解析普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试全国卷Ⅲ 物理Word文档下载推荐.docx
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将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到( )
A.拨至M端或N端,圆环都向左运动
B.拨至M端或N端,圆环都向右运动
C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动
D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动
【解析】选B。
不论开关S拨至M端或N端,穿过右边金属圆环的磁通量都会增加,由楞次定律的“增缩减扩”可知,圆环向右运动才能减小磁通量的增加,故B正确。
【总结提升】正确理解楞次定律解决相关问题
(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同);
(2)阻碍导体和磁体间的相对运动(来拒去留);
(3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)。
15.甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动,甲追上乙,并与乙发生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。
已知甲的质量为1kg,则碰撞过程两物块损失的机械能为( )
A.3J B.4J C.5J D.6J
【解题指南】解答本题应注意以下三点:
(1)利用v-t图像明确甲乙碰撞前后的速度大小。
(2)根据动量守恒定律求解物块乙的质量。
(3)两物块碰前与碰后动能之差即为碰撞过程损失的机械能。
【解析】选A。
由图像可知,碰撞前的速度v甲=5m/s,v乙=1m/s,碰撞后的速度v甲'
=-1m/s,v乙'
=2m/s,由动量守恒定律可得m甲v甲+m乙v乙=m甲v甲'
+m乙v乙'
解得m乙=6kg,则碰撞过程两物块损失的机械能ΔE=m甲+m乙-m甲-m乙=3J,A正确。
16.“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背面成功着陆,着陆前曾绕月球飞行,某段时间可认为绕月做匀速圆周运动,圆周半径为月球半径的K倍。
已知地球半径R是月球半径的P倍,地球质量是月球质量的Q倍,地球表面重力加速度大小为g。
则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为( )
A. B. C. D.
【解析】选D。
在地球表面上,G=mg①,“嫦娥四号”绕月球做圆周运动由万有引力提供向心力:
G=②,由①②解得v===,D正确。
17.如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;
绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。
甲、乙两物体质量相等。
系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。
若α=70°
则β等于( )
A.45°
B.55°
C.60°
D.70°
甲物体是拴牢在细绳上O点,且甲、乙两物体的质量相等,则甲、乙绳的拉力大小相等,O点处于平衡状态,则左侧绳子拉力的方向在甲、乙两绳的角平分线上,如图所示
根据几何关系有180°
=2β+α,解得β=55°
故选B。
18.真空中有一匀强磁场,磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面,磁场的方向与圆柱轴线平行,其横截面如图所示。
一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。
已知电子质量为m,电荷量为e,忽略重力。
为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,磁场的磁感应强度最小为( )
【解析】选C。
电子从圆心沿半径方向进入磁场后做匀速圆周运动,为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,做匀速圆周运动的半径最大值为r,如图所示,由勾股定理可得:
a2+r2=(3a-r)2,解得r=a,由洛伦兹力提供向心力qvB=m得磁场的磁感应强度最小值B=,故选C。
【题后反思】本题要求计算磁场的磁感应强度最小值,根据公式r=可知,就是求圆周运动的半径最大值,当电子运动轨迹与半径为3a的圆相切时,半径最大,然后利用几何知识求解。
并根据对称性知道该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,符合题目的要求。
19.1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔,首次产生了人工放射性同位素X,反应方程为He+Al→Xn。
X会衰变成原子核Y,衰变方程为X→Ye,则( )
A.X的质量数与Y的质量数相等
B.X的电荷数比Y的电荷数少1
C.X的电荷数比Al的电荷数多2
D.X的质量数与Al的质量数相等
【解析】选A、C。
根据电荷数和质量数守恒,核反应方程分别为HeAlXnXYe。
可知X的质量数与Y的质量数都是30,A正确;
X的电荷数15比Y的电荷数14多1,B错误;
X的电荷数15比Al的电荷数13多2,C正确;
X的质量数30比Al的质量数27多3,D错误。
20.在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220V,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R1、R2、R3均为固定电阻,R2=10Ω,R3=20Ω,各电表均为理想电表。
已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。
下列说法正确的是( )
A.所用交流电的频率为50Hz
B.电压表的示数为100V
C.电流表的示数为1.0A
D.变压器传输的电功率为15.0W
【解析】选A、D。
由图(b)可知,T=0.02s,所以f=50Hz,A正确;
由图(b)可知电流i2的最大值为Im=A,故有效值I2==1A,R2两端的电压U2=I2R2=10V,由理想变压器的电压特点=可得原线圈的两端电压U1=100V,所以电压表的示数为UV=220V-100V=120V,B错误;
由欧姆定律得IA===A=0.5A,C错误;
变压器副线圈的电流I=1A+0.5A=1.5A,变压器传输的电功率P=U2I=10V×
1.5A=15.0W,D正确。
