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河北省衡水中学2017年高考押题卷（I）理综物理试题
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这是一份河北省衡水中学2017年高考押题卷（I）理综物理试题，共14页。试卷主要包含了关于力和运动,下列说法正确的是，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
二．选择题(本题共8小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
14.关于力和运动,下列说法正确的是
A.一物体做竖直上抛运动,上升过程中物体处于超重状态,下降过程处于失重状态
B.若物体的速度很大,则其所受合外力也一定很大
C.一个具有初速度的物体,如果所受合外力大小恒定、方向始终与速度方向垂直,其运动轨迹不一定是圆
D.一个做曲线运动的物体,如果所受合外力恒定,其轨迹一定是抛物线
15.如图所示,直线OO'的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场B1,右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B2,且B1> B2,一总阻值为R的导线框ABCD以OO'为轴做角速度为ω的匀速转动,导线框的AB边长为l1, BC边长为l2。以图示位置作为计时起点,规定导线框内电流沿A→B→C→D→A流动时为电流的正方向。则下列图像中能表示线框中感应电流随时间变化的是
A. B.
C. D.
16.下列说法正确的是
A.与是同位素,具有放射性,所以它们的化合物的性质并不相同
B.核力是原子核内质子与质子之间的力,中子和中子之间并不存在核力
C.在裂变反应中,的结合能比和都大,但比结合能没有和大
D.α、β、γ三种射线都是带电粒子流
17.我国将于2017年11月发射“嫦娥五号”探月卫星,计划执行月面取样返回任务。“嫦娥五号”从月球返回地球的过程可以简单分成四步,如图所示第一步将“嫦娥五号”发射至月球表面附近的环月圆轨道Ⅰ,第二步在环月轨道的A处进行变轨进入月地转移轨道Ⅱ,第三步当接近地球表面附近时,又一次变轨,从B点进入绕地圆轨道Ⅲ,第四步再次变轨道后降落至地面,下列说法正确的是
A.将“嫦娥五号”发射至轨道Ⅰ时所需的发射速度为7. 9km/s
B.“嫦娥五号”从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ需要加速
C.“嫦娥五号”从A沿月地转移轨Ⅱ到达B点的过程中其动能一直增加
D.“嫦娥五号”在第四步变轨时需要加速
18.如图所示电路中,M、N是构成平行板电容器的两金属极板,两极板长度都为d , M、N极板间距也为d。将开关K闭合,带正电的粒子a从靠近M板边缘处以速度v0平行于极板射入电场中,恰好能从N板的边缘射出。现将N板向下移动,并且调节滑动变阻器,粒子a仍从靠近M板边缘处以速度v0平行于极板射入电场中,发现带电粒子仍然恰好从N板的边缘射出,不计带电粒子的重力,下列说法正确的是
A.两次在电容器中运动的时间之比为1:1
B.两次电容器内电场强度之比为1:2
C.两次射出电场时的动能之比为1:2
D.两次电容器的带电荷量之比为3:2
19.如图所示,水平面上固定一倾角为45°的斜面,一带正电的物块静止在斜面上,该空间内存在着竖直向上的匀强电场,现将匀强电场的方向缓慢逆时针旋转90°,在这个过程中物块始终处于静止状态,斜面对物块的摩 擦力为f,斜面对物块的支持力N,关于f和N,下列说法可能正确的是
A. f先减小后增大, N先增大后减小
B. f先增大后减小,N一直增大
C. f先减小后增大再减小再增大,N一直增大
D. f先减小后增大,N一直增大
20.如图甲所示,质量为m2的长木板静止在光滑的水平面上,其上静置一质量为m1的小滑块。现给木板施加一随时间均匀增大的水平力F,满足F= kt( k为常数, t代表时间),长木板的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知小滑块所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是
A.在0~2s时间内,小滑块与长木板间的摩擦力不变
B.在2~3s时间内,小滑块与长木板间的摩擦力在数值上等于m2的大小
C.m1与m2之比为1:2
D.当小滑块从长木板上脱离时,其速度比长木板小0.5m/s
21.如图甲所示, MN与PQ为光滑的平行导轨,导轨间距为l,导轨的上部分水平放置,下部分倾斜放置且与水平面的夹角为θ,导轨足够长。两条导轨上端用导线连接,在导轨的水平部分加一竖直向上的匀强磁场B1,其磁感应强度随时间t变化的关系如图乙所示;在导轨的倾斜部分加一垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度始终为B0。在t1时刻从倾斜轨道上某位置静止释放导体棒a,导体棒开始向下运动,已知导体棒的质量为m、电阻为R,不计导轨和导线的电阻,重力加速度为g,则下列说法正确的是
A.刚释放导体棒a时,其加速度一定最大
B.整个运动过程中,导体棒a的最大速度为
C.在t1~t2时间内,导体棒a可能先做加速度减小的加速运动,然后做匀速直线运动
D.若在t3时刻,导体棒a已经达到最大速度,则在t1~t3时间内,通过导体棒的电荷量为
