湖北省黄冈中学2016届高三适应性考试理科综合
物理试题
14、物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步．关于物理学发展过程中的认识，下列说法不正确的是（ ）
A．奥斯特相信电和磁之间存在着联系，并在一次偶然的机会中发现了电流的磁效应
B．法拉第最早引入了电场的概念，并采用了画电场线的方法描述电场
C．卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”
D．伽利略利用理想斜面实验，使亚里士多德“重的物体比轻的物体下落的快”的结论陷入困境
答案与解析：
14、D 解析：伽利略利用理想斜面实验推断，物体在水平面上做匀速运动不需要外力来维持。伽利略落体实验，证实不同重量球体自由落下，它们同时着地的实验。之前人们接受亚里士多德的物体下落速度与物体重量成正比的观点。据《伽利略传》记载，1589年伽利略在比萨斜塔当着其他教授和学生面做了这个实验，推翻了亚里士多德的观点。故D项错误。
15、如图所示，边长为L的正方形有界匀强磁场ABCD，带电粒子从A点沿AB方向射入磁场，恰好从C点飞出磁场；若带电粒子以相同的速度从AD的中点P垂直AD射入磁场，从DC边的M点飞出磁场（M点未画出）。设粒子从A点运动到C点所用时间为t1，由P点运动到M点所用时间为t2（带电粒子重力不计），则t1∶t2为（ ）
A．2∶1 B．2∶3
C．3 ∶2 D．
答案与解析：
15、C 解析：由题意，粒子圆周运动半径等于正方形磁场边界边长，则两粒子在磁场运动圆弧所对应圆心角分别为90°和60°，由运动时间与圆弧所对应圆心角成正比，故t1∶t2为3∶2。
16、如图所示，在竖直平面内有一半圆，其直径水平且与另一圆的底部相切于O点，O点恰好是下半圆的圆心，现在有三条光滑轨道AB、CD、EF，它们的上下端分别位于上下两圆的圆周上，三轨道都经过切点O，轨道与竖直线的夹角关系为α＞β＞θ，现在让一物块先后从三轨道顶端由静止下滑至底端，则物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为（ ）
A．tAB＞tCD＞tEF B．tAB＜tCD＜tEF
C．tAB＝tCD＝tEF D．tAB＝tCD＜tEF
答案与解析：
16、A 解析：由牛顿运动定律和运动学规律（等时圆模型）可知，一物块先后从三轨道顶端A、C、E由静止下滑至O点所用时间相等，且到达O点的速度vE＞vC＞vA ，随后在OB、OD、OF段继续加速运动时，路程相同，加速度大小关系为aF＞aD＞aB，则有物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为tAB＞tCD＞tEF。
17、如图所示，空间中的M、N处存在两个被固定的、电荷量相同的正点电荷，在它们的连线上有A、B、C三点，已知MA＝CN＝NB，MA＜NA．现有一正点电荷q，关于在电场中移动电荷q，下列说法中正确的是（ ）
A．沿半圆弧l将q从B点移到C点，电场力不做功
B．沿曲线r将q从B点移到C点，电场力做负功
C．沿直线将q从A点移到B点，电场力做正功
D．沿曲线s将q从A点移到C点，电场力做正功
答案与解析：
17、D 解析：由点电荷电势分布规律可知φA＝φB＞φC，正电荷从高电势移动到低电势电场力做正功与路径无关，故沿半圆弧l将q从B点移到C点，电场力做正功，沿曲线r将q从B点移到C点，电场力做正功，沿直线将q从A点移到B点，电场力不做功，沿曲线s将q从A点移到C点，电场力做正功。综述只有D项正确。
18、如图所示，R0和R2为两个定值电阻，电源的电动势为E，内电阻为r，滑动变阻器的最大阻值为R1，且R1＞（R0＋r）．现将滑动变阻器的滑片P由b端向a端滑动，关于安培表A1、A2示数的变化情况，下列说法中正确的是（ ）
A．A1示数不断减小
B．A1示数先减小后增大
C．A2示数先增大后减小
D．A2示数不断减小
答案与解析：
18、B 解析：滑动变阻器的滑片P由b端逐渐向a端移动过程中，变阻器上部分电阻减小，下部分电阻增大，由于下部分与电阻R2并联，并联电阻小于支路电阻，可知并联部分增加量小于变阻器上部分电阻的减小量，总电阻减小，总电流增大，由欧姆定律可知部分电压必定增大，则A2的示数一直不断增大．
设与R2并联部分电阻为x，由串并联电路关系得A1示数
记y＝R2（R0＋r＋R1）＋（R0＋r＋R1）x－x2由于R2＞（R0＋r）
故二次函数对称轴在0＜x＜R1区间内y先增大后减小，故电流表A1示数先减小后增大。
同理分析电流表A2示数一直增大。
19、如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的电压如图乙所示．氖泡在两端电压达到100V时开始发光．下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中电压的有效值为
B．开关接通后，氖泡的发光频率为50 Hz
