与名师对话高三课标版物理综合检测高中物理全部知识必修选修.docx
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与名师对话高三课标版物理综合检测高中物理全部知识必修选修
综合检测
高中物理全部知识(必修选修)
(时间:
90分钟 总分:
110分)
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的或不选的得0分)
1.20XX年7月30日凌晨4时26分开始,“蛟龙”号载人潜水器进行第四次下潜,下潜深度为5182m,再创新高,如右图所示.设质量为M的“蛟龙”号在匀速下降,若“蛟龙”号所受浮力F始终保持不变,“蛟龙”号在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g,现欲使“蛟龙”号以同样速率匀速上升,则需减少的质量为( )
A.2(M-
) B.M-
C.2M-
D.0
[解析] 由于“蛟龙”号以同样速率匀速上升,则所受的阻力相等,设减少的质量为m,运动过程中受到的阻力为Ff,在匀速下降过程中F=Mg-Ff;在上升过程中F=(M-m)g+Ff,联立两式解得m=2(M-
),A项正确.
[答案] A
2.(2012·北京西城区期末)如右图所示,一单匝矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO′匀速转动.转轴OO′过AD边和BC边的中点.若从图示位置开始计时,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化关系可以表示为Φ=0.1cos20πt(Wb),时间t的单位为s.已知矩形线圈电阻为2.0Ω.下列说法正确的是
( )
A.线圈中电流的有效值约为3.14A
B.穿过线圈的磁通量的最大值为0.1
Wb
C.在任意1s时间内,线圈中电流的方向改变10次
D.在任意1s时间内,线圈克服安培力所做的功约为9.86J
[解析] 穿过线圈的磁通量最大值为BS=0.1Wb,选项B错误;转动角速度ω=20πrad/s,产生的感应电动势最大值为BSω=2πV,线圈中电流的最大值约为3.14A,选项A错误;在任意1s时间内,线圈中电流的方向改变20次,选项C错误;在任意1s时间内,产生的电能为EIt≈9.86J,线圈克服安培力所做的功约为9.86J,选项D正确.
[答案] D
3.如右图所示,在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为θ的光滑斜面体,斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑.关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答,有如下四个表达式.要判断这四个表达式是否合理,你可以不必进行复杂的计算,而是根据所学的物理知识和物理方法进行分析,从而判断解的合理性.根据你的判断,下列表达式中可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
[解析] 设θ=0°,则N=mg才符合实际,所以A、B两项错;设M≪m,则C项的值为负值,不符合实际,C项错,只有D项符合题意.
[答案] D
4.如右图所示,A为静止于地球赤道上的物体,B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星,C为地球同步卫星,P为B、C两卫星轨道的交点.下列说法中正确的是( )
A.物体A和卫星C具有相同大小的加速度
B.卫星B在P点的加速度大小与卫星C在该点加速度相等
C.卫星C相对于地面不动,一定不会与B相撞
D.卫星B若想返回地面,应该在近地点加速
[解析] 物体A和卫星C具有相同的角速度,但半径不同,所以加速度不同,A项错;根据万有引力定律,加速度a=
,都在P点,r相同,所以加速度相等,B项正确;卫星C虽然相对于地面不动,但B可能主动撞C,C项错;卫星B若想返回地面,应该在近地点减速,D项错误.
[答案] B
5.如下图所示,一传送带与水平方向的夹角为θ,以速度v逆时针运转,一物块A轻轻放在传送带的上端,则物块在从A到B运动的过程中,机械能E随位移变化的关系图象不可能是( )
[解析] 滑块从传送带上A运动到B有三种可能,一是一直加速,滑动摩擦力做正功;二是先匀加速再匀速,摩擦力先做正功,后做负功,机械能随位移先均匀增加后均匀减小;三是先以较大加速度匀加速,后以较小加速度匀加速,摩擦力先做正功,后做负功,A、C、D三项正确.
[答案] B
6.一个电子只在电场力作用下从a点运动到b点的轨迹如右图中虚线所示,图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面,下列说法中正确的是( )
A.如果实线是电场线,则a点的电势比b点的电势高
B.如果实线是等势面,则a点的电势比b点的电势低
C.如果实线是电场线,则电子在a点的电势能比在b点的电势能大
D.如果实线是等势面,则电子在a点的电势能比在b点的电势能大
[解析] 如果实线是电场线,由曲线运动条件知电场力向右,电子带负电,所以场强方向向左,b点电势高于a点电势,电子在a点电势能比在b点电势能大,A项错,C项正确;如果实线是等势面,则电场力做负功,电势能增加,电子在b点的电势能比在a点电势能大,a点电势高于b点电势.B、D两项都错.
