第 1 页 共 28 页 2018 年全国统一高考物理试卷(新课标Ⅲ) 一、选择题:本题共 8 个小题,每题 6 分,共 48 分。在每个小题给出的四个选 项中,第 1-4 题只有一项符合题目要求,第 5-8 题有多项符合题目要求。全部 选对的得 6 分,选对不全的得 3 分,有选错的得 0 分。 1.(6 分)1934 年,约里奥﹣居里夫妇用 α 粒子轰击铝核 人工放射性核素 X:α+ Al→n+X.X 的原子序数和质量数分别为( ) A.15 和 28 B.15 和 30 C.16 和 30 D.17 和 31 Al,产生了第一个 2.(6 分)为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星 P,其轨道半径约为 地球半径的 16 倍;另一地球卫星 Q 的轨道半径约为地球半径的 4 倍。P 与 Q 的周期之比约为( ) A.2:1 B.4:1 C.8:1 D.16:1 3.(6 分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为 Q 方;若该 电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为 Q 正.该电阻上电压 的峰值均为 u0,周期均为 T,如图所示。则 Q 方:Q 正等于( ) A.1: B. :1 C.1:2 D.2:1 4.(6 分)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以 v 和 的速度沿同一方向水 平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速 率的( ) A.2 倍 B.4 倍 C.6 倍 D.8 倍 5.(6 分)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙 做匀速直线运动。甲、乙两车的位置 x 随时间 t 的变化如图所示。下列说法正 确的是( ) 第 1 页(共 28 页) 第 2 页 共 28 页 A.在 t1 时刻两车速度相等 B.从 0 到 t1 时间内,两车走过的路程相等 C.从 t1 到 t2 时间内,两车走过的路程相等 D.在 t1 到 t2 时间内的某时刻,两车速度相等 6.(6 分)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖 井中矿车提升的速度大小 v 随时间 t 的变化关系如图所示,其中图线①②分别 描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的 高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第② 次提升过程,( ) A.矿车上升所用的时间之比为 4:5 B.电机的最大牵引力之比为 2:1 C.电机输出的最大功率之比为 2:1 D.电机所做的功之比为 4:5 7.(6 分)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线 PQ 和一导线框 R,R 在 PQ 的右侧。导线 PQ 中通有正弦交流电 i,i 的变化如图(b)所示,规定 从 Q 到 P 为电流正方向。导线框 R 中的感应电动势( ) 第 2 页(共 28 页) 第 3 页 共 28 页 A.在 t= 时为零 B.在 t= 时改变方向 C.在 t= 时最大,且沿顺时针方向 D.在 t=T 时最大,且沿顺时针方向 8.(6 分)如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平;两 微粒 a、b 所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、 下极板附近,与极板距离相等。现同时释放 a、b,它们由静止开始运动。在 随后的某时刻 t,a、b 经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。a、b 间 的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是( ) A.a 的质量比 b 的大 B.在 t 时刻,a 的动能比 b 的大 C.在 t 时刻,a 和 b 的电势能相等 D.在 t 时刻,a 和 b 的动量大小相等 二、非选择题。第 9-12 题为必考题,每个试题考生都必须作答。第 13-16 题为 选考题,考生根据要求作答。(一)必考题. 9.(6 分)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下: (1)甲用两个手指轻轻捏住量程为 L 的木尺上端,让木尺自然下垂。乙把手放 在尺的下端(位置恰好处于 L 刻度处,但未碰到尺),准备用手指夹住下落 的尺。 (2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用 手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为 L1,重力加速度大小为 g,则乙的反 第 3 页(共 28 页) 第 4 页 共 28 页 应时间为 (用 L、L1 和 g 表示)。 (3)已知当地的重力加速度大小为 g=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm。乙的反 应时间为 s.(结果保留 2 位有效数字) (4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议: 10.(9 分)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻 Rx 的阻值,图中 。 R0 为标准定值电阻(R0=20.0Ω); 可视为理想电压表;S1 为单刀开关,S2 为单刀双掷开关;E 为电源;R 为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验: (1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线; (2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合 S1; (3)将开关 S2 掷于 1 端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表 的示数 U1;然后将 S2 掷于 2 端,记下此时电压表 的示数 U2; (4)待测电阻阻值的表达式 Rx= (用 R0、U1、U2 表示); (5)重复步骤(3),得到如下数据: 12345U1/V U2/V 0.25 0.86 3.44 0.30 1.03 3.43 0.36 1.22 3.39 0.40 1.36 3.40 0.44 1.49 3.39 第 4 页(共 28 页) 第 5 页 共 28 页 (6)利用上述 5 次测量所得 的平均值,求得Rx= Ω.(保留 1 位小数 )11.(12 分)如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压 U 加 速后在纸面内水平向右运动,自 M 点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方 向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为 v1 ,并在磁场边界的 N 点射出;乙种离子在 MN 的中点射出;MN 长为 l。不计 重力影响和离子间的相互作用。求 (1)磁场的磁感应强度大小; (2)甲、乙两种离子的比荷之比。 12.(20 分)如图,在竖直平面内,一半径为 R 的光滑圆弧轨道 ABC 和水平轨 道 PA 在 A 点相切,BC 为圆弧轨道的直径,O 为圆心,OA 和 OB 之间的夹角 为 α,sinα= .一质量为 m 的小球沿水平轨道向右运动,经 A 点沿圆弧轨道 通过 C 点,落至水平轨道;在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小 球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在 C 点所受合力的方向指向圆心, 且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为 g。求 (1)水平恒力的大小和小球到达 C 点时速度的大小; (2)小球达 A 点时动量的大小; (3)小球从 C 点落至水平轨道所用的时间。 第 5 页(共 28 页) 第 6 页 共 28 页 (二)选考题:共 15 分,请考生从 2 道物理题中任选一题作答,如果多做,则 按所做的第一题计分。[物理——选修 3-3](15 分) 13.(5 分)如图,一定量的理想气体从状态 a 变化到状态 b,其过程如 p﹣V 图中从 a 到 b 的直线所示。在此过程中( ) A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加 C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热 E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功 14.(10 分)在两端封闭、粗细均匀的 U 形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱 的两端各封闭有一段空气。当 U 形管两端竖直朝上时,左,右两边空气柱的 长度分别为 l1=18.0cm 和 l2=12.0cm,左边气体的压强为 12.0cmHg.现将 U 形 管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求 U 形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中,气体温度不变。 第 6 页(共 28 页) 第 7 页 共 28 页 【物理–选修 3-4】(15 分) 15.一列简谐横波沿 x 轴正方向传播,在 t=0 和 t=0.20s 时的波形分别如图中实 线和虚线所示。已知该波的周期 T>0.20s。