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
答案与解析：
19、AB 解析：变压器变压不改变交流电频率，由原线圈两端的电压图乙可知开关接通后，氖泡的发光频率为50 Hz，原线圈两端电压有效值为，开关断开后，电压表的示数不变保持为。当氖泡接入电路后，用电功率增加，变压器的输出功率增加。故只有AB项正确。
20、半径为R、内壁光滑的半圆槽AOB固定在水平地面上，如图所示，可视为质点的小球a、b质量均为m，固定于长为的轻杆两端，初始时刻，a球在半圆槽最低点，b球位于右侧最高点B，现释放b球，a、b球运动过程中始终与圆O在同一竖直平面内．下列说法中与实际相符的是（ ）
A．球a向左不能达到左侧最高点A
B．运动过程中球a、球b速度大小始终相等
C．运动过程中b球的最大速度为
D．球a从最低点运动到左侧最高点A的过程中，轻杆对a做的功大于轻杆对b做的功
答案与解析：
20、BC 解析：对a、b两球视为整体，运动过程中，轻杆对a做的功始终等于轻杆对b做的功，且运动过程中，a、b两球组成的系统机械能守恒，则知当b球运动到最低点时，a恰好运动到左侧最高点A。由于半圆槽AOB固定在水平地面上，其半径为R，轻杆长为，则两球与O点连线与轻杆夹角始终为45°，两球运动过程中运动速度沿杆方向分速度大小相等，则知运动过程中球a、球b速度大小始终也相等。当AB整体重力势能减小量最大时，两球运动的速度最大记为v，由机械能守恒定律得最大速度为。综上所述正确选项有BC。
21、假设地球同步卫星绕地球运行的轨道半径为地球半径的6.6倍，地球赤道平面与地球公转平面共面。若该卫星在赤道所在平面内做匀速圆周运动。则此人造卫星（ ）
A．距地面高度等于地球半径
B．绕地球运行的周期约为4小时
C．绕地球运行的角速度与同步卫星绕地球运行的角速度相同
D．绕地球运行的速率约为同步卫星绕地球运行速率的1.8倍
答案与解析：
21、ABD 解析：站在地球赤道某地的人，日落后4小时的时候，在自己头顶正上方观察到一颗恰好有阳光照亮的人造地球卫星，可知4小时后太阳照射到地球的平行光恰好与地球相切照射到该卫星。则知卫星与地球球心连线与该相切的太阳光线的夹角为30°，则知该卫星绕地心圆周运动的半径为地球半径的2倍，故此人造卫星距地面高度等于地球半径。
再由开普勒第三定律半长轴三次方与周期平方之比为定值，地球同步卫星绕地球运行的轨道半径为地球半径的6.6倍，该卫星绕地心圆周运动的半径为地球半径的2倍，同步卫星绕地球运行的周期为24小时，可计算得卫星绕地球运行的周期约为4小时。再由角速度，知此人造卫星绕地球运行的角速度与同步卫星绕地球运行的角速度不相同。再由计算得此人造卫星绕地球运行的速率约为同步卫星绕地球运行速率的1.8倍。综上ABD项正确。
第Ⅱ卷
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作答。第33题～第40题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题（共129分）
22、（6分）在电学实验中，由于电压表、电流表内阻的影响，使得测量结果总存在系统误差。某校课外研究性学习小组进行了消除系统误差的探究实验，下面是一个实例：某探究小组设计了如图所示的电路，该电路能够测量电源E的电动势和内电阻r，E′是辅助电源，A、B两点间有一灵敏电流计G。实验步骤如下：
（1）闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R和R′使得灵敏电流计的示数为零，读出电流表和电压表的示数I1和U1；
（2）改变滑动变阻器R、R′的阻值，重新使得灵敏电流计的示数为零，读出电流表和电压表的示数I2和U2；
（3）重复步骤（2），分别计录下电流表和电压表的示数。
（4）根据电流表和电压表的示数，描点画出U—I图象如图所示。
回答下面问题：
①根据步骤（1）和（2）测得的数据计算电源电动势和内阻的表达式为E＝__________，r＝__________。
②根据画出的U—I图象，测得电源电动势E＝__________，r＝__________。
答案与解析：
①
②E＝1.45V（1.45V－1.47V） r＝1.78Ω（1.76Ω－1.82Ω）
解析：由电路连接图，当灵敏电流计的示数为零时，AB两点间电势差为零，在AB与左侧电源连接的部分电路中，满足电源电动势E＝U＋Ir，U为滑动变阻器R两端电压即电压表示数，I为流过电源E的电流，也即电流表示数，故将电流表和电压表的示数I1和U1和电流表和电压表的示数I2和U2代入上述关系式联立解得。由此关系式知画出U—I图象图像与U轴的交点即电源电动势，图像的斜率即电源内阻。由图像可知电源电动势E＝1.45V，r＝1.78Ω。
23、（9分）如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．
（1）实验时，该同学进行了如下操作：
