广东省揭阳市2016届高三下学期学业水平考试理科综合物理试题(解析版)

第Ⅰ卷
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，第14~18题中只有一项符合题目要求，第19~21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。

14．伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可
大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是
A．其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论
B．其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论
C．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显
D．伽利略认为自由落体运动的速度是均匀变化的，这是他用实验直接进行了验证的
【答案】A
【解析】
试题分析：伽利略的时代无法直接测定瞬时速度，就无法验证v与t成正比的思想，伽利略通过数学运算得到，若物体初速度为零，且速度随时间均匀变化，即v正比于t，那么它通过的位移与所用时间的二次方成正比，只要测出物体通过不同位移所用的时间就可以验证这个物体的速度是否随时间均匀变化．由于伽利略时代靠滴水计时，不能测量自由落体所用的时间，伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下，由于沿斜面下滑时加速度减小，所用时间长得多，所以容易测量．这个方法叫“冲淡”重力．乙丙均是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论，故A正确，BCD错误。

考点：伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法
【名师点睛】本题考查的就是学生对于物理常识的理解，这些在平时是需要学生了解并知道的，看的就是学生对课本内容的掌握情况。

15．如图所示，用相同导线制成的边长为L或2L的四个单匝闭合回路，它们以相同的速度先后垂直穿过正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，区域宽度大于2L。

则进入磁场过程中，电流最大的回路是
A ．甲
B ．乙
C ．丙
D ．丁 【答案】C 【解析】
试题分析：设导线长度为L 时电阻为R ．甲图中，感应电动势为E BLv =甲，线框的电阻为4R ，则感应电流
为：44E BLv I R R
==
甲甲；乙图中，感应电动势为E BLv =乙，线框的电阻为6R ，则感应电流为：66E BLv
I R R ==乙乙；丙图中，感应电动势为2E BLv =丙，线框的电阻为6R ，则感应电流为：2663E BLv BLv
I R R R
===
丙丙；丁图中，感应电动势为2E BLv =丁，线框的电阻为8R ，则感应电流为：84E BLv
I R R
==丁甲；所以丙中感应电流最大，
故C 正确。

考点：导体切割磁感线时的感应电动势
【名师点睛】本题关键掌握感应电动势和闭合电路欧姆定律，要注意各个电路中电流与电阻也有关系，不能只考虑电动势，而忘记了电阻关系。

16．一个直流电动机，其线圈的电阻是0.5Ω，当它两端所加电压为6 V 时，通过电动机的电流是2 A ．由此可知
A ．电动机消耗的电功率为10 W
B ．电动机发热的功率为12W
C ．电动机输出的机械功率为10 W
D ．电动机的工作效率为20% 【答案】C 【解析】
试题分析：直流电动机线圈电阻为R ，当电动机工作时通过的电流为I ，两端的电压为U ；总功率为：
2612P UI W ==⨯=，发热功率为：2220.52P I R W ==⨯=热
根据能量守恒定律，其输出功率是：12210P P P W W W =-=-=出热
机械的工作效率为10 100%12
P P ⨯=出
，故选C 正确。

考点：电功、电功率
【名师点睛】对于电功率的计算，一定要分析清楚是不是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，总功率和发热功率的计算公式是不一样的。

17．如图所示，水平细杆上套一细环A ，环A 和球B 间用一轻质绳相连，质量分别为m A 、m B (m A ＞m B )，由于B 球受到水平风力作用，A 环与B 球一起向右匀速运动，已知细绳与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是
A ．风力增大时，轻质绳对
B 球的拉力保持不变 B ．风力增大时，杆对A 环的支持力保持不变
C ．B 球受到的风力F 为m A g tan θ
D. A 环与水平细杆间的滑动摩擦因数为m B
m A ＋m B
【答案】B 【解析】
试题分析：以B 球为研究对象，分析受力如图2所示，由平衡条件得到：轻质绳对球B 的拉力B m g
T cos θ
=
，风力B F m gtan θ=，风力F 增大时，θ增大，cos θ减小，T 增大，故AC 错误；以整体为研究对象，分析受力如图1所示，根据平衡条件得知：杆对环A 的支持力A B N m m g =+（），所以杆对环A 的支持力保持不变，故B 正确；
由图1得到f F =，环A 与水平细杆间的动摩擦因数为B A B
ta N
n f
m m m μθ==+，故D 错误。