三、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题~第38题为选考题，考生根据需求作答。)
(一)必考题：共129分
22.(7分)某兴趣实验小组的同学利用如图所示装置测定物块与木板AD、DE间的动摩擦因数μ1、μ2;两块粗糙程度不同的木板AD、DE对接组成斜面和水平面,两木板在D点光滑连接(物块在此处运动不损失机械能),且AD板能绕D点转动。现将物块在AD板上某点由静止释放,滑块将沿AD下滑,最终停在水平板的C点;改变倾角,让物块从不同的高度由静止释放,且每次释放点的连线在同一条竖直线上(以保证图中物块水平投影点B与接点D间距s不变),用刻度尺量出释放点与DE平面的竖直高度差h、释放点与D点的水平距离s, D点与最终静止点C的水平距离x,利用多次测量的数据绘出x-h图像,如图所示,则
(1)写出x-h的数学表达式 (用μ1、μ2、h及s表示);
(2)若实验中s=0.5m, x-h的横轴截距a=0.1,纵轴截距b=0.4,则μ1= , μ2= 。
23.(8分)小明同学为描绘小灯泡的伏安特性曲线,准备了如下器材:
A.电压表V(量程0~3V,内阻约2Ω)
B.电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.5Ω)
C.滑动变阻器R0(全阻值5Ω,额定电流2A)
D.电池组E (电动势4.5V,内阻r =1.0Ω)
E.小灯泡(3V, 1.0W)
F.开关S,导线若干
(1)根据所提供的实验器材,在答题纸的虚线框内画出实验原理图;
(2)按照原理图在实物图上连成测量电路;
(3)实验中描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示,若将小灯泡与定值电阻R1(阻值为R1=15Ω)并联后再与定值电阻R2(阻值为R2=14Ω)串联后直接接到电池组E两端,则小灯泡实际消耗的功率为P= W。(结果小数点后保留两位)
24.(14分)有一内壁光滑的圆管竖直放置,圆管底部封闭,上端开口且足够长,圆管内有两个小球A与B, A的质量为m1=0.1kg, B的质量为m2=0.2kg,两小球直径略小于管的直径。某时刻当B球向下运动至离圆管底面高度h=1m处时与向上运动的A球发生弹性碰撞,碰后B球向上运动至最大高度又返回到原来高度h=1m处,再次与已经和底面做完弹性碰撞后反弹 回来的小球A相碰,如此反复,做周期性运动,问要完成这种反复运动小球A与B碰前的速度应是多少? ( g取10m/s2)
25.( 18分)如图所示,在平面坐标系xOy的第一象限内有一半圆形区域,其半径为R,半圆的一条直径与x轴重合, O为该直径的一个端点。半圆内存在垂直纸面向里的匀强磁场,半圆外存在垂直纸面向外的匀强磁场,半圆内外磁场的磁感应强度大小都为B0,在坐标原点O处有一粒子源,沿x轴正方向不断发射出质量为m、带电荷量为+q的粒子,粒子的发射速度为大于零的任意值(不考虑相对论效应)。已知半圆形边界处存在特殊物质,当粒子由半圆内向半圆外运动时,粒子不受任何影响,但当粒子由半圆外向半圆内运动时,粒子就会被边界处的特殊物质吸收。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。
(1)求从O点发射的所有粒子中,不会从y轴正半轴射入第二象限的粒子的速度的取值范围; (已知:)
(2)证明最终打在半圆形边界且被特殊物质吸收的粒子,在磁场中运动的总时间都相等,并且求出该时间;
(3)若第一象限内半圆形外区域的磁场存在一上边界y=a ,要想使所有粒子都不会从磁场上边界射出,则a至少为多大。
(二)选考题：共15分。请从给出的2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一个题目计分。
33.【物理—选修3-3】(15分)
(1)(5分)下列说法中正确的是 (填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）。
A.空气绝对湿度越大,空气中水蒸气压强就越接近饱和汽压,水蒸发得就越慢
B.布朗运动说明液体分子做永不停息的无规则运动,同时说明液体分子间有间隙
C.热量不能自发地从低温物体传递给高温物体
D.一定质量的理想气体,如果温度升高,同时体积增大,其内能可能减小
E.气体的压强是由于气体分子频繁地撞击器壁产生的
(2)(10分)如图甲所示,竖直放置的左端封闭、右端足够长且开口的U形均匀玻璃管中用水银柱封闭一段长为 l0=15cm的空气柱,两边管中水银柱长度分别为h1=22.5cm、h2=27.5cm,大气压强p0=75cmHg。
①试求封闭空气柱的压强(用cmHg表示);
②现将U形管缓慢倒转使其开口向下,达到新的平衡,如图乙所示,假设在整个过程中环境的温度不发生变化,试求新平衡状态下空气柱的长度。
34.【物理—选修3-4】(15分)
(1)(5分)如图所示为t=0时刻某简谐横波在均匀介质传播时的图像, P质点刚好振动到波峰位置, Q点速度最大,波的前沿传到M点,已知波源的振动频率为10Hz,下列说法正确的是 。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.质点P的相位总比质点Q的相位落后
B.在任意1s时间内质点P通过的总路程均为8m
C.质点Q的振动方程为y=-20sin20πt(cm)
D.波源的起振方向为+y方向
E.再经过0.7s质点N第一次达到波峰
