普通高等学校招生全国统一考试仿真卷+物理五Word文档格式.docx
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15.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B,半径分别为RA和RB。
两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方(r3)与运行周期的平方(T2)的关系如图所示,T0为卫星环绕行星表面运行的周期。
则
A.行星A的质量小于行星B的质量
B.行星A的密度小于行星B的密度
C.行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度
D.当两行星的卫星轨道半径相同时,行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度
【解析】根据万有引力提供向心力得:
G
=m
,得:
M=
·
,根据题图可知,行星A的
比行星B的大,所以行星A的质量大于行星B的质量,故A错误;
根据题图可知,卫星在两颗行星表面运行的周期相同,行星密度ρ=
=
,所以行星A的密度等于行星B的密度,故B错误;
第一宇宙速度v=
,由题图知,行星A的半径大于行星B的半径,卫星环绕行星表面运行的周期相同,则行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度,故C错误;
根据G
=ma得:
a=G
,当两行星的卫星轨道半径相同时,由于行星A的质量大于行星B的质量,则行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度,故D正确。
【答案】D
16.a、b两物体在同一直线上运动,二者运动的vt图象均为直线,如图所示,已知两物体在4s末相遇。
则关于它们在0~4s内的运动,下列说法正确的是
A.a、b两物体运动的方向相反
B.a物体的加速度大小小于b物体的加速度
C.t=2s时两物体相距最远
D.t=0时刻,a物体在b物体前方3m远处
【解析】由题图可知,a、b两物体都沿正方向运动,运动的方向相同,A错误;
a物体的加速度大小为:
a1=
m/s2=1m/s2,b物体的加速度大小为:
a2=
m/s2=0.5m/s2,a物体的加速度大小大于b物体的加速度,B错误;
两物体在4s末相遇,结合题图,说明是a物体追b物体,因此速度相等即t=2s时,两物体相距最远,C正确;
设t=0时相距为x0,两物体在4s末相遇,则有:
x0+xa=xb,所以
m=
m,解得x0=0,D错误。
17.如图所示,两个半径不等的光滑半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端等高,两个质量不等的球(从半径大的轨道下滑的小球质量大,设为大球,另一个为小球,且均可视为质点)分别自轨道左端由静止开始滑下,在各自轨道的最低点时,下列说法正确的是
A.大球的速度可能小于小球的速度
B.大球的动能可能小于小球的动能
C.大球的向心加速度的大小等于小球的向心加速度的大小
D.大球所受轨道的支持力等于小球所受轨道的支持力
【解析】根据动能定理得,mgR=
mv2,解得:
v=
,可知半径大的半圆形轨道,球到达最低点时的速度大,故A错误;
由动能定理:
mgR=
mv2,可知大球质量大,下降的高度大,则到达最低点时的动能大,故B错误;
根据a=
=2g可知,两球的向心加速度大小相等,故C正确;
根据牛顿第二定律得,N-mg=m
,代入v=
,可得:
N=3mg,由于大球的质量大,则大球所受的支持力大,故D错误。
【答案】C
18.如图(a)所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷。
t=0时,甲静止,乙以6m/s的初速度向甲运动。
此后,它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的vt图象分别如图(b)中甲、乙两曲线所示。
则由图线可知
A.两点电荷的电性一定相反
B.t3时刻两点电荷的电势能最大
C.0~t2时间内,两点电荷间的静电力先增大后减小
D.0~t3时间内,甲的动能一直增大,乙的动能一直减小
