理科综合能力测试物理部分试题解析
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,再选涂其他答案,答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答,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;不准使用铅笔盒涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
4.考试必须保持答题卡的整洁。考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本大题共16小题,每小题4分,共分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求,选对的得4分,选错或不答的得0分。
13.清晨,草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成水珠,这一物理过程中,水分子间的
A.引力消失,斥力增大 B.斥力消失,引力增大
C.引力、斥力都减小 D.引力、斥力都增大
【答案】D
【解析】本题考查分子运动论,水汽凝结成水珠,是从气态变成液态,分子间的距离减小.而分子间同时存在引力和斥力,且随分子间的距离减小而增大。答案 D。
14.景颇族的祖先发明的点火器如图1所示,用牛角做套筒,木质推杆前端粘着艾绒。猛推推杆,艾绒即可点燃,对筒内封闭的气体,在此压缩过程中
A.气体温度升高,压强不变
B.气体温度升高,压强变大
C.气体对外界做正功,其体内能增加
D.外界对气体做正功,气体内能减少
【答案】B
【解析】压缩气体是外界对气体做功,猛推推杆,艾绒即可点燃,说明气体的温度升高,气体内能一定增加,故C、D均错。根据理想气体的状态方程,气体的体积减小、温度升高可推断出压强一定变大。答案B。
15.质量和电量都相等的带电粒子M和N,以不同的速度率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图2种虚线所示,下列表述正确的是
A.M带负电,N带正电
B.M的速率小于N的速率
C.洛仑磁力对M、N做正功
D.M的运行时间大于N的运行时间
【答案】A
【解析】由左手定则知M带负电,N带正电;图中M的半径大于N的半径由半径公式得M的速率比N大;洛仑磁力始终与速度垂直对M、N不做功;运行时间为(为带电粒子转过的圆心角都是π)是相等的。答案A。
16.如图3所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角为45°,日光保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为
A.G和G B.和
C.和 D.和
【答案】B
【解析】以悬挂点为受力分析对象,两绳对悬挂点斜向下的拉力的合力等于重力,由于两个拉力与重力都成45°角,三力构成一个等腰直角三角形,解得两个拉力的大小均为。或将拉力分解有即得。答案B。
二、双项选择题:本大题共9小题,每小题6分,共54分。在每小题给出的四个选项中,有两个选项符合题目要求,全部选对的得6分,只选1个且正确的得3分,有选错或不答的得0分。
17.图4是滑道压力测试的示意图,光滑圆弧轨道与光滑斜面相切,滑道底部B处安装一个压力传感器,其示数N表示该处所受压力的大小。某滑块从斜面上不同高度h处由静止下滑,通过B时,下列表述正确的有
A.N小于滑块重力
B.N大于滑块重力
C.N越大表明h越大
D.N越大表明h越小
【答案】B、C
【解析】设滑块在B点的速度大小为v,从开始到B点由动能定理得,在圆弧最低点B点由向心力公式得:因而。答案BC。
18.能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一。下列释放核能的反应方程,表述正确的有
A.是核聚变反应
B.是β衰变
C.是核裂变反应
D.是α衰变
【答案】A、C
【解析】考查核反应基本知识,主要考查衰变其他的核反应的区别,B项是核聚变,D项是核裂变。答案A C。
19.某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt(V)。对此电动势,下列表述正确的有
A.最大值是50V B.频率是100Hz
C.有效值是25V D.周期是0.02s
【答案】C、D
【解析】考查交流电的最大值,瞬时值,有效值、周期、频率等基本物理量,由交变电流的电动势瞬时值表达式e=Emsinωt可知电动势的最大值Em=50V,ω=100π,A错误;有效值E=Em/=25V,C正确;周期T=2π/ω=0.02s,D正确;频率f=1/T=50Hz,B错误。答案C D。
20.图5是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的有
A.带正电的矿粉落在右侧
B.电场力对矿粉做正功
C.带负电的矿粉电势能变大
D.带正电的矿粉电势能变小
【答案】B、D
【解析】正电荷受的电场力向左故在左边,负电荷在右边;不管带正电还是负电,电场力都做正功,电势能减小。答案BD。
21.如图6所示,飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动,不考虑质量变化,相对于在轨道1上,飞船在轨道2上的
A.动能大
B.向心加速度大
C.运行周期长
D.角速度小
【答案】C、D
【解析】考查天体运行主要是万有引力提供向心力有
,从轨道1变轨至轨道2轨道半径增大,线速度角速度减小,动能减小,周期增大,加速度减小。答案CD。
三、非选择题:本大题共11小题,共182分。按题目的要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数字计算的题,答案中必须明确写出数字和单位。
34.(18分)
(1)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图15(a)和图15(b)所示,长度为_____cm,直径为_____mm。
②按图15(c)连接电路后,实验操作如下:
(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最_____处(填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;
(b)将电阻箱R2的阻值调至最______(填“大”或“小”);将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;
③由此可知,圆柱体的电阻为_____Ω。
【答案】5.01;5.315 (a)大 (b)大 1280
【解析】游标卡尺的主尺分度值为0.1cm,故主尺应读5.0cm;游标尺为10分度,分度值为0.01cm,图中第1条刻度对齐,故游标尺应读0.01cm×1=0.01cm;两者相加为所测长度即5.01cm,注意游标卡尺不需要估读.螺旋测微器的主尺分度值为0.5mm,故主尺应读5.0mm;旋转尺分度值为0.01mm,故旋转尺应读0.01mm×31.5=0.315mm;两者相加为所测直径即5.315mm,注意螺旋测微器需要估读.
