2015届武汉市高三4月调考理综物理试题及答案 正版(cjm20150422)
卷型：A
武汉市2015届高中毕业生四月调研测试
理科综合试卷物理部分
武汉市教育科学研究院命制2015.3.29
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14～18题只有一项符合题目要求，第19～21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．在水平地面上的O点同时将甲、乙两块小石头斜向上抛出，甲、乙在同一竖直面内运动，其轨迹如图所示，A点是两轨迹在空中的交点，甲、乙运动的最大高度相同。若不计空气阻力，则下列判断正确的是（C）
A．甲先到达最大高度处
B．乙先到达最大高度处
C．乙先到达A点
D．甲先到达水平地面
15．17世纪，英国天文学家哈雷跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定的时间飞临地球，后来哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星围绕太阳公转的轨道是一个非常扁的椭圆，如图所示。从公元前240年起，哈雷彗星每次回归，中国均有记录。它最近一次回归的时间是1986年。从公元前240年至今，我国关于哈雷彗星回归记录的次数，最合理的是（B）
A．24次
B．30次
C．124次
D．319次
16．甲、乙两质点同时沿同一直线运动，速度随时间变化的v－t图象如图所示。关于两质点的运动
情况，下列说法正确的是（D）
A．在t =0时，甲、乙的运动方向相同
B．在0~t0内，乙的加速度先增大后减小
C．在0~2t0内，乙的平均速度等于甲的平均速度
D．若甲、乙从同一位置出发，则t0时刻相距最远
17．心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联，如图所示。心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接。在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，将可变电阻R的阻值调大的过
程中（C）
A．通过原线圈的电流不变，通过副线圈的电流不变
B．通过原线圈的电流不变，通过副线圈的电流变小
C．通过原线圈的电流变小，通过副线圈的电流变小
D．通过原线圈的电流变大，通过副线圈的电流变大
18．如图所示，边长为L的菱形由两个等边三角形abd和bcd构成，在三角形abd内存在垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场，在三角形bcd内存在垂直纸面向里的磁感应强度也为B的匀强磁场。一个边长为L的等边三角形导线框efg在纸面内向右匀速穿过磁场，顶点e始终在直线ab上，底边gf始终与直线dc重合。规定逆时针方向为电流的正方向，在导线框通过磁场的过程中，感应电流随位移变化的图象是（A）
19．如图所示，在匀强磁场中（磁场方向没有画出）固定一倾角为30°的光滑斜面，一根质量为m 的通电直导线垂直于纸面水平放置在斜面上，直导线恰好能保持静止，电流方向垂直于纸面向里，已知直导线受到的安培力和重力大小相等，斜面对直导线的支持力大小可能是（重力加速度大小为g）（AD）
A．0 B．mg C mg D
20．两点电荷q1、q2固定在x轴上，在+x轴上每一点的电势 随x变化的关系如图所示，其中x=x0
处的电势为零，x =x 1处的电势最低。下列说法正确的是（BD ） A ．x =x 0处的电场强度为零 B ．x =x 1处的电场强度为零 C ．q 1带正电、q 2带负电 D ．q 1的电荷量比q 2的大
21．如图所示，一根长度为2L 、质量为m 的绳子挂在定滑轮的两侧，左右两边绳子的长度相等。绳子的质量分布均匀，滑轮的质量和大小均忽略不计，不计一切摩擦。由于轻微扰动，右侧绳从静止开始竖直下降，当它向下运动的位移为x 时，加速度大小为a ，滑轮对天花板的拉力为T 。已知重力加速度大小为g ，下列a-x 、T-x 关系图线正确的是（BD ）
第Ⅱ卷
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题～第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题～第40题为选考题，考生根据要求做答。 （一）必考题（共129分）
22．（6分）图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。两个质量各为m A 和m B （）的小物块A 和B 分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，用手拉住物块B ，使它与地面接触，用米尺测量物块A 的底部到地面的高度h 。释放物块B ，同时用秒表开始计时，当物块A 碰到地面时，停止计时，记下物块A 下落的时间t 。当地的重力加速度为g 。
（1）在物块A 下落的时间t 内，物块A 、B 组成的系统减少的重力势能= ，增加的动能= 。改变m A 、m B 和h ，多次重复上述实验，若在实验误差范围内=
均成立，则可初步验证机械能守恒定
A B m m >p E ?k E ?p E ?k E
?