21.如图,∠M是锐角三角形PMN最大的内角,电荷量为q(q>
0)的点电荷固定在P点。
A.沿MN边,从M点到N点,电场强度的大小逐渐增大
B.沿MN边,从M点到N点,电势先增大后减小
C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大
D.将正电荷从M点移动到N点,电场力所做的总功为负
【解析】选B、C。
∠M是锐角三角形PMN最大的内角,所以PN>
PM。
距离点电荷越远,电场强度越小,沿MN边,从M点到N点,到P点的距离先减小后增大,所以电场强度的大小先增大后减小,A错误;
点电荷带正电,沿着电场线的方向电势降低,沿MN边,从M点到N点,到P点的距离先减小后增大,电势先增大后减小,B正确;
M点的电势高于N点的电势,从M点到N点,电场对正电荷做正功,电势能减小,所以正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大,所以C正确,D错误。
三、非选择题:
共174分。
第22~32题为必考题,每个试题考生都必须作答。
第33~38题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:
共129分。
22.某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。
调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。
某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。
已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图(b)给出的数据中可以得到,打出B点时小车的速度大小vB= m/s,打出P点时小车的速度大小vP= m/s。
(结果均保留2位小数)
若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为 。
【解析】打B点时小车的速度大小vB=m/s=0.36m/s,打P点时小车的速度大小vP=m/s=1.80m/s。
小车从B运动到P的过程中,mgsBP=M-M,所以还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为B、P之间的距离。
答案:
0.36 1.80 B、P之间的距离
23.已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆,某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。
所用器材:
电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100Ω)。
(1)在所给的器材符号之间画出连线,组成测量电路图。
(2)实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和毫安表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。
若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA,则此时热敏电阻的阻值为 kΩ(保留2位有效数字)。
实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下,测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。
由图(a)求得,此时室温为 ℃(保留3位有效数字)。
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器,其电路的一部分如图(b)所示。
图中,E为直流电源(电动势为10V,内阻可忽略);
当图中的输出电压达到或超过6.0V时,便触发报警器(图中未画出)报警。
若要求开始报警时环境温度为50℃,则图中 (选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻,另一固定电阻的阻值应为 kΩ(保留2位有效数字)。
【解析】
(1)由于毫安表的内阻比热敏电阻的阻值小不了很多,所以电流表采用外接法,滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)阻值较小,所以电路采用分压式,故电路图如图所示。
(2)由欧姆定律可得热敏电阻的阻值R==
=1.8×
103Ω=1.8kΩ。
(3)由图(a)可知,热敏电阻的阻值为2.2kΩ时,室温约为25.5℃。
(4)由图(a)可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,而图中要求输出电压达到或超过6.0V时,报警器报警,根据串联电路中电压与电阻成正比,可知R1应使用热敏电阻。
当热敏电阻的温度为50℃时,热敏电阻R1的阻值为0.8kΩ,所以=,解得另一固定电阻R2的阻值为1.2kΩ。
(1)见解析图
(2)1.8 (3)25.5 (4)R1 1.2
24.如图,一边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内,空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。
一长度大于l0的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过,滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上,导体棒与金属框接触良好。
已知导体棒单位长度的电阻为r,金属框电阻可忽略。
将导体棒与a点之间的距离记为x,求导体棒所受安培力的大小随x(0≤x≤l0)变化的关系式。
【解析】当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为l时,由法拉第电磁感应定律知,导体棒上感应电动势的大小为
E=Blv①
由欧姆定律,流过导体棒的感应电流为
I=②
式中,R为这一段导体棒的电阻。
按题意有
R=rl③
此时导体棒所受安培力的大小为
f=BIl④
由题设和几何关系有
l=⑤
联立①②③④⑤式得
f=⑥
f=
25.如图,相距L=11.5m的两平台位于同一水平面内,二者之间用传送带相接。
传送带向右匀速运动,其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定。
质量m=10kg的载物箱(可视为质点),以初速度v0=5.0m/s自左侧平台滑上传送带。
载物箱与传送带间的动摩擦因数μ=0.10,重力加速度取g=10m/s2。
(
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