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2011年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试物理部分(北京卷)本试卷共14页,共300分,考试时长150分钟考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上答题无效考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回第一部分(选择题共120分)本部分共20小题,每小题6分,共120分在每小题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项13.表示放射性元素碘131()衰变的方程是A.B.C.D.答案B解析A选项是α衰变,A错误;B选项是β衰变,B正确;C选项放射的是中子,C错误;D选项放射的是质子,D错误14.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以A.增大S1与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光答案C解析由于双缝干涉中,相邻条纹间距离HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4,增大S1与S2的间距d,相邻条纹间距离Δx减小,A错误;减小双缝屏到光屏的距离L,相邻条纹间距离Δx减小,B错误;将绿光换为红光,使波长λ增大,相邻条纹间距离Δx增大,C正确;将绿光换为紫光,使波长λ减小,相邻条纹间距离Δx减小,D错误15.由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这些卫星的A.质量可以不同B.轨道半径可以不同C.轨道平面可以不同D.速率可以不同答案A解析地球同步轨道卫星轨道必须在赤道平面内,离地球高度相同的同一轨道上,角速度、线速度、周期一定,与卫星的质量无关A正确,B、C、D错误16.介质中有一列简谐机械波传播,对于其中某个振动质点A.它的振动速度等于波的传播速度B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长D.它的振动频率等于波源的振动频率答案D解析介质中某个振动质点做简谐运动,其速度按正弦(或余弦)规律变化,而在同一介质中波的传播速度是不变的,振动速度和波的传播速度是两个不同的速度,A错误;在横波中振动方向和波的传播方向垂直,在纵波中振动方向和波的传播方向在一条直线上,B错误;振动质点在一个周期内走过的路程为4个振幅,C错误;波在传播的过程中,频率不变为波源的频率,D正确17.如图所示电路,电源内阻不可忽略开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的小数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大答案A解析变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中,使连入电路中的R0阻值减小,整个电路的电阻减小,电路中的电流I增大,路端电压U=E-Ir减小,即电压表的示数减小,又R2与R0并联后再与R1串联,在R0减小时,使得R2两端电压减小,R2中的电流减小,即电流表示数减小A正确,B、C、D错误18.“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为A.gB.2gC.3gD.4g答案B解析由题图可知绳子拉力F的最大值为9F0/5,最终静止时绳子拉力为3F0/5=mg,根据牛顿第二定律得9F0/5-3F0/5=ma,所以a=2gB正确,A、C、D错误19.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大答案C解析断电的自感现象,断电时电感线圈与小灯泡组成回路,电感线圈储存磁能转化为电能,电感线圈相当于电源,其自感电动势HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4,与原电源无关,A错误;小灯泡电阻偏大,分得的电压大,可能看到显著的延时熄灭现象,B错误;线圈电阻偏大,相当于电源内阻大,使小灯泡分得的电压小,可看到不显著的延时熄灭现象,C正确;线圈的自感系数较大时,自感电动势较大,可能看到显著的延时熄灭现象,D错误20.物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V(伏)与A(安)和Ω(欧)的乘积等效现有物理量单位m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A(安)、Ω(欧)和T(特),由它们组合成的单位都与电压单位V(伏)等效的是A.J/C和N/CB.C/F和T·m2/sC.W/A和C·T·m/sD.和T·A·m答案B解析由物理关系式W=qU,可得电压的单位V(伏)等效的是J/C;由物理关系式U=Q/C,可得电压的单位V(伏)等效的是C/F;由物理关系式HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4,HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4,可得电压的单位V(伏)等效的是T·m2/s;由物理关系式P=U2/R,可得电压的单位V(伏)等效的是HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4;由物理关系式P=UI,可得电压的单位V(伏)等效的是W/A;B选项正确,A、C、D错误第二部分(非选择题共180分)本部分共11小题,共180分21.(18分)
(1)用如图1所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T请根据下列步骤完成电阻测量
①旋动部件________,使指针对准电流的“0”刻线
②将K旋转到电阻挡“×l00”的位置
③将插入“十”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件_______,使指针对准电阻的_________填“0”刻线或“∞”刻线
④将两表笔分别与侍测电阻相接,发现指针偏转角度过小为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按_______的顺序避行操作,再完成读数测量A.将K旋转到电阻挡×1k的位置B.将K旋转到电阻挡×10的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两恨引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
(2)如图2,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系
①实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的但是,可以通过仅测量______填选项前的符号,间接地解决这个问题A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程
②图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时,先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球ml从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复接下来要完成的必要步骤是_________填选项前的符号A.用天平测量两个小球的质量ml、m2B.测量小球m1开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度HD.分别找到m
