2010年全国高考物理试题解析集
目 录
1、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(全国Ⅰ)
(湖北、江西、河北、河南、山西、广西)………………………………………………………(1)
2、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(全国Ⅱ)
(云南、贵州、甘肃、青海、新疆、内蒙古、西藏)……………………………………………(9)
3、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(新课标卷)
(湖南、辽宁、宁夏、陕西、吉林、黑龙江)……………………………………………………(16)
4、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(安徽卷)…………………(23)
5、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(北京卷)…………………(31)
6、2010年普通高等学校招生全国统一考试物理解析(江苏卷)………………………(38)
7、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(广东卷)…………………(47)
8、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(重庆卷)…………………(52)
9、2010年普通高等学校招生全国统一考试物理解析(上海卷)………………………(59)
10、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(浙江卷) ………………(69)
11、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(四川卷) ………………(78)
12、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(福建卷) ………………(85)
13、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(山东卷) ………………(94)
14、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(天津卷)………………(101)
15、2010年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析(海南卷)………………(109)
绝密★启用前
2010年普通高等学校招生全国统一考试(全国Ⅰ)
理科综合能力测试
本试卷分第I卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分,第I卷1至4页,第Ⅱ卷5至12页。考试结束后,将本试题卷和答题卡一并交回。
第I卷
注意事项:
1. 答题前,考生在答题卡上务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号填写清楚,并贴好条形码。请认真核准条形码上的准考证号、姓名和科目。
2. 每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题没有的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,在试题卷上作答无效。
3. 第I卷共21小题,每小题6分,共126分
二、选择题(本题共8小题,在每小题给的四个选项中,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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
14.原子核经放射性衰变①变为原子,继而经放射性衰变②变为原子核,再经放射性衰变③变为原子核。放射性衰变①、②和③依次为
A.α衰变、β衷变和β衰变 B.β衰变、α衷变和β衰变
C.β衰变、β衰变和α衰变 D.α衰变、β衰变和α衰变
【答案】A
【解析】,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变。,质子数加1,说明②为β衰变,中子转化成质子。,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化成质子。
【考点】考查根据原子核的衰变反应方程,应用质量数与电荷数的守恒分析解决问题。
15.如右图,轻弹簧上端与一质量为的木块1相连,下端与另一质量为的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木坂上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a1、a2重力加速度大小为g。则有
A., B.,
C. D.,
【答案】C
【解析】在抽出木板的瞬时,弹簧对1的支持力和对2的压力并未改变。对1物体受重力和支持力,mg=F,a1=0。对2物体受重力和压力,根据牛顿第二定律
【考点】牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题。
16.关于静电场,下列结论普遍成立的是
A.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低
B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关
C.在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向
D.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功这零
【答案】C
【解析】在正电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势高,离正电荷远,电场强度小,电势低;而在负电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势低,离负电荷远,电场强度小,电势高,A错误。电势差的大小决定于两点间距和电场强度,B错误;沿电场方向电势降低,而且速度最快,C正确;场强为零,电势不一定为零,如从带正电荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上,电场力做正功。
【考点】考查静电场中电场强度和电势的特点。
17.某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为4.5×10-5T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时,海水自西向东流,流速为2m/s。下列说法正确的是
A.电压表记录的电压为5mV B.电压表记录的电压为9mV
C.河南岸的电势较高 D.河北岸的电势较高
【答案】BD
【解析】海水在落潮时自西向东流,该过程可以理解为:自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁场。根据右手定则,右岸即北岸是正极电势高,南岸电势低,D对C错。根据法拉第电磁感应定律E=BLv=4.5×10-5×100×2=9×10-3V, B对A错
【考点】导体棒切割磁场的实际应用。
18.一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如右图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为
A. B.
C. D.[来
【答案】D
【解析】如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角θ,有:。则下落高度与水平射程之比为,D正确。
【考点】平抛速度和位移的分解
19.右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离的关系曲线。下列说法正确的是
A.当大于r1时,分子间的作用力表现为引力
B.当小于r1时,分子间的作用力表现为斥力
C.当等于r2时,分子间的作用力为零
D.当由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功
【答案】BC
【解析】分子间距等于r0时分子势能最小,即r0= r2。当r小于r1时分子力表现为斥力;当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力;当r大于r2时分子力表现为引力,A错BC对。在r由r1变到r2的过程中,分子斥力做正功分子势能减小,D错误。
【考点】分子间距于分子力、分子势能的关系
20.某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直,镜子与眼睛的距离为0.4m。在某位置时,他在镜中恰好能够看到整棵树的像;然后他向前走了6.0m,发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像。这棵树的高度约为
A.4.0m B.4.5m C.5.0m D.5.5m
【答案】B
【解析】如图是恰好看到树时的反射光路,由图中的三角形可得
,
即。人离树越远,视野越大,看到树所需镜面越小,同理有,以上两式解得L=29.6m,H=4.5m。
【考点】平面镜的反射成像,利用数学三角形求解
21.一简谐振子沿轴振动,平衡位置在坐标原点。=0时刻振子的位移=-0.1m;= 时刻=0.1m;=4时刻=0.1m。该振子的振幅和周期可能为
A.0.1m, B.0.1m,8 C.0.2m, D.0.2m,8
【答案】AD
【解析】在t=s和t=4s两时刻振子的位移相同,第一种情况是此时间差是周期的整数倍,,当n=1时s。在s的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大,所以振幅是0.1m。A正确。
第二种情况是此时间差不是周期的整数倍,则,当n=0时s,且由于是的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m。如图答案D。
【考点】振动的周期性引起的位移周期性变化。
2010年普通高等学校招生全国统一考试(全国Ⅰ)
理科综合能力测试
第Ⅱ卷
注意事项:
1.答题前,考生先在答题卡上用直径0.5毫米的黑色墨水签字笔将自己的姓名,准考证号填写清楚,然后贴好条形码。请认真核准条形码上的准考证号,姓名和科目。
2.第Ⅱ卷共8页,请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,在试卷上作答无效
3.第Ⅱ卷共13题,共174分。
22.(6分)(注意:在试题卷上作答无效)
图1是利用激光测转速的原理示意图,图中圆盘可绕固定轴转动,盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时,接收器可以接受到反光涂层所反射的激光束,并将所收到的光信号转变成电信号,在示波器显示屏上显示出来(如图2所示)。
(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的事件为5.00×10-2s,则圆盘的转速为 转/s。(保留3位有效数字)
(2)若测得圆盘直径为,则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为 。
(保留3位有效数字)
【答案】⑴4.55转 /s ⑵1.46cm
【解析】⑴从图2可知圆盘转一圈的时间在横坐标上显示22格,由题意知图2中横坐标上每格表示1.00×10-2s,所以圆盘转动的周期是0.22s,则转速为4.55转 /s
⑵反光引起的电流图像在图2中横坐标上每次一格,说明反光涂层的长度占圆盘周长的22分之一为cm。
【考点】匀速圆周运动的周期与转速的关系。
23.(注意:在试题卷上作答无效)
一电流表的量程标定不准确,某同学利用图1所示电路测量该电流表的实际量程Im。所用器材有:
量程不准的电流表,内阻r1=10.0,量程标称为5.0;
标准电流表A2,内阻r2=45,量程为1.0;
标准电阻R,阻值10;
滑动变阻器R,总电阻约为3000;
电源E,电动势为3.0V, 内阻不计;
保护电阻R2;开关S;导线。
回答下列问题:
(1)在答题卡上(图2所示)的实物图上画出连线。
(2)开关S闭合前,滑动变阻器的滑动端c应滑动至 端。
(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器的滑动端,使电流表A1满偏;若此时电流表A2的读数为I2,则A1的量程Im= 。
(4)若测量时,A1未调到满偏,两电流表的示数如图3所示,从图中读出A1的示数I1= ,A2的示数I2= ;由读出的数据计算得Im= 。(保留3位有效数字)
(5)写一条提高测量准确度的建议:
。
【答案】⑴连线如图
⑵阻值最大
⑶
⑷6.05mA
【解析】⑴连线如图
⑵在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端]
⑶闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏,流过的电流为Im。根据并联电路电压相等有得
⑷待测表未满偏有,将A2的示数0.66mA和其他已知条件代入有
mA
但图中A1的示数3.0mA量程为5.0mA,根据电流表的刻度是均匀的,则准确量程为6.05mA
24.(15分)(注意:在试题卷上作答无效)
汽车由静止开始在平直的公路上行驶,0~60s内汽车的加速度随时间变化的图线如右图所示。
(1)画出汽车在0~60s内的v-t图线;
(2)求这60s内汽车行驶的路程。
【答案】⑴速度图像为右图。
⑵900m
【解析】由加速度图像可知前10s汽车匀加速运动,后20s汽车匀减速运动恰好停止,因为图像的面积表示速度的变化,此两段的面积相等。最大速度为20m/s。所以速度图像为右图。然后利用速度图像的面积求出位移。
⑵汽车运动的面积为匀加速、匀速、匀减速三段的位移之和。
m
25.(18分)(注意:在试卷题上作答无效)
如右图,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间的距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧。引力常数为G。
(1)求两星球做圆周运动的周期:
(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期为T1。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg和7.35×1022kg。求T2与T1两者平方之比。(结果保留3位小数)
【答案】⑴ ⑵1.01
【解析】 ⑴A和B绕O做匀速圆周运动,它们之间的万有引力提供向心力,则A和B的向心力相等。且A和B和O始终共线,说明A和B有相同的角速度和周期。
则有:,,解得,
对A根据牛顿第二定律和万有引力定律得
化简得
⑵将地月看成双星,由⑴得
将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得
化简得
所以两种周期的平方比值为
26.(21分)(注意:在试卷题上作答无效)
如图,在区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。在t=0 时刻,一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向夹角分布在0~180°范围内。已知沿y轴正方向发射的粒子在t=时刻刚好从磁场边界上P(,a)点离开磁场。求:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m;
(2)此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围;
(3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间.
