2016年全國(guó)卷1高考理綜物理試題解

2016年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試（新課標(biāo)I卷）理科綜合（物理部分）二、選擇題：本題共8小題，每小題6分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第14~17題只有一項(xiàng)符合題目要求，第18~21題有多項(xiàng)符合題目要求。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。一平行板電容器兩極板之間充滿(mǎn)云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上。若將云母介質(zhì)移出，則電容器（）A. 極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大B. 極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大C. 極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D. 極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D由可知，當(dāng)云母介質(zhì)抽出時(shí)，變小，電容器的電容變?。灰?yàn)殡娙萜鹘釉诤銐褐绷麟娫瓷?，故不變，根?jù)可知，當(dāng)減小時(shí)，減小。再由，由于與都不變，故電場(chǎng)強(qiáng)度不變，答案為D電容器的基本計(jì)算現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開(kāi)磁場(chǎng)。若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開(kāi)始被同一加速電場(chǎng)加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開(kāi)磁場(chǎng)，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為（）A. 11 B. 12 C. 121 D. 144D設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別為、，一價(jià)正離子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)為、，對(duì)于任意粒子，在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理得： 得 ①在磁場(chǎng)中應(yīng)滿(mǎn)足 ②由題意，由于兩種粒子從同一入口垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，從同一出口垂直離開(kāi)磁場(chǎng)，故在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑應(yīng)相同．由①②式聯(lián)立求解得勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，由于加速電壓不變，故其中，可得故一價(jià)正離子與質(zhì)子的質(zhì)量比約為144帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、質(zhì)譜儀。一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻和的阻值分別是和，eq\o\ac(○,A)為理想交流電流表，為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)為；當(dāng)閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為（）A. 2 B. 3 C. 4 D. 5B解法一：當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電路如右圖所示由閉合電路歐姆定律，原線圈兩端電壓得 ①根據(jù)變壓器原副邊電壓關(guān)系： ②副線圈中的電流： ③聯(lián)立①②③得： ④當(dāng)S閉合時(shí)，電路如右圖所示由閉合電路歐姆定律，原線圈兩端電壓 得 ⑤根據(jù)變壓器原副邊電壓關(guān)系： ⑥副線圈中的電流得： ⑦聯(lián)立⑤⑥⑦得 ⑧聯(lián)立④⑧解得 解法二：設(shè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前后，變壓器的等效電阻為和，由于變壓器輸入功率與輸出功率相同，閉合前：，得 ①閉合后：，得 ②根據(jù)閉合電路歐姆定律：閉合前： ③閉合后： ④根據(jù)以上各式得：解得，（一）必考題（5分）某同學(xué)用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有和。打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有記錄交流電的頻率，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它題給條件進(jìn)行推算。(1) 若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用和圖（b）中給出的物理量可以寫(xiě)出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為_(kāi)_____________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為_(kāi)____________，重物下落的加速度大小為_(kāi)____________。(2) 已測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?，?shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%，由此推算出為_(kāi)_________。⑴，，；⑵40⑴由于重物勻加速下落，各相鄰點(diǎn)之間時(shí)間間隔相同，因此點(diǎn)應(yīng)是從運(yùn)動(dòng)到的過(guò)程的中間時(shí)刻，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可得：點(diǎn)的速度等于段的平均速度，即由于，故同理可得勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度故 ①⑵重物下落的過(guò)程中，由牛頓第二定律可得： ②由已知條件 ③由②③得 代入①得：，代入數(shù)據(jù)得利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和推論處理紙帶問(wèn)題（10分）現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器（內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)時(shí)就會(huì)報(bào)警），電阻箱（最大阻值為），直流電源（輸出電壓為，內(nèi)阻不計(jì)），滑動(dòng)變阻器（最大阻值為），滑動(dòng)變阻器（最大阻值為），單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。