湖北省武汉市2015届高中毕业生五月模拟考试理科综合物理试题(一)


武汉市 2015 届高中毕业生五月模拟考试

理科综合试卷物理部分

第Ⅰ卷
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 14~18 题只有一项符合 题目要求,第 19~21 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.关于经典力学的局限性,下列说法正确的是(A) A.经典力学不能很好地描述微观粒子运动的规律 B.地球以 3 ? 104 m/s 的速度绕太阳公转时,经典力学就不适用了 C.在所有天体的引力场中,牛顿的引力理论都是适用的 D.20 世纪初,爱因斯坦建立的相对论完全否定了经典力学的观念和结论

15.某小型发电厂输出电压为 u ? 220 2 sin100πt (V) 的交流电,经过升压变压器输送到较远的地 区后,再经过降压变压器输给用户使用,如图所示。已知变压器都是理想变压器,升压变压器和降 压变压器的匝数比分别为 1:n 和 n:1,下列说法中正确的是(B)

A.降压变压器中原线圈的导线比副线圈的要粗 C.升压变压器原线圈中的电流大于降压变压器副线圈中的电流 B.若用户得到的电压(有效值)为 220V,则降压变压器的匝数比大于 n:1 D.若用户增加时,输电线上分得的电压将增加 16.如图所示,完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置,甲的圆心为 O1,乙的圆心为 O2,在 两环圆心的连线上有 a、b、c 三点,其中 aO1=O1b=bO2=O2c,此时 a 点的磁感应强度大小为 B1, b 点的磁感应强度大小为 B2。当把环形电流乙撤去后,c 点的磁感应强度大小为(C)

A. B2 ? B1

B. B1 ?

B2 2

C. B2 ?

B1 2

D.

B1 3

理科综合试题物理部分第 1 页(共 9 页)

17.如左图所示,两个带电量分别为 2q 和-q 的点电荷固定在 x 轴上,相距为 2L。下列图象中,两 个点电荷连线上场强大小 E 与 x 关系的图象可能是(C)

18.如图所示,一固定的细直杆与水平面的夹角为 ? ? 15 ,一个质量忽略不计的小轻环 C 套在直
o

杆上,一根轻质细线的两端分别固定于直杆上的 A、B 两点,细线依次穿过小环甲、小轻环 C 和小 环乙,且小环甲和小环乙分居在小轻环 C 的两侧。调节 A、B 间细线的长度,当系统处于静止状态 时 ? ? 45o 。不计一切摩擦。设小环甲的质量为 m1,小环乙的质量为 m2,则 m1:m2 等于(B)

A. tan 15 ?

B. tan 30 ?

C. tan 60 ?

D. tan 75 ?

19. 一质点做直线运动的位移 s 与时间 t 的关系如图所示。 质点在 3~10s 内的平均速度与哪一时刻的 瞬时速度近似相等(BC) A、第 3s 末 B、第 5s 末 C、第 7s 末 D、第 9s 末

20.某蹦床运动员在一次蹦床运动中仅在竖直方向运动,如图为蹦床对该运动员的作用力 F 随时间 t 的变化图象。不考虑空气阻力的影响,下列说法正确的是(BC) A.t1 至 t2 过程内运动员和蹦床构成的系统机械能守恒 B.t1 至 t2 过程内运动员和蹦床构成的系统机械能增加 C.t3 至 t4 过程内运动员和蹦床的势能之和增加 D.t3 至 t4 过程内运动员和蹦床的势能之和先减小后增加 理科综合试题物理部分第 2 页(共 9 页)

21.如图所示,在 x 轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为 B,在原点 O 处有一粒 子源,t=0 时刻沿纸面内的各个方向同时发射一群速率相同、质量为 m、电荷量为+q 的粒子,其中 一个与 x 轴正方向成 600 角射入磁场的粒子在 t1 时刻到达 A 点(图中未画出) ,A 点为该粒子运动过 程中距离 x 轴的最远点,且 OA=L。不计粒子间的相互作用和粒子的重力,下列结论正确的是(BD)