下列说法正确的是( ) A.波速为 0.40m/s B.波长为 0.08m C.x=0.08m 的质点在 t=0.70s 时位于波谷 D.x=0.08m 的质点在 t=0.12s 时位于波谷 E.若此波传入另一介质中其波速变为 0.80m/s,则它在该介质中的波长为 0.32m 16.如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“•”(图中 O 点), 然后用横截面为等边三角形 ABC 的三棱镜压在这个标记上,小标记位于 AC 边 上。D 位于 AB 边上,过 D 点做 AC 边的垂线交 AC 于 F.该同学在 D 点正上方 向下顺着直线 DF 的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过 O 点做 AB 边的 垂线交直线 DF 于 E;DE=2cm,EF=1cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线 在三棱镜中的反射) 第 7 页(共 28 页) 第 8 页 共 28 页 2018 年全国统一高考物理试卷(新课标Ⅲ) 参考答案与试题解析 一、选择题:本题共 8 个小题,每题 6 分,共 48 分。在每个小题给出的四个选 项中,第 1-4 题只有一项符合题目要求,第 5-8 题有多项符合题目要求。全部 选对的得 6 分,选对不全的得 3 分,有选错的得 0 分。 1.(6 分)1934 年,约里奥﹣居里夫妇用 α 粒子轰击铝核 人工放射性核素 X:α+ Al→n+X.X 的原子序数和质量数分别为( ) B.15 和 30 C.16 和 30 D.17 和 31 Al,产生了第一个 A.15 和 28 【考点】JF:原子核的人工转变.菁优网版权所有 【专题】31:定性思想;43:推理法;54M:原子的核式结构及其组成. 【分析】明确 α 粒子的质量数和电荷数,同时知道核反应中生成中子,再根据核 反应方程中质量数和电荷数守恒即可求出 X 的质量数和电荷数。 【解答】解:设 X 的质量数为 m,电荷数为 n,根据核反应中质量数守恒和电荷 数守恒可知: 4+27=1+m; 2+13=0+n 解得:m=30;n=15; 故其原子序数为 15,质量数为 30;故 B 正确,ACD 错误。 故选:B。 【点评】本题考查对核反应方程的掌握,明确质量数守恒和电荷数守恒的应用, 同时知道 α 粒子为 ,而中子为 n。 2.(6 分)为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星 P,其轨道半径约为 地球半径的 16 倍;另一地球卫星 Q 的轨道半径约为地球半径的 4 倍。P 与 Q 的周期之比约为( ) 第 8 页(共 28 页) 第 9 页 共 28 页 A.2:1 B.4:1 C.8:1 D.16:1 【考点】4H:人造卫星.菁优网版权所有 【专题】32:定量思想;4D:比例法;52A:人造卫星问题. 【分析】由题得到卫星 P 与 Q 的轨道半径之比,由开普勒第三定律求周期之比。 【解答】解:根据题意可得 P 与 Q 的轨道半径之比为: rP:rQ=4:1 根据开普勒第三定律有: =k 得: =可得周期之比为: TP:TQ=8:1 故 C 正确,ABD 错误。 故选:C。 【点评】本题中已知两个卫星的轨道半径之间的关系,可以由开普勒第三定律快 速解答,也可以由万有引力定律提供向心力求出周期与半径之间的关系后再 进行判断。 3.(6 分)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为 Q 方;若该 电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为 Q 正.该电阻上电压 的峰值均为 u0,周期均为 T,如图所示。则 Q 方:Q 正等于( ) A.1: B. :1 C.1:2 D.2:1 第 9 页(共 28 页) 第 10 页 共 28 页 【考点】BH:焦耳定律;E4:正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率;E5: 交流的峰值、有效值以及它们的关系.菁优网版权所有 【专题】31:定性思想;43:推理法;53A:交流电专题. 【分析】明确有效值的定义,知道正弦式交流电其最大值为有效值的 倍,再 根据焦耳定律列式即可确定一周期内产生的热量比值。 【解答】解:由图可知,方形交流电源的有效值为 U0,故其一周期产生的热量 为: Q 方= T; 正弦式交流电的有效值为: U= 故其一周期产生的热量为: Q 正= T= ;故有:Q 方:Q 正=2:1; 故 D 正确,ABC 错误。 故选:D。 【点评】本题考查对有效值以及焦耳定律的应用,要注意明确有效值是根据电流 的热效应求解的,而只有正弦式交流电才满足最大值为有效值的 倍。 4.(6 分)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以 v 和 的速度沿同一方向水 平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速 率的( ) A.2 倍 B.4 倍 C.6 倍 D.8 倍 【考点】43:平抛运动.菁优网版权所有 【专题】12:应用题;32:定量思想;43:推理法;518:平抛运动专题. 第 10 页(共 28 页) 第 11 页 共 28 页 【分析】根据平抛运动的推论 tanθ=2tanα 得到甲、乙两个小球落在斜面上时速 度偏向角相等,根据运动的合成与分解求出末速度即可。 【解答】解:设斜面倾角为 α,小球落在斜面上速度方向偏向角为 θ,甲球以速 度 v 抛出,落在斜面上,如图所示; 根据平抛运动的推论可得 tanθ=2tanα,所以甲乙两个小球落在斜面上时速度偏向 角相等; 故对甲有:v 甲末 =对乙有:v 乙末 =,所以 ,故 A 正确、BCD 错误; 故选:A。 【点评】本题主要是考查了平抛运动的规律,知道平抛运动可以分解为水平方向 的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动;解决本题的关键知道平抛运动 的两个推论。 5.(6 分)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙 做匀速直线运动。甲、乙两车的位置 x 随时间 t 的变化如图所示。下列说法正 确的是( ) 第 11 页(共 28 页) 第 12 页 共 28 页 A.在 t1 时刻两车速度相等 B.从 0 到 t1 时间内,两车走过的路程相等 C.从 t1 到 t2 时间内,两车走过的路程相等 D.在 t1 到 t2 时间内的某时刻,两车速度相等 【考点】1E:匀变速直线运动的位移与时间的关系;1I:匀变速直线运动的图像 .菁优网版权所有 【专题】12:应用题;31:定性思想;4B:图析法;512:运动学中的图像专题. 【分析】x﹣t 图象的斜率表示速度,根据斜率的变化分析速度的变化;交点表示 相遇,由此分析路程大小。 【解答】解:A、x﹣t 图象的斜率表示速度,在 t1 时刻乙图象的斜率大于甲图象 的斜率,所以乙车的速度大于甲车速度,故 A 错误; B、从 0 到 t1 时间内,两车走过的路程是乙车大于甲车,故 B 错误; C、从 t1 到 t2 时间内,两车走过的路程均为 x2﹣x1,路程相等,故 C 正确; D、根据图象可知,在 t1 时刻乙图象的斜率大于甲图象的斜率,在 t2 时刻乙图象 的斜率小于甲图象的斜率,在 t1 到 t2 时间内的某时刻二者的斜率相同,此时 两车速度相等,故 D 正确。 故选:CD。 【点评】对于图象问题,我们学会“五看”,即:看坐标、看斜率、看面积、看交 点、看截距;了解图象的物理意义是正确解题的前提。 6.(6 分)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖 井中矿车提升的速度大小 v 随时间 t 的变化关系如图所示,其中图线①②分别 描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的 高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第② 次提升过程,( ) 第 12 页(共 28 页) 第 13 页 共 28 页 A.矿车上升所用的时间之比为 4:5 B.电机的最大牵引力之比为 2:1 C.电机输出的最大功率之比为 2:1 D.电机所做的功之比为 4:5 【考点】1I:匀变速直线运动的图像;63:功率、平均功率和瞬时功率.菁优网版权所有 【专题】34:比较思想;4B:图析法;512:运动学中的图像专题. 【分析】两次提升的高度相同,根据 v﹣t 图象的面积表示位移列式,求解矿车 上升所用的时间之比。根据图象的斜率表示加速度,由牛顿第二定律分析电 机的最大牵引力之比。由 P=Fv 求电机输出的最大功率之比。由 W=Pt 求电机 所做的功之比。 【解答】解:A、设第②次提升过程矿车上升所用的时间为 t。根据 v﹣t 图象的 面积表示位移,得: =+解得 t=2.5t0。 所以第①次和第②次提升过程矿车上升所用的时间之比为 2t0:t=4:5,故 A 正 确。 B、根据图象的斜率表示加速度,知两次矿车匀加速运动的加速度相同,由牛顿 第二定律得 F﹣mg=ma,可得 F=mg+ma,所以电机的最大牵引力相等,故 B 错误。 C、设电机的最大牵引力为 F.第①次电机输出的最大功率为 P1=Fv0,第②次电 机输出的最大功率为 P2=F v0,因此电机输出的最大功率之比为 2:1,故 C 正确。 第 13 页(共 28 页) 第 14 页 共 28 页 D、电机所做的功与重力做功之和为零,因此电机做功之比为 W1:W2=1:1, 故 D 错误。 故选:AC。 【点评】解决本题的关键要理清矿车的运动情况,知道 v﹣t 图象的面积表示位 移,抓住两次总位移相等来求第 2 次运动时间。 7.(6 分)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线 PQ 和一导线框 R,R 在 PQ 的右侧。导线 PQ 中通有正弦交流电 i,i 的变化如图(b)所示,规定 从 Q 到 P 为电流正方向。导线框 R 中的感应电动势( ) A.在 t= 时为零 B.在 t= 时改变方向 C.在 t= 时最大,且沿顺时针方向 D.在 t=T 时最大,且沿顺时针方向 【考点】D8:法拉第电磁感应定律.菁优网版权所有 【专题】31:定性思想;43:推理法;538:电磁感应——功能问题. 【分析】根据右手螺旋定则得出直导线周围的磁场方向,结合交流电电流大小的 变化,根据楞次定律判断电势的高低。 【解答】解:A、向上的电流在线框处的磁场的方向向里,由图可知,当时间为 时刻,电流的变化率为 0,电流产生的磁场的变化率为 0,则线框产生的感应 电动势与感应电流为 0,且在感应电流为 0 的时刻,感应电流的方向会发生变 化;故 A 正确,B 错误; C、结合正弦曲线变化的特点可知,当 PQ 中的电流为 0 时,电流的变化率最大, 第 14 页(共 28 页) 第 15 页 共 28 页 所以电流产生的磁场的变化率最大,所以在时刻 t= 时或 t=T 时刻线框内磁通 量的变化率最大,则产生的电动势最大;在 t= 时刻,向里的磁场减小,R 内 产生的感应电流的磁场的方向向里,根据安培定则可知,电流的方向为顺时 针方向,同理可知,在 t=T 时刻感应电流的方向为逆时针方向,故 C 正确,D 错误。 故选:AC。 【点评】本题考查了楞次定律的应用,关键是弄清楚原来磁通量的变化,在用右 手螺旋定则判断感应电流的磁场方向 8.(6 分)如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平;两 微粒 a、b 所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、 下极板附近,与极板距离相等。现同时释放 a、b,它们由静止开始运动。在 随后的某时刻 t,a、b 经过电容器两极板间下半区域的同一水平面。a、b 间 的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是( ) A.a 的质量比 b 的大 B.在 t 时刻,a 的动能比 b 的大 C.在 t 时刻,a 和 b 的电势能相等 D.在 t 时刻,a 和 b 的动量大小相等 【考点】AK:带电粒子在匀强电场中的运动.菁优网版权所有 【专题】34:比较思想;4T:寻找守恒量法;531:带电粒子在电场中的运动专 题. 【分析】两个粒子都做初速度为零的匀加速直线运动,根据位移公式、牛顿第二 定律结合位移关系,比较质量的大小。由动能定理列式分析动能的大小。由 电场力做功关系分析电势能的关系。由动量定理分析动量关系。 第 15 页(共 28 页) 第 16 页 共 28 页 【解答】解:A、两个粒子都做初速度为零的匀加速直线运动,则有 y= =.由题意知,相同时间内 a 的位移大于 b 的位移,q、E 又相等,可 知 ma<mb.故 A 错误。 B、根据动能定理得 Ek﹣0=qEy,即 t 时刻粒子的动能为 Ek=qEy,a 的位移大, 电场力做功多,所以在 t 时刻,a 的动能比 b 的大,故 B 正确。 C、在 t 时刻,a、b 经过电场中同一水平面,电势相等,它们的电荷量也相等, 符号相反,由 Eφ=qφ 知,a 和 b 的电势能不相等,故 C 错误。 D、由动量定理得 qEt=p﹣0,得 t 时刻粒子的动量为 p=qEt,q、E、t 都相等, 则在 t 时刻,a 和 b 的动量大小相等,故 D 正确。 故选:BD。 【点评】本题是牛顿第二定律、运动学公式和动能定理、动量定理的综合运用, 根据动能定理研究动能关系,由动量定理分析动量关系,都是常用的思路, 要熟练掌握。 二、非选择题。第 9-12 题为必考题,每个试题考生都必须作答。第 13-16 题为 选考题,考生根据要求作答。(一)必考题. 9.(6 分)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下: (1)甲用两个手指轻轻捏住量程为 L 的木尺上端,让木尺自然下垂。乙把手放 在尺的下端(位置恰好处于 L 刻度处,但未碰到尺),准备用手指夹住下落 的尺。 (2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用 手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为 L1,重力加速度大小为 g,则乙的反 应时间为 (用 L、L1 和 g 表示)。 (3)已知当地的重力加速度大小为 g=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm。乙的反 应时间为 0.20 s.(结果保留 2 位有效数字) (4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议: 多次测量平均值;初始时乙 的手指尽可能接近尺子 。 第 16 页(共 28 页) 第 17 页 共 28 页 【考点】1J:自由落体运动.菁优网版权所有 【专题】13:实验题;31:定性思想;43:推理法;514:自由落体运动专题. 【分析】根据自由落体运动的位移公式,即可推导反应时间表达式;代入数据, 从而即可求解反应时间; 若要提高准确度,可多次测量位移,取平均值,或减小手指与尺子的间距。 