2011年高考物理模拟试题(1)

2011年高考物理模拟试题(一)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分120分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题：共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分1．如图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点(图中白点)为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为()o[答案] C[解析]磁感线的疏密程度表示B的大小，因沿z轴方向B先减小后增大，故最有可能的为C图．2．2009年4月15日零时16分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道．这次发射的北斗导航卫星，是中国北斗卫星导航系统建设计划中的第二颗组网卫星，是地球同步静止轨道卫星．该卫星在预定轨道正常运行时，下列说法中正确的是() A．它一定位于赤道的上空B．它可能经过北京上空C．其周期为1个月D．它的线速度大于7900m/s[答案] A[解析]根据题意可知，该卫星为地球同步卫星，其周期为24小时，所以该卫星一定位于赤道的上空，不可能经过北京上空，它的线速度一定小于第一宇宙速度(7900m/s)．所以只有选项A正确．3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1 10，接线柱a、b接在电压为u＝102 sin100πt V的正弦交流电源上，R1为定值电阻，其阻值为100Ω，R2为用半导体热敏材料制成的传感器．下列说法中正确的是()A ．t ＝1600s 时，a 、b 两点间电压的瞬时值为5V B ．t ＝1600s 时，电压表的读数为100V C ．在1分钟内电阻R 1上产生的热量为6000JD ．当R 2的温度升高时，电压表示数不变，电流表示数变大 [答案] BCD[解析] 将t ＝1600s 代入u ＝102sin100πt V ，得a 、b 两点间电压的瞬时值为52V ，故A 错，根据U 1U 2＝n 1n 2结合电压表读数为有效值可知，B 正确；计算电阻的发热量时需用电压、电流的有效值，由Q ＝U 2R t 得1分钟内电阻R 1上产生的热量为6000J ，C 正确；副线圈的电压由原线圈的输入电压和匝数比决定，当热敏电阻温度升高，阻值变小时，电压表的示数不变．由于此时变压器的输出功率变大，输入功率也变大，而输入电压不变，故电流表的示数变大，D 正确．4．2009年3月29日，中国女子冰壶队首次夺得世界冠军，如图所示一冰壶以速度v 垂直进入三个矩形区域做匀减速运动，且刚要离开第三个矩形区域时速度恰好为零，则冰壶依次进入每个矩形区域时的速度之比和穿过每个矩形区域所用的时间之比分别是( )A ．v 1 v 2 v 3＝3 2 1B ．v 1 v 2 v 3＝3 2 1C ．t 1 t 2 t 3＝1 2 3D ．t 1 t 2 t 3＝(3－2) (2－1) 1 [答案] BD[解析] 因为冰壶做匀减速运动，且末速度为零，故可以看做反向匀加速直线运动来研究．初速度为零的匀加速直线运动中连续三段相等位移的时间之比为1 (2－1) (3－2)，故所求时间之比为(3－2) (2－1) 1，所以选项C 错，D 正确；由v ＝at 可得初速度为零的匀加速直线运动中的速度之比为1 2 3，则所求的速度之比为3 2 1，故选项A 错，B 正确，所以正确选项为BD.5．如图所示，金属棒ab 置于水平放置的U 形光滑导轨上，在ef 右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef 处由静止开始向右运动后，则下列说法正确的是()A．圆环L有收缩趋势B．圆环L有扩张趋势C．圆环内产生的感应电流变大D．