[答案] C
7.等质量的小滑块A、B分别穿在光滑的水平和竖直细杆上,它们用一不可伸长的轻细绳相连,A、B可看作质点,如右图所示,开始时细绳水平伸直,A、B静止.由静止释放B后,已知当细绳与竖直方向的夹角为60°时,滑块B沿着竖直杆下滑的速度为v,则此时( )
A.滑块A沿着水平杆滑动的速度为
v
B.滑块A沿着水平杆滑动的速度为
v
C.连接A、B的绳长为
D.连接A、B的绳长为
[解析] A、B两物体沿绳方向分速度相等,有vcos60°=vAcos30°,即vA=
v,B项正确.A、B组成系统机械能守恒有mgLcos60°=
mv
+
mv2,解得L=4v2/3g,D项正确.
[答案] BD
8.如右图所示,为两个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为L,距磁场区域的左侧L处,有一边长为L的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直,现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定:
电流沿逆时针方向时的电动势E为正,磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ的方向为正,外力F向右为正.则以下关于线框中的磁通量Φ、磁感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化的图象正确的是( )
[解析] 线框进出磁场磁通量是线性变化的,A项错;当线框在两个磁场中间时,两个边产生的感应电动势叠加,而不是等于零,此时外力F最大,但是F的方向为正而不是负方向,因此B、C两项错;当线框在两个磁场中间时,两个边产生的感应电动势叠加,电功率P等于线框在单一磁场中运动时功率的4倍,D项正确.
[答案] D
第Ⅱ卷(非选择题 共62分)
本卷包括必做题和选做题两部分,第9题~第13题为必做题,每个试题考生都必须作答.第14题~第16题为选做题,考生根据要求作答.
二、实验题(本题共2小题,共15分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答)
9.(5分)某同学利用如下图所示装置研究外力与加速度的关系.将力传感器安装在置于光滑水平轨道的小车上,通过细绳绕过光滑定滑轮悬挂钩码.开始实验后,依次按照如下步骤操作:
(1)同时打开力传感器和位移传感器;
(2)释放小车;
(3)关闭传感器,根据F-t,x-(t-t0)2图象记录下绳子拉力F并求出小车加速度a;
(4)重复上述步骤.
某次释放小车后得到的F-t,x-(t-t0)2图象如下图所示.根据图象,此次操作应记录下的外力F=________N,t0=________s,加速度a=________m/s2.
[解析] 开始没有运动时,力传感器上显示的是钩码的重,加速运动后绳的拉力小于钩码的重;0.80s时刻开始运动,由于做初速度为零的匀加速运动,因此x=
a(t-t0)2,加速度为x-(t-t0)2图象的斜率的2倍.
[答案] 0.815 0.80 3.28
10.(10分)某待测电阻Rx的阻值在80~100Ω之间,现要测量其电阻的阻值,实验室提供如下器材:
A.电流表A1(量程30mA、内阻r1=10Ω)
B.电流表A2(量程150mA、内阻r2约为30Ω)
C.电流表A3(量程0.6A,内阻r3约为0.2Ω)
D.电压表(量程15V、内阻约为20kΩ)
E.定值电阻R0=20Ω
F.滑动变阻器R,最大阻值约为10Ω
G.电源E(电动势4V)
H.开关S、导线若干
(1)在上述提供的器材中,要完成此实验,应选用( ).
(2)测量要求电表读数不得小于其量程的
,请你在虚线框内画出测量电阻Rx的一种实验电路图(图中元件用题干中相应的英文字母标注).
(3)用已知量和测量的量表达Rx的表达式Rx=________,说明式中各字母所表示的物理量:
__________________________.
[答案]
(1)ABEFGH
(2)如右图所示.(3)
R0-r1 r1为A1表的内阻,R0为定值电阻,I1为A1表示数,I2为A2表示数.