【解答】解:(2)尺子做自由落体运动,根据位移公式:h= 而从尺子下落到乙手指夹住尺子,尺子下落的位移为:h=L﹣L1; ,因此乙的反应时间为 t= ;(3)当地的重力加速度大小为 g=9.80m/s2,L=30.0cm=0.3m,L1=10.4cm=0.104m ,代入 t= 解得:t=0.20s; (4)从反应时间的表达式 t= ;可知,若要提高测量结果准确程度, 除多次测量位移,取平均值,还可以减小手指与尺子的间距,从而提高反应 时间的准确度, 故答案为:(2) ;(3)0.20;(4)多次测量平均值;或者,初始时 乙的手指尽可能接近尺子。 【点评】考查自由落体运动的规律,掌握位移与时间关系式,理解实验原理,为 提高准确度作下基础,同时注意有效数字。 10.(9 分)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻 Rx 的阻值,图中 R0 为标准定值电阻(R0=20.0Ω); 可视为理想电压表;S1 为单刀开关,S2 为单刀双掷开关;E 为电源;R 为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验: 第 17 页(共 28 页) 第 18 页 共 28 页 (1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线; (2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合 S1; (3)将开关 S2 掷于 1 端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表 的示数 U1;然后将 S2 掷于 2 端,记下此时电压表 的示数 U2; (4)待测电阻阻值的表达式 Rx= R0 (用 R0、U1、U2 表示); (5)重复步骤(3),得到如下数据: 12345U1/V U2/V 0.25 0.86 3.44 0.30 1.03 3.43 0.36 1.22 3.39 0.40 1.36 3.40 0.44 1.49 3.39 (6)利用上述 5 次测量所得 的平均值,求得Rx= 48.2 Ω.(保留 1 位小数 )【考点】N6:伏安法测电阻.菁优网版权所有 【专题】13:实验题;23:实验探究题;31:定性思想;46:实验分析法;535: 恒定电流专题. 第 18 页(共 28 页) 第 19 页 共 28 页 【分析】明确电路结构和实验原理,根据串联电路的规律可得出待测电阻的表达 式,再根据数学规律即可求出待测电阻的阻值。 【解答】解:(1)根据电路图可得出对应的图象如图所示; (4)根据实验过程以及电路图可知,Rx 与 R0 串联,当开关接 1 时,电压表测量 R0 两端的电压,故电流为:I= 而开关接 2 时,测量两电阻总的电压,则可知,Rx 两端的电压为:U=U2﹣U1; 由欧姆定律可知,待测电阻阻值的表达式为:Rx= = =R0; (6) 的平均值为 =3.41; 则结合(4)中公式可知,Rx= R0= =2.41R0=2.41×20.0Ω=48.2Ω ;故答案为:(1)如图所示;(4) R0;(6)48.2。 【点评】本题考查伏安法测电阻的实验,要注意明确电压表为理解电表,其内阻 无穷大,所以不会影响电路结构,直接根据串联电路规律即可确定对应的电 流和电压。 第 19 页(共 28 页) 第 20 页 共 28 页 11.(12 分)如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压 U 加 速后在纸面内水平向右运动,自 M 点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方 向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为 v1 ,并在磁场边界的 N 点射出;乙种离子在 MN 的中点射出;MN 长为 l。不计 重力影响和离子间的相互作用。求 (1)磁场的磁感应强度大小; (2)甲、乙两种离子的比荷之比。 【考点】AK:带电粒子在匀强电场中的运动;CI:带电粒子在匀强磁场中的运动 .菁优网版权所有 【专题】11:计算题;31:定性思想;43:推理法;536:带电粒子在磁场中的 运动专题. 【分析】(1)离子在电场中加速,应用动能定理求出粒子的比荷,甲离子在磁 场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律求出磁感应强度。 (2)离子在电场中加速,在磁场中做圆周运动,应用动能定理与牛顿第二定律 求出离子的比荷,然后求出两离子比荷之比。 2【解答】解:(1)甲粒子在电场中加速,由动能定理得:q1U= m1v1 , 由题意可知,甲离子在磁场中做圆周运动的轨道半径:r1= l, 甲离子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:q1v1B=m1 ,解得:B= ;(2)离子在电场中加速,由动能定理得: 第 20 页(共 28 页) 第 21 页 共 28 页 2对甲:q1U= m1v1 , 2对乙:q2U= m2v2 , 由题意可知,甲离子在磁场中做圆周运动的轨道半径:r1= l, 乙离子在磁场中做圆周运动的轨道半径:r2= l, 离子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得: 对甲:q1v1B=m1 对乙:q2v2B=m2 ,,离子的比荷:k= , 解得,甲乙离子的比荷之比: = ; 答:(1)磁场的磁感应强度大小为 ;(2)甲、乙两种离子的比荷之比为 1:4。 