(2)(10分)如图所示为一直角棱镜的截面图,∠ACB =90°,∠CAB =60°, AC边长为L。一平行细光束从AB面上的O点沿垂直于AB面的方向射入棱镜,经AC面的中点 P反射后,在BC面上的M点同时发生反射和折射,且反射光线和折射光线互相垂直(P点和M点图中未画出),反射光线从AB面的O'射出,已知光在真空中的传播速度为c,求:
①该棱镜的折射率;
②光在棱镜中传播时从O点到O'点所用的时间。
参考答案
二．选择题(第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21题有多项符合题目要求)
题号
14
15
16
17
18
19
20
21
答案
D
A
C
B
AC
CD
BD
BCD
14. D 【解析】判断是超重还是失重要看加速度的方向, 方向向下则为失重,方向向上则为超重,所以做竖直上 抛的物体始终处于失重状态,所以A错误;一个以很 大速度做匀速运动的物体,速度尽管很大但其所受合 力为零,故B错误;物体所受合外力 F 大小不变,方向 始终与速度方向垂直,则其运动一定是匀速圆周运动, 故C错误;做曲线运动的物体,所受合外力为恒力时, 其轨迹一定是抛物线,故D正确。
15. A 【解析】回路中的感应电动势为,
则电流为i,故选项A正确, B、C、D选项错误。
16. C 【解析】同位素的核外电子数量相同,所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质, A错误;原子 核内相邻的质子和中子之间均存在核力, B错误;核子数越多其结合能也越大,所以的结合能比和都大,越接近铁元素的比结合能越大,所以的比结合能比和都小, C正确;α射线、β射线都是带电粒子流,而γ射线是电磁波不带电,故D错误。
17. B 【解析】月球的第一宇宙速度比地球的要小,故A错误;“嫦娥五号”从轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ是离 心运动,所以需要加速, B正确;刚开始的时候月球对“嫦娥五号”的引力大于地球对“嫦娥五号”的引力,所以动能要减小,之后当地球的引力大于月球的引力时,卫星的动能就开始增加,故C错误;“嫦娥五号”降落至地面的运动为向心运动,需要减速,故D错误。
18. AC 【解析】两次从极板射出时,水平速度大小不变,即所需时间相等,又因为vy=at,a= Eq/m ,所以,所以,如图所示:
第一次射出电场时,设其沿电场线方向的速度为vy1,可得,所以,同理可求得,所以 ,所以电场强度之比为,故A正确, B错误;第一次的动能为,第二次其动能为,所以两次动能之比为 1:2,故C正确;因不变,所以带电荷量之比,所以D错误.
19. CD 【解析】当电场方向由竖直向上旋转至平行于斜面的过程中,电场力垂直斜面向上的分力越来越小,所 以斜面对物块的支持力越来越大;当电场方向由平行于斜面旋转至水平方向的过程中,电场力沿垂直斜面 向下的分力越来越大,所以斜面对物块的支持力越来越大,综上所述,斜面对物块的支持力N一直增大,故A错误;当电场方向竖直向上时,可以判断电场力一定小于等于重力,若电场力小于重力,此时的摩擦力方向沿斜面向上,刚开始旋转时,电场力沿斜面向上的分力越来越大,所以摩擦力开始一定要减小,故B错误;因为电场力大小未知,有可能其最大值比mgsin45°要大,此时f先减小后反向增大,到达平行于斜面时,摩擦力沿斜面向下最大,然后又减小,减小至零后再反向增大,故C正确;当电场力最大值比mgsin45°小时,电场方向到达平行于斜面时, f最小,仍然沿斜面向上,所以摩擦力应该是先减小后增大,故D正确;若电场力等于重力,开始时摩擦力为零,刚开始旋转时,电场力沿斜面向上的分力越来越大,所以摩擦力开始沿斜面向下增大,电场方向到达平行于斜面时,摩擦力沿斜面向下最大,当电场方向由平行于斜面旋转至水平方向的过程中,摩擦力开始沿斜面向下减小(注:选项中未涉及到此情况)。
20. BD 【解析】根据图像,经分析可知,在0~2s时间内小滑块和长木板相对静止,它们之间为静摩擦力,对小滑块有f静=m1a, a在增加,所以静摩擦力也在线性增大,故A错误;长木板的加速度a在3s时突变,所以小滑块在3s时脱离长木板,对长木板在3s时刻前后分别列牛顿第二定律可得: 3k-f= m2a前= m2·(2m/s2), 3k=m2a后=m 2·(3m/s2),两式联立可得: f=m2·(1m/s2),所以B正确;在0~2s时间内, F=(m1+m2)a1=kt ,所以,在2~3s时间内, F-f = m2a2,所以,根据图像斜率可知,,解得m1= m2,所以C错误;在 2s时刻小滑块与长木板速度相同,在2~3s时间内,小滑块的速度的变化量为Δv1=1m/s,长木板的速度的变化量为Δv2=1.5m/s,所以在3s时,长木板比小滑块的速度大0.5m/s,故D正确。
21. BCD 【解析】刚释放导体棒时,回路中只有感生电动势,其加速度为mgsinθ-B0Il=ma,当到达t2时刻后,感生电动势产生的电流消失,只剩下动生电动势产生 的电流,此时mgsinθ-B0I'l= ma',因为不能判断I'与I的大小关系,所以加速度a不一定大于a',故A错误;导体棒的最大速度应该可以出现在t2时刻之后, 当时,有最大速度,故B正确; t1~ t2时间内,由于下滑速度越来越大,所以产生的动生电动势也越来越大,此时回路中的感应电流变大,导体棒所受安培力也越来越大,所以其加速度越来越小,其加速度有可能在到达t2时刻之前已经减为零,所以之后其可能做匀速直线运动,故C正确;在t1~t3时间内,由动量定理可得,可解得:,故D正确。
三、非选择题
22.(1) (3分) (2) 0. 2(2分) 0.25(2分)
【解析】(1)由动能定理,对全过程有,即.
