1、1综合能力训练(二)(时间:60 分钟 满分:110 分)第 卷一、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,第 15 题只有一项符合题目要求,第 68 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)1.下列叙述正确的是( )A.法拉第最先提出电荷周围存在电场的观点B.伽利略用“月地检验”证实了万有引力定律的正确性C.牛顿在给出万有引力定律的同时给出了引力常量D.将实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来,从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法的科学家是笛卡尔2.从地面竖直上抛一物体 A 的同时,在离地面
2、高 h处有相同质量的另一物体 B 开始做自由落体运动,两物体在空中同时到达距地面高 h 时速率都为 v(两物体不会相碰),则下列说法正确的是( )A.h=2hB.物体 A 竖直上抛的初速度大小是物体 B 落地时速度大小的 2 倍C.物体 A、 B 在空中运动的时间相等D.两物体落地前各自的机械能都守恒且二者机械能相等3.如图所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后停止,物体与斜面、水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连接。下图中 v、 a、 Ff和 x 分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程,它们随时间变化的图象正确的是( )4.理论研究表明第二宇宙速度是第一宇宙
3、速度的 倍。火星探测器悬停在距火星表面高度为 h 处2时关闭发动机,做自由落体运动,经时间 t 落到火星表面。已知引力常量为 G,火星的半径为 R。若不考虑火星自转的影响,要使探测器脱离火星飞回地球,则探测器从火星表面的起飞速度至少为( )A.7.9 km/s B.11.2 km/sC. D.2 225.两个中间有孔的质量为 m0的小球 A、 B 用一轻弹簧相连,套在水平光滑横杆上。两个小球下面分别连一轻弹簧。两轻弹簧下端系在一质量为 m 的小球 C 上,如图所示。已知三根轻弹簧的劲度系数都为 k,三根轻弹簧刚好构成一等边三角形。下列说法正确的是( )A.水平横杆对质量为 m0的小球的支持力为
4、 m0g+mgB.连接质量为 m 小球的轻弹簧的弹力为3C.连接质量为 m 小球的轻弹簧的伸长量为 mg33D.套在水平光滑横杆上的轻弹簧的形变量为 mg336.在同一匀强磁场中, 粒子 He)和质子 H)都做匀速圆周运动,若它们的轨道半径相等,则 粒(42 (11子和质子( )A.运动角速度之比是 1 2B.运动周期之比是 1 1C.运动线速度大小之比是 2 1D.受到的洛伦兹力大小之比是 1 17.下图为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器 T1和降压变压器 T2向用户供电。已知输电线的总电阻 R=10 ,降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为 4 1,副线圈与纯电阻用电器组
5、成闭合电路,用电器电阻 R0=11 。若 T1、 T2均为理想变压器, T2的副线圈两端电压表达式为u=220 sin 100 t V。下列说法正确的是 ( )2A.发电机中的电流变化频率为 100 HzB.通过用电器的电流有效值为 20 AC.升压变压器的输入功率为 4 650 WD.当用电器的电阻 R0减小时,发电机的输出功率减小8.正对着且水平放置的两平行金属板连接在如图所示的电路中,板长为 l,板间距为 d,在距离板的右端 2 l 处有一竖直放置的光屏 M。 D 为理想二极管(即正向电阻为 0,反向电阻无穷大), R 为滑动变阻器, R0为定值电阻。将滑片 P 置于滑动变阻器正中间,闭
6、合开关 S,让一电荷量为 q、质量为 m的质点从两板左端连线的中点 N 以水平速度 v0射入板间,质点未碰极板,最后垂直打在 M 屏上。在保持开关 S 闭合的情况下,下列分析或结论正确的是( )3A.质点在板间运动的过程中与它从板的右端运动到光屏的过程中速度变化相同B.板间电场强度大小为2C.若仅将滑片 P 向下滑动一段后,再让该质点从 N 点以水平速度 v0射入板间,质点依然会垂直打在光屏上D.若仅将两平行板的间距变大一些,再让该质点从 N 点以水平速度 v0射入板间,质点依然会垂直打在光屏上第 卷二、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第 912 题为必考题,每个试题考生都必须作答。第13