圆环内产生的感应电流不变[答案] A[解析]由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abdc回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量的增大；又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内圆环磁通量的变化量减小，所以圆环中产生的感应电流不断减小．6．如图所示，用轻绳吊一个重为G的小球，欲施一力F使小球在图示位置平衡(θ<30°)，下列说法正确的是()A．力F最小值为G sinθB．若力F与绳拉力大小相等，力F方向与竖直方向必成θ角C．若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可能成θ角D．若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可能成2θ角[答案]ABD[解析]根据力的平行四边形定则可知，当力F与轻绳垂直斜向上时，力F有最小值，根据物体的平衡条件可知，其值为G sinθ，A正确．若力F与绳拉力大小相等，则力F 的方向与轻绳中拉力的方向应该相对于过小球的竖直线对称，所以力F方向与竖直方向必成θ角，故B正确．若力F与G大小相等，则有两种情况，一种情况是力F与G是一对平衡力；另一种情况是力F与G的合力与轻绳中拉力是一对平衡力，此时力F方向与竖直方向成2θ角向下．7．一物体从某一行星表面竖直向上抛出(不计空气阻力)．t＝0时抛出，得到如图所示的s－t图象，则()A ．该行星表面的重力加速度为8m/s 2B ．该物体上升的时间为5sC ．该物体被抛出时的初速度为10m/sD ．该物体落到行星表面时的速度为20m/s [答案] AD[解析] 由上升和下降过程的对称性知，物体上升的时间为2.5s ，B 项错误；物体上升的最大高度s ＝25m ，根据s ＝12gt 2得：g ＝2st 2＝8m/s 2，A 项正确；物体被抛出的初速度v＝gt ＝20m/s ，根据对称性，物体落到星球表面时的速度也是20m/s ，所以C 项错误，D项正确．8．如图所示，一个质量为m 的带正电荷量为q 的尘粒以竖直向上的初速度v 0在平行板电容器P 、Q 两板正中间的A 点进入场强为E 的匀强电场中，恰好垂直于Q 板打在B 点，且AC ＝BC ，则下列说法正确的是( )A ．P 板电势高于Q 板的电势B ．尘粒打在B 点时速度是2v 0C ．尘粒打在B 点时速度是v 0D ．P 、Q 两板间的电势差是m v 20q[答案] ACD[解析] 由于带正电荷量为q 的尘粒进入匀强电场后做曲线运动，在电场力的作用下打在B 点，因此可知P 板电势高，A 正确；带电尘粒进入匀强电场后的曲线运动可视为竖直上抛运动与水平方向初速度为零的匀加速直线运动的合运动，且分运动具有等时性，尘粒由A 到B 所用时间t ＝v 0g ，因为“恰好垂直于Q 板打在B 点”，所以竖直上抛运动的末速度为零；又因AC ＝BC ，因此尘粒受到的重力与电场力大小相等，即mg ＝Eq ；尘粒打在B 点时速度为：v B ＝Eqt m ＝mgtm＝gt ＝v 0，C 正确，B 错误；研究尘粒由A 到B 的过程，根据动能定理有：qU 2－mg v 202g ＝0，解得P 、Q 两板间的电势差为U ＝m v 20q，D 正确．9．如图所示，细绳的一端绕过定滑轮与木箱相连，现以大小恒定的力F 拉动细绳，将静置于A 点的木箱经B 点拉到C 点(AB ＝BC )，地面平直且与木箱的动摩擦因数处处相等．设从A 到B 和从B 到C 的过程中，F 做功分别为W 1、W 2，克服摩擦力做功分别为Q 1、Q 2，木箱经过B 、C 时的动能和F 的功率分别为E k B 、E k C 和P B 、P C ，则下列关系一定成立的有 ( )A ．W 1>W 2B ．Q 1>Q 2C ．E k B >E k CD ．P B >P C [答案] AB[解析] 从A 到B 的过程中细绳滑出滑轮右边的长度大于从B 到C 过程中细绳滑出滑轮右边的长度，由功的计算式W ＝Fs 可知，A 选项正确．