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2016年普通高等学校招生全国统一考试(Ⅰ卷)
理科综合能力测试(物理部分)
(河南、河北、山西、江西、湖北、湖南、广东、安徽、福建、山东)
第Ⅰ卷(选择题共126分)
二、选择题:本大题共8小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,第14~17题只有一项是符合题目要求,第18~21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。
14.一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上,若将云母介质移出,则电容器
A.极板上的电荷量变大,极板间的电场强度变大
B.极板上的电荷量变小,极板间的电场强度变大
C.极板上的电荷量变大,极板间的电场强度不变
D.极板上的电荷量变小,极板间的电场强度不变
【答案】D
【解析】由
【考点】电容器的基本计算。
15.现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为
A.11 B.12 C.121 D.144
【答案】D
【解析】设质子的质量数和电荷数分别为
在磁场中应满足
由题意,由于两种粒子从同一入口垂直进入磁场,从同一出口垂直离开磁场,故在磁场中做匀速圆周运动的半径应相同.由①②式联立求解得匀速圆周运动的半径
故一价正离子与质子的质量比约为144
【考点】带电粒子在电场、磁场中的运动、质谱仪。
16.一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1,R2和R3的阻值分别为3Ω ,1Ω ,4Ω ,
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】B
【解析】解法一:当S断开时,电路如右图所示
由闭合电路欧姆定律,原线圈两端电压
得
根据变压器原副边电压关系:
副线圈中的电流:
联立①②③得:
当S闭合时,电路如右图所示
由闭合电路欧姆定律,原线圈两端电压
得
根据变压器原副边电压关系:
副线圈中的电流得:
联立⑤⑥⑦得
联立④⑧解得
解法二:设开关
根据闭合电路欧姆定律:
根据以上各式得:
解得,
【考点】变压器的计算
【难点】由于原边回路有电阻,原线圈两端电压不等于电源电压
17.利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯,目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍,假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为
A.1h B.4h C.8h D.16h
【答案】B
【解析】地球自转周期变小,卫星要与地球保持同步,则卫星的公转周期也应随之变小,由
由几何关系得,卫星的轨道半径为
由开普勒第三定律
由①②解得
【考点】卫星运行规律;开普勒第三定律的应用。
【难点】做出最小周期时的卫星空间关系图
18.一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则
A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直
C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D.质点单位时间内速率的变化量总是不变
【答案】BC
【解析】质点一开始做匀速直线运动,处于平衡状态,施加恒力后,则该质点的合外力为该恒力。若该恒力方向与质点原运动方向不共线,则质点做曲线运动,质点速度方向时刻与恒力方向不同,A错误;若
【考点】牛顿运动定律;力和运动的关系;加速度的定义。
【易错点】B选项易错误地以“匀速圆周运动”作为反例来推翻结论
19.如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则
A.绳OO'的张力也在一定范围内变化
B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化
C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化
D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
【答案】BD
【解析】由题意,在
【考点】考查动态平衡分析、力的正交分解和力的平衡方程。
20.如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直平面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知
A.Q点的电势比P点高
B.油滴在Q点的动能比它在P点的大
C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大
D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小
【答案】AB
【解析】由于匀强电场中的电场力和重力都是恒力,所以合外力为恒力,加速度恒定不变,所以D选项错。由于油滴轨迹相对于过
【考点】带电粒子在复合场中运动、曲线运动中物体受力特点、带电粒子电场力做功与电势能的关系、电势能变化与电势变化的关系。
21.甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其v-t图像如图所示。已知两车在t=3s时并排行驶,则
A.在t=1s时,甲车在乙车后
B.在t=0时,甲车在乙车前7.5m
C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2s
D.甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m
【答案】BD
【解析】甲、乙都沿正方向运动。
【考点】
【难点】根据位移判断两车在不同时刻的位置关系。
第II卷(非选择题共174分)
三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题,每个试题考生都必须做答。第33题~第40题为选考题,考生根据要求做答。
(一)必考题(共129分)
22.(5分)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示。
该同学在实验中没有记录交流电的频率,需要用实验数据和其他条件进行推算。
(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为_________,打出C点时重物下落的速度大小为________,重物下落的加速度的大小为________.
(2)已测得s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm;当重力加速度大小为9.80m/,试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出为________Hz.
【答案】⑴
【解析】⑴由于重物匀加速下落,
由于
同理可得
匀加速直线运动的加速度
故
⑵重物下落的过程中,由牛顿第二定律可得:
由已知条件
由②③得
代入①得:
【考点】利用运动学公式和推论处理纸带问题。
23.(10分) 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,当要求热敏电阻的温度达到或超过60°C时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。
在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在60°C时阻值为650.0Ω.