7、14 题为选考题,考生根据要求作答)(一)必考题(共 47 分)9.(6 分)右图是某同学做探究做功与速度变化的关系的实验装置。他将光电门固定在直轨道上的 O 点,用同一重物通过细线拉同一小车,每次小车都从不同位置由静止释放,各位置A、 B、 C、 D、 E、 F、 G(图中只标出了 O、 G)离 O 点的距离 d 分别为 8 cm、16 cm、24 cm、32 cm、40 cm、48 cm、56 cm。(1)该实验是否必须测量重物的重力: (选填“需要”或“不需要”);该实验是否必须平衡摩擦力: (选填“是”或“否”)。 (2)(多选)为了减小实验误差,下列做法正确的是( )A.增大遮光条的
8、宽度使其宽度的测量的相对误差尽量小B.同一 d 值的测量多测几次以减小偶然误差C.重物质量应当远小于小车质量D.调节滑轮高度,使连接小车的细线与轨道平行(3)用游标卡尺测得此装置中的遮光条的宽度 d= mm。 10.(9 分)某同学身边有一电动势未知的电源和电压表 A,他想用以下器材组装成欧姆表,并比较准确地测量该电源的电动势和电压表 B 的内阻。现有下列器材:电压表 A,满偏电压 3 V,内阻为 1 k待测电压表 B,量程 015 V,内阻为几千欧电源,电动势约 15 V,内阻为 3滑动变阻器 R1,最大阻值为 10 k滑动变阻器 R2,最大阻值为 1 k4(1)本实验中应选择滑动变阻器 (
9、选填“ R1”或“ R2”)。请在下面的方框内画出所改装的欧姆表的内部电路结构图; (2)该同学组装完毕并进行欧姆调零后,将待测电压表接入电路中,两电压表的读数如图所示,甲、乙电表读数分别为 V、 V; (3)通过本实验测得该电源电动势为 V,电压表 B 的内阻为 。(计算结果保留两位有效数字) 11.(12 分)如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨 MN、 PQ 相距为 l,导轨平面与水平面的夹角= 30,导轨电阻不计,磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于导轨平面向上。长为 l 的金属棒垂直于MN、 PQ 放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为 m、电阻为 R。两金属导轨的上端连
10、接一个灯泡,灯泡的电阻也为 R。现闭合开关 S ,给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为 F=2mg 的恒力,使金属棒由静止开始运动,当金属棒达到最大速度时,灯泡恰能达到它的额定功率。重力加速度为 g,求:(1)金属棒能达到的最大速度 vm;(2)灯泡的额定功率 PL;(3)若金属棒上滑距离为 x 时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始上滑 2x 的过程中,金属棒上产生的电热 Q1。512.(20 分)如图所示,水平地面上静止放置一辆小车 A,质量 mA=4 kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计,可视为质点的物块 B 置于 A 的最右端, B 的质量 mB
11、=2 kg,现对 A 施加一个水平向右的恒力 F=10 N,A 运动一段时间后,小车左端固定的挡板与 B 发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A、 B 粘合在一起,共同在 F 的作用下继续运动,碰撞后经时间 t=0.6 s,二者的速度达到 vt=2 m/s,求:(1)A 开始运动时加速度 a 的大小;(2)A、 B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小;(3)A 的上表面长度 l。6(二)选考题(共 15 分。请考生从给出的 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)13.(15 分)【物理选修 3-3】(1)(5 分)关于一定量的理想气体,下列叙述正确的是 。(填正确答案标号,选对 1
12、 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.气体吸收的热量不可以完全转化为功B.气体体积增大时,其内能一定减少C.气体从外界吸收热量,其内能可能减少D.外界对气体做功,气体内能可能减少E.改变气体的体积,其内能可能不变(2)(10 分)如图所示,一定质量的理想气体被水银柱封闭在竖直玻璃管内,气柱长度为 h。现继续向管内缓慢地添加部分水银,水银添加完时,气柱长度变为 h。再取相同质量的水银缓慢地添加在管内。外界大气压强保持不变。 求第二次水银添加完时气柱的长度; 若第二次水银添加完时气体温度为 T0,现使气体温度缓慢升高,求气
13、柱长度恢复到原来长度 h 时气体的温度。14.(15 分)【物理选修 3-4】(1)(5 分)声波在空气中的传播速度为 340 m/s,在钢铁中的传播速度为 4 900 m/s。一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音,分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 1.00 s,桥的长度为 m,若该声波在空气中的波长为 ,则它在钢铁中的波长为 的 倍。7(2)(10 分)由透明体做成的三棱柱,横截面为有一个锐角为 30的直角三角形,如图所示, AC 面镀膜,经透明体射到 AC 面的光只能反射。现有一束光从 AB 面的 D 点垂直 AB 面射入透明体,经 AC 面 E 点反射后从 BC
