2017合肥三模理综物理

2017合肥三模理综物理

二、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，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21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．我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户。在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是()

A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念

B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象

C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性

答案B

解析是普朗克把能量子引入物理学，A错；是玻尔第一次将量子观点引入原子领域，提出定态和跃迁的概念，C错；是德布罗意预言实物也具有波动性，D错；B说法正确。选B。

15.

为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计。该装置由绝缘材料制成，其长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上下底面方向加一匀强磁场，前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，接在M、N两端间的电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()

A．M端的电势比N端的高

B．电压表的示数U与a和b均成正比，与c无关

C ．电压表的示数U 与污水的流量Q 成正比

D ．若污水中正负离子数相同，则电压表的示数为0 答案 C

解析 由左手定则可判断N 端聚集正电荷，M 端聚集负电荷，所以M 端电势比N 端低，A 错；对污水中任一带电微粒为研究对象，有q U

b ＝q v B ?U ＝b v B ，可见B 错；U ＝b v B ，Q ＝v b

c 得U ＝BQ

c 可见U 与Q 成正比，C 对；电压表的示数是一稳定值不会是0，D 错。选C 。

16．已知某交变电流在一个周期内的波形如图所示，则该电流通过一阻值为10 Ω的电阻时的发热功率是( )

A ．16 W

B ．18 W

C ．22.5 W

D ．28 W 答案 D

解析 根据电流的热效应，在一个周期内交流电产生的热量Q ＝12×10×0.2×2 J ＋22×10×(0.5－0.2)×2 J ＝28 J ，所以发热功率P ＝Q t ＝28 J 1 s ＝28 W ，D 对。选D 。

17．如图所示，两相邻有界匀强磁场的宽度均为L ，磁感应强度大小相等、方向相反，均垂直于纸面。有一边长为L 的正方形闭合线圈向右匀速通过整个磁场。用i 表示线圈中的感应电流，规定逆时针方向为电流正方向，图示线圈所在位置为位移起点，则下列关于i -x 的图象中正确的是( )

答案C

解析线圈匀速通过磁场，0～L阶段内电流大小恒定不变，A、B错；在L～2L阶段内由楞次定律可知电流方向与0～L阶段电流方向相反，D错，C对。选C。

18．我国计划在2017年底采用“长征五号”新一代大推力运载火箭发射“嫦娥五号”探测器，有望重启月球“探亲”之旅。假设火箭中有一质量为1 kg 的物体静止地放在台式测力计上，则在火箭加速上升的初始阶段，测力计的示数可能是()

A．5 N B．10 N C．20 N D．25 N

答案CD

解析火箭加速上升的初始阶段，测力计对物体的作用力大于物体的重力，所以测力计的示数可能是20 N或25 N，选C、D。

19．某实验小组用图示装置探究影响平行板电容器电容的因素。若两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，假定极板所带电荷量不变，下列判断中正确的是()

A．保持S不变，增大d，则C变小，θ变大

B．保持S不变，增大d，则C变大，θ变小

C．保持d不变，减小S，则C变小，θ变大

D．保持d不变，减小S，则C变大，θ变小

答案AC

解析极板所带电荷量Q不变，由C＝εr S

4kπd可知S不变，d增大，C减小，

由C＝Q

U可知C减小，Q不变，则U增大，静电计指针偏角θ变大，A对，B错；

保持d不变，减小S，则C减小，Q不变，U增大，θ变大，C对，D错。选A、C。

20．如图所示，一小球套在倾角为37°的固定直杆上，轻弹簧一端与小球相连，另一端固定于水平地面上O点。小球由A点静止释放，它沿杆下滑到达最低点C时速度恰为0。A、C相距0.8 m，B是A、C连线的中点，OB连线垂直AC，小球质量为1 kg，弹簧原长为0.5 m，劲度系数为40 N/m，sin37°＝0.6，g 取10 m/s2。则小球从A到C过程中，下列说法正确的是()

A．小球经过B点时的速度最大

B．小球在B点时的加速度为6 m/s2

C．弹簧弹力对小球先做正功后做负功

D．小球从A到B过程和从B到C过程摩擦力做功相等

答案BD

解析小球合外力等于0时速度最大，在B点时由于弹簧弹力为k(l－OB)＝40 N/m×(0.5－0.3) m＝8 N，方向垂直杆向上，重力垂直于杆的分力为mg cosθ＝1×10×0.8 N＝8 N，方向垂直于杆向下，所以小球在B点时合外力F＝mg sinθ

＝1×10×0.6 N＝6 N，所以经过B点时速度不是最大，A错；此时加速度a＝F

m

＝6 N

1 kg＝6 m/s

2，B对；在AB段弹簧弹力与小球位移夹角大于90°，所以做负功，BC段做正功，C错；A、C两点小球速度为0，由图形的对称性知AB过程和BC 过程摩擦力做功相等，D对。选B、D。