律。
（2）为提高实验结果的准确程度，可以尽量减小定滑轮的质量，将定滑轮的转动轴涂抹润滑油，选取受力后相对伸长尽量小的轻质软绳。请写出两条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议：
。 22．（6分）
（1） 2分 2分 （2）对同一高度h 进行多次测量取平均值，对同一时间t 进行多次测量取平均值，对物块A 或B 的质量进行多次测量取平均值，选择质量相对定滑轮较大的物块A 、B ，使A 静止后再释放B ，等等。 2分
23．（9分）某实验小组用下列器材设计了如图1所示的欧姆表电路，通过调控电键S 和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”、“×10”两种倍率。 A ．干电池：电动势E =1.5V ，内阻r =0.5Ω B ．电流表mA ：满偏电流I g =1mA ，内阻R g =150Ω C ．定值电阻R 1 =1200Ω
D ．电阻箱R 2：最大阻值999.99Ω
E ．电阻箱R 3：最大阻值999.99Ω
F ．电阻箱R 4：最大阻值9999Ω
G ．电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干
（1）该实验小组按图1正确连接好电路。当电键S 断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R 2，使电流表达到满偏电流，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻，则= 1500 Ω，欧姆表的倍率是 “×10” （选填“×1”、“×10”）。 （2）闭合电键S ：
()A B m m gh -2
2
2()A B m m h t
+R 内R 内
第一步：调节电阻箱R 2和R 3，当R 2= 14.5 Ω且R 3= 150 Ω时，再将红、黑表笔短接，电流表再次达到满偏电流。
第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R 4，调节R 4，当电流表指针指向图2所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为 50 Ω； 23．（9分）
（1）1500（2分） ×
10（2分） （2）14.5 150 （共3分，对1个给2分，对2个给3分）
50（2分）
24．（14分）如图所示，半径为R 的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO /
转动，水平虚线AB 、CD 互相垂直，一电荷量为+q 的可视为质点的小物块置于距转轴r 处，空间有方向A 指向B 的匀强电场。当圆盘匀速转动时，小物块相对圆盘始终静止。小物块转动到位置I （虚线AB 上）时受到的摩擦力为零，转动到位置II （虚线CD 上）时受到的摩擦力为f 。求： （1）圆盘边缘两点间电势差的最大值；
（2）小物块由位置I 转动到位置II 克服摩擦力做的功。
24．（14分）解答：
（1）设圆盘转动的角速度为ω，场强大小为E ，小物块质量为m ，由牛顿第二定律 在位置Ⅰ：2qE m r ω= 2分
2m r ω= 4分
圆盘边缘两点间电势差的最大值：2U ER = 2分
联立解得：U q
=
2分 （2）设小物块由Ⅰ转动到Ⅱ克服摩擦力做的功为f W ，由动能定理：0f qEr W -= 2分
解得：2
f W = 2分
25．（18分）如图所示，在纸面内有一条过原点O 的虚线MN ，MN 与x 轴正方向的夹角为30o ，在
MN 上有一点A ，OA =L ，在x 轴上有一点C ，坐标为(
26
c x L =+。空间有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，虚线MN 是它们的理想边界，区域Ⅰ的磁感应强度的大小为B 。在原点O 处有一粒子源，可在纸面内向区域Ⅰ发射质量相同、电荷量相同、速率不同的正粒子，正粒
子的速度方向与MN 的夹角α在0π的范围内。其中，一入射方向为030α=、速度大小为v 0的
粒子射入区域Ⅰ，从A 点第一次进入区域Ⅱ，从C 点第一次穿过x 轴。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。
（1）求区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小B 2；
（2）速度方向与MN 的夹角o 30α=的所有粒子中，有些粒子能够通过A 点，求这些粒子的速度大小；
（3）粒子源射出的所有粒子中，有些粒子不能穿过x 轴，求这些粒子的速度方向与MN 的夹角α应满足的条件。
25．（18分）解答：
（1）当o 30α=时，设速度为v 0的粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中做圆周运动的圆心分别为1O 、2O ，轨道半径分别为r 10、r 20，由牛顿第二定律：0
10mv r qB
= ①2分 0
202
mv r qB =
②2分 粒子从A 点沿x 轴正方向进入磁场Ⅱ，在直角1O AD ?中：100
2sin 30
L
r L =
= ③1分 在直角2O CE ?
中：2
22
2020C ()()22
L r r x L =-
+- ④1分 由④解得：202
3
r L =
由①②③④解得：23
2B B =
1分 0
m BL q v = ⑤ （2）当030α=时，速率为v 的粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中做圆周运动的半径分别为r 1、r 2，由半径公式： 1mv
r qB
= 22mv r qB =
解得：212
3
r r =
⑥2分 ⅰ.若粒子从磁场Ⅰ向Ⅱ运动穿过A 点，由几何关系：12(1)L nr n r =-- ⑦1分
联立解得：：0
3(1,2...)2
v v n n =
=+ 1分
ⅱ.若粒子从磁场Ⅱ向Ⅰ运动穿过A 点，由几何关系：12()L n r r =- ⑧1分 联立解得：0
3(1,2...)v v n n
=
= 1分
（3）设粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中做圆周运动的圆心分别为3O 、4O ，由几何关系：
12sin OP r α= 1分
0sin30PG OP = 1分
∠O 4PG =030α- 1分
022cos(30)PG r r α≥+- 1分
联立解得：sin 12
αα≥+
故：090α≥ 1分
说明：若考生由图推理得出α增大到90o 时，H 点将上移至x 轴，故090α≥，给5分。
（二）选考题：共45分。请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答，并用2B 铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。 33．[物理——选修3-3]（15分）
