衡水金卷2018年普通高等学校招生全国统一考试模拟(调研卷)试题(四)理科综合物理试题(解析版)

衡水金卷2018年普通高等学校招生全国统一考试模拟(调研卷)试题
（四）理科综合物理部分
二、选择题
1. 月球上含有丰富的(氦3)，有它参与的一种核反应的方程式为，如果、、X质量分别为、、，则下列说法正确的是（）
A. 该核反应的质量亏损为
B. 该反应属于裂变反应
C. 该核反应吸收的能量为
D. 生成物中的X为
【答案】D
【解析】A、由爱因斯坦质能方程知释放能量伴随质量亏损，所以聚变过程会有质量亏损，，故A错误；
BC、该反应属于聚变反应，要放出大量能量，，故BC错误；
D、根据质量数守恒和电荷数守恒可得，x的质量数3+3-2=4，电荷数为2+2-2=2，故生成物中的X为，故D正确；
故选D。

2. 据媒体报道，美国海军最早将于2020年实现电磁轨道炮的实战部署，我国在该领域的研究也走在世界的前列。

如图所示为电磁轨道炮原理示意图，图中虚线表示电流方向，下列说法正确的是（）
A. 如果电流方向如图中所示，则该电流在两轨道间产生的磁场方向竖直向下
B. 电流大小一定时，两导轨距离越近，导轨之间的磁场越强
C. 如果电流反向，炮弹所受安培力也会反向，炮弹将无法发射出去
D. 要提高炮弹的发射速度，导轨间距越小越好
【答案】B
【解析】A、根据安培定则，如果电流方向如图中所示，则该电流在两轨道间产生的磁场方向竖直向上，故A项错误；
B、两平行导轨的电流方向相反，在导轨之间产生的磁场方向相同，根据直线电流的磁场分布可知，电流大小一定时，两导轨距离越近，导轨之间的磁场越强，故B项正确；
C、如果电流反向，导轨之间的磁场方向反向，通过炮弹的电流方向反向，炮弹所受安培力方向不变，故C 项错误；
C、电流一定时，导轨间距越小磁场越强，但炮弹的“有效长度”也变小，影响安培力的大小，所以导轨间距并不是越小越好，而是要适当，故D项错误；
故选B。

3. 如图所示，三只完全相同的灯泡A、B、C分别与带有快芯的电感线图L、定值电阻R、二极管D串联在电路中，闭合开关S，电路稳定后，三只灯泡亮度相同。

下列说法正确的是（）
A. 断开开关S，灯泡A、C马上熄灭，灯泡B慢慢熄灭
B. 断开开关S，灯泡C马上熄灭，灯泡A、B慢慢熄灭
C. 断开开关S瞬间，通过灯泡B的电流方向是从左向右的
D. 如果先抽掉电感线圈的快芯，再断开开关S，会发现灯泡B熄灭得更慢
【答案】B
【解析】AB、闭合开关S，电路稳定后，三只灯泡亮度相同，说明导通状态下,三个支路的电流相同；断开开关S后，电感线圈产生自感电动势，阻碍电流减小，与灯泡B所在支路形成回路，所以灯泡A、B不是马上熄灭，而是慢慢熄灭，灯泡C所在支路由于二极管的作用反向电流不能通过，灯泡C马上熄灭，故A 项错误，B项正确；
C、断开开关S瞬间，通过电感线圈的电流方向不变，通过灯泡B的电流方向是从右向左的，故C项错误；
D、根据自感电动势可知如果先抽掉电感线圈的铁芯，自感系数L减小，再断开开关S，由于电感线圈的自感电动势减小，会发现灯泡B熄灭得明显变快，故D项错误；
故选B。

