2016年高考理综物理全国卷1含答案2092.pdf

绝密启用前 2016 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合物理（全国卷）注意事项：1答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2回答选择题时，选出每小题答案后，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，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。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 1417 题只有一项符合题目要求，第 1821 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【D】A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大 B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大 C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变 D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变 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【D】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 3、1 和4，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【B】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【B】A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h 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【BC】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【BD】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【AB】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 vt 图像如图所示。已知两车在 t3 s 时并排行驶，则【BD】A.在 t1 s 时，甲车在乙车后 B.在 t0 时，甲车在乙车前 7.5 m C.两车另一次并排行驶的时刻是 t2 s D.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为 40 m 三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第 2225 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 3335 题为选考题，考生根据要求作答。(一)必考题(共 47 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20 Hz、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f，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。图(a)(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用 f 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f，打出 C 点时重物下落的速度大s1s22小为f，重物下落的加速度大小为(s3s1)f 2。s2s3212图(b)(2)已测得 s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；当地重力加速度大小为 9.80 m/s2，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 f 为 40_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 Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9)，直流电源(输出电压为 U，内阻不计)，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1000)，滑动变阻器 R2(最大阻值为 2000)，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,Ic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。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器R2_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：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 650.0；滑动变阻器的滑片应置于 b(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏_。将开关向 c(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。(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，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，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。解：(1)设导线的张力大小为 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 2mgsinN1TF N12mgcos 对于 cd 棒，同理有 mgsinN2T N2mgcos 取立式得 Fmg（sin3cos）(2)由安培力公式得FBIL 这里 I 是回路 abdca 中的感应电流。ab 棒上的感应电动势为 EBLv 式中，v 是 ab 棒下滑速度的大小。由欧姆定律得 I ER联立式得 v(sin3cos)mgRB2L225.(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 R 的光滑圆弧轨道相切于56C 点，AC7R，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，最高到达 F 点，AF4R。已知 P与直轨道间的动摩擦因数 ，重力加速度大小为 g。(取 sin37，cos37)143545(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 R、竖直相距 R。72求 P 运动到 D 点时速度的大小和改变后P 的质量。解：(1)根据题意知，B、C 之间的距离l 为 l7R2R 设 P 到达 B 点时的速度为vB，由动能定理得 mglsinmglcos mv 122B式中37。联立式并由题给条件得 vB2 g(2)设 BEx，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 mgxsinmgxcosEp0 mv 122BE、F 之间的距离 l14R2Rx 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 Epmgl1sinmgl1cos0 联立式并由题给条件得 xR EpmgR 125(3)设改变后 P 的质量为 m1。D 点与 G 点的水平距离 x1和竖直距离 y1分别为 x1 R Rsin 7256y1R R Rcos 5656式中，已应用了过 C 点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为 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 y1 gt2 12x1vDt 联立式得 vD 355g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 m1v m1v m1g(R Rcos)122C122D5656P 由 E 点运动到 C 点的过程中，同理，由动能定理有 Epm1g(x5R)sinm1g(x5R)cos m1v 122C联立式得 m1 m 13(二)选考题：共 15 分。请考生从给出 3 道物理题任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。33.【物理选修 33】(15 分)(1)(5 分)关于热力学定律，下列说法正确的是 BDE。(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 p 与气泡半径 r 之间的关系为 p，其中0.070 N/m。现让水下 10 m 处一半径为 0.50 cm 的气2r泡缓慢上升。已知大气压强 p01.0105 Pa，水的密度1.0103 kg/m3，重力加速度大小 g10 m/s2。()求在水下 10 m 处气泡内外的压强差；()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。解：()当气泡在水下 h10 m 处时，设其半径为 r1，气泡内外压强差为 p1，则p1 2r1代入题给数据得p128 Pa ()设气泡在水下 10 m 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，气泡内空气的压强为 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，根据玻意耳定律有 p1V1p2V2 由力学平衡条件有 p1p0ghp1 p2p0p2 气泡体积 V1和 V2分别为 V1 r 433 1V2 r 433 2联立式得()3 r1r2p0p2ghp0p1由式知，pip0，i1，2，故可略去式中的 pi项。代入题给数据得 2132 1.334.【物理选修 34】(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 ACE。(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。43()求池内的水深；()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)。解：()如图，设到达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 4390。由折射定律有 nsinisin 由几何关系有 sini ll2h2式中，l3 m，h 是池内水的深度。联立式并代入题给数据得 h m26 m 7()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45。由折射定律有 nsinisin 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 sini aa2h2xlah 式中 h2 m。联立式得 x(31)m0.7 m 72335.【物理选修 35】(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ACE。(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，重力加速度大小为 g。求()喷泉单位时间内喷出的水的质量；()玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。解：()设 t 时间内，从喷口喷出的水的体积为 V，质量为 m，则 mV Vv0St 由式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为 v0S mt()设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为 h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为 v。对于t 时间内喷出的水，由能量守恒得(m)v2(m)gh(m)v 12122 0在 h 高度处，t 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 p(m)v 设水对玩具的作用力的大小为 F，根据动量定理有 Ftp 由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得 FMg 联立式得 h v2gM2g22vS2