滑动摩擦力F f ＝μ(mg －F sin α)，其中α为绳与水平方向的夹角，随着木箱向右运动，α变大，F f 变小，由Q ＝F f s ′得Q 1>Q 2.由动能定理可知，E k B ＝W 1－Q 1，E k C ＝W 1＋W 2－Q 1－Q 2，则木箱经B 、C 两点时的动能E k B 、E k C 大小关系无法判断．由于功率P ＝F v cos α，则B 、C 两点的功率大小关系也无法判断．10．如图所示，一直导体棒质量为m 、长为l 、电阻为r ，其两端放在位于水平面内间距也为l 的光滑平行导轨上，并与之接触良好，棒左侧两导轨之间连接一可控的负载电阻(图中未画出)，导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于导轨所在平面，开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v 0，在棒的运动速度由v 0减小至v 1的过程中，通过控制负载电阻使棒中的电流强度I 保持不变，导体棒一直在磁场中运动，不计导轨电阻，则下述判断和计算结果正确的是 ( )A ．导体棒做匀减速运动B ．在此过程中导体棒上感应电动势的平均值为12Bl (v 0＋v 1)C ．在此过程中负载电阻上消耗的平均功率为12BIl (v 0＋v 1)D ．因为负载电阻的阻值不能确定，所以上述结论都不对 [答案] AB[解析] 通过控制负载电阻使棒中的电流强度I 保持不变，则F 安＝BIl 恒定，又由于导体棒在水平方向不受其他力的作用，所以导体棒做匀减速运动，选项A 正确；在导体棒的速度从v 0减小至v 1的过程中，平均速度为v ＝12(v 0＋v 1)，导体棒中的平均感应电动势为E ＝Bl v ＝12Bl (v 0＋v 1)，故选项B 也正确；导体棒中消耗的功率为P 1＝I 2r ，所以负载电阻上消耗的平均率为P 2＝E I －P 1＝12BIl (v 0＋v 1)－I 2r ，故选项CD 都不对，所以正确选项为AB.第Ⅱ卷(非选择题)(必做64分＋选做16分，共80分)[必做部分]二、本大题共5小题，共64分。

按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

11．(14分)Ⅰ.(1)在验证机械能守恒定律的实验中，实验装置如图所示．实验要验证的是重物重力势能的减少量是否等于它动能的增加量．以下步骤仅是实验操作中的一部分，请将必要的步骤挑选出来，并且按正确的顺序排列：________(填代号)．A ．把电火花打点计时器固定在铁架台上，并用导线把它和交流电源连接起来B ．用天平称出重锤的质量C ．把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过电火花打点计时器的限位孔，把重锤提升到一定的高度D ．用秒表测出重锤下落的时间E ．释放纸带F ．重复几次，得到3～5条符合要求的纸带G ．接通电源(2)根据纸带算出相关各点的速度v ，量出由静止开始下落的距离h ，以v 22为纵轴，以h为横轴画出的图线应是下图中的________，就证明机械能是守恒的，图象的斜率代表的物理量是________．(1)下列电源和滑动变阻器可供选择的是________．A ．电动势为3V ，内阻为1Ω的电池组和总阻值为100Ω的滑动变阻器B ．电动势为4.5V ，内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为100Ω的滑动变阻器C ．电动势为3V ，内阻为1Ω的电池组和总阻值为10Ω的滑动变阻器D ．电动势为4.5V ，内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为10Ω的滑动变阻器E ．电动势为4.5V ，内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为150Ω的滑动变阻器(2)在按照实验序号的先后得到以上数据的过程中，滑动变阻器的滑片移动的方向是________(选填“a →b ”或“b →a ”)．