普通高等学校招生全国统一考试江苏卷物理试题江苏省高考物理.docx
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普通高等学校招生全国统一考试江苏卷物理试题江苏省高考物理
2017年普通高等学校招生全国统一考试
江苏卷物理试题
一、单项选择题:
本题共5小题,每小题3分,共计15分.每小题只有一个选项符合题意.
1.如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶4D.4∶1
2.如图所示,A、B两小球从相同高度同时水平抛出,经过时间t在空中相遇.若两球的抛出速度都变为原来的2倍,则两球从抛出到相遇经过的时间为( )
A.tB.
t
C.
D.
3.一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处.物块初动能为Ek0,与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中,物块的动能Ek与位移x关系的图线是( )
4.如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P'点,则由O点静止释放的电子( )
A.运动到P点返回
B.运动到P和P'点之间返回
C.运动到P'点返回
D.穿过P'点
5.如图所示,一小物块被夹子夹紧,夹子通过轻绳悬挂在小环上,小环套在水平光滑细杆上.物块质量为m,到小环的距离为l,其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为Ff.小环和物块以速度v向右匀速运动,小环碰到杆上的钉子P后立刻停止,物块向上摆动.整个过程中,物块在夹子中没有滑动.小环和夹子的质量均不计,重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A.物块向右匀速运动时,绳中的张力等于2Ff
B.小环碰到钉子P时,绳中的张力大于2Ff
C.物块上升的最大高度为
D.速度v不能超过
二、多项选择题:
本题共4小题,每小题4分,共计16分.每小题有多个选项符合题意.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分.
6.天舟一号货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空.与天宫二号空间实验室对接前,天舟一号在距地面约380km的圆轨道上飞行,则其( )
A.角速度小于地球自转角速度
B.线速度小于第一宇宙速度
C.周期小于地球自转周期
D.向心加速度小于地面的重力加速度
7.某音响电路的简化电路图如图所示,输入信号既有高频成分,也有低频成分,则( )
A.电感L1的作用是通高频
B.电容C2的作用是通高频
C.扬声器甲用于输出高频成分
D.扬声器乙用于输出高频成分
8.在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示.下列说法正确的有( )
A.q1和q2带有异种电荷
B.x1处的电场强度为零
C.负电荷从x1移到x2,电势能减小
D.负电荷从x1移到x2,受到的电场力增大
9.如图所示,三个小球A、B、C的质量均为m,A与B、C间通过铰链用轻杆连接,杆长为l.B、C置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长.现A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角α由60°变为120°.A、B、C在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g.则此下降过程中( )
A.A的动能达到最大前,B受到地面的支持力小于
mg
B.A的动能最大时,B受到地面的支持力等于
mg
C.弹簧的弹性势能最大时,A的加速度方向竖直向下
D.弹簧的弹性势能最大值为
mgl
三、简答题:
本题分必做题(第10、11题)和选做题(第12题)两部分,共计42分.请将解答填写在答题卡相应的位置.
【必做题】
10.(8分)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系.小车的质量为m0=200.0g,钩码的质量为m=10.0g,打点计时器的电源为50Hz的交变电流.
甲
(1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到____________________.
(2)挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图乙所示.选择某一点为O,依次每隔4个计时点取一个计数点.用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx,记录在纸带上.计算打出各计数点时小车的速度v,其中打出计数点“1”时小车的速度v1=________m/s.
乙
(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力,g取9.80m/s2,利用W=mgΔx算出拉力对小车做的功W.利用Ek=
Mv2算出小车动能,并求出动能的变化量ΔEk.计算结果见下表.
W/×10-3J
2.45
2.92
3.35
3.81
4.26
ΔEk/×10-3J
2.31
2.73
3.12
3.61
4.00
请根据表中的数据,在方格纸上作出ΔEk-W图象.
(4)实验结果表明,ΔEk总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的.用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F=________N.
11.(10分)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图甲所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约20Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示.
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
(1)提供的实验器材有:
电源E1(3V,内阻不计)、电源E2(6V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200Ω)、滑动变阻器R2(0~500Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0~999.9Ω)、开关S、导线若干.
为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制,电源E应选用________(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”).
甲 乙
(2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图乙所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”).
(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查.在图甲中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针____________(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针____________(选填“偏转”或“不偏转”).
