高考全国卷Ⅰ物理部分解析版 18页

‎2018年普通高等学校招生全国统一考试 新课标Ⅰ卷理科综合能力测试物理部分 一、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8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. 高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动，在启动阶段列车的动能 A. 与它所经历的时间成正比 B. 与它的位移成正比 C. 与它的速度成正比 D. 与它的动量成正比 答案：B 试题解析：根据初速度为零的匀变速直线运动的规律可知，在启动阶段，列车的速度与时间成正比，即v=at，由动能公式Ek=12mv2，可知列车动能与速度的二次方成正比，与时间的二次方成正比，选项A、C错误；由v2=2ax，可知列车动能与位移x成正比，选项B正确；由动量公式p=mv，可知列车动能Ek=p22m，即与列车动量的二次方成正比，选项D错误。‎ 命题意图：本题考查匀变速直线运动的规律、动能、动量。‎ 难度：0.73‎ ‎2. 如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是 A. B. ‎ C. D. ‎ 答案：A 试题解析：在弹簧恢复原长前，物块受力如图所示，设物块的加速度大小为a，则根据牛顿第二定律有F+F弹簧-mg=ma；设弹簧原长为l0，劲度系数为k，则F弹簧=k(l0-mgk-x)，所以F=2mg+ma-kl0+kx，故选A。‎ 命题意图：本题结合弹簧的动力学问题，考查牛顿第二定律、胡克定律。‎ 难度：0.62‎ ‎3. 如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平衡于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则 ‎ ‎ A. a、b的电荷同号，k=169‎ B. a、b的电荷异号，k=169‎ C. a、b的电荷同号，k=6427‎ D. a、b的电荷异号，k=6427‎ 答案：D 试题解析：由于小球c所受库仑力的合力的方向平衡于a、b的连线，所以小球c受库仑力的情况有如图所示的两种情况：若合力朝左，则a、c电荷异号，b、c电荷同号，故a、b电荷异号；若合力朝右，则a、c电荷同号，b、c电荷异号，故a、b电荷异号。‎ 根据几何知识有tan∠cab=FbcFac，根据库仑定律可知FbcFac=qbqcqaqc∙ac2bc2，又tan∠cab=bcac，联立两式可得qaqb=6427，所以k=6427.‎ 命题意图：本题结合库仑力作用下的平衡问题，考查库仑定律、力的合成，对应用数学解决物理问题的能力有一定的要求。‎ 难度：0.56‎ ‎4. 如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中心，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆。M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则B'B等于 A. 54‎ B. 32‎ C. 74‎ D. 2‎ 答案：B 试题解析：，设金属杆OM的电阻为R，回路中的平均感应电动势E=∆Φ∆t，故感应电荷量q=I∆t=ER∆t=∆ΦR∆t∙∆t=∆ΦR。设四分之一圆弧面积为S，对于过程Ⅰ，q1=∆Φ1R=BSR；对于过程Ⅱ，q2=∆Φ2R=B'-B∙2SR。因为q1=q2，故联立可求得B'B=32。‎ 命题意图：本题结合感应电荷量的求解，考查法拉第电磁感应定律、电流的定义式、闭合电路的欧姆定律。‎ 难度：0.51‎ ‎5. 如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R：bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。一质量为m的小球。始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为 A. 2mgR B. 4mgR C. 5mgR D. 6mgR 答案：C 试题解析：设小球运动到c点的速度大小为vC，则对小球由a到c的过程，由动能定理得F∙3R-mgR=12 mvC2，又F=mg，解得：vC=2gR，小球离开c点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作用力下做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知，小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g，则由竖直方向的运动可知，小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间为t=vCg=2Rg，小球在水平方向的加速度a=g，在水平方向的位移为x=12at2=2R。由以上分析可知，小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，水平方向的位移大小为5R，则小球机械能的增加量△E=F∙5R=5mgR ‎，选项C正确ABD错误。‎ 命题意图：本题考查功、动能定理、机械能、牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律、运动的合成与分解，要求能用动力学和能量的观点解决多运动组合问题。‎ 难度：0.42‎ ‎6. 如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是 A. 开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C. 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向 D. 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动 答案：AD 试题解析：开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项BC错误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，选项D正确。‎ 命题意图：本题结合奥斯特实验的情境，考查通电直导线周围的磁场、通电螺线管的磁场、感应电流的方向、安培定则、楞次定律。‎ 难度：0.53‎ ‎7. 2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星 A. 质量之积 B. 质量之和 C. 速率之和 D. 各自的自转角速度 答案：BC 试题解析：设两颗中子星做匀速圆周运动的半径r1和r2，角速度为ω，则有 r1+r2=L, ①‎ ‎,②‎ ‎,③‎ ‎②③两式化简得 ‎,④‎ ‎,⑤‎ ‎④⑤两式相加，并联立①式可得 ‎.‎ 结合v=ωr可得 ‎,⑥‎ ‎,⑦‎ ‎⑥⑦两式相加，并联立①式可得两颗中子星的速率之和 ‎.‎ 由于ω、L、G已知，所以可以求出两颗中子星的质量之和、速率之和，选BC。‎ 命题意图：本题通过双星模型，考查万有引力定律、牛顿第二定律、向心力、描述圆周运动的物理量及其关系。‎ 难度：0.48‎ ‎8. 图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是 A. 平面c上的电势为零 B. 该电子可能到达不了平面f C. 该电子经过平面d时，其电势能为4eV D. 该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍 答案：AB 试题解析：‎ 匀强电场中等势面间距相等，故相邻等势面之间的电势差相等，设相邻等势面之间的电势差为U，根据电场力做功可得Wab=qUab=1e·3U，又Wab=6eV，联立解得U=2V。因为电子从a到d的过程中克服电场力做功，且电场线方向垂直等势面，所以电场方向水平向右；‎ 已知b的电势为2V，由于沿着电场线方向电势降低，则c上的电势为零，选项A正确；‎ af之间的电势差为4U=8V，一电子经过a时的动能为10eV，由于题中没有指出电子速度的方向，故该电子可能到达不了平面f，选项B正确；‎ 该电子经过平面d时，电势能Epd=qφd=(-1e)∙-2V=2eV，C错误；‎ 根据动能定理，该电子从a到b时Ekb-10eV=-2eV，该电子从a到d时Ekd-10eV=-6eV，解得Ekb=8eV，Ekd=4eV，结合动能表达式Ek=12mv2可知vb=2vd，选项D错误。