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- 2021-05-14 发布
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绝密★启用前
2012年普通高等学校招生全国统一考试(安徽卷)
理科综合能力测试(物理)
第Ⅰ卷(选择题 共120分)
本卷共20小题,每小题6分,共120分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
14.我国发射的“天宫一号”和“神州八号”在对接前,“天宫一号”的运行轨道高度为350km,“神州八号”的运行轨道高度为343km。它们的运行轨道均视为圆周,则
A.“天宫一号”比“神州八号”速度大
B.“天宫一号”比“神州八号”周期大
C.“天宫一号”比“神州八号”角速度大
D.“天宫一号”比“神州八号”加速度大
【答案】B
图1
1.0
2.0
3.0
x(m)
y(m)
o
4.0
【解析】由万有引力提供航天器做圆周运动的向心力得:,所以、、、。而“天宫一号”轨道半径比“神州八号”轨道半径大,故正确选项:B
15.一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0s时波形如图1所示,已知波速为10m/s,则t=0.1s时正确的波形是图2中的
A. B. C. D.
图2
【答案】C
P
A
B
O
R
2R
【解析】由图1可得波长λ=4.0m,其周期T=λ/v=0.4s。而t=0.1s=T/4,波沿x轴正方向传播,即图1的波形向x轴正方向移动1/4波长,得到图2的C图。正确选项C
16.如图所示,在竖直平面内有一个半径为R的圆弧轨道。半径OA水平、OB
竖直,一个质量为m的小球自A正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道
到达最高点B时恰好对轨道没有压力,已知AP=2R,重力加速度为g,则小球
从P到B的运动过程中
A.重力做功2mgR
B.机械能减少mgR
C.合外力做功mgR
D.克服摩擦力做功
【答案】D
【解析】小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力,由牛顿第二定律:;小球从P到B的运动过程中,由动能定理:。重力做功,合外力做功,摩擦力做的功为,即克服摩擦力做功,机械能减少。正确选项:D
17.如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速
F
下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则
A.物块可能匀速下滑
B.物块将以加速度a匀加速下滑
C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑
【答案】C
【解析】设斜面的倾角为,物块与斜面间动摩擦因数为,施加一个竖直向下的恒力F时,加速度为。根据牛顿第二定律,不施加恒力F时:,得;施加一个竖直向下的恒力F时:,得。故正确选项:C
18.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O处的电势为0V,点A处的电势为6V,点B处的电势为3V,则电场强度的大小为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由于、、,且是匀强电场,则在(3,0)的点的电势为3V。匀强电场的方向垂直于点(3,0)与B点的连线,由几何关系可得O到点(3,0)与B点的连线的距离d=1.5cm,匀强电场的电场强度,正确选项:A
19.如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间从C点射出磁场,OC与OB成600角。现将带电粒子的速度变为v/3,仍从A点射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由牛顿第二定律及匀速圆周运动得:;。由图可得以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场经过Δt=T/6从C点射出磁场,轨道半径;速度变为v
/3时,运动半径是r/3=,由几何关系可得在磁场中运动转过的圆心角为1200,运动时间为T/3,即2Δt。正确选项:B
20.如图1所示,半径为R的均匀带电圆形平板,单位面积带电量为,其轴线上任意一点P(坐标为x)的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出:,方向沿x轴。现考虑单位面积带电量为的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为r的圆版,如图2所示。则圆孔轴线上任意一点Q(坐标为x)的电场强度为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】由于带电体表面的电场强度的方向垂直于带电体表面,无限大均匀带电平板周围的电场应是垂直于平板的匀强电场,即电场强度处处相等等于x=0时的电场强度,由题中信息可得单位面积带电量为无限大均匀带电平板场强为。而半径为r的圆板在Q点等效场强为,由电场叠加原理可得图2中Q(坐标为x)的电场强度为和的矢量和,即。正确选项:A
(在此卷上答题无效)
绝密★启用前
2012年普通高等学校招生全国统一考试(安徽卷)
理科综合能力测试(物理)
第Ⅱ卷(非选择题 共180分)
考生注意事项:
请用0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上作答,在试题卷上答题无效。
21.(18分)
I.(10分)图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为,小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
(1)试验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一滑轮的高度,使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动。
(2)实验中要进行质量和M的选取,以下最合理的一组是
A.M=20, =10、15、20、25、30、40
B.M=200, =20、40、60、80、100、120
C.M=400, =10、15、20、25、30、40
D.M=400, =20、40、60、80、100、120