考点：共点力作用下物体平衡
【名师点睛】本题是两个物体的平衡问题，要灵活选择研究对象．几个物体的速度相同时，可以采用整体法研究。

18．一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上以初速度0υ沿竖直方向抛出一个小球，测得小球经过时间t 落回抛出点，已知该星球半径为R ，则该星球的第一宇宙速度为 A ．
t R 02υ B ．t R 0υ C ．t
R
20υ D ．无法确定 【答案】A 【解析】
试题分析：竖直上抛落回原点的速度大小等于初速度，方向与初速度相反． 设星球表面的重力加速度为g ，由竖直上抛规律可得：00 v v gt =-+ 解得：0
2g t
v =
由地面万有引力等于重力，万有引力提供向心力可得：2
v mg m R
=
解得：v ，故A 正确。

考点：万有引力定律的应用
【名师点睛】本题关键是利用好竖直上抛的规律，知道其速度具有对称性；要会利用地面万有引力等于重力这个结论。

19．关于汽车在水平路面上运动，下列说法中正确的是：
A ．汽车启动后以额定功率行驶，在速度达到最大以前，加速度是在不断增大的
B ．汽车启动后以额定功率行驶，在速度达到最大以前，牵引力应是不断减小的
C ．汽车以最大速度行驶后，若要减小速度，可减小牵引功率行驶
D ．汽车以最大速度行驶后，若再减小牵引力，速度一定减小 【答案】BCD 【解析】
试题分析：汽车以额定功率启动过程，速度增大，牵引力减小，合力减小，加速度减小，当牵引力与阻力大小相等时，汽车做匀速运动，速度达到最大，故A 错误，B 正确；汽车以最大速度行驶后，牵引力和阻力相等，由P Fv fv ==，可知，若要减小速度v ，可减小牵引力功率p ，故C 正确；减小牵引力有两种情况：①减小功率来减小牵引力，则速度会减小；②减小摩擦力来减小牵引力，速度会增加；汽车以最大速度行驶后，牵引力和阻力相等，由P Fv fv ==，可知若再减小牵引力F ，速度一定减小，故D 正确。

考点：功率、平均功率和瞬时功率
【名师点睛】对于汽车两种启动方式，关键要抓住发动机的功率等于牵引力大小与速率的乘积，当P 一定时，F 与v 成反比，当F 一定时，P 与v 成正比，再根据牛顿第二定律分析汽车的运动过程。

20．某同学设计了一种静电除尘装置，如图甲所示，其中有一长为L 、宽为b 、高为d 的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下面板为金属材料．图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定为U 的高压直流电源相连．带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为v 0，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集．将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值，称为除尘率．不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用．要增大除尘率，则下列措施可行的是
A ．只增大电压U
B ．只增大长度L
C ．只增大高度d
D ．只增大尘埃被吸入水平速度v 0
【答案】AB 【解析】
试题分析：增加除尘率即是让离下极板较远的粒子落到下极板上，带电尘埃在矩形通道内做类平抛运动，在沿电场的方向上的位移为20
•2•1()qU L md v y 即增加y 即可，只增加电压U 可以增加y ；只增加长度L ，可以增加y ，故选项AB 正确。

考点：带电粒子在电场中的运动
【名师点睛】此题为结合生活背景的题目，考查频率较高，注意构建物理情景-----类平抛运动，应用运动的分解知识求解。

21．如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个电荷量绝对值相同、质量相同的正、负粒子(不计重力)，从O 点以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正、负粒子在磁场中
A ．运动时间相同
B ．运动轨迹的半径相等
C ．重新回到边界时速度大小不等，方向相同
D ．重新回到边界时与O 点的距离相等 【答案】BD 【解析】
试题分析：粒子的运动周期2m
T qB
π=
，则知T 相同。

根据左手定则分析可知，正离子逆时针偏转，负离子顺时针偏转，重新回到边界时正离子的速度偏向角为22πθ-，轨迹的圆心角也为22πθ-，运动时间
222t T πθπ-=。

同理，负离子运动时间22t T θπ=，显然时间不等．故A 错误；根据牛顿第二定律得：2
qvB r
v m
=得：mv
r qB
=
，由题q v B 、、大小均相同，则r 相同，故B 正确；正负离子在磁场中均做匀速圆周运动，速度沿轨迹的切线方向，根据圆的对称性可知，重新回到边界时速度大小与方向相同，故C 错误；根据几何知识得知重新回到边界的位置与O 点距离2S rsin θ=，r θ、相同，则S 相同，故D 正确。

