2018年理综全国1卷及参考答案.pdf

2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。在每小题输出的四个 选择中，第 1418 题只有一项符合题目要求，第 1921 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.高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的均加速直线运动，在启 动阶段列车的动能 （ B ） A 与它所经历的时间成正比 B 与它的位移成正比 C 与它的速度成正比 D 与它的动量成正比 【解析】匀变速直线运动规律公式 2 0 2 t = as 动能的定义公式 22 1 2 ktt E =m=mas 或者由动能定理 k F S= E 合 ， 2 1 2 t mas=m-0及， 2 kt E 15.如图， 轻弹簧的下端固定在水平桌面上， 上端放有物块 P， 系统处于静止状态，现用一竖直向上的力 F 作用在 P 上，使其向 上做匀加速直线运动，以 x 表示 P 离开静止位置的位移，在弹簧 恢复原长前，下列表示 F 和 x 之间关系的图像可能正确的是（ A ） 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 【解析】 设初始弹簧压缩量为 0 x， 劲 度系数为k， 在 F 作用下的位移为x时的 弹簧压缩量为x，则 0 x=xx，由平 衡条件得，mg=kx 设加速度为a， 由牛顿第二定律可得 F k x-mg=ma 联立可得 F=makx（一次函数表达式） 16.如图，三个固定的带电小球 a、b 和 c，相互间的距离分别为 ab=5cm， bc=3cm，ca=4cm。小球 c 所受库仑力的合力的方向平行于 a、b 的连线。设小球 a、b 所带电荷量的比值的绝对值为 K，则（ D ） 。 A. a、b 的电荷同号， 16 9 K = B. a、b 的电荷异号， 16 9 K = C. a、b 的电荷同号， 64 27 K = D. a、b 的电荷异号， 64 27 K = 【解析】当 a、b 的电荷同号时，无论 c 带何种电荷，小球 c 所受库仑合力 的方向都在虚线 n 所在的夹角范围内，不可能与 ab 平行。当 a、b 带异种电荷 时，无论 c 带何种电荷，调节二者的电荷比值，可使小球 C 所受合力方向平行与 ab，不妨设 a 带正电，b 带负电，c 带正电，受力分析如图所示。 设 a 对 c 的库仑力为 ca F ，b 对 c 的库仑力为 cb F ，由几何关系可知 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 3 tan 4 cb ca F = F （ ） 由库仑定理 2 c ca kq q F = ac ，2 c cb kq Q F = bc 联立可得 64 27 k= 17、如图，导体轨道 OPQS 固定，其中 PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中心， O 为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM 是有一定电阻。可绕 O 转动的金属杆。M 端位于 PQS 上，OM 与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁 场，磁感应强度的大小为 B，现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到 OS 位置并固定 （过程 I） ： 再使磁感应强度的大小以一定的变化率从 B 增加到B （过程 II） 。在过程 I、II 中，流过 OM 的电荷量相等，则 B B 等于( B )。 A. 5 4 B. 3 2 C. 7 4 D.2 【解析】计算电荷量用平均电流qIt 法拉第电磁感应定律，可知E t 欧姆定律， E I= R 联立得， qt t RR 过程 I ， 1 1 q R ， 222 1 244 rrr =BBB ，r为半径 过程 II ， 2 2 q R ， 222 2 ( 222 rrr =BBB -B) 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 依题意，两过程的电荷量相等，及 12 qq 联立所有式子，可得 3 2 B = B 18、如图，abc 是垂直面内的光滑固定轨道，ab 水平，长度为 2R：bc 是半 径为 R 的四分之一圆弧，与 ac 相切于 b 点。一质量为 m 的小球。始终受到与重 力大小相等的水平外力的作用，自 a 点从静止开始向右运动，重力加速度大小为 g。小球从 a 点开始运动到其他轨迹最高点，机械能的增量为（ C ） A.2mgR B.4mgR C.5mgR D.6mgR 【解析】设小球运动到 C 处时的速度为 C v，光滑固定 轨道无摩擦力做功，由动能能定理： 2 1 30 2 C mgRmg R=mv 显然此时具有向上的竖向速度，C 并非轨迹的最高点。 