物理 2012届高考拓展版模拟试卷

物理2012届高考拓展版模拟试卷考试时间：120分钟满分：100分命题人：一、考试信息栏一、考试时间与分值本试卷满分100分，考试时间120分钟。试卷结构包含选择题、判断题、填空题、简答题及论述题五个部分，旨在全面考查学生对物理基础概念的理解、物理过程的分析能力以及运用物理规律解决实际问题的综合素养。二、注意事项答题区域：考生必须将答案填写在试卷指定的答题区域内，不得在试卷上直接作答。计算题要求：论述题及简答题的解答过程需写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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。实验器材：实验题中给出的数据均为有效数字，请勿随意修约。知识覆盖：本试卷涵盖了力学、热学、电磁学、光学及原子物理等高中物理核心模块，知识点分布均匀，难度梯度合理。二、试题部分（一）选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）【运动学】关于质点运动的描述，下列说法正确的是A.质点做直线运动时，其位移的大小一定等于路程B.在匀速圆周运动中，质点的加速度方向始终指向圆心C.物体做自由落体运动时，任意两个相邻时刻的速度差相等D.速度的变化量越大，物体的加速度一定越大【力学基础】关于摩擦力，下列说法正确的是A.滑动摩擦力的大小总是等于正压力与动摩擦因数的乘积B.静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反C.静摩擦力总是阻碍物体的运动D.运动物体受到的滑动摩擦力方向一定与物体运动方向相反【动力学】如图所示，一物体静止在倾角为θ的斜面上，现用平行于斜面向上的恒力F将物体沿斜面向上拉了一段距离，且保持速度不变。则该过程中A.斜面对物体的支持力增大B.物体受到的摩擦力减小C.物体受到的重力功率增大D.合外力对物体做正功【万有引力】两颗人造地球卫星A和B绕地球做匀速圆周运动，轨道半径分别为rA和rB，且rA>rB。下列说法正确的是A.A的线速度一定大于B的线速度B.A的周期一定大于B的周期C.A的角速度一定大于B的角速度D.A的加速度一定大于B的加速度【机械能】一个质量为m的物体从高处自由落下，不计空气阻力，下落高度为h时，物体的动能为Ek。若下落高度为2h时，物体的重力势能减少了A.2EkB.3EkC.4EkD.6Ek【动量守恒】质量为M的小船在平静的水面上以速度v0匀速行驶，船头上站着一个质量为m的人。若人以相对于船的速度v垂直跳向船尾，则人跳离船后船的速度大小为A./MB./MC.Mv0/D.Mv0/【电场】关于电场强度和电势，下列说法正确的是A.电场强度大的地方，电势一定高B.正电荷在电场中移动时，电场力一定做正功C.电场线越密的地方，电场强度越大D.沿电场线方向，电势一定逐渐降低【磁场】一带电粒子以垂直于磁场的速度射入匀强磁场，做匀速圆周运动。若要使粒子在磁场中运动的轨道半径增大为原来的2倍，在不改变粒子入射速度和磁场强度的前提下，可以采取的措施是A.将粒子的电荷量增大为原来的2倍B.将粒子的质量增大为原来的2倍C.将粒子的电荷量减半D.将粒子的质量减半【电磁感应】如图所示，闭合金属环从高处自由落下，穿过竖直放置的条形磁铁，下列说法正确的是A.环下落过程中机械能守恒B.环经过磁铁中心位置时，加速度最大C.环从磁铁上方穿过时，环中感应电流方向为顺时针D.环从磁铁下方穿过时，环受到的安培力方向向上【波动与光学】关于光和声，下列说法正确的是A.光和声在真空中传播速度相同B.光和声都能发生衍射现象C.光的干涉条纹间距与入射光的波长有关，波长越长条纹越宽D.声波是横波（二）判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）【惯性】物体的质量越大，其惯性越大；物体的速度越大，其惯性也越大。【力的合成】两个共点力的合力一定大于其中任何一个分力。【动能定理】物体所受合外力做的功等于物体动能的变化量。【库仑定律】在真空中，两个点电荷之间的库仑力大小与它们距离的平方成反比。【电路】在串联电路中，电阻越大的分得的电压越大。【带电粒子】带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力一定对粒子做功。【热力学】热量可以从低温物体自发传递到高温物体而不引起其他变化。【原子结构】玻尔模型提出了能级跃迁的概念，原子从高能级向低能级跃迁时，会辐射光子。【物理常数】光在真空中的传播速度约为3.0×10^8m/s。【实验误差】在测量中，多次测量取平均值可以减小系统误差。（三）填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分。把答案填在题中横线上）【单摆】一个单摆摆长为1m，在地球表面附近（g取10m/s²）摆动，其周期为s。【波速公式】一列波在介质中传播，频率为50Hz，波长为2m，则该列波在介质中的传播速度为m/s。【理想气体】一定质量的理想气体在温度不变的条件下，体积减小，其压强（选填“增大”或“减小”）。【滑动摩擦力】一个重为20N的物体放在水平面上，用10N的水平拉力使物体做匀速直线运动，则物体受到的滑动摩擦力大小为N。【交流电】交流电的有效值是按热效应定义的，一个电热器接在220V的交流电源上，其功率为100W，则该交流电的峰值电压为V。（四）简答题（本大题共3小题，每小题5分，共15分。要求写出必要的文字说明、公式和步骤）【实验原理】在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要测量物体下落的高度和对应的瞬时速度。