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2016年高考新课标1物理试卷及答案


2016 年普通高等学校招生全国统一考试 理科物理能力测试

一 、选择题:本大题共 8 小题,每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中,第 14~17 题只有一项是符合题目要求,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。
14.一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上,

若将云母介质移出, 则电容器 A.极板上的电荷量变大,极板间的电场强度变大 B.极板上的电荷量变小,极板间的电场强度变大 C.极板上的电荷量变大,极板间的电场强度不变 D.极板上的电荷量变小,极板间的电场强度不变 15.现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。 质子在入口处从静止开始被加速电场加速, 经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。 若某种一价 正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速, 为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离 开磁场,需将磁感应强度增加到原来的 12 倍。此离子和质子的质量比约为

A.11 C.121

B.12 D.144

16.一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻 R1,R2 和 R3 的阻值分别为 3Ω ,1Ω ,4Ω , 为理想交流电流表,U 为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。当开关 S 断开时, 电流表的示数为 I;当 S 闭合时,电流表的示数为 4I。该变压器原、副线圈匝数比为 A.2 B.3 C.4 D.5

17.利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯,目 前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的 6.6 倍,假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗 同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为

A.1h

B.4h

C.8h

D.16h

18.一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则 A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同 B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直 C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同 D.质点单位时间内速率的变化量总是不变 19.如图,一光滑的轻滑轮用细绳 OO'悬挂于 O 点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块 a, 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块 b。外力 F 向右上方拉 b,整个系统处于静止状态。 若 F 方向不变,大小在一定范围内变化,物块 b 仍始终保持静止,则

A.绳 OO'的张力也在一定范围内变化 B.物块 b 所受到的支持力也在一定范围内变化 C.连接 a 和 b 的绳的张力也在一定范围内变化 D.物块 b 与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

20.如图,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直平面(纸面)内,且相对于 过轨迹最低点 P 的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知 A.Q 点的电势比 P 点高 B.油滴在 Q 点的动能比它在 P 点的大 C.油滴在 Q 点的电势能比它在 P 点的大 D.油滴在 Q 点的加速度大小比它在 P 点的小

21.甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其 v-t 图像如图所示。已知两车在 t=3s 时并排行驶, 则 A.在 t=1s 时,甲车在乙车后 B.在 t=0 时,甲车在乙车前 7.5m C.两车另一次并排行驶的时刻是 t=2s D.甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为 40m

第 II 卷(非选择题共 174 分)
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.(5 分) 某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流 电源,可以使用的频率有 20Hz、30Hz 和 40Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率 f ,需要用实验数据和其他条件进行推算。 (1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用 f 和图(b)中给出的物理量可以 写出:在打点计时器打出 B 点时,重物下落的速度大小为_________,打出 C 点时重物下落 的速度大小为________,重物下落的加速度的大小为________. (2)已测得 s1 =8.89cm, s 2 =9.50cm, s3 =10.10cm;当重力加速度大小为 9.80m/ s 2 , 试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的 1%。由此推算出 f 为________Hz。 23.(10 分) 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,当要求热敏电阻的温度达到或超过 60°C 时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过 I c 时就会 报警) ,电阻箱(最大阻值为 999.9Ω ) ,直流电源(输出电压为 U,内阻不计) ,滑动变阻器 ,滑动变阻器 R2 (最大阻值为 2000Ω ) ,单刀双掷开关一个,导 R1 (最大阻值为 1000Ω ) 线若干。 在室温下对系统进行调节,已知 U 约为 18V, I c 约为 10mA;流过报警器的电流超过 20mA 时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在 60°C 时阻值为 650.0Ω 。 在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

(2)在电路中应选用滑动变阻器________(填“ R1 ”或“ R2 ” ) 。 (3)按照下列步骤调节此报警系统:

① 电路接通前,需将电阻箱调到一定的阻值,根据实验要求,这一阻值为______ Ω ;滑动变阻器的滑片应置于______(填“a”或“b” )端附近,不能置于另 一端的原因是______。 ② 将开关向______(填“c”或“d” )端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直 至______。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。

24.(14 分)如图,两固定的绝缘斜面倾角均为θ ,上沿相连。两细金属棒 ab(仅标出 a 端) 和 cd(仅标出 c 端)长度均为 L,质量分别为 2m 和 m;用两根不可伸长的柔软导线将它们 连成闭合回路 abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金 属棒水平。右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为 B,方向垂直于斜面向上,已知两根 导线刚好不在磁场中,回路电阻为 R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ ,重力加速度 大小为 g,已知金属棒 ab 匀速下滑。求 (1)作用在金属棒 ab 上的安培力的大小; (2)金属棒运动速度的大小。

