2010年高考理科综合能力测试题（全国卷）物理部分答案及解析

2010年高考理科综合能力测试题（全国卷）物理部分答案及解析

江苏省特级教师　戴儒京

　　本试题卷分选择题和非选择题两部分，时量150分钟，满分300分，其中物理110分。

 

　　二、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，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，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．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是（　　）

 

　　A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象

 

　　B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在

 

　　C．库仑发现了点电荷的相互作用规律：密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值

 

　　D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律：洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律

 

　　【答案】AC

 

　　【解析】A、C正确。B中，应是：赫兹用实验证实了电磁波的存在，C应是：洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，所以B、D错误。

 

　　本题考查物理学史知识。

 

　　15．一根轻质弹簧一端固定，用大小为的力压弹簧的另一端，平衡时长度为；改用大小为的力拉弹簧，平衡时长度为。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为（　　）

 

　　A．          B．          C．           D．

 

　　【答案】C

 

　　【解析】根据胡克定律有：，，解得：k=。

 

　　本题考查弹簧的胡克定律。注意：一个是压缩，一个是伸长。

 

　　16．如图所示，在外力作用下某质点运动的图象为正弦曲线。从图中可以判断（　　）

 

　　A．在时间内，外力做正功

 

　　B．在时间内，外力的功率逐渐增大

 

　　C．在时刻，外力的功率最大

 

　　D．在时间内，外力做的总功为零

 

　　【答案】AD

 

　　【解析】A正确，因为在时间内，物体做加速运动，外力与位移方向相同，所以外力做正功。B错误，根据P=Fv和图象斜率表示加速度，，则，加速度对应合外力，即，所以功率，当t=450时，功率最大，外力的功率先增大后减小。C错误，因为此时速度为0， 所以此时外力的功率为零。D正确，根据动能定理，在时间内，外力做的总功。所以本题选AD。

 

　　本题考查速度图象和功及功率的综合知识。

 

　　17．静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器。某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是（忽略重力和空气阻力）（　　）

 

 

　　【答案】A

 

　　【解析】粉尘的受力方向应该沿P点所在的电场线的切线方向，所以，从静止开始运动，应沿P点所在的电场线的切线方向，所以只有A正确。

 

　　本题考查电场和运动综合知识。

 

　　18．如图所示，一物块置于水平地面上。当用与水平方向成角的力拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成角的力推物块时，物块仍做匀速直线运动。若和的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为（　　）

 

 

　　A． B． C． D．1-

 

　　【答案】B

 

　　【解析】物体受重力mg、支持力N、摩擦力f、已知力F，处于平衡状态，根据平衡条件，有，，联立解得：，选B。

 

　　本题考查受力分析和力的平衡。

 

　　19．电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中u为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为、。由图可知、的值分别为（　　）

 

 

　　A．、        B．、       C．、        D．、

 

　　【答案】D

 

　　【解析】电源效率，E为电源的电动势，根据图象可知Ua=，Ub=，所以选项D正确。

 

　　本题考查电源的效率及用图象法（伏安法）求电源电动势。

 

　　20．太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是，纵轴是；这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，和分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。下列4幅图中正确的是（　　）

 

 

　　【答案】B

 

　　【解析】根据开普勒定律，行星运动轨道半径的3次方与周期的平方之比是定值，即，所以，取对数，，得，图象的斜率为，并且过原点，所以选B。

 

　　本题考查开普勒定律及对数运算和图象斜率。

 

　　21．如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场。一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直。让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0．2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0．8R时电动势大小为E2。忽略涡流损耗和边缘效应。关于、的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是（　　）

 

 

　　A．>，a端为正   

 

　　B．>，b端为正

 

　　C．<，a端为正   

 

　　D．<，b端为正

 

　　【答案】D

 

　　【解析】根据法拉第电磁感应定律：，如下图，，

 

 

　　，又根据，，，所以，，所以。

 

　　再根据右手定则判断感应电动势的方向为从a向b，因ab是电源内部，所以b端为正，本题选D。

 

　　本题考查法拉第电磁感应定律和右手定则及棒的速度和有效长度的计算。

 

　　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38题为选考题，考生根据要求做答。）

 

　　（一）必考题（11题，共129分，其中物理4题47分）

 

　　22．（4分）

 

　　图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：

 

　　（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_____。（填入正确选项前的字母）

 

 

　　A．米尺

 

　　B．秒表

 

　　C．0～12V的直流电源

 

　　D．0～I2V的交流电源

 

　　（2）实验中误差产生的原因有______。（写出两个原因）

 

　　【答案】（1）AD（2）纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定。

 

　　【解析】（1）用A项米尺测量长度，用D项交流电源供打点计时器使用。（2）纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定。

 

　　23．（11分）

 

　　用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将和两个适当的固定电阻、连成图1虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻的阻值随所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下的阻值，测量电路如图1所示，图中的电压表内阻很大。的测量结果如表1所示。

 

 

 

　　回答下列问题：

 

　　（1）根据图1所示的电路，在图2所示的实物图上连线。

 

 

　　（2）为了检验与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作-t关系图线

 

 

　　（3）在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图3．　4所示。电流表的读数为____，电压表的读数为___。此时等效电阻的阻值为___：热敏电阻所处环境的温度约为____。

 

 

　　  【答案】（1）如图所示（2）如图所示（3）115．0mA，5．00V，43．5Ω，64．0℃

 

 

 