(1)在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)在电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一定的阻值,根据实验要求,这一阻值为______Ω;滑动变阻器的滑片应置于______(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是______。
②将开关向______(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至______。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
【答案】(1)如图
(2)
(3)①650.0,b,
接通电源后,流过报警器的电流会超过20mA,报警器可能损坏
②c,报警器开始报警
【解析】①热敏电阻工作温度达到
②
③热敏电阻为
【考点】滑动变阻器在电路中的作用及其规格选择、串并联电路相关计算、等效替代思想
【难点】获取题中信息并转化为解题所需条件、理解电路设计原理、理解调节电阻箱和滑动变阻器的意义
24.(14分)如图,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上,已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑。求
(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小;
(2)金属棒运动速度的大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)由
选
由于
垂直于斜面方向受力平衡方程:
且
选
其沿斜面方向受力平衡:
垂直于斜面方向受力平衡:
且
联立可得:
(2)设感应电动势为
由闭合电路欧姆定律,回路中电流:
棒中所受的安培力:
与①联立可得:
【考点】物体平衡、磁场对电流的作用、电磁感应。
25.(18分)如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为
(1)求P第一次运动到B点时速度的大小。
(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能。
(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点。G点在C点左下方,与C点水平相距
【答案】(1)
【解析】(1)选
设
沿斜面方向,由牛顿第二定律得:
且
对
代入数据得
(2)
由
减少的重力势能全部转化为内能。
设
由
研究
重力做功:
摩擦力做功:
动能变化量:
由动能定理:
代入得:
由
(3)其几何关系如图可知:
由几何关系可得,
设
其水平位移:
竖直位移:
解得:
研究
重力做功:
摩擦力做功:
弹力做功:
动能变化量:
由动能定理:
将①②③④代入⑤,可得:
【考点】物体平衡、牛顿运动定律、功和能、动能定理、能量守恒定律。
(二)选考题:共45分。请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑。注意所选题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做,则每学科按所做的第一题计分。
33.[物理——选修3–3](15分)
(1)(5分)关于热力学定律,下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.气体吸热后温度一定升高
B.对气体做功可以改变其内能
C.理想气体等压膨胀过程一定放热
D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
【答案】BDE
【解析】热力学第一定律:
【考点】理想气体状态方程,热力学第一定律,热力学第二定律,热平衡的理解。
【难点】等压膨胀气体温度升高,内能增大;气体又对外做功,所以气体一定吸热。
(2)(10分)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=
(i)求在水下10 m处气泡内外的压强差;
(ii)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
【答案】水下
【解析】()由公式
水下
(ii)忽略水温随水深的变化,所以在水深
由理想气体状态方程
其中,
由于气泡内外的压强差远小于水压,气泡内压强可近似等于对应位置处的水压,所以有
将带入得,
【考点】理想气体状态方程
【难点】当气体内部压强远大于气泡内外压强差时,计算气体内部压强时可忽略掉压强差,即气体压强等于对应位置的水压。
34.[物理——选修3–4](15分)
(1)(5分)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m./s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是_____。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)学科&网
A.水面波是一种机械波
B.该水面波的频率为6 Hz
C.该水面波的波长为3 m
D.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去
E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移
【答案】ACE
【解析】水面波是一种典型机械波,A对;从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形,时间间隔为15秒,所以其振动周期为
【考点】机械波及其特性、波长和波速频率间关系。
(2)(10分)如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为。
(i)求池内的水深;
(ii)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到地面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。
【答案】(i)
【解析】(i)光由A射向B发生全反射,光路如图:
由反射公式可知:
得:
由
所以水深
(ii)光由A点射入救生员眼中光路图如图:
由折射率公式:
可知:
设
带入数据得:
由几何关系得,救生员到池边水平距离为
【考点】全反射、折射定律。
35.【物理——选修3-5】
(1)(5分)现用一光电管进行光电效应的实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大
B.入射光的频率变高,饱和光电流变大
C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大
D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生
E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关
【答案】ACE
【解析】由光电效应规律可知,当频率低于截止频率时无论光照强度多大,都不会有光电流,因此D错误;在发生光电效应时,饱和光电流大小由光照强度来决定,与频率无关,光照强度越大饱和光电流越大,因此A正确,B错误,根据
【考点】光电效应规律
(2)(10分)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g.求
(i)喷泉单位时间内喷出的水的质量;
(ii)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。
【答案】(i)
【解析】(i)在一段很短的
该时间内,喷出水柱高度:
喷出水柱质量:
其中
由①②③可得:喷泉单位时间内喷出的水的质量为
(ii)设玩具底面相对于喷口的高度为
由玩具受力平衡得:
其中,
由牛顿第三定律:
其中,
由运动学公式:
在很短
由题意可知,在竖直方向上,对该部分水柱有
动量定理
由于
⑧式变为
由④⑤⑥⑦⑨可得
【考点】动量定理,流体受力分析,微元法
【难点】情景比较新颖,微元法的应用
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