2018年普通高等学校招生全国统一考试·全国Ⅲ卷理科综合物理试题

2018年普通⾼等学校招⽣全国统⼀考试·全国Ⅲ卷理科综合物理试题二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。

在每小题给出的4个选项中，第14~18题只有一个选项符合题目要求，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. 1934年，约里奥—居里夫妇⽤α粒子轰击铝核2713Al ，产⽣了第⼀个⼈⼯放射性核素X ：α＋2713Al →n ＋X.X 的原子序数和质量数分别为( ) A ．15和28 B ．15和30C ．16和30D ．17和3115. 为了探测引⼒波，“天琴计划”预计发射地球卫星P ，其轨道半径约为地球半径的16倍；另⼀地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4倍．P 与Q 的周期之比约为( ) A ．2∶1 B ．4∶1 C ．8∶1D ．16∶116. ⼀电阻接到方波交流电源上，在⼀个周期内产⽣的热量为Q 方；若该电阻接到正弦交流电源上，在⼀个周期内产⽣的热量为Q 正.该电阻上电压的峰值均为u 0，周期均为T ，如图所示.则Q 方∶Q 正等于( )A.1∶ 2B.2∶1 ∶2D.2∶117. 在⼀斜面顶端，将甲、乙两个小球分别以v 和v2的速度沿同⼀方向水平抛出，两球都落在该斜面上．甲球落⾄斜面时的速率是乙球落⾄斜面时速率的( ) A ．2倍 B ．4倍C ．6倍D ．8倍18. 甲、乙两⻋在同⼀平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动．甲、乙两⻋的位置x 随时间t 的变化如图所示．下列说法正确的是( )A ．在t 1时刻两⻋速度相等B ．从0到t 1时间内，两⻋走过的路程相等C ．从t 1到t 2时间内，两⻋走过的路程相等D ．在t 1到t 2时间内的某时刻，两⻋速度相等19. 地下矿井中的矿⽯装在矿⻋中，⽤电机通过竖井运送到地面．某竖井中矿⻋提升的速度⼤小v 随时间t 的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的⼤小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等．不考虑摩擦阻⼒和空⽓阻⼒．对于第①次和第②次提升过程，( )A ．矿⻋上升所⽤的时间之比为4∶5B ．电机的最⼤牵引⼒之比为2∶1C ．电机输出的最⼤功率之比为2∶1D ．电机所做的功之比为4∶520. 如图甲，在同⼀平面内固定有⼀长直导线PQ 和⼀导线框R ，R 在PQ 的右侧.导线PQ 中通有正弦交流电i ，i 的变化如图乙所示，规定从Q 到P 为电流正方向.导线框R 中的感应电动势( )A.在t ＝T4时为零B.在t ＝T2时改变方向C.在t ＝T2时最⼤，且沿顺时针方向D.在t ＝T 时最⼤，且沿顺时针方向21. 如图，⼀平⾏板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平；两微粒a 、b 所带电荷量⼤小相等、符号相反，使它们分别静⽌于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等．现同时释放a 、b ，它们由静⽌开始运动．在随后的某时刻t ，a 、b 经过电容器两极板间下半区域的同⼀水平面．a 、b 间的相互作⽤和重⼒可忽略．下列说法正确的是( )A ．a 的质量比b 的⼤B ．在t 时刻，a 的动能比b 的⼤C ．在t 时刻，a 和b 的电势能相等D ．在t 时刻，a 和b 的动量⼤小相等三、非选择题：共174分。

