普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试浙江卷物理.docx
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普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试浙江卷物理
2015年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试(浙江卷)物理
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题(本大题共4小题,共16.0分)
1.下列说法正确的是( )
A.电流通过导体的热功率与电流大小成正比
B.力对物体所做的功与力的作用时间成正比
C.电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比
D.弹性限度内,弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比
【答案】
C
【解析】
由焦耳定律可知P热=I2R,即电流通过导体的热功率与电流大小的平方成正比,选项A错误;功的定义为W=Fxcosθ,若物体做匀变速直线运动,则位移x与时间t不成正比,选项B错误;电容的定义式为C
由于C的大小由电容器本身决定,故Q与U成正比,选项C正确;弹簧的劲度系数与弹簧本身有关,与弹簧伸长量无关,选项D错误。
2.如下图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt。
测得遮光条的宽度为Δx,用
近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。
为使
更接近瞬时速度,正确的措施是 ( )
A.换用宽度更窄的遮光条 B.提高测量遮光条宽度的精确度
C.使滑块的释放点更靠近光电门 D.增大气垫导轨与水平面的夹角
【答案】
A
【解析】
实质上是滑块通过光电门时的平均速度,所以要使瞬时速度的测量值更接近于真实值,可将遮光条的宽度减小一些,所以B、C、D项错误,A项正确。
3.如下图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置。
工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )
A.乒乓球的左侧感应出负电荷
B.乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上
C.乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用
D.用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞
【答案】
D
【解析】
乒乓球在两极板中间时,其左侧会感应出正电荷,A错误;电场力和库仑力是同一个力的不同称谓,C错误;乒乓球与右极板接触则带正电,在电场力作用下向左运动与左极板相碰,碰后带上负电,又向右运动与右极板相碰,如此往复运动,所以D正确,B错误。
4.如下图所示为足球球门,球门宽为L。
一个球员在球门中心正前方距离球门s处高高跃起,将足球顶入球门的左下方死角(图中P点)。
球员顶球点的高度为h。
足球做平抛运动(足球可看成质点,忽略空气阻力),则( )
A.足球位移的大小x=
B.足球初速度的大小v0=
C.足球末速度的大小v=
D.足球初速度的方向与球门线夹角的正切值tanθ=
【答案】
B
【解析】
如图,足球平抛运动的水平位移x=
不是足球的位移,所以A错。
由x=v0t,h=
gt2,得
,B正确。
足球的末速度
,所以C错误。
由图可知足球初速度方向与球门线的夹角为θ,tanθ=s/
=2s/L,故D错误。
所以本题选B。
评析:
本题考查平抛知识,难点是想象空间模型。
二、多选题(本大题共3小题,共12.0分)
5.我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。
舰载机总质量为3.0×104kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105N;弹射器有效作用长度为100m,推力恒定。
要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s。
弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则( )
A.弹射器的推力大小为1.1×106N
B.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108J
C.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107W
D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2
【答案】
ABD
【解析】
舰载机弹射过程中的加速度
选项D正确;对舰载机在水平方向受力分析,根据牛顿第二定律得:
F弹+F发-20%(F弹+F发)=ma,解得:
F弹=1.1×106N,选项A正确;由功的定义得:
W弹=F弹·x=1.1×108J,选项B正确;由速度公式得弹射器对舰载机的作用时间
s=2.5s,由功率的定义得:
P弹=
=4.4×107W,选项C错。
6.如下图所示为赛车场的一个水平“U”形弯道,转弯处为圆心在O点的半圆,内外半径分别为r和2r。
一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达A'B'线,有如图所示的①、②、③三条路线,其中路线③是以O'为圆心的半圆,OO'=r。
赛车沿圆弧路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力为Fmax。
选择路线,赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变,发动机功率足够大),则( )
A.选择路线①,赛车经过的路程最短
B.选择路线②,赛车的速率最小
C.选择路线③,赛车所用时间最短
D.①、②、③三条路线的圆弧上,赛车的向心加速度大小相等
【答案】
ACD
【解析】
路线①、②均由一半圆与两条直线构成,s1=πr+2r,s2=2πr+2r;路线③由一半圆构成,s3=2πr,所以A正确。
根据F=
有,vm=
路线①半径最小,路线②、③半径相等,得v2m=v3m=
v1m,B错。
根据
,得t2>t1>t3,C正确。
根据
得a1=a2=a3,D正确。
7.如下图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10-6C的正电荷。
两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F1和F2。
A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2kg(重力加速度取g=10m/s2;静电力常量k=9.0×109N・m2/C2,A、B球可视为点电荷,则()
A.支架对地面的压力大小为2.0N
B.两线上的拉力大小F1=F2=1.9N
C.将B水平右移,使M。
A。
B在同一直线上,此时两线上的拉力大小F1=1.225N,F2=1.0N
D.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1=F2=0.866N
【答案】
BC
【解析】
小球B和支架组成的整体,在三个力作用下平衡,故有:
FN+FAB=mBg,FAB=k
联立两式解得:
FAB=0.9N,FN=1.1N,根据牛顿第三定律可判断出A错。
小球A在四个力作用下平衡,如图(甲)所示。
(甲)由对称性可知F1=F2,在竖直方向上有:
2F1cos60°=2F2cos60°=mAg+FBA,解得F1=F2=1.9N,可见B正确。
当B球与M、A共线时,A球受力情况如图(乙)所示,
(乙)由几何关系可知rAB'=0.6m,FBA'=k
=0.225N。
将A球所受重力分解在MA和NA的方向上,由上述两个方向上分力的合力为零可得:
F1=1.225N,F2=1.0N,故C正确。
B球移至无穷远处时,A、B之间的库仑力忽略不计,对A球由三力平衡条件可求得F1=F2=mAg=1.0N,故D错。
评析 本题考查了库仑定律和共点力平衡问题,情景清晰,但计算量稍大。
题目难度中等,要求考生镇定、细心。
三、实验题探究题(本大题共2小题,共18.0分)
8.(10分)甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验,乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
图1 图2
(1)图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材,甲同学需在图中选用的器材 ;乙同学需在图中选用的器材 。
(用字母表示)
(2)乙同学在实验室选齐所需器材后,经正确操作获得如图2所示的两条纸带①和②。
纸带 的加速度大(填“①”或“②”),其加速度大小为 。
【答案】
(1)AB BDE
(2)① (2.5±0.2)m/s2
【解析】
(1)做“验证机械能守恒定律”实验时,需在图中选用:
A重锤,B电火花打点计时器;做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,需在图中选用:
B电火花打点计时器,D小车,E钩码。
(2)在纸带①中Δx1=1.0mm。
在纸带②中Δx2=0.5mm。
所以Δx1>Δx2再由Δx=aT2可得纸带①的加速度大,其值为
。
9.(10分)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。
图1
图2
(1)根据图1画出实验电路图;
(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示,电流表量程为0.6A,电压表量程为3V。
所示读数为:
① 、② 、③ 、④ 。
两组数据得到的电阻分别为 和 。
【答案】
(1)如图所示
(2)①0.10A ②0.24A ③2.00V ④0.27V(8.3±0.1)Ω (2.7±0.1)Ω[如填为“(2.7±0.1)Ω (8.3±0.1)Ω”也行]
【解析】
(1)图见答案。
