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2011年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷)理科综合能力测试物理部分第I卷(必做,共88分)
二、选择题(本题包括7小题,每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)16.了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要以下符合事实的是A.焦耳发现了电流热效应的规律B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C.楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕D.牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动答案AB解析1840年英国科学家焦耳发现了电流热效应的规律;库仑总结出了点电荷间相互作用的规律;法拉第发现了电磁感应现象,拉开了研究电与磁关系的序幕;伽利略通过将斜面实验合力外推,间接证明了自由落体运动的规律17.甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道以下判断正确的是A.甲的周期大于乙的周期B.乙的速度大于第一宇宙速度C.甲的加速度小于乙的加速度D.甲在运行时能经过北极的正上方答案AC解析对地球卫星,万有引力提供其做圆周运动的向心力,则有,可知半径越大速度越小,半径越大加速度越小,同步卫星的轨道与赤道共面,第一宇宙速度为最大环绕速度,可见A正确、C正确18.如图所示,将小球从地面以初速度竖直上抛的同时,将另一相同质量的小球从距地面处由静止释放,两球恰在处相遇(不计空气阻力)则A.两球同时落地B.相遇时两球速度大小相等C.从开始运动到相遇,球动能的减少量等于球动能的增加量D.相遇后的任意时刻,重力对球做功功率和对球做功功率相等答案C解析相遇时间为t则有,HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.3两式联立得,相遇是甲的速度为,乙的速度为,故两者速度不一定相等、也不能同时落地,相遇之后的速度不同,故重力的功率也不相同;根据动能定律,两球重力做功分别为、HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.3,故C正确19.如图所示,将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳固定于墙壁开始时a、b均静止弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0,现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间A.Ffa大小不变B.Ffa方向改变C.Ffb仍然为零D.Ffb方向向右答案AD解析两物块相同,由受力分析可知两物体受到弹簧拉力大小相等,方向相反,绳子对b的拉力等于弹簧对b的拉力,若a平衡且有摩擦力,则绳对a拉力大小等于b受到得绳子拉力大小相等,此摩擦力小于最大静摩擦力,故当间断右侧细绳后,a受力情况不变,b受到的摩擦力与弹簧拉力平衡,大小与a受到的摩擦力相等20.为保证用户电压稳定在220V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示以下正确的是A.B.C.为使用户电压稳定在220V,应将P适当下移D.为使用户电压稳定在220V,应将P适当上移答案BD解析根据图像知周期为T=2×10-2s,电压的最大值为V,故用户得到电压的瞬时值为,B正确;用户获得电压为交流电的有效值,此时有效值为190V,根据变压比,增大电压则需要减少原线圈的匝数P要适当上移,D正确21.如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,,且a与c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上以下判断正确的是A.b点场强大于d点场强B.b点场强小于d点场强C.a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能答案BC解析根据等量同种电荷的电场线分布可知b点场强小于d点场强,B正确,A错误;由对称性可知a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差,C正确;MN左侧电势大于零,而右侧小于零所以试探电荷+q在a点的电势能大于在c点的电势能,D错误22.如图甲所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处磁场宽为3h,方向与导轨平面垂直先由静止释放c,c刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触用ac表示c的加速度,Ekd表示d的动能,xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移图乙中正确的是答案BD解析c导体棒落入磁场之前做自由落体运动,加速度恒为g有,,c棒进入磁场以速度v做匀速直线运动时,d棒开始做自由落体运动,与c棒做自由落体运动的过程相同,此时c棒在磁场中做匀速直线运动的路程为,d棒进入磁场而c还没有传出磁场的过程,无电磁感应,两导体棒仅受到重力作用,加速度均为g,知道c棒穿出磁场,B正确c棒穿出磁场,d棒切割磁感线产生电动势,在回路中产生感应电流,因此时d棒速度大于c进入磁场是切割磁感线的速度,故电动势、电流、安培力都大于c刚进入磁场时的大小,d棒减速,直到穿出磁场仅受重力,做匀加速运动,结合匀变速直线运动,可知加速过程动能与路程成正比,D正确第II卷(必做120分+选做32分,共152分)【必做部分】
23.(12分)
(1)某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案如图所示,将一个小球和一个滑块用细绳连接,跨在斜面上端开始时小球和滑块均静止,剪断细绳后,小球自由下落,滑块沿斜面下滑,可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音,保持小球和滑块释放的位置不变,调整挡板位置,重复以上操作,直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移(空气阻力对本实验的影响可以忽略)
①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________
②滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________
③以下能引起实验误差的是________a.滑块的质量b.当地重力加速度的大小c.长度测量时的读数误差d.小球落地和滑块撞击挡板不同时答案
①
②
③cd解析
①滑动沿斜面做初速度为零的匀加速直线运动,有,小球做自由落体运动,有,所以
②对滑块受力分析,根据牛顿第二定律得.即解得HYPERLINKhttp://hfwq.cersp.netEMBEDEquation.3
③由
①②分析知,c、d能引起实验误差
(2)某同学利用图甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率
①所得实验数据如下图,请在给出的直角坐标系上见答题卡画出的图像U/V
1.
961.
861.
801.
841.
641.56I/A
0.
050.
150.
250.
350.
450.55
②根据所画的图像,可求得电流时电源的输出功率为________(保留两位有效数)
③实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计在图乙所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是(Rx阻值未知)答案
①如图所示
②
0.37(或
0.36)
③bc解析
①如图所示
②由U-I图象可知,当I=
0.2A时,U=
1.84V由P=UI得P=
1.84×
0.2W=
0.368W
③按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患是滑动变阻器的滑片移动到最右端时,相当于把电流表直接接在电源两极,会烧坏电流表而图乙中的a仍然出现图甲的问题;b中的Rx在滑动变阻器的滑片移动时起分流作用保护电流表;c中的Rx在滑动变阻器的滑片移动到最右端时起限流作用保护电流表;d中的Rx在滑动变阻器的滑片移动到最右端时,Rx与r串联相当于电源内阻,等于直接把电流表接在电源两极b、c正确
24.(15分)如图所示,在高出水平地面h=
1.8m的光滑平台上放置一质量M=2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A,其右段长度l1=
0.2m且表面光滑,左段表面粗糙在A最右端放有可视为质点的物块B,其质量m=1kgB与A左段间动摩擦因数μ=
0.4开始时二者均静止,现对A施加F=20N水平向右的恒力,待B脱离A(A尚未露出平台)后,将A取走B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x=
1.2m(取g=
9.8m/s2)求
(1)B离开平台时的速度vB
(2)B从开始运动到刚脱离A时,B运动的时间tB和位移xB
(3)A左端的长度l2答案
(1)2m/s
(2)
0.5s
0.5m
(3)
1.5m解析
(1)B离开平台做平抛运动竖直方向有
① 水平方向有
② 由
①②式解得代入数据求得
③
(2)设B的加速度为aB由牛顿第二定律和运动学知识得
④⑤⑥联立
③④⑤⑥式,代入数据解得
⑦⑧
(3)设B刚开始运动时A的速度为由动能定理得
⑨ 设B运动时A的加速度为由牛顿第二定律和运动学知识有⑩联立
⑦⑧⑨⑩⑪式,代入数据解得
25.(18分)扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆其简化模型如图Ⅰ、II两处的条形匀强磁场区边界竖直,相距为L,磁场方向相反且垂直纸面一质量为m、电量为-q、重力不计的粒子,从靠近平行板电容器MN板处由静止释放,极板间电压为U,粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区,射入时速度与水平和方向夹角θ=300
(1)当Ⅰ区宽度L1=L、磁感应强度大小B1=B0时,粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角也为300,求B0及粒子在Ⅰ区运动的时间t0
(2)若Ⅱ区宽度L2=L1=L磁感应强度大小B2=B1=B0,求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低点之间的高度差h
(3)若L2=L1=L、B1=B0,为使粒子能返回Ⅰ区,求B2应满足的条件
(4)若B1≠B2,L1≠L2,且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出为使粒子从Ⅱ区右边界射出的方向与从Ⅰ区左边界射出的方向总相同,求B
1、B
2、L
1、L2之间应满足的关系式答案
(1)
(2)
(3)解析
(1)如图1所示,设粒子射入磁场I区的速度为v,在磁场I区做圆周运动半径为,由动能定理和牛顿第二定律得
①
②由几何关系得
③联立
①②③得
④设粒子在I区做圆周运动周期为T,运动时间为t
⑤
⑥联立
①③⑤⑥式解得
⑦
(2)设粒子在磁场II区做圆周运动半径为,由牛顿第二定律得
⑧由几何知识得
⑨联立
②③⑧⑨式解得⑩
(3)如图2所示,为使粒子能再次返回到I区应满足联立