【答案】⑴
⑵速度与y轴的正方向的夹角范围是60°到120°
⑶从粒子发射到全部离开所用 时间 为
【解析】 ⑴粒子沿y轴的正方向进入磁场,从P点经过做OP的垂直平分线与x轴的交点为圆心,根据直角三角形有
解得
,则粒子做圆周运动的的圆心角为120°,周期为
粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,根据牛顿第二定律得
,,化简得
⑵仍在磁场中的粒子其圆心角一定大于120°,这样粒子角度最小时从磁场右边界穿出;角度最大时从磁场左边界穿出。
角度最小时从磁场右边界穿出圆心角120°,所经过圆弧的弦与⑴中相等穿出点如图,根据弦与半径、x轴的夹角都是30°,所以此时速度与y轴的正方向的夹角是60°。
角度最大时从磁场左边界穿出,半径与y轴的的夹角是60°,则此时速度与y轴的正方向的夹角是120°。
所以速度与y轴的正方向的夹角范围是60°到120°
⑶在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹应该与磁场的右边界相切,
在三角形中两个相等的腰为,而它的高是
,半径与y轴的的夹角是30°,这种粒子的圆心角是240°。所用 时间 为。
所以从粒子发射到全部离开所用 时间 为。
绝密★启用前
2010年普通高等学校招生全国统一考试(全国Ⅱ)
理科综合能力测试
第Ⅰ卷
注意事项:
1.答第Ⅰ卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目涂写在答题卡上。
2.每小题选出答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再先涂其他答案标号。不能答在试题卷上。
本卷共21小题,每小题6分,共126分。
二、选择题(本题共8小题。在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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
14.原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知
A.A=2,Z=1 B. A=2,Z=2 C. A=3,Z=3 D. A=3,Z=2
【答案】D
【解析】核反应方程为,应用质量数与电荷数的守恒A+2=4+1,Z+1=2+1,解得A=3,Z=2,选项D正确。
【考点】核反应方程,质量数与电荷数的守恒
15.一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示,则
A.波的周期为1s
B.x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动
C.x=0处的质点在s时速度为0
D.x=0处的质点在s时速度值最大
【答案】AB
【解析】由图可得半波长为2m,波长为4m。周期,选项A正确。波沿x轴正方向传播,则x=0的质点在沿y轴的负方向运动,选项B正确。x=0的质点位移为振幅的一半,要运动到平衡位置的时间是,则s时,x=0的质点不在平衡位置也不在最大位移处,故CD错误。
【考点】波的图像识别、质点振动判断
16.如图,一绝热容器被隔板K 隔开a 、 b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体,b内为真空,抽开隔板K后,a内气体进入b,最终达到平衡状态。在此过程中
A.气体对外界做功,内能减少
B.气体不做功,内能不变
C.气体压强变小,温度降低
D.气体压强变小,温度不变
【答案】BD
【解析】绝热容器内的稀薄气体与外界没有热交换,Q=0。稀薄气体向真空中扩散没有做功,W=0。根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变,则温度不变。稀薄气体扩散体积增大,压强必减小。选项BD正确。
【考点】热力学第一定律 密闭气体的温度、体积、压强关系
17.在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为104V/m.已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落,取重力加速度大小为10m/s2,水的密度为103kg/m3。这雨滴携带的电荷量的最小值约为
A.2×10-9C B. 4×10-9C C. 6×10-9C D. 8×10-9C
【答案】B
【解析】带电雨滴在电场力和重力作用下保持静止,则mg=qE,得:=4×10-9C,选项B正确。
【考点】电场力与平衡条件应用
18.如图,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b 和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属统一加线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平。线圈从水平面a开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离。若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd,则
A.Fd>Fc>Fb B. Fc < Fd < Fb
C. Fc > Fb > Fd D. Fc < Fb < Fd
【答案】D
【解析】线圈从a运动到b做自由落体运动,在b点开始进入磁场受到安培力作用Fb,由于线圈线圈上下边的距离很短,进入磁场的过程时间很短,进入磁场后,由于磁通量不变,无感应电流产生,不受安培力作用,在c处Fc=0,但线圈在磁场中受重力作用,做加速运动,出磁场的过程在d处受到的安培力比b处必然大。故选项D正确。
【考点】法拉第电磁感应定律及磁场对电流的作用。
19.图中为一理想变压器,其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连:P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止。用I1表示流过原线圈的电流,I2表示流过灯泡的电流,U2表示灯泡两端的电压,N2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值:电功率指平均值)。下列4个图中,能够正确反映相应物理量的变化趋势的是
A B C D
【答案】BC
【解析】均匀密绕的副线圈最底端开始,沿副线圈匀速上滑,说明副线圈的匝数在均匀增大。根据理想变压器原理:得:均匀增大(k为单位时间内增加的匝数),选项C正确。灯泡两端电压由零开始增大时,灯泡的电阻也增大,所描绘的伏安特性曲线应该为B,选项B正确、A错误。灯泡的功率先增大的快(电阻小)侯增大的慢(电阻大),选项D错误。
【考点】理想变压器原理 伏安特性曲线
20.频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如右图所示,下列说法正确的是
单色光1的波长小于单色光2的波长
在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度
单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间
单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
【答案】AD
【解析】由题图可知,1的光线折射率大,频率大,波长小。在介质中传播速度小,因而产生全反射的临界角小。选项AD正确,B错。由,在玻璃中传播的距离,传播的速度,所以光在玻璃中传播的时间,1光线的折射角小,所经历的时间应该长,选项C错误。
【考点】折射定律 光在介质中的传播
21.已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半,它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍,则该行星的自转周期约为
A.6小时 B. 12小时 C. 24小时 D. 36小时
【答案】B
【解析】地球的同步卫星的周期为T1=24小时,轨道半径为r1=7R1,密度ρ1。某行星的同步卫星周期为T2,轨道半径为r2=3.5R2,密度ρ2。根据牛顿第二定律和万有引力定律分别有
两式化简得T2=T1/2=12小时,选项B正确。
【考点】牛顿第二定律和万有引力定律应用于天体运动。
2010年普通高等学校招生全国统一考试(全国Ⅱ)
理科综合能力测试
第II卷
22.(5分)
利用图中所示的装置可以研究自由落体运动。实验中需要调整好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重物下落。打点计时器会在纸带上打出一系列的小点。
(1)为了测试中午下落的加速度,还需要的实验器材有 。(填入正确选项前的字母)
A.天平 B.秒表 C.米尺