已知約為，約為；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在時(shí)阻值為。(1) 在答題卡上完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。(2) 電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_____________（填“”或“”）。(3) 按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_(kāi)_____；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于_______（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是________________________________。②將開(kāi)關(guān)向_______（填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至________________________________。(4) 保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。(1)如下圖(2)(3)①650.0，b，接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò)20mA，報(bào)警器可能損壞②c，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警①熱敏電阻工作溫度達(dá)到時(shí)，報(bào)警器報(bào)警。故需通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱使其電阻為時(shí)的熱敏電阻的阻值，即調(diào)節(jié)到阻值650.0Ω，光使報(bào)警器能正常報(bào)警，電路圖如上圖②，當(dāng)通過(guò)報(bào)警器的電流，故電路中總電阻，，故滑動(dòng)變阻器選。③熱敏電阻為時(shí)，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，模擬熱敏電阻的電阻器阻值也應(yīng)為為防止通過(guò)報(bào)警器電流過(guò)大，造成報(bào)警器燒壞，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片置于b端．滑動(dòng)變阻器在電路中的作用及其規(guī)格選擇、串并聯(lián)電路相關(guān)計(jì)算、等效替代思想獲取題中信息并轉(zhuǎn)化為解題所需條件、理解電路設(shè)計(jì)原理、理解調(diào)節(jié)電阻箱和滑動(dòng)變阻器的意義（14分）如圖，兩固定的絕緣斜面傾角均為，上沿相連。兩細(xì)金屬棒ab（僅標(biāo)出a端）和cd（僅標(biāo)出c端）長(zhǎng)度均為，質(zhì)量分別為和；用兩根不可伸長(zhǎng)的柔軟輕導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca，并通過(guò)固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平。右斜面上存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直于斜面向上。已知兩根導(dǎo)線剛好不在磁場(chǎng)中，回路電阻為，兩金屬棒與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，重力加速度大小為。已知金屬棒勻速下滑。求(1) 作用在金屬棒上的安培力的大小；(2) 金屬棒運(yùn)動(dòng)速度的大小。（1）由、棒被平行于斜面的導(dǎo)線相連，故、速度時(shí)時(shí)刻刻相等，也做勻速直線運(yùn)動(dòng)；選為研究對(duì)象，受力分析如圖：由于勻速，其受力平衡，沿斜面方向受力平衡方程： 垂直于斜面方向受力平衡方程： 且，聯(lián)立可得： 選為研究對(duì)象，受力分析如圖：其沿斜面方向受力平衡： 垂直于斜面方向受力平衡： 且，與為作用力與反作用力：，聯(lián)立可得： （2）設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，由電磁感應(yīng)定律： 由閉合電路歐姆定律，回路中電流：棒中所受的安培力：與①聯(lián)立可得：（18分）如圖，一輕彈簧原長(zhǎng)為，其一端固定在傾角為的固定直軌道的底端A處，另一端位于直軌道上B處，彈簧處于自然狀態(tài)。直軌道與一半徑為的光滑圓弧軌道相切于點(diǎn)，均在同一豎直平面內(nèi)。質(zhì)量為的小物塊自點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，最低到達(dá)點(diǎn)（未畫(huà)出）隨后沿軌道被彈回，最高到達(dá)點(diǎn)，。已知與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度大小為。（取，）(1) 求第一次運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)速度的大小。(2) 求運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能。(3) 改變物塊的質(zhì)量，將推至點(diǎn)，從靜止開(kāi)始釋放。已知自圓弧軌道的最高點(diǎn)處水平飛出后，恰好通過(guò)點(diǎn)。點(diǎn)在點(diǎn)的左下方，與點(diǎn)水平相距、豎直相距，求運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)速度的大小和改變后的質(zhì)量。（1）選為研究對(duì)象，受力分析如圖：設(shè)加速度為，其垂直于斜面方向受力平衡：沿斜面方向，由牛頓第二定律得：且，可得： 對(duì)段過(guò)程，由 代入數(shù)據(jù)得點(diǎn)速度： （2）從點(diǎn)出發(fā)，最終靜止在，分析整段過(guò)程；由到，重力勢(shì)能變化量： ①減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。設(shè)點(diǎn)離點(diǎn)的距離為，從到，產(chǎn)熱： ②由，聯(lián)立①、②解得：；研究從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)過(guò)程重力做功： 摩擦力做功： 動(dòng)能變化量： 由動(dòng)能定理： 代入得： 由，到點(diǎn)時(shí)彈性勢(shì)能為。（3）其幾何關(guān)系如下圖可知：，由幾何關(guān)系可得，點(diǎn)在左下方，豎直高度差為，水平距離為。