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2012年高考理科综合物理部分(新课标卷)word版及详细答案解析


2012 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试 物理部分 二、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,有的只有一项符合 题目要求,有的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.伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿 力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是 A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B.没有力作用,物体只能处于静止状态 C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动 [答案]AD [解析]惯性是物体本身的一种属性,是抵抗运动状态变化的性质。A 正确 C 错误。没有力作 用物体可能静止也可能匀速直线运动,B 错 D 正确。 15.如图,x 轴在水平地面内,y 轴沿竖直方向。图中画出了从 y 轴上沿 x 轴正向抛出的三个 小球 a、b 和 c 的运动轨迹,其中 b 和 c 是从同一点抛出的,不计空气阻力,则 A.a 的飞行时间比 b 的长 B.b 和 c 的飞行时间相同 C.a 的水平速度比 b 的小 D.b 的初速度比 c 的大 [答案]BD [解析]平抛运动的时间是由下落高度决定的,高度相同,时间一样,高度高,飞行时间长。 A 错,B 正确。水平位移由速度和高度决定,由 x ? v

g 得 C 错 D 正确。 2h

16.如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为 N1,球对木板的压 力大小为 N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转 到水平位置。不计摩擦,在此过程中 A.N1 始终减小,N2 始终增大 B.N1 始终减小,N2 始终减小

C.N1 先增大后减小,N2 始终减小 D.N1 先增大后减小,N2 先减小后增大 [答案]B [解析]本题考查物体的动态平衡,对球受力分析可知,N1 与 N2 的合力为定值,与重力反向等大。作图。由图形可 知,当板缓慢转动中,N1 与 N2 的方向便发生如图示变 化,但合力不变,可得答案 B。

17.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分,一升压式自耦 调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为 1900 匝;原线 圈为 1100 匝,接在有效值为 220V 的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时,负载 R 上的功率为 2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为 I1,负载两端电压的有效值为 U2,且变 压器是理想的,则 U2 和 I1 分别约为 A.380V 和 5.3A B.380V 和 9.1A C.240V 和 5.3A D.240V 和 9.1A [答案]B [解析]先判断出原副线圈的匝数,由式 U 2 ? U 1

n2 得 U 2 ? 380V。负载 R 上的功率就是变 n1

压器的输出功率,因为是理想变压器,故输入功率 U1I1 等于输出功率,从而求出 I1=9.1A。 18.如图,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连。若一 带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子 A.所受重力与电场力平衡 B.电势能逐渐增加 C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动 [答案]BD

[解析]要使粒子在电场中直线运动,必须使合力与运动方向在一直线上,由题意可受力分析 可知,受重力竖直向下,电场力垂直极板向上,合力水平向左。故 A 错。因电场力做负功, 故电势能增加。B 正确。合力做负功,故动能减少。C 错。因合力为定值且与运动方向在一 直线上,故 D 正确。 19.如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁 场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为 B0.使该线框从静止开始绕过圆心 O、 垂直于半圆面的轴以角速度 ω 匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中 所示位置, 磁感应强度大小随时间线性变化。 为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电 流,磁感应强度随时间的变化率

?B 的大小应为 ?t
D.

A.

4?B0

?

B.

2?B0

?

C.

?B0 ?

?B0 2?

[答案]C [解析]匀速转动时感应电动势与磁场变化时感应电动势相同即可。匀速转动时感应电动势

E?

?B ?R 2 1 BR 2? 式中 R 为半径。磁场变化时感应电动势 E ? ? 。二者相等可得答案。 2 ?t 2

20.如图, 一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右 侧,且其长边与长直导线平行。已知在 t=0 到 t=t1 的时间间隔内,直导线中电流 i 发生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合 力先水平向左、后水平向右。设电流 i 正方向与图中箭头方向相同,则 i 随时间 t 变化的图 线可能是

[答案]A [解析]要求框中感应电流顺时针,根据楞次定律,可知框内磁场要么向里减弱(载流直导线 中电流正向减小) ,要么向外增强(载流直导线中电流负向增大) 。线框受安培力向左时,载 流直导线电流一定在减小,线框受安培力向右时,载流直导线中电流一定在增大。故答案选 A。 21.假设地球是一半径为 R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为 d。已知质量分布均匀的球

壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 A. 1 ?

d R

B. 1 ?

d R

C. (

R?d 2 ) R

D. (

R 2 ) R?d

[答案]A [解析]物体在地面上时的重力加速度可由 m g ? G

? 4 ?R 3m 3
R2

得出。 根据题中条件, 球壳对其

内部物体的引力为零,可认为矿井部分为一质量均匀球壳, 故矿井底部处重力加速度可由

m g/ ? G

? 4 ? ( R ? d )3 m 3
(R ? d )2

得出,故

g/ R ? d ? g R
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 必须做答。第 33 题~第 40 题为选考题,考生根据要求做答。 (一)必考题(11 题,共 129 分) 22.(5 分) 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所 示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为_________mm,图(b) 所示读数为_________mm,所测金属板的厚度为_________mm。

[答案]0.010, 6.870, 6.860 [解析]螺旋测微器又叫千分尺,精确度为 0.01mm,故读数应以 mm 为单位时,小数点后面 应有三位,即读到毫米的千分位上。 23.(10 分) 图中虚线框内存在一沿水平方向、 且与纸面垂直的匀强磁场。 现通过测量通电导线在磁 场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中 给出,其中 D 为位于纸面内的 U 形金属框,其底边水平,两侧边竖直且等长;E 为直流电 源;R 为电阻箱;○为电流表;S 为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。 A

(1)在图中画线连接成实验电路图。 (2)完成下列主要实验步骤中的填空 ①按图接线。 ②保持开关 S 断开,在托盘内加入适量细沙,使 D 处于平衡状态;然后用天平称出细 沙质量 m1。 ③闭合开关 S, 调节 R 的值使电流大小适当, 在托盘内重新加入适量细沙, D________; 使 然后读出___________________,并用天平称出____________。 ④用米尺测量_______________。 (3)用测量的物理量和重力加速度 g 表示磁感应强度的大小,可以得出 B=_________。 (4)判定磁感应强度方向的方法是:若____________,磁感应强度方向垂直纸面向外; 反之,磁感应强度方向垂直纸面向里。 [答案]

③重新处于平衡状态, 电流表的示数 I, 此时细沙的质量 m2 ④D 的底边长 L (3) B ? 24.(14 分) 拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图) 。设拖把头的质量为 m,拖杆质量可以 忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数 μ,重力加速度为 g,某同学用该拖把在水平 地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为 θ。

m1 ? m2 g IL

(4) m2 ? m1

1. 2.

若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小。 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力 的比值为λ 。已知存在一临界角 θ0,若 θ≤θ0,则不管沿拖杆方向的推力多大,都 不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切 tanθ0。

[答案](1) F ?

? m g 了 (2) tan?0 ? ? sin ? ? ? cos?

[解析](1)设该同学沿拖杆方向用大小为 F 的力推拖把,将推拖把的力沿竖直和水平分解, 按平衡条件有 F cos? ? m g ? N ①

F sin ? ? f

② ③

式中 N 与 f 分别为地板对拖把的正压力和摩擦力。按摩擦定律有 f ? ?N 联立①②③式得 F ?

? mg sin ? ? ? cos?



(2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动,应用

f s i ? ≤ ?N ⑤ n
这时,①式仍满足,联立①⑤式得 sin ? ? ? cos ? ≤ ?

mg F



现考察使上式成立的 θ 角的取值范围,注意到上式右边总是大于零,且当 F 无限大时 极限为零,有 sin ? ? ? cos ? ≤0 ⑦

使上式成立的角满足 θ≤θ0,这里是题中所定义的临界角,即当 θ≤θ0 时,不管沿拖杆 方向用多大的力都推不动拖把。临界角的正切值为 tan?0 ? ? ⑧

25.(18 分) 如图,一半径为 R 的圆表示一柱形区域的横截面(纸面) 。在柱形区域内加一方向垂直 于纸面的匀强磁场,一质量为 m、电荷量为 q 的粒子沿图中直线在圆上的 a 点射入柱形区域,在圆上的 b 点离开该区域,离开时速度方向与直线垂直。 圆心 O 到直线的距离为

3 R。 现将磁场换为平等于纸面且垂直于直线的匀强 5

电场,同一粒子以同样速度沿直线在 a 点射入柱形区域,也在 b 点离开该区 域。若磁感应强度大小为 B,不计重力,求电场强度的大小。

[答案] E ?