(3)在方格纸内画出小灯泡的U －I 曲线．分析曲线可知小灯泡的电阻随I 变大而________(填“变大”、“变小”或“不变”)．(4)将上述小灯泡接入到如图乙所示的电路中，定值电阻R ＝24Ω，电源电动势E ＝3V 、内阻r ＝1Ω，则在这个电路中，小灯泡的电阻大小为________Ω. [答案] Ⅰ.(1)ACGEF (2)B 当地的重力加速度 Ⅱ.(1)D (2)a →b (3)曲线见解析图 变大 (4)5.0[解析] Ⅰ.(1)要明确本实验操作的顺序．由于要验证的式子是mgh ＝12m (v 22－v 21)，即gh＝12(v 22－v 21)，所以本实验不需要用天平称出重锤的质量，由于有了电火花打点计时器，所以不需要用秒表测出重锤下落的时间．(2)根据机械能守恒定律，mgh ＝12m v 2，即gh ＝12v 2，所以正确的图象应该是B.图象的斜率代表的物理量是当地的重力加速度．Ⅱ.(1)因为电压和电流从零开始变化，所以滑动变阻器采用分压接法，因此总电阻选用小点的，从表格中看到最大电压为3.0V ，所以电源电动势用略大点的．(2)从表格数据看，灯泡两端的电压和流过的电流逐渐增大，所以滑动变阻器阻值增大，滑片向右滑．(3)连点描线得到图象，可知电阻随着流过电流的增大而增大．(4)将R ＝24Ω等效看成电源内阻，则总的电源内阻为25Ω，电动势为3V ，在图中画出伏安特性曲线，交于(0.10A,0.5V)，解得小灯泡电阻为5.0Ω.12．(12分)质量分别为m 1和m 2的两个小物块用轻绳连接，绳跨过位于倾角α＝30°的光滑斜面顶端的轻滑轮，滑轮与转轴之间的摩擦不计，斜面固定在水平桌面上，如图所示．第一次，m 1悬空，m 2放在斜面上，用t 表示m 2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间；第二次，将m 1和m 2位置互换，使m 2悬空，m 1放在斜面上．如果m 1m 2＝1119，求m 1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为多少？[答案] t3[解析] 第一次，设m 2的加速度为a 1，对m 2，由牛顿第二定律有：F T －m 2g sin α＝m 2a 1 对m 1，有：m 1g －F T ＝m 1a 1两式相加得：m 1g －m 2g sin α＝(m 1＋m 2)a 1设斜面长为l ，则有：l ＝12a 1t 2第二次，设m 1的加速度为a 2，同理可得： m 2g －m 1g sin α＝(m 1＋m 2)a 2 l ＝12a 2t ′2 又m 1m 2＝119联立解得：t ′＝t313．(12分)如图所示，abcd 为质量m ′＝4kg 的U 形导轨，放在光滑绝缘的水平面上，其ab 边与cd 边平行且与bc 边垂直，ad 端为开口端．另有一根质量m ＝1.2kg 的金属棒PQ 平行bc 放在水平导轨上，PQ 左边用固定的竖直绝缘立柱e 、f 挡住PQ 使其无法向左运动，处于匀强磁场中，磁场以OO ′为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度大小均为B ＝1.6T.导轨的bc 段长l ＝0.5m ，其电阻r ＝0.8Ω，金属棒PQ 的电阻R ＝0.4Ω，其余电阻均可不计，金属棒PQ 与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2.若在导轨上作用一个方向向左、大小为F ＝4N 的水平拉力，设导轨足够长，g 取10m/s 2，求：(1)导轨运动的最大加速度； (2)流过导轨的最大电流； (3)拉力F 的最大功率．[答案] (1)0.4m/s 2 (2)2.5A (3)15W[解析] (1)导轨向左运动时，导轨受到向左的拉力F ，向右的安培力F 1和向右的摩擦力F f .根据牛顿第二定律有： F －F 1－F f ＝m ′a F 1＝BIlF f ＝μ(mg －BIl )因此a ＝F －μmg －(1－μ)BIlm ′当I ＝0时，即刚拉动时a 最大，a max ＝F －μmgm ′＝0.4m/s 2 (2)随着导轨速度增大，感应电流增大，加速度减小． 