考点：带电粒子在磁场中的运动
【名师点睛】根据题意画出轨迹示意图，可根据几何关系求出回到边界时离O 点的距离；利用对称关系判断回到边界时速度的方向；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动问题求运动时间，可用关系式有2t T θ
π
=，θ是轨迹的圆心角，而且轨迹的圆心角等于速度的偏转角。

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，考生根据要求作答。

（一）必考题（共129分）
22．某兴趣小组的同学看见一本物理书上说“在弹性限度内，劲度系数为k 的弹簧，形变量为x 时弹性势能为E p ＝1
2
kx 2”，为了验证该结论就尝试用“研究加速度与合外力、质量关系”的实验装置(如图甲)设计了以下步
骤进行实验：
A ．水平桌面上放一长木板，其左端固定一弹簧，通过细绳与小车左端相连，小车的右端连接穿过打点计时器的纸带；
B ．将弹簧拉伸x 后用插销锁定，测出其伸长量x ；
C ．打开打点计时器的电源开关后,拔掉插销解除锁定，小车在弹簧作用下运动到左端；
D ．选择纸带上某处的A 点测出其速度v ；
E ．取不同的x 重复以上步骤多次，记录数据并利用功能关系分析结论．实验中已知小车的质量为m ，弹簧的劲度系数为k ，则：
（1）长木板右端垫一小物块，其作用是_____________________； （2）如图乙中纸带上A 点位置应在________(填s 1、s 2、s 3)段中选取；
（3）若E p ＝1
2
kx 2成立，则实验中测量出物理量x 与m 、k 、v 关系式是x ＝________．
【答案】(1)平衡摩擦力；(2)2s (3) 【解析】
试题分析：（1）根据实验原理我们知道，为了让砝码的重力更加接近为小车的合外力，长木板右端垫一小物块，其作用是平衡摩擦力。

（2）根据实验原理，点间距均匀，为匀速直线运动阶段，说明速度达到最大，故纸带上A 点位置应在2s 。

（3）根据能量守恒，有：221122p E kx mv =
= ，解得：x 。

考点：探究弹力和弹簧伸长的关系
【名师点睛】正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等，会起到事半功倍的效果。

23．某同学利用一段长电阻丝测定一节干电池电动势和内阻．接好如图的实验装置后，将导线的接头O 分别连接上电阻丝的a 、b 、c 、d 四位置并闭合电路测量．
（1）以图示的实验装置为准，a 、b 、c 、d 四位置选在从电阻丝左端开始而不是右端的理由是： ； （2）实验中得到两电表读数如表格：经检查，电阻丝某处发生断路．则根据表格，发生断路的位置在 （填写字母）两点之间，电源内阻为 Ω．
（3）（单选题）该同学使用的是均匀电阻丝且abcd 四点等间距，在不修复电阻丝的情况下，O 与电阻丝任意位置连接，不可能．．．
出现的电表读数是 A ．1.15V B ．1.40V C ．0.23A D ．0.33ª 【答案】（1）防止短路，保护电源 （2）bc 1 （3）B
考点：测定电源的电动势和内阻
【名师点睛】解决该题关键要掌握实验的原理，要求能按照安全性和准确性的要求进行分析问题。

24．质量为2 kg 的雪橇在倾角θ=37º的斜坡上向下滑动，所受的空气阻力与速度成正比，比例系数未知．今测得雪橇运动的v -t 图象如图所示，且AB 是曲线最左端那一点的切线，B 点的坐标为(4，9)，CD 线是曲线的渐近线．（6.037sin =︒，8.037cos =︒）．试问：
(1)物体开始时做什么运动？最后做什么运动？
(2)当v 0=3m/s 和v 1=6 m/s 时，物体的加速度大小各是多少？ (3)空气阻力系数k 及雪橇与斜坡间的滑动摩擦因数各是多少？
【答案】（1）物体开始时做加速度减小的加速直线运动，最后作匀速直线运动 （2）21.5/m s ，01 a （3）0.375
考点：牛顿第二定律；加速度
【名师点睛】本题考查了学生的看图分析图象的能力，能根据图象从中找出有用的信息，结合牛顿第二定律进行求解。