(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重物加速度值,而实验操作与数据处理均无错误,写出一个你认为可能引起此错误差的原因: 。
【答案】(1)C (2)打点计时器与纸带间的摩擦
【解析】(1)时间由打点计时器确定,用米尺测定位移。答案C(2)打点计时器与纸带间的摩擦
23.(13分)
如图,一热敏电阻RT 放在控温容器M内: 为毫安表,量程6mA,内阻为数十欧姆;E为直流电源,电动势约为3V,内阻很小;R为电阻箱,最大阻值为999.9Ω;S为开关。已知RT 在95℃时阻值为150Ω,在20℃时的阻值约为550Ω。现要求在降温过程中测量在95℃~20℃之间的多个温度下RT 的阻值。
在图中画出连线,完成实验原理电路图
完成下列实验步骤中的填空
依照实验原理电路图连线
调节控温容器M内的温度,使得RT 温度为95℃
将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全
闭合开关。调节电阻箱,记录电流表的示数I0 ,并记录 。
⑤ 将RT 的温度降为T1 (20℃<T1<95℃);调节电阻箱,使得电流表的读数 ,记录 。
⑥ 温度为T1 时热敏电阻的电阻值RT = 。
⑦ 逐步降低T1 的数值,直至20℃为止;在每一温度下重复步骤⑤⑥
【答案】(1)电路图如图
(2)④电阻箱的读数R0 ⑤仍为I0 电阻箱的读数为R1
⑥
【解析】(1)由于本实验只有一只可以测量和观察的直流电流表,所以应该用“替代法”,考虑到用电流表观察而保证电路中电阻不变,因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路。而且热敏电阻RT阻值在95℃和20℃事已知的,所以热敏电阻的初始温度为95℃,则电流表示数不变时,电阻箱和热敏电阻的阻值应保持150Ω和电阻箱的初值之和不变。如果热敏电阻的初始温度为20℃,则电流表示数不变时,电阻箱和热敏电阻的阻值应保持550Ω和电阻箱的初值之和不变。则可以测量任意温度下的电阻。
(2)①依照实验原理电路图连线
②调节控温容器M内的温度,使得RT 温度为95℃
③将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全
④闭合开关。调节电阻箱,记录电流表的示数I0 ,并记录电阻箱的读数R0。
⑤将RT 的温度降为T1 (20℃<T1<95℃);调节电阻箱,使得电流表的读数仍为I0,记录电阻箱的读数为R1。
⑥温度为T1 时热敏电阻的电阻值RT =。
⑦逐步降低T1 的数值,直至20℃为止;在每一温度下重复步骤⑤⑥
24.(15)
如图,MNP 为整直面内一固定轨道,其圆弧段MN与水平段NP相切于N、P端
固定一竖直挡板。M相对于N的高度为h,NP长度为s.一木块自M端从静止开始沿轨道下滑,与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处。若在MN段的摩擦可忽略不计,物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为μ,求物块停止的地方与N点距离的可能值。
【答案】物块停止的位置距N的距离可能为或
【解析】根据功能原理,在物块从开始下滑到停止在水平轨道上的过程中,物块的重力势能的减少ΔEP与物块克服摩擦力所做功的数值相等。
①
设物块的质量为m,在水平轨道上滑行的总路程为s′,则
②
③
连立①②③化简得
④
第一种可能是:物块与弹性挡板碰撞后,在N前停止,则物块停止的位置距N的距离为
⑤
第一种可能是:物块与弹性挡板碰撞后,可再一次滑上光滑圆弧轨道,滑下后在水平轨道上停止,则物块停止的位置距N的距离为
⑥
所以物块停止的位置距N的距离可能为或
25.(18分)
小球A和B的质量分别为mA 和 mB 且mA>>mB 在某高度处将A和B先后从静止释放。小球A与水平地面碰撞后向上弹回,在释放处的下方与释放初距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正幢,设所有碰撞都是弹性的,碰撞事件极短。求小球A、B碰撞后B上升的最大高度。
【答案】
【解析】根据题意,由运动学规律可知,小球A与B碰撞前的速度大小相等,设均为,
由机械能守恒有 ks5u
①
ks5u
设小球A与B碰撞后的速度分别为和,以竖直向上方向为正,由动量守恒有
ks5u
②
ks5u
由于两球碰撞过程中能量守恒,故 ③
联立ks5u
ks5u
②③式得: ks5u
④
ks5u
设小球B能上升的最大高度为h,由运动学公式有ks5u
⑤
由①④⑤式得ks5u
⑥
ks5u
26(21分)
图中左边有一对平行金属板,两板相距为d,电压为V;两板之间有匀强磁场,磁场应强度大小为B0,方向平行于板面并垂直于纸面朝里。图中右边有一边长为a的正三角形区域EFG(EF边与金属板垂直),在此区域内及其边界上也有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面朝里。假设一系列电荷量为q的正离子沿平行于金属板面,垂直于磁场的方向射入金属板之间,沿同一方向射出金属板之间的区域,并经EF边中点H射入磁场区域。不计重力
(1)已知这些离子中的离子甲到达磁场边界EG后,从边界EF穿出磁场,求离子甲的质量。
(2)已知这些离子中的离子乙从EG边上的I点(图中未画出)穿出磁场,且GI长为,求离子乙的质量。(3)若这些离子中的最轻离子的质量等于离子甲质量的一半,而离子乙的质量是最大的,问磁场边界上什么区域内可能有离子到达。
【答案】边上从到点。边上从到。
【解析】(1)由题意知,所有离子在平行金属板之间做匀速直线运动,它所受到的向上的磁场力和向下的电场力平衡,有 ①
式中ks5u
,v是离子运动的速度,E0是平行金属板之间的匀强电场的强度,有ks5u
②
由①②式得:ks5u
③
在正三角形磁场区域,离子甲做匀速圆周运动。设离子甲质量为m,
由洛仑兹力公式和牛顿第二定律有: ks5u
④
ks5u
式中,r是离子甲做圆周运动的半径。离子甲在磁场中的运动轨迹为半圆,圆心为O:这半圆刚好与EG边相切于K,与EF边交于I/点。在ΔEOK中,OK垂直于EG。
由几何关系得 ks5u
⑤
ks5u
由⑤式得ks5u
⑥
ks5u
联立③④⑥式得,离子甲的质量为ks5u
⑦
(2)同理,有洛仑兹力公式和牛顿第二定律有ks5u
⑧
ks5u
式中,和分别为离子乙的质量和做圆周运动的轨道半径。离子乙运动的圆周的圆心必在E、H两点之间,又几何关系有
ks5u
⑨
ks5u
由⑨式得ks5u
⑩
ks5u
联立③⑧⑩式得,离子乙的质量为 ⑾
(3)对于最轻的离子,其质量为,由④式知,它在磁场中做半径为的匀速圆周运动。因而与EH的交点为O,有ks5u
⑿ks5u
当这些离子中的离子质量逐渐增大到m时,离子到达磁场边界上的点的位置从点沿边变到点;当离子质量继续增大时,离子到达磁场边界上的点的位置从点沿边趋向于点。点到点的距离为ks5u
⒀
ks5u
所以,磁场边界上可能有离子到达的区域是:边上从到I/点。边上从到。
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2010年普通高等学校招生全国统一考试(新课标卷)
理科综合能力测试
本试题卷分选择题和非选择题两部分,共l5页。时量150分钟,满分300分。
二、选择题:本题共8小题,每小题6分,共48分。在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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
14.在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是
A.奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象
B.麦克斯韦预言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在
C.库仑发现了点电荷的相互作用规律:密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律:洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
【答案】AC
【解析】赫兹用实验证实了电磁波的存在,B错误。洛仑磁发现了磁场对运动电荷作用的规律,D错误。
15.一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据胡克定律有:,,解得:k=,C正确。
16.如图所示,在外力作用下某质点运动的图象为正弦曲线。从图中可以判断
A.在0~t1时间内,外力做正功
B.在0~t1时间内,外力的功率逐渐增大
C.在t2时刻,外力的功率最大
D.在t1~t2时间内,外力做的总功为零
【答案】AD
【解析】根据P=Fv和图象斜率表示加速度,加速度对应合外力,外力的功率先减小后增大,B错误。t2时刻外力的功率为零,C错误。