A.粒子的速率为

qBL 2m

B. 粒子的速率为

3qBL 3m

1 圆周上 4 1 D. t1 时刻仍在磁场中的所有粒子均处在以 O 点为圆心、L 为半径的 圆周上 3
C. t1 时刻仍在磁场中的所有粒子均处在以 O 点为圆心、L 为半径的

第Ⅱ卷
三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第 22 题~第 32 题为必考题,每个试题考生都必须做 答。第 33 题~第 40 题为选考题,考生根据要求做答。 (一)必考题(共 129 分) 22. (6 分)用如图所示的电路可同时测量定值电阻和电压表最小量程的内电阻。图中 V1、V2 为两 块相同规格的多量程待测电压表,Rx 为较大阻值的待测定值电阻,A 为电流表,R 为滑动变阻器,E 为电源,S 为电键。

(1)将两块电压表均调至最小量程,闭合电键 S,移动滑动变阻器的滑片 P 至适当位置,记录下电 流表 A 的示数 I、电压表 V1 和 V2 的示数 U1 和 U2, 则电压表最小量程的内电阻 RV= 待测定值电阻的阻值 Rx= 22. (6 分) 理科综合试题物理部分第 3 页(共 9 页) 。 ,

(2)根据现有的实验条件提出一条减小实验误差的措施:

(1)

U1 U 2 U ?U2 ? ? I ? RV ? 1 RV RV I

U 2 ? U1 Rx U 2 ? U12 ? ? Rx ? 2 U1 RV IU1
(2)对结果多次测量取平均值;电压表 V1 调至最小量程、电压表 V2 调至较大量程。 23. (9 分)某实验小组设计了如图 1 所示的实验装置,一根轻质细绳绕过定滑轮 A 和轻质动滑轮 B 后,一端与力传感器相连,另一端与小车相连。动滑轮 B 下面悬挂一个钩码。

某次实验中,由静止开始向右拉动纸带的右端,使小车向右加速运动,由传感器测出细绳对小车的 拉力为 F=0.69N,打点计时器打出的纸带如图 2 所示,打点计时器使用交流电的频率为 f=50Hz,重 力加速度为 g=10m/s2,试回答下列问题:

(1)打点计时器打下标号为“3”的计数点时,小车的速度 v3= 留 1 位小数) ;

1.62

m/s (保留 3 位有效数字); 3.0 m/s2(保

(2)要求尽可能多的利用图 2 中的数据计算小车运动的加速度大小 a,结果是 a=

(3)不计轻绳与滑轮及轴与滑轮之间的摩擦,动滑轮 B 下面所悬挂钩码的质量 m= 0.12 kg。 23. (9 分) (1)ABC (2)①1.62 ②3.0 ③0.12

24. (14 分)空间站是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人 航天器。如图所示,某空间站在轨道半径为 R 的近地圆轨道 I 上围绕地球运行,一宇宙飞船与空间 站对接检修后再与空间站分离,分离时宇宙飞船依靠自身动力装置在很短的距离内加速,进入椭圆 轨道 II 运行。 已知椭圆轨道的远地点到地球球心的距离为 3.5R, 地球质量为 M, 万有引力常量为 G, 求 (1)空间站围绕地球运行的周期。 (2)分离后飞船在椭圆轨道上至少运动多长时间才有机会和空间站进行第二次对接?

理科综合试题物理部分第 4 页(共 9 页)

24. (14 分)解答: (1)设空间站在轨道 I 上运行周期为 T1 ,万有引力提供空间站做圆周运动的向心力,则:

G

m空 M 2? 2 = m空 ( ) R 2 R T1

4分

解得: T1 ? 2?

R3 GM
3.5 R ? R 9 ? R 2 4

2分 1分

(2) 航天飞船所在椭圆轨道的半长轴: L ?

