普通高等学校2018届高三招生全国统一考试模拟(四)理科综合物理试题(解析版)

普通高等学校2018届高三招生全国统一考试模拟（四）理科综合试题

一、选择题（1—5单选，6-8多选）

1. 自由落体运动是指物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动，是匀变速直线运动中的一个特例。关于对自由落体运动的研究下列说法正确的是

A. 伽利略测定了铜球在斜面上运动的位移与时间，进而得出了速度随位移均匀增大的结论

B. 亚里士多德认为物体下落速度和下落时间成正比

C. 伽利略应用数学计算的方法得出做自由落体运动的物体通过的位移与速度的二次方成正比

D. 伽利略研究铜球在斜面上运动并做出合理外推，进而得出小球自由下落的速度与时间成正比

【答案】D

【解析】A：伽利略测定了铜球在斜面上运动的位移与时间，进而得出了铜球在斜面上位移与时间的关系而不是速度随位移均匀增大的结论。故A项错误。

B：亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落快，而不是物体下落速度和下落时间成正比。故B项错误。

C：伽利略通过实验推理和数学计算得出做自由落体运动的物体通过的位移与时间的二次方成正比。故C项错误。

D：伽利略研究铜球在斜面上运动并做出合理外推，进而得出小球自由下落的速度与时间成正比。故D项正确。

点睛：知道物理学史，知道物理学家在对应科学研究中的主要步骤和采用的物理方法。

2. 碳14的衰变周期如图所示，其中2个半衰期的时间为11460年。1g碳14经22920年的衰变，衰变的碳14质量约为

A. 0.0625 g B. 0.25 g C. 0.5 g D. 0.9375 g

【答案】D 【解析】由题意，2个半衰期的时间为11460年，则半衰期为5730年。1g碳14经22920年的衰变剩余质量，则衰变的碳14质量约为。故D项正确。

3. 某个可看成质点的带正电物体静止于绝缘光滑水平面上，水平面内存在一匀强电场，以物体所在的位置为原点在水平面内建立直角坐标系。在第一象限内对物体施加一与x轴正方向成30°角的作用力F，使带电物体沿y轴正方向运动。已知带电物体的电荷量为+q，则下列说法正确的是

A. 电场强度方向可以是任意的

B. 电场强度的最小值为

C. 整个运动过程中，电场力可能不做功

D. 整个运动过程中，电势能一定减少

【答案】C

【解析】A：带电物体沿y轴正方向运动，则物体所受合外力沿y轴正方向。电场力沿x轴负方向的分力应为，且沿y轴负方向的分力小于等于或沿y轴方向的分力为y轴正方向，俯视图如图所示

由此可知电场力的方向在y轴正方向和F的反方向之间变化。故A项错误。

B：电场力的最小值是，电场强度的最小值为。故B项错误。

CD：当电场力与y轴垂直时，电场力不做功，电势能保持不变。故C项正确，D项错误。

点睛：采用正交分解的方法研究物体受力的情况时，将力分解为合力方向与垂直合力方向。

4. 如图所示，空间内存在半径为r的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B。在磁场边界上有一粒子源S，粒子源以相同的速率v沿纸面向磁场中各个方向发射比荷的粒子，不计粒子重力，这些粒子射出磁场时偏离射入方向的最大角度为

A. B. C. D.

【答案】C

【解析】粒子在磁场中运动时洛仑兹力提供向心力得，则粒子在磁场中运动的轨道半径，圆形匀强磁场的半径为r，轨迹一定是劣弧，粒子射出磁场时偏离射入方向的最大时，粒子在磁场中运动轨迹的弦最长，而弦最长为圆形磁场的直径，如图所示

由几何关系得粒子射出磁场时偏离射入方向的最大角度为。故C项正确，ABD三项错误。

点睛：当粒子在有界磁场中轨迹是劣弧时，粒子射出磁场时偏离射入方向的最大，粒子在磁场中运动轨迹的弦最长。

5. 教师在课堂上做了两个小实验，让小明同学印象深刻。第一个实验叫做“旋转的液体”，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿内壁边缘放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如果把玻璃皿放在磁场中，液体就会旋转起来，如图甲所示。第二个实验叫做“振动的的弹簧”，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后，发现弹簧不断地上下振动，如图乙所示。关于这两个实验的说法正确的是

A. 图甲中，如果只改变N、S极位置，液体的旋转方向不变 B. 图甲中，如果只改变电源的正负极，液体的旋转方向不变

C. 图乙中，如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断地上下振动

D. 图乙中，如果将水银换成纯酒精，依然可以观察到弹簧不断地上下振动

【答案】C

【解析】图甲中，仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方向肯定改变，液体的旋转方向要改变，故AB均错误；图乙中，当有电流通过弹簧时，构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场，根据安培定则知，各圈导线之间都产生了相互的吸引作用，弹簧就缩短了，当弹簧的下端离开水银后，电路断开，弹簧中没有了电流，各圈导线之间失去了相互吸引力，弹簧又恢复原长，使得弹簧下端又与水银接触，弹簧中又有了电流，开始重复上述过程，可以观察到弹簧不断上下振动；如果改变电源的正负极，依然可以观察到弹簧不断上下振动；但是如果将水银换成酒精，酒精不导电，则弹簧将不再上下振动，故选项C正确，D错误；故选C.