在 C 点的受力分析可知，小球在竖直方向做匀减速直线运动，水平方向做 匀加速直线运动，合运动为类平抛运动。如上图所示，当 C v减为零时，达到轨 迹的最高点，时间为 t，由匀变速直线运动的规律公式可知， C vgt 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 22 11 22 xatgt 联立可得，2xR 全过程外力做功为W =mg 5R 外 ，能量守恒可知系统机械能增加了 5mgR. 19.如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈 通过开关与电源连接，另外一线圈与远处沿南北向水平 放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在 直导线正上方， 开关未闭合时小磁针池处于静止状态。 下 列说法正确的是（ AD ） A.开关闭合后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动 B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向 C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向 D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直面向外 的方向转动 【解析】排除法：麦克斯韦电磁理论，变化的电磁产生磁场，变化的磁场 产生电场。易知，B、C 不可能产生感应电流。A、D 刚好相反，均正确。 右手螺旋法则： （如下图所示） 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 20.2017 年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，根据科学 家们复原的过程，在两颗中星合并前约 100s 时，它们相距约 400km，绕二者连 线上的某点每秒转动 12 圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这 些数据、 万有引力常量并利用牛顿力学知识， 可以估算出这一时刻两颗中子 （BC） A.质量之积 B.质量之和 C.速率之和 D.各自的自转角速度 【解析】如图所示，双星绕中心 O 做匀速圆周运动，各参数见图。依 题意， 2 24w= T 12 400rr =km， 由牛顿第二定律， 2 12 11 2 12 () Gmm =m w r rr 2 12 22 2 12 () Gmm =m w r rr 联立以上两式得 222223 21211212 12 ()()()w r rrw r rrw rr mm = GGG 121212 vv =wrwr =w rr（） w为公转角速度，自转角速度无法求得。 21.图中虚线 a、b、c、d、f 代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平 面 b 上的电势为 2V。一电子经过 a 时的动能为 10eV，从 a 到 d 的过程中克服电 场力所做的功为 6eV。下列说法正确的是（ AB ） A.平面 c 上的电势为零 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 B.该电子可能到达不了平面 f C.该电子经过平面 d 时，其电势能为 4eV D.该电子经过平面 b 时的速率是经过 d 时的 2 倍 【解析】A 选项，从 a 到 d 的过程中克服电场力所做的功为 6eV，电势差 为 ad， 6 ad adad W = V q ，匀强电场且2 b= V， 0 c= 。 B 选项，如下图，只有电子垂直射入时才能达到 f 面，否则不能达到 f 面 C 选项，电势能的大小与零势能面的选取有关，此处为规定零势能面。 D 选项，经过 b 时的动能为 8eV，经过 d 时的动能为 4eV，动能之比为 2:1，速率之比为 21 ： 三.非选择题：共 62 分，第 2225 题为必考题，每个试题考生都必须作答。 第 3334 题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题：共 47 分。 22.（5 分）如图（a） ，一弹簧上端固定支架 顶端， 下端悬挂一托盘： 一标尺由游标和主尺构 成， 主尺竖直固定在弹簧左边； 托盘上方固定有 一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图 中的指针。 现要测量图（a）中弹簧的劲度系数，当托 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 盘内没有砝码时， 移动游标， 使其零刻度线对准指针， 此时标尺读数为 1.950cm； 当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时， 移动游标， 再次使其零刻度线对准指针， 标尺示数如图 （b） 所示， 其读数为_cm。 