【解析】由题图(b)可知,刚开始乙做减速运动,甲做初速度为0的加速运动,两点电荷间存在库仑斥力,则两点电荷的电性一定相同,选项A错误;
在t1时刻,甲、乙共速,两点电荷间的距离最小,故在间距减小的过程中,点电荷始终克服静电力做功,以后点电荷间的距离逐渐增大,静电力做正功,故间距最小时的电势能最大,选项B错误;
t2时刻,乙静止,在0~t2时间内,两点电荷的间距先减小后增大,故两点电荷间的静电力先增大后减小,选项C正确;
0~t3时间内,甲的速度一直增大,故它的动能一直增大,而乙的速度先减小后增大,故它的动能先减小后增大,选项D错误。
19.用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验,发现光电流与电压的关系如图所示。
已知普朗克常量为h,被照射金属的逸出功为W0,遏止电压为Uc,电子的电荷量为e,则下列说法正确的是
A.甲光的强度大于乙光的强度
B.甲光的频率大于乙光的频率
C.甲光照射时产生的光电子初动能均为eUc
D.乙光的频率为
【解析】根据光的强度越强,则光电子数目越多,对应的光电流越大,可判定甲光的强度较大,选项A正确;
由光电效应方程Ekm=hν-W0,Ekm=Uce,结合题图可知,甲、乙光的遏止电压相同,故甲、乙光的频率相同,选项B错误;
甲光照射时产生的光电子的最大初动能均为eUc,选项C错误;
根据Ekm=hν-W0=Uce,可得ν=
,选项D正确。
【答案】AD
20.如图所示为某探究活动小组设计的节能运动系统。
斜面轨道倾角为30°
,质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为
,木箱在轨道A端时,自动装货装置将质量为m的货物装入木箱,然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下,在轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道A端,重复上述过程。
下列选项正确的是
A.m=3M
B.m=2M
C.木箱不与弹簧接触时,上滑过程的运动时间大于下滑过程的运动时间
D.若货物的质量减少,则木箱一定不能回到A处
【解析】设木箱与货物下滑的距离为l,根据能量守恒定律有(M+m)glsin30°
-μ(M+m)glcos30°
=Mgl·
sin30°
+μMglcos30°
,得m=3M,A正确,B错误;
受力分析可知,下滑时加速度大小为a1=gsin30°
-μgcos30°
,上滑时加速度大小为a2=gsin30°
+μgcos30°
,可得a2>
a1。
根据l=
at2知,l大小相等,则上滑过程的运动时间小于下滑过程的运动时间,C错误;
根据(M+m)gl·
=Mglsin30°
+μMgl·
cos30°
,木箱恰好被弹回轨道A端,如果货物的质量减少,等号前边一定小于后边,即轻弹簧被压缩至最短时的弹性势能小于木箱回到A处所需的能量,则木箱一定不能回到A处,D正确。
21.如图所示,在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场,在x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度大小为
的匀强磁场。
一带负电的粒子(不计重力)从原点O与x轴成30°
角斜向上射入磁场,且在x轴上方运动的半径为R。
A.粒子经偏转一定能回到原点O
B.粒子完成一次周期性运动的时间为
C.粒子射入磁场后,第二次经过x轴时与O点的距离为3R
D.粒子在x轴上方和下方的磁场中运动的半径之比为1∶2
【解析】根据左手定则判断洛伦兹力的方向可知,粒子运动的过程中始终处于磁场内,离O点越来越远,粒子一定不能回到原点,A错误;
由几何关系可知,粒子在一次周期性运动时间内,在x轴上方运动的时间t1=
T=
,在x轴下方运动的时间t2=
T′=
,粒子完成一次周期性运动的时间为t1+t2=
,B错误;
根据Bqv=m
得:
r=
,在x轴下方的轨道半径是在x轴上方的2倍,即r=2R,由粒子在磁场运动时的偏转角及几何关系可知,粒子射入磁场后第一次经过x轴时与O点的距离为R,第二次经过x轴时与第一次经过x轴时的距离为2R,所以第二次经过x轴时与O点的距离为3R,C、D正确。
【答案】CD
第II卷
三、非选择题:
本卷包括必考题和选考题两部分。
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.(6分)
某活动小组利用图(a)所示装置探究机械能守恒定律。
实验开始时,直径为d的小钢球被电磁铁吸住。
断开开关,钢球由静止开始下落。
测得钢球静止时球心到光电门中心的距离为h,由数字计时器测出钢球通过光电门的时间为Δt。
已知当地的重力加速度大小为g。
试完成如下实验内容:
(1)利用螺旋测微器测出钢球的直径,读数如图(b)所示,则d=________mm。
(2)钢球通过光电门的速度表达式为v=__________(用题中所给物理量的符号表示)。
(3)要验证机械能守恒,需比较__________和__________在误差允许范围内是否相等(用题中所给物理量的符号表示)。
【解析】
(1)根据螺旋测微器读数规则知,d=2.5mm+0.01mm×
20.7=2.707mm。
(2)钢球通过光电门的速度表达式为v=
。
(3)要验证机械能守恒,则需验证mgh=
m
2是否成立,需比较gh和
2在误差允许范围内是否相等。
【答案】
(1)2.707(2.706~2.708均可)
(2)
(3)gh
2
23.(9分)
某物理兴趣小组设计了如图(a)所示的欧姆表电路,通过控制开关S和调节电阻箱,可使欧姆表具有“×
1”和“×
10”两种倍率。
所用器材如下:
A.干电池:
电动势E=1.5V,内阻r=1.0Ω
B.电流表G:
满偏电流Ig=1mA,内阻Rg=150Ω
C.定值电阻R1=1200Ω
D.电阻箱R2和R3:
最大阻值都为999.9Ω
E.电阻箱R4:
最大阻值为9999Ω
F.开关一个,红、黑表笔各1支,导线若干
(1)该实验小组按图(a)正确连接好电路。
当开关S断开时,将红、黑表笔短接,调节电阻箱R2=________Ω,使电流表达到满偏,此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内,则R内=________Ω,对应欧姆表的倍率是________(选填“×
1”或“×
10”)。
(2)闭合开关S:
第一步:
调节电阻箱R2和R3,当R2=_________Ω且R3=________Ω时,将红、黑表笔短接,电流表再次满偏;
第二步:
在红、黑表笔间接入电阻箱R4,调节R4,当电流表指针指向图(b)所示的位置时,对应的欧姆表的刻度值为________。
(1)由闭合电路欧姆定律可知,欧姆表的内阻为:
R内=
Ω=1500Ω,则R2=R内-R1-Rg-r=(1500-1200-150-1.0)Ω=149Ω。
根据多用电表的倍率和刻度设置可知,中值电阻应为1500Ω,表盘上只有两种挡位,若倍率为“×
1”,则中值电阻太大,不符合事实,故欧姆表倍率应为“×
10”。
(2)为了得到“×
1”倍率,应让欧姆表内阻为150Ω,电流为:
I1=
A=0.01A,此时电流表中电流应为0.001A,电流表与R1两端电压为0.001×
(150+1200)V=1.35V;
则与之并联的电阻R3电流应为:
(0.01-0.001)A=0.009A,电阻应为:
R3=
Ω=150Ω,串联支路的电阻:
R2+r=
Ω=15Ω,故R2=(15-1.0)Ω=14Ω;
题图(b)所示电流为0.6mA,实际通过干路的电流为6mA,则总电阻为:
R总=
×
103Ω=250Ω,故待测电阻为:
R测=(250-150)Ω=100Ω,因欧姆表的倍率是“×
1”,故对应的刻度值应为100。
(1)149 1500 ×
10
(2)14 150 100
24.(12分)
如图所示,物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连,跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧,质量分别为mA=2kg、mB=1kg。
初始时A静止于水平地面上,B悬于空中。
现将B竖直向上再举高h=1.8m(未触及滑轮),然后由静止释放。
一段时间后细绳绷直,A、B以大小相等的速度一起运动,之后B恰好可以和地面接触。
取g=10m/s2,空气阻力不计。
求:
(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t;
