2016届武汉市高三4月调考理综物理试题

武汉市2016届高中毕业生四月调研考试理科综合

物理试题 武汉市教育科学研究院命制 2016.4.15

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．如图所示，一汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统，系统以50Hz 的频率监视前方的交通状况。当车速v ≤10m/s 、且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动刹车”，使汽车避免与障碍物相撞。在上述条件下，若该车在不同路况下的“全力自动刹车”的加速度取4~6m/s 2之间的某一值，则“全力自动刹车”的最长时间为（C ）

A ．5s 3

B ．

25s 3

C ．2.5s

D ．12.5s

15．从A 点斜向上抛出一个小球，曲线ABCD 是小球运动的一段轨迹。建立如图所示的正交坐标系xOy ，x 轴沿水平方向，轨迹上三个点的坐标分别为A （-L ，0）、C （L ，0），D （2L ，3L ），小球受到的空气阻力忽略不计，轨迹与y 轴的交点B 的坐标为（B ）

A 、（0，2

L -

） B 、（0，-L ） C 、（0，32L -） D 、（0，-2L ）

16．一物体仅受重力和竖直向上的拉力作用，沿竖直方向向上做减速运动。此过程中物体速度的平方和上升高度的关系如图所示。若取h =0处为重力势能等于零的参考平面，则此过程中物体的机械能随高度变化的图象可能正确的是（D ）

17．如图所示，磁感应强度大小为B 的匀强磁场方向斜向右上方，与水平方向所夹的锐角为45o 。将一个34

金属圆环ab 置于磁场中，圆环的圆心为O ，半径为r ，两条半径oa 和0b 相互垂直，且oa 沿水平方向。当圆环中通以电流I 时，圆环受到的安培力大小为（A ）

A B ．32BIr π C ．BIr D ．2BIr

18．空间有一圆柱形匀强磁场区域，O 点为圆心。磁场方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从A 点沿图示箭头方向以速率v 射入磁场，30θ=?，粒子在纸面内运动，经过时间t 离开磁场时速度方向与半径OA 垂直。不计粒子重力。若粒子速率变为

2

v ，其它条件不变，粒子在圆柱形磁场中运动的时间为（C ）

A ．

2t B ．t C ．32t D ．2t 19．将四根完全相同的表面涂有绝缘层的金属丝首尾连接，扭成如图所示四种形状的闭合线圈，图中大圆半径均为小圆半径的两倍。将线圈先后置于同一匀强磁场中，线圈平面均与磁场方向垂直。若磁感应强度从B 增大到2B ，则线圈中通过的电量最小的是（BC ）

20．库仑定律是电磁学的基本定律。1766年英国的普里斯特利通过实验证实了带电金属空腔不仅对位于空腔内部的电荷没有静电力的作用，而且空腔内部也不带电。他受到万有引力定律的启发，猜想两个点电荷（电荷量保持不变）之间的静电力与它们的距离的平方成反比。1785年法国的库仑通过实验证实了两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比。下列说法正确的是（ABD）

A、普里斯特利的实验表明，处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电场处处为0

B、普里斯特利的猜想运用了“类比”的思维方法

C、为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，库仑精确测定了两个点电荷的电荷量

D、为了验证两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比，库仑制作了库仑扭秤装置

21．水星或金星运行到地球和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星凌日”。已知地球的公转周期为365天，若将水星、金星和地球的公转轨道视为同一平面内的圆轨道，理论计算得到水星相邻两次凌日的时间间隔为116天，金星相邻两次凌日的时间间隔为584天，则下列判断合理的是（BD）

A．地球的公转周期大约是水星的2倍

B．地球的公转周期大约是金星的1.6倍

C．金星的轨道半径大约是水星的3倍

D．实际上水星、金星和地球的公转轨道平面存在一定的夹角，所以水星或金星相邻两次凌日的实际时间间隔均大于题干所给数据

非选择题（含选考题），共174分

二．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．（5分）某同学用图甲所示的实验装置测量重力加速度。将电火花计时器固定在铁架台上，把纸带的下端固定在重锤上，纸带穿过电火花计时器，上端用纸带夹夹住，接通电源后释放纸带，纸带上打出一系列的点，所用电源的频率为50Hz。实验中该同学得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C进行测量，图乙中给出了这三个点到O点的距离。