【点睛】当S断开时，通过线圈L的电流减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析灯熄灭情况。

4. 如图所示，光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，圆心为O。

一根轻杆两端分别固定着可视为质点、质量相等的小球M、N，将轻杆静止放置于轨道上，如如图中虚线所示。

小球M沿轨道下滑，小球N沿轨道上滑，当小球M与圆心等高时，速度大小为，此时轻杆与水平方向夹角为，则下列说法正确的是（）
A. 此时小球N的速度大小等于小球M的速度大小
B. 此时小球N的速度大小大于小球M的速度大小
C. 两小球沿圆弧运动过程中，轻杆总是对小球M做负功，对小球N做正功
D. 当小球M运动到圆弧最低点时速度最大
【答案】A
【解析】AB、将M球速度分解成沿着杆与垂直于杆方向，同时N球速度也分解成沿着杆与垂直于杆两方向；
对M球有，对N球有，所以，故A项正确，B项错误；
D、当两球与杆组成的系统重心最低即轻杆水平时两球速度最大,故D项错误；
故选A。

【点睛】根据滑动过程中的受力情况得到做功情况，进而得到机械能守恒，再由杆对两球的作用力与速度之间的关系得到做功情况，进而求解。

5. 如图所示，在竖直平面内，由绝缘材料制成的竖直平行轨道CD、FG与半圆轨道DPG平滑相接，CD段
粗糙，其余部分都光滑，圆弧轨道半径为R，圆心为O，P为圆弧最低点，整个轨道处于水平向右的匀强电场中，电场强度为E。

PDC段还存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。

有一金属圆环M，带有正电荷q，质量，套在轨道FG上，圆环与CD轨道间的动摩擦因数。

如果圆环从距G点高为10R处由静止释放，则下列说法正确的是（）
A. 圆环在CD轨道上也能到达相同高度处
B. 圆环第一次运动到P点(未进入磁场区域)时对轨道的压力为18mg
C. 圆环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功为8mgR
D. 圆环最终会静止在P点
【答案】C
【解析】A、圆环从G运动到D的过程中，电场力要做负功，在CD轨道上运动时摩擦力要做负功，而洛伦兹力不做功，所以圆环在CD轨道上不能到达相同高度处，故A错误；
学
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CD、圆环最终会在左边最高到D处振动,对从开始到D的过程,由动能定理得，计算得出,在整个运动过程中克服摩擦力所做的功为，故C正确，D错误；
故选C。

【点睛】根据能量守恒定律分析圆环在CD轨道上能到达的高度，根据动能定理和牛顿定律结合求出圆环第一次运动到P点(未进人磁场区域)时对轨道的压力，圆环最终会在PG间来回运动，对从开始到P或G的过程，运用动能定理求克服摩擦力所做的功。

6. 2017年8月下旬，双台风“天鸽”、“帕卡”袭击广东。

某应急供电小组的发电、输电设备示意图如图所示。

如果发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线两端的电压分别为U1和U2，输电线电阻为r，下列说法正
确的是（）
A. 采用高压输电可以增大输电线中的电流
B. 升压变压器原副线圈匝数比
C. 输电线损耗的功率为
D. 将P上移，用户获得的电压将升高
【答案】BD
【解析】A、发电机输出功率恒定，根据可以知道，采用高压输电可以减小输电线中的电流，故A错误；
B、变压器的原副线圈两端电压与匝数成正比，即，故B正确；
C、输电线上损失的功率为，U2为升压变压器副线圈两端的电压，故C错误；
D、若P上移，降压变压器的原线圈匝数减小，，用户的电压升高，故D正确；
故选BD。

【点睛】发电机输出功率恒定，根据可以知道，采用高压输电可以减小输电线中的电流，变压器的原副线圈两端电压与匝数成正比，若P上移，降压变压器的原线圈匝数减小，用户的电压升高。

7. 电荷周围有电场，具有质量的物体周围有引力场，引力场与电场有很多相似之处。

例如点电荷Q的场强公式为，质点(或球)m周围的引力场场强也可以用定义电场强度的方法得到；负点电荷Q周围的电势为，质点(或球)m周围的引力场的引力势为，同样按照电场线的定义方式引力场周围也可以画出引力线。

