2021年高考物理真题名师评析（河北卷）
2021 年高考物理真题名师评析（河北卷）
【试题评析】
一．试题考点分布 题号 题型 分值 考点 难度 1. 单项选择题 4 原子核 易 易 2 单项选择题 4 抛体运动 中 中 3 单项选择题 4 单位制 中 中 4 单项选择题 4 万有引力与航天 中 中 5 单项选择题 4 磁场 中 中 6 单项选择题 4 机械能 中 中 7 单项选择题 4 电磁感应 难 难 8 多项选择题 6 交变电流和变压器 中 中 9 多项选择题 6 圆周运动 中 中 10 多项选择题 6 静电场 难 难 11 实验题 6 研究小灯泡的伏安特性 中 中 12 实验题 9 探究机械能变化量与力做功的关系 中 中 13. 计算题 12 牛顿运动定律、匀变速直线运动，动量守恒定律 中 中 14. 计算题 16 带电粒子在电磁场中的运动 难 难 15 （1 ）
填空题 4 气体、内能和热力学第一定律 中 中 15. （2 ）
计算题 8 气体实验定律 中 中 16 （1 ）
填空题 4 简谐运动 中 中 16 （2 ）
计算题 8 光学 中 中
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26 Al 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。
共 一、单项选择题：本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分 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．（2021 高考河北物理）银河系中存在大量的铝同位素26 Al。26 Al核 β ? 衰变的衰变方程为26 26 013 12 1Al Mg e ? ? ，测得26 Al核的半衰期为 72 万年，下列说法正确的是（
）
A．26 Al核的质量等于26 Mg核的质量 B．26 Al核的中子数大于26 Mg核的中子数 C．将铝同位素26 Al 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26 Al将在 144 万年后全部衰变为26 Mg
【参考答案】C【名师解析】26 Al 核的质量数等于 26 Mg核的质量数，26 Al核 β ? 衰变释放核能，根据质能方程，26 Al 核的质量略大于 26 Mg核的质量，选项 A 错误；26 Al核的中子数为 26-13=13，26 Mg核的中子数为 26-12=14，所以26 Al 核的中子数小于 26 Mg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26 Al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26 Al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）铯原子钟是精确的计时仪器。图 1 中铯原子从 O 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1t ；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2t 。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210 m/s g ? ，则1 2: t t 为（
）
A．100∶1 B．1∶100 C．1∶200 D．200∶1 【参考答案】C【名师解析】由平抛运动规律，0.2=vt 1 ，v=100m/s，由竖直上抛运动规律，0.2=221( )2 2tg ，联立解得：1 2: t t =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。
3．（2021 高考河北物理）普朗克常量346.626 10 J s h?? ? ? ，光速为 c，电子质量为em ，则ehm c在国际单位制下的单位是（
）
A． J/s
B．m
C． J m ?
D． m/s
【参考答案】B 【名师解析】ehm c的单位为J skg m/s??，而 1J=1kgm/s 2 ·m，所以ehm c在国际单位制下的单位是 m，选项 B
正确。
【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，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为(
) A．34
B．314 C．352 D．325 【参考答案】D 【名师解析】对飞船沿圆轨道绕火星飞行，由万有引力提供向心力，G121M mr火=m 1 r 1 (12T?) 2 ，对地球同步卫星，由万有引力提供向心力，G222M mr地=m 2 r 2 (22T?) 2 ，又 M 火=0.1M 地，T 1 =2T 2 ，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：12rr=325，选项 D 正确。
【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．（2021 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1B ，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2B ，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 ab 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，1 2sin mgRvB B Ld??
B．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，1 2sin mgRvB B Ld??
C．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，1 2tan mgRvB B Ld??
D．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，1 2tan mgRvB B Ld??
【参考答案】B 【名师解析】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。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=B 1 dv，金属棒 ab 中电流 I=E/R，受到沿倾斜导轨向上的安培力 F=B 2 IL，由平衡条件，F=mgsinθ，联立解得1 2sin mgRvB B Ld?? ，选项 B 正确。
【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． (2 π)gR ?
