2015届武汉市高三4月调考理综物理试题及答案 正版(cjm20150422)
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卷型:A
武汉市2015届高中毕业生四月调研测试
理科综合试卷 物理部分
武汉市教育科学研究院命制 2015.3.29
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.在水平地面上的O点同时将甲、乙两块小石头斜向上抛出,甲、乙在同一竖直面内运动,其轨迹如图所示,A点是两轨迹在空中的交点,甲、乙运动的最大高度相同。若不计空气阻力,则下列判断正确的是(C) A.甲先到达最大高度处 B.乙先到达最大高度处 C.乙先到达A点 D.甲先到达水平地面
15.17世纪,英国天文学家哈雷跟踪过一颗彗星,他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍,并预言这颗彗星将每隔一定的时间飞临地球,后来哈雷的预言得到证实,该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星围绕太阳公转的轨道是一个非常扁的椭圆,如图所示。从公元前240年起,哈雷彗星每次回归,中国均有记录。它最近一次回归的时间是1986年。从公元前240年至今,我国关于哈雷彗星回归记录的次数,最合理的是(B) A.24次 B.30次 C.124次 D.319次
16.甲、乙两质点同时沿同一直线运动,速度随时间变化的v-t图象如图所示。关于两质点的运动情况,下列说法正确的是(D) A.在t =0时,甲、乙的运动方向相同 B.在0~t0内,乙的加速度先增大后减小 C.在0~2t0内,乙的平均速度等于甲的平均速度 D.若甲、乙从同一位置出发,则t0时刻相距最远
武汉市教育科学研究院命制 2015年高三年级四月调考理综物理第1页(共10页)
17.心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联,如图所示。心电图仪与一理想变压器的原线圈连接,一可变电阻R与该变压器的副线圈连接。在交流电源的电压有效值U0不变的情况下,将可变电阻R的阻值调大的过程中(C)
A.通过原线圈的电流不变,通过副线圈的电流不变 B.通过原线圈的电流不变,通过副线圈的电流变小 C.通过原线圈的电流变小,通过副线圈的电流变小 D.通过原线圈的电流变大,通过副线圈的电流变大
18.如图所示,边长为L的菱形由两个等边三角形abd和bcd构成,在三角形abd内存在垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场,在三角形bcd内存在垂直纸面向里的磁感应强度也为B的匀强磁场。一个边长为L的等边三角形导线框efg在纸面内向右匀速穿过磁场,顶点e始终在直线ab上,底边gf始终与直线dc重合。规定逆时针方向为电流的正方向,在导线框通过磁场的过程中,感应电流随位移变化的图象是(A)
19.如图所示,在匀强磁场中(磁场方向没有画出)固定一倾角为30°的光滑斜面,一根质量为m的通电直导线垂直于纸面水平放置在斜面上,直导线恰好能保持静止,电流方向垂直于纸面向里,已知直导线受到的安培力和重力大小相等,斜面对直导线的支持力大小可能是(重力加速度大小为g) (AD)
A.0 B.mg C.3mg D.3mg 2
20.两点电荷q1、q2固定在x轴上,在+x轴上每一点的电势?随x变化的关系如图所示,其中x=x0
武汉市教育科学研究院命制 2015年高三年级四月调考理综物理第2页(共10页)
处的电势为零,x=x1处的电势最低。下列说法正确的是(BD) A.x=x0处的电场强度为零 B.x=x1处的电场强度为零 C.q1带正电、q2带负电 D.q1的电荷量比q2的大
21.如图所示,一根长度为2L、质量为m的绳子挂在定滑轮的两侧,左右两边绳子的长度相等。绳子的质量分布均匀,滑轮的质量和大小均忽略不计,不计一切摩擦。由于轻微扰动,右侧绳从静止开始竖直下降,当它向下运动的位移为x时,加速度大小为a,滑轮对天花板的拉力为T。已知重力加速度大小为g,下列a-x、T-x关系图线正确的是(BD)
