全国1卷物理试题解析docWord格式.docx
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【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qc,设小球b所带电荷量的绝对值为q,,则小球a所带电荷量
kQq
的绝对值为kq,根据库仑定律Fr2(此式中的k为静电力恒量,与题设k不同)有
4
Fac
k
9
,有根据力三角形与边三角形相似,
Fbc
,解得k
2764,D正确。
有Fbc
【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,O
M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BB等于
5
7
D.2
A.4
B.2
C.4
【解析】在过程Ⅰ中
__
t
B
r
qIt
,在过程
E
RR
R
Ⅱ中q
(B'
B)
r2
B3
。
二者相等,解得B=2
【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.6mg
【解析】当小球从a到c的过程中,根据动能定
理F(2RR)mgR
,已知F
mg,解得vc2gR
mvc
小球从c点运动到其轨迹最高点,设小球升高h,
则mgh0
,得h
2R。
此过程小球在水平
方向上的位移x
1at2
,其中a
F
g,t
2h
2R
m
g
(根据竖直方向的运动算得),解得x2R
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,E机WFF(2RRx)5mgR
6
【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m1、m2,轨道半径分别为r1、r2,根据万有引力提
供向心力,有
Gm1m2
m1
r1
m2
r2
,因为r1r2
L,
L2
所以质量之和为m1
2L2
2L3
G
(r1
r2)=G,其中
8
(T
s),L400km,可求,B
正
T=24
12
确。
根据vr,得v1
v2
r2)L,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6
eV。
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4e
V
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,We3U06eV,所以U02V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4U08V,所以电势能
增大8eV,动能减少8eV,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2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。
10
(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
11
尺的第15个格与主尺某格对齐,所以读数
为0.05150.75mm,所以弹簧伸长为3.775cm。
0.100
9.80
弹簧的劲度系数为kx
3.775
102
N/m53.7N/m
【答案】22.(5分)3.775
53.7
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
20.0Ω),滑动变阻器R
(阻值
(最大阻值为1
000Ω):
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/25.030.040.050.060.070.080.0
℃
R/
900.680.500.390.320.270.240.
Ω
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
13
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
14
h2,由机
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E1mv02①
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
0v0
gt
②
联立①②式得t
2E③
(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
v
由题给条件和动量守恒定律有
1mv12
1mv22
⑤
⑥
mv1
mv2
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
121
械能守恒定律有4mv12mgh2⑦
15
联立④⑤⑥⑦式得,烟花弹上部分距地面的最大高度为hh1h22Emg⑧
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)11H在电场中做类平抛运动,
a1t1
在磁场中做圆周运动,运动轨迹如图所示。
设11H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
s1v1t1①
h
1a1t12
由题给条件,轴正方向夹角
量的大小为
11H进入磁场时速度的方向与x
160。
1H进入磁场时速度y分
v1tan1③
联立以上各式得s1233h④
(2)11H在电场中运动时,由牛顿第二定律
有qEma1⑤
设11H进入磁场时速度的大小为
v1,由速度合
成法则有v1v1
(a1t1)⑥
设磁感应强度大小为B,11H在磁场中运动的
圆轨道半径为
R1,由洛伦兹力公式和牛顿
mv2
第二定律有
qv1B
R⑦
17
由几何关系得s1
2R1sin1⑧
联立以上各式得B
6mEqh
⑨
(3)设21H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2
1⑩
(2m)v
由牛顿第二定律有qE2ma2?
设21H第一次射入磁场时的速度大小为v2,速度的方向与x轴正方向夹角为2,入射点
到原点的距离为s2,在电场中运动的时间
为t2。
由运动学公式有s2
v2t2?
?
a2t2
sin2
a2t2
v2v2
(a2t2)?
联立以上各式得s2
s1,
21,v2
22
v1?
18
设21H在磁场中做圆周运动的半径为R2,由⑦?
式及粒子在匀强磁场中做圆周运动
的半径公式得R2
2R1?
qB
所以出射点在原点左侧。
设
21H进入磁场的
入射点到第一次离开磁场的出射点的距离
为s2,由几何关系有s2
2R2sin
2?
联立④⑧?
式得,1H第一次离开磁场时得位置到原点O的距离为
s2s2
(2-1)h
(二)选考题:
共45分。
请考生从2道物理题、
2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)如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、
④到达状态e,对此气体,下列说法
正确的是(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)。
19
A.过程①中气体的压强逐渐减小
B.过程②中气体对外界做正功
C.过程④中气体从外界吸收了热量D.状态c、d的内能相等
E.状态d的压强比状态b的压强小【解析】对于E,连接Od交ab于b’,Od是等压线,则PdPb'
,又ab是等容线,因
为Tb>
Tb’,所以PbPb'
。
所以PbPd,D正确。
其余比较容易,不赘述。
【答案】33.
(1)BDE
(2)(10分)如图,容积为V的汽缸由导
20
热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。
开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0,现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积
为V8时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6,不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。
求流入汽缸内液体的质量。
【答案】33.
(2)设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V1,压强为p1;
下方气体的体积为V2,压强为p2,在活塞下移的过程中,活塞上下方气体的温度均保持不变。
由玻意耳定律
得p0
p1V1①
p0
p2V2②
21
由已知条件得V1
V③
V2
④
24
设活塞上方液体的质量为m,由力的平衡条
件得p2Sp1Smg⑤
联立以上各式得m15p0S⑥
26g
34.[物理一选修3-4)(15分)
(1)(5分)如图,△ABC为一玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°
,一束红光垂直
AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60°
,则玻璃对红光的折射率为_____。
若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角__
____(“小于”“等于”或“大于”)60°
sini
sin600
,因为同一玻璃对蓝
【解析】n
sin30
03
sinr
光的折射率大于红光,所以大于。
【答案】34.
(1)3大于
(2)(10分)一列简谐横波在t=13s时的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中
的两个质点,图(b)是质点Q的振动图像。
(i)波速及波的传播方向;
(ii)质点Q的平衡位置的x坐标。
【解答】34.
(2)(i)由图(a)可以看出,该波
的波长为
36cm①
由图(b)可以看出,周期为T=2s②
波速为v
18cm/s③
T
由图(b)知,当t
31s时,Q点向上运动,结
合图(a)可得,波沿负方向传播。
(ii)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别
为x
PQ
由图(a)知,x=0处
A
,
、x
yAsin(30
)
因此xP
30
3cm④
360
由图(b)知,在t=0时Q点处于平衡位置,
经t
31s,其振动状态向x轴负方向传播至P
点处,由此及③式有xQxPvt6cm⑤
由④⑤式得,质点
Q的平衡位置的x坐标
为xQ=9cm⑥
23
【波函数法】
(i)同上
(ii)Q点的振动方程
(因为波向
yAcos(t
左传播)
波函数为y
cos(2t
2x),将T
2s,
0.36m代入
x)对比波函数有
2,解得
得ycos(t
0.36x
x0.09m
(写于2018-6-23星期六)
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