17.静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器。某除尘器模型的 收尘板是很长的条形金属板,图中直线为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图所示;粉尘带负电,在电场力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)
【答案】A
【解析】粉尘受力方向为电场线方向,从静止开始运动应该是A图情况,不会是BCD情况,A正确。
18.如图所示,一物块置于水平地面上。当用与水平方向成600角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成300角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动。若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为
A. B. C. D.1-
【答案】B
【解析】物体受重力mg、支持力FN、摩擦力Ff、已知力F处于平衡,根据平衡条件,有,,联立解得:
19.电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中u为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为、。由图可知、的值分别为
A.、 B.、 C.、 D.、
【答案】D
【解析】电源效率,E为电源的总电压(即电动势),根据图象可知Ua=、Ub=,所以选项D正确。
20.太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是,纵轴是;这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径,和分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。下列4幅图中正确的是
【答案】B
【解析】根据开普勒周期定律:,两式相除后取对数,得:,整理得:,选项B正确。
21.如图所示,两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置,相对的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场。一铜质细直棒ab水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直。让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为,下落距离为0.8R时电动势大小为E。忽略涡流损耗和边缘效应。关于、的大小和铜棒离开磁场前两端的极性,下列判断正确的是
A.>,a端为正 B.>,b端为正
C.<,a端为正 D.<,b端为正
【答案】D
【解析】根据E=BLv,,,可见E1三、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做答。第33题~第38题为选考题,考生根据要求做答。
(一)必考题(11题,共129分)
22.(4分)
图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题:
(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有——。(填入正确选项前的字母)
A.米尺
B.秒表
C.0~12V的直流电源
D。0~I2V的交流电源
(2)实验中误差产生的原因有______。(写出两个原因)
【答案】(1)AD(2)纸带与打点计时器之间有摩擦,用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差,计算势能变化时,选取始末两点距离过近,交流电频率不稳定。
【解析】(1)用A项米尺测量长度,用D项交流电源供打点计时器使用。(2)纸带与打点计时器之间有摩擦,用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差,计算势能变化时,选取始末两点距离过近,交流电频率不稳定。
23.(11分)
用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图1虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值,测量电路如图1所示,图中的电压表内阻很大。RL的测量结果如表l所示。
回答下列问题:
(1)根据图1所示的电路,在图2所示的实物图上连线。
(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作RL-t关系图线
(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图3、4所示。电流表的读数为____,电压表的读数为___。此时等效电阻RL的阻值为___:热敏电阻所处环境的温度约为____。
【答案】(1)如图所示(2)如图所示(3)115.0mA,5.00V,43.5Ω,64.0℃
【解析】(1)根据电路图连接电路。(2)根据数据描出点,拟合成直线。(3)mA,V,,对照图找出相应的温度64.0℃。
24.(14分)
短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100m和200m短跑项目的新世界纪录,他的成绩分别是9.69 s和l9.30 s。假定他在100 m比赛时从发令到起跑的反应时间是0.15 S,起跑后做匀加速运动,达到最大速率后做匀速运动。200 m比赛时,反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与l00 m比赛时相同,但由于弯道和体力等因素的影响,以后的平均速率只有跑l00 m时最大速率的96%。求:
(1)加速所用时间和达到的最大速率:
(2)起跑后做匀加速运动的加速度。
(结果保留两位小数)
【答案】(1)1.29s 11.24m/s (2)8.71m/s2
【解析】(1)加速所用时间t和达到的最大速率v,
,
联立解得:,
(2)起跑后做匀加速运动的加速度a, ,解得:
25.(18分)
如图所示,在0≤x≤a、o≤y≤范围内有垂直手xy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。坐标原点0处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子,它们的速度大小相同,速度方向均在xy平面内,与y轴正方向的夹角分布在0~范围内。己知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a/2到a之间,从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一。求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的
(1)速度的大小:
(2)速度方向与y轴正方向夹角的正弦。
【答案】(1)(2)
【解析】设粒子的发射速度为v,粒子做圆周运动的轨道半径为R,
根据牛顿第二定律和洛伦兹力得:,解得:
当a/2设最后离开磁场的粒子的发射方向与y轴正方向的夹角为α,由几何关系得:
,且
解得:
(二)选考题:共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题做答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做,则每学科按所做的第一题计分。
33.[物理——选修3-4](15分)
(1)(5分)如图,一个三棱镜的截面为等腰直角,为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边,进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为 。(填入正确选项前的字母)
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据折射率定义有,,,已知∠1=450∠2+∠3=900,解得:n=[来
(2)(10分)波源S1和S2振动方向相同,频率均为4Hz,分别置于均匀介质中轴上的两点处,,如图所示。两波源产生的简谐横波沿轴相向传播,波速为。己知两波源振动的初始相位相同。求:
()简谐横波的波长:
()间合振动振幅最小的点的位置。
【答案】()1m ()0.25m 0.75m 1.25m 1.75m
【解析】()设波长为λ,频率为ν,则v=λν,代入已知数据得:λ=1m
()以O为坐标原点,设P为OA间任一点,其坐标为x,则两波源到P点的波程差Δl=x-(2-x),0≤x≤2。其中x、Δl以m为单位。
合振动振幅最小的点的位置满足,k为整数
解得:x=0.25m。0.75m,1.25m,1.75m.