(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是________.(填写各步骤前的序号)
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关,将电阻箱从电路中移除
④合上开关,调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1Ω
12.【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两小题,并在相应的答题区域内作答.若多做,则按A、B两小题评分.
A.[选修3-3](12分)
(1)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C,其V-T图象如图所示.下列说法正确的有________.
A.A→B的过程中,气体对外界做功
B.A→B的过程中,气体放出热量
C.B→C的过程中,气体压强不变
D.A→B→C的过程中,气体内能增加
(2)图甲和图乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30s,两方格纸每格表示的长度相同.比较两张图片可知:
若水温相同,________(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同,________(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈.
(3)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66kg/mol,其分子可视为半径为3×10-9m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol-1.请估算该蛋白的密度.(计算结果保留一位有效数字)
B.[选修3-4](12分)
(1)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有________.
A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快
B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
C.地球上的人观测到地球上的钟较快
D.地球上的人观测到地球上的钟较慢
(2)野生大象群也有自己的“语言”.研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音,发现以2倍速度快速播放录音时,能听到比正常播放时更多的声音.播放速度变为原来的2倍时,播出声波的________(选填“周期”或“频率”)也变为原来的2倍,声波传播速度________(选填“变大”“变小”或“不变”).
(3)人的眼球可简化为如图所示的模型.折射率相同、半径不同的两个球体共轴.平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点.取球体的折射率为
,且D=
R.求光线的会聚角α.(示意图未按比例画出)
C.[选修3-5](12分)
(1)原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线,下列判断正确的有________.
A
He核的结合能约为14MeV
B
He核比
Li核更稳定
C.两个
H核结合成
He核时释放能量
D
U核中核子的平均结合能比
Kr核中的大
(2)质子
H)和α粒子
He)被加速到相同动能时,质子的动量________(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量,质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________.
(3)甲、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小都是1m/s.甲、乙相遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为1m/s和2m/s.求甲、乙两运动员的质量之比.
四、计算题:
本题共3小题,共计47分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
13.(15分)如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻.质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求:
(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I;
(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;
(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P.
14.(16分)如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R.C的质量为m,A、B的质量都为
,与地面间的动摩擦因数均为μ.现用水平向右的力拉A,使A缓慢移动,直至C恰好降到地面.整个过程中B保持静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.求:
(1)未拉A时,C受到B作用力的大小F;
(2)动摩擦因数的最小值μmin;
(3)A移动的整个过程中,拉力做的功W.
15.(16分)一台质谱仪的工作原理如图所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上.已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用.
(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;
(2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d;
(3)若考虑加速电压有波动,在(U0-ΔU)到(U0+ΔU)之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件.
参考答案与解析
1.A 由磁通量计算公式Φ=BS,其中S为磁场的有效面积,可知穿过a、b线圈的磁通量之比为1∶1,选项A正确.
2.C 设A、B两小球水平抛出时的水平距离为l,抛出的水平速度为v,则2vt=l;水平速度变为2v时,4vt'=l,所以t'=
,选项C正确.
3.C 如图1所示,设斜面倾角为θ,小物块与斜面之间的动摩擦因数为μ,当小物块沿着斜面向上滑动的时候,位移为x,则根据动能定理可得:
-mgxsinθ-μmgcosθ·x=Ek-Ek0,所以有Ek=Ek0-(mgsinθ+μmgcosθ)x,所以在向上滑动的时候,动能Ek与位移x之间的关系为一次函数关系,图线为一条倾斜的直线,且斜率小于零,与Ek轴的交点为Ek0;当小物块达到斜面最高点,再向下滑动时,设小物块到最高点的位移为x0,如图2所示.显然在最高点时,小物块的速度为零,向下滑动时,根据动能定理有mg(x0-x)sinθ-μmgcosθ·(x0-x)=Ek-0,所以动能Ek=(mgsinθ-μmgcosθ)x0-(mgsinθ-μmgcosθ)x,所以向下滑动的时候,小物块的动能Ek与位移x之间的关系也是一次函数关系,图线为一条倾斜的直线,且斜率小于零,与Ek轴的交点为(mgsinθ-μmgcosθ)x0,由于摩擦力要做负功,所以下滑到最低点时的动能肯定要小于Ek0,故C项正确.
4.A 将C板向右平移到P'点,由于金属薄板所带的电荷量Q不变,B板和C板构成电容器,其电场强度E=
保持不变,电子受力不变,运动到P点返回,选项A正确.
5.D 物块向右匀速运动时,对夹子和物块组成的整体进行分析,其在重力和绳拉力的作用下平衡,即绳中的张力等于mg,由题意可知,mg<2Ff,故A项错误.
绳子的拉力总是等于夹子对物块摩擦力的大小,因夹子对物块的最大静摩擦力为2Ff,故任何时候FT≤2Ff,故B项错误.
当物块到达最高点时速度为零,物块的动能全部转化为重力势能,物块在达到最大上升高度的整个过程中,物块在夹子中没有滑动,即摩擦力不做功,系统机械能守恒:
mv2=mgh,则物块上升的最大高度h=
,故C项错误.
小环碰到钉子后,绳与夹子物块整体形成一个单摆,此时夹子对物块的拉力最大,并且物块的拉力与物块重力的合力提供物块的向心力:
FT'-mg=m
;结合前面分析可知,FT'≤2Ff;联立得,m
+mg≤2Ff,整理得:
v≤
,故D项正确.
6.BCD 天舟一号的轨道半径小于同步卫星轨道半径,角速度大于同步卫星角速度,而同步卫星的角速度与地球自转角速度大小相同,故天舟一号的角速度大于地球自转角速度,其周期小于地球自转周期,选项C正确,A错;天舟一号轨道半径大于地球半径,则根据v=
,选项B正确;天舟一号向心加速度a=
,g=
,故a 7.BD 电感通过低频信号,阻隔高频信号;电容通过高频信号,阻隔低频信号.从题图中可知,低频信号可通过电感L1,扬声器甲输出低频信号;高频信号通过电容C2,扬声器乙输出高频信号,故B、D项正确. 8.AC 若为同种电荷,x轴上各点的电势不可能同时出现正值和负值,故两电荷必为异种电荷,A正确;φ-x图象中,图线上某点切线的斜率表示该点电场强度,x2处切线斜率为零,电场强度为零,x1处切线斜率不为零,电场强度不为零,B错;从x1到x2,电势升高,负电荷的电势能减小,C正确;从x1到x2,切线的斜率逐渐减小,负电荷受的电场力逐渐减小,D错. 9.AB A的动能达到最大之前为向下加速的过程,A球及系统均处于失重状态,系统对地面的压力小于总重力3mg,B对地面的压力小于 mg,结合牛顿第三定律知,A正确;A的动能最大时,为A受的合外力为零时,系统处于平衡状态,系统对地面的压力等于总重力3mg,B受地面的支持力等于 mg,B正确;弹簧的弹性势能最大时,A球恰好运动到最低点,加速度向上,此时,两杆之间的夹角为120°,该过程中,A球减少的重力势能与弹簧增加的弹性势能相等,ΔEp=mglcos30°-mglcos60°= mgl,C、D错. 10.答案 (1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)见下图 (4)0.093 解析 (1)调节木板右侧的高度,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动,以使小车的重力沿斜面向下的分力和摩擦力抵消,那么小车受到的合力就是绳子的拉力,这样便平衡了摩擦力. (2)打点计时器的电源为50Hz的交变电流,且每隔4个计时点取一个计数点,则相邻计数点打下的时间间隔为t=0.02×5s=0.1s;由于小车做匀加速运动,打出计数点“1”时小车的速度为打出“0”点和“2”点之间的平均速度,即v1= =0.228m/s. (3)先将表格中的数据在方格纸上描出,再用直线连接所描绘的点,如答案图所示. (4)对小车和钩码整体由牛顿第二定律得 mg=(m0+m)a① 对小车: F=m0a② 由①②可得F= ·mg= ×0.01×9.8N≈0.093N 11.答案 (1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转 (4)⑤④②③① 解析 (1)当温度控制在30℃,衔铁被吸合时,Rt两端的电压约为Ut=IRt=0.015×200V=3V,继电器两端的电压U'=IR'=0.015×20V=0.3V,故需电源电动势大于3V,选E2.当温度控制在80℃时,电路中的总电阻: R总= =400Ω,远大于热敏电阻、继电器以及滑动变阻器R1的电阻的总和,故滑动变阻器选R2. (2)A挡位测量电阻值,B挡位测量交流电压,C挡位测量直流电压,D挡位测量电流值,故为测量各接入点的电压,应将开关旋至C挡. (3)若bc间断路,ab只与电源正极相连通,ab间无电压,如图 故多用电表指针不偏转. 