当a ＝0时，I 最大，即：F －μmg －(1－μ)BI max l ＝0I max ＝F －μmg(1－μ)Bl＝2.5A(3)当a ＝0时，I 最大，导轨速度最大，I max ＝Bl v maxR ＋rv max ＝I max (R ＋r )Bl＝3.75m/s P max ＝F ·v max ＝15W14．(13分)如图所示，长为R 的轻绳，上端固定在O 点，下端连一小球．小球接近地面，处于静止状态．现给小球一沿水平方向的初速度v 0，小球开始在竖直平面内做圆周运动．设小球到达最高点时绳突然断开．已知小球最后落在离小球最初位置2R 的地面上．求：(1)小球在最高点的速度v ； (2)小球的初速度v 0；(3)小球在最低点时球对绳的拉力； (4)如果细绳转过60°角时突然断开，则小球上升到最高点时的速度多大？(小球的质量为m ，重力加速度为g )[答案] (1)gR (2)5gR (3)6mg 方向向下 (4)gR [解析] (1)在水平方向有2R ＝v t 在竖直方向有2R ＝12gt 2解得v ＝gR(2)根据机械能守恒定律有12m v 20－12m v 2＝mg 2R解得v 0＝5gR(3)对小球分析有F －mg ＝m v 20R解得F ＝6mg由牛顿第三定律可知：小球对绳子的拉力为6mg ，方向向下 (4)设绳断时的速度为v 1，有 mgR (1－cos60°)＝12m v 20－12m v 21设小球在最高点时的速度为v 2，有v 2＝v 1cos60°v 2＝gR15．(13分)在xOy 平面内，第Ⅲ象限内的直线OM 是电场与磁场的边界，OM 与x 轴负方向成45°角．在x <0且OM 的左侧空间存在着x 轴负方向的匀强电场E ，场强大小为32N/C ，在y <0且OM 的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场B ，磁感应强度大小为0.1T ，如图所示．一不计重力的带负电的微粒，从坐标原点O 沿y 轴负方向以v 0＝2×103m/s 的初速度进入磁场，已知微粒的带电荷量为q ＝5×10－18C ，质量为m ＝1×10－24kg.(1)画出带电微粒在磁场中运动的轨迹；(2)求带电微粒第一次经过磁场边界时的位置坐标； (3)求带电微粒最终离开电、磁场区域时的位置坐标；(4)求带电微粒在电、磁场区域运动的总时间(结果保留三位有效数字)．[答案] (1)见解析 (2)(－4×10－3m ，－4×10－3m) (3)(0,0.012) (4)4.76×10－5s [解析] (1)带电微粒从O 点射入磁场，在磁场中先经过14圆周运动至A 点，然后沿电场线方向进入匀强电场，向左做匀减速直线运动，然后第二次进入匀强磁场，经过34圆周后，沿垂直于电场线的方向第二次进入匀强电场，其运动轨迹如图．(2)第一次经过磁场边界上的A 点，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得： q v 0B ＝m v 20r解得：r ＝m v 0qB＝4×10－3mA 点位置坐标为(－4×10－3m ，－4×10－3m)(3)微粒从C 点沿y 轴正方向进入电场，做类平抛运动a ＝qEm，解得：a ＝1.60×108m/s 2Δx ＝12at 21＝2r解得：t 1＝1×10－5s Δy ＝v 0t 1代入数据解得Δy ＝0.02my ＝Δy －2r ＝(0.02－2×4×10－3)m ＝1.2×10－2m 离开电、磁场时的位置坐标为(0,0.012m)(4)带电微粒在磁场中运动的周期T ＝2πmqB在磁场中运动的时间t 2＝t OA ＋t AC ＝14T ＋34T代入数据解得：t 2＝T ＝1.26×10－5s带电微粒第一次进入电场中做直线运动的时间t 3＝2v 0a＝2.5×10－5s带电微粒在电、磁场区域运动的总时间t ＝t 1＋t 2＋t 3＝4.76×10－5s [选做部分]三、本大题包括三小题，任选其中两道作答，每题8分，共16分。