为了安全,在接通开关之前,应保证电路中的可变电阻接入电路中的电阻最大,以避免因电路电流过大而损坏电路元件.
此题采用替代法测电阻,用电阻箱替代圆柱体接入电路,调节电阻箱的阻值,使电路的各项参数与原来相同,那么电阻箱的阻值就与圆柱体的阻值相等.
(2)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
①将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在______方向(填“水平”或“竖直”)
②弹簧自然悬挂,待弹簧______时,长度记为L0,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表表:
代表符号 | L0 | Lx | L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | L6 |
数值(cm) | 25.35 | 27.35 | 29.35 | 31.30 | 33.4 | 35.35 | 37.40 | 39.30 |
③图16是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与_________的差值(填“L0”或“L1”)。
④由图可知弹簧的劲度系数为_________N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为_________g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8m/s2)。
【答案】竖直 静止;L3;0.1cm Lx 4.9;10
【解析】实验是利用砝码的重力来拉伸弹簧,故弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向.
弹簧静止时,其弹力才等于砝码的重力;L3的读数相比其他读数少了一位;最后一位是估读数,故刻度尺的分度值(最小长度)为0.1cm.
图中砝码质量为0(即未放砝码)时横轴的读数也为0,说明挂砝码盘时伸长的量并没有计算在内.
设砝码盘的质量为m0,盘中砝码总质量为m,弹簧的劲度系数为k,弹簧的长度为L,由平衡条件及胡克定律可知m0g=k(Lx-L0),(m+m0)g=k(L-L0),两式联立可解得mg=k(L-Lx),而图中的横轴坐标x=L-Lx,故有mg=kx,也可写成m=(k/g)·x,即k/g就是图线的斜率,取原点和(12×10-2m,60×10-3kg)两点可算出图线斜率为0.5kg/m,故弹簧劲度系数k=0.5×9.8N/m=4.9N/m;由m0g=k(Lx-L0)可算出m0=k·(Lx-L0) /g =0.5×0.02kg=0.01kg=10g.
35.(18分)
如图17所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上。导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中。左侧是水平放置、间距为d的平行金属板。R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。
(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v。
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx。
【解析】(1)当棒沿导轨匀速下滑时,沿导轨方向由平衡条件得
导体棒切割磁感线产生的感应电动势
由闭合电路欧姆定律得导体棒的电流
导体棒受到的安培力
联立解得
(2) 棒再次沿导轨匀速下滑时,对棒同样有:
带电微粒匀速通过平行金属板,则有:
而
解得:
36.(18分)
图18(a)所示的装置中,小物块A、B质量均为m,水平面上PQ段长为l,与物块间的动摩擦因数为μ,其余段光滑。初始时,挡板上的轻质弹簧处于原长;长为r的连杆位于图中虚线位置;A紧靠滑杆(A、B间距大于2r)。随后,连杆以角速度ω匀速转动,带动滑杆作水平运动,滑杆的速度-时间图像如图18(b)所示。A在滑杆推动下运动,并在脱离滑杆后与静止的B发生完全非弹性碰撞。
(1)求A脱离滑杆时的速度uo,及A与B碰撞过程的机械能损失ΔE。
(2)如果AB不能与弹簧相碰,设AB从P点到运动停止所用的时间为t1,求ω得取值范围,及t1与ω的关系式。
(3)如果AB能与弹簧相碰,但不能返回到P点左侧,设每次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能为Ep,求ω的取值范围,及Ep与ω的关系式(弹簧始终在弹性限度内)。
【解析】(1)由(b)图可知当滑杆的速度最大且向外运动时小物块A与滑杆分离,此时小物块的速度为
小物块A与B碰撞,由于水平面光滑则A、B系统动量守恒,则由动量守恒定律和能量守恒定律得:
解得:
(2)AB进入PQ段做匀减速运动,由牛顿第二定律有:
AB做减速运动的时间为
解得:
欲使AB不能与弹簧相碰,则滑块在PQ段的位移有
而 解得:
(3) 若AB能与弹簧相碰,则
若AB压缩弹簧后恰能返回到P点,由动能定理得
解得:
的取值范围是:
从AB滑上PQ到弹簧具有最大弹性势能的过程中,由能量守恒定律得:
解得: