高品质杭州二模理综物理含答案.pdf

A v0 C B 理综（物理部分） 142011 年 10 月 17 日，山东完成世界上首次660KV 超高压直流输电线带电作业（如图所示） ，标志着我 国在超高压带电维修技术领域进入世界领先水平。作业工人在超高 压输电线路中能安全作业的主要原因是 （ ） A作业工人与大地之间电势差为零 B作业工人与输电线之间电势差为零 C作业工人有特异的抗强电场的能力 D作业工人穿的是绝缘性能非常好的绝缘衣 15如图所示，在竖直平面内有一固定的半圆环 ACB，其中 AB 是它的水平直径，C 为环上的最低点，环 半径为 R。一个小球从 A 点以速度 v0水平抛出，不计空气阻力，则下列判断正确的是（ ） A只要 v0足够大，小球一定可以不落在圆环上 B只要 v0取值不同，小球从抛出到落至环上的空中飞行时间就不同 C初速 v0取值越小，小球从抛出到落至环上的空中飞行时间就越小 D无论 v0取何值，小球都不可能垂直撞击半圆环 16如图所示，半径为 R1的导体球，外套一同心的导体球壳，壳的内、外半径分别为 R2和 R3，当内球带 电荷 Q 时，在带电球与球壳内表面之间的区域内存在电场。若用 K 表示静电常量，你可能不会计算该 电场的能量，但你可根据其他方法判断下列电场能量 E 的表达式中哪个是正确的（ ） A 21 11 2RR K Q E B 21 11 2RR K Q E C 21 2 11 2RR K Q E D 21 2 11 2RR K Q E 17在不少旅游景点里都设置了一种速降的游乐项目：从山上高处向山下低处安装一根钢索，人坐在吊篮 里通过绳索和滑轮保持相对静止一起沿着倾角为 的钢索快速下滑， 如图所 示。绳索与竖直方向间的夹角为 。则下列说法正确的是（ ） A若 ，则人和吊篮至少受 3 个力的作用 B若 ，则整个装置的加速度一定大于 gsin C若 = ，则整个装置的加速度一定为 gsin D因为整个装置的加速度不可能大于 gsin，所以 是不可能的 二、选择题（本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分。每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选 对得 6 分；未选全但无选错的得 3 分；有选错的得 0 分。 ） 18为了保障 2015 年春运的行车安全，多地交警部门于 2015 年春节前在新开通的高速公路上安装了固定 雷达测速仪（如图所示） ，可以准确抓拍超速车辆以及测量车辆的运动情况。假设有一辆汽车（向着测 速仪行驶）与固定雷达测速仪相距 x（单位：m）时紧急刹车（刹车后可视为匀减速直线运动） 。汽车 刹车的同时固定雷达测速仪发出超声波。当测速仪接收到反射回来的超声波信号时该汽车恰好停下， 此时该汽车与固定雷达测速仪相距 x0（单位：m） ，已知超声波速度为 v0（单位：m/s） 。则根据以上信息能求得： （ ） A汽车刹车后的位移 B汽车刹车后的运动阻力 C汽车刹车后的运动时间 D汽车刹车后的加速度 19如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界是一上底边和高均为 L 的等腰梯形。现把一边长也为 L 的 R1 R2 R3 Q o A B C D E F G H P v 正方形单匝线框以水平速度 v 水平匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为 B，线框电阻 R，零时 刻线框进入磁场，不计一切摩擦阻力，则（ ） A当 v L t 时，水平拉力有最大值为 R vLB 22 B当 v L t 2 时，水平拉力有最大功率为 R vLB 222 C在 0 v L 时间内，水平拉力做功为 R vLB 2 32 D在 0 v L 和 v L v L2 两段时间内水平拉力做功相同 20如图所示，在竖直平面内的正方形 ABCD 区域内有平行于 AB 边的匀强电 场，E、F、G、H 是各边的中点。其连线构成正方形，其中 P 点是 EH 的中 点。一个带负电的粒子（不计重力）以初动能 Ek从 F 点沿 FH 方向射入电 场后恰好从 D 点射出。以下说法正确的是（ ） A粒子的运动轨迹一定经过 PH 之间的某点 B粒子在 D 点的电势能比在 F 点少了 Ek C若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子由 E 点射出电场 D若加一垂直 ABCD 区域向外的匀强磁场，粒子可能会从 H 点射出电场 第卷 非选择题部分（共 180 分） 21 （10 分）如图 1 所示，某学生实验小组利用该实验装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验： （1）实验时使小车在砝码和托盘的牵引下运动，定量探 究：在外力一定的条件下，加速度与质量的关系。 1 实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸 及如图所示的器材。若要完成该实验，必需的实验器材 还有_。 