(3)图2 是试验中得到的一条纸带, A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为=4.22 cm、=4.65 cm、=5.08 cm、=5.49 cm、=5.91 cm、=6.34 cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a= m/s2 (结果保留2位有效数字)。
+
-
II.(8分)图为“测绘小灯伏安特性曲线”实验的实物电路图,已知小灯泡额定电压为2.5V。
(1)完成下列实验步骤:
①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,
②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片, ;
③断开开关,……
。根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
【答案】I.(1)B (2)C (3)0.42
II.(1)①使它靠近变阻器左端的接线柱
②增加小灯泡两端的电压,记录电流表和电压表的多组读数,直至电压达到额定电压
(2)如图所示
【解析】I.(1)平衡摩擦阻力是通过B的方法来实现的,故选B
(2)由于本实验中要求砂和砂桶的质量m远小于小车和砝码的质量M,故选C合理。
(3)由于连续相等时间内的位移差ΔS=0.42cm,由匀变速运动规律ΔS=aT2,且T=5×0.02s=0.1s,所以a=ΔS/ T2=0.42m/s2。
II.(1)①由于滑动变阻器的分压作用,使开始实验时小灯泡两端电压为0,应使滑动变阻器的滑片靠近变阻器左端的接线柱。
②描绘小灯泡灯丝的伏安特性曲线,必须测量多组数据,即增加小灯泡两端的电压,记录电流表和电压表的多组读数,直至电压达到额定电压
(2)如图所示
22.(14分)
质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。设球受到的空气阻力大小恒为f,取=10 m/s2, 求:
t(s)
v(m/s)
O
0.5
4
(1)弹性球受到的空气阻力f的大小;
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h。
【答案】(1)0.2N (2)
【解析】(1)设弹性球第一次下落过程中的加速度大小为a1,由图知
①
根据牛顿第二定律,得
②
③
(2)由图知弹性球第一次到达地面时的速度大小为v1=4m/s,设球第一次离开地面时的速度为v2,则
④
第一次离开地面后,设上升过程中球的加速度大小为a2,则
a2=12m/s2 ⑤
于是,有
⑥
解得 ⑦
23.(16分)
图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的OO˝轴转动,由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO˝转动的金属圈环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图2是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动。(只考虑单匝线圈)
(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1 的表达式;
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图3所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;
(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其它电阻均不计)
【答案】(1) (2)
(3)
【解析】(1)矩形线圈abcd转动过程中,只有ab和cd切割磁感线,设ab和cd的转动速度为v,则
①
在t时刻,导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为
E1=BL1v ②
由图可知 ③
则整个线圈的感应电动势为
④
(2)当线圈由图3位置开始运动时,在t时刻整个线圈的感应电动势为
⑤
(3)由闭合电路欧姆定律可知
⑥
这里的E为线圈产生的电动势的有效值
⑦
则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为
⑧
其中 ⑨
于是
⑩
24.(20分)
如图所示,装置的左边是足够长的光滑水平面,一轻质弹簧左端固定,右端连接着质量 M=2kg的小物块A。装置的中间是水平传送带,它与左右两边的台面等高,并能平滑对接。传送带始终以u=2m/s 的速率逆时针转动。装置的右边是一光滑的曲面,质量m=1kg的小物块B从其上距水平台面h=1.0m处由静止释放。已知物块B与传送带之间的摩擦因数μ=0.2,l=1.0m。设物块A、B中间发生的是对心弹性碰撞,第一次碰撞前物块A静止且处于平衡状态。取g=10m/s2。
(1)求物块B与物块A第一次碰撞前速度大小;
(2)通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运动到右边曲面上?
(3)如果物块A、B每次碰撞后,物块A再回到平衡位置时都会立即被锁定,而当他们再次碰撞前锁定被解除,试求出物块B第n次碰撞后的运动速度大小。
【答案】(1)4m/s (2)不能 (3)
【解析】(1)设物块B沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为v0
由机械能守恒知
①
②
设物块B在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为a
③
设物块B通过传送带后运动速度大小为v,有
④
结合②③④式解得
v=4m/s ⑤
由于=2m/s,所以v=4m/s即为物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小
(2)设物块A、B第一次碰撞后的速度分别为V、v1,取向右为正方向,由弹性碰撞知
⑥
⑦
解得 ⑧
即碰撞后物块B安水平台面向右匀速运动
设物块B在传送带上向右运动的最大位移为,则
⑨
⑩
所以物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上
(3)当物块B在传送带上向右运动的速度为零时,将会沿传送带向左加速。可以判断,物块B运动到左边台面是的速度大小为v1,继而与物块A发生第二次碰撞。设第二次碰撞后物块B速度大小为v2,同上计算可知
物块B与物块A第三次碰撞、第四次碰撞……,碰撞后物块B的速度大小依次为
……
则第n次碰撞后物块B的速度大小为