高考40年 高考全国1卷物理试题解析Word格式文档下载.docx
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是初位置弹簧的压缩量,
是当P离开静止位置的位移为
时弹簧的压缩量。
得
,F是x的一次函数,A正确。
【答案】15.A
16.如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm。
小球c所受库仑力的合力的方向平衡于a、b的连线。
设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则
A.a、b的电荷同号,
B.a、b的电荷异号,
C.a、b的电荷同号,
D.a、b的电荷异号,
【解析】画出c的受力图如下两种情况:
从力的方向可以判断:
a、b的电荷异号。
设小c所带电荷量的绝对值为
,设小球b所带电荷量的绝对值为
,则小球a所带电荷量的绝对值为kq,根据库仑定律
(此式中的k为静电力恒量,与题设k不同)有
,有根据力三角形与边三角形相似,有
,解得
,D正确。
【答案】16.D
17.如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中心,O为圆心。
轨道的电阻忽略不计。
OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆。
M端位于PQS上,OM与轨道接触良好。
空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);
再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'
(过程Ⅱ)。
在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则
等于A.
B.
C.
D.2
【解析】在过程Ⅰ中
,在过程Ⅱ中
二者相等,解得
=
。
【答案】17.B
18.如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R:
bc是半径为R的四分之一的圆弧,与ab相切于b点。
一质量为m的小球。
始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动,重力加速度大小为g。
小球从a点开始运动到其他轨迹最高点,机械能的增量为
A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR
【解析】当小球从a到c的过程中,根据动能定理
,已知
小球从c点运动到其轨迹最高点,设小球升高
,则
,得
此过程小球在水平方向上的位移
(根据竖直方向的运动算得),解得
根据机械能的增量为除重力外的外力即力F所做的功,小球从a点开始运动到其轨迹最高点,
【答案】18.C
19.如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。
将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。
下列说法正确的是
A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
【解析】A.开关闭合后的瞬间,铁芯内磁通量向右并增加,根据楞次定律,左线圈感应电流方向在直导线从南向北,其磁场在其上方向里,所以小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;
B、C直导线无电流,小磁针恢复图中方向。
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,电流方向与A相反,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确。
【答案】19.AD
20.2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。
根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100s时,它们相距约400km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈,将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星
A.质量之积B.质量之和C.速率之和D.各自的自转角速度
【解析】设两颗中子星相距为L,质量分别为
、
,轨道半径分别为
,根据万有引力提供向心力,有
,因为
,所以质量之和为
=24
(
),
,可求,B正确。
根据
,可求。
C正确;
可以求出两颗中子星互相绕着运动的角速度,不可以求出各自的自转角速度,D错误。
【答案】20.BC
21.图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2V。
一电子经过a时的动能为10eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。
A.平面c上的电势为零B.该电子可能到达不了平面f
C.该电子经过平面d时,其电势能为4eV
D.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
【解析】设相邻两条等势线之间的电势差为U0,根据从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV,
,所以
并且电势从a向f逐渐降低。
已知平面b上的电势为2V,所以平面c上的电势为零,A正确;
因为从a到f,电势降低
,所以电势能增大
,动能减少
,可能到达f;
但如果在a时速度方向在a平面内,加速度方向向左,就可能到达不了平面f,所以B正确。
从上图可以看出,该电子经过平面d时,其电势能为2eV,C错误;
该电子经过平面b时的动能是经过d时的2倍,所以速率是
倍。
【答案】21.AB
三、非选择题:
共174分,第22~32题为必考题,每个试题考生都必须作答。
第33~38题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:
共129分。
22.(5分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘:
一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;
托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数,当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;
当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为_______cm。
当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)。
【解析】游标卡尺的读数:
主尺读3.7cm,游标尺的第15个格与主尺某格对齐,所以读数为
,所以弹簧伸长为3.775cm。
弹簧的劲度系数为
【答案】22.(5分)3.77553.7
23.(10分)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性,所用器材有:
置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω:
电源E(6V,内阻可忽略):
电压表
(量程150mV):
定值电阻R0(阻值20.0Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω):
电阻箱R2(阻值范围0-999.9Ω):
单刀开关S1,单刀双掷开关S2。
实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃,将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0:
保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0:
断开S1,记下此时R2的读数,逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0°
C,实验得到的R2-t数据见下表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题:
(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到(填“a”或“b”)端;
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线:
(3)由图(b)可得到R1,在25℃-80°
C范围内的温度特性,当t=44.0℃时,可得R1=Ω;
(4)将Rt握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为Ω,则手心温度为℃。
【解析】电流要从小逐渐增大,所以,电阻要逐渐减小,初始位置在电阻最大处,即b。
【答案】23.(10分)
(1)b
(2)如图所示(3)450(4)620.033.0
24.(12分)一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空,当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动。
爆炸时间极短,重力加速度大小为g,不计空气阻力和火药的质量,求
(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间;
(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度
【解答】24.
(1)设烟花弹上升的初速度为v0,由题给条件有
①
设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t,由运动学公式有
②
联立①②式得
③
(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h1,由机械能守恒定律有E=mgh1④
火药爆炸后,烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动,设炸后瞬间其速度分别为v1和v2。
由题给条件和动量守恒定律有
⑤
⑥
由⑥式知,烟花弹两部分的速度方向相反,向上运动部分做竖直上抛运动。
设爆炸后烟花弹上部分继续上升的高度为h2,由机械能守恒定律有
⑦
联立④⑤⑥⑦式得,烟花弹上部分距地面的最大高度为
⑧
25.(20分)如图,在y>
0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E,在y<
0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。
一个氕核11H和一个氘核21H先后从y轴上y=h点以相同的动能射出,速度方向沿x轴正方向。
已知11H进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角为60°
,并从坐标原点O处第一次射出磁场。
11H的质量为m,电荷量为q不计重力。
求
(1)11H第一次进入磁场的位置到原点O的距离
(2)磁场的磁感应强度大小
(3)12H第一次离开磁场的位置到原点O的距离
【答案】25.
(1)
在电场中做类平抛运动,在磁场中做圆周运动,运动轨迹如图所示。
设
在电场中的加速度大小为a1,初速度大小为v1,它在电场中的运动时间为t1,第一次进入磁场的位置到原点O的距离为s1。
由运动学公式有
①
由题给条件,
进入磁场时速度的方向与x轴正方向夹角
进入磁场时速度y分量的大小为
联立以上各式得
④
(2)
在电场中运动时,由牛顿第二定律有
进入磁场时速度的大小为
,由速度合成法则有
设磁感应强度大小为B,
在磁场中运动的圆轨道半径为R1,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有
由几何关系得
⑨
(3)设
在电场中沿x轴正方向射出的速度大小为v2,在电场中的加速度大小为a2,由题给条件得
⑩
由牛顿第二定律有
⑪