1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE.测量平抛射程OM,ON
③若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为_________用
②中测量的量表示;若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为___________用
②中测量的量表示
④经测定,m1=
45.0g,m2=
7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图3所示碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1´,则p1:p1´=____:11;若碰撞结束时m2的动量为p2´,则p1´:p2´=11:_______实验结果表明,碰撞前、后总动量的比值为____________
⑤有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大请你用
④中已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为________cm答案
(1)
①S
③T0刻线
④ADC
(2)
①C
②ADE或DEA或DAE
③HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4
④
142.91~
1.01
⑤
76.8解析
(1)
①多用电表的电流档校零,应该调整校零旋钮S使指针对准电流的0刻线
③欧姆档的调零,应该在表笔短接的情况下调解欧姆调零旋钮T,是指针指在欧姆刻度线的0刻线
④选择较大的欧姆档,将选择开关K旋转到电阻挡×1k的位置;将两表笔短接,旋动欧姆调零旋钮T,对欧姆表进行校准;将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两恨引线相接测电阻,所以为A、D、C
(2)
①由于本实验的碰撞是在同一高度,在空中运动时间相同,因而根据小球做平抛运动的射程就可知道碰撞后速度的大小之比,所以选C
②本实验必须用天平测量两个小球的质量ml、m2,分别找到m
1、m2相碰后平均落地点的位置M、N和测量平抛射程OM,ON,故选ADE
③由于,且、、所以若碰撞是弹性碰撞,机械能守恒,所以HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4
④由于;;所以为
142.91~
1.01
⑤当两个球发生完全弹性碰撞时,被碰小球m2平抛运动射程ON的有最大值弹性碰撞动量守恒,机械能守恒解得,所以被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值
76.8cm22.(16分)如图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)
(1)在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球保持静止画出此时小球的受力图,并求力F的大小;
(2)由图示位置无初速释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力不计空气阻力解析
(1)受力图见图根据平衡条件,的拉力大小F=mgtanα
(2)运动中只有重力做功,系统机械能守恒则通过最低点时,小球的速度大小根据牛顿第二定律解得轻绳对小球的拉力,方向竖直向上23.(18分)利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用如图所示的矩形区域ACDGAC边足够长中存在垂直于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集整个装置内部为真空已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2m1m2,电荷量均为q加速电场的电势差为U,离子进入电场时的初速度可以忽略不计重力,也不考虑离子间的相互作用1求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1;2当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的间距s;3在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离设磁感应强度大小可调,GA边长为定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度解析
(1)动能定理得HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4
①
(2)由牛顿第二定律HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4,利用
①式得离子在磁场中的轨道半径为别为HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4,HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4
②两种离子在GA上落点的间距HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4
③
(3)质量为m1的离子,在GA边上的落点都在其入射点左侧2R1处,由于狭缝的宽度为d,因此落点区域的宽度也是d同理,质量为m2的离子在GA边上落点区域的宽度也是d为保证两种离子能完全分离,两个区域应无交叠,条件为
④利用
②式,代入
④式得HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4R1的最大值满足得HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4求得最大值HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT424.(20分)静电场方向平行于x轴,其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线,图中φ0和d为已知量一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动已知该粒子质量为m、电量为-q,其动能与电势能之和为-A(0Aqφ0)忽略重力求
(1)粒子所受电场力的大小;
(2)粒子的运动区间;
(3)粒子的运动周期解析
(1)由图可知,0与d(或-d)两点间的电势差为φ0电场强度的大小HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4电场力的大小HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4
(2)设粒子在[-x0,x0]区间内运动,速率为v,由题意得HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4
①由图可知
②由
①②得因动能非负,有得即粒子运动区间HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4
(3)考虑粒子从-x0处开始运动的四分之一周期根据牛顿第二定律,粒子的加速度HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4由匀加速直线运动HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4将代入,得HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4粒子运动周期HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.DSMT4S1S2SP单缝屏双缝屏光屏单色光AVSR1E,rR2R0OlFmαTFmgφφ0-ddxO。