(2)A的最大速度v的大小;
(3)初始时B离地面的高度H。
(1)B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动,有h=
gt2
代入数据解得t=0.6s。
(2)设细绳绷直前瞬间B速度大小为vB,有vB=gt
细绳绷直瞬间,细绳张力远大于A、B的重力,A、B相互作用,由动量守恒得
mBvB=(mA+mB)v
之后A做匀减速运动,所以细绳绷直后瞬间的速度v即为A的最大速度,
代入数据解得v=2m/s。
(3)细绳绷直后,A、B一起运动,B恰好可以和地面接触,说明此时A、B的速度为零,这一过程中A、B组成的系统机械能守恒,有
(mA+mB)v2+mBgH=mAgH
代入数据解得H=0.6m。
【答案】答案:
(1)0.6s
(2)2m/s (3)0.6m
25.(18分)
如图甲所示,光滑导体轨道PMN和P′M′N′是两个完全一样的轨道,均由半径为r的四分之一圆弧轨道和水平轨道组成,圆弧轨道与水平轨道在M和M′点相切,两轨道并列平行放置,MN和M′N′位于同一水平面上,两轨道之间的距离为L,PP′之间有一个阻值为R的电阻,开关K是一个感应开关(开始时开关是断开的),MNN′M′是一个矩形区域且其中有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场,水平轨道MN离水平地面的高度为h,其截面图如图乙所示。
金属棒a和b质量均为m、电阻均为R。
在水平轨道某位置放上金属棒b,静止不动,a棒从圆弧顶端由静止释放后,沿圆弧轨道下滑,若两棒在运动中始终不接触,当两棒的速度稳定时,两棒距离x=
,两棒速度稳定之后,再经过一段时间,b棒离开轨道做平抛运动,在b棒离开轨道瞬间,开关K闭合。
不计一切摩擦和导轨电阻,已知重力加速度为g。
(1)两棒速度稳定时,两棒的速度分别是多少;
(2)两棒落到地面后的距离是多少;
(3)整个过程中,两棒产生的焦耳热分别是多少。
(1)a棒沿圆弧轨道运动到最低点M时,由机械能守恒定律得:
mgr=
mv02
解得a棒沿圆弧轨道到达最低点M时的速度
v0=
a棒在水平轨道向b棒运动时,两棒和轨道构成的回路面积变小,磁通量变小,产生感应电流。
a棒受到与其运动方向相反的安培力而做减速运动,b棒则在安培力的作用下向前做加速运动。
只要a棒的速度大于b棒的速度,回路总有感应电流,a棒继续减速,b棒继续加速,直到两棒速度相同后,回路面积保持不变,不产生感应电流,两棒以相同的速度做匀速运动。
从a棒进入水平轨道开始到两棒达到相同速度的过程中,两棒在水平方向受到的安培力总是大小相等、方向相反,所以两棒的总动量守恒。
由动量守恒定律得:
mv0=2mv1
解得两棒速度稳定时的速度
v1=
(2)经过一段时间,b棒离开轨道后,a棒与电阻R组成回路,从b棒离开轨道到a棒离开过程中,回路中的磁通量变化量ΔΦ=BLx
a棒受到安培力的冲量
IA=
LBt=BL
t=
由动量定理:
IA=mv1-mv2
解得v2=
由平抛运动规律得,两棒落到地面后的距离
Δx=(v1-v2)
(3)b棒离开轨道前,两棒通过的电流大小总是相等的,两棒产生的焦耳热相等,即Qa=Qb
由能量守恒定律可知:
Qa+Qb=
mv02-
2mv12
解得:
Qa=Qb=
mgr
b棒离开轨道后,a棒与电阻R通过的电流大小总是相等,两者产生的焦耳热相等
2Qa′=
mv12-
mv22
Qa′=
所以整个过程中,a棒产生的焦耳热
Q=Qa+Qa′=
mgr。
(1)均为
(2)
(3)
mgr
(二)选考题:
共45分。
请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。
如果多做,则每科按所做的第一题计分。
33.[物理——选修3–3](15分)
(1)(5分)关于热现象,下列说法中正确的是______。
(填正确答案标号。
选对一个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
每选错一个扣3分,最低得分为0分。
)
A.液体的温度越高,微粒的布朗运动越显著
B.外界对气体做功时,其内能一定会增大
C.扩散现象与布朗运动都与温度有关
D.液晶显示器是利用了液晶对光具有各向同性的特点
E.一定温度下,饱和汽的压强是一定的
(2)(10分)在水平面有一个导热汽缸,如图甲所示,活塞与汽缸之间密封了一定质量的理想气体。