(2)对照图像，代入数值可知μ1=0.2，μ2=0.25
23.(1)如图甲所示(2分) (2)如图乙所示(3分) (3) 0.15(在0.13~0.17之间均正确) (3分)
【解析】(1)电流表采用外接法;同时要求电压变化从零开始,故滑动变阻器采用分压式接法,如图甲所示
(2)实物连线如图乙所示。
(3)设小灯泡两端的电压为U ,流过的电流为I ,则由闭合电路欧姆定律得,整理并代入数值得U=2.25-7.5I或, I-U图线如图丙所示,交点即为工作点,代入数据得P =0.15W(在0.13~0. 17之间均给分)。
24. 4m/s，2m/s
【解析】设碰时A球与B球的速率分别为v1与v2,为完成反复运动,小球A和B各自碰前与碰后的速率应相等,即小球A碰后速度为-v1,小球B碰后速度为-v2,
则有 (2分)
得 (1分)
设小球A到达底面所需时间为t ,则有 (2分)
小球A往返一次所需时间 (2分)
小球B往返一次需时 (1分)
按题意要求有t1= t2 (2分)
即 (2分)
解得：v1=4m/s, v2=2m/s ( 2分)
25.(1) (2) (3)2R
【解析】(1)如图甲所示,
当粒子在半圆外做圆周运动恰好与y轴相切时,此时粒子的速度为最小值,设带电粒子在磁场内做匀速圆周 运动的轨道半径为r,轨迹圆心O2与半圆圆心O1连线与x轴之间的夹角为θ,
由几何关系可知 (1分)
(1分)
两式联立可得:θ=15°, r=Rtan15° (1分)
又 (1分)
得 ( 1分)
所以不会从y 轴正半轴射入第二象限的粒子的速度的取值范围为 ( 1分)
(2)如图乙所示做出某一速度粒子的轨迹,最终打在半圆边界,
由几何关系可知: θ1+ θ2=360° (2分)
所以带电粒子在磁场中运动的总时间为 (2分)
(3)如图丙所示做出某一速度粒子的轨迹,设其最高点为P,轨迹圆心O2与半圆圆心O1连线与x轴之间的夹角为θ，由几何关系可得P距x轴的距离为 (2分)
又因为 (1分)
两式联立可得 (2分)
当θ=45°时，x取到最大值xmax=2R (2分)
所以想使所有粒子都不会从磁场上边界射出，a的最大值为xmax=2R (1分)
33.(1) BCE
(2)①80cmHg ②l1=20cm或l2=30cm
【解析】(1)空气相对湿度越大，空气中水蒸气压强就越接近饱和汽压,水蒸发得就越慢,故A错;布朗运动说明液体分子做永不停息的无规则运动,同时说明液体分子间有间隙,故B正确;由热力学第二定律可知,自然界中与温度有关的宏观过程都具有方向性,故C正确;对一定质量的理想气体,温度是其内能的标志,温度升高,其内能必增大, D错误;而气体的压强就是由于气体分子频繁地撞击器壁产生的, E正确。
(2)①p1=p0+(h2-h1) cmHg (2分)
代入数据得p1=80cmHg (1分)
②设试管的横截面积为S,倒转后封闭管中仍有水银,而空气柱长度增加了x ,如图所示,
则由玻意耳定律有p1l0S=p2(l0+x)S (2分)
而p1= p0+( h2-h1) cmHg
p2= p0-( h2-h1) cmHg-2x cmHg (2分)
代入数据得x1=5cm, x2=15cm (2分)
由于x1、x2 均小于h1,故倒转后管中仍有水银,对应的空气柱长度为l1=20cm或l2=30cm (1分)
34.(1) BDE
(2)① ②
【解析】(1)由图可知,质点P的相位总比质点Q的相位超前,故A错误;在一个周期内质点通过的总路程为4A ,故B正确;此时Q点的振动方向为+y,故C错误; M点的振动方向,即为波源的起振方向,故D正确;由于波速为v =λf =40m/s,波峰从x=5m处,传到N点,需用时0.7s, E正确。
(2)①从O点射入棱镜后,光路图如图所示：
由反射定律可知 (1分)
由于两法线互相垂直,故 (1分)
可知在M点反射光线与入射光线平行,由题可知β=60° (1分)
在BC面,由折射定律可知, , 解得 (2分)
②由几何关系可知从O点到O'点光通过的路程为 (2分)
代入数据得 (1分)
又光在介质中的传播速度为 (1分)
代入解得 (1分)
二．选择题(本题共8小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
14.关于力和运动,下列说法正确的是
A.一物体做竖直上抛运动,上升过程中物体处于超重状态,下降过程处于失重状态
B.若物体的速度很大,则其所受合外力也一定很大
C.一个具有初速度的物体,如果所受合外力大小恒定、方向始终与速度方向垂直,其运动轨迹不一定是圆
D.一个做曲线运动的物体,如果所受合外力恒定,其轨迹一定是抛物线
15.如图所示,直线OO'的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场B1,右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B2,且B1> B2,一总阻值为R的导线框ABCD以OO'为轴做角速度为ω的匀速转动,导线框的AB边长为l1, BC边长为l2。以图示位置作为计时起点,规定导线框内电流沿A→B→C→D→A流动时为电流的正方向。则下列图像中能表示线框中感应电流随时间变化的是