34.[物理——选修3-5](15分)
(1)(5分)用频率为的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线,且,则 。(填入正确选项前的字母)
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱,这说明是从n=3能级向低能级跃迁,根据能量守恒有,,解得:,选项B正确
(2)(10分)如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为。使木板与重物以共同的速度v0向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长,重物始终在木板上。重力加速度为g。
【答案】
【解析】木板第一次与墙碰撞后,向左匀减速直线运动,直到静止,再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度,再往后是匀速直线运动,直到第二次撞墙。
木板第一次与墙碰撞后,重物与木板相互作用直到有共同速度,动量守恒,有:
,解得:
木板在第一个过程中,用动量定理,有:
用动能定理,有:
木板在第二个过程中,匀速直线运动,有:
木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间t=t1+t2=+=
姓名 座位号
(在此卷上答题无效)
绝密★启用前
2010年普通高等学校招生全国统一考试(安徽卷)
理科综合能力测试
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,第Ⅰ卷第1页至第5页,第Ⅱ卷第6页至第12页。全卷满分300分。
考生注意事项:
1.答题前,务必在试题卷、答题卡规定的地方填写自己的姓名、座位号,并认真核对答题卡上所粘贴的条形码中姓名、座位号与本人姓名、座位号是否一致。务必在答题卡背面规定的地方填写姓名和座位号后两位。
2.答第Ⅰ卷时,每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
3.答第Ⅱ卷时,必须使用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卡上书写,要求字体工整、笔迹清晰。作图题可先用铅笔在答题卡规定的位置绘出,确认后再用0.5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。必须在题号所指示的答题区域作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上答题无效。
4.考试结束,务必将试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷(选择题 共120分)
本卷共20小题,每小题6分,共120分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
14.伽利略曾设计如图所示的一个实验,将摆球拉至M点放开,摆球会达到同一水平高度上的N点。如果在E或F处钉子,摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点;反过来,如果让摆球从这些点下落,它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明,物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,其末速度的大小
A.只与斜面的倾角有关
B.只与斜面的长度有关
C.只与下滑的高度有关
D.只与物体的质量有关
【答案】C
【解析】伽利略的理想斜面和摆球实验,斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”起自己的起始高度,实质是动能与势能的转化过程中,总能量不变。物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,高度越大,初始的势能越大转化后的末动能也就越大,速度越大。选项C正确。
15.一列沿x轴方向传播的简谐横波,某时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点,从该时刻开始的一段极短时间内,P的速度和加速度的大小变化情况是
A.变小,变大
B.变小,变小
C.变大,变大
D.变大,变小
【答案】D
【解析】由题图可得,波沿x轴方向传播,P质点在该时刻的运动方向沿y轴正方向,向平衡位置靠近,做加速度减小的加速运动,变大,变小,选项C正确。
16.如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=0.1m的圆,P为圆周上的一点,O、P两点连线与轴正方向的夹角为θ。若空间存在沿轴负方向的匀强电场,场强大小E=100V/m,则O、P两点的电势差可表示为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】在匀强电场中,两点间的电势差U=Ed,而d是沿场强方向上的距离,所以,故:,选项A正确。
17.为了对火星及其周围的空间环境进行探测,我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”。假设探测器在离火星表面高度分别为h1和h2的圆轨道上运动时,周期分别为T1和T2。火星可视为质量分布均匀的球体,且忽略火星的自转影响,万有引力常量为G。仅利用以上数据,可以计算出
A.火星的密度和火星表面的重力加速度
B.火星的质量和火星对“萤火一号”的引力
C.火星的半径和“萤火一号”的质量
D.火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力
【答案】A
【解析】由于万有引力提供探测器做圆周运动的向心力,则有;,可求得火星的质量和火星的半径,根据密度公式得:。在火星表面的物体有,可得火星表面的重力加速度,故选项A正确。
18.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S,小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是
A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大
B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小
C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大
D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小
【答案】B
【解析】保持R1不变,缓慢增大R2时,由于R0和R2串联,R0两端的电压减小,即平行板电容器的两个极板的电压U减小,带电小球受到的电场力减小, 悬线的拉力为将减小,选项B正确,A错误。保持R2不变,缓慢增大R1时,R0两端的电压不变,F电不变,悬线的拉力为F不变,C、D错误。
19.L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,如图所示。若P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力。则木板P的受力个数为
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】C
【解析】P、Q一起沿斜面匀速下滑时,由于木板P上表面光滑,滑块Q受到重力、P的支持力和弹簧沿斜面向上的弹力。木板P受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、Q的压力和弹簧沿斜面向下的弹力,所以选项C正确。
20.如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)。两线圈在距磁场上界面高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面。运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2,在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2。不计空气阻力,则
A.v1 C.v1 Q2 D.v1 =v2,Q1< Q2
【答案】D
【解析】由于从同一高度下落,到达磁场边界时具有相同的速度v,切割磁感线产生感应电流同时受到磁场的安培力,又(ρ为材料的电阻率,为线圈的边长,S为单匝导线横截面积),所以安培力,此时加速度,且(为材料的密度),所以加速度是定值,线圈Ⅰ和Ⅱ同步运动,落地速度相等v1 =v2。由能量守恒可得:,(H是磁场区域的高度),Ⅰ为细导线m小,产生的热量小,所以Q1< Q2。正确选项D。
(在此卷上答题无效)
绝密★启用前
2010年普通高等学校招生全国统一考试(安徽卷)
理科综合能力测试
第Ⅱ卷(非选择题 共180分)
考生注意事项:
用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卡上作答,在试题卷上答题无效。
21.(18分)
Ⅰ.(1)在测定金属的电阻率实验中,用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图1所示,读数为__________________mm。
(2)在用单摆测定重力加速度实验中,用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径,示数如图2所示,读数为__________________cm。
【答案】(1)0.617(0.616~0.619) (2)0.675
【解析】(1)0.5mm+11.7×0.01mm=0.617mm(2)0.6cm+15×0.05mm=0.675cm
Ⅱ.太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上,大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U特性。所用的器材包括:太阳能电池,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干。
(1)为了达到上述目的,请将图1连成一个完整的实验电路图。
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图2的I-U图像。由图可知,当电压小于2.00V时,太阳能电池的电阻_____________ (填“很大”或“很小”);当电压为2.80V时,太阳能电池的电阻约为____________。
【答案】(1)如图(2)很大;1.0×103(965~1040)
【解析】(1)根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,电路连接如图
(2)在电压小于2.00V时,由图可读出电流很小,由得,太阳能电池的电阻很大
(3)当电压为2.80V时,根据题图读出U、I,由得:R=1.0×103Ω
Ⅲ.利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度。某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案。
用刻度尺测出物体下落的高度,并测出下落时间,通过v=gt计算出瞬时速度v0
用刻度尺测出物体下落的高度,并通过计算出瞬时速度
根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度,并通过计算出高度
用刻度尺测出物体下落的高度,根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v0
以上方案中只有一种正确,正确的是 。(填入相应的字母)
【答案】d
【解析】物体由静止开始自由下落过程中受到空气阻力和纸带与打点计时器的摩擦阻力作用,不是自由落体运动,a、b错误。物体下落的高度是用米尺测量的,不是计算的,c错误。d为验证机械能守恒定律的实验测量方案,正确。
22.(14分)
质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面作直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图像如图所示。g取10m/s2,求:
(1)物体与水平面间的运动摩擦系数μ;
(2)水平推力的大小;
(3)内物体运动位移的大小。
【答案】(1)0.2 (2)6N (3)46m
【解析】(1)设物体做匀减速运动的时间为Δt2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2,则
①
设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律有
②
③
联立②③得: ④
(2)设物体做匀减速运动的时间为Δt1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1,则
⑤
根据牛顿第二定律有 ⑥
联立③⑥得:
(3)解法一:由匀变速运动的位移公式得:
解法二:根据v-t图像围成的面积得:
23.(16分)
如图1所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上。t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。
(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小;
(2)求电场变化的周期T;
(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)微粒做直线运动,则 ①
微粒做圆周运动,则 ②
联立①②得: ③
④
(2)设微粒从N1运动到Q的时间为t1,作圆周运动的周期为t2,则
⑤
⑥
⑦
联立③④⑤⑥⑦得: ⑧
电场变化的周期 ⑨
(3)若微粒能完成题述的运动过程,要求 ⑩
联立③④⑥得:
设N1Q段直线运动的最短时间t1min,由⑤⑩得
因t2不变,T的最小值
24.(20分)
如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m。一不带电的绝缘小球甲,以速度υ0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2。(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)
(1)甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离;
(2)在满足(1)的条件下。求的甲的速度υ0;
(3)若甲仍以速度υ0向右运动,增大甲的质量,保持乙的质量不变,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。
【答案】(1)0.4m (2) (3)
【解析】(1)在乙恰能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为vD,乙离开D点到达水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为x,则
①
②
③
联立①②③得: ④
(2)设碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙,根据动量守恒和机械能守恒定律有:
⑤
⑥
联立⑤⑥得:v乙= v0 ⑦
由动能定理得: ⑧
联立①⑦⑧得: ⑨
(3)设甲的质量为M,碰撞后甲、乙的速度分别为vM、vm,根据动量守恒和机械能守恒定律有:
⑩
联立⑩得:
由和,可得:
设乙球过D点的速度为,由动能定理得
联立⑨得:
设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为,则有:
联立②得:
绝密★启用前
2010年普通高等学校招生全国统一考试(北京卷)
理科综合能力测试
第I卷(选择题 共120分)
本卷共20小题,第小题6分,共120分。在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。
13.属于狭义相对论基本假设的是:在不同参考系中,
A.真空中光速不变 B.时间间隔具有相对性
C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比
【答案】A
【解析】狭义相对论两个基本假设:相对性原理、光速不变原理。光速不变原理:真空中的光速c是对任何惯性参照系都适用的普适常量. A正确。
14.对于红、黄、绿、蓝四种单色光,下列表述正确的是
A.在相同介质中,绿光的折射率最大 B.红光的频率最高
C.在相同介质中,蓝光的波长最短 D.黄光光子的能量最小
【答案】C
【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大,光从真空进入介质频率不变,B 错。由色散现象同一介质对频率大的光有大的折射率,A错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小,蓝光的波长最短,C正确。频率大,光子能量大,D错。
15.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近
A.1036 kg B.1018 kg C.1013 kg D.109 kg
【答案】D
【解析】根据爱因斯坦的质能方程,,选项D正确
16.一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为G,若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】球形天体表面的赤道上,物体对天体表面压力恰好为零,说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体运动所需的向心力,有,解得:。正确选项为D。
17.一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示,此后,若经过3/4周期开始计时,则图2描述的是
A.a处质点的振动图象 B.b处质点的振动图象
C.c处质点的振动图象 D.d处质点的振动图象
【答案】B
【解析】由波的图像经过3/4周期a到达波谷,b达到平衡位置向下运动,c达到波峰,d达到平衡位置向上运动,这四个质点在3/4周期开始计时时刻的状态只有b符合振动图像。选项B正确。
18.用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。实验中,极板所带电荷量不变,若
A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,减小S,则θ变小
D.保持d不变,减小S,则θ不变
【答案】A
【解析】由平行板电容器及,保持S不变,增大d,电容C减小,电荷量Q不变,电势差U增大,静电计指针偏角θ增大。保持d不变,减小S,电容C减小,电荷量Q不变,电势差U增大,静电计指针偏角θ增大。正确选项A。
19.在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I。然后,断开S。若t′时刻再闭合S,则在t′前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图像是
【答案】B
【解析】由电路实物图可得,与滑动变阻器R串联的L2,没有自感直接变亮,电流i2变化图像如A中图线。C、D错误。带铁芯的电感线圈串联的L1,由于自感强电流逐渐变大,B正确。
20.如图,若x轴表示时间,y轴表示位置,则该图像反映了某质点做匀速直线运动时,位置与时间的关系。若令x轴和y轴分别表示其它的物理量,则该图像又可以反映在某种情况下,相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的是
A.若x轴表示时间,y轴表示功能,则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中,物体动能与时间的关系
B.若x轴表示频率,y轴表示动能,则该图像可以反映光电效应中,光电子最大初动能与入射光频率之间的关系
C.若x轴表示时间,y轴表示动量,则该图像可以反映某物在沿运动方向的恒定合外力作用下,物体动量与时间的关系
D.若x轴表示时间,y轴表示感应电动势,则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路,当磁感应强度随时间均匀增大时,增长合回路的感应电动势与时间的关系
【答案】C
【解析】根据动量定理P-P0=Ft得P=P0+Ft说明动量和时间是线性关系,纵截距为初动量,C正确。结合得,说明动能和时间是抛物线,A错误。根据光电效应方程,说明最大初动能和入射光频率是线性关系,但截距为负值,B错误。当磁感应强度随时间均匀增大时,增长合回路的磁通量均匀增大,根据法拉第电磁感应定律增长合回路的感应电动势等于磁通量的变化率,是一个定值不随时间变化,D错误。
第Ⅱ卷(非选择题,共180分)
本卷共11小题,共180分。
21.(18分) (1)甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计,改装成量范围是0~4V的直流电压表。
①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计的内电阻rg,其中电阻R0约为1k。为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用 ,电阻器R1应选用 ,电阻器R2应选用 (选填器材前的字母)。
A.电源(电动势1.5V) B.电源(电动势6V)
C.电阻箱(0~999.9) D.滑动变阻器(0~500)
E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~5.1k)
F.电位器(0~51k)
②该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是: , , , ,最后记录R1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)
A.闭合S1
B.闭合S2
C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R1的阻值为300.0,则图1中被测电流计的内阻rg的测量值为 ,该测量值 实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)。
④给电流计 联(选填“串”或“并”)一个阻值为 k的电阻,就可以将该电流计改装为量程4V的电压表。
【答案】①BCF ②BCAE ③300 略小于 ④串 19.7
【解析】①半偏法测量表头内阻时,首先选择滑动变阻器(必须大于电路所需的最小电阻),根据电路的电压为电动势,电路的最大电流为表头的满偏电流,则最小电阻为,或,考虑到保护电阻1kΩ,则可知调节滑动变阻器使表头满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29kΩ或6.5kΩ,电路图中R2是滑动变阻器,不能选D和E,只能选F。表头满偏时滑动变阻器的阻值越大,实验的误差越小。所以电源选择电动势为6V的B,而且滑动变阻器F的阻值也满足调节所需。而R1是用来测量表头内阻的电阻箱,只能选C。
②实验步骤:第一步闭合S2,选B;第二步调节R2阻值使电流计满偏,选C;第三步闭合S1,选A;第四步调节R1阻值使电流计半偏,选E;第五步读出R1阻值为待测表头的内阻。
③R1的示数为待测表头的内阻是300.0Ω,闭合S1后,电路的总电阻减小,当表头半偏时干路上的电流就大于表头的满偏电流,流过电阻箱的电流就大于表头的满偏电流,所以电阻箱的阻值略小于表头的内阻。
④给表头串联一个电阻可以改装为电压表,改装后的电压表的内阻为=
2.0×104Ω=20kΩ,则串联电阻的大小为20kΩ-300Ω=19.7kΩ。
(2)乙同学要将另一个电流计改装成直流电压表,但他仅借到一块标准电压表、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻。
①该同学从上述具体条件出发,先将待改装的表直接与一个定值电阻R相连接,组成一个电压表;然后用标准电压表校准。请你画完图2方框中的校准电路图。
②实验中,当定值电阻R选用17.0k时,调整滑动变阻器R′的阻值,电压表的示数是4.0V时,表的指针恰好指到满量程的五分之二;当R选用7.0k时,调整R′的阻值,电压表的示数是2.0V,表的指针又指到满量程的五分之二。
由此可以判定,表的内阻rg是 k,满偏电流Ig是 mA。若要将表改装为量程是15V的电压表,应配备一个 k的电阻。