①将质量均为M（A含挡光片、B含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出______________（填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h．
②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为△t．
③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．
（2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为______________ （已知重力加速度为g）．
（3）验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：
①写出a与m之间的关系式：__________________________（还要用到M和g）．
②a的值会趋于________．
答案与解析：
解：（1）首先判断F的方向。假设没有水平恒力F，物体作减速运动的加速度大小为a0，物体从开始运动到静止需要的时间为t0。
μmg＝ma0，a0＝1m/s2 V＝V0－a0t0，t0＝6s＞0.5s。
则物体在0.5s内以a0＝1m/s2做匀减速运动的位移大小。
，x0＝2.875m＞2.5m。
说明力F向左
，a1＝4m/s2。向左
F＋f＝ma1 F＝12N
f＝μmg VB＝VA－a1t1 VB＝4m/s
（2）由于F＞f，先判断是在速度减小到0之前撤去力F，还是物体在反向加速阶段撤去力F。假设在速度减小到0时才撤去力F，则在这段时间内的位移大小为x1。
0－VB2＝－2a1x1，x1＝2m
x1＋xAB＝4.5m＞3.75m
说明不可能在速度减小到零之前撤去力F
设从B点到速度为0所用时间为t2
0＝VB－a1t2 t2＝1.0s
反向加速阶段有：
F－f＝ma2 a2＝2m/s2
撤去力F向加速度大小a3＝a0＝1m/s2反向加速和滑行到停止总位移大小。
x2＝2m－（3.75m－2.5m）＝0.75m
设撤去力F时速度大小为V
V＝1m/s V＝a2t3 t3＝0.5s
t＝t1＋t2＋t3＝2.0s。
24、（14分）质量m＝4kg的物体，与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.1，沿水平地面向右做直线运动，经过A点时速度为6m/s。物体过A点时开始计时，对物体施加水平恒力F作用，经过0.5s物体向右移动了2.5m到达B点；若过B点后的某时刻撤去水平恒力F，物体最后停在A的右方3.75m处。g＝10m/s2。求：
（1）物体经过B点时的速度；
（2）撤去水平恒力F的时刻t.
答案与解析：
解：（1）首先判断F的方向。假设没有水平恒力F，物体作减速运动的加速度大小为a0，物体从开始运动到静止需要的时间为t0。
μmg＝ma0，a0＝1m/s2 V＝V0－a0t0，t0＝6s＞0.5s。
则物体在0.5s内以a0＝1m/s2做匀减速运动的位移大小。
，x0＝2.875m＞2.5m。
说明力F向左
，a1＝4m/s2。向左
F＋f＝ma1 F＝12N
f＝μmg VB＝VA－a1t1 VB＝4m/s
（2）由于F＞f，先判断是在速度减小到0之前撤去力F，还是物体在反向加速阶段撤去力F。假设在速度减小到0时才撤去力F，则在这段时间内的位移大小为x1。
0－VB2＝－2a1x1，x1＝2m
x1＋xAB＝4.5m＞3.75m
说明不可能在速度减小到零之前撤去力F
设从B点到速度为0所用时间为t2
0＝VB－a1t2 t2＝1.0s
反向加速阶段有：
F－f＝ma2 a2＝2m/s2
撤去力F向加速度大小a3＝a0＝1m/s2反向加速和滑行到停止总位移大小。
x2＝2m－（3.75m－2.5m）＝0.75m
设撤去力F时速度大小为V
V＝1m/s V＝a2t3 t3＝0.5s
t＝t1＋t2＋t3＝2.0s。
25、如图甲所示，电阻不计的“”形光滑导体框架水平放置，导体框处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝1T，有一导体棒AC横放在框架上且与导体框架接触良好，其质量为m＝0.2kg，电阻为R＝0.8Ω，现用绝缘轻绳拴住导体棒，轻绳的右端通过光滑的定滑轮绕在电动机的转轴上，左端通过另一光滑的定滑轮与物体D相连，物体D的质量为M＝0.2kg，电动机内阻r＝1Ω。接通电路后电压表的读数恒为U＝10V，电流表读数恒为I＝1A，电动机牵引原来静止的导体棒AC平行于EF向右运动，其运动位移x随时间t变化的图象如图乙所示，其中OM段为曲线，MN段为直线。（取g＝10m/s2）求：
（1）电动机的输出功率；
（2）导体框架的宽度；
（3）导体棒在变速运动阶段产生的热量。
答案与解析：
解：（1）电动机为非纯电阻电路，电动机总功率
P＝UI＝10V×1A＝10W
电动机内阻发热的功率P热＝I2r＝（1A）2×1Ω＝1W