25．如图所示，在光滑绝缘水平面上，用长为2L 的绝缘轻杆连接两个质量均为m 的带电小球A 和B ．A 球的带电量为＋2q ，B 球的带电量为－3q ，两球组成一带电系统．虚线MN 与PQ 平行且相距3L ，开始时A
和B 分别静止于虚线MN 的两侧，虚线MN 恰为AB 两球连线的垂直平分线．若视小球为质点，不计轻杆的质量，在虚线MN 、PQ 间加上水平向右的匀强电场后，系统开始运动．已知MN 、PQ 间电势差为U ．试求： （1）B 球刚进入电场时，带电系统的速度大小；
（2）带电系统从静止开始向右运动的最大距离和此过程中B 球电势能的变化量； （3）带电系统从静止开始向右运动至最大距离处的时间．
【答案】（1）m
qU
321=
υ （2）
43qU
；（3）qU
m L t 3)3423(-= 【解析】
试题分析：（1）MN 、PQ 间的电场强度为： L
U
E 3=
设B 球刚进入电场时带电系统速度为v 1，由动能定理得：2
122
12υm qEL ⨯=
解得：m
qU
321=
υ （2）带电系统向右运动分三段：B 球进入电场前、带电系统在电场中、A 球出电场。

设A 球出电场的最大位移为x ，由动能定理得：230qEL qEL qEx --= 解得
3
L
x =
则 L x L s 3
7
2=
+=总 B 球从刚进入电场到带电系统从开始运动到速度第一次为零时位移为
=-L L 374
3
L 其电势能的变化量为
3
4343qU
L qE W E p =
⨯
=-=∆ （3）取向右为正方向，第一段加速
122qE qE a m m
== qU
m L a t 611
1==υ 第二段减速
22qE a m
=- 设A 球刚出电场速度为2v ，由动能定理得
()2221122qEL m v v -=⨯- 第二段减速时间为
qU
m L a t 3)12(221
22-=-=υυ 第三段再减速：
m qE a 233-= 第三段减速时间为：
qU
m L a t 3320323=-=υ 带电系统从静止开始向右运动至最大距离处的时间
321t t t t ++=
解得：qU
m L t 3)34
23(-= 考点：带电粒子在匀强电场中的运动；动能定理的应用
【名师点睛】解决本题的关键理清带电系统在整个过程中的运动情况，结合牛顿第二定律、动能定理和运动学公式综合求解。

（二）选考题：共45分。

请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2题生物题中每科任选一题做答。

如果多做，则每学科按所做的第一题计分。

33. [物理——选修3-3]（15分）
（1）某同学做“用油膜法估测分子大小”的实验时，在边长约30cm 的浅盘里倒入约2cm 深的水，然后将痱子粉均匀的撒在水面上，用注射器滴一滴 在水面上．稳定后，在玻璃板上描下油膜的轮廓，放到坐标纸上估算出油膜的面积．实验中若撒的痱子粉过多，则计算得到的油酸分子的直径偏 ．
【答案】油酸酒精溶液， 大
【解析】
试题分析：油膜法测分子直径实验中，用注射器滴一滴油酸酒精溶液在水面上，让它形成单分子油膜；实验过程中，若撒的痱子粉过多，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由V d S
=
可知，实验测量的油酸分子的直径偏大。

考点：用油膜法估测分子的大小
【名师点睛】油膜法测分子直径实验中，向水中滴入一滴酒精油酸溶液，在水面上形成单分子油膜，求出纯油的体积与油膜的面积，然后求出油酸分子的直径。

（2）如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸竖直放置，在距气缸底部l =36cm 处有一与气缸固定连接的卡环，活塞与气缸底部之间封闭了一定质量的气体．当气体的温度T 0=300K 、大气压强p 0＝1.0×105Pa 时，活塞与气缸底部之间的距离l 0=30cm ，不计活塞的质量和厚度．现对气缸加热，使活塞缓慢上升，求： ①活塞刚到卡环处时封闭气体的温度T 1．
②封闭气体温度升高到T 2=540K 时的压强p 2．
【答案】①1360K T =；②52 1.510Pa p =⨯
【解析】
试题分析：①设气缸的横截面积为S ，由盖-吕萨克定律有
001l S lS T T = 代入数据得 1360K T =
②由查理定律有 0212p p T T =
代入数据得 52 1.510Pa p =⨯
考点：气体的等容变化和等压变化
【名师点睛】本题关键找出气体的已知参量后根据气体实验定律的方程列式求解，基础题。

