2010年高考理科綜合能力測(cè)試題(全國(guó)卷)物理部分答案及解析 江蘇省特級(jí)教師 戴儒京 本試題卷分選擇題和非選擇題兩部分,時(shí)量150分鐘,滿分300分,其中物理110分。
二、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的有多個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。)
14.在電磁學(xué)發(fā)展過(guò)程中,許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)。下列說(shuō)法正確的是( ?。?/span>
A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng);法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象
B.麥克斯韋預(yù)言了電磁波;楞次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在
C.庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律:密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值
D.安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律:洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律
【答案】AC
【解析】A、C正確。B中,應(yīng)是:赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,C應(yīng)是:洛倫茲發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律,安培發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律,所以B、D錯(cuò)誤。
本題考查物理學(xué)史知識(shí)。
15.一根輕質(zhì)彈簧一端固定,用大小為的力壓彈簧的另一端,平衡時(shí)長(zhǎng)度為;改用大小為的力拉彈簧,平衡時(shí)長(zhǎng)度為。彈簧的拉伸或壓縮均在彈性限度內(nèi),該彈簧的勁度系數(shù)為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根據(jù)胡克定律有:,,解得:k=。
本題考查彈簧的胡克定律。注意:一個(gè)是壓縮,一個(gè)是伸長(zhǎng)。
16.如圖所示,在外力作用下某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的圖象為正弦曲線。從圖中可以判斷( ?。?/span>
A.在時(shí)間內(nèi),外力做正功
B.在時(shí)間內(nèi),外力的功率逐漸增大
C.在時(shí)刻,外力的功率最大
D.在時(shí)間內(nèi),外力做的總功為零
【答案】AD
【解析】A正確,因?yàn)樵?/span>時(shí)間內(nèi),物體做加速運(yùn)動(dòng),外力與位移方向相同,所以外力做正功。B錯(cuò)誤,根據(jù)P=Fv和圖象斜率表示加速度,,則,加速度對(duì)應(yīng)合外力,即,所以功率,當(dāng)t=450時(shí),功率最大,外力的功率先增大后減小。C錯(cuò)誤,因?yàn)榇藭r(shí)速度為0, 所以此時(shí)外力的功率為零。D正確,根據(jù)動(dòng)能定理,在時(shí)間內(nèi),外力做的總功。所以本題選AD。
本題考查速度圖象和功及功率的綜合知識(shí)。
17.靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器。某除塵器模型的收塵板是很長(zhǎng)的條形金屬板,圖中直線為該收塵板的橫截面。工作時(shí)收塵板帶正電,其左側(cè)的電場(chǎng)線分布如圖所示;粉塵帶負(fù)電,在電場(chǎng)力作用下向收塵板運(yùn)動(dòng),最后落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來(lái)靜止于點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,下列4幅圖中可能正確的是(忽略重力和空氣阻力)( )
【答案】A
【解析】粉塵的受力方向應(yīng)該沿P點(diǎn)所在的電場(chǎng)線的切線方向,所以,從靜止開始運(yùn)動(dòng),應(yīng)沿P點(diǎn)所在的電場(chǎng)線的切線方向,所以只有A正確。
本題考查電場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)綜合知識(shí)。
18.如圖所示,一物塊置于水平地面上。當(dāng)用與水平方向成角的力拉物塊時(shí),物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)改用與水平方向成角的力推物塊時(shí),物塊仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若和的大小相等,則物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為( ?。?/span>
A. B. C. D.1-
【答案】B
【解析】物體受重力mg、支持力N、摩擦力f、已知力F,處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件,有,,聯(lián)立解得:,選B。
本題考查受力分析和力的平衡。
19.電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)圖線如圖所示,圖中u為路端電壓,I為干路電流,a、b為圖線上的兩點(diǎn),相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為、。由圖可知、的值分別為( ?。?/span>
A.、 B.、 C.、 D.、
【答案】D
【解析】電源效率,E為電源的電動(dòng)勢(shì),根據(jù)圖象可知Ua=,Ub=,所以選項(xiàng)D正確。
本題考查電源的效率及用圖象法(伏安法)求電源電動(dòng)勢(shì)。
20.太陽(yáng)系中的8大行星的軌道均可以近似看成圓軌道。下列4幅圖是用來(lái)描述這些行星運(yùn)動(dòng)所遵從的某一規(guī)律的圖像。圖中坐標(biāo)系的橫軸是,縱軸是;這里T和R分別是行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑,和分別是水星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期和相應(yīng)的圓軌道半徑。下列4幅圖中正確的是( ?。?/span>
【答案】B
【解析】根據(jù)開普勒定律,行星運(yùn)動(dòng)軌道半徑的3次方與周期的平方之比是定值,即,所以,取對(duì)數(shù),,得,圖象的斜率為,并且過(guò)原點(diǎn),所以選B。
本題考查開普勒定律及對(duì)數(shù)運(yùn)算和圖象斜率。
