做平拋運動，水平方向上做勻速直線運動，即

x=vt]

解得

X0.2

t.=-=---S

1v100

葩原子做豎直上拋運動，拋至最高點用時旦，逆過程可視為自由落體，即

2

%44)2

解得

0.2

4=lOQ_1

t2~0.4—200

故選c。

3.【答案】B

【解析】

【分析】

【詳解】根據上-可得它們的單位為：

mec

J?N?2

______-_______—___________—m

kg?m/skgRg?

故選Bo

4.【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】繞中心天體做圓周運動，根據萬有引力提供向心力，可得

GMm4P2八

——=m-^R

R?T2

貝

由于一個火星日的時長約為一個地球日，火星質量約為地球質量的01倍，則飛船的軌道半徑

故選D。

5.【答案】B

【解析】

【分析】

【詳解】等離子體垂直于磁場噴入板間時，根據左手定則可得金屬板Q帶正電荷，金屬板P帶負電荷，則電流

方向由金屬棒a端流向b端。等離子體穿過金屬板P、Q時產生的電動勢U滿足

U?

q〕=qBw

a

由歐姆定律/=生和安培力公式E=可得

再根據金屬棒ab垂直導軌放置，恰好靜止，可得

F.^=mgsin0

則

_mgRsin6

B[BJd

金屬棒外受到的安培力方向沿斜面向上，由左手定則可判定導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下。

故選B。

6.【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】小球下落的高度為

,兀萬+2

h=nR---R+R------R

22

小球下落過程中，根據動能定理有

mgh=；mv2

綜上有

J(%+2)gR

故選Ao

7.【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】C.根據楞次定律可知電容器的上極板應帶正電，C錯誤；

A.由題知導體棒勻速切割磁感線，根據幾何關系切割長度為

L-ZvtanG,x=vt

則產生的感應電動勢為

E=2Bv2/tan0

由題圖可知電容器直接與電源相連，則電容器的電荷量為

Q=CE=

則流過導體棒的電流

I==2BCv2tanf)

△t

A正確；

B.當金屬棒到達助處時，導體棒產生的感應電動勢為

E-2BvxfX&nO

則電容器的電荷量為

。=CE'=28Cvxotan6

B錯誤；

D.由于導體棒做勻速運動則

F=F》=BIL

由選項A可知流過導體棒的電流/恒定，但心與『成正比，則尸為變力，再根據力做功的功率公式

P^Fv

可看出F為變力，v不變則功率P隨力/變化而變化；

D錯誤；

故選Ao

二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分.在每小題給出的四個選項中，有兩個或兩個以上選項符

合題目要求.全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分.

8.【答案】BC

【解析】

【分析】

【詳解】AB.由題知理想電流表讀數為/,則根據歐姆定律

U\=IR\

根據變壓器電壓與匝數的關系有

九0=%=

%U{n2U2

代入數據有

Uo=,Ui-IR[

ni%

再由歐姆定律有

U2=I2R2

可計算出

卜=吟1

綜上可知，A錯誤、B正確；

C.由于矩形線圈產生的交變電流直接輸入原線圈，則有

E

Emix-NB2L2co,Uo=.'蘆-^2NBL2a>

由選項AB知

Uo=—lR\

則

%_丘NBECO

〃?i

C正確；

D.由于變壓器為理想變壓器則有

Po=Pi+Pi=Uii+Uif2=PR\+I/2/2

代入選項ABC公式有

0NBI?COI(〃；凡+“溫、

Pn------------------------

noI勺我2>

由于矩形線圈產生的交變電流直接輸入原線圈，則發電機的功率為Po,D錯誤。

故選BCo

9.【答案】BD

【解析】

【分析】

【詳解】對小球受力分析，設彈力為7,彈簧與水平方向夾角為仇則對小球豎直方向

Tsin6=mg

而

可知6為定值，7不變，則當轉速增大后，小球的高度不變，彈簧的彈力不變。則A錯誤，B正確;

水平方向當轉速較小時，桿對小球的彈力八背離轉軸，則

Tcos0-FN=marr

即

FN-Tcos0-marr

當轉速較大時，入指向轉軸

Tcos0+F'N=mco'r

即

1

FN=m(or-Tcos。

則因根據牛頓第三定律可知，小球對桿的壓力不一定變大。則C錯誤；

根據

F^=ma>-r

可知，因角速度變大，則小球受合外力變大。則D正確。

故選BDo

10.【答案】ACD

【解析】

【分析】

【詳解】A.根據場強疊加原理可知，除無窮遠處之外，菱形外部電場強度處處不為零，選項A正確;