第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。

第33~38题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共129分。

22. （6分）甲、乙两同学通过下面的实验测量⼈的反应时间．实验步骤如下：(1) 甲⽤两个⼿指轻轻捏住量程为L 的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把⼿放在尺的下端(位置恰好处于L 刻度处，但未碰到尺)，准备⽤⼿指夹住下落的尺．(2) 甲在不通知乙的情况下，突然松⼿，尺子下落；乙看到尺子下落后快速⽤⼿指夹住尺子．若夹住尺子的位置刻度为L 1，重⼒加速度⼤小为g ，则乙的反应时间为 (⽤L 、L 1和g 表示)．(3) 已知当地的重⼒加速度⼤小为g ＝9.80 m/s 2，L ＝30.0 cm ，L 1＝10.4 cm ，乙的反应时间为 s ．(结果保留2位有效数字)(4) 写出⼀条能提高测量结果准确程度的建议： .23. （9分）⼀课外实验小组⽤如图所示的电路测量某待测电阻R x 的阻值．图中R 0为标准定值电阻(R 0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表；S 1为单刀开关，S 2为单刀双掷开关；E 为电源；R 为滑动变阻器．采⽤如下步骤完成实验： (1) 按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线．(2) 将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S 1.(3) 将开关S 2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U 1；然后将S 2掷于2端，记下此时电压表的示数U 2.(4) 待测电阻阻值的表达式R x ＝________(⽤R 0、U 1、U 2表示)． (5) 重复步骤(3)(6) 利⽤上述5次测量所得U 2U 1的平均值，求得R x ＝________Ω.(保留1位小数)24. （12分）如图，从离子源产⽣的甲、乙两种离子，由静⽌经加速电压U 加速后在纸面内水平向右运动，自M 点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直．已知甲种离子射入磁场的速度⼤小为v 1，并在磁场边界的N 点射出；乙种离子在MN 的中点射出；MN 长为l .不计重⼒影响和离子间的相互作⽤．求： (1) 磁场的磁感应强度⼤小； (2) 甲、乙两种离子的比荷之比．25.（20分）如图，在竖直平面内，⼀半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为圆心，OA和OB之间的夹⻆为α，sin α＝35.⼀质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落⾄水平轨道；在整个过程中，除受到重⼒及轨道作⽤⼒外，小球还⼀直受到⼀水平恒⼒的作⽤．已知小球在C点所受合⼒的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压⼒恰好为零．重⼒加速度⼤小为g.求：(1)水平恒⼒的⼤小和小球到达C点时速度的⼤小；(2)小球到达A点时动量的⼤小；(3)小球从C点落⾄水平轨道所⽤的时间．（二）选考题：共45分。

请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。

如果多做，则每科按所做的第一题计分。

33.【物理——选修3-3】（15分）(1)（5分）如图，⼀定量的理想⽓体从状态a变化到状态b，其过程如p－V图中从a到b的直线所示.在此过程中()A.⽓体温度⼀直降低B.⽓体内能⼀直增加C.⽓体⼀直对外做功D.⽓体⼀直从外界吸热E.⽓体吸收的热量⼀直全部⽤于对外做功(2)（10分）如图所示，在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有⼀段水银柱，水银柱的两端各封闭有⼀段空⽓．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空⽓柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边⽓体的压强为12.0 cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有⽓体从管的⼀边通过水银逸入另⼀边．求U形管平放时两边空⽓柱的长度．在整个过程中，⽓体温度不变．34.【物理——选修3-4】（15分）(1)（5分）⼀列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示．已知该波的周期T>0.20 s．下列说法正确的是()A．波速为0.40 m/sB．波长为0.08 mC．x＝0.08 m的质点在t＝0.70 s时位于波谷D．x＝0.08 m的质点在t＝0.12 s时位于波谷E．若此波传入另⼀介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m(2)（10分）如图，某同学在⼀张水平放置的⽩纸上画了⼀个小标记“·”(图中O点)，然后⽤横截面为等边三⻆形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上.D位于AB边上，过D点作AC边的垂线交AC于F.该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察，恰好可以看到小标记的像；过O点作AB边的垂线交直线DF于E；DE＝2cm，EF＝1 cm.求三棱镜的折射率.(不考虑光线在三棱镜中的反射)2018年普通⾼等学校招⽣全国统⼀考试·全国Ⅲ卷理科综合物理试题参考答案与解析14. 答案：B解析：将核反应方程式改写成42He ＋2713Al →10n ＋X ，由电荷数和质量数守恒知，X 应为3015X. 15. 答案：C解析：由G Mmr 2＝mr 4π2T 2知，T 2r 3＝4π2GM ，则两卫星T P 2T Q 2＝r P 3r Q3.因为r P ∶r Q ＝4∶1，故T P ∶T Q ＝8∶1. 16. 答案：D解析：由有效值概念知，一个周期内产生热量Q 方