若bc间断路,a点与电源正极相连通,c点与电源负极相连通,a、c两点间的电压为电源电动势.如图 故多用电表指针偏转. (4)要想保证温度控制在50℃,由题目表中可得Rt=108.1Ω,因此我们要用电阻箱代替热敏电阻,把电阻箱电阻调整到108.1Ω,闭合电路调节滑动变阻器,让继电器吸合(即让电路中的电流为15mA),再将电阻箱移除,将热敏电阻接入电路,完成实验. 12.A.答案 (1)BC (2)甲 乙 (3)1×103kg/m3或5×102kg/m3 解析 (1)A项,由A→B,气体做等温变化,过程体积减小,外界对气体做功,A错误. B项,由A→B,气体温度不变,内能不变,外界对气体做功,故气体一定放热,B正确. C项,由B→C,气体做等压变化,压强不变,C正确. D项,由A→B→C,气体温度降低,内能减少,D错误. (2)影响布朗运动的因素有两个,分别是颗粒大小和温度.温度相同时,颗粒越大,布朗运动越不明显,相同时间内位置变化越小.颗粒大小相同时,温度越高,布朗运动越明显,相同时间内位置变化越大. (3)摩尔体积V= πr3NA(或V=(2r)3NA) 由密度ρ= ,解得ρ= (或ρ= ) 代入数据得ρ≈1×103kg/m3(或ρ≈5×102kg/m3,5×102~1×103kg/m3都算对) B.答案 (1)AC (2)频率 不变 (3)30° 解析 (1)根据相对论,运动的时钟变慢,这是一种观测效应.结合运动的相对性,故飞船上的人观测到地球上的钟变慢,认为飞船上的钟变快.地球上的人观测到飞船上的钟变慢,认为地球上的钟变快. (2)介质不变,传播速度v保持不变;根据多普勒效应,当播放速度变为原来的2倍时,周期T变为原来的 ,频率变为原来的2倍. (3)由几何关系sini= ,解得i=45°,则由折射定律 =n,解得γ=30°且i=γ+ ,解得α=30°. C.答案 (1)BC (2)小于 2∶1 (3)3∶2 解析 (1)A项 He的比结合能为7MeV,含有4个核子,故结合能为28MeV,A项错误.B项,比结合能越大,核越稳定,故B项正确.C项,两个氘核结合形成氦核为核聚变反应,会释放能量,C项正确.D项,平均结合能即为比结合能,故 Kr核中核子的平均结合能大,D项错误. (2)由p= ,故在Ek相等时, ,故质子动量小于α粒子的动量.由p= ,故λ= ,所以 . (3)动量守恒,m1v1-m2v2=m2v2'-m1v1',解得 ,代入数据得, . 13.答案 (1) (2) (3) 解析 (1)感应电动势E=Bdv0,感应电流I= ,解得I= . (2)安培力F=BId,由牛顿第二定律F=ma,解得a= . (3)金属杆切割磁感线的速度v'=v0-v,则 感应电动势E=Bd(v0-v),电功率P= ,解得P= . 14.答案 (1) mg (2) (3)( -1)(2μ-1)mgR 解析 (1)C受力平衡,2Fcos30°=mg,解得F= mg. (2)C恰好降到地面时,B受C压力的水平分力最大,Fxmax= mg. B受地面的摩擦力Ff=μmg,根据题意Ffmin=Fxmax,解得μmin= . (3)C下降的高度h=( -1)R,A的位移x=2( -1)R. 地面对A摩擦力做功的大小WFf=Ffx=2( -1)μmgR,根据动能定理W-WFf+mgh=0-0 解得W=( -1)(2μ-1)mgR 15.答案 (1) -L (2)图见解析图 (3)L< 解析 (1)设甲种离子在磁场中的运动半径为r1 电场加速,qU0= ×2mv2,且qvB=2m ,解得r1= . 根据几何关系,x=2r1-L,解得x= -L. (2)(见下图)最窄处位于过两虚线交点的垂线上,d=r1- 解得d= (3)设乙种离子在磁场中的运动半径为r2 r1的最小半径 r1min= r2的最大半径r2max= 由题意知2r1min-2r2max>L, 即 >L 解得L< [2 ]
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