A. B.
C. D.
16.下列说法正确的是
A.与是同位素,具有放射性,所以它们的化合物的性质并不相同
B.核力是原子核内质子与质子之间的力,中子和中子之间并不存在核力
C.在裂变反应中,的结合能比和都大,但比结合能没有和大
D.α、β、γ三种射线都是带电粒子流
17.我国将于2017年11月发射“嫦娥五号”探月卫星,计划执行月面取样返回任务。“嫦娥五号”从月球返回地球的过程可以简单分成四步,如图所示第一步将“嫦娥五号”发射至月球表面附近的环月圆轨道Ⅰ,第二步在环月轨道的A处进行变轨进入月地转移轨道Ⅱ,第三步当接近地球表面附近时,又一次变轨,从B点进入绕地圆轨道Ⅲ,第四步再次变轨道后降落至地面,下列说法正确的是
A.将“嫦娥五号”发射至轨道Ⅰ时所需的发射速度为7. 9km/s
B.“嫦娥五号”从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ需要加速
C.“嫦娥五号”从A沿月地转移轨Ⅱ到达B点的过程中其动能一直增加
D.“嫦娥五号”在第四步变轨时需要加速
18.如图所示电路中,M、N是构成平行板电容器的两金属极板,两极板长度都为d , M、N极板间距也为d。将开关K闭合,带正电的粒子a从靠近M板边缘处以速度v0平行于极板射入电场中,恰好能从N板的边缘射出。现将N板向下移动,并且调节滑动变阻器,粒子a仍从靠近M板边缘处以速度v0平行于极板射入电场中,发现带电粒子仍然恰好从N板的边缘射出,不计带电粒子的重力,下列说法正确的是
A.两次在电容器中运动的时间之比为1:1
B.两次电容器内电场强度之比为1:2
C.两次射出电场时的动能之比为1:2
D.两次电容器的带电荷量之比为3:2
19.如图所示,水平面上固定一倾角为45°的斜面,一带正电的物块静止在斜面上,该空间内存在着竖直向上的匀强电场,现将匀强电场的方向缓慢逆时针旋转90°,在这个过程中物块始终处于静止状态,斜面对物块的摩 擦力为f,斜面对物块的支持力N,关于f和N,下列说法可能正确的是
A. f先减小后增大, N先增大后减小
B. f先增大后减小,N一直增大
C. f先减小后增大再减小再增大,N一直增大
D. f先减小后增大,N一直增大
20.如图甲所示,质量为m2的长木板静止在光滑的水平面上,其上静置一质量为m1的小滑块。现给木板施加一随时间均匀增大的水平力F,满足F= kt( k为常数, t代表时间),长木板的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知小滑块所受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是
A.在0~2s时间内,小滑块与长木板间的摩擦力不变
B.在2~3s时间内,小滑块与长木板间的摩擦力在数值上等于m2的大小
C.m1与m2之比为1:2
D.当小滑块从长木板上脱离时,其速度比长木板小0.5m/s
21.如图甲所示, MN与PQ为光滑的平行导轨,导轨间距为l,导轨的上部分水平放置,下部分倾斜放置且与水平面的夹角为θ,导轨足够长。两条导轨上端用导线连接,在导轨的水平部分加一竖直向上的匀强磁场B1,其磁感应强度随时间t变化的关系如图乙所示;在导轨的倾斜部分加一垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度始终为B0。在t1时刻从倾斜轨道上某位置静止释放导体棒a,导体棒开始向下运动,已知导体棒的质量为m、电阻为R,不计导轨和导线的电阻,重力加速度为g,则下列说法正确的是
A.刚释放导体棒a时,其加速度一定最大
B.整个运动过程中,导体棒a的最大速度为
C.在t1~t2时间内,导体棒a可能先做加速度减小的加速运动,然后做匀速直线运动
D.若在t3时刻,导体棒a已经达到最大速度,则在t1~t3时间内,通过导体棒的电荷量为
三、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题~第38题为选考题，考生根据需求作答。)
(一)必考题：共129分
22.(7分)某兴趣实验小组的同学利用如图所示装置测定物块与木板AD、DE间的动摩擦因数μ1、μ2;两块粗糙程度不同的木板AD、DE对接组成斜面和水平面,两木板在D点光滑连接(物块在此处运动不损失机械能),且AD板能绕D点转动。现将物块在AD板上某点由静止释放,滑块将沿AD下滑,最终停在水平板的C点;改变倾角,让物块从不同的高度由静止释放,且每次释放点的连线在同一条竖直线上(以保证图中物块水平投影点B与接点D间距s不变),用刻度尺量出释放点与DE平面的竖直高度差h、释放点与D点的水平距离s, D点与最终静止点C的水平距离x,利用多次测量的数据绘出x-h图像,如图所示,则
(1)写出x-h的数学表达式 (用μ1、μ2、h及s表示);
(2)若实验中s=0.5m, x-h的横轴截距a=0.1,纵轴截距b=0.4,则μ1= , μ2= 。
23.(8分)小明同学为描绘小灯泡的伏安特性曲线,准备了如下器材:
A.电压表V(量程0~3V,内阻约2Ω)