14qRB2 5m

[解析]粒子在磁场中做圆周运动,设圆周的半径为 r,由牛顿第二定律和洛仑兹力公式得 v2 qvB=m r ① 式中 v 为粒子在 a 点的速度。

过 b 点和 O 点作直线的垂线,分别与直线交于 c 和 d 点。由几何关系知,线段 ac 、bc 和过 a、b 两点的轨迹圆弧的两条半径围成一正方形。因此, ac ? bc ? r 设 cd =x,由几何关系得 ac ? 联立式得 r ? ② ④

4 R?x 5



bc ?

3 R ? R2 ? x2 5

7 R 5



再考虑粒子在电场中的运动。设电场强度的大小为 E,粒子在电场中做类平抛运动。设其加 速度大小为 a,由牛顿第二定律和带电粒子在电场中受力公式得

qE ? m a ⑥
粒子在电场方向和直线方向所走的距离均为 r,由运动学公式得

r?

1 2 at 2



r ? vt ⑧

式中 t 是粒子在电场中运动的时间,联立式得 E ? 33.[物理——选修 3-3](15 分)

14qRB2 ⑨ 5m

(1) 分)关于热力学定律,下列说法正确的是_________(填入正确选项前的字母,选 (6 对 1 个给 3 分,选对 2 个给 4 分,选对 3 个给 6 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分) 。 A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D.不可能使热量从低温物体传向高温物体 E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 (2) 分)如图,由 U 形管和细管连接的玻璃泡 A、B 和 C 浸 (9 泡在温度均为 0° 的水槽中,B 的容积是 A 的 3 倍。阀门 S 将 A C

和 B 两部分隔开。 内为真空, 和 C 内都充有气体。 形管内左边水银柱比右边的低 60mm。 A B U 打开阀门 S,整个系统稳定后,U 形管内左右水银柱高度相等。假设 U 形管和细管中的气体 体积远小于玻璃泡的容积。 (i)求玻璃泡 C 中气体的压强(以 mmHg 为单位) (ii)将右侧水槽的水从 0° 加热到一定温度时,U 形管内左右水银柱高度差又为 60mm, C 求加热后右侧水槽的水温。 [答案](1)ACE(2)180mmHg,364K [解析]

34.[物理——选修 3-4](15 分) (1) 分)一简谐横波沿 x 轴正向传播,t=0 时刻的波形如图(a)所示,x=0.30m 处的质 (6 点的振动图线如图(b)所示,该质点在 t=0 时刻的运动方向沿 y 轴_________(填“正向” 或“负向”。已知该波的波长大于 0.30m,则该波的波长为_______m。 )

1. (9 分)一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以 致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为 2 ,求镀膜 的面积与立方体表面积之比的最小值。 [答案](1)正向,0.8 (2) [解析]

? 4

35.[物理——选修 3-5](15 分) 2 3 4 (1)6 分) ( 氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量, 该反应方程为:H+1H→2He+x , 1 2 3 4 式中 x 是某种粒子。已知:1H、1H、2He和粒子 x 的质量分别为 2.0141u、3.0161u、4.0026u 和 1.0087u;1u=931.5MeV/c2,c 是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知,粒子 x 是 __________,该反应释放出的能量为_________ MeV(结果保留 3 位有效数字) (2) 分)如图,小球 a、b 用等长细线悬挂于同一固定点 O。让球 a 静止下垂,将球 b (9 向右拉起,使细线水平。从静止释放球 b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直方 向之间的最大偏角为 60°。忽略空气阻力,求 (i)两球 a、b 的质量之比; (ii)两球在碰撞过程中损失的机械能与球 b 在碰前的最大动能之比。

1 [答案](1) n (或中子),17.6 0 [解析]

(2) 2 ? 1 , 1?

2 2


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