最初密封气体的温度为23℃,气柱长10cm;
给气体加热后,气柱长变为12cm。
已知汽缸内截面积为0.001m2,不计一切摩擦阻力,大气压强p0=1.0×
105Pa,g取10m/s2。
(ⅰ)求加热后气体的温度;
(ⅱ)若保持加热后气体的温度不变,将汽缸直立后(如图乙所示)气柱长度又恢复为10cm,求活塞质量。
(1)液体的温度越高,分子的无规则热运动越剧烈,故微粒的布朗运动越显著,故A正确;
外界对气体做功,在气体不对外放热的情况下,内能才会增大,故B错误;
扩散现象与布朗运动都与温度有关,温度越高,现象越明显,故C正确;
液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点,故D错误;
一定温度下,饱和汽的压强是不变的,故E正确。
(2)(ⅰ)汽缸内密封的气体温度升高后,压强不变,是等压变化,根据盖—吕萨克定律有
设汽缸内截面积为S,则V1=0.1S,V2=0.12S,T1=(273+23)K
代入数据解得T2=355.2K或(82.2℃)。
(ⅱ)将汽缸直立后,气体发生等温变化,根据玻意耳定律有p2V2=p3V3
已知V2=0.12S,V3=0.1S,p2=p0=1.0×
105Pa
代入数据解得p3=1.2×
由平衡条件可得mg+p2S=p3S
代入数据解得m=2kg。
(1)ACE
(2)(ⅰ)355.2K或(82.2℃)(ⅱ)2kg
34.[物理——选修3–4](15分)
(1)(5分)在“利用单摆测重力加速度”的实验中,如果得出的重力加速度的测量值偏大,其可能的原因是________。
选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
A.测量周期时,时间t内全振动的次数少数了一次
B.测量周期时,时间t内全振动的次数多数了一次
C.摆线上端固定不牢固,振动中出现松动,使摆线变长
D.在测量摆长时,将细线的长度加上小球的直径作为摆长
E.小球没有在同一竖直面内运动,形成了圆锥摆(圆锥摆周期T=2π
(2)(10分)如图所示为某种透明介质的截面图,△AOC为等腰直角三角形,OBC为半径R=10cm的四分之一圆弧,AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点。
由红光和紫光两种单色光组成的复色光束a射向圆心O,在AB分界面上的入射角i=45°
,结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑。
已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1=
,n2=
(ⅰ)通过计算判断分别在AM和AN两处产生亮斑的光的成分;
(ⅱ)求两个亮斑间的距离。
(1)由单摆的周期公式T=2π
可得:
g=
,测定周期时,全振动次数多数了一次,则所测周期T偏小,所测重力加速度偏大,故A错误,B正确;
摆线振动中松动变长,可知摆长的测量值偏小,所测的重力加速度偏小,故C错误;
在测量摆长时,将细线的长度加上小球的直径作为摆长,则摆长测量值变大,故所测重力加速度偏大,故D正确;
小球不在同一竖直平面内运动,成为圆锥摆运动,由圆锥摆的周期:
T=2π
,可知周期偏小,所测重力加速度偏大,故E正确。
(2)(ⅰ)设红光和紫光的临界角分别为C1、C2,则
sinC1=
>
=sin45°
,则C1>
i
同理C2=45°
,i=45°
=C2
所以紫光在AB面恰好发生全反射,而红光在AB面一部分折射,一部分反射,且由几何关系可知,红光和紫光的反射光线与AC垂直,所以在AN处产生的亮斑为红光和紫光的混合光,在AM处产生的亮斑为红光。
(ⅱ)画出如图所示光路图,设折射角为r,两个亮斑分别为P1、P2,
根据折射定律n1=
解得sinr=0.8
由几何知识可得:
tanr=
,
解得AP1=7.5cm
由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形,
解得AP2=10cm
所以P1P2=17.5cm。
(1)BDE
(2)(ⅰ)红光 红光和紫光的混合光 (ⅱ)17.5cm
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