34. [物理——选修3-4]（15分）
（1）蝙蝠在喉内产生超声波通过口或鼻孔发射出来，超声波遇到猎物会反射回来，回波被蝙蝠的耳廓接收，根据回波判断猎物的位置和速度．在洞穴里悬停在空中的蝙蝠对着岩壁发出频率为34kHz 的超声波，波速
大小为340m/s ，则该超声波的波长为 m ，接收到的回波频率 发出的频率．
【答案】0.01m 等于
【解析】
试题分析：因波源不动，则根据多普勒效应，蝙蝠接收到的反射超声波频率等于发射的超声波频率；根据vT λ=，可知超声波的波长为3
3400.0134110m m λ⨯
⨯==。

考点：超声波及其应用 【名师点睛】根据多普勒效应比较蝙蝠接收到的反射超声波频率与发射的超声波频率．根据vT λ=判断超声波传播时波长。

（2）如图所示，一个立方体玻璃砖的边长为a ，折射率n =1.5，立方体中心有一个小气泡．为使从立方体外面各个方向都看不到小气泡，必须在每个面上都贴一张纸片，则每张纸片的最小面积为多少？
【答案】2
5a π
【解析】
试题分析：设纸片的最小半径为r ，玻璃砖的临界角为C ，则
1sin C n =
tan 2
a r C = 解得
r =
= 则最小面积 2
25a S r ππ==
考点：光的折射定律；全反射
【名师点睛】根据全反射的临界角，通过气泡到达每个面的距离求出纸的最小半径，从而根据圆的面积公式求出每张纸片的最小面积。

35. [物理——选修3-5]（15分）
（1）镭核(86226Ra)经过一系列α衰变和β衰变，变成铅核(82206Pb) 其中经过α衰变的次数是_____，镭核(86226Ra)衰变成铅核(82206Pb)的过程中损失了_______个中子．
【答案】5 16
【解析】
试题分析：镭核(86226Ra)变成铅核铅核(82206
Pb)，质量数减少20，而每次α衰变质量数减少4，故要经过5次α衰变；经过5次α衰变后，核电荷数应减少10，而实际减少数为4，故必须经过6次β衰变．由于每次α衰变损失2个中子和两个质子，每次β衰变损失一个中子，故损失中子总数为：52616⨯+=。

考点：原子核衰变及半衰期、衰变速度
【名师点睛】本题考查了原子核衰变过程中质量数和电荷数守恒的应用，和α衰变β衰变的实质，对于这一重点知识，要注意加强练习。

（2）如图所示，在光滑水平面上有一辆质量M =8 kg 的平板小车，车上有一个质量m =1.9 kg 的木块（木块可视为质点），车与木块一起以v =1 m/s 的速度水平向右匀速行驶．一颗质量m 0=0.1 kg 的子弹以v 0=179 m/s 的初速度水平向左飞，瞬间击中木块并留在其中．已知木块与平板之间的动摩擦因数μ=0.54，（g =10 m/s 2）求：
①子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度
②若是木块刚好不会从车上掉下，则小车的平板至少多长？
【答案】①18m /s v =；②6L m =
【解析】
试题分析：①设子弹射入木块后的共同速度为1v ，以水平向左为正，则由动量守恒有：
0001()m v mv m m v -=+
18m /s v = ②它们恰好不从小车上掉下，则它们滑到平板车最左端时与小车具有共同速度2v ，则由动量守恒有：
0102()()m m v Mv m m M v +-=++
20.8m /s v =
由能量守恒定律有：
22022100)(2
121)(21)(υυυμM m m M m m gL m m ++-++=+ 代入数据可的小车的平板的长度为： 6L m =
考点：动量守恒定律；机械能守恒定律
【名师点睛】子弹射入木块的过程中，子弹与木块组成的系统动量守恒，由动量守恒定律可以求出共同速度；子弹、木块、小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律求出它们的共同速度，然后由能量守恒定律求出小车的平板的最小长度；分析清楚物体运动过程，应用动量守恒定律与能量守恒定律即可正确解题，解题时注意正方向的选择。