　　【解析】（3）电流表读数115．0mA，电压表读数5．0V，电阻。对照图象得温度为。

 

　　本题考查伏安法测电阻实验的实物图连接，电流表、电压表读数和电阻的计算及图象的应用。

 

　　24．（14分）

 

　　短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100m和200m短跑项目的新世界纪录，他的成绩分别是9．69 s和l9．30 s。假定他在100 m比赛时从发令到起跑的反应时间是0．15 S，起跑后做匀加速运动，达到最大速率后做匀速运动。200 m比赛时，反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与100 m比赛时相同，但由于弯道和体力等因素的影响，以后的平均速率只有跑l00 m时最大速率的96％。求：

 

　　（1）加速所用时间和达到的最大速率：

 

　　（2）起跑后做匀加速运动的加速度。（结果保留两位小数）

 

　　【答案与解析】（1）设加速所用时间为t，达到的最大速率为v，

 

　　，

 

　　联立解得：，

 

　　（2）设起跑后做匀加速运动的加速度为a，

 

　　，解得：。

 

　　本题考查匀加速运动和匀速运动的规律。

 

　　25．（18分）

 

　　如图所示，在0≤x≤a，o≤y≤范围内有垂直于xy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。坐标原点0处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角分布在0～范围内。己知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a／2到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一。求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的：

 

　　（1）速度的大小；

 

　　（2）速度方向与y轴正方向夹角的正弦。

 

　　【答案与解析】设粒子的发射速度为，粒子做圆周运动的轨道半径为R，根据洛伦兹力提供向心力，有，得。

 

　　当时，在磁场中运动时间最长的粒子，其轨迹是圆心为C的圆弧，圆弧与磁场的边界相切，如图所示。设该粒子在磁场中运动的时间为t，依题意，，则。

 

　　设最后离开磁场的粒子的发射方向与y轴正方向的夹角为，由几何关系可得：

 

　　    ①

 

　　②

 

　　由①得③

 

　　③代入②并将代入得

 

　　解得，代入③得，从而得。

 

 

　　本题解题关键是作图。

 

　　本题考查带电粒子在磁场中的运动知识和作图能力及用数学工具处理物理问题的能力。

 

　　（二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题做答，其中物理2选1，15分。

 

　　33．[物理──选修3-4]（15分）

 

　　（1）（5分）如图，一个三棱镜的截面为等腰直角，为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为         。（填入正确选项前的字母）

 

 

　　A．     B．        C．      D．[来源：Ks5u．com]

 

　　【答案】A

 

　　【解析】如下图所示，根据折射率定义有，，，已知∠1=450                 ∠2+∠3=900，解得：n=。

 

 

　　（2）（10分）波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中轴上的两点处，，如图所示。两波源产生的简谐横波沿轴相向传播，波速为。己知两波源振动的初始相位相同。求：

 

 

　　（）简谐横波的波长：

 

　　（）间合振动振幅最小的点的位置。

 

　　【答案与解析】（1）根据，得波长。

 

　　（2）以O为坐标原点，设P为OA间的任一点，其坐标为x（），则两波传到P点的波程差为，或者

 

　　当（n=0，1，2，…）时，合振动振幅最小

 

　　得=，解得x=，当n=0，x=1．25m；当n=1，x=1．75m；或者=，解得x=，当n=0，x=0．75m；当n=1，x=0．25m；

 

　　所以，间合振动振幅最小的点的位置有4个，分别距O点为0．25m，0．75m，1．25m，1．75m。

 

　　本题考查波的传播和振动的合成。

 

　　34．[物理──选修3-5]（15分）

 

　　（1）（5分）用频率为的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为的三条谱线，且，则          。（填入正确选项前的字母）

 

　　A．      B．   C．   D．[来源：Ks5u．com]

 

　　【答案】B

 

　　【解析】大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据玻尔理论有，，解得：，选项B正确

 

　　本题考查玻尔理论：氢原子的能级和跃迁。

 

　　（2）（10分）如图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的2倍，重物与木板间的动摩擦因数为。使木板与重物以共同的速度向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞，碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长，重物始终在木板上。重力加速度为g。

 

 

　　解析：木板第一次与墙碰撞后，向左匀减速直线运动，直到静止，再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度，再往后是匀速直线运动，直到第二次撞墙。

 

　　木板第一次与墙碰撞后，重物与木板相互作用直到有共同速度，动量守恒，有：

 

　　，解得：

 

　　木板在第一个过程中，用动量定理，有：

 

　　用动能定理，有：

 

　　木板在第二个过程中，匀速直线运动，有：

 

　　木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间t=t1+t2=+=

 

　　解法2。分3个阶段求解。

 

　　第1过程，木板第一次与墙碰撞后，向左匀减速直线运动，直到静止，加速度，时间，位移。

 

　　第2过程，木板反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度，根据（以上两过程始末）动量守恒，，解得：。

 

　　第2过程的时间，位移。

 

　　第3个过程，木板与木块一起匀速直线运动，直到木板第二次撞墙，时间，

 

　　总时间。

 

　　本题考查动量守恒定律和匀变速运动及匀速运动的规律。

 

　　整体印象：课程标准全国卷物理部分突出了力、电两大主干知识，在110分中占了95分，比例为86%。选考部分同其他省如江苏省一样，采用考生选做的形式，本卷是2选1，江苏省卷是3选2。不考热学，这一点与北京、天津相同。试卷难度相比是不难的。

 

2010-