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)图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。两个质量各为mA和mB(mA?mB)的小物块A和B分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,用手拉住物块B,使它与地面接触,用米尺测量物块A的底部到地面的高度h。释放物块B,同时用秒表开始计时,当物块A碰到地面时,停止计时,记下物块A下落的时间t。当地的重力加速度为g。
B组成的系统减少的重力势能?Ep(1)在物块A下落的时间t内,物块A、= ,增加的动能?Ek= 。改变mA、mB和h,多次重复上述实验,若在实验误差范围内?Ep=?Ek均成立,则可初步验证机械能守恒定
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律。
(2)为提高实验结果的准确程度,可以尽量减小定滑轮的质量,将定滑轮的转动轴涂抹润滑油,选取受力后相对伸长尽量小的轻质软绳。请写出两条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议:
。 22.(6分)
2(mA?mB)h2 2分 (1)(mA?mB)gh 2分 2t(2)对同一高度h进行多次测量取平均值,对同一时间t进行多次测量取平均值,对物块A或B的 质量进行多次测量取平均值,选择质量相对定滑轮较大的物块A、B,使A静止后再释放B,等等。2分
23.(9分)某实验小组用下列器材设计了如图1所示的欧姆表电路,通过调控电键S和调节电阻箱,可使欧姆表具有“×1”、“×10”两种倍率。 A.干电池:电动势E=1.5V,内阻r=0.5? B.电流表mA:满偏电流Ig=1mA,内阻Rg=150? C.定值电阻R1 =1200Ω
D.电阻箱R2:最大阻值999.99Ω E.电阻箱R3:最大阻值999.99Ω F.电阻箱R4:最大阻值9999Ω
G.电键一个,红、黑表笔各1支,导线若干
(1)该实验小组按图1正确连接好电路。当电键S断开时,将红、黑表笔短接,调节电阻箱R2,使电流表达到满偏电流,此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内,则R内= 1500 Ω,欧姆表的倍率是 “×10” (选填“×1”、“×10”)。 (2)闭合电键S:
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第一步:调节电阻箱R2和R3,当R2= 14.5 Ω且R3= 150 Ω时,再将红、黑表笔短接,电流表再次达到满偏电流。
第二步:在红、黑表笔间接入电阻箱R4,调节R4,当电流表指针指向图2所示的位置时,对应的欧姆表的刻度值为 50 ?; 23.(9分)
10(2分) (1)1500(2分) ×
(2)14.5 150 (共3分,对1个给2分,对2个给3分)
50(2分)
/
24.(14分)如图所示,半径为R的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO转动,水平虚线AB、CD互相垂直,一电荷量为+q的可视为质点的小物块置于距转轴r处,空间有方向A指向B的匀强电场。当圆盘匀速转动时,小物块相对圆盘始终静止。小物块转动到位置I(虚线AB上)时受到的摩擦力为零,转动到位置II(虚线CD上)时受到的摩擦力为f。求: (1)圆盘边缘两点间电势差的最大值;
(2)小物块由位置I转动到位置II克服摩擦力做的功。
24.(14分)解答:
(1)设圆盘转动的角速度为ω,场强大小为E,小物块质量为m,由牛顿第二定律 在位置Ⅰ:qE?m?2r 2分 在位置Ⅱ:f2?(qE)2?m?2r 4分
圆盘边缘两点间电势差的最大值:U?2ER 2分 联立解得:U?2fR 2分 q(2)设小物块由Ⅰ转动到Ⅱ克服摩擦力做的功为Wf,由动能定理:qEr?Wf?0 2分 解得:Wf?