设地球质量为M，半径为R，地球表面处的重力加速度为g，引力常量为G，则下列说法正确的是（）
A. 两个质量相等的星球周围的引力线分布如图乙所示
B. 距地球表面高度R处的引力场强度为
C. 距地球表面高度R处的引力场的引力势为
D. 如果不计空气阻力，从地球表面发射一颗质量为m，轨道高度为R的人造地球卫星，火箭需要提供的能量为
【答案】BD
【解析】A、其他星球受到中心天体的引力指向中心天体，所以引力线应该终止于中心天体，其他星球在该引力场中每一点的场力应该等于两星球单独存在时场力的矢量和，所以除了两星球连线上其他各处的合力并不指向这两个星球，所以引力线应该是曲线，综合分析可知，两个质量相等的星球周围的引力线分布如图丙所示，故A项错误；
B、距地球表面R高度处的引力场强度，故B项正确；
C、距地球表面R高度处的引力场的引力势能为，故C 错误；
D、将质量为m的卫星发射到R高度，引力势能的增加量，根据万有引力提供向心力有，解得，根据能守恒定律，卫星机械能增加量等于发动机消耗的最小能量，故D项正确；
故选BD。

8. 2017年7月24日科技讯报道，NASA发现超巨黑洞。

黑洞是一种密度极大，引力极大的天体，以至于光都无法逃逸(光速为c)，所以称为黑洞。

已知某星球的质量为m，半径为R，引力常量为G，则该星球的逃逸速度公式为。

如果天文学家观测到距离某黑洞r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动，则关于该黑洞下列说法正确的是（）
A. 该黑洞质量为
B. 该黑洞质量为
C. 该黑洞的最大半径为
D. 该黑洞的最小半径为
【答案】AC
【解析】AB、黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，对黑洞表面的某一质量为m物体有：，又有, ，故A正确，B错误；
CD、设黑洞的半径为R，依题意，需要满足，既有，该黑洞的最大半径为，故C 正确，D错误；
故选AC。

三、非选择题
9. 某实验小组做“验证动量守恒定律”的实验。

分别设计了图甲、图乙两种实验装置；
（1）若采用图甲所示装置进行实验，为了减小偶然误差，确定小球落点的平均位置的方法是：
_______________；为了保证入射小球离开斜槽末端的速度相同，每次必须从斜槽上_____滚下；
(2)已知入射小球质量为，被碰小球质量为()，甲同学建议用图甲所示的装置，由水平地板上的白纸与复写纸记录两小球碰撞前后落点的位置，实验中记下了O、M、P、N四个位置，如图甲所示，其中P点是未放小球时小球被释放后落点的位置，若采用图甲所示装置进行实验，若满足______(用
、、OM、OP、ON表示)，则说明碰撞中动量守恒；乙同学建议用图乙所示的实验装置，用垂直于小球下落轨迹平面的竖直木板及白纸、复写纸记录两小球碰撞前后落点的位置，实验中记下了O、A、B、C 四个位置(如图所示)，若满足_________(用、、OA、OB、OC表示)，则说明碰撞中动量守恒；这两种方案你认为_______(填“甲”或“乙")较好。

【答案】(1). 用圆规画一个尽可能小的圆把所有的落点圈在里面(2). 圆心即平均位置(3). 同一位置由静止开始(4). (5).
【解析】(1)在进行实验时，该实验利用了多次实验取平均值的思想进行的，在确定小球落点时注意采用的方法是用圆规画一个尽可能小的圆把所有的落点圈在里面，圆心即平均位置，这样可以减小实验过程中造成的偶然误差；
为了保证入射小球离开斜槽末端的速度相同，每次必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下；
(2)对于甲方案，在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有，根据平抛运动规律有：
，，，下落时间t相同，因此有：
对于乙方案，根据，得，在小球1未与小球2碰撞时，平抛运动的初速度，小球1与小球2碰撞后，小球1的速度，小球2的速度，代入，碰撞中动量守恒的表达式，这两种方案相比，甲方案更好，因为数据处理更方便，误差也较小。