21．如图所示，一足够长的斜面体静置于粗糙水平地面上，一小物块沿着斜面体匀速下滑，现对小物块施加一水平向右的恒力F，当物块运动到最低点之前，下列说法正确的是()

A．物块与斜面体间的弹力增大

B．物块与斜面体间的摩擦力增大

C．斜面体与地面间的弹力不变

D．斜面体与地面间的摩擦力始终为0

答案ABD

解析加力F后，物块与斜面体间的弹力增大F sinθ，θ为斜面倾角，A对；物块与斜面体间的摩擦力增大μF sinθ，B对；分析斜面体的受力，竖直方向上，由于摩擦力和压力都变大，所以斜面体对地的作用力大于物块的重力，C错；未加力F时，物块匀速下滑，说明μ＝tanθ，加水平力F后，斜面体在水平方向受力有(mg cosθ＋F sinθ)sinθ＝μ(mg cosθ＋F sinθ)·cosθ，所以斜面体与地面间的摩擦力不存在，为0，D对。选A、B、D。

三、非选择题：共174分。第22～32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33～38题为选考题，考生根据要求作答。

(一)必考题：共129分。

22．(6分)某兴趣小组设计了一个寻求碰撞前后不变量的实验。实验器材有：打点计时器、低压交流电源(f＝50 Hz)、纸带、刻度尺、表面光滑的平直金属轨道、带撞针的小车甲、带橡皮泥的小车乙、天平。

该小组实验的主要步骤有：

A．用天平测出甲的质量m1＝0.50 kg，乙的质量m2＝0.25 kg

B．更换纸带重复操作三次

C．接通电源，并给甲车一定的初速度v甲

D．将平直轨道放在水平桌面上，在其一端固定打点计时器，连接电源

E．将小车甲靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，将小车乙静止地放在平直轨道中间位置

(1)上述实验步骤合理的顺序为________。

(2)从打下的纸带中，选取比较理想的一条，如下图所示，请补充完成下表(均保留两位有效数字)。

(3)根据以上数据寻找出碰撞前后不变量的表达式为______________。

答案(1)ADECB(2分)

(2)(2分)

(3)m甲v甲＋m乙v乙＝(m甲＋m乙)v共或m甲v甲＝(m甲＋m乙)v共(2分)

解析(1)先进行实验准备测物体质量A，放置轨道D、摆放物体E，然后进

行实验C ，重复实验B ，所以合理顺序为ADECB 。

(2)AC 段是碰撞前甲车的运动，打点时间间距为0.02 s ，所以v 甲＝3 m/s ，v

m ＝6.0，m v ＝1.5，m v 2＝4.5；FH 段是碰撞后甲、乙整体的运动情况，所以v 甲乙

＝4×10－20.02 m/s ＝2 m/s ，v

m ＝2.7，m v ＝1.5，m v 2＝3.0。

(3)通过数据分析，可得不变量的表达式为m 甲v 甲＝(m 甲＋m 乙)v 共或m 甲v 甲＋m 乙v 乙＝(m 甲＋m 乙)v 共。

23．(9分)某同学设计了一个“测定电源电动势和内阻”的实验，可供选择的器材如下：

A ．待测干电池一节

B ．电流表A(量程为0～60 mA ，内阻为R A ＝18 Ω)

C ．电压表V(量程为0～3 V ，内阻R V 约3 kΩ)

D ．滑动变阻器R 1(0～5 Ω)

E ．滑动变阻器R 2(0～30 Ω)

F ．定值电阻R 3(阻值为2 Ω)

G ．定值电阻R 4(阻值为10 Ω)

(1)为完成实验，滑动变阻器应该选________，定值电阻应该选________(填写器材后面的代号)；

(2)请完善图a 中的电路图；

(3)根据图b 中已描的点画出U -I 图象，由图象得该电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω(结果保留三位有效数字)。

答案(1)R2R3(各1分)

(2)如图甲所示(3分)

(3)画图线如图乙所示(2分) 1.47(1.45～1.49) 1.05(1.00～1.20)(各1分)

解析(1)一节干电池电动势为1.5 V，电流表最大量程60 mA，所以起限流作用的滑动变阻器用30 Ω的R2，改变滑动变阻器阻值，为保护电流表，可用2 Ω 的R3并联分流。