B． 2πgR
C． 2(1 π)gR ?
D. 2 gR
【参考答案】A 【名师解析】小球从 Q 点下落，机械能守恒，mg（R+πR/2）=12mv 2 ，解得 v= (2 π)gR ? ，选项 A 正确。
【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 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22 tan BCv ?
B．金属棒到达0x 时，电容器极板上的电荷量为0 tanBCvx ?
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 【参考答案】A 【名师解析】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=2vttan θ ，在回路内产生的感应电动势 E=BLv=2Bv 2 ttan θ ，在△t 时间内电容器极板上电荷量增加△q=C△E，△E =2Bv 2 tan θ △t，通过金属棒的电流为 I=△q /△t =22 tan BCv ? ，选项 A 正确；金属棒到达0x时，其切割磁感线产生感应电动势的有效长度为 L=2x 0 tan θ ，在回路内产生的感应电动势 E=BLv=2Bvx 0 tanθ ，电容器极板上的电荷量为 Q=CE=20 tanBCvx ? ，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 F A =BIL=BI·2vttan θ ，金属棒匀速运动，F=F A ，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。
共 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，有两得 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．（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0n 、1n 和2n ，两个副线圈分别接有电阻1R 和2R 。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2R 的电流为12n In B．电阻2R 两端的电压为2 11n IRn C．0n 与1n 的比值为212NBLIR? D．发电机的功率为21 202 ( ) NBL I n nn? ? 【参考答案】BC 【名师解析】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 E m =NB·2L 2 ω，有效值为E=E m / 2 = 2 NBL 2 ω， 理想变压器原线圈输入电压为 U 0 =E= 2 NBL 2 ω， 匝数为 n1 的副线圈输出电压U 1 =IR 1 ，由变压器变压公式01UU=01nn，可知，0n 与1n 的比值为01nn=212NBLIR? ，选项 C 正确；由变压器变压公式21UU=21nn，解得电阻2R 两端的电压为 U 2 =2 11n IRn选项 B 正确；通过电阻2R 的电流为 I 2 = U 2 /R 2 =2 11 2n IRn R，选项 A 错误；发电机的功率为 P= U 1 I+ U 2 I 2 = I 2 R 1 +2 11n IRn×2 11 2n IRn R,选项 D 错误。
【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。金属框绕 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．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 【参考答案】BD 【名师解析】对小球受力分析，设轻弹簧弹力为 F T ，轻弹簧与水平方向的夹角为θ，在竖直方向，由于 PQ杆光滑，其轻弹簧拉力沿 PQ 杆方向向上的分力等于小球重力，F T sinθ=mg，小球均相对 PQ 杆静止，θ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，F T cosθ-F N =mr ω2 ，解得 F N = F T cosθ-mr ω2 ；当转速较大时，杆对小球的弹力指向转轴，FT cosθ+F N =mr ω2 ，解得 FN = mr ω2
-FT cosθ，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公式 F=mr ω 2 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 ? ? 0 q q ? 的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为 ? ? 4 ,0 l 、 ? ? 4 ,0 l ? 、 ? ?00,y 和 ? ?00, 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（00 y ? ）。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0y 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08 y l ? 时，将一带负电的试探电荷由点 ?? 4 ,5 l l 移至点 ? ? 0, 3l ?，静电力做正功 D．当04 y l ? 时，将一带负电的试探电荷放置在点 ?? , l l 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【名师解析】四个电荷量均为 ? ? 0 q q ? 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 0 取何值，因为关于原点对称，则在 O 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，不会是 2 个，选项 B 错误；由几何关系可知，当08 y l ? 时，坐标为 ?? 4 ,5 l l的 A 点在第 I 象限菱形边的垂直平分线的上方；坐标为 ? ? 0, 3l ? 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...