‎ 综上，选AB。‎ 命题意图：本题考查等势面、电场力做功、动能定理、电场线、电势、电势能。‎ 难度：0.43‎ 二、非选择题：共62分，第9~12题为必考题，每个试题考生都必须作答。第13、14题为选考题，考生根据要求作答。‎ ‎（一）必考题：共47分。‎ ‎9.（5分）如图（a），一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图（a）中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm；当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）所示，其读数为_______cm。当地的重力加速度大小为9.80m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m（保留3位有效数字）。‎ 答案：3.775|53.7‎ 试题解析：游标卡尺精度为0.05mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，图（b）所示的游标卡尺读数为3.7cm+15×0.05mm=3.7cm+0.075cm=3.775cm；‎ 托盘中放有质量为m=0.100kg的砝码时，弹簧伸长 x=3.775cm-1.950cm=0.01825m，根据胡克定律有mg = kx，解得此弹簧的劲度系数k = 53.7N/m。‎ 命题意图：本题结合弹簧劲度系数的测量，考查游标卡尺的读数，胡克定律。本实验结合了教材上的“探究弹力和弹簧形变量的关系”、游标卡尺，要求考生有一定的知识迁移能力。‎ 难度：0.52‎ ‎10.（10分）某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25℃时的阻值）为900.0Ω：电源E（6V，内阻可忽略）：电压表（量程150mV）：定值电阻R0（阻值20.0Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω）：电阻箱R2（阻值范围0-999.9Ω）：单刀开关S1，单刀双掷开关S2。‎ 实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0：保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0：断开S1，记下此时R2的读数，逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0℃，实验得到的R2-t数据见下表。‎ t/℃‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ ‎70.0‎ ‎80.0‎ R2/Ω ‎900.0‎ ‎680.0‎ ‎500.0‎ ‎390.0‎ ‎320.0‎ ‎270.0‎ ‎240.0‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）在闭合S1前，图（a）中R1的滑片应移动到______（填“a”或“b”）端；‎ 答案：b 试题解析：图（a）的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的电阻值最大，使电路中电流最小，即图（a）中的R1的滑片应移到b端。‎ 难度：0.76‎ ‎（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2-t曲线：‎ 答案：如图所示。‎ 试题解析：将t=60℃和t=70℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t图象。‎ 难度：0.76‎ ‎（3）由图（b）可得到R1，在25℃-80℃范围内的温度特性，当t=44.0℃时，可得RT= ______Ω；‎ 答案：450‎ 试题解析：根据题述实验过程可知，测量的R2数据等于对应的热敏电阻RT的电阻值。由画出的R2-t图象可知，当t=44.0℃时，对应的RT=450Ω。‎ 难度：0.64‎ ‎（4）将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图（c）所示，该读数为______Ω，则手心温度为______℃。‎ 答案：620.0|33.0‎ 试题解析：由画出的R2-t图象可知，当RT=620.0Ω，则手心温度t=33.0℃。‎ 难度：0.64‎ ‎11. （12分）一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空，当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量，求 ‎（1）烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；‎ 答案：1g2Em 试题解析：‎ 难度：0.65‎ ‎（2）爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度 答案：2Emg 试题解析：‎ 命题意图：本题结合动量和能量观点的综合应用问题，考查匀变速直线运动的规律、动量守恒定律、机械能守恒定律 难度：0.54‎ ‎12.（20分）如图，在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E，在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一个氕核11H和一个氘核12H先后从y轴上y=h点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向。已知11H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为60°，并从坐标原点O处第一次射出磁场。11H的质量为m，电荷量为q不计重力。求 ‎（1）11H第一次进入磁场的位置到原点O的距离 答案：23h3‎ 试题解析：‎ 难度：0.53‎ ‎（2）磁场的磁感应强度大小 答案：6mEqh 试题解析：‎ 难度：0.46‎ ‎（3）12H第一次离开磁场的位置到原点O的距离 答案：2332-1h 试题解析：‎ 命题意图：本题通过带电粒子在分离组合场中的运动，并结合类平抛运动、圆周运动模型，综合考查牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律、向心力、洛伦兹力、动能等知识点。‎ 难度：0.41‎ ‎（二）选考题：共15分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。‎ ‎13. [物理—选修3-3]（15分）‎ ‎（1）（5分）如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e，对此气体，下列说法正确的是_____（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. 过程①中气体的压强逐渐减小 B. 过程②中气体对外界做正功 C. 过程④中气体从外界吸收了热量 D. 状态c、d的内能相等 E. 状态d的压强比状态b的压强小 答案：BDE 试题解析：由理想气体状态方程paVaTa=pbVbTb可知pb>pa，即过程①中气体的压强逐渐增大，选项A错误；由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外做功，选项B正确；过程④中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程④中气体放出热量，选项C错误；由于状态c、d的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能相等，选项D正确；根据pVT=C可知过程②压强不变，所以状态b、c的压强相等，在过程③中温度不变、体积增大，所以压强减小，即pd