25.(18分)如图所示,在纸面内有一条过原点O的虚线MN,MN与x轴正方向的夹角为30o,在MN上有一点A,OA=L,在x轴上有一点C,坐标为xc?(2fr 2分 2315?)L。空间有两个方向都垂直纸26面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,虚线MN是它们的理想边界,区域Ⅰ的磁感应强度的大小为B。在原点O处有一粒子源,可在纸面内向区域Ⅰ发射质量相同、电荷量相同、速率不同的正粒子,正粒
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子的速度方向与MN的夹角?在0相互作用力。
?的范围内。其中,一入射方向为??300、速度大小为v0的
粒子射入区域Ⅰ,从A点第一次进入区域Ⅱ,从C点第一次穿过x轴。不计粒子的重力和粒子间的(1)求区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小B2;
(2)速度方向与MN的夹角??30o的所有粒子中,有些粒子能够通过A点,求这些粒子的速度大小;
(3)粒子源射出的所有粒子中,有些粒子不能穿过x轴,求这些粒子的速度方向与MN的夹角?应满足的条件。
25.(18分)解答:
(1)当??30o时,设速度为v0的粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中做圆周运动的圆心分别为O1、O2,轨道半径分别为r10、r20,由牛顿第二定律:r10? r20?mv0 ①2分 qBmv0 ②2分 qB2L?L ③1分 02sin30粒子从A点沿x轴正方向进入磁场Ⅱ,在直角?O1AD中:r10?2在直角?O2CE中:r20?(r20?L232)?(xC?L) ④1分 22由④解得:r20?2L 33B 1分 2mBL? ⑤ qv0由①②③④解得:B2?(2)当??300时,速率为v的粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中做圆周运动的半径分别为r1、r2,由半径公式: r1?解得:r2?mvmvr? 2
qB2qB2r1 ⑥2分 3ⅰ.若粒子从磁场Ⅰ向Ⅱ运动穿过A点,由几何关系:L?nr1?(n?1)r2 ⑦1分
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联立解得::v?3v0n?2(n?1,2...) 1分
ⅱ.若粒子从磁场Ⅱ向Ⅰ运动穿过A点,由几何关系:L?n(r1?r2) ⑧1分 联立解得:v?3v0n(n?1,2...) 1分
(3)设粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中做圆周运动的圆心分别为O3、O4,由几何关系:
OP?2r1sin? 1分
PG?OPsin300 1分
∠O4PG=??300 1分
PG?r2?r2cos(??300) 1分
联立解得:sin??1?3cos? 2故:??900 1分
说明:若考生由图推理得出?增大到90o时,H点将上移至x轴,故??900,给5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)若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,M表V0表示一个水分子的体积,NA表示阿伏加德罗常数,示水的摩尔质量,M0表示一个水分子的质量,
则下列关系式中正确的是 ACE (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.V?
(2)(9分)如图1所示,左端封闭、内径相同的U形细玻璃管竖直放置,左管中封闭有长为L=20cm的空气柱,两管水银面相平,水银柱足够长。已知大气压强为p0=75cmHg。
M? B.V0?MVM?V C.M0? D.?? E.NA?
NAV0NANAM0
i.若将装置翻转180o,使U形细玻璃管竖直倒置(水银未溢出),如图2所示。当管中水银静止时,求左管中空气柱的长度;
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ii.若将图1中的阀门S打开,缓慢流出部分水银,然后关闭阀门S,右管水银面下降了H=35cm,求左管水银面下降的高度。 (2)(9分)解答:
i.设左管中空气柱的长度增加h,由玻意耳定律:p0L?(p0?2h)(L?h) 2分 代入数据解得:h=0或h=17.5cm
所以,左管中空气柱的长度为20cm或37.5cm 2分
ii.设左管水银面下降的高度为x,左、右管水银面的高度差为y,由几何关系:x?y?H 1分 由玻意耳定律:p0L?(p0?y)(L?x) 2分 联立两式解得:x2?60x?700?0