（1）重力加速度的测量值为g= 9.75 m/s2（结果保留3位有效数字）；

（2）实验中该同学选择电火花计时器，而不选择电磁打点计时器，请从误差分析的角度说明选择电火花计时器的主要理由：纸带受到的阻力小些。

23．（10分）用下列器材测量电容器的电容：

一块多用电表，一台直流稳压电源，一个待测电容器（额定电压16V），定值电阻R1（阻值未知），定值电阻R2=150Ω，电流传感器、数据采集器和计算机，单刀双掷开关S，导线若干。

实验过程如下：

请完成下列问题：

（1）由图甲可知，电阻R1的测量值为100Ω。

（2）第1次实验中，电阻R1两端的最大电压U= 9 V。利用计算机软件测得i-t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3mA S ，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电容器的电容为C=3

4.710-

?F。（4）第2次实验中，电流随时间变化的i-t曲线应该是图丁中的虚线c（选填“b”、“c”或“d”），判断依据是根据i m=U m/R，因第2次实验的最大电流小些，故不是b；根据Q m=CU m，因两条曲线分别与坐标轴所围的面积相等，故不是d。

24．（12分）如图所示，“”型框置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，“”型框的三条边的长度均为L，电阻均为r，a、b两端连接阻值为R的电阻。“”型框绕轴ab以角速度ω逆时针（从上往下看）匀速转动，t=0时刻经过图示位置。规定回路中a d c b

→→→方向为电流的正方向，求

（1）通过电阻R的感应电流的表达式；

（2）当

5

6

t

π

ω

=时，通过电阻R的感应电流的大小和方向。

【解答】

（1）回路感应电动势的最大值：2m E B L ω= 2分 回路电流的最大值：3m m E I r R

=+ 2分 回路电流的瞬时值：sin m i I t ω= 2分 联立解得：2

sin 3B L i t r R

ωω=+ 2分 （2）当56t πω=时，2

23B L i r R ω=+（）

2分 电流沿逆时针方向（正方向或a d c b →→→） 2分

25．（20分）如图甲所示，质量为M =0.5kg 的木板静止在光滑水平面上，质量为m =1kg 的物块以初速度v 0=4m/s 滑上木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2，在物块滑上木板的同时，给木板施加一个水平向右的恒力F 。

当恒力F 取某一值时，物块在木板上相对于木板滑动的路程为s ，给木板施加不同大小的恒力F ，得到1F s

-的关系如图乙所示，其中AB 与横轴平行，且AB 段的纵坐标为1m -1。将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g =10m/s 2。

（1）若恒力F =0，则物块会从木板的右端滑下，求物块在木板上滑行的时间是多少？

（2）图乙中BC 为直线段，求该段恒力F 的取值范围及1

F s

-函数关系式。

【解答】

（1）以初速度v 0为正方向，物块的加速度大小：22m/s m a g μ== 1分 木板的加速度大小：24m/s M mg

a M μ== 1分

由图乙知，板长L =1m 2分 滑块相对木板的路程：2201122m M L v t a t a t =-

- 2分 联立解得：1s 1s 3t t == 1分

当t =1s 时，滑块的速度为2m/s ，木板的速度为4m/s ，而当物块从木板右端滑离时，滑块的速度不可能小于木板的速度，1s t =应舍弃，故所求时间为1s 3

t =。 1分

（2）①当F 较小时，物块将从木板右端滑下，当F 增大到某一值时物块恰好到达木板的右端，且两者具有共同速度v ，历时t 1，则：

M F mg a M

μ+'= 1分 011m M v v a t a t '=-=? 1分

00111+222

v v v v s t t t =

-= 1分 联立解得：134

F s += 2分 由图乙知，相对路程：1m s ≤ 代入解得：1N F ≥ 2分

②当F 继续增大时，物块减速、木板加速，两者在木板上某一位置具有共同速度；当两者共速后能保持相对静止（静摩擦力作用）一起以相同加速度a 做匀加速运动，则：

F a M m

=+ 1分 f ma = 1分

由于静摩擦力存在最大值，所以：max 2N f f mg μ==≤ 1分

联立解得：3N F ≤ 2分

③综述：BC 段恒力F 的取值范围是1N 3N F ≤≤，函数关系式是

134

F s +=。

（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后的方框涂黑。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）（5分）下列说法正确的是 BCE （填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）

A 、一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的

B 、在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力

C 、脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液

D 、土壤里有很多毛细管，如果要把地下的水分沿着它们引到地表，可以将地面的土壤锄松

E 、人们可以利用某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶来研究离子的渗透性，进而了解机体对药物的吸收等生理过程