【点评】本题考查了离子在电场与磁场中的运动,离子在电场中加速、在磁场中 做匀速圆周运动,分析清楚离子运动过程、求出离子在磁场中做圆周运的轨 道半径是解题的关键,应用动能定理与牛顿第二定律即可解题。 12.(20 分)如图,在竖直平面内,一半径为 R 的光滑圆弧轨道 ABC 和水平轨 道 PA 在 A 点相切,BC 为圆弧轨道的直径,O 为圆心,OA 和 OB 之间的夹角 为 α,sinα= .一质量为 m 的小球沿水平轨道向右运动,经 A 点沿圆弧轨道 通过 C 点,落至水平轨道;在整个过程中,除受到重力及轨道作用力外,小 球还一直受到一水平恒力的作用。已知小球在 C 点所受合力的方向指向圆心, 且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为 g。求 (1)水平恒力的大小和小球到达 C 点时速度的大小; (2)小球达 A 点时动量的大小; (3)小球从 C 点落至水平轨道所用的时间。 第 21 页(共 28 页) 第 22 页 共 28 页 【考点】2G:力的合成与分解的运用;45:运动的合成和分解;4A:向心力;65 :动能定理.菁优网版权所有 【专题】11:计算题;31:定性思想;43:推理法;517:运动的合成和分解专 题;52D:动能定理的应用专题;52K:动量与动能定理或能的转化与守恒定 律综合. 【分析】(1)根据力的合成法则,结合牛顿第二定律,及勾股定理,即可求解; (2)作 CD⊥PA,依据几何关系,并由动能定理,即可求解动量大小; (3)根据运动的合成与分解,结合运动学公式,即可求解。 【解答】解:(1)设水平恒力的大小为 F0,小球到达 C 点时所受合力的大小为 F ,由力的合成法则,则有: 2F2=(mg)2+F0 ; 设小球到达 C 点时的速度大小为 v,由牛顿第二定律得:F=m 联立上式,结合题目所给数据,解得: F0= v= (2)设小球到达 A 点的速度大小 v1,作 CD⊥PA,交 PA 于 D 点, 由几何关系得:DA=Rsinα CD=R(1+cosα) 由动能定理有,﹣mg•CD﹣F0•DA= 联立上式,结合题目所给数据,那么小球在 A 点的动量大小为:P=mv1= 第 22 页(共 28 页) 第 23 页 共 28 页 (3)小球离开 C 点后,在竖直方向上做初速度不为零的匀加速直线运动,加速 度大小为 g, 设小球在竖直方向的初速度为 v⊥,从 C 点落到水平轨道上所用时间为 t, 由运动学公式,则有: v⊥t+ =CD v⊥=vsinα 联立上式,结合题目数据,解得:t= 答:(1)水平恒力的大小 和小球到达 C 点时速度的大小 ;(2)小球达 A 点时动量的大小 ;(3)小球从 C 点落至水平轨道所用的时间 。【点评】考查力的合成法则,掌握牛顿第二定律的内容,及动能定理的应用,理 解几何知识的运用,同时注意运动的合成与分解的内容。 (二)选考题:共 15 分,请考生从 2 道物理题中任选一题作答,如果多做,则 按所做的第一题计分。[物理——选修 3-3](15 分) 13.(5 分)如图,一定量的理想气体从状态 a 变化到状态 b,其过程如 p﹣V 图中从 a 到 b 的直线所示。在此过程中( ) A.气体温度一直降低 B.气体内能一直增加 第 23 页(共 28 页) 第 24 页 共 28 页 C.气体一直对外做功 D.气体一直从外界吸热 E.气体吸收的热量一直全部用于对外做功 【考点】8F:热力学第一定律;99:理想气体的状态方程.菁优网版权所有 【专题】34:比较思想;4B:图析法;54B:理想气体状态方程专题. 【分析】根据气体状态方程 =C 去判断温度,从而知道内能的变化。根据气体 体积的变化分析做功情况。结合热力学第一定律分析。 【解答】解:A、由图知气体的 pV 一直增大,由 =C 知气体的温度一直升高, 故 A 错误。 B、一定量的理想气体内能只跟温度有关,温度一直升高,气体的内能一直增加, 故 B 正确。 C、气体的体积增大,则气体一直对外做功,故 C 正确。 D、气体的内能一直增加,并且气体一直对外做功,根据热力学第一定律△U=W+Q 可知气体一直从外界吸热,故 D 正确。 E、气体吸收的热量用于对外功和增加内能,故 E 错误。 故选:BCD。 【点评】该题结合图象考查气态方程,能够运用控制变量法研究多个物理量变化 时的关系。要注意热力学第一定律△U=W+Q 中,W、Q 取正负号的含义。 14.(10 分)在两端封闭、粗细均匀的 U 形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱 的两端各封闭有一段空气。当 U 形管两端竖直朝上时,左,右两边空气柱的 长度分别为 l1=18.0cm 和 l2=12.0cm,左边气体的压强为 12.0cmHg.