【答案】①如图 ②3.0 0.50 27.0
【解析】①本实验是对改装电压表进行校准的,将改装电压表和标准电压表并联后要求电压从0至满偏变化,所以滑动变阻器采用分压接法,电路连接如图
②表头的刻度均匀,当指针恰好指到满量程的五分之二时,流过电流表的电流为0.4Ig,根据欧姆定律分别有和,解得:rg=3.0 kΩ,Ig=0.50mA。
量程为15V的改装电压表的内阻,所以改装时串联的电阻是30 kΩ-3.0 kΩ=27 kΩ。
22.(16分)如图,跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出,经过3.0 s落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角=37°,运动员的质量m=50 kg。不计空气阻力。(取sin37°=0.60,cos37°=0.80;g取10 m/s2)求
(1)A点与O点的距离L;
(2)运动员离开O点时的速度大小;
(3)运动员落到A点时的动能。
【答案】(1)75m (2)20m/s (3)32500J
【解析】(1)运动员在竖直方向做自由落体运动,有
A点与O点的距离
(2)设运动员离开O点的速度为v0,运动员在水平方向做匀速直线运动,
即
解得:
(3)由机械能守恒,取A点为重力势能零点,运动员落到A点时的动能为
23.(18分)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。
如图1,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是c、f间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH=RH,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。
(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中c、f哪端的电势高;
(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流I=nevS,其中v是导电电子定向移动的平均速率);
(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。
a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,请导出圆盘转速N的表达式。
b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。
【答案】(1) c端电势高 (2) 提出的实例或设想合理即可
【解析】(1) c端电势高
(2)由UH=RH ①
得: ②
当电场力与洛伦兹力相等时
得: ③
又 I=nevS ④
将③、④代入②得:
(3)a. 由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则
圆盘转速为
b. 提出的实例或设想合理即可
24.(20分)雨滴在穿过云层的过程中,不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为m0,初速度为v0,下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为m1。此后每经过同样的距离l后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次变为m2、m3……mn……(设各质量为已知量)。不计空气阻力。
(1)若不计重力,求第n次碰撞后雨滴的速度vn′;
(2)若考虑重力的影响,
a.求第1次碰撞前、后雨滴的速度v1和vn′;
b.求第n次碰撞后雨滴的动能;
【答案】(1) (2)
【解析】(1)不计重力,全过程中动量守恒,
得:
(2)若考虑重力的影响,雨滴下降过程中做加速度为g的匀加速运动,碰撞瞬间动量守恒
a. 第1次碰撞前
第1次碰撞后
①
b. 第2次碰撞前
利用①化简得: ②
第2次碰撞后 利用②得:
同理,第3次碰撞后
…………
第n次碰撞后
动能
2010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,一块橡皮用细线悬挂于O点,用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动,运动中始终保持悬线竖直,则橡皮运动的速度w w w.ks5 u .c om
(A)大小和方向均不变
(B)大小不变,方向改变
(C)大小改变,方向不变
(D)大小和方向均改变
【答案】A
【解析】橡皮在水平方向匀速运动,在竖直方向匀速运动,合运动是匀速运动.
2、一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍,接着保持增大后的磁感应强度不变,在1 s 时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半,先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为
(A) (B)1 (C)2 (D)4
【答案】B
【解析】由法拉第电磁感应定律:,且、有 ,。大小相等。选项B正确。
3、如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机,三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成角,则每根支架中承受的压力大小为w w w.ks5 u .c om
(A)(B)(C)(D)
【答案】D
【解析】由力的合成及平衡可得:,选项D正确。
4.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值,在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中,正确的是
【答案】B
【解析】开关闭合时,线圈由于自感对电流的阻碍作用,可看做电阻,线圈电阻逐渐减小,并联电路电阻逐渐减小,电压UAB逐渐减小;开关闭合后再断开时,线圈的感应电流与原电流方向相同,形成回路,灯泡的电流与原电流方向相反,并逐渐减小到0,所以正确选项B。
5.空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图像如图所示。下列说法正确的是
(A)O点的电势最低w w w.ks5 u .c om
(B)x2点的电势最高
(C)x1和-x1两点的电势相等
(D)x1和x3两点的电势相等
【答案】C
【解析】沿x轴对称分布的电场,由题图可得其电场线以O点为中心指向正、负方向,沿电场线电势降落(最快),所以O点电势最高,A错误,B错误;根据U=Ed,电场强度是变量,可用E-x图象面积表示,所以C正确;两点电场强度大小相等,电势不相等,D错误。
二、多项选择题:本体共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,错选或不答得得0分。
6、2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有
(A)在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
(B)在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能
(C)在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
(D)在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
【答案】ABC
【解析】根据开普勒定律,近地点的速度大于远地点的速度,A正确。由I轨道变到II轨道要减速,所以B正确。根据开普勒定律,,,所以。C正确。根据得:,又,所以,D错误
7.在如图多事的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有w w w.ks5 u .c om
(A)升压变压器的输出电压增大
(B)降压变压器的输出电压增大
(C)输电线上损耗的功率增大
(D)输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【答案】CD
【解析】变压器作用是变压,发电厂的输出电压不变,升压变压器输出的电压U2应不变,A错误。由于输电线电流,输电线电压损失,降压变压器的初级电压,因P变大,I变大,所以U损变大,所以降压变压器初级电压U3变小,B错误。输电线功率损失,因P变大,所以P损变大,C正确;,因P变大,所以比值变大,D正确;
8.如图所示,平直木板AB倾斜放置,板上的P点距A端较近,小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小,先让物块从A由静止开始滑到B。然后,将A着地,抬高B,使木板的倾角与前一过程相同,再让物块从B由静止开始滑到A。上述两过程相比较,下列说法中一定正确的有
(A)物块经过P点的动能,前一过程较小
(B)物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量,前一过程较少
(C)物块滑到底端的速度,前一过程较大
(D)物块从顶端滑到底端的时间,前一过程较长
【答案】AD
【解析】由于,动摩擦因数μ由A到B逐渐减小,两过程倾角相同,前一过程加速度a1逐渐增大,后一过程加速度a2逐渐减小,即a1< a2。根据,P点距A端较近,,所以 ,选项A正确。由于,且,P点距A端较近,无法确定两过程中Q的大小,选项B错误。因,动摩擦因数μ由A到B或由B到A变化相同,Wf相同,由动能定理:,所以物块滑到底端的速度相同。C错误。由于前一过程加速度a1逐渐增大,后一过程加速度a2逐渐减小,物块从顶端滑到底端的时间,前一过程较长,选项D正确。
9.如图所示,在匀强磁场中附加另一匀强磁场,附加磁场位于图中阴影区域,附加磁场区域的对称轴OO’与SS’垂直。a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向射入磁场,它们的速度大小相等,b的速度方向与SS’垂直,a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为α、β,且α>β。三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S’,则下列说法中正确的有
(A)三个质子从S运动到S’的时间相等
(B)三个质子在附加磁场以外区域运动时,运动轨迹的圆心均在OO’轴上
(C)若撤去附加磁场,a到达SS’连线上的位置距S点最近
(D)附加磁场方向与原磁场方向相同
【答案】CD
【解析】由于在匀强磁场中的路径大小不同,三个质子从S运动到S’的时间不相等,A错误。三个质子在附加磁场中只有b的运动轨迹的圆心在OO’轴上,所以B错误。撤去附加磁场由作图法可得,a到达SS’连线的位置距S最近,选项C正确。三个质子在原磁场的曲率半径是相同的,无附加磁场时a到达SS’连线的位置距S最近,要使三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S’,附加磁场方向与原磁场方向相同,选项D正确。
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)在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用的电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学涉及了如图所示的实物电路。
(1)试验时,应先将电阻箱的电阻调到____(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)
(2)改变电阻箱的阻值R,分别测出阻值R0=10Ω的定值电阻两端的电压U,下列两组R的取值方案中,比较合理的方案是____ (选填1或2)
方案编号
电阻箱的阻值R/Ω
1
400.0
350.0
300.0
250.0
200.0
2
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
(3)根据实验数据描点,绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k,在坐标轴上的截距为b,则该电源的电动势E= ,内阻r= (用k、b和R0表示)