6. 一小型交流发电机的电枢为正方形线圈，线圈匝数为N，边长为L，以其中一条边为轴在磁壁应强度大小为B的匀强磁场中匀速转动，磁场方向与转轴垂直。发电后通过原副线圈匝数比为的理想变压器给小灯泡供电，小灯泡能正常发光。若小灯泡的额定电流为I、额定功率为P，输电线和线圈电阻均不计，则下列说法正确的是

A. 线圈磁通量的最大值为

B. 小型发电机的输出电压为

C. 线圈在磁场中转动的角速度为

D. 线圈平面与磁感应强度方向的夹角为30°时，产生的瞬时感应电动势为

【答案】CD

【解析】A：线圈磁通量的最大值，故A项错误。

B：小灯泡的额定电流为I、额定功率为P，则副线圈两端电压；据可得，小型发电机的输出电压。故B项错误。 C：小型发电机产生感应电动势的最大值，且，可得：。故C项正确。

D：线圈平面与磁感应强度方向的夹角为30°时，产生的瞬时感应电动势。故D项正确。

7. 如图所示，两平行金属板水平放置，间距为d。质量为m的带正电小球置于两平行金属板中间且处于平衡状态。现给带电小球一竖直向上的瞬时冲量I，同时将两极板所带电荷的电性互换，电量保持不变，带电小球向上运动刚好到达上极板。在上述运动过程中(重力加速度为g)下列说法正确的是

A. 所用的时间为

B. 电场力对带电小球的冲量大小为

C. 重力对带电小球的冲量大小为

D. 带电小球开始运动时电场力的功率为

【答案】ABD

【解析】A：质量为m的带正电小球置于两平行金属板中间且处于平衡状态，由此可得；将两极板所带电荷的电性互换，电量保持不变，带电小球所受合力变为；由动量定理得，解得。故A项正确。

B：由于，电场力对带电小球的冲量大小为。故B项正确。

C：重力对带电小球的冲量大小为，故C项错误。

D：在带电小球开始运动时电场力的功率，又，解得。故D项正确。

8. 天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍。若已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，引力常量为G。则由以上条件可得出的物理量为

A. 两颗恒星运行的角速度 B. 两颗恒星运行的线速度

C. 两颗恒星运行的轨道半径

D. 两颗恒星的总质量

【答案】AD

【解析】A：双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星运行的角速度。故A项正确。

BCD：据万有引力定律和圆周运动规律可得、、，可得。两颗恒星的质量关系和半径关系未知，求不出两颗恒星运行的线速度、两颗恒星运行的轨道半径。故BC两项错误，D项正确。

点睛：知道双星模型中引力半径与运动半径不同，能熟练写出、、，然后据题意分析求解问题。

二、实验题（2小题）

9. 某同学用小球摆动的方法验证机械能守恒定律。实验装置如图所示，用不可伸长的细线一端穿过中间带有小孔的金属球并固定，将细线的另一端固定在铁架台上的悬点O，O点的正下方固定一光电门，接好光电计时器。

小球下端固定宽度d=1cm的遮光板，小球摆动到最低点时遮光板刚好通过光电门。实验时将细线拉至水平时恰好对准量角器的0刻度，然后自由释放。已知小球的质量m=50g，从悬点到球心的距离L=1m，小球直径为D(L＞＞D)，下表中记录了小球分别从不同角度释放时的角度和遮光板通过光电门的时间。

回答下列问题：

(1)小球从60°角度释放时，小球经过光电门的速度大小为______m/s(结果保留三位有效数字)。

(2)小球从0°角度释放时，下落到最低点的过程中，小球重力势能的减少量为_____J，动能的增加量为_____J。(g取，结果保留两位有效数字)

(3)任何实验都存在实验误差，写出本实验减小误差的方法：_____________ ，________________(至少两条)。

【答案】 (1). 1.55 (2). 0.49 (3). 0.48 (4). 多次测量取平均值 (5). 增加小球的质量

【解析】(1) 小球从60°角度释放时，小球经过光电门的速度大小

(2)小球从0°角度释放时，下落到最低点的过程中，小球重力势能的减少量

小球到最低点速度，小球从0°角度释放时，下落到最低点的过程中，动能的增加量

(3) 任何实验都存在实验误差，写出本实验减小误差的方法：增加小球的质量、多次测量取平均值、减小遮光板的宽度等。

点睛：实验减小误差的方法：用遮光板测速度时，可减小遮光板的宽度；减小空气阻力带来影响时，可增加小球的质量；减小偶然误差时，可多次测量取平均值。

10. 某研究性学习小组为了描绘小灯泡L(额定电压2.5V，额定功率0．75W)的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：

电流表 (量程为3A，内阻约为)

电流表 (量程为200mA，内阻为)

电压表 (量程为3V，内阻约为)

电压表 (量程为15V，内阻约为)

滑动变阻器 (最大阻值为，允许通过的最大电流为1A)

滑动变阻器 (最大阻值为，允许通过的最大电流为100mA)