（1）（6分）若以V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M 表示水的摩尔质量，M 0表示一个水分子的质量，
V 0表示一个水分子的体积，N A 表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是 ACE （填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)。 A ． B ． C ． D ． E ．
（2）（9分）如图1所示，左端封闭、内径相同的U 形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为L =20cm 的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长。已知大气压强为p 0=75cmHg 。
i ．若将装置翻转180o ，使U 形细玻璃管竖直倒置（水银未溢出），如图2所示。当管中水银静止时，求左管中空气柱的长度；
M
V ρ
=0A V V N =
0A M M N =A 0M N V ρ=A 0
V
N M ρ
=
ii ．若将图1中的阀门S 打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S ，右管水银面下降了H =35cm ，求左管水银面下降的高度。 （2）（9分）解答：
i ．设左管中空气柱的长度增加h ，由玻意耳定律：00(2)()p L p h L h =-+ 2分 代入数据解得：h =0或h =17.5cm
所以，左管中空气柱的长度为20cm 或37.5cm 2分
ii ．设左管水银面下降的高度为x ，左、右管水银面的高度差为y ，由几何关系：x y H += 1分 由玻意耳定律：00()()p L p y L x =-+ 2分 联立两式解得：2607000x x +-=
解方程得：x =10cm x = -70cm （舍去） 2分 故左管水银面下降的高度为10cm
34．[物理——选修3-4]（15分）
（1）（6分）如图所示，自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、足够长的竖立的长方体玻璃砖和光屏，BC 、MN 、PQ 三个表面相互平行。一点光源可沿着圆弧BAC 移动，从点光源发出的一束白光始终正对圆心O 射入半圆形玻璃砖，经过长方体玻璃砖后，打在光屏上。已知玻璃对红光的折射率为n =1.513，若不考虑光在各个界面的反射，则下列说法正确的是 BCE （填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)。
A ．点光源从
B 移动到
C 的过程中，光屏上总有彩色光斑
B ．点光源从B 移动到
C 的过程中，光屏上红色光斑的移动速率比紫色光斑的小 C ．点光源在A 点时，光屏上红色光斑在紫色光斑的上方
D ．点光源在A 点时，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向上移动
E ．点光源在A 点时，若将光屏稍向右平移，光屏上红色光斑与紫色光斑的间距将增大
（2）（9分）如图1所示，用一根不可伸长的轻质细线将小球悬挂在天花板上的O 点，现将小球拉离平衡位置，使细线与竖直方向成一夹角（该夹角小于50
）后由静止释放。小球的大小和受到的空气阻力忽略不计。
ⅰ．证明小球的运动是简谐运动；
ⅱ．由传感器测得小球偏离平衡位置的位移随时间变化的规律如图2所示，求小球运动过程中的最大速度值。
（2）（9分）解答：
ⅰ．设小球偏角为θ时离开平衡位置的位移为x ，摆长为L ，o 5θ<，则：
x L θ= 1分 sin θθ≈ 1分
小球受到的回复力：sin F mg θ= 1分 联立解得：mg
F x L
=
1分 且因F 与x 方向相反，故小球做简谐运动。
ⅱ．由图2可知摆球的振幅A =0.08m ，周期T =2s 1分
以摆球为研究对象：由周期公式：2T = 1分 由机械能守恒：2
max 1(1cos )2
mgL mv θ-=
1分 由三角函数知识：2
2
1cos 2sin 2
2
θ
θθ-=≈
由圆的知识：A
L
θ=
1分 联立解得：max 0.08m/s v π= 1分 说明：若用22max 1122kA mv =解答或对2sin x A t T
π
=（m ）求导得max 0.08m/s v π=，算对。
35．[物理——选修3-5]（15分）
（1）（6分）如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c 、d 连接。用一定频率的单色光a 照射光电管时，灵敏电流计G 的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b 照射该光电管时，灵敏电流计G 的指针不偏转。下列说法正确的是 ABD （填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)。
A ．a 光的频率一定大于b 光的频率
B ．电源正极可能与c 接线柱连接
C ．用b 光照射光电管时，一定没有发生光电效应
D ．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由G e f →→
E ．若增加a 光的强度，则单位时间内逸出的光电子数增加，逸出的光电子最大初动能变大
（2）（9分）用质子流轰击固态的重水2D O ，当质子和重水中的氘核发生碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成3
2He 核的核反应。 ⅰ．写出质子流轰击固态的重水2D O 的核反应方程；
ⅱ．当质子具有最小动能E 1=1.4MeV 时，用质子流轰击固态的重水2D O （认为氘核是静止的）可发生核反应；若用氘核轰击普通水的固态冰（认为质子是静止的）时，也能发生同样的核反应，求氘核的最小动能E 2。已知氘核质量等于质子质量的2倍。 35（2）（9分）解答：
ⅰ．1
2
3
112H D He +→ 2分
ⅱ．设质子、氘核的质量分别为m 、M ，当质子和氘核发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大。由动量守恒：0()mv m M v =+ 1分 质子轰击氘核损失的动能：221011
()22
E mv m M v ?=
-+ 1分 2
1012
E mv =
解得：11M
E E M m ?=
+ 同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能：22m
E E M m
?=
+ 2分
由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应相同，故发生核反应所需的能量相同，由题意：
12E E ?=? 1分
12
m M = 联立解得：2E =2.8MeV 2分