25.(18 分)如图,一轻弹簧原长为 2R,其一端固定在倾角为 37°的固定直轨道 AC 的底端 A 处,另一端位于直轨道上 B 处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为

5 R 的光滑圆弧 6

轨道相切于 C 点,AC=7R,A、B、C、D 均在同一竖直面内。质量为 m 的小物块 P 自 C 点 由静止开始下滑, 最低到达 E 点 (未画出) , 随后 P 沿轨道被弹回, 最高点到达 F 点, AF=4R, 已 知 P 与 直 轨 道 间 的 动 摩 擦 因 数 ?=

1 , 重 力 加 速 度 大 小 为 g 。( 取 4

3 4 sin 37? ? ,cos37? ? ) 5 5
(1)求 P 第一次运动到 B 点时速度的大小。 (2)求 P 运动到E点时弹簧的弹性势能。 (3)改变物块 P 的质量,将 P 推至 E 点,从静止开始释放。已知 P 自圆弧轨道的最高点 D 处水平飞出后,恰好通过G点。G点在C点左下方,与C点水平相距 P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。

7 R 、竖直相距R,求 2

33.[物理——选修 3–3](15 分) (1) (5 分)关于热力学定律,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 5 分。每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必 定达到热平衡 (2) (10 分)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差 Δp 与气泡半 2σ 径 r 之间的关系为 Δp= ,其中 σ=0.070 N/m。 现让水下 10 m 处一半径为 0.50 cm 的气泡缓慢 r 上升,已知大气压强 p0=1.0× 105 Pa,水的密度 ρ=1.0× 103 kg/m3,重力加速度大小 g=10 m/s2。 (i)求在水下 10 m 处气泡内外的压强差; (ii)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径 之比的近似值。 34.[物理——选修 3–4](15 分) (1) (5 分)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以 1.8 m./s 的速率向着海滩传播, 但他并不向海滩靠近。 该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s。 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 5 分。每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) A.水面波是一种机械波 B.该水面波的频率为 6 Hz C.该水面波的波长为 3 m D.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去 E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 (2) (10 分)如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源 A,它到池边的水平距离为 3.0 m。

从点光源 A 射向池边的光线 AB 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率 为。

(i)求池内的水深; (ii)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到地面的高度为 2.0 m。当他看到正 前下方的点光源 A 时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 45°。求救生员的 眼睛到池边的水平距离(结果保留 1 位有效数字) 。

35.【物理——选修 3-5】 (1) (5 分)现用一光电管进行光电效应的实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。 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 5 分。每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大 B.入射光的频率变高,饱和光电流变大 C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大 D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生 E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关 (2) (10 分)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为 M 的卡通玩具稳定地悬停 在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为 S 的喷口持续以速度 v0 竖直向上喷出; 玩具底部为平板(面积略大于 S) ;水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零, 在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ ,重力加速度大小为 g。求 (i)喷泉单位时间内喷出的水的质量; (ii)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。

答案: 14.D 15.D 16.B 17.B 18.BC 19.BD 20.AB 21.BD

二、非选择题 22. (5 分) (1)

1 (s1+s2)f 2

1 (s2+s3)f 2

1 (s3–s1)f (2)40 2

23. (10 分) (1)连线如图所示。 (2)R2

(3) ①650.0 b 接通电源后, 流过报警器的电流会超过 20 mA, 报警器可能损坏 警器开始报警 24. (14 分)

②c 报

(1)设导线的张力的大小为 T,右斜面对 ab 棒的支持力的大小为 N1,作用在 ab 棒上的安 培力的大小为 F,左斜面对 cd 棒的支持力大小为 N2。对于 ab 棒,由力的平衡条件得 2mgsin θ=μN1+T+F① N1=2mgcos θ② 对于 cd 棒,同理有 mgsin θ+μN2=T③ N2=mgcos θ④ 联立①②③④式得 F=mg(sin θ–3μcos θ)⑤ (2)由安培力公式得 F=BIL⑥ 这里 I 是回路 abdca 中的感应电流。ab 棒上的感应电动势为 ε=BLv⑦

式中,v 是 ab 棒下滑速度的大小。由欧姆定律得 I=

? ⑧ R
mgR ⑨ B 2 L2

联立⑤⑥⑦⑧式得 v=(sin θ–3μcos θ) 25.(18 分) (1)根据题意知,B、C 之间的距离为 l 为 l=7R–2R① 设 P 到达 B 点时的速度为 vB,由动能定理得

mgl sin ? ? ? mgl cos ? ?

