2016年高考新课标理综物理试题及解析

理科综合能力测试（物理）

本卷共21小题，每小题6分，共126分。

可能用到的相对原子质量：

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14~17题只有一项符合题目要求，第18~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

14．一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器

A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大

B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大

C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变

D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变

15．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为

A．11       B．12　　　C．121      D．144  

16．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω 、1Ω 和4Ω ，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为

A．2     B．3     C．4     D．5

17．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为

A．1h    B．4h    C．8h    D．16h

18．一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则

A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同

B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直

C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同

D．质点单位时间内速率的变化量总是不变

19．如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则

A．绳OO'的张力也在一定范围内变化

B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

20．如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知

A．Q点的电势比P点高

B．油滴在Q点的动能比它在P点的大

C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大

D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小

21．甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v-t图像如图所示。已知两车在t=3s时并排行驶，则

A．在t=1s时，甲车在乙车后

B．在t=0时，甲车在乙车前7.5m

C．两车另一次并排行驶的时刻是t=2s

D．甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m

三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~40题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题（共129分）

22．（5分）某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度大小为________。

（2）已测得=8.cm， =9.50 cm， =10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出为________ Hz。

23．（10分）

现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9 Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器（最大阻值为1 000 Ω），滑动变阻器（最大阻值为2 000 Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。

在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0 Ω。

（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

（2）在电路中应选用滑动变阻器________（填“”或“”）。

（3）按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______Ω；滑动变阻器的滑片应置于______（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是______。

②将开关向______（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至____________。

（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。

24．（14分）

如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连。两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g。已知金属棒ab匀速下滑。求

（1）作用在金属棒ab上的安培力的大小；

（2）金属棒运动速度的大小。

25．（18分）

如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直平面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点（未画出），随后P沿轨道被弹回，最高点到达F点，AF=4R。已知P与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g。（取）

（1）求P第一次运动到B点时速度的大小。

（2）求P运动到Ｅ点时弹簧的弹性势能。

（3）改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点。G点在C点左下方，与C点水平相距、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。

（二）选考题：共45分。请考生从3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。

33．[物理——选修3–3]（15分）

（1）（5分）关于热力学定律，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．气体吸热后温度一定升高

B．对气体做功可以改变其内能

C．理想气体等压膨胀过程一定放热

D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡

（2）（10分）在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=,其中σ=0.070 N/m。现让水下10 m处一半径为0．50 cm的气泡缓慢上升。已知大气压强p0=1.0×105 Pa，水的密度ρ=1.0×103 kg/m3，重力加速度大小g=10m/s2。

（i）求在水下10 m处气泡内外的压强差；

（ii）忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。

34．[物理——选修3–4]（15分）

（1）（5分）某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。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．水面波是一种机械波

B．该水面波的频率为6 Hz

C．该水面波的波长为3 m

D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去

E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移

（2）（10分）如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。

（i）求池内的水深；

（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）。

35．[物理——选修3-5]（15分）

（1）（5分）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。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．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B．入射光的频率变高，饱和光电流变大

C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

（2）（10分）某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板（面积略大于S）；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g。求

（i）喷泉单位时间内喷出的水的质量；

（ii）玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。

答案及解析：

14． 答案：D

解析：电容器接在恒压直流电源上时，电容器两端电压U不变；由平行板电容器电容的决定式可知，若将云母介质移出，变小，电容C变小；由于U不变，根据可知，当C减小时，Q减小；，由于U与d都不变，故电场强度E不变，选项D正确。

15．答案：D 

解析：对于任意带电粒子，在加速电场中，由动能定理有，可得；在磁场中满足，联立可得；设质子的质量和电荷量分别为、，一价正离子的质量和电荷量为、，依题意，两种粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，加速电压相同，，故，解得，故一价正离子与质子的质量比约为144；故选D。

16．答案：B

解析：设该理想变压器原副线圈匝数比为n，当开关S断开时，电流为I，原线圈两端电压，副线圈电压，由欧姆定律得：；当开关S闭合时，电流为4I，原线圈两端电压，副线圈两端电压，由欧姆定律得，联立上面

解得；故选B。

17．答案：B

解析：地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由可得，则卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由几何关系可得（见下图），由得，，解得。

18．答案：BC

解析：原来质点做匀速直线运动，所受合外力为0，现施加一恒力，若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点将做匀变速曲线运动，质点速度方向与恒力方向夹角越来越小，故A错误B正确；质点加速度方向时刻与其所受合外力方向相同，选项C正确；根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，速率变化量不一定相同，选项D错误。

19．答案：BD

解析：由题意可知，物体始终保持静止，则也始终保持静止，各绳角度保持不变；对受力分析，绳的拉力，所以物体受到绳的拉力保持不变，滑轮两侧绳的拉力相等，所以受到绳的拉力大小、方向均保持不变，选项C错误；、受到绳的拉力大小方向均不变，所以的张力不变，选项A错误；对进行受力分析，并将各力沿水平方向和竖直方向分解，由受力平衡得：，。和始终不变，当大小在一定范围内变化时；支持力在一定范围内变化，选项B正确；摩擦力也在一定范围内发生变化，选项D正确。

20．答案：AB

解析：做曲线运动的物体，合外力方向总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直方向，因重力方向竖直向下，所以电场力竖直向上，油滴带负电，所以匀强电场方向竖直向下，Q点电势高于P点电势，A正确；当油滴得从点运动到时，电场力做正功，，动能增加，电势能减小，B正确，C错误；电场力和重力都是恒力，所以合外力恒定，加速度保持不变，选项D错误。

21．答案：BD

解析：由题意可知时，甲、乙相遇，，，图像中图线与时间轴围成的面积表示位移的大小，内甲的位移，乙的位移，故时，甲乙相距，即甲在乙前方，选项B正确。内，，，，说明甲、乙第一次相遇，选项AC错误。甲、乙两次相遇地点之间的距离为，选项D正确。

22．答案：（1），，；（2）40

解析：（1）匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于整个过程的平均速度，所以点的速度等于段的平均速度，即，又，故，同理可得。

（2）重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得，，故，

代入中，代入数据可得。

23．答案：（1）连线如下图；（2）；（3）①650.0；b；接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c；报警器开始报警

解析：（1）电路图见答案。

（2），当通过报警器的电流，故电路中总电阻，

，故滑动变阻器选。

（3）①调节时用电阻箱代替热敏电阻进行调节，热敏电阻工作温度达到时，报警器报警。故需通过调节电阻箱使其电阻为时热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0Ω；为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端。

②将开关向c端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。

24．答案：（1）；（2）

解析：

（1）设导线的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为N2。对于ab棒，由力的平衡条件得2mgsin θ=μN1+T+F　　　　　　　　①