B.电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.5Ω)
C.滑动变阻器R0(全阻值5Ω,额定电流2A)
D.电池组E (电动势4.5V,内阻r =1.0Ω)
E.小灯泡(3V, 1.0W)
F.开关S,导线若干
(1)根据所提供的实验器材,在答题纸的虚线框内画出实验原理图;
(2)按照原理图在实物图上连成测量电路;
(3)实验中描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示,若将小灯泡与定值电阻R1(阻值为R1=15Ω)并联后再与定值电阻R2(阻值为R2=14Ω)串联后直接接到电池组E两端,则小灯泡实际消耗的功率为P= W。(结果小数点后保留两位)
24.(14分)有一内壁光滑的圆管竖直放置,圆管底部封闭,上端开口且足够长,圆管内有两个小球A与B, A的质量为m1=0.1kg, B的质量为m2=0.2kg,两小球直径略小于管的直径。某时刻当B球向下运动至离圆管底面高度h=1m处时与向上运动的A球发生弹性碰撞,碰后B球向上运动至最大高度又返回到原来高度h=1m处,再次与已经和底面做完弹性碰撞后反弹 回来的小球A相碰,如此反复,做周期性运动,问要完成这种反复运动小球A与B碰前的速度应是多少? ( g取10m/s2)
25.( 18分)如图所示,在平面坐标系xOy的第一象限内有一半圆形区域,其半径为R,半圆的一条直径与x轴重合, O为该直径的一个端点。半圆内存在垂直纸面向里的匀强磁场,半圆外存在垂直纸面向外的匀强磁场,半圆内外磁场的磁感应强度大小都为B0,在坐标原点O处有一粒子源,沿x轴正方向不断发射出质量为m、带电荷量为+q的粒子,粒子的发射速度为大于零的任意值(不考虑相对论效应)。已知半圆形边界处存在特殊物质,当粒子由半圆内向半圆外运动时,粒子不受任何影响,但当粒子由半圆外向半圆内运动时,粒子就会被边界处的特殊物质吸收。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。
(1)求从O点发射的所有粒子中,不会从y轴正半轴射入第二象限的粒子的速度的取值范围; (已知:)
(2)证明最终打在半圆形边界且被特殊物质吸收的粒子,在磁场中运动的总时间都相等,并且求出该时间;
(3)若第一象限内半圆形外区域的磁场存在一上边界y=a ,要想使所有粒子都不会从磁场上边界射出,则a至少为多大。
(二)选考题：共15分。请从给出的2道物理题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一个题目计分。
33.【物理—选修3-3】(15分)
(1)(5分)下列说法中正确的是 (填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）。
A.空气绝对湿度越大,空气中水蒸气压强就越接近饱和汽压,水蒸发得就越慢
B.布朗运动说明液体分子做永不停息的无规则运动,同时说明液体分子间有间隙
C.热量不能自发地从低温物体传递给高温物体
D.一定质量的理想气体,如果温度升高,同时体积增大,其内能可能减小
E.气体的压强是由于气体分子频繁地撞击器壁产生的
(2)(10分)如图甲所示,竖直放置的左端封闭、右端足够长且开口的U形均匀玻璃管中用水银柱封闭一段长为 l0=15cm的空气柱,两边管中水银柱长度分别为h1=22.5cm、h2=27.5cm,大气压强p0=75cmHg。
①试求封闭空气柱的压强(用cmHg表示);
②现将U形管缓慢倒转使其开口向下,达到新的平衡,如图乙所示,假设在整个过程中环境的温度不发生变化,试求新平衡状态下空气柱的长度。
34.【物理—选修3-4】(15分)
(1)(5分)如图所示为t=0时刻某简谐横波在均匀介质传播时的图像, P质点刚好振动到波峰位置, Q点速度最大,波的前沿传到M点,已知波源的振动频率为10Hz,下列说法正确的是 。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.质点P的相位总比质点Q的相位落后
B.在任意1s时间内质点P通过的总路程均为8m
C.质点Q的振动方程为y=-20sin20πt(cm)
D.波源的起振方向为+y方向
E.再经过0.7s质点N第一次达到波峰
(2)(10分)如图所示为一直角棱镜的截面图,∠ACB =90°,∠CAB =60°, AC边长为L。一平行细光束从AB面上的O点沿垂直于AB面的方向射入棱镜,经AC面的中点 P反射后,在BC面上的M点同时发生反射和折射,且反射光线和折射光线互相垂直(P点和M点图中未画出),反射光线从AB面的O'射出,已知光在真空中的传播速度为c,求:
①该棱镜的折射率;
②光在棱镜中传播时从O点到O'点所用的时间。
参考答案
二．选择题(第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21题有多项符合题目要求)
题号
14
15
16
17
18
19
20
21
答案
D