请简述如何利用纸带上的点计算物体在某点的瞬时速度。【电路故障】如图所示的电路中，闭合开关S，灯泡L1和L2均不亮。用电压表测得Uab=0，Ubc=0，Ucd=6V。请判断电路中的故障可能出在哪里，并说明理由。【能量转换】如图所示，一个质量为m的物体静止在光滑的水平面上，现对物体施加一个水平恒力F作用t秒。请写出物体在这段时间内动能的变化量表达式，并说明动能变化量的物理意义。（五）论述题/分析题（本大题共2小题，共35分。要求有详细的推导过程和分析）【天体运动与相对论】（17分）（1）某行星绕太阳做匀速圆周运动，已知行星的质量为m，太阳的质量为M，万有引力常量为G。试推导行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径r与运行周期T的关系式。（2）根据狭义相对论的基本原理，当物体以接近光速运动时，其质量会发生变化。若有一艘飞船以速度v飞向一颗距离地球为L的恒星，在地球参考系中测量，飞船到达恒星需要多长时间？请结合相对论效应进行简要分析。【电磁感应与力学综合】（18分）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，间距为L，左端接有电阻R。导轨上横放一金属棒ab，棒的质量为m，电阻为r。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现对金属棒施加一水平向右的恒力F，使棒由静止开始运动。（1）求金属棒达到最大速度时，安培力的大小及金属棒的最大速度vm。（2）若金属棒在运动过程中受到的安培力突然变为原来的2倍，求此时金属棒的加速度大小。三、参考答案（一）选择题C解析：A选项错误，位移是矢量，路程是标量，只有在单向直线运动中两者才相等。B选项错误，匀速圆周运动的加速度方向时刻指向圆心，是向心加速度，方向不断变化。D选项错误，速度的变化量是矢量，加速度是速度变化率，速度变化量很大但变化很慢（加速度小）的情况也存在。B解析：A选项错误，滑动摩擦力大小取决于正压力和动摩擦因数，公式为f=μN，但要注意N不一定是重力。C选项错误，静摩擦力是阻碍相对运动趋势的力，不一定是阻碍运动。D选项错误，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，而不是与运动方向相反。D解析：物体匀速上滑，受力平衡，拉力F等于重力沿斜面分力与摩擦力之和。若保持速度不变，说明拉力F不变，则摩擦力不变。支持力N=mgcosθ，不变。重力功率P=mgh/t，随着高度增加，功率增大。合外力为零，不做功。B解析：根据万有引力提供向心力GmM/r²=mv²/r=mω²r=m²r，得T²∝r³。rA>rB，所以TA>TB。线速度v=√，r越大，v越小，A错误。角速度ω=√，r越大，ω越小，C错误。加速度a=GM/r²，r越大，a越小，D错误。B解析：下落高度h时，动能Ek=mgh，重力势能减少了mgh。下落高度2h时，重力势能减少了2mgh=2Ek。B解析：以船和人组成的系统为研究对象，水平方向不受外力，动量守恒。设人跳离后船的速度为v'，根据动量守恒定律：Mv0=Mv'+m（以人跳离方向为正方向，人相对于船的速度为v，则人相对于地的速度为v'-v）。解得v'=/M。注意方向，题目问大小。D解析：电场强度是矢量，电势是标量，两者没有直接的大小关系。B选项错误，正电荷在电场力作用下移动，电场力做正功，电势能减少。C选项正确，电场线疏密表示场强大小。D选项正确，沿电场线方向电势降低。C解析：洛伦兹力提供向心力qvB=mv²/r=mω²r。由公式可知r=mv/qB。要使r增大为2倍，需使m/v增大为2倍，即质量增大为原来的2倍或速度减半。A选项电荷量增大为2倍，r不变；B选项质量增大为2倍，r增大为2倍；C选项电荷量减半，r增大为2倍；D选项质量减半，r减小为1/2。C解析：环下落过程中，穿过磁场，磁通量变化产生感应电流。根据楞次定律，环从上方穿过时，磁通量增加，感应电流产生的磁场阻碍增加，根据右手定则（或楞次定律判断方向），感应电流方向为顺时针。A错误，机械能转化为电能。B错误，经过中心位置磁通量变化率最大，感应电动势最大，电流最大，安培力最大，加速度最大。C解析：A选项错误，光在真空中传播速度约为3×10^8m/s，声速约为340m/s。B选项正确，光和声都能发生衍射。C选项正确，干涉条纹间距Δx=Lλ/d，波长越大，Δx越大。D选项错误，声波是纵波。（二）判断题×解析：惯性只与质量有关，与速度无关。×解析：合力可能小于分力（成钝角时）。√解析：这是动能定理的表述。√解析：这是库仑定律的公式表述。√解析：串联电路电流相等，电压分配与电阻成正比。×解析：洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，不做功。×解析：这是第二类永动机，违反热力学第二定律。√解析：这是玻尔模型的能级跃迁假说。√解析：光速c≈3×10^8m/s。×解析：多次测量取平均值可以减小偶然误差，不能减小系统误差。（三）填空题2解析：T=2π√=2π√≈2s。100解析：v=λf=2m×50Hz=100m/s。增大解析：根据玻意耳定律pV=C，V减小，p增大。10解析：匀速直线运动时，滑动摩擦力等于拉力，f=10N。311解析：交流电有效值与峰值关系U=U0/√2，U0=√2×220≈311V。（四）简答题整理得：T²=4π²r³/（2）根据狭义相对论的时间膨胀效应，飞船上经过的时间（固有时）τ=L/v。地球参考系测得的时间（运动时）t=τ/√=L/。当v趋近于光速c时，分母趋近于0，t趋近于无穷大。分析：这说明当物体速度接近光速时，时间会变慢，即时间膨胀效应。对于地球观察者来说，飞船似乎永远