N1=2mgcosθ　　　　　　　　　　  ②

对于cd棒，同理有

mgsin θ+μN2=T　　　　　　　　　 ③

N2=mgcosθ　　　　　　　　　　　④

联立①②③④式得

F=mg(sin θ–3μcos θ)　　　　　　　⑤

（2）由安培力公式得

F=BIL　　　　　　　　　　　　　⑥

这里I是回路abdca中的感应电流。ab棒上的感应电动势为

ε=BLv　　　　　　　　　　　　　⑦

式中，v是ab 棒下滑速度的大小。由欧姆定律得

I=　　　　　　　　　　　　　⑧

联立⑤⑥⑦⑧式得

v=(sin θ–3μcos θ)　　　　　⑨

25．答案：（1）；（2）；（3）  

解析：

（1）根据题意知，B、C之间的距离为l为

l=7R–2R　　　　　　　　　　　　　　　              ①

设P到达B点时的速度为vB，由动能定理得

　　　　　              ②

式中θ=37°，联立①②式并由题给条件得

　　　　　　　　　　　　　　              ③

（2）设BE=x。P到达E点时速度为零，设此时弹簧的弹性势能为Ep。P由B点运动到E点的过程中，由动能定理有

　                ④

E、F之间的距离l1为

l1=4R-2R+x　　　　　　　　　　　　　　　                ⑤

P到达E点后反弹，从E点运动到F点的过程中，由动能定理有

Ep–mgl1sin θ–μmgl1cosθ=0　　　　　　　　                 ⑥

联立③④⑤⑥式并由题给条件得

x=R　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  ⑦

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑧

（3）设改变后P的质量为m1。D点与G点的水平距离x1和数值距离y1分别为

　　　　　　　　　　　　　　　　　　   ⑨

　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑩

式中，已应用了过C点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ的事实。

设P在D点的速度为vD，由D点运动到G点的时间为t。由平抛运动公式有

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑪

x1=vDt　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　   ⑫

联立⑨⑩⑪⑪式得

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⑬

设P在C点速度的大小为vC。在P由C运动到D的过程中机械能守恒，有

　　　　　　　　　　⑭

P由E点运动到C点的过程中，同理，由动能定理有

　　　 ⑮

联立⑦⑧⑬⑭⑮式得

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑯

33．（1）答案：BDE

解析：气体吸热的过程中同时对外做功，其内能不一定增大，温度不一定升高，A错误；做功和热传递都能改变物体的内能，B正确；由可知理想气体等压膨胀过程一定吸热， C错误；由热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，D正确；如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡，E正确。

（2）答案：(i)28Pa ；(ii)（或1.3）

解析：

（i）当气泡在水下h=10 m处时，设其半径为r1，气泡内外压强差为∆p1

∆p1=                ①

代入题给数据得

∆p1=28 Pa               ②

（ii）设气泡在水下10m处时，气泡内空气的压强为p1，气泡体积为V1,；气泡到达水面附近时，气泡内空气压强为p2，内外压强差为∆p2，其体积为V2，半径为r2。

气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律

p1V1=p2V2      　　　      ③

p1=p0+ρgh+∆p1　　　　　          　④

p2=p0+∆p2                    ⑤

气泡体积V1和V2分别为

V1=       　        ⑥  

V2=                ⑦

联立③④⑤⑥⑦式得

   ⑧

由②式知，∆pi<          ⑨

34．（1）答案：ACE

解析：水面波是由质点振动形成和传播的，属于机械波，A对；从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形，时间间隔为15秒，所以其振动周期为，频率为0.6Hz，B错；波长，C对；波中的质点都上下振动，不随波迁移，但是能传递能量，D错E对。

（2）答案：(i)；(ii)0.7m

解析：

（i）如图，设达到池边的光线的入射角为i。依题意，水的折射率n=，光线的折射角θ=90°。由折射定律有

nsini=sin θ　　　　　①

由几何关系有

sini=　　　　②

式中，l=3 m，h是池内水的深度。联立①②式并代入题给数据得

h=m≈2.6 m　　　　③

（ii）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ'=45°。由折射定律有

nsin i'=sinθ'　　　　　　 ④

式中，i'是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有

sin i'=　　　　⑤

x+l=a+h' 　　　　　　　⑥

式中h'=2 m。联立③④⑤⑥式得

x=(3–1)m≈0.7 m　　⑦

35．（1）答案：ACE

解析：由光电效应规律可知，饱和光电流与入射光的光强有关，与频率无关，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，A正确，B错误；根据光电效应方程可知，对于同一光电管，逸出功W不变，当频率变高，最大初动能变大， C正确；当入射光的频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流，D错误；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，E正确。

（2）答案：(i)；(ii) 

解析：

（i）设时间内，从喷口喷出的水的体积为，质量为，则

由式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为

（ii）设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为。对于时间内喷出的水，有能量守恒得

在高度处，时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为

设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有

由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得

联立式得