解方程得:x=10cm x= -70cm(舍去) 2分 故左管水银面下降的高度为10cm
34.[物理——选修3-4](15分)
(1)(6分)如图所示,自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、足够长的竖立的长方体玻璃砖和光屏,BC、MN、PQ三个表面相互平行。一点光源可沿着圆弧BAC移动,从点光源发出的一束白光始终正对圆心O射入半圆形玻璃砖,经过长方体玻璃砖后,打在光屏上。已知玻璃对红光的折射率为n=1.513,若不考虑光在各个界面的反射,则下列说法正确的是 BCE (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.点光源从B移动到C的过程中,光屏上总有彩色光斑
B.点光源从B移动到C的过程中,光屏上红色光斑的移动速率比紫色光斑的小 C.点光源在A点时,光屏上红色光斑在紫色光斑的上方
D.点光源在A点时,若撤除长方体玻璃砖,光屏上红色光斑将向上移动
E.点光源在A点时,若将光屏稍向右平移,光屏上红色光斑与紫色光斑的间距将增大
(2)(9分)如图1所示,用一根不可伸长的轻质细线将小球悬挂在天花板上的O点,现将小球拉离平衡位置,使细线与竖直方向成一夹角(该夹角小于5)后由静止释放。小球的大小和受到的空气阻力忽略不计。
ⅰ.证明小球的运动是简谐运动;
ⅱ.由传感器测得小球偏离平衡位置的位移随时间变化的规律如图2所示,求小球运动过程中的最大速度值。
武汉市教育科学研究院命制 2015年高三年级四月调考理综物理第8页(共10页)
0
(2)(9分)解答:
ⅰ.设小球偏角为θ时离开平衡位置的位移为x,摆长为L,??5o,则:
x??L 1分 sin??? 1分
小球受到的回复力:F?mgsin? 1分 联立解得:F?mgx 1分 L且因F与x方向相反,故小球做简谐运动。
ⅱ.由图2可知摆球的振幅A=0.08m ,周期T=2s 1分 以摆球为研究对象:由周期公式:T?2?由机械能守恒:mgL(1?cos?)?L 1分 g12mvmax 1分 22由三角函数知识:1?cos??2sin由圆的知识:???2??22
A 1分 L联立解得:vmax?0.08?m/s 1分 说明:若用
35.[物理——选修3-5](15分)
(1)(6分)如图所示为研究光电效应规律的实验电路,电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。用一定频率的单色光a照射光电管时,灵敏电流计G的指针会发生偏转,而用另一频率的单色光b照射该光电管时,灵敏电流计G的指针不偏转。下列说法正确的是 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分;每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
12122?kA?mvmax解答或对x?Asint(m)求导得vmax?0.08?m/s,算对。 22T武汉市教育科学研究院命制 2015年高三年级四月调考理综物理第9页(共10页)
A.a光的频率一定大于b光的频率 B.电源正极可能与c接线柱连接
C.用b光照射光电管时,一定没有发生光电效应
D.若灵敏电流计的指针发生偏转,则电流方向一定是由e?G?f
E.若增加a光的强度,则单位时间内逸出的光电子数增加,逸出的光电子最大初动能变大
(2)(9分)用质子流轰击固态的重水D2O,当质子和重水中的氘核发生碰撞时,系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量,将发生生成2He核的核反应。 ⅰ.写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应方程;
ⅱ.当质子具有最小动能E1=1.4MeV时,用质子流轰击固态的重水D2O(认为氘核是静止的)可发生核反应;若用氘核轰击普通水的固态冰(认为质子是静止的)时,也能发生同样的核反应,求氘核的最小动能E2。已知氘核质量等于质子质量的2倍。 35(2)(9分)解答:
ⅰ.1H?1D?2He 2分
ⅱ.设质子、氘核的质量分别为m、M,当质子和氘核发生完全非弹性碰撞时,系统损失的动能最大。由动量守恒:mv0?(m?M)v 1分 质子轰击氘核损失的动能:?E1?1233121mv0?(m?M)v2 1分 2212mv0 2ME1 解得:?E1?M?mE1?同理可得,氘核轰击质子系统损失的动能:?E2?mE2 2分
M?m由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应相同,故发生核反应所需的能量相同,由题意:
?E1??E2 1分
m1? M2联立解得:E2=2.8MeV 2分
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