设航天飞船在轨道 II 上运动的周期为 T2 ,由开普勒第三定律: ( 解得: T2 =

T2 2 L ) ? ( )3 T1 R

4分

27 T1 8

要完成对接,飞船和空间站须同时到达椭圆轨道的近地点,故所需时间: t ? 27T1 1 分 解得: t ? 54?

R3 GM

2分

25. (18 分)如图所示,两根完全相同的光滑金属导轨 OP、OQ 固定在水平桌面上,导轨间的夹角 为 ? ? 74? 。导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为 B0 ? 0.2T 。t=0 时刻, 一长为 L=1m 的金属杆 MN 在外力作用下以恒定速度 v ? 0.2m/s 从 O 点开始向右滑动。在滑动过程 中金属杆 MN 与导轨接触良好,且始终垂直于两导轨夹角的平分线,金属杆的中点始终在两导轨夹 角的平分线上。导轨与金属杆单位长度的电阻均为 r0 ? 0.1? 。求 (1)t=2s 时刻,金属杆中的电流强度 I; (2)0~2s 内,闭合回路中产生的焦耳热 Q; (2)若在 t ? 2s 时刻撤去外力,为保持金属杆继续以 v ? 0.2m/s 做匀速运动,在金属杆脱离导轨前 可采取将 B 从 B0 逐渐减小的方法,则磁感应强度 B 应随时间怎样变化(写出 B 与 t 的关系式)?

理科综合试题物理部分第 5 页(共 9 页)

25.(18 分)解答: (1)在 t 时刻,连入回路的金属杆的长度: L ? 2vt ? tan 37? ? 1.5vt 回路的电阻: R ? 2 ? vt ? tan 37? ? 回路的电动势: E ? B0 Lv 回路的电流强度: I ? 联立解得: I ? 0.15A 1分 2分

? ?

vt ? ? ? r0 ? 0.4vt cos37? ?
2分 2分 2分
2

E ? 0.75v R

(2)由于电流恒定,在 t 时刻回路消耗的电功率: P ? I R ? 1.8 ?10 t 0~2s 内回路消耗的平均电功率: P ?

?3

2分 1分 1分

P ? 1.8 ? 10?3 W 2

回路产生的热量: Q ? P ? t ? 3.6 ?10?3 J

(3)在 t ? 2s 时刻撤去外力后,因金属杆做匀速运动,故光滑金属杆不再受到安培力作用,回路电 流为零,任一时刻回路磁通量相等: ?1 ? ?2 三角形回路的面积: S ? 2分

L ? vt 3v 2t 2 ? 2 4

t1 ? 2s 时刻回路的磁通量: ?1 ? B0 ?

3v 2t12 4

1分

t 时刻回路的磁通量: ?2 ? B ? 联立解得: B ?

3v 2t 2 4
10 s) 3

1分

0.8 t2

(2s ? t ?

1分

(二)选考题:共 45 分。请考生从给出的 3 道物理题、3 道化学题、2 道生物题中每科任选一题做 答,并用 2B 铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号 一致,在答题卡选答区域指定位置答题。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) (6 分)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示,横轴表示时间 t,纵轴表示温度 T。 下列判断正确的有 ABD (填正确答案标号。选对 1 个得 3 分,选对 2 个得 4 分,选对 3 个得 6 理科综合试题物理部分第 6 页(共 9 页)

分;每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分)

A.固体甲一定是晶体,固体乙一定是非晶体 B.固体甲不一定有确定的几何外形,固体乙一定没有确定的几何外形 C.在热传导方面固体甲一定表现出各向异性,固体乙一定表现出各向同性 D.固体甲和固体乙的化学成分有可能相同 E.图线甲中 ab 段温度不变,所以甲的内能不变 (2)(9 分)如图所示,“T”形活塞将绝热气缸内的气体分隔成 A、B 两部分,活塞左右两侧截面积 分别为 S1、S2,活塞至气缸两端底部的距离均为 L,活塞与缸壁间无摩擦。气缸上 a、b 两个小孔用 细管(容积不计)连通。初始时缸内气体的压强等于外界大气压强 P0,温度为 T0。现对缸内气体缓 慢加热,发现活塞向右移动了?L 的距离(活塞移动过程中不会经过小孔),求缸内气体的温度。