当地的重力加速度大小为 9.80m/s2， 此弹簧的劲度系数为_N/m（保留 3 位有效数字） 。 【解析】游标卡尺读书 1 3715.0370.75 3.775 20= =mm 由胡克定律，mg k x， 2 0.1009.80 53.7 3.7751.950 mg k= x （）10 23（10 分）某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在 25-80范围内某热 敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻 r R，其 标称值(25时的阻值)为 900.0:电源 E(6V,内 阻可忽略):电压表 (量程 150mV):定值电阻 1 R (阻值 20.0),滑动变阻器 3 R (最大阻值为 1000):电阻箱 1 R(阻值范围 0-999.9):单刀开 关 1 S,单刀双掷开关 2 S 。 实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度 t 升至 80.0,将 2 S与 1 端 接通,闭合 1 S,调节 R1的滑片位置,使电压表读数为某一值 Us；保持 R1 的滑片位 置不变,将 R2 置于最大值,将 2 S与 2 端接通,调节 R2,使电压表读数仍为 Us:断开 1 S,记下此时 R2的读数,逐步降低温控室的温度 t 到相应温度下 R2的阻值,直至温 度降到 25.0C,实验得到的 R2-t 数据见下表。 回答下列问题: 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 (1)在闭合 1 S前,图(a)中 1 R的滑片应移动到 （填“a”或“b” ）端； (2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出 R2-t 曲线： (3)由图(b)可得到R1,在25-80C范围内的温度特性,当t=44.0时,可得R1= ； (4)将 Rt 握于手心,手心温度下 R2 的相应读数如图(c)所示,该读数为 ， 则手心温度为 。 【解析】 （1）闭合 1 S前，保证电路安全，应将 1 R的滑片应移动到 b 端，此 时电阻最大，电流最小； （2）如右图所示； （3）当温度为 44.0， （b）图 对应的阻值为 450.0； （4）图(c)所示电阻箱读数为 620.0，右图（b）对应的温度 33.0。 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 24.(12 分)一质量为 m 的烟花弹获得动能 E 后,从地面竖直升空,当烟花弹上 升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动 能之和也为 E,且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短,重力加速度大小为 g,不计空 气阻力和火药的质量,求： (1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间 (2)爆炸后烟花向上运动的部分距地面的最大高度 【解析】 （1）设烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间为t， 初速度为 0 v，依题意 2 0 1 2 E=mv 匀变速直线运动规律公式 0 0v-gt 联立得 12E t= gm （2） 烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸上升的高度为 0 H， 根据机械能 守恒定律 0 E=mgH 爆炸后两部分质量均为 2 m ，速度为 1 v， 2 v，由能量守恒和动量守恒定律可 得 22 12 11 2 22 2 mm vv =E 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 12 0 22 mm =vv 向上运动的部分上升的最大高度为 1 H，由竖直上抛运动规律公式可知 2 21 v =2gH 联立可得， 01 2E HH = mg 。 25.(20 分)如图,在 y0 的区域存在方向沿 y轴负方向的匀强电场,场强大小为 E，在 y0 的区域存在方向垂直于xoy平面向外的匀强磁场。一个氕核 1 1H 和一 个氚核 2 1H 先后从 y 轴上 y=h 点以相同的动能射出速度方向沿 x 轴正方向。 已知 1 1H 进入磁场时,速度方向与 x 轴正方向的夹角为 60,并从坐标原点 O 处第一次 射出磁场。 1 1H 的质量为 m,电荷量为 q 不计重力。