A
C
B
AC
CD
BD
BCD
14. D 【解析】判断是超重还是失重要看加速度的方向, 方向向下则为失重,方向向上则为超重,所以做竖直上 抛的物体始终处于失重状态,所以A错误;一个以很 大速度做匀速运动的物体,速度尽管很大但其所受合 力为零,故B错误;物体所受合外力 F 大小不变,方向 始终与速度方向垂直,则其运动一定是匀速圆周运动, 故C错误;做曲线运动的物体,所受合外力为恒力时, 其轨迹一定是抛物线,故D正确。
15. A 【解析】回路中的感应电动势为,
则电流为i,故选项A正确, B、C、D选项错误。
16. C 【解析】同位素的核外电子数量相同,所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质, A错误;原子 核内相邻的质子和中子之间均存在核力, B错误;核子数越多其结合能也越大,所以的结合能比和都大,越接近铁元素的比结合能越大,所以的比结合能比和都小, C正确;α射线、β射线都是带电粒子流,而γ射线是电磁波不带电,故D错误。
17. B 【解析】月球的第一宇宙速度比地球的要小,故A错误;“嫦娥五号”从轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ是离 心运动,所以需要加速, B正确;刚开始的时候月球对“嫦娥五号”的引力大于地球对“嫦娥五号”的引力,所以动能要减小,之后当地球的引力大于月球的引力时,卫星的动能就开始增加,故C错误;“嫦娥五号”降落至地面的运动为向心运动,需要减速,故D错误。
18. AC 【解析】两次从极板射出时,水平速度大小不变,即所需时间相等,又因为vy=at,a= Eq/m ,所以,所以,如图所示:
第一次射出电场时,设其沿电场线方向的速度为vy1,可得,所以,同理可求得,所以 ,所以电场强度之比为,故A正确, B错误;第一次的动能为,第二次其动能为,所以两次动能之比为 1:2,故C正确;因不变,所以带电荷量之比,所以D错误.
19. CD 【解析】当电场方向由竖直向上旋转至平行于斜面的过程中,电场力垂直斜面向上的分力越来越小,所 以斜面对物块的支持力越来越大;当电场方向由平行于斜面旋转至水平方向的过程中,电场力沿垂直斜面 向下的分力越来越大,所以斜面对物块的支持力越来越大,综上所述,斜面对物块的支持力N一直增大,故A错误;当电场方向竖直向上时,可以判断电场力一定小于等于重力,若电场力小于重力,此时的摩擦力方向沿斜面向上,刚开始旋转时,电场力沿斜面向上的分力越来越大,所以摩擦力开始一定要减小,故B错误;因为电场力大小未知,有可能其最大值比mgsin45°要大,此时f先减小后反向增大,到达平行于斜面时,摩擦力沿斜面向下最大,然后又减小,减小至零后再反向增大,故C正确;当电场力最大值比mgsin45°小时,电场方向到达平行于斜面时, f最小,仍然沿斜面向上,所以摩擦力应该是先减小后增大,故D正确;若电场力等于重力,开始时摩擦力为零,刚开始旋转时,电场力沿斜面向上的分力越来越大,所以摩擦力开始沿斜面向下增大,电场方向到达平行于斜面时,摩擦力沿斜面向下最大,当电场方向由平行于斜面旋转至水平方向的过程中,摩擦力开始沿斜面向下减小(注:选项中未涉及到此情况)。
20. BD 【解析】根据图像,经分析可知,在0~2s时间内小滑块和长木板相对静止,它们之间为静摩擦力,对小滑块有f静=m1a, a在增加,所以静摩擦力也在线性增大,故A错误;长木板的加速度a在3s时突变,所以小滑块在3s时脱离长木板,对长木板在3s时刻前后分别列牛顿第二定律可得: 3k-f= m2a前= m2·(2m/s2), 3k=m2a后=m 2·(3m/s2),两式联立可得: f=m2·(1m/s2),所以B正确;在0~2s时间内, F=(m1+m2)a1=kt ,所以,在2~3s时间内, F-f = m2a2,所以,根据图像斜率可知,,解得m1= m2,所以C错误;在 2s时刻小滑块与长木板速度相同,在2~3s时间内,小滑块的速度的变化量为Δv1=1m/s,长木板的速度的变化量为Δv2=1.5m/s,所以在3s时,长木板比小滑块的速度大0.5m/s,故D正确。
21. BCD 【解析】刚释放导体棒时,回路中只有感生电动势,其加速度为mgsinθ-B0Il=ma,当到达t2时刻后,感生电动势产生的电流消失,只剩下动生电动势产生 的电流,此时mgsinθ-B0I'l= ma',因为不能判断I'与I的大小关系,所以加速度a不一定大于a',故A错误;导体棒的最大速度应该可以出现在t2时刻之后, 当时,有最大速度,故B正确; t1~ t2时间内,由于下滑速度越来越大,所以产生的动生电动势也越来越大,此时回路中的感应电流变大,导体棒所受安培力也越来越大,所以其加速度越来越小,其加速度有可能在到达t2时刻之前已经减为零,所以之后其可能做匀速直线运动,故C正确;在t1~t3时间内,由动量定理可得,可解得:,故D正确。
三、非选择题
22.(1) (3分) (2) 0. 2(2分) 0.25(2分)
【解析】(1)由动能定理,对全过程有,即.