现将 U 形 管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求 U 形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中,气体温度不变。 第 24 页(共 28 页) 第 25 页 共 28 页 【考点】99:理想气体的状态方程.菁优网版权所有 【专题】11:计算题;34:比较思想;4E:模型法. 【分析】左右两部分气体作等温变化,分析初态和末态气体的压强、体积,分别 由玻意耳定律列式,即可求得 U 形管平放时两边空气柱的长度。 【解答】解:设 U 形管平放时左右两边空气柱的长度分别为 a 和 b,它们的压强 为 p。 当 U 形管两端竖直朝上时,左边气体的压强为 p1=12.0cmHg,右边气体的压强为 p2=12.0cmHg﹣6cmHg=6cmHg。 左右两部分气体作等温变化,分别由玻意耳定律得 对左部分气体有 p1l1S=paS 对右部分气体有 p2l2S=pbS 由几何关系有 a+b=l1+l2=30cm 联立以上各式得 a=22.5cm,b=7.5cm 答:U 形管平放时左右两边空气柱的长度分别为 22.5cm 和 7.5cm。 【点评】解决本题的关键是要知道 U 形管平放时左右两边气体压强相等,两边 气体的总长度不变,结合玻意耳定律和几何关系进行求解。 【物理–选修 3-4】(15 分) 15.一列简谐横波沿 x 轴正方向传播,在 t=0 和 t=0.20s 时的波形分别如图中实 线和虚线所示。已知该波的周期 T>0.20s。下列说法正确的是( ) 第 25 页(共 28 页) 第 26 页 共 28 页 A.波速为 0.40m/s B.波长为 0.08m C.x=0.08m 的质点在 t=0.70s 时位于波谷 D.x=0.08m 的质点在 t=0.12s 时位于波谷 E.若此波传入另一介质中其波速变为 0.80m/s,则它在该介质中的波长为 0.32m 【考点】F4:横波的图象;F5:波长、频率和波速的关系.菁优网版权所有 【专题】12:应用题;32:定量思想;4C:方程法;51D:振动图像与波动图像 专题. 【分析】波沿 x 轴正方传播,根据波形图得到周期表达式,根据条件求解周期, 根据 求解波速; 分析 x=0.08m 的质点在 t=0.70s 和 t=0.12s 时与周期的关系,由此确定其位置; 波传入另一介质中,频率不变,根据 λ=vT 求解波长。 【解答】解:AB、波沿 x 轴正方传播,根据波形图可知,(n+ )T=0.2s,该波 的周期 T>0.20s,n 只能等于 0,故 T=0.4s; 波长 λ=16cm=0.16m,故波速 v= m/s=0.4m/s,故 A 正确、B 错误; C、x=0.08m 的质点在 t=0 时位于平衡位置向上振动,经过 t=0.70s 时, = ,所以 0.7s 时 x=0.08m 处的质点位于波谷,故 C 正确; D、x=0.08m 的质点在 t=0 时位于平衡位置向上振动,经过 t=0.12s 时, = ,即 t= ,即 T<t< T,所以 0.12s 时 x=0.08m 处的质点位于平衡位 置上边正在向下振动,故 D 错误; =E、若此波传入另一介质中,频率不变,则周期不变,其波速变为 0.80m/s,则它 第 26 页(共 28 页) 第 27 页 共 28 页 在该介质中的波长为 λ=vT=0.8×0.4m=0.32m,故 E 正确。 故选:ACE。 【点评】本题主要是考查了波的图象;解答本题关键是要能够根据图象直接读出 波长和各个位置处的质点振动方向,知道波速、波长和频率之间的关系。 16.如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“•”(图中 O 点), 然后用横截面为等边三角形 ABC 的三棱镜压在这个标记上,小标记位于 AC 边 上。D 位于 AB 边上,过 D 点做 AC 边的垂线交 AC 于 F.该同学在 D 点正上方 向下顺着直线 DF 的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过 O 点做 AB 边的 垂线交直线 DF 于 E;DE=2cm,EF=1cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线 在三棱镜中的反射) 【考点】H3:光的折射定律.菁优网版权所有 【专题】11:计算题;32:定量思想;4F:几何法. 【分析】等边三角形的垂心、重心、中心是重合的;画出光路图,结合几何关系 得到入射角和折射角,求解出折射率即可。 【解答】解:连接 DO,点 E 是三角形 AOD 的垂心,DE=2cm,EF=1cm,说明三 角形 OAD 是等边三角形,点 E 也是重心、中心,故画出光路图,如图所示: 故入射角为 60°,折射角为 30°,故折射率为: 第 27 页(共 28 页) 第 28 页 共 28 页 n= =;答:三检镜的折射率为 。【点评】本题考查折射率的定义,关键是画出光路图,找出入射角和折射角,要 知道等边三角形的垂心、重心、中心是重合的。 第 28 页(共 28 页)
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