求 (1) 1 1H第一次进入磁场的位置到原点 O 的距离 (2)磁场的磁感应强度大小 (3 2 1H 第一次离开磁场的位置到原点 O 的距离 【解析】 （1）1 1H在电场和磁场中的轨迹见下图 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 不计粒子的重力，1 1H 在匀强电场中做类平抛运动，从 x 轴上的 A 点射 出，反向延长线与初速度方向交于 B 点，由平抛运动的性质可知，B 点为水平 位移的中点，由几何关系可知 /2 tan( )3 OA h 即： 2 3 h OA= 。 （2）A 点竖向速度为 y v ，合速度为 A v，则 cos( ) Ay vv 由能量守恒定律 2 1 2 y qEhmv 1 1H 在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为 R，由洛伦兹力提供其做匀速圆 周运动的向心力， 2 A A v qv Bm R 由几何关系可知 2 3 h R 联立解得， 6mE B qh 。 （3）1 1H在匀强电场中的水平位移为1 x，则 11 1 xvt 22 1 11 1 11 22 qE hatt m 联立解得， 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 2 1 111 1 241 2 hmh xv=mv qEqE 2 1H 以相同的动能射入电场后，第一次进入磁场的位置到原点 O 的距离为 2 x，同理可得 2 2 222 2 241 2 hmh xv=m v qEqE 对比式得 21 2 3 h xx= 由速度偏向角的正切值等于位移偏向角正切值的两倍，现在两种情况的位 移偏向角相同，故速度偏向角也相同，及 2 1H 第一次射入匀强磁场时与 x 轴正 半轴的夹角 0 60=，做匀速圆周运动的半径为R ，如下图所示 因为电场力对两种电荷1 1H和 2 1H 做的功相同，故离开电场时的动能也相 同。圆周运动的半径 2 2 22 11 2 2 A A m v R=2mm v =R qBqB 11 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 2 1H 粒子第一次从磁场的 D 点射出时距原点 O 的距离 OD=DAOA，即 0 1 2 3 2cos( 21) 3 OD= Rxh（30 ）- 12 （二）选考题:共 45 分。请考生从 2 道物理题、2 道化学题、2 道生物题中 每科任选一题作答。如果多做,则每科按所做的第一题计分。 33.物理选修 3-3(15 分) (1)(5 分)如图,一定质量的理型气体从状态 a 开始,经历过程、。、到 达状态 e,对此气体,下列说法正确的是 (选对 1 个得 2 分,选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分:每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分)。 A.过程中气体的压强逐渐减小 B.过程中气体对外界做正功 C.过程中气体从外界吸收了热量 D.状态 c、d 的内能相等 E.状态 d 的压强比状态 b 的压强小 【答案】BDE 【解析】考查理想气体状态方程 等温变化玻意耳定律公式 1 122 PVPV 12 21 PV PV 等容变化查理定律公式 PCT 12 12 PP TT 等压变化盖-吕萨克定律公式 VCT 11 22 VT VT 综合，理想气体状态方程 PV C T 1 122 12 nn n PVPVPV TTT 2018 年物理全国 1 卷及答案 郑重声明：为方便描述，文中图片进行了加工处理，与原图略有差别，仅供读者参考，未经允许不得 转载，版权归原作者所有。 选项 A，等容过程，PCT，温度升高，压强逐渐增大；错。 选项 B，线性变化VCT，等圧膨胀，气体对外界做功，吸收热量； 对。 选项 C，等容过程，PCT，温度降低，对外界放出热量；错。 选项 D，状态 c，d 等温，玻意耳定律 1 122 PVPV和理想气体状态方程 1 122 12 nn n PVPVPV TTT ，可知状态相等，内能一样。或者理想气体只与温度有 关，温度不变，内能不变；对。 选项 E，过程等压膨胀，b 与 c 压强不变；过程等温过程， 12 21 PV PV ， 体积增大，压强减小；对。 (2)(10 分)如图,容积为 V 的汽缸由导热材料制成，面积为 S 的活塞将汽缸分 成容积相等的上下两部分， 汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连， 细管 上有一阀门 K。开始时，K 关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为 0 P，现将 K 打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体 积为 8 V 时，将 K 关闭，活塞平衡时其下方气体的体 积减小了 6 V ， 不计活塞的质量和体积,外界温度保持 不变，重力加速度大小为 g。求流入汽缸内液体的质 量。 【答案】 0 15 26 PS g 【解析】恒温过程，设流入液体的质量为m，上部容器压