【答案】(1)最大值 (2)2 (3)
【解析】(1)为了安全(2)若R=300Ω,电流约为=0.03A,若R=60Ω,电流约为=0.15A,后者电流大误差小,所以填2。(3)电流,,得,图象的斜率,截距b=,所以电动势,内阻r=
11.(10分)为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)。实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力。
(1)往砝码盘中加入一小砝码,在释放小车 (选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表:
时间t/s
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
速度v/(m·s-1)
0.12
0.19
0.23
0.26
0.28
0.29
请根据实验数据作出小车的v-t图像。w w w.ks5 u .c om
(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大,你是否同意他的观点?请根据v-t图象简要阐述理由。
【答案】(1)之前 (2)(如右图)(3)同意,在v-t图象中,速度越大时加速度越小,小车受到的合力越小,则小车受空气阻力越大。
【解析】(1)操作规程先接通电源再释放小车。(2)描点用光滑的曲线作图(如图)。(3)同意,在v-t图象中,速度越大时加速度越小,小车受到的合力越小,则小车受空气阻力越大。
12.【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两题,并在相应的答题区域内作答,若三题都做,则按A、B两题评分。
A.(选修模块3-3)(12分)w w w.ks5 u .c om
(1)为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,空气可视为理想气体。下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是 。
(2)在将空气压缩装入气瓶的过程中,温度保持不变,外界做了24kJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底,若在此过程中,瓶中空气的质量保持不变,且放出了5kJ的热量。在上述两个过程中,空气的内能共减小 kJ,空气 (选填“吸收”或“放出”)总热量为 kJ。
(3)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/和2.1kg/,空气的摩尔质量为0.029kg/mol,阿伏伽德罗常数=6.02。若潜水员呼吸一次吸入2L空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数。(结果保留一位有效数字)
【答案】(1)B (2)5 放出 29 (3)3×1022
【解析】(1)由玻意尔定律,PV=C,即,选项B正确。
(2)根据热力学第一定律:ΔU=W+Q,第一阶段W1=24kJ,ΔU1=0,所以Q1=-24kJ,放热;第二阶段W2=0,ΔQ2=-5kJ放热,所以ΔU2=-5kJ。又ΔU=ΔU1+ΔU2=-5kJ,即内能减少5kJ; Q=Q1+Q2=-29kJ,即放出热量29kJ。
(3)设空气的摩尔质量为 M ,在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸,一次吸人空气的体积为V,则有,代入数据得:Δn=3×1022
B.(选修模块3-4)(12分)
(1)激光具有相干性好,平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是
(A)激光是纵波
(B)频率相同的激光在不同介质中的波长相同
(C)两束频率不同的激光能产生干涉现象
(D)利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
(2)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7m,屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10-7m.则在这里出现的应是 (选填“明条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为6.30×10-7m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将 (选填“变宽”、“变窄”、或“不变”。
(3)如图乙所示,一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质,经下表面反射后,从上面的A点射出。已知入射角为i ,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.
【答案】(1)D (2)暗条纹 变宽 (3)
【解析】(1)测距利用的是平行度好的特点。答案D
(2)由于,波程差是半波长的奇数倍,是暗条纹。又,变大,变大,变宽。
(3)设折射角为γ,折射定律;几何关系 l= 2d tanγ;,解得:
C.(选修模块3-5)(12分)
(1)研究光电效应电路如图所示,用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与AK之间的电压UAK的关系图象中,正确的是
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中,其动量的大小_______(选填“增大、“减小”或“不变”), 原因是_______。
(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV, 金属钠的截止频率为5.53×1014Hz, 普朗克常量h=6.63×10-34Js.请通过计算判断,氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板, 能否发生光电效应。
【答案】(1)C(2)减小;光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)(3)氢原子放出的光子能量E=E3-E2,代人数据得:E =1 89eV,金属钠的逸出功W0=hν0,代人数据得W0=2.3 eV,因为E<W0,所以不能发生光电效应。
【解析】(1)虽然I强>I弱,但截止电压相等,选项C正确
(2)减小;光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)
(3)氢原子放出的光子能量E=E3-E2,代人数据得:E =1 89eV,金属钠的逸出功W0=hν0,代人数据得W0=2.3 eV,因为E<W0,所以不能发生光电效应。
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。有数值计算的提, 答案中必须明确写出数值和单位。
13.(15分)如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L, 一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求:
(1)磁感应强度的大小B;
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;
(3)流经电流表电流的最大值Im
【答案】(1) (2)(3)
【解析】(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动 ①
解得:B= ②
(2)感应电动势 ③
感应电流 ④
由②③④解得
(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm
机械能守恒
感应电动势的最大值
感应电流的最大值
解得:
14. (16分) 在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的指点, 选手抓住绳由静止开始摆动,此事绳与竖直方向夹角α=300,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。取中立加速度g=10m/s2,sin530=0.8,cos530=0.6
(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;
(2)若绳长l=2m, 选手摆到最高点时松手落入手中。设水碓选手的平均浮力f1=800N,平均阻力f2=700N,求选手落入水中的深度d;
(3)若选手摆到最低点时松手, 小明认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小阳认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点。
【答案】(1)1080N (2)1.2m (3)见解析
【解析】(1)机械能守恒 ①
圆周运动 F′-mg=m
解得 F′=(3-2cos)mg
人对绳的拉力 F=F′
则 F=1080N
(2)动能定理
则d=
解得 d=1.2m
(3)选手从最低点开始做平抛运动
且由①式解得:
当 时,x有最大值 解得
因此,两人的看法均不正确.当绳长越接近1 . 5m 时,落点距岸边越远。
15.(16分)制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板,如图甲所示,加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化,其正向电压为U0,反向电压为-kU0(k>1),
电压变化的周期为2r,如图乙所示。在t=0时,极板B附近的一个电子,质量为m、电荷量为e,受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中,电子未碰到极板A,且不考虑重力作用。
(1)若,电子在0—2r时间内不能到达极板A,求d应满足的条件;
(2)若电子在0—2r时间未碰到极板B,求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系;
(3)若电子在第N个周期内的位移为零,求k的值。
【答案】(1)
(2)v=[t-(k+1)n] ,(n=0,1,2, ……,99)和v=[(n+1)(k+1)-kt],(n=0,1,2, ……,99)
(3)
【解析】(1)电子在 0~τ时间内做匀加速运动
加速度的大小 ①
位移 ②
在τ~2τ时间内先做匀减速运动,后反向做匀加速运动
加速度的大小 ③
初速度的大小 ④
匀减速运动阶段的位移 ⑤
依据题, 解得 ⑥
(2)在~,(n=0,1,2,……99)时间内
速度增量 ⑦
在~,(n=0,1,2,……99)时间内
加速度的大小
速度增量 ⑧
(a)当0≤~<时
电子的运动速度 v=n△v1+n△v2+a1(t-2n) ⑨
解得 v=[t-(k+1)n] ,(n=0,1,2, ……,99) ⑩
(b)当0≤t-(2n+1)<时
电子的运动速度 v=(n+1) △v1+n△v2- [t-(2n+1)] ⑾
解得v=[(n+1)(k+1)-kt],(n=0,1,2, ……,99) ⑿
(3)电子在2(N-1) ~(2N-1)时间内的位移x2N-1=v2N-2+a12
电子在(2N-1)~2NT时间内的位移x2N=v2N-1-
由⑩式可知 v2N-2=(N-1)(1-k)
由⑿式可知 v2N-1=(N-Nk+k)
依题意得 x2N-1+x2N=0
解得:
绝密★启用前
2010年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷)
理科综合能力测试
本试卷共10页,36小题,满分300分。考试用时150分钟。
注意事项:
1. 答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号、试室号、座位号填写在答题卡上。用2B铅笔将试卷类型(A)填涂在答题卡相应位置上。将条形码横贴在答题卡右上角“条形码粘贴处”。
2. 选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选择其他答案,答案不能答在试卷上。
3. 非选择题必须用黑色字钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答