三、解答题(本题共3小题,共32分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的答案不得分,有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位)
11.(10分)如下图所示,一位质量m=65kg的特技演员,在进行试镜排练时,从离地面h1=6m高的楼房窗口跳出后竖直下落.若有一辆平板汽车正沿着下落点正下方所在的水平直线上以v0=6m/s的速度匀速前进.已知该演员刚跳出时,平板汽车的前端恰好运动到距离下落点正下方3m处,该汽车车头长2m,汽车平板长4.5m,平板汽车板面离地面高h2=1m.人可看作质点,g取10m/s2,人下落过程中未与汽车车头接触,人与车平板间的动摩擦因数μ=0.2.问:
(1)人将落在平板汽车上距车尾端多远处?
(2)假定人落到平板上后立即俯卧在车上不弹起,司机同时使车开始以大小为a车=4m/s2的加速度做匀减速直线运动,直至停止,则人是否会从平板车尾部滑下?
[解析]
(1)设人下落时间为t,
则h1-h2=
gt2.
车在时间t内运动的位移x=v0t,联立解得x=6m.
人在车上的落点距车尾端d=(3+2+4.5)m-6m=3.5m.
(2)人在车平板上的加速度a人=
=2m/s2.
设人未滑下,且经时间t′,人与车达到相等的速度v.
则v=a人t′=v0-a车t′.
人与车在时间t′内的位移x人=
a人t′2.
x车=v0t′-
a车t′2.
人相对车向后滑动Δx=x车-x人.
联立解得Δx=3m<3.5m,故不会滑下.
[答案]
(1)3.5m
(2)见解析
12.(10分)(2012·湖北省部分重点中学联考)如下图所示,光滑半圆形轨道半径为R,水平面粗糙,弹簧自由端D与轨道最低点C距离为4R,一质量为m的可视为质点的小物块自圆轨道中点B由静止释放,压缩弹簧后被弹回到D点恰好静止.已知物块与水平面的动摩擦因数为0.2,重力加速度为g,弹簧始终处在弹性限度内,求:
(1)弹簧的最大压缩量和最大弹性势能.
(2)现把D点右侧水平地面打磨光滑,且已知弹簧压缩时弹性势能与压缩量的二次方成正比,使小物块压缩弹簧,释放后能通过半圆轨道最高点A,压缩量至少是多少.
[解析]
(1)设最大压缩量为x,最大弹性势能为Ep,由动能定理得mgR-μmg(4R+2x)=0,得x=0.5R,
返回过程:
Ep=μmgx,得Ep=0.1mgR.
(2)设压缩量至少为x′,相应的弹性势能为Ep′,
=
,mg=m
,Ep′-μmg·4R-mg·2R=
mv
,
联立各式,解得:
x=
R.
[答案]
(1)μmgx 0.1mgR
(2)
R
13.(12分)如右图所示,在正方形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场.在t=0时刻,一位于ad边中点O的粒子源在abcd平面内发射出大量的同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与Od边的夹角分布在0°~180°范围内.已知沿Od方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上的P点离开磁场,粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形边长L,粒子重力不计,求:
(1)粒子的比荷q/m;
(2)假设粒子源发射的粒子在0°~180°范围内均匀分布,此时刻仍在磁场中的粒子数与粒子源发射的总粒子数之比;
(3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间.
[解析]
(1)初速度沿Od方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图(a)所示,其圆心为n,由几何关系有:
∠Onp=
,t0=
.
粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,
、根据牛顿第二定律得
Bqv=m(
)2R,v=
,
得
=
.
(2)依题意,同一时刻仍在磁场中的粒子到O点距离相等.在t0时刻仍在磁场中的粒子应位于以O为圆心,OP为半径的弧PW上.
由图(b)知∠POW=
.
此时刻仍在磁场中的粒子数与总粒子数之比为5/6.
(3)如图(c)所示,
在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹应该与磁场边界b点相交,设此粒子运动轨迹对应的圆心角为θ,则sin
=
.
在磁场中运动的最长时间
t=
T=
t0.
所以从粒子发射到全部离开所用的时间为
t=(
arcsin
)t0.
[答案]
(1)
(2)5/6 (3)(
arcsin
)t0.