14、面射出透明体,出射光线与 BC 面成 30角。 求该透明体的折射率; 若光线从 BC 面的 F 点垂直 BC 面射入透明体,经 AC 面 E 点反射后从 AB 面射出透明体,试画出经E 点后的光路图,并标明出射光线与 AB 面所成夹角的角度(不用列式计算)。答案：1.A 解析 最先提出电荷周围存在电场观点的是法拉第,故选项 A 正确;牛顿用“月地检验”证实了万有引力定律的正确性,故选项 B 错误;测量引力常量的是卡文迪许,故选项 C 错误;将实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来,从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法的科学家是伽利略,故选项 D 错误。2.D 解析 A、 B 运动的
15、时间相同,加速度都等于 g,所以速度的变化量大小也相同,都等于 v,对A: v=v-v0=-v,上升高度 hA=h,对 B: v=v-0=v,下落高度 hB=h-h,由 x= t,可知 hA=3hB,可得 h=,A 的初速度 v0=2v,根据对称性知, B 落地的速度也是 2v,故选项 A 错误,选项 B 错误; A 上升的时43间与 B 下落的时间相同,设为 t,故 A 在空中运动的时间为 2t,所以选项 C 错误;两物体落地前,只有重力做功,所以各自的机械能都守恒, AB 在地面处的速度大小相等,所以两者机械能相等,故选项 D正确。3.C 解析 根据物体的受力情况,可以判断出物体先是在斜面
16、上做匀加速直线运动,到达水平面上之后,做匀减速运动,所以物体运动的 v-t 图象应该是倾斜的直线,不能是曲线,故选项 A 错误;由于物体的运动先是匀加速运动,后是匀减速运动,在每一个运动的过程中物体的加速度的大小是不变的,所以物体的 a-t 图象应该是两段水平的直线,不能是倾斜的直线,故选项 B 错误;在整个运动的过程中,物体受到的都是滑动摩擦力,所以摩擦力的大小是不变的,并且由于在斜面上时的压力比在水平面上时的压力小,所以滑动摩擦力在斜面上的比在水平面上的小,故选项 C 正确;物体做的是匀加速直线运动,物体的位移为 x= at2,所以物体的路程和时间的关系应该是抛物线,不会是正比例的12倾斜
17、的直线,故选项 D 错误。84.D 解析 根据 h= gt2可得,火星表面的重力加速度为 g= ,火星的第一宇宙速度 v1= ,要使12 22 探测器脱离火星飞回地球,则需要以火星第二宇宙速度起飞,即 v2= ,所以选项2=2A、B、C 错误;D 正确。5.C 解析 对 C 分析, C 球受到重力和两个弹簧的拉力,处于静止状态,三力合力为零,所以每根弹簧对小球的拉力为 FT1= ,所以连接质量为 m 小球的轻弹簧的伸长量为 x1=230=33,选项 B 错误,C 正确;水平横杆对质量为 M 的小球的支持力为 FN=Mg+ mg,选项 A 错误;将=33 12连接 C 球的两个弹簧的弹力沿水平方
18、向分解可得套在水平光滑横杆上的轻弹簧的弹力为 FT2=FT1cos 60= ,故弹簧的形变量为 ,选项 D 错误。36 366.AD 解析 设质子的质量为 m,电荷量为 e,则 粒子的质量为 4m,电荷量为 2e,两粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,则 evHB= ,即 vH= ,同理 vHe= ,可得 ,选项 C2 24=2 =12错误;由洛伦兹力公式 F=qvB,可得 ,选项 D 正确 ;由周期公式 T= ,可得 ,选项=11 2=21B 错误;由角速度公式 = ,可得 ,选项 A 正确。2 =127.BC 解析 从 u=220 sin 100 t V 可以得出,发电机中的电流变化频率为 5
19、0 Hz,选项 A 错误;2加在 R0两端的电压有效值为 220 V,因此流过用电器 R0的电流 I2= A=20 A,选项 B 正确;0=22011根据 ,可知流过 R 的电流为 I1=5 A,因此输入变压器的输入功率等于 R 与 R0消耗的总功率,12=21P= R+ R0=4 650 W,选项 C 正确;当用电器的电阻 R0减小时, R0消耗的功率增大,这时发电机的输1222出功率将增大,选项 D 错误。98.BCD 解析 由题意知,粒子在板间做类平抛运动,要使最后垂直打在 M 屏上,离开板间后竖直方向做减速运动,到达 M 板时竖直速度减为零,而水平方向一直做匀速运动,设离开板时竖直速度