(2)对照图像，代入数值可知μ1=0.2，μ2=0.25
23.(1)如图甲所示(2分) (2)如图乙所示(3分) (3) 0.15(在0.13~0.17之间均正确) (3分)
【解析】(1)电流表采用外接法;同时要求电压变化从零开始,故滑动变阻器采用分压式接法,如图甲所示
(2)实物连线如图乙所示。
(3)设小灯泡两端的电压为U ,流过的电流为I ,则由闭合电路欧姆定律得,整理并代入数值得U=2.25-7.5I或, I-U图线如图丙所示,交点即为工作点,代入数据得P =0.15W(在0.13~0. 17之间均给分)。
24. 4m/s，2m/s
【解析】设碰时A球与B球的速率分别为v1与v2,为完成反复运动,小球A和B各自碰前与碰后的速率应相等,即小球A碰后速度为-v1,小球B碰后速度为-v2,
则有 (2分)
得 (1分)
设小球A到达底面所需时间为t ,则有 (2分)
小球A往返一次所需时间 (2分)
小球B往返一次需时 (1分)
按题意要求有t1= t2 (2分)
即 (2分)
解得：v1=4m/s, v2=2m/s ( 2分)
25.(1) (2) (3)2R
【解析】(1)如图甲所示,
当粒子在半圆外做圆周运动恰好与y轴相切时,此时粒子的速度为最小值,设带电粒子在磁场内做匀速圆周 运动的轨道半径为r,轨迹圆心O2与半圆圆心O1连线与x轴之间的夹角为θ,
由几何关系可知 (1分)
(1分)
两式联立可得:θ=15°, r=Rtan15° (1分)
又 (1分)
得 ( 1分)
所以不会从y 轴正半轴射入第二象限的粒子的速度的取值范围为 ( 1分)
(2)如图乙所示做出某一速度粒子的轨迹,最终打在半圆边界,
由几何关系可知: θ1+ θ2=360° (2分)
所以带电粒子在磁场中运动的总时间为 (2分)
(3)如图丙所示做出某一速度粒子的轨迹,设其最高点为P,轨迹圆心O2与半圆圆心O1连线与x轴之间的夹角为θ，由几何关系可得P距x轴的距离为 (2分)
又因为 (1分)
两式联立可得 (2分)
当θ=45°时，x取到最大值xmax=2R (2分)
所以想使所有粒子都不会从磁场上边界射出，a的最大值为xmax=2R (1分)
33.(1) BCE
(2)①80cmHg ②l1=20cm或l2=30cm
【解析】(1)空气相对湿度越大，空气中水蒸气压强就越接近饱和汽压,水蒸发得就越慢,故A错;布朗运动说明液体分子做永不停息的无规则运动,同时说明液体分子间有间隙,故B正确;由热力学第二定律可知,自然界中与温度有关的宏观过程都具有方向性,故C正确;对一定质量的理想气体,温度是其内能的标志,温度升高,其内能必增大, D错误;而气体的压强就是由于气体分子频繁地撞击器壁产生的, E正确。
(2)①p1=p0+(h2-h1) cmHg (2分)
代入数据得p1=80cmHg (1分)
②设试管的横截面积为S,倒转后封闭管中仍有水银,而空气柱长度增加了x ,如图所示,
则由玻意耳定律有p1l0S=p2(l0+x)S (2分)
而p1= p0+( h2-h1) cmHg
p2= p0-( h2-h1) cmHg-2x cmHg (2分)
代入数据得x1=5cm, x2=15cm (2分)
由于x1、x2 均小于h1,故倒转后管中仍有水银,对应的空气柱长度为l1=20cm或l2=30cm (1分)
34.(1) BDE
(2)① ②
【解析】(1)由图可知,质点P的相位总比质点Q的相位超前,故A错误;在一个周期内质点通过的总路程为4A ,故B正确;此时Q点的振动方向为+y,故C错误; M点的振动方向,即为波源的起振方向,故D正确;由于波速为v =λf =40m/s,波峰从x=5m处,传到N点,需用时0.7s, E正确。
(2)①从O点射入棱镜后,光路图如图所示：
由反射定律可知 (1分)
由于两法线互相垂直,故 (1分)
可知在M点反射光线与入射光线平行,由题可知β=60° (1分)
在BC面,由折射定律可知, , 解得 (2分)
②由几何关系可知从O点到O'点光通过的路程为 (2分)
代入数据得 (1分)
又光在介质中的传播速度为 (1分)
代入解得 (1分)
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