（2）（10分）如图所示，粗细均匀的“T”型细管竖直放置，竖直管A 、B 的两端封闭，水平管C 的右端开口且与大气相通。当光滑活塞上不施加外力时，A 、B 两部分空气柱的长度均为30cm ，竖直

管中水银柱长度为15cm ，C 管中水银柱长度为4.2cm 。大气压p 0=75cmHg 。现用外力缓慢推动活塞，恰好将C 管中水银全部推入竖直管中；固定活塞，再将“T”型细管以水平管C 为轴缓慢转动900，求这时A 端空气柱的长度。

【解答】

图示初始状态下，A 管空气的压强1=70A p cmHg ，B 管空气的压强185B p =cmHg 2分 当“T”型细管水平时，A 、B 空气柱的压强相同设为p ，A 、B 空气柱的长度分别为22A B L L 、 对A ：112=A A A p L pL 2分

对B ：112=B B B p L pL 2分 两式相比得：2214=17

A B L L 由几何关系：223030 4.2A B L L +=+-（）

cm 2分 联立解得：L A2=25.2cm 2分

34．【物理── 选修3-4】（15分）

（1）（5分）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。下图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a 、b 是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是 ADE （填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）

A 、雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹

B 、水滴对a 光的临界角大于对b 光的临界角

C 、在水滴中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度

D 、在水滴中，a 光的波长小于b 光的波长

E 、a 、b 光分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距较小

（2）（10分）有两列简谐横波a 、b 在同一介质中分别沿x 轴正方向和负方向传播。两列波在t ＝0时刻的波形曲线如图所示，已知a 波的周期T a =1s 。求

（i ）两列波的传播速度；

（ii ）从t ＝0时刻开始，最短经过多长时间x =1.0m 的质点偏离平衡位置的位移为0.16m ？

【解答】

（i ）由图可知a 、b 两列波的波长分别为 2.5a λ=m ， 4.0b λ=m 2分 两列波在同种介质中的传播速度相同为a

a v T λ==2.5m/s 1分

（ii ）a 波的波峰传播到x =1.0m 的质点经历的时间：1a a a x m t v v

λ?+=

= 2分 b 波的波峰传播到x =1.0m 的质点经历的时间： 1.5b b b x n t v v λ?+== 2分 又：=a b t t t = 1分

联立解得：581m n -= （式中m 、n 均为正整数）

分析知，当m =5、n =3时，x =1.0m 的质点偏离平衡位置的位移为0.16m 时经过时间最短。 将m =5代入1a m t v

λ+=

解得：t =5.4s 2分

35．【物理── 选修3-5】（15分）

（1）（5分）在某些恒星内部，3个氦核（4

2He ）结合成1个碳核（126C ）。已知1个氦核的质量为m 1、1个碳核的质量为m 2，1个质子的质量为m p ，1个中子的质量为m n ，真空中的光速为c 。 （i ）核反应方程为 ；

（ii ）核反应的质量亏损为 ；

（iii ）碳核的比结合能为 。

【解答】

（i ）412263He C → （2分）

（ii ）123m m - （2分）

（iii ）

2n 2p (66)12m m c m +- （1分）

（2）（10分）在足够长的光滑水平面上有一个宽度为L 的矩形区域，只要物体在此区域内就会受到水平向右的恒力F 的作用。两个可视为质点的小球如图所示放置，B 球静止于区域的右边界，现将A 球从区域的左边界由静止释放，A 球向右加速运动，在右边界处与B 球碰撞（碰撞时间极短）。若两球只发生一次碰撞，且最终两球的距离保持

49

L 不变，求 （i ）A 、B 两球的质量之比；

（ii ）碰撞过程中A 、B 系统机械能的损失。

【解答】

（i ）设A 、B 质量分别为m A 、m B ，A 碰前速度为v 0，A 、B 碰后瞬间的速度大小分别为v A 、v B ： 由动量守恒定律：A 0B B A A m v m v m v =- ①1分 由题意知，碰后A 、B 速度大小相等、方向相反，设其大小为v ，则：A B ==v v v ②1分 碰前，对A 由动能定理：2A 012

FL m v = ③1分 碰后，设A 在区域内往复运动时间为t ，由动量定理：A 2Ft m v = ④2分 碰后，B 球向右做匀速运动：

49L vt = ⑤1分 联立解得：03

v v = B A 4m m = 2分 （ii ）碰撞过程中系统机械能损失：222A 0A B 111)222

E m v m v m v ?=-+（ ⑥1分 解得：49

E FL ?= 1分