2 实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是_ （填字母代号） 。 A避免小车在运动过程中发生抖动 B 可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C 可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 （2）连接细绳及托盘，在托盘中放入适量的砝码，通过实验得到图 2 所示的一段纸带，计数点 A、B、 C、D、E 间的时间间隔为 0.1s，根据这条纸带可求出： （结果保留两位有效数字） 1 打点计时器在纸带上打下 D 点时小车的速度大小为 _m/s； 2 小车的加速度大小为_m/s2。 （3）保持托盘和托盘中的砝码质量不变，改变放在小车中的砝码质量，进行多次测量，得到小车加速 度 a、小车（含小车中的砝码）总质量 m 的数据如表中所示： 图 3 为了验证猜想，请根据收集的数据在图 3 的坐标系中作出最能 直观反映 a 与 m 之间关系的图象。 22 （10 分）某课外兴趣活动小组用铜片和锌片插入 苹果中，制成了一个苹果电池，并用“测定干电 池电动势和内阻”的实验方法测定该苹果电池的 电动势和内阻。 （1）实验前，甲同学利用调好的多用电表欧姆 档“100”粗测该苹果电池的内阻，测量 结果如图甲所示。他这样做是否正确？若正 确，请读出其内阻值；若不正确，请说明理 由。 _。 （2）乙同学设计好测量电路，选择合适的器材，得到苹果电池两端的电压 U 和流过它的电流 I 的多组 数据，如下表所示。 数据序号 1 2 3 4 5 6 U/V 0.85 0.81 0.75 0.68 0.62 0.54 I/mA 0.14 0.18 0.24 0.32 0.36 0.48 1 请根据第2组和第5组数据计算得到水果电池 的电动势 E=_V；内阻 r=_k。 （结果保留两位小数） 。 2 除苹果电池、电流表、电压表、电键、导线若 干外，可供选择的实验器材有：滑动变阻器 R1（ 阻 值 010 ） ； 电 阻 箱 R2（ 阻 值 09999.9） ， 该电路中可变电阻应选_ （填“R1”或“R2” ） 3 请选择合适器材用铅笔划线代替导线将图乙中实物图连接完整。 四、计算题 23 （16 分）新墨西哥州的理查德，在深达一百多米的里奥格兰德峡谷的大桥上，进行极限跳伞，由于他跳 下后先做了两个动作，错过打开降落伞的最佳时间（下落后 3s） ，当他准备打开降落伞时，他已经下落 了 5s，当打开降落伞时已经离水面很近，结果他重重地拍在水面上，受了重伤。事后通过录像分析得 知，打开降落伞至接触水面前的最后 1.4s 时间内速度从 48m/s 降到了 9.6m/s，下降距离 31m。假定降 落伞打开之前理查德所受阻力恒定，当地重力加速度为 9.8m/s2。通过阅读上述信息，回答下面的问题： 实验次数 1 2 3 4 5 小车加速度 a/ms-2 0.77 0.38 0.25 0.19 0.16 小车总质量 m/kg 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 （1）降落伞打开之前理查德所受阻力是其和降落伞总重的多少倍？ （2）打开降落伞的最佳位置离水面大约为多高？ （3）降落伞打开后的下落过程中理查德和降落伞所受阻力是增大、减小还是不变？请说明理由。 24 （20 分）无线充电可以让手机充电是摆脱电源线的束缚。某种无线充电原理是：首先通过一个安置在墙 面插座上的电流转化器，将电能转化为超声波；让用电设备上的接收器捕获超声波讯号，将其在转化 回电能为设备充电。 接收器单位面积上接收到的超声波功率与接收器和电流转化器之间距离 s 的平方成 反比，其将超声波转化为电能的转化效率为 1。原理图如下图所示。 某实验电动小汽车质量为 m，其电池将电能转为机械能的效率为 2。某次实验用该装置给其充电，接 收器和电流转换器间距离为 s0，充电时间为 t0，此时电池刚好充满电。充好电后启动小汽车，小汽车经 过足够长的距离（电能已耗尽）后进入一半径为 R 的竖直放置的圆形轨道，安装在轨道最高点的力传 感器显示所受压力大小恰为小车重力大小。不计一切摩擦，小车在运动过程中可视为质点，电池在充 满电后会自动停止充电，已知重力加速度为 g。请求出： （1）电动小车在最高点的速度大小 v； （2）此次实验中接收器接收到的超声波的功率 P； （3）若小车不脱离轨道，充电时间 t 与接收器和电流转换器间距离 s 应满足什么关系？ 25 （22 分）欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高 能物理设备，其原理可简化如下：两束横截面积极小长度为 l0质子束以初速度 v0同时从左、右两侧入 口射入加速电场，经过相同的一段距离后射入垂直纸面的圆形匀强磁场区域并被偏转，最后两质子束 发生相碰。已知质子质量为 m，电量为 e；加速极板 AB、AB间电压均为 U0，且满足 2 00 2 3 mveU 。 两磁场磁感应强度相同，半径均为 R，圆心 O、O在质子束的入射方向上，其连线与质子入射方向垂直 且距离为RH 2 7 ；整个装置处于真空中，忽略粒子间的相互作用及相对论效应。 （1）试求质子束经过加速电场加速后（未进入磁场）的速度 v 和长度 l； （2）试求出磁场磁感应强度 B 和粒子束可能发生碰撞的时间t； （3）若某次实验时将磁场 O 的圆心往上移了 2 R ，其余条件均不变，则质子束能否相碰？若不能，请 说明理由；若能，请说明相碰的条件及可能发生碰撞的时间t l0 m、e v0 A B l0 m、e v0 A B O O H 理科综合参考答案及评分标准 一、选择题（每小题 6 分） 二、选择题（每小题 6 分） 题号 18 19 20 答案 ACD AD BC 21 （10 分） （1）天平、刻度尺（2 分） ；D（2 分） （2）0. 21、0.43 m/s2（每空 2 分） （3）如图（2 分） 22. （10 分） （1）不正确。水果电池为电源，欧姆表不能测电源的内阻。 （2 分） （2）1.00 1.06 （每空 2 分）R2（2 分）如图（2 分） 23. （16 分） （1）降落伞打开之前运动员的加速度 2 1 max /6 . 9 5 /48 sm s sm t v a 对运动员受力分析得：maFmg f 02. 0 49 1 8 . 9 6 . 9 11 g a mg mamg mg Ff （2）大桥的总高度mmht v H151)(315 2 48 2 1 max 故最佳位置高度为 题号 14 15 16 17 答案 B C D A 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 a/ms-2 O m-1/kg-1 第 21 题 第 22 题 t v max v 2 v 2 t mmmatHh8 .10736 . 9 2 1 151 2 1 22 （3）所受阻力是减小的。假设打开降落伞后阻力不变理查德作匀减速直线运动，其速度时间图像如图中 所示，则其打开降落伞后下落的位移为 mmmt vv h3132.404 . 1 2 6 . 948 2 2 2max ，故打开降落伞后不能是匀减速运动， ，其速度时间图 像应如图中所示，即做加速度减小的减速运动。 又根据受力情况：maFmg f ，加速度为负且大小逐渐减小，可知阻力应逐渐减小。 评分标准：第（评分标准：第（1 1）问）问 6 6 分；第（分；第（2 2）问）问 6 6 分；第（分；第（3 3）问）问 4 4 分。分。 24. （20 分） （1）在最高点： R mv Fmg N 2 又mgFN 可得：gRv2 （2）设小车在水平轨道上的动能为 K E，从水平轨道到最高点满足机械能守恒，即 2 2 1 2mvRmgEk可得mgREK3 又电动小车的电池将电能耗尽，部分转化为小车的机械能，即 210 tPEK 故可得： 021 3 t mgR P （3）若不脱离轨道，则小车可能有两种情况：1）做完整的圆周运动；2）未到高度 R 即原路返回。 1）做完整的圆周运动 若恰好达到轨道最高点，则 R mv mg 2 1 从水平轨道到最高点满足机械能守恒 2 11 2 1 2mvRmgEk 又 2111 tPEK 由以上各式可得： mgR mgR tP Pt E E K K 2 5 3 1 0 1 ，又 2 0 2 1 s s P P 故 0 2 0 2 6 5 t s s t ，即此时恰到达最高点，故能通过最高点的条件是 0 2 0 2 6 5 t s s t 。 考虑到电池可能充满电， 01 PttP ，又 2 0 2 1 s s P P ，可得 0 2 0 2 t s s t 综上，若做完整的圆周运动，应满足 0 2 0 2 0 2 0 2 6 5 t s s tt s s 。 2）未到高度 R 即原路返回 若恰好上升高度为 R，则RmgEK 2 ，又 2122 tPEK 由以上各式可得： mgR mgR tP Pt E E K K 3 2 0 2 ，又 2 0 2 2 s s P P 故 0 2 0 2 3 t s s t ，即此时恰到上升高度 R，故此种情况下应满足 0 2 0 2 3 t s s t 。 此情况下由于 KK ERmgE 2 ，即电池并未充满电。 综上，若满足 0 2 0 2 3 t s s t ，或是 0 2 0 2 0 2 0 2 6 5 t s s tt s s ，则小车不会脱离轨道。 评分标准：第（评分标准：第（1 1）问）问 6 6 分，第（分，第（2 2）问）问 6 6 分，第（分，第（3 3）问）问 8 8 分。分。 25. （22 分） （1）对于单个质子进入加速电场加速后， 2 0 2 0 2 1 2 1 mvmveU 又 2 00 2 3 mveU，故 0 2vv 对于质子束，加速前后通过某一截面的时间应相同，即 v l v l 0 0 故加速后质子束长度为 0 2ll 。 （2）根据对称，两束质子束会相遇于O O 的中点 P，粒子束由 CO 方向射入，根 据几何关系可知必定沿 OP 方向射出，初出射点为 D，过 C、D 点作速度的垂线相 交于 K，则 K 点即为轨迹的圆心，并易知轨迹半径Rr 。 又 r mv evB 2 ， 0 2vv 故 eR mv B 0 2 。 O O H v P C r C D D K 上下两束质子束同时到达 P， 之后相遇的时间中有可能相碰， 故粒子束可能发生碰撞的时间即为一束质子通