①⑧式解得
(4)如图3(或图4)所示,设粒子射出磁场I区时速度与水平方向的夹角为,由几何知识可得联立
②⑧式解得【选做部分】
36.(8分)[物理—选修3-3]
(1)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程以下说法正确的是a.液体的分子势能与体积有关b.晶体的物理性质都是各向异性的c.温度升高,每个分子的动能都增大d.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用答案ad解析物体体积变化时,分子间的距离将发生改变,分子势能随之改变,所以分子势能与体积有关,a正确晶体分为单晶体和多晶体,单晶体的物理性质各向异性,多晶体的物理性质各向同性,b错误温度是分子平均动能的标志,具有统计的意义,c错误液体表面的张力具有使液体表面收缩到最小的趋势,d正确
(2)气体温度计结构如图所示玻璃测温泡A内充有理想气体,通过细玻璃管B和水银压强计相连开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出O点h1=14cm后将A放入待测恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出O点h2=44cm(已知外界大气压为1个标准大气压,1标准大气压相当于76cmHg)
①求恒温槽的温度
②此过程A内气体内能(填“增大”或“减小”),气体不对外做功,气体将填“吸热”或“放热”答案
①364K
②增大吸热解析
①设恒温槽的温度为,由题意知A内气体发生等容变化由查理定律得
①
②
③ 联立
①②③式解得
④②理想气体的内能只由温度决定,A气体的温度升高,所以内能增大由热力学第一定律知,气体不对外做功,气体将吸热
37、(8分)(物理—物理3-4)
(1)如图所示,一列简谐波沿x轴传播,实线为t1=0时的波形图,此时P质点向y轴负方向运动,虚线为t2=
0.01s时的波形图已知周期T>
0.01s
①波沿x轴________填“正”或“负”)方向传播
②求波速答案
①正
②100m/s解析
①t1=0时,P质点向y轴负方向运动,由波的形成与传播知识可以判断波沿x轴正向传播
②由题意知
①
②联立
①②式代入数据求得
(2)如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB
①求介质的折射率
②折射光线中恰好射到M点的光线__________填“能”或“不能”)发生全反射答案
①②不能解析
①依题意作出光路图,如图所示由几何知识知入谢角i=600折射角γ=300根据折射定律代入数据求得
②而,以不能发生全反射38.(8分)【物理-物理3-5】1碘131核不稳定,会发生β衰变,其半衰变期为8天碘131核的衰变方程________(衰变后的元素用X表示)经过________天有75%的碘131核发生了衰变答案
①②16解析
①核衰变遵守电荷量和质量数守恒,所以
②根据半衰期概念,得即解得t=16天2如图所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线同一方向运动,速度分别为2v
0、v0为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度(不计水的阻力)答案4v0解析设乙船上的人抛出货物的最小速度为,抛出货物后的速度为,甲船上的人接到货物后速度为,由动量守恒定律得
①
②为避免两船相撞应满足
③联立
①②③式得
④hh2-v0abab绳子剪断后受力分析FFFNFNmgmgFfaFfb绳子剪断前受力分析FFFNFNmgmgFfaFbP~u1用户u2图甲0t/×10-2u2/V12图乙MNabcdc、dh3h图甲acxcOoh2h3h4h5hacxcOoh2h3h4h5hEkdxdOoh2h3h4h5hEkdxdOoh2h3h4h5hABCD图乙hHx挡板AVRErS图甲I/AU/VabcdAVRSAVRSAVRSAVRSRxRx图乙RxRx0I/AU/V
0.
10.
20.
30.
40.
50.
60.
71.
51.
61.
71.
81.
92.
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