高考理综物理全国Ⅲ卷试题及答案

绝密★启封并使用完毕前 试题类型： 2016 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试（物理） 注意事项： 1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。 2.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试题相应的位置。 3.全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。 4.考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷（选择题共 126 分） 本卷共 21 小题，每小题 6 分，共 126 分。 可能用到的相对原子质量： 二、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.关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是 A.开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律 C.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因 D.开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律 15.关于静电场的等势面，下列说法正确的是 A.两个电势不同的等势面可能相交 B.电场线与等势面处处相互垂直 C.同一等势面上各点电场强度一定相等 D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功 16.一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动，在时间间隔 t 内位移为 s，动能变为原来的 9 倍。该质点的加 速度为 A. B. C. D. 17.如图，两个轻环 a 和 b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上：一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为 m 的小球。在 a 和 b 之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b 间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有 摩擦。小物块的质量为 A. B. C.m D.2 m 18.平面 OM 和平面 ON 之间的夹角为 30°，其横截面（纸面）如图所示，平面 OM 上方存在匀强磁场，磁感 应强度大小为 B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为 m，电荷量为 q（q>0）。粒子沿纸面以大小为 v 的速度从 PM 的某点向左上方射入磁场，速度与 OM 成 30°角。已知粒子在磁场中的运动轨迹与 ON 只有 一个交点，并从 OM 上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的射点到两平面交线 O 的距离为 A. B. C. D. 19.如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡 a 和 b。当输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是 A.原、副线圈砸数之比为 9:1 B. 原、副线圈砸数之比为 1:9 C.此时 a 和 b 的电功率之比为 9:1 D.此时 a 和 b 的电功率之比为 1:9 20.如如，一固定容器的内壁是半径为 R 的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为 m 的质点 P。它在 容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为 W。重力加速度大小为 g。设质点 P 在最低 点时，向心加速度的大小为 a，容器对它的支持力大小为 N，则 A. B. C. D. 21.如图，M 为半圆形导线框，圆心为 OM；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框在同一 竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线 OMON 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现 使线框 M、N 在 t=0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过 OM 和 ON 的轴，以相同的周日 T 逆时针 匀速转动，则 A.两导线框中均会产生正弦交流电 B.两导线框中感应电流的周期都等于 T C.在 时，两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 学.科.网 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） 某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨 ab 和 1 1a b 固定在同一水平面内且相互平行， 足够大的电磁铁（未画出）的 N 极位于两导轨的正上方，S 极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上 且两导轨垂直。学科.网 （1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿 箭头所示的方向移动。 （2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议： A.适当增加两导轨间的距离 B.换一根更长的金属棒 C.适当增大金属棒中的电流 其中正确的是（填入正确选项前的标号） 23.（10 分） 某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中，置于试验台 上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一段与放在木板上的小滑车相连，另一端可 悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有 N=5 个，每个质量均为 0.010kg。实验步骤如下： （1）将 5 个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车 9（和钩码）可以 在木板上匀速下滑。 （2）将 n（依次取 n=1,2,3,4,5）个钩码挂在轻绳右端，其余 N-n 各钩码仍留在小车内；用手按住小车 并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻 t 相对于其起始位置的位移 s，绘制 s-t 图像， 经数据处理后可得到相应的加速度 a。学.科网 （3）对应于不同的 n 的 a 值见下表。n=2 时的 s-t 图像如图(b)所示：由图（b）求出此时小车的加速度 （保留 2 位有效数字），将结果填入下表。 n 1 2 3 4 5 2/ m sa  0.20 0.58 0.78 1.00 （4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出 a-n 图像。从图像可以看出：当物体质量一定是 =时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。 （5）利用 a–n 图像求得小车（空载）的质量为_______kg（保留 2 位有效数字，重力加速度取 g=9.8 m·s–2）。 （6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项钱的标号） A．a–n 图线不再是直线 B．a–n 图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a–n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大 24.（12 分）如图，在竖直平面内由 1 4 圆弧 AB 和 1 2 圆弧 BC 组成的光滑固定轨道，两者在最低点 B 平滑连 接。AB 弧的半径为 R，BC 弧的半径为 2 R 。一小球在 A 点正上方与 A 相距 4 R 处由静止开始自由下落，经 A 点沿圆弧轨道运动。 （1）求小球在 B、A 两点的动能之比； （2）通过计算判断小球能否沿轨道运动到 C 点。学科&网 25.（20 分）如图，两条相距 l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为 R 的电 阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为 S 的区域，区域中存在 垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度打下 B1 随时间 t 的变化关系为 1B kt ，式中 k 为常量；在金属棒 右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界 MN（虚线）与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为 B0，方向也垂直 于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在 t0 时刻恰好以速度 v0 越 过 MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求 （1）在 t=0 到 t=t0 时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值； （2）在时刻 t（t>t0）穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。 （二）选考题：共 45 分。请考生从给出的 3 道物理题、3 道化学题、2 道生物题中每科任选一 题做答，并用 2B 铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑。注意所选题目的题号 必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按 所做的第一题计分。 33．[物理——选修 3–3]（15 分） （1）（5 分）关于气体的内能，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．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C．气体被压缩时，内能可能不变 D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加 （2）（10 分）一 U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内 汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内 气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发 生气体泄漏；大气压强 p0=75.0 cmHg。环境温度不变。 34．[物理——选修 3–4]（15 分） （1）（5 分）由波源 S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为 20 Hz，波速为 16 m/s。 已知介质中 P、Q 两质点位于波源 S 的两侧，且 P、Q 和 S 的平衡位置在一条直线上，P、Q 的平衡位置到 S 的平衡位置之间的距离分别为 15.8 m、14.6 m，P、Q 开始震动后，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．P、Q 两质点运动的方向始终相同 B．P、Q 两质点运动的方向始终相反 C．当 S 恰好通过平衡位置时，P、Q 两点也正好通过平衡位置 D．当 S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰 E．当 S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 在波峰 （2）（10 分）如图，玻璃球冠的折射率为 3 ，其底面镀银，底面的半径是球半径的 3 2 倍；在过球心 O 且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的 M 点，该光线的延长线恰好过 底面边缘上的 A 点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。 35．[物理——选修 3-5]（15 分） （1）（5 分）一静止的铝原子核 27 13 Al 俘获一速度为 71.0 10 m/s 的质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核 28 14 Si ， 下列说法正确的是_________（填正确的答案标号，选对一个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分， 没错选 1 个扣 3 分，最低得分为零分） A．核反应方程为 27 28 13 14p Al Si  B．核反应方程过程中系统动量守恒 C．