四、模块选做题(本题共3小题,只要求选做1小题,每小题15分,共45分,把解答写在答题指定处,对于其中的计算题要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)
14.[选修模块3-3](15分)
(1)(5分)如右图所示,一定质量的氢气(可看作理想气体)由状态A经状态B变化到状态C.设由A到B、由B到C的过程外界对气体做的功分别为W1、W2,气体从外界吸收的热量分别为Q1、Q2,则( )
A.W1>0,W2>0
B.Q1>0,Q2>0
C.|W1|+|W2|=|Q1|+|Q2|
D.|W1|+|W2|>|Q1|+|Q2|
(2)(10分)如右图所示,中海油和美国康菲石油分司合作开发的渤海湾蓬莱19-3号油田20XX年6月4日起发生漏油,截至9月6日,溢油累计造成5500多平方千米海水污染,给渤海海洋生态和渔业生产造成严重影响,引起了国际社会的高度关注,也造成空前的环境灾难.因原油不溶于水,比水的密度小,会在海面上漂浮形成单分子膜,污染大面积的海域.假若原油的摩尔质量为M=780kg/kmol,密度为ρ=0.88×103kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023,试计算1吨原油大约会污染多少平方公里的海洋面积?
(保留一位有效数字)
[解析]
(1)由
=C可知,A状态到B状态的过程中,氢气的体积不断增加对外做功,W1<0,而且气体温度升高,内能增加,由ΔU=W+ΔQ可知,物体必定吸热,Q1>0,同理B状态到C状态的过程中,其体积不断增加,对外做功,W2<0,物体吸热,Q2>0;分析由A状态到C状态的全过程,气体对外做功,同样温度升高内能增加,必定吸热,且|W1|+|W2|<|Q1|+|Q2|,B项正确.
(2)本题考查热学中的估算法,原油的摩尔体积V=
,
每个原油分子的体积V′=
,
设原油分子直径为D,则V′=
π(
)3.
D=
=
m
=1.4×10-9m.
污染面积S=
=
m2=8×108m2=8×102km2.
[答案]
(1)B
(2)见解析.
15.[选修模块3-4](15分)
(2012·海南卷)
(1)(6分)某波源S发出一列简谐横波,波源S的振动图象如下图所示.在波的传播方向上有A,B两点,它们到S的距离分别为45m和55m.测得A,B两点开始振动的时间间隔为1.0s.由此可知:
①波长λ=________m;
②当B点离开平衡位置的位移为+6cm时,A点离开平衡位置的位移是________cm.
(2)(9分)一玻璃三棱镜,其横截面为等腰三角形,顶角θ为锐角,折射率为
.
现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜.不考虑棱镜内部的反射.若保持入射光线在过入射点的法线的下方一侧(如右图所示),且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出,则顶角θ在什么范围内取值?
[解析]
(1)由图象可得周期是2s,波速为10m/s,v=
,可得波长为20m.由于A,B相差半个周期,则A离开平衡位置的位移是-6cm.
(2)设入射光线经玻璃折射时,入射角为i,折射角为r,射到棱镜右侧面的入射角为α(如图所示).根据折射定律有sini=nsinr①
由几何关系θ=α+r②
当i=0°时,由①知r=0°,α有最大值αm,由②得θ=αm③
同时αm应小于玻璃对空气的全反射临界角,即sinαm<
④
由①②③④式和题给条件可得,棱镜顶角θ的取值范围为0°<θ<45°.
[答案]
(1)①20 ②-6
(2)0°<θ<45°
16.[选修模块3-5](15分)
(2013·银川一中月考)
(1)(5分)下列说法正确的是( )
A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
B.天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
C.一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应,是因为该束光的波长太短
D.发生光电效应时,入射光的光强一定,频率越高,逸出的光电子的最大初动能就越大
E.大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光
(2)(10分)如图所示,质量mB=2kg的平板车B上表面水平,开始时静止在光滑水平面上,在平板车左端静止着一块质量mA=2kg的物块A,一颗质量m0=0.01kg的子弹以v0=600m/s的水平初速度瞬间射穿A后,速度变为v=200m/s.已知A与B之间的动摩擦因数不为零,且A与B最终达到相对静止,则系统产生的热量为多少?
[解析]
(2)对于子弹、物块A和平板车B,全过程由动量守恒定律得
m0v0=m0v+(mA+mB)vB
解得vB=1m/s
系统产生的热量等于系统机械能的减少量,即
ΔE=
m0v
-
(mA+mB)v
-
m0v2=1598J
[答案]
(1)ABD
(2)1598J
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