(2) (9 分)解答: 设末态时缸内气体的压强为 P,体积为 V,温度为 T,以活塞为研究对象:

P(S1 ? S2 ) ? P 0 (S1 ? S2 )
由盖· 吕萨克定律:

即: P ? P 0

3分 1分 1分 1分 3分

V0 V ? T0 T

式中: V0 ? (S1 ? S2 ) L

V ?( S 1 ? S 2 ) L? ( S 1 ? S 2) ? ? L
? ? 联立解得: T ? ?1 ? ( S1 -S2 )?L ? T0 ? ( S1 ? S2 ) L ?
34.[物理——选修 3-4](15 分)

(1)(6 分)一列简谐横波沿 x 轴方向传播,在 t =0 时刻的波形如图所示,t=0.1s 时,波形上 P 点 的速度恰好第一次达到与 t =0 时刻的速度等值反向。 若波沿 x 轴正方向传播, 则波速 v = 若波沿 x 轴负方向传播,则波速 v = 30 m/s。 理科综合试题物理部分第 7 页(共 9 页) 20 m/s;

(2) (9 分)现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆 向返回,标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的,反光膜内均匀分布 着直径为 10μm 的细玻璃珠, 一束与主光轴 MN 平行的入射光经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和 入射光平行,如图所示。 (ⅰ)若玻璃珠的折射率为 n ? 3 ,则入射光射入玻璃珠时的入射角为多大? (ⅱ)制作“回归反光膜”所用的玻璃珠折射率 n′至少为多大? (2) (9 分)解答: ①设入射光射入玻璃珠时的入射角为 i,折射角为 r,由折射定律: n ? 由几何关系: i ? 2r 解得: i ? 60? 1分 2分

sin i sin r

2分

②如图所示,考虑临界情况,设折射角为 C,则: sin C ? 由几何关系: 2C ? 90? 解得: n? ? 2 1分 1分

1 n?

2分

35.[物理——选修 3-5](15 分) (1)(6 分)关于原子核的结合能,下列说法正确的是 ABC (填正确答案标号。选对 1 个得 3 分,选对 2 个得 4 分,选对 3 个得 6 分;每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) A.核子结合成原子核时核力做正功,将放出能量,这部分能量等于原子核的结合能 B.原子核的结合能等于使其分解为核子所需的最小能量 C.一重原子核衰变成 α 粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 D.结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量 E.核子结合成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能

(2) (9 分)如图所示,一质量为 M=3.0kg 的玩具小车在光滑水平轨道上以 v0=2.0m/s 的速度向右运 理科综合试题物理部分第 8 页(共 9 页)

动,一股水流以 u=2.4m/s 的水平速度自右向左射向小车左壁,并沿左壁流入车箱内,水的流量为 b=0.4kg/s。

(ⅰ)要改变小车的运动方向,射到小车里的水的质量至少是多少? (ⅱ)当射入小车的水的质量为 m0=1.0kg 时,小车的速度和加速度各是多大? (2) (9 分)解答: (ⅰ)当车速为 0 时,设水的质量为 m,以水平向右为正方向,由动量守恒定律:

Mv0 ? mu ? 0
解得:m=2.5 kg (ⅱ)解法 1:

2分 1分

当车中水的质量为 m0=1.0kg 时,小车的速度设为 v,由动量守恒定律:

Mv0 ? m0u ? (M ? m0 )v
解得:v=0.9m/s

2分 1分

此时,小车与水的总质量为 M+m0,由牛顿第二定律:F=(M+m0)a 1 分 对质量为Δ m 的水,由动量定理:FΔ t=Δ m(v+u) 联立解得:a=0.33m/s2 1分 1分

理科综合试题物理部分第 9 页(共 9 页)


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