核反应过程中系统能量不守恒 D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E．硅原子核速度的数量级为 510 m/s，方向与质子初速度方向一致 （2）（10 分）如图所示，水平地面上有两个静止的小物块 a 和 b，其连线与墙垂直：a 和 b 相距 l；b 与墙之 间也相距 l；a 的质量为 m，b 的质量为 3 4 m，两物块与地面间的动摩擦因数均相同，现使 a 以初速度 0v 向 右滑动，此后 a 与 b 发生弹性碰撞，但 b 没有与墙发生碰撞，重力加速度大小为 g，求物块与地面间的动摩 擦力因数满足的条件。 新课标 3 物理答案 14.B 15.B 16.A 17.C 18.D 19.AD 20.AC 21.BC 22.（5 分） （1）连线如图所示.（2 分） （2）AC（3 分） 23.（10 分） （3）（2 分） （4）a-n 图线如图（3 分） （5）0.45 kg（3 分） （6）BC（2 分） 24.（12 分） （1）设小球的质量为 m，小球在 A 点的动能为 EkA，由机械能守恒得 kA 4 RE mg ① 设小球在 B 点的动能为 EkB，同理有 kB 5 4 RE mg ② 由①②式得 kB kA =5E E ③ （2）若小球能沿轨道运动到 C 点，小球在 C 点所受轨道的正压力 N 应满足 N≥0④ 设小球在 C 点的速度大小为 vC，由牛顿运动定律和向心力加速度公式有 2 2 CvN mg m R  ⑤ 由④⑤式得，vC，应满足 22Cmg m R  ⑥ 由机械能守恒有 21 4 2 C Rmg mv ⑦ 由⑥⑦式可知，小球恰好可以沿轨道运动到 C 点。 评分参考：第（1）问 6 分，①②③式各 2 分；第（2）问 6 分米，⑥⑦式各 2 分，“可以运动到 C 点”2 分。 25.（20 分） （1）在金属棒未越过 MN 之前，t 时刻穿过回路的磁通量为 =ktS ① 设在从 t 时刻到t t  的时间间隔内，回路磁通量的变化量为  ，流过电阻 R 的电荷量为 q 。由法拉第 电磁感应定律有 = t    ② 由欧姆定律有 =i R  ③ 由电流的定义有 = q t    ④ 联立①②③④式得 = kSq tR   ⑤ 由⑤式得，在 00t t t 到 的时间间隔内，流过电阻 R 的电荷量 q 的绝对值为 0= kt Sq R ⑥ （2）当 0t t 时，金属棒已越过 MN。由于金属在 MN 右侧做匀速运动，有 f F ⑦ 式中，f 是外加水平力，F 是匀强磁场你施加的安培力。设此时回路中的电流为 I，F 的大小为 0=F B Il ⑧ 此时金属棒与 MN 之间的距离为 0 0= ( )s v t t ⑨ 匀强磁场穿过回路的磁通量为 0=B lS ⑩ 回路的总磁通量为 t    ⑪式中， 仍如①式所示。由①⑨⑩ ⑪ 式得，在时刻 t （ 0t t ）穿过回路的总磁通量为 0 0 0( )t B lv t t kSt    ⑫在t t t 到 的时间间隔内，总磁通量的改变 t 为 0 0( )t B lv kS t    ⑬有法拉第电磁感应定律的，回路感应电动势的大小为 t t t    ⑭ 由欧姆定律有 tI R  ⑮ 联立⑦⑧ ⑬⑭⑮ 式得 0 0 0( ) B lf B lv kS R   ⑯评分参考：第（ 1 ）问 7 分，①②③④⑤式各 1 分，⑥式 2 分；第（ 2 ）问 13 分，⑧⑨⑩式各 1 分， ⑪⑫ 式 2 分， ⑬⑭⑮⑯ 式各 1 分。 33.[物理——选修 3-1]（15 分） （1）CDE（5 分） （2）设初始时，右管中空气柱的压强为 p1，长度为 l1；左管中空气柱的压强为 p2=p0，长度为 l2。活塞被下 推 h 后，右管中空气柱的压强为 p1'，长度为 l1'；左管中空气柱的压强为 p2'，长度为 l2'。以 cmHg 为压强单 位。由题给条件得 p1=p2(20.0–5.00)cmHg① 1 20.0 5.00(20.0 ) cm2l    ② 由玻意耳定律得 p1l1=p1'l1'③ p1'=144 cmHg④ 依题意 p2'=p1'⑤ 2 20.0 5.004.00 cm cm2l h    ⑥ 由玻意耳定律得 p2l2= p2'l2'⑦ 联立④⑤⑥⑦式和题给条件得 h=9.42 cm⑧ 评分参考：①②式各 1 分，③式 2 分，④⑤⑥式各 1 分，⑦式 2 分，⑧式 1 分。 34．（1）BDE （2）答：设球半径为 R，球冠底面中心为 O'，连接 OO'，则 OO'⊥AB。 令 ∠ OAO'=α，有 cos α= O A OA  = 3 2 R R ① 即α=30°② 由题意 MA⊥AB 所以∠OAM=60° 设图中 N 点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示。设光线在 M 点的入射角为 i、折射角为 r，在 N 点的入射角为 i'，反射角为 i''，玻璃折射率为 n。由于△OAM 为等边三角形，有 i=60°④ 由折射定律有 sin i=nsin r⑤ 代入提给条件 n= 3 得 r=30°⑥ 作底面在 N 点的法线 NE，由于 NE∥AM，有 i'=30°⑦ 根据反射定律，有 i''=30°⑧ 连接 ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有∠MNO=60°⑨ 由⑦⑨式得∠ENO=30°⑩ 于是∠ENO 为反射角，ON 为反射光线。这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。所以，经一次反射 后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为 β=180°–∠ENO=150°⑪ 评分参考：②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪式各 1 分。 35．（1）ABE （2）答：设物块与地面间的动摩擦因数为μ。若要物块 a、b 能够发生碰撞，应有 2 0 1 2 mv mgl ① 即 2 0 2 v gl   ② 设在 a、b 发生弹性碰撞前的瞬间，a 的速度大小为 v1。由能量守恒有 2 2 0 1 1 1 2 2mv mv mgl  ③ 设在 a、b 碰撞后的瞬间，a、b 的速度大小分别为 v'1、v'2，由动量守恒和能量守恒有 mv1=mv'1+ 3 4 m v'2④ 2 2 2 1 1 2 1 1 1 3( )2 2 2 4 mmv mv v   ⑤ 联立④⑤式解得 v'2= 8 7 v1⑥ 由题意，b 没有与墙发生碰撞，由功能关系可知 2 2 1 3 3( )2 4 4 m mv gl  ⑦ 联立③⑥⑦式，可得 2 032 113 v gl   ⑧ 联立②⑧式，a 与 b 发生碰撞、但 b 没有与墙发生碰撞的条件 2 2 0 032 113 2 v v gl gl   ⑨ 评分参考：①②式各 1 分（若②式同时有小于和等于号，同样给分），③式 2 分，④⑤⑥⑦式各 1 分，⑧式 2 分（若只有大于号，同样给分）