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2021 年河北省普通高中学业水平选择性考试 物理 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项中，只有一项是符合题 目要求的． 1. 银河系中存在大量的铝同位素 ， 核 衰变的衰变方程为 ，测得 核的半衰期为 72 万年，下列说法正确的是（ ） A. 核的质量等于 核的质量 B. 核的中子数大于 核的中子数 C. 将铝同位素 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 将在144 万年后全部衰变为 2. 铯原子钟是精确的计时仪器，图1 中铯原子从O 点以 的初速度在真空中做平抛运动，到达竖直平面 所用时间为 ；图2 中铯原子在真空中从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 ，O 点到竖直平面 、P 点到Q 点的距离均为 ，重力加速度取 ，则 为（ ） A. 100∶1 B. 1∶100 C. 1∶200 D. 200∶1 3. 普朗克常量 ，光速为c，电子质量为 ，则 在国际单位制下的单位是（ ） A. B. m C. D. 4. “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，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为（ ） A. B. C. D. 5. 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 ，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 ， 导轨平面与水平面夹角为 ，两导轨分别与P、Q 相连，质量为m、电阻为R 的金属棒 垂直导轨放置，恰好静止，重 力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力，下列说法正确的是（ ） A. 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上， B. 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， C. 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上， D. 导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下， 6. 一半径为R 的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为 、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. B. C. D. 7. 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B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所 在处O 点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x 轴夹角均为 ，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（ ） A. 通过金属棒的电流为 B. 金属棒到达 时，电容器极板上的电荷量为 C. 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 二、多项选择题：本题共3 小题，每小题6 分，共18 分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上 选项符合题目要求．全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分． 8. 如图，发电机的矩形线圈长为 、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 、和 ，两个副线圈分别接有电阻 和 ，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（ ） A. 通过电阻 的电流为 B. 电阻 两端的电压为 C. 与 的比值为 D. 发电机的功率为 9. 如图，矩形金属框 竖直放置，其中 、 足够长，且 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 杆，金属框绕 轴分别以角速度 和 匀速转动时，小球均相对 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. 弹簧弹力的大小一定不变 C. 小球对杆压力的大小一定变大 D. 小球所受合外力的大小一定变大 10. 如图，四个电荷量均为 点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为 、 、 和 ，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（ ），下列说法正确的 是（ ） A. 除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零 B. 当 取某值时，可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点 C. 当 时，将一带负电的试探电荷由点 移至点 ，静电力做正功 D. 当 时，将一带负电 试探电荷放置在点 处，其所受到的静电力方向与x 轴正方向成 倾斜向上 三、非选题：共54 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62 分． 11. 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（ ， ），直流电源（ ），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。 （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 图像，其中一部分如图3 所示，根 据图像计算出P 点对应状态下小灯泡 电阻为______ （保留三位有效数字）。 12. 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，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、 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 ，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速 度为 ，实验操作步骤如下： ①安装器材，调整两个光电门距离为 ，轻细绳下端悬挂4 个钩码，如图1 所示； ②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； ③保持最下端悬挂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； ④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、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩 码）总动能的增加量 及系统总机械能的减少量 ，结果如下表所示： 0.200 0 250 0.300 0.350 0.400 0.582 0.490 0.392 0.294 0.195 0.393 0.490 0.686 0.785 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④中的数据所缺数据为______； （3）若M 为横轴， 为纵轴，选择合适的标度，在图2 中绘出 图像______； 若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为______（保留两位有效数字） 13. 如图，一滑雪道由 和 两段滑道组成，其中 段倾角为 ， 段水平， 段和 段由一小段光滑圆 弧连接，一个质量为 的背包在滑道顶端A 处由静止滑下，若 后质量为 的滑雪者从顶端以 的初速 度、 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 ，重力加速度取 ， ， ，忽略空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心 变化，求： （1）滑道 段的长度； （2）滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。 14. 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O 点处的粒子源垂直极板向上发射速度为 、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 与正极板成 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， 长度为 ，忽略栅极的电场边 缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力。 。 （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 的大小； （2）调整电压的大小，使粒子不能打在挡板 上，求电压的最小值 ； （3）若粒子靶在负极板上的位置P 点左右可调，则负极板上存在H、S 两点（ ，H、S 两点末在图中标 出）、对于粒子靶在 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（ ）种能量的 粒子，求 和 的长度（假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定）。 （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. 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。 16. 某双层玻璃保温杯夹层中有少量空气，温度为27℃时，压强为 。 （1）当夹层中空气的温度升至37℃，求此时夹层中空气的压强； （2）当保温杯外层出现裂隙，静置足够长时间，求夹层中增加的空气质量与原有空气质量的比值，设环境温度为 27℃，大气压强为 。 17. 如图，一弹簧振子沿x 轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A 点， 后第一次到达B 点，已知振子经过A、B 两点 时的速度大小相等， 内经过的路程为0.4m。该弹簧振子的周期为________s，振幅为______m。 18. 将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B 正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光 沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为 ，当 时，A 右侧恰好无光线射出；当 时，有光线沿B 的半 径射出，射出位置与A 的圆心相比下移h，不考虑多次反射，求： （1）半圆柱体对该单色光 折射率； （2）两个半圆柱体之间的距离d。