(2)电压表测路端电压，结合(1)中分析，电路图见答案。

(3)让图中各点均匀分布在直线两侧作图，由U＝E－Ir可知纵截距E＝1.47 V，内阻r＝1.05 Ω。

24．(12分)如图所示，在xOy 平面内，有一以O 为圆心、R 为半径的半圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里，磁感应强度大小为B 。位于O 点的粒子源向第二象限内的各个方向连续发射大量同种带电粒子，粒子均不会从磁场的圆弧边界射出。粒子的速率相等，质量为m 、电荷量为q (q >0)，粒子重力及粒子间的相互作用均不计。

(1)若粒子带负电，求粒子的速率应满足的条件及粒子在磁场中运动的最短时间；

(2)若粒子带正电，求粒子在磁场中能够经过区域的最大面积。

解析 (1)粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力q v B ＝m v 2

r ①(1分) 据题意得几何关系r ≤R

2②(2分) 解得v ≤qBR

2m ③(1分)

又粒子在磁场中做圆周运动的周期 T ＝2πm

qB ④(1分)

通过比较所有粒子在磁场中运动的轨迹可得，沿y 轴正向射入磁场中的粒子在磁场中运动时间最短，则t ＝T

2⑤(2分)

由④⑤得t ＝

πm

qB

。(1分) (2)分析可得，粒子在磁场中能经过的区域为半圆，如图中阴影部分，由几何知识可得该半圆的半径r ′＝1

2R ⑥(2分)

面积S ＝1

2πr ′2⑦(1分)

由⑥⑦得S ＝18πR 2

。(1分)

25.

(20分)如图所示，一劲度系数很大的轻质弹簧下端固定在倾角θ＝30°的斜面底端，将弹簧上端压缩到A 点锁定。一质量为m 的小物块紧靠弹簧上端放置，解除弹簧锁定，小物块将沿斜面上滑至B 点后又返回，A 、B 两点的高度差为h ，弹簧锁定时具有的弹性势能E p ＝5

4mgh ，锁定及解除锁定均无机械能损失，斜面上A 点以下部分的摩擦不计，已知重力加速度为g 。求：

(1)物块与斜面间的动摩擦因数；

(2)物块在上滑和下滑过程中的加速度大小之比；

(3)若每次当物块离开弹簧后立即将弹簧压缩到A 点锁定，当物块返回A 点时立刻解除锁定。设斜面最高点C 与A 的高度差为3h ，试通过计算判断物块最终能否从C 点抛出。

解析 (1)物块第一次上滑过程中，根据功能关系有： E p ＝mgh ＋W f (2分)

即54mgh ＝mgh ＋μmg cos θ·

h sin θ(2分) 解得μ＝3

12。(1分)

(2)物块沿斜面上滑过程中，根据牛顿第二定律得： a 上＝

mg sin θ＋μmg cos θm ＝g sin θ＋μg cos θ＝

5

8g (2分)

物块沿斜面下滑过程中，根据牛顿第二定律得 a 下＝

mg sin θ－μmg cos θm ＝g sin θ－μg cos θ＝

3

8g (2分)

故a 上∶a 下＝5∶3。(1分)

(3)设物块第(n －1)次开始沿斜面下滑时的高度为h n －1，返回A 处的动能为E k(n －1)，其后再次反弹后上滑的最大高度为h n ，由能量守恒可得：

mgh n －1＝E k(n －1)＋W f(n －1)＝E k(n －1)＋μmg cos θ·

h n －1

sin θ(2分) E p ＋E k(n －1)＝mgh n ＋W f n ＝mgh n ＋μmg cos θ·

h n

sin θ(2分)

由以上两式得：h n ＝3

5h n －1＋h 即：h n －52h ＝35? ?

???h n －1－52h (2分)

由等比数列知识：a n ＝a 1q n －1 可得：h n －52h ＝? ?

???h －52h ? ????35n －1

即h n ＝52h －32h ? ??

??

35n －1(2分)

n 趋向无穷大时，h n ＝5

2h <3h ，故不能从C 抛出。(2分)

另解：经过足够长时间，弹簧给物块补充的弹性势能将全部用来克服物块在斜面上来回运动克服阻力做的功。设稳定时物块上升的最大高度为h m ，则由功能关系：

E p ＝W f 总

即：54mgh ＝2μmg cos θh m sin θ 解得：h m ＝5

2h <3h 其它解法合理的也给分。

(二)选考题：共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。

33．[物理——选修3－3](15分)

(1)(6分)下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错选1个扣3分，最低得分为0分)

