2011年江苏省淮安市高考物理三模试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a的匀加速运动，同时人顶着直杆以速度v水平向右匀速移动，经过时间t，猴子沿杆向上移动的高度为h，人顶杆沿水平地面移动的距离为x，如图所示，关于猴子的运动情况，下列说法中正确的是（ ）
A．相对地面的运动轨迹为直线
B．相对地面做变加速曲线运动
C．t时刻猴子对地速度的大小为v+at
D．t时间内猴子对地的位移大小为

2. 难度：中等

风洞是进行空气动力学实验的一种主要设备．某兴趣小组为了检验一飞机模型的性能，对该模型进行了模拟风洞实验，该实验的示意图如图，其中AB代表飞机模型的截面，OL为飞机模型的牵引绳．已知飞机模型重为G，风向水平，当牵引绳水平时，飞机模型恰好静止在空中，此时飞机模型截面与水平面的夹角为θ，则作用于飞机模型上的风力大小为（ ）

A．
B．Gcosθ
C．
D．Gsinθ

3. 难度：中等

真空中有一半径为r的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点的电势φ分布如图，r表示该直线上某点到球心的距离，r₁、r₂分别是该直线上A、B两点离球心的距离．下列说法中正确的是（ ）

A．A点的电势低于B点的电势
B．A点的电场强度方向由A指向B
C．A点的电场强度小于B点的电场强度
D．正电荷沿直线从A移到B的过程中，电场力做负功

4. 难度：中等

如图，在一直立的光滑管内放置一劲度系数为k的轻质弹簧，管口上方O点与弹簧上端初位置A的距离为h，一质量为m的小球从O点由静止下落，压缩弹簧至最低点D，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力．小球自O点下落到最低点D的过程中，下列说法中正确的是（ ）

A．小球最大速度的位置随h的变化而变化
B．小球的最大速度与h无关
C．小球的最大加速度大于重力加速度
D．弹簧的最大压缩量与h成正比

5. 难度：中等

闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示．规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abcda的方向为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向．关于线框中的电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列正确的是（ ）

A．
B．
C．
D．

6. 难度：中等

我国将于今年下半年发射目标飞行器“天宫一号”，若“天宫一号”能在离地面约300km高的圆轨道上正常运行，两月后再发射“神舟八号”飞船并与其进行对接试验．下列说法中正确的是（ ）

A．“天宫一号”的发射速度应大于第二宇宙速度
B．对接前，“神舟八号”欲追上“天宫一号”，必须在同一轨道上点火加速
C．对接时，“神舟八号”与“天宫一号”的加速度相等
D．对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度

7. 难度：中等

如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D型金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核（₁²H）和氦核（₂⁴He）．下列说法中正确的是（ ）

A．它们的最大速度相同
B．它们的最大动能相同
C．它们在D形盒内运动的周期相同
D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

8. 难度：中等

如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5：l，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统 （报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小．下列说法中正确的是（ ）

A．图乙中电压的有效值为110V
B．电压表的示数为44V
C．R处出现火警时电流表示数增大
D．R处出现火警时电阻R消耗的电功率增大

9. 难度：中等

低碳、环保是未来汽车的发展方向．某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的．某次测试中，汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能E_k与位移x的关系图象如图，其中①是关闭储能装置时的关系图线，②是开启储能装置时的关系图线．已知汽车的质量为1000kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计．根据图象所给的信息可求出（ ）

A．汽车行驶过程中所受地面的阻力为1000N
B．汽车的额定功率为80kW
C．汽车加速运动的时间为22.5s
D．汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5×10⁵J

二、解答题

10. 难度：中等

某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t₁______△t₂（选填“＞”、“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．
（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=______mm．
（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t₁、△t₂和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出______和______（写出物理量的名称及符号）．
（4）若上述物理量间满足关系式______，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒．

11. 难度：中等

现有以下器材：电流表A（量程0.6A、内阻r_A=0.5Ω），电阻箱R（量程99.99Ω），待测电阻R_x，直流电源（电动势E和内阻r待测），单刀单掷开关S₁，单刀双掷开关S₂，带铁夹的导线若干．某探究实验小组设计如图甲所示的实验电路，用来测定待测电阻的阻值R_x、直流电源的电动势E和内阻r．

（1）按图甲所示的电路，将图乙所示的实物连线补画完整
（2）测量电阻R_x的阻值
①将开关S₁闭合、开关S₂接a，接出电流表的示数I₁；
②保持开关S₁闭合，将开关S₂接b，调节电阻箱R的阻值，使得电流表的示数也为I₁，此时电阻箱的阻值R=4.00Ω，则R_x=______Ω．
（3）测电源的电动势E和内阻r
将开关S₁闭合，开关S₂接b，调节电阻箱R的阻值，记下电流表的示数I，得到若干组R、I的数据（见下表）