21.如圖所示,兩個(gè)端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置,相對(duì)的端面之間有一縫隙,鐵芯上繞導(dǎo)線并與電源連接,在縫隙中形成一勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一銅質(zhì)細(xì)直棒ab水平置于縫隙中,且與圓柱軸線等高、垂直。讓銅棒從靜止開始自由下落,銅棒下落距離為0.2R時(shí)銅棒中電動(dòng)勢(shì)大小為E1,下落距離為0.8R時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小為E2。忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng)。關(guān)于、的大小和銅棒離開磁場(chǎng)前兩端的極性,下列判斷正確的是( ?。?/span>
A.>,a端為正
B.>,b端為正
C.<,a端為正
D.<,b端為正
【答案】D
【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:,如下圖,,
,又根據(jù),,,所以,,所以。
再根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)閺?/span>a向b,因ab是電源內(nèi)部,所以b端為正,本題選D。
本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律和右手定則及棒的速度和有效長(zhǎng)度的計(jì)算。
三、非選擇題(包括必考題和選考題兩部分。第22題~第32題為必考題,每個(gè)試題考生都必須做答。第33題~第38題為選考題,考生根據(jù)要求做答。)
(一)必考題(11題,共129分,其中物理4題47分)
22.(4分)
圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖?,F(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平?;卮鹣铝袉?wèn)題:
?。?/span>1)為完成此實(shí)驗(yàn),除了所給的器材,還需要的器材有_____。(填入正確選項(xiàng)前的字母)
A.米尺
B.秒表
C.0~12V的直流電源
D.0~I2V的交流電源
?。?/span>2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有______。(寫出兩個(gè)原因)
【答案】(1)AD(2)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦,用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差,計(jì)算勢(shì)能變化時(shí),選取始末兩點(diǎn)距離過(guò)近,交流電頻率不穩(wěn)定。
【解析】(1)用A項(xiàng)米尺測(cè)量長(zhǎng)度,用D項(xiàng)交流電源供打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用。(2)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦,用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有誤差,計(jì)算勢(shì)能變化時(shí),選取始末兩點(diǎn)距離過(guò)近,交流電頻率不穩(wěn)定。
23.(11分)
用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻,在給定溫度范圍內(nèi),其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學(xué)將和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮?/span>、連成圖1虛線框內(nèi)所示的電路,以使該電路的等效電阻的阻值隨所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的,且具有合適的阻值范圍。為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì),他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下的阻值,測(cè)量電路如圖1所示,圖中的電壓表內(nèi)阻很大。的測(cè)量結(jié)果如表1所示。
回答下列問(wèn)題:
?。?/span>1)根據(jù)圖1所示的電路,在圖2所示的實(shí)物圖上連線。
?。?/span>2)為了檢驗(yàn)與t之間近似為線性關(guān)系,在坐標(biāo)紙上作-t關(guān)系圖線
(3)在某一溫度下,電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖3. 4所示。電流表的讀數(shù)為____,電壓表的讀數(shù)為___。此時(shí)等效電阻的阻值為___:熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為____。
【答案】(1)如圖所示(2)如圖所示(3)115.0mA,5.00V,43.5Ω,64.0℃
【解析】(3)電流表讀數(shù)115.0mA,電壓表讀數(shù)5.0V,電阻。對(duì)照?qǐng)D象得溫度為。
本題考查伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)的實(shí)物圖連接,電流表、電壓表讀數(shù)和電阻的計(jì)算及圖象的應(yīng)用。
24.(14分)
短跑名將博爾特在北京奧運(yùn)會(huì)上創(chuàng)造了100m和200m短跑項(xiàng)目的新世界紀(jì)錄,他的成績(jī)分別是9.69 s和l9.30 s。假定他在100 m比賽時(shí)從發(fā)令到起跑的反應(yīng)時(shí)間是0.15 S,起跑后做勻加速運(yùn)動(dòng),達(dá)到最大速率后做勻速運(yùn)動(dòng)。200 m比賽時(shí),反應(yīng)時(shí)間及起跑后加速階段的加速度和加速時(shí)間與100 m比賽時(shí)相同,但由于彎道和體力等因素的影響,以后的平均速率只有跑l00 m時(shí)最大速率的96%。求:
?。?/span>1)加速所用時(shí)間和達(dá)到的最大速率:
(2)起跑后做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度。(結(jié)果保留兩位小數(shù))
【答案與解析】(1)設(shè)加速所用時(shí)間為t,達(dá)到的最大速率為v,
,
聯(lián)立解得:,
?。?/span>2)設(shè)起跑后做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a,
,解得:。
本題考查勻加速運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
25.(18分)