A ．相对湿度与同温度水的饱和汽压无关

B．松香在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变

C．若一个系统与另一个系统达到热平衡时，则两系统温度一定相同

D．若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大

E．液体的表面张力是由于液体表面层分子间距离略大于平衡距离而产生的

(2)(9分)如图所示，在倾角为30°足够长的光滑斜面上有一长为l＝100 cm、开口向上的薄壁玻璃管，用长为l1＝50 cm的水银柱封闭一段空气柱。当玻璃管保持静止时，空气柱长为l2＝12.5 cm。已知玻璃管的横截面积S＝1 cm2，大气压强p0＝75 cmHg，水银的密度ρ＝13.6×103kg/m3，玻璃管的质量与水银柱的质量相等，g取10 m/s2。

①若将玻璃管开口向下放置于斜面，且仍使其保持静止状态，求管内空气柱长度；

②在①问情形下，用沿斜面向上的恒力F拉玻璃管使其向上做匀加速直线运动，为了使水银柱不从管口溢出，求F的大小应满足的条件。

答案(1)CDE(6分)(2)见解析

解析(1)相对湿度＝

水蒸气的实际压强

同温度水的饱和汽压

，所以A错；松香是非晶体，在

熔化过程中温度不断升高，B错；C、E说法正确，气体被压缩分子密度增大，吸收热量，分子动能加大，从压强的微观解释可知压强增大，D对，所以选C、

D、E。

(2)①以管内气体为研究对象，管开口向上放置时气体压强：p1＝p0＋l1sin30°＝100 cmHg(1分)

管开口向下放置时气体压强：

p2＝p0－l1sin30°＝50 cmHg(1分)

设空气柱长为l3，此过程气体发生等温变化，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2(1分)

即p1l2S＝p2l3S，

代入数据解得l3＝25 cm。(1分)

②设管内水银柱的质量为m，则m＝ρl1S＝0.68 kg

玻璃管整体能向上加速，则F>2mg sin30°＝6.8 N(1分)

当水银柱下端到玻璃管口时，整体加速度最大，F也最大，此时，管内空气柱的长度为l4＝50 cm。

设管内气压为p3，由玻意耳定律得：

p2V2＝p3V3(1分)

代入数据解得p3＝25 cmHg

取水银柱为研究对象，由牛顿第二定律得：

p0S－p3S－mg sin30°＝ma(1分)

取玻璃管和水银柱整体为研究对象，由牛顿第二定律得：F－2mg sin30°＝2ma(1分)

联立以上式子解得：F＝2(p0－p3)S＝13.6 N(1分)

综合以上得：6.8 N

34．[物理——选修3－4](15分)

(1)(6分)如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。下面关于该实验的说法正确的是__________。(填正确答案标号。选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．插上大头针P3，使P3挡住P2和P1的像

B．插上大头针P4，使P4挡住P3、P2和P1的像

C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当大些

D．为减小测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应越大越好

E．若将该玻璃砖换为半圆形玻璃砖，仍可用此方法测玻璃的折射率

(2)(9分)如图所示，一轻质弹簧的上端固定在倾角为30°的光滑斜面顶部，下端拴接小物块A，A通过一段细线与小物块B相连，系统静止时B恰位于斜面的中点。将细线烧断，发现当B运动到斜面底端时，A刚好第三次到达最高点。已知B的质量m＝2 kg，弹簧的劲度系数k＝100 N/m，斜面长为L＝5 m，且始终保持静止状态，重力加速度g＝10 m/s2。

①试证明小物块A做简谐运动；

②求小物块A振动的振幅和周期。

答案(1)ACE(6分)(2)见解析

解析(1)为了保证出射光线是入射光线P1P2的出射光线，应使P3挡住P1、P2的像，A对；P4应与P3与P1、P2的像在同一条直线上，B错；P1、P2的连线与玻璃砖的夹角不是越大越好，也不是越小越好，应选取一合适的角度，D错；

C、E说法正确。所以选A、C、E。

(2)①烧断细线后，物块A向上运动，受力平衡时，设弹簧伸长量为x0，有：

kx0－m A g sin30°＝0(2分)

选物块A的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x 表示物块相对于平衡位置的位移，物体运动到平衡位置下方x位置时，物块A 所受的合力为：

F合＝m A g sin30°－k(x＋x0)＝－kx(2分)

故物块A做简谐运动。

②细线未断前，A、B两物块保持静止，设此时弹簧伸长x1，有kx1－(m A＋m)g sin30°＝0

则x1＝(m A＋m)g sin30°

k(1分)

烧断细线后，物块A从此位置开始运动，此位置到平衡位置的距离即为振幅A，

则A＝x1－x0＝mg sin30°

k＝0.1 m(1分)

烧断细线后，B物块向下做匀加速运动，其加速度a＝g sin30°＝5 m/s2 B物块到斜面底端时间为t，

则L

2＝

1

2at

2，故t＝1 s(1分)

因A物块在t时间里第三次到最高点，则t＝2.5T(1分)故T＝0.4 s。(1分)