20、为 vy,质点在板间运动的过程中速度变化为 vy,从板的右端运动到光屏的过程中速度变化为 -vy,故选项 A错误;粒子从板的右端运动到光屏的过程中用时 t2= ,所以 vy=gt2= ,在板间 t1= ,竖直方向20 20 0vy=at1= ,联立解得 E= ,故选项 B 错误;若仅将滑片 P 向下滑动一段后,电阻 R- 0 3的电压减小,电容器电压减小,电容器放电,由于二极管的特性,电容器放不出去电,故电容器电压不变,板间电场强度不变,质点依然会垂直打在光屏上,故选项 C 正确;若仅将两平行板的间距变大一些,由 C= 知,电容减小,由 Q=CU,电容器放电,由于二极管的特性,电容器放不出去电
21、,故电容4器电压不变,板间电场强度不变,质点依然会垂直打在光屏上,故选项 D 正确。9.答案 (1)不需要 否 (2)BD(3)3.44解析 (1)本实验中,测量的是做功 W 与速度 v 的关系,实际上就是验证动能定理, Fl= mv2,由于给出12了不同的位移,实际上是计算 l 与 v 的关系,因此不用计算拉力大小,也不用平衡摩擦力。(2)应减小遮光条的宽度使其能准确测出小车到达该位置时的速度以尽量减小误差,选项 A 错误;多测几次求平均值是减小偶然误差的好方法,选项 B 正确;由于不必测量重物重力,也用不着求出绳子拉力,因此不必满足重物质量应当远小于小车质量,选项 C 错误;调节滑轮高度,
22、使连接小车的细线与轨道平行,这样使小车运行平稳,摩擦力保持不变,选项 D 正确。(3)读数为 3 mm+220.02 mm=3.44 mm。10.答案 (1) R1 见解析图 (2)1.00 9.5(3)14 9.5103解析 (1)由题意可知,要想组装欧姆表应采用电源和表头串联,由于只给出了一个满偏电压为 3 V的电压表,故只能利用电压表与电阻和电源串联使用;欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻,调零时电压表应该满偏,因电动势约为 15 V,电压表分压 3 V,则滑动变阻器分压约为 12 V,可知其阻值应为电压表内阻的 4 倍,故滑动变阻器应选择最大阻值为 10 k 的滑动变阻器 R1,电路如图
23、所示。(2)甲电压表量程为 03 V,最小分度为 0.1 V,故读数为 U1=1.00 V;乙电压表量程为 015 V,最小分度为 0.5 V,故读数为 U2=9.5 V。10(3)“欧姆表”调零时电压表 A 的电压为 3 V,则电流为 I1= A=0.003 A,则有 I1=31 000;而接入待测电压表后, I2= A=0.001 A+1+ = 11 000由闭合电路欧姆定律可知 I2= ,RVB= =9.5103 ,+1+ 22=9.50.001联立以上各式解得 E=14 V。11.答案 (1) (2)322 922422(3) mgx-32 9322444解析 (1)金属棒先做加速度逐
24、渐减小的加速运动,当加速度为零时,金属棒达到最大速度,此后开始做匀速直线运动。设最大速度为 vm,则速度达到最大时有E=BlvmI= 2F=BIl+mgsin 解得 vm= 。 322(2)PL=I2R 解得 PL= 。 922422(3)设整个电路放出的电热为 Q,由能量守恒定律有F2x=Q+mgsin 2x+ 12m2由题意可知 Q1= 2解得 Q1= mgx- 。 32 932244412.答案 (1)2 .5 m/s2 (2)1 m/s (3)0.45 m解析 (1)以 A 为研究对象,由牛顿第二定律得11F=mAa 代入数据得 a=2.5 m/s2。 (2)A、 B 碰撞后共同运动过
25、程中,选向右的方向为正,由动量定理得Ft=(mA+mB)vt-(mA+mB)v 代入数据解得 v=1 m/s。 (3)A、 B 碰撞过程动量守恒,以 A 的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得mAvA=(mA+mB)v A 从开始运动到与 B 发生碰撞前,由动能定理得Fl= mA -0 122联立并代入数据得 l=0.45 m。 13.答案 (1)CDE (2) h T035 53解析 (1)当气体体积增大而内能不变时,气体吸收的热量全部用来对外做功,选项 A 错误;当气体体积增大时,对外做功,若同时吸收热量,且吸收的热量多于对外做的功,内能会增加,选项 B 错误;若气体吸收热量的同时对外做功
26、,且吸收的热量少于对外做的功,则其内能会减少,选项 C 正确;若外界对气体做功的同时气体向外放出热量,且放出的热量多于外界对气体所做的功,则气体内能减少,选项 D 正确;保持气体的温度不变,使气体做等温变化,则其内能不变,选项 E 正确。(2) 设开始时封闭气体的压强为 p0,添加的水银对气体产生的压强为 p,由玻意耳定律得p0h=(p0+p) h 34解得 p= p0 13再加水银后,气体的压强变为 p0+2p 设第二次加水银后,气柱长为 h,则有 p0h=(p0+2p)h 解得 h= h。 35 气柱长度恢复到原来长度 h,则有 00=(0+2)解得 T= T0。 5314.答案 (1)365 24517(2) 见解析312解析 (1)设桥长为 l,声音在空气或钢铁中匀速传播,根据题意,有 =1.00 s,得 l365 气 v铁m。声音在钢铁、空气中传播时的周期不变,则波长之比 。铁气 =铁 气 =铁气 =24517(2) 由几何关系得 1=30, 2=60由折射定律得 n= 。 2 1=3 如图所示