1 2 mvB ② 2

式中 θ=37° ,联立①②式并由题给条件得

vB ? 2 gR ③
(2)设 BE=x。P 到达 E 点时速度为零,设此时弹簧的弹性势能为 Ep。P 由 B 点运动到 E 点的过程中,由动能定理有

1 2 mgx sin ? ? ? mgx cos ? ? Ep ? 0 ? mvB ④ 2
E、F 之间的距离 l1 为 l1=4R-2R+x⑤ P 到达 E 点后反弹,从 E 点运动到 F 点的过程中,由动能定理有 Ep–mgl1sin θ–μmgl1cosθ⑥ 联立③④⑤⑥式并由题给条件得 x=R⑦

Ep ?

12 mgR ⑧ 5

( 3 )设改变后 P 的质量为 m1 。 D 点与 G 点的水平距离 x1 和数值距离 y1 分别为

x 1?

7 5 R ? R sin ? ⑨ 2 6 5 5 y1 ? R ? R ? R cos ? ⑩ 6 6

式中,已应用了过 C 点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为 θ 的事实。 设 P 在 D 点的速度为 vD,由 D 点运动到 G 点的时间为 t。由平抛运动公式有

y1 ?

1 2 gt ? 2

x1=vDt? 联立⑨⑩? ? 式得

vD ?

3 5 gR ? 5

设 P 在 C 点速度的大小为 vC。在 P 由 C 运动到 D 的过程中机械能守恒,有

1 1 5 5 2 2 m1vC ? m1vD ? m1 g ( R ? R cos ? ) ? 2 2 6 6
P 由 E 点运动到 C 点的过程中,同理,由动能定理有

Ep ? m1 g ( x ? 5R) sin ? ? ? m1g( x ? 5 R) cos ? ?
联立⑦⑧? ? ? 式得

1 2 m1vC ? 2

1 m1 ? m ? 3

33.[物理-选修 3-3](15 分) (1)BDE (2) (10 分) (i)当气泡在水下 h=10 m 处时,设其半径为 r1,气泡内外压强差为?p1 ?p1=

2? r1



代入题给数据得 ?p1=28 Pa ②

(ii)设气泡在水下 10m 处时,气泡内空气的压强为 p1,气泡体积为 V1,;气泡到达水面附 近时,气泡内空气压强为 p2,内外压强差为?p2,其体积为 V2,半径为 r2。 气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律 p1V1=p2V2 ③

p1=p0+ρgh+?p1④ p2=p0+?p2 ⑤

气泡体积 V1 和 V2 分别为 V1= π r1

4 3

3



V1= π r2

4 3

3



联立③④⑤⑥⑦式得

? r1 ? p0 ? ?p2 ⑧ ? ? ? ? r2 ? ? gh ? p0 ? ?p1
由②式知,?pi<<p0,i=1,2,故可略去式中的?pi 项。代入题给数据得

3

r2 3 ? 2 ? 1.3 ⑨ r1
34.[物理——选修 3-4](15 分) (1)ACE (2) (10 分)

(i) 如图, 设达到池边的光线的入射角为 i。 依题意, 水的折射率 n= 由折射定律有 nsin i=sin θ① 由几何关系有 sin i=

4 , 光线的折射角 θ=90° 。 3

l l ? h2
2



式中,l=3 m,h 是池内水的深度。联立①②式并代入题给数据得 h= 7 m≈2.6 m③ (ii)设此时救生员的眼睛到池边的距离为 x。依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为 θ'=45° 。由折射定律有 nsin i'=sin θ' ④ 式中,i'是光线在水面的入射角。设池底点光源 A 到水面入射点的水平距离为 a。由几何关 系有

sin i'=

a a ? h2
2



x+l=a+h' ⑥ 式中 h'=2 m。联立③④⑤⑥式得 x=(3

7 –1)m≈0.7 m⑦ 23

35. [物理-选修 3-5](15 分) (1)ACE (2) (i)设 ?t 时间内,从喷口喷出的水的体积为 ? V ,质量为 ? m ,则

?m=??V ①

?V =v0 S ?t ②
由①②式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为

?m =? v0 S ?t



(ii)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为 h ,水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度 大小为 v 。对于 ?t 时间内喷出的水,有能量守恒得

1 1 (?m)v 2 +(?m) gh = ( ?m)v0 2 2 2



在 h 高度处, ?t 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为

?p =(?m)v



设水对玩具的作用力的大小为 F,根据动量定理有

F ?t =?p



由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得

F =Mg



联立③④⑤⑥⑦式得

h?

2 v0 M 2g ? 2 2 2 2 g 2? v0 S




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