如圖所示,在0≤x≤a,o≤y≤范圍內(nèi)有垂直于xy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。坐標(biāo)原點(diǎn)0處有一個(gè)粒子源,在某時(shí)刻發(fā)射大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,它們的速度大小相同,速度方向均在xy平面內(nèi),與y軸正方向的夾角分布在0~范圍內(nèi)。己知粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑介于a/2到a之間,從發(fā)射粒子到粒子全部離開磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間恰好為粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)周期的四分之一。求最后離開磁場(chǎng)的粒子從粒子源射出時(shí)的:
?。?/span>1)速度的大??;
?。?/span>2)速度方向與y軸正方向夾角的正弦。
【答案與解析】設(shè)粒子的發(fā)射速度為,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,根據(jù)洛倫茲力提供向心力,有,得。
當(dāng)時(shí),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子,其軌跡是圓心為C的圓弧,圓弧與磁場(chǎng)的邊界相切,如圖所示。設(shè)該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,依題意,,則。
設(shè)最后離開磁場(chǎng)的粒子的發(fā)射方向與y軸正方向的夾角為,由幾何關(guān)系可得:
①
②
由①得③
③代入②并將代入得
解得,代入③得,從而得。
本題解題關(guān)鍵是作圖。
本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知識(shí)和作圖能力及用數(shù)學(xué)工具處理物理問(wèn)題的能力。
?。ǘ┻x考題:共45分。請(qǐng)考生從給出的2道物理題、2道化學(xué)題、2道生物題中每科任選一題做答,其中物理2選1,15分。
33.[物理──選修3-4](15分)
(1)(5分)如圖,一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角,為直角。此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊,進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上,并剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡材料的折射率為 。(填入正確選項(xiàng)前的字母)
A. B. C. D.[來(lái)源:Ks5u.com]
【答案】A
【解析】如下圖所示,根據(jù)折射率定義有,,,已知∠1=450 ∠2+∠3=900,解得:n=。
?。?/span>2)(10分)波源S1和S2振動(dòng)方向相同,頻率均為4Hz,分別置于均勻介質(zhì)中軸上的兩點(diǎn)處,,如圖所示。兩波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿軸相向傳播,波速為。己知兩波源振動(dòng)的初始相位相同。求:
?。?/span>)簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng):
()間合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置。
【答案與解析】(1)根據(jù),得波長(zhǎng)。
?。?/span>2)以O為坐標(biāo)原點(diǎn),設(shè)P為OA間的任一點(diǎn),其坐標(biāo)為x(),則兩波傳到P點(diǎn)的波程差為,或者
當(dāng)(n=0,1,2,…)時(shí),合振動(dòng)振幅最小
得=,解得x=,當(dāng)n=0,x=1.25m;當(dāng)n=1,x=1.75m;或者=,解得x=,當(dāng)n=0,x=0.75m;當(dāng)n=1,x=0.25m;
所以,間合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置有4個(gè),分別距O點(diǎn)為0.25m,0.75m,1.25m,1.75m。
本題考查波的傳播和振動(dòng)的合成。
34.[物理──選修3-5](15分)
(1)(5分)用頻率為的光照射大量處于基態(tài)的氫原子,在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為的三條譜線,且,則 。(填入正確選項(xiàng)前的字母)
A. B. C. D.[來(lái)源:Ks5u.com]
【答案】B
【解析】大量氫原子躍遷時(shí)只有三個(gè)頻率的光譜,這說(shuō)明是從n=3能級(jí)向低能級(jí)躍遷,根據(jù)玻爾理論有,,解得:,選項(xiàng)B正確
本題考查玻爾理論:氫原子的能級(jí)和躍遷。
?。?/span>2)(10分)如圖所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一豎直的墻。重物質(zhì)量為木板質(zhì)量的2倍,重物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。使木板與重物以共同的速度向右運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻木板與墻發(fā)生彈性碰撞,碰撞時(shí)間極短。求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間。設(shè)木板足夠長(zhǎng),重物始終在木板上。重力加速度為g。
解析:木板第一次與墻碰撞后,向左勻減速直線運(yùn)動(dòng),直到靜止,再反向向右勻加速直線運(yùn)動(dòng)直到與重物有共同速度,再往后是勻速直線運(yùn)動(dòng),直到第二次撞墻。
木板第一次與墻碰撞后,重物與木板相互作用直到有共同速度,動(dòng)量守恒,有:
,解得:
木板在第一個(gè)過(guò)程中,用動(dòng)量定理,有:
用動(dòng)能定理,有:
木板在第二個(gè)過(guò)程中,勻速直線運(yùn)動(dòng),有:
木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間t=t1+t2=+=
解法2。分3個(gè)階段求解。
第1過(guò)程,木板第一次與墻碰撞后,向左勻減速直線運(yùn)動(dòng),直到靜止,加速度,時(shí)間,位移。
第2過(guò)程,木板反向向右勻加速直線運(yùn)動(dòng)直到與重物有共同速度,根據(jù)(以上兩過(guò)程始末)動(dòng)量守恒,,解得:。
第2過(guò)程的時(shí)間,位移。
第3個(gè)過(guò)程,木板與木塊一起勻速直線運(yùn)動(dòng),直到木板第二次撞墻,時(shí)間,
總時(shí)間。
本題考查動(dòng)量守恒定律和勻變速運(yùn)動(dòng)及勻速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
整體印象:課程標(biāo)準(zhǔn)全國(guó)卷物理部分突出了力、電兩大主干知識(shí),在110分中占了95分,比例為86%。選考部分同其他省如江蘇省一樣,采用考生選做的形式,本卷是2選1,江蘇省卷是3選2。不考熱學(xué),這一點(diǎn)與北京、天津相同。試卷難度相比是不難的。
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