(2)由图2可知,量程为0.6A的电流表的分度值为0.02A,采用“半格估读法”,①的读数为0.10A,②的读数为0.24A;量程为3V的电压表的分度值为0.1V,应采用“
估读”法,故③、④的读数分别为2.00V与0.27V。
因小灯泡通过的电流随其两端电压的增大而增大,故①与④、②与③分别对应,故由欧姆定律R=
可得两组数据得到的电阻分别为R1=
Ω=8.3Ω、R2=
Ω=2.7Ω。
四、计算题(本大题共3小题,共30.0分)
10.(16分)如下图所示,用一块长L1=1.0m的木板在墙和桌面间架设斜面,桌子高H=0.8m,长L2=1.5m。
斜面与水平桌面的倾角θ可在0~60°间调节后固定。
将质量m=0.2kg的小物块从斜面顶端静止释放,物块与斜面间的动摩擦因数μ1=0.05,物块与桌面间的动摩擦因数为μ2,忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。
(重力加速度取g=10m/s2;最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)求θ角增大到多少时,物块能从斜面开始下滑;(用正切值表示)
(2)当θ角增大到37°时,物块恰能停在桌面边缘,求物块与桌面间的动摩擦因数μ2;(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(3)继续增大θ角,发现θ=53°时物块落地点与墙面的距离最大,求此最大距离xm。
【答案】
(1)tanθ≥0.05
(2)0.8(3)1.9m
【解析】
(1)为使小物块下滑mgsinθ≥μ1mgcosθ ①θ满足的条件tanθ≥0.05 ②
(2)克服摩擦力做功Wf=μ1mgL1cosθ+μ2mg(L2-L1cosθ) ③由动能定理得mgL1sinθ-Wf=0 ④代入数据得μ2=0.8 ⑤(3)由动能定理得mgL1sinθ-Wf=
mv2 ⑥代入数据得v=1m/s ⑦H=
gt2t=0.4s ⑧x1=vtx1=0.4m ⑨xm=x1+L2=1.9m ⑩
11.(20分)小明同学设计了一个“电磁天平”,如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。
线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为N1。
线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直线圈平面向里。
线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I。
挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。
(重力加速度取g=10m/s2)
图1 图2
(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数N1至少为多少?
(2)进一步探究电磁感应现象,另选N2=100匝、形状相同的线圈,总电阻R=10Ω。
不接外电流,两臂平衡。
如图2所示,保持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度d=0.1m。
当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率
。
【答案】
(1)25
(2)0.1T/s
【解析】
(1)线圈受到安培力F=N1B0IL ①天平平衡mg=N1B0IL ②代入数据得N1=25 ③
(2)由电磁感应定律得
④
⑤由欧姆定律得I'=
⑥线圈受到安培力F'=N2B0I'L ⑦天平平衡
⑧代入数据可得
=0.1T/s ⑨
12.(22分)使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出,离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等。
质量为m,速度为v的离子在回旋加速器内旋转,旋转轨道是半径为r的圆,圆心在O点,轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度为B。
为引出离子束,使用磁屏蔽通道法设计引出器。
引出器原理如图所示,一对圆弧形金属板组成弧形引出通道,通道的圆心位于O'点(O'点图中未画出)。
引出离子时,令引出通道内磁场的磁感应强度降低,从而使离子从P点进入通道,沿通道中心线从Q点射出。
已知OQ长度为L,OQ与OP的夹角为θ。
(1)求离子的电荷量q并判断其正负;
(2)离子从P点进入,Q点射出,通道内匀强磁场的磁感应强度应降为B',求B';
(3)换用静电偏转法引出离子束,维持通道内的原有磁感应强度B不变,在内外金属板间加直流电压,两板间产生径向电场,忽略边缘效应。
为使离子仍从P点进入,Q点射出,求通道内引出轨迹处电场强度E的方向和大小。
【答案】
(1)
正电荷
(2)
(3)方向沿径向向外 Bv-
【解析】
(1)离子做圆周运动Bqv=
①q=
正电荷 ②
(2)如图所示
O'Q=R,OQ=L,O'O=R-r引出轨迹为圆弧,有B'qv=
③R=
④根据几何关系得R=
⑤
⑥(3)电场强度方向沿径向向外 ⑦引出轨迹为圆弧,有Bqv-Eq=
⑧E=Bv-
⑨