設(shè)從點(diǎn)拋出時(shí)速度為，到點(diǎn)時(shí)間為其水平位移： 豎直位移： 解得： 研究從點(diǎn)到點(diǎn)過(guò)程，設(shè)此時(shí)質(zhì)量為，此過(guò)程中：重力做功： ①摩擦力做功： ②彈力做功： ③動(dòng)能變化量： ④由動(dòng)能定理： ⑤將①②③④代入⑤，可得： （二）選考題[物理——選修3-3]（15分）（1）（5分）關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是__________。（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過(guò)程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體E．如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡BDE氣體內(nèi)能的改變，故對(duì)氣體做功可改變氣體內(nèi)能，B選項(xiàng)正確；氣體吸熱為，但不確定外界做功的情況，故不能確定氣體溫度變化，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；理想氣體等壓膨脹，，由理想氣體狀態(tài)方程，不變，增大，氣體溫度升高，內(nèi)能增大。由，氣體過(guò)程中一定吸熱，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律，D選項(xiàng)正確；根據(jù)平衡性質(zhì)，E選項(xiàng)正確；理想氣體狀態(tài)方程，熱力學(xué)第一定律，熱力學(xué)第二定律，熱平衡的理解。等壓膨脹氣體溫度升高，內(nèi)能增大；氣體又對(duì)外做功，所以氣體一定吸熱。（2）（10分）在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差與氣泡半徑之間的關(guān)系為，其中。現(xiàn)讓水下處一半徑為的氣泡緩慢上升。已知大氣壓強(qiáng)，水的密度，重力加速度大小。(i)求在水下處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差；(ii)忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時(shí)，求氣泡的半徑與其原來(lái)半徑之比的近似值。水下處氣泡的壓強(qiáng)差是，氣泡在接近水面時(shí)的半徑與原來(lái)半徑之比為。（=1\*romani）由公式得，水下處氣泡的壓強(qiáng)差是。（ii）忽略水溫隨水深的變化，所以在水深處和在接近水面時(shí)氣泡內(nèi)溫度相同。由理想氣體狀態(tài)方程，得 ①其中， ② =3\*GB3③由于氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差遠(yuǎn)小于水壓，氣泡內(nèi)壓強(qiáng)可近似等于對(duì)應(yīng)位置處的水壓，所以有 ④ ⑤將=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤帶入=1\*GB3①得， 理想氣體狀態(tài)方程當(dāng)氣體內(nèi)部壓強(qiáng)遠(yuǎn)大于氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差時(shí)，計(jì)算氣體內(nèi)部壓強(qiáng)時(shí)可忽略掉壓強(qiáng)差，即氣體壓強(qiáng)等于對(duì)應(yīng)位置的水壓。[物理——選修3-4]（15分）（1）（5分）某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身下的時(shí)間間隔為。下列說(shuō)法正確的是__________。（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）A．水面波是一種機(jī)械波B．該水面波的頻率為C．該水面波的波長(zhǎng)為D．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去E．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移ACE水面波是一種典型機(jī)械波，A對(duì)；從第一個(gè)波峰到第十個(gè)波峰中經(jīng)歷了九個(gè)波形，時(shí)間間隔為15秒，所以其振動(dòng)周期為，頻率為0.6Hz，B錯(cuò)；其波長(zhǎng)，C對(duì)；波中的質(zhì)點(diǎn)都上下振動(dòng)，不隨波遷移，但是能傳遞能量，D錯(cuò)E對(duì)。（2）（10分）如圖，在注滿(mǎn)水的游泳池的池底有一點(diǎn)光源A，它到池邊的水平距離為。從點(diǎn)光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為。(i)求池內(nèi)的水深；(ii)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為。當(dāng)他看到正前下方的點(diǎn)光源A時(shí)，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為。求救生員的眼睛到池邊的水平距離（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）。（i）光由A射向B發(fā)生全反射，光路如圖：由反射公式可知：得：；由，由幾何關(guān)系可得：所以水深。（ii）光由A點(diǎn)射入救生員眼中光路圖如圖：由折射率公式：可知：，設(shè)，得帶入數(shù)據(jù)得：，由幾何關(guān)系得，救生員到池邊水平距離為[物理——選修3-5]（15分）（1）（5分）現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說(shuō)法正確的是__________。（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)ACE由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無(wú)論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電流，因此D錯(cuò)誤；在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來(lái)決定，與頻率無(wú)關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯(cuò)誤，根據(jù)可知，對(duì)于同一光電管，逸出功W不變，當(dāng)頻率變高，最大初動(dòng)能變大，因此C正確，由和，得，遏制電壓只與入射光頻率有關(guān)，與入射光強(qiáng)無(wú)關(guān)，因此E正確。（2）（10分）某游樂(lè)園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計(jì)算方便起見(jiàn)，假設(shè)水柱從橫截面積為的噴口持續(xù)以速度豎直向上噴出；玩具底部為平板（面積略大于）；水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開(kāi)。忽略空氣阻力。已知水的密度為，重力加速度大小為，求：(i)噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；(ii)玩具在空中懸停時(shí)，其底面相對(duì)于噴