10. 某实验小组测量一节旧干电池的电动势和电阻，实验室备有的器材如下：
A.待测旧干电池
B.电流表A1：，
C.电流表A2：，约为
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器
G.开关一个，导线若干
(1)某同学设计出如图甲所示的电路的原理图。

定值电阻应该选用____（填“R1”或R2”）
(2)按照电路原理图，用实线代替导线，将图乙中的器材连接成电路。

(3)多次调节滑动变阻器的阻值，记录两个电表的读数，得到的数据如下表所示。

根据题题给数据在图丙中所给的坐标纸上选取合适的标度画出图线，并判断所测电池的电动势为______V，电阻为______(结果保留两位小数)
【答案】(1). (2).
(3). 1.49 0.60
【解析】(1)由原理图可知电流表A1串联定值电阻作为电压表使用，如果串联定值电阻R１，改装好的电压表量程为0.9V；如果串联定值电阻R2，改装好的电压表量程为1.5V，所以应选用R2
(2)按照电路原理图，用实线代替导线，将图乙中的器材连接成电路为
(3) 描点、连线注意更多的点落在所连直线上,个别偏差较大的点可忽略；
电流表与固定电阻串联相当于一个电压表，，，由纵轴截距为
0.149mA，可得电动势为1.49V，找相距较远的两个点的纵、横坐标求斜率可得干电池的内阻为
11. 在如图所示的坐标系中,区域存在竖直向上的匀强电场，电场强度；在
区域，y轴及右侧存在水平向右的匀强电场，y轴左侧存在水平向左的匀强电场，电场强度均为；在区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，一个质量、所带电荷量、重力不计的粒子从原点O由静止释放后进入电场，已知。

(1)求粒子进入水平电场时的速度大小及进入磁场时速度方向与竖直方向的夹角；
(2)求粒子从释放到第一次回到O点所需时间(保留三位有效数字)。

【答案】(1) ，(2)
【解析】解：（1）由动能定理得到：
得到：
粒子在水平电场区域做类平抛运动：，，
因为，显然进入磁场时速度方向与竖直方向的夹角为
（2）粒子进入磁场时速度大小
粒子在匀强磁场中的轨道半径为
粒子在水平电场区域的水平位移为：
显然，即粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心在y轴上，根据粒子运动的对称性，分析可知，粒子能够回到O点，运动轨迹如图所示：
粒子从释放到第一次回到O点过程中，粒子在竖直电场中运动的时间
粒子在水平电场中运动的时间
粒子在匀强磁场中运动的时间
所以粒子从释放到第一次回到O点所需要时间为：
12. 如图所示，光滑水平面上的平板小车C质量为3kg，紧靠平台MP放置且与之等高。

平台左端固定一轻弹簧，可视为质点的滑块B置于平台上，其质量为1kg，给滑块B施加水平推力使之压缩轻弹簧，当滑块B 距平台右端的距离为时，弹簧的弹性势能为，此时释放滑块B。

已知滑块B与平台及小车间的动摩擦因数皆为，重力加速度取。

(1)如果滑块B恰好不能从小车上滑落，求小车的长度；
(2)如果在滑块B刚滑上小车的同时，给小车施加的水平向右的恒力，求恒力作用时滑块B距小车左端的距离，
【答案】（1）（2）
【解析】【分析】小物块B恰好不从小车C上掉下来时，B滑到C的右端，且两者速度相同，此时小车的长度最小，根据BC系统的动量守恒和能量守恒求小车C的最小长度；在小物块B滑上小车C的同时，在小车C右端施加一水平向右的恒力，B将先做匀减速运动，C先做匀加速运动，由牛顿第二定律求出它们的加速度，由速度公式求出BC达到共同速度的时间和速度，由位移公式求出各自的位移，判断共速后BC能否一起匀加速，再求小物块B距小车C左端的距离；
解：（1）滑块B从释放运动到P的过程中，根据功能关系有：
解得：
取B和C为研究对象，以向右为正方向，由动量守恒定律得到：
解得：
又由系统的能量守恒有：
解得：
（2）滑块B滑上小车C后，将先做匀减速运动，其加速度大小为
小车C将先做匀加速运动，其加速度大小
代入数据，可以得到：
设经过时间时，B、C有共同速度，则
解得：，
滑块B对第的位移
小车C对地的位移
假设此后小车与滑块以共同加速度前进，则
由于此种情况下，B、C间的静摩擦力，可知假设成立
所以在后，B、C一起以做匀加速运动，则所求：。