B.因為在x軸上的兩個點電荷在。點的合場強為零，在y軸上的兩電荷，無論加取什么值，因為關于原點對

稱，則在0點的合場強也為零，在橫軸和縱軸上除原點外，出現合場強為零的點，根據對稱性可知，一定是成

對出現的，關于原點對稱，所以算上原點，合場強為零的點是奇數個，不會是2個，選項B錯誤；

C.由幾何關系可知，坐標為（41,51）的A點在第一象限內所在的虛像的垂直平分線的上方；坐標為（0,-3/）

的B點在第三象限內所在的虛像的垂直平分線的上方，且到達虛線的距離相等，由電勢疊加可知，8點的電勢

高于A點，則帶負電的試探電荷在A點的電勢能較大，從A點到B點電勢能減小，可知電場力做正功，選項C

正確；

D.若），。=4/,則四個點構成正方形，由對稱可知在點（/,/）處的場強一定沿著過該點與原點連線的方向上；

在y軸正向和x正向上的點電荷在（/,/）處的合場強

17rkq2V2/-V2/kq

（，9/+/）2的尸+—一55

在y軸負向和x負向上的點電荷在（/，/）處的合場強

口

17rkq2V2/+V2/kq

（j25『+/2）2,25尸+/213炳2

3

可知（/,/）點的場強沿著方向且與X軸從成45。角的方向向下，將一帶負電的試探電荷放置在點（/,/）處,

其所受到的靜電力方向與x軸正方向成45°傾斜向上，選項D正確。

故選ACDo

三、非選題：共54分.第11?14題為必考題，每個試題考生都必須作答.第15?16題為選考題，考生根據要求

作答.

（-）必考題：共62分.

11.【答案】(2).C(3).27.0

【解析】

【分析】

【詳解】（1）[1]電流表負極與滑動變阻器的右端的b位置連接，如圖

（2）[2]開關閉合，小燈泡閃亮一下后燈絲燒斷，說明通過小燈泡的電流過大。

A.電流表內阻非常小，短路幾乎不影響通過小燈泡的電流，與燈絲燒斷無關，A錯誤；

B.滑動變阻器滑片接觸不良，無電流通過小燈泡，B錯誤；

C.滑動變阻器的滑片開始時置于b端，小燈泡部分分壓達到最大，通過電流最大，可能會燒斷小燈泡燈絲，C

正確；

故選C。

（3）根據小燈泡的伏安特性曲線可知在P點時的電壓和電流分別為

U=2V,Z=74mA

根據歐姆定律/=巳可知小燈泡的電阻為

R

R=—I=―74x10-3TQ=27.0Q

AAE/J

0.800

0.700

……0.600

12.【答案】(1).0.980⑵.0.588(3).(4).0.40

0.50()

0.400,

0.300J絲kg

0.2000.3000.400

(0.38?0.42)

【解析】

【分析】

【詳解】（1）[1]四個鉤碼重力勢能的減少量為

A￡p=4x0.05x9.8x0.51=0.980J

（2）[2]對滑塊和鉤碼構成的系統，由能量守恒定律可知

4加gL-叱.=g(4加+〃)4—g(4m+〃)v；

其中系統減少的重力勢能為

△Ep-4mgL

系統增加的動能為

Afk=1(4m+M)v^-1(4m+M)vf

系統減少的機械能為△￡=叱?，則代入數據可得表格中減少的機械能為

AE4=0.98-0.392=0.588J

（3）[3]根據表格數據描點得—M的圖像為

AAE/J

[4]根據做功關系可知

AE="MgL

則AE—M圖像的斜率為

0.785-0.393

k=RgL=1.96

0.4-0.2

解得動摩擦因數為

〃=0.40(0.38-0.42)

13.【答案】(1)L=9m；(2)y=7.44m/s

【解析】

【分析】

【詳解】（1）設斜面長度為L，背包質量為町=2kg,在斜面上滑行的加速度為q,由牛頓第二定律有

町gsin6-1gcos0=g4

解得

q-2m/s2

滑雪者質量為機2=48kg,初速度為％=1.5m/s,加速度為4=Sm/s?,在斜面上滑行時間為f,落后時間

r0=ls,則背包的滑行時間為f+r0,由運動學公式得

L=gq（/+0）2

r12

L=vQt+-a2t

聯立解得

f=2s或f=-Is（舍去）

故可得

L=9m

（2）背包和滑雪者到達水平軌道時的速度為匕、v2,有

匕=q（，+，o）=6m/s

v2==7.5m/s

滑雪者拎起背包的過程，系統在光滑水平面上外力為零，動量守恒，設共同速度為也有

仍W+m2V2=（町+租2）v

解得

v=7.44m/s

.B2al3mvn7mv^10/nv_

14.【答案】⑴T7）（2）4rr而=寸；（3）CH=--^0.CST8

8，"2qI873qB

【解析】

【分析】

【詳解】（1）從。點射出的粒子在板間被加速，則

〃1212

Uoq=-mv--mv-

粒子在磁場中做圓周運動，則半徑

r="

2

由

V2

qvB=m—

r

解得

〃就

"8m2q

（2）當電壓有最小值時，當粒子穿過下面的正極板后，圓軌道與擋板0M相切，此時粒子恰好不能打到擋板

上，貝IJ

粒子在負極板上方的磁場中做圓周運動

V2

qvB-m----

粒子從負極板傳到正極板時速度仍減小到V0,則

qv^B=

r

由幾何關系可知

2大訪=---+尸

mmSin37°

聯立解得

3

U=7—

mm18g

（3）設粒子第一次經過電場加速，在負極板上方磁場區域偏轉的軌跡半徑為“，若粒子在電場加速電壓小于

Umin,粒子穿過磁場在正極板下方磁場運動時，會被0M板吸收。則第一次出現能吸收到"（"22）種能量的

位置（即H點），為粒子通過極板電壓Umin="a時，粒子第二次從上方打到負極板的位置（軌跡如圖中藍

1817

色線條所示）。由（2）的計算可知

rJ叫

13qB

則

10/%%

CH=4r-2r