那么电动机输出的机械功率P比＝P－P热＝9W
（1）位移时间图像的斜率代表速度，t＝1s后导体棒AC为匀速直线运动，速度。
设导轨宽度为L，则有导体棒切割磁感线产生感应电流，受到安培力。
拉动导体棒匀速运动的拉力；
根据电动机输出功率有。
计算得L＝1m。
（3）根据位移时间图像可知，变速阶段初始度为0，末速度为。
此过程电动机做功转化为D的重力势能以及D和导体棒的动能还有克服安培力做功即焦耳热。
所以有
其中h＝0.8m。代入计算得Q＝6.6J。
33、【物理——选修3－3】（15分）（略）
34、【物理——选修3－4】（15分）
（1）沿x轴正向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s，则t＝0.025s时，下列判断正确的是__________。（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．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
B．质点M对平衡位置的位移一定为正值
C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反
E．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同
（2）（9分）如图所示，一个三棱镜的横截面是直角三角形，且∠A＝30°，AC的长度为L，把此棱镜放在真空中，一束平行单色光斜射向AC面，其中一部分光经过棱镜后垂直于BC面射出，棱镜材料的折射率为。（1）在AC面上入射光的入射角，（2）从AC面入射的光有多大宽度能从BC面垂直射出。
答案与解析：
(1)BCD
解析：沿x轴正向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形可知波长为4m，波的传播速度为40m/s，周期为0.1s。质点M的速度方向沿y轴负向，其位移方向沿y轴正向，质点M的加速度方向沿y轴负向，故A错误，BCD项正确。
（2）（1）全反射临界角C满足：，C＝45°。 ①
根据光路可逆的原理，从BC边垂直入射的光线，原路返回在AB面上发生全反射，在AC面上折射光的折射角即为所求。由几何关系得β＝30°。 ②
根据折射定律，得α＝45°。 ③
（2）从AC边入射的光线临界位置在D点，从D点入射的光线折射后过B点，从B点垂直BC面出射。。 ④
所求入射光宽度为： ⑤
说明：①②③④⑤各2分
35、【物理——选修3－5】（15分）
（1）（6分）下列说法正确的是__________（填正确答案的序号选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错一个扣3分，最低得分为0分）
A．β射线在云室中穿过会留下清晰弯曲的径迹，这一事实体现了β粒子的波动性；
B．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，这一事实反应了中子的波动性；
C．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固；
D．一个处于激发态n＝4的氢原子向基态跃迁时，可能发出两种频率的光子；
E．由放射性物质制成的质量为m的物块，其半衰期为N年，则经2N年后，物块的质量为
（2）（9分）小船静止浮在水面，战士在船上练习射击，已知船，战士，枪，子弹的总质量为M，一颗子弹的质量为m，枪到船头靶的距离为L，假设子弹水平射出枪口，每颗子弹出枪口时相对船的速度为v0，子弹全击中靶并留在靶中，不计一切阻力，不计枪的长度。求：
①第一颗子弹离开枪口时船的速度大小；
②假设前一颗子弹击中靶后才发射下一颗子弹，则第k颗子弹击中靶时，船总共移动的距离。
答案与解析：
（1）BCD
解析：β射线在云室中穿过会留下清晰弯曲的径迹，以上事实体现了β粒子的粒子性，人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，这一事实反应了中子的波动性；在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固；一个处于激发态n＝4的氢原子向基态跃迁时，可能发出一种、两种、三种频率的光子；由放射性物质制成的质量为m的物块，其半衰期为N年，则经2N年后，放射性原子核的质量为，其物块的质量大于，综上所述AE错误，BCD。
解：（1）解：取子弹方向为正方向，第一题子弹离开枪口时，船的速度大小为v1，
0＝m（v0－v1）－（M－m）v1
（2）研究第k颗子弹射出后船的速度大小vk
0＝m（v0－vk）－（M－m）vk
第k颗子弹从射出到静止右靶中，子弹、船的位移大小分别为x弹、x船
mx弹＝（M－m）x船
x弹＋x船＝L
船的总位移为。
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