13. 下列说法正确的是________________
A.生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中渗入其他元素，这可以在高温条件下利
用分子的扩散现象来实现
B.布朗运动就是液体分子的无规则热运动
C.根据氙气的密度和氙的摩尔质量，则可以计算出阿伏加德罗常数
D.扩散现象说明分子之间存在空隙，同时分子在永不停息地做无规则运动
E.分子间的距离增大时，分子间的引力与斥力都减小
【答案】ADE
【解析】A、生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下通过分子的扩散来完成，故A正确；
B、布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的运动，是因为其周围液体分子的碰撞形成的，故布朗运动是液体分子无规则热运动的反映，故B错误；
C、根据氙气的分子质量和氙的摩尔质量，则可以计算出阿伏加德罗常数，故C错误；
D、扩散现象说明分子之间存在空隙，同时分子在永不停息地做无规则运动，故D正确；
E、分子间的距离增大时，分子间的引力与斥力都减小，故E正确；
故选ADE。

14. 有一“L”型玻璃管，A端封口，AB段水平放置，BC段竖直放置，玻璃管内由一段水银柱封闭有一定质量的理想气体。

已知初始状态温度，大气压强，热力学温度与摄氏温度的关系为，空气柱与水银柱的数据如图所示。

（i）如果给AB段密封气体缓慢加热而BC管中水银不溢出，求温度不能高于多少摄氏度?
（ii）如果将玻璃管在竖直平面内绕B点顺时针缓慢旋转，判断水银是否流出。

【答案】(1) (2) 水银没有流出
【解析】解：（i）给AB段密封气体缓慢加热，气体体积膨胀，而压强不变，是等压变化，密封气体初态：
，，末态：
根据盖—吕萨克定律有：，代入数据可得：
（ii）如果将玻璃管在竖直平面内顺时针缓慢旋转
初态体积：，压强
末态压强为：，是等温变化，根据玻意耳定律有：
代入数据得到：
因为，故水银没有流出
15. 一束白光经过棱镜后在屏上可看到彩色条纹，白光照射下肥皂泡上也有彩色条纹，其中
_____(填“前者”"或“后者”)属于光的干涉现象。

在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，若双缝之间的距离为d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为△x，则光的波长表示为____________字母表达式)；如果，，测量△x的情况如图所示，由此可计算出该光的波长为___________。

【答案】(1). 后者(2). (3).
【解析】一束白光经过棱镜后在屏上可看到彩色条纹，是由于七种色光的折射率不同而产生色散现象，白光照射下肥皂泡上也有彩色条纹，是属于光的干涉现象；
由干涉条纹间距的计算公式：，计算得出光的波长表达式为：，由图中可以求出条纹间距为：，代入数据计算得出光的波长为：
【点睛】根据双缝干涉条纹间距公式求解波长的即可。

16. 一列绳波在x轴上传播，时波形图如图中实线所示，时波形图如图中虚线所示。

（i）求这列波可能具有的波速；
（ii）求当波速为时,处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间为多少?
【答案】(1) ，(2) 0.2s
【解析】【分析】由相邻两个波峰或波谷间的距离读出波长，根据波形的平移法，结合波的周期性，得出波传播的距离与波长的关系，求出波长的通项，再求解波速通项；
解：（i）若波沿x轴正向传播，则
若波沿x轴负向传播，则
（ii）当波速为时，波向x轴正向传播，
所以P质点第一次达到波谷所需最短时间为。