次数	1	2	3	4	5
R/Ω	3.00	6.00	9.00	12.00	15.00
I/A	0.59	0.37	0.27	0.21	0.18
/A^-1	1.70	2.70	3.70	4.75	5.60

请在图丙所示的坐标纸上作出的图象，并根据图象求得电动势E=______V，内阻r=______Ω（保留两位有效数字）．

12. 难度：中等

（选修模块3-3）
（1）如图，固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体，气缸置于温度不变的环境中．现用力使活塞缓慢地向上移动，密闭气体的状态发生了变化．下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能，表示该气体分子的平均动能，n表示单位体积内气体的分子数，a、d为双曲线，b、c为直线．能正确反映上述过程的是______
（2）2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是______
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单质，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
（3）为保证驾乘人员的安全，轿车中设有安全气囊．轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠（NaN₃）爆炸产生气体（假设都是N₂）充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V=56L，囊中氮气密度ρ=2.5kg/m³，已知氮气摩尔质量M=2.8×10^-2kg/mol，阿伏加德罗常数N_A=6.02×10²³mol^-1，试估算囊中氮气分子的总个数N（结果保留一位有效数字）．

13. 难度：中等

（选修模块3-4）
（1）下列说法中正确的是______
A．当某列声波产生多普勒效应时，相应声源的振动频率一定发生变化
B．狭义相对论指出：电磁相互作用在真空中的传播速度c是自然界中速度的极限
C．家用微波炉的工作应用了一种电磁波，而军用雷达的工作应用了一种脉冲超声波
D．大豆色拉油中的气泡看起来特别明亮，是因为光从气泡射向油时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
（2）图甲为某一简谐横波在t=0时刻的波动图象，P为其传播方向上的一个质点，图乙为质点P的振动图象．根据图象可知：波的传播速度为______m/s，波沿x轴的______方向传播（选填“正”或“负”），质点P振动12s所通过的路程为______m．
（3）如图ABC为等腰三棱镜的横截面，已知顶角A为60°，图中EF∥BC，一束光线在AB边上的入射角为45°，真空中的光速为c．试求光在该种介质中的折射率n及传播速度v．

14. 难度：中等

（选修模块3-5）
（1）下列相互作用的过程中，可以认为系统动量守恒的是______

（2）北京时间2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，强震引发了福岛核电站危机．下列关于核裂变和核辐射的方程中书写正确的是______
A． +→++10
B．→+
C．→+
D．→+
（3）已知中子的质量m_n，质子的质量m_p，a粒子的质量m_a，真空中的光速为c．求a粒子的比结合能．

15. 难度：中等

如图，顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上，导轨MO、NO的长度相等，M、N两点间的距离l=2m，整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场中．一根粗细均匀、单位长度电阻值r=0.5Ω/m的导体棒在垂直于棒的水平拉力作用下，从MN处以速度v=2m/s沿导轨向右匀速滑动，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，求：
（1）导体棒刚开始运动时所受水平拉力F的大小；
（2）开始运动后0.2s内通过导体棒的电荷量q；
（3）导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热Q．

16. 难度：中等

如图所示，半径R=0.4m的圆盘水平放置，绕竖直轴OO′匀速转动，在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道PQ，转轴和水平轨道交于O′点．一质量m=1kg的小车（可视为质点），在F=4N的水平恒力作用下，从O′左侧x=2m处由静止开始沿轨道向右运动，当小车运动到O′点时，从小车上自由释放一小球，此时圆盘半径OA与x轴重合．规定经过O点水平向右为x轴正方向．小车与轨道间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s²．求：
（1）若小球刚好落到A点，求小车运动到O′点的速度．
（2）为使小球刚好落在A点，圆盘转动的角速度应为多大．
（3）为使小球能落到圆盘上，求水平拉力F作用的距离范围．

17. 难度：中等

如图甲所示，两块相同的平行金属板M、N正对着放置，相距为，板M、N上的小孔s₁、s₂与 O三点共线，s₂O=R，连线s₁O垂直于板M、N．以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．收集屏PQ上各点到O点的距离都为2R，两端点P、Q关于连线s₁O对称，屏PQ所对的圆心角θ=120°．质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经s₁进入M、N间的电场，接着通过s₂进入磁场．质子重力及质子间的相互作用均不计，质子在s₁处的速度看作零．
（1）若M、N间的电压U_MN=+U时，求质子进入磁场时速度的大小v．
（2）若M、N间接入如图乙所示的随时间t变化的电压U_MN=|U_Osint|（式中U=，周期T已知），且在质子通过板间电场区域的极短时间内板间电场视为恒定，则质子在哪些时刻自s₁处进入板间，穿出磁场后均能打到收集屏PQ上？
（3）在上述（2）问的情形下，当M、N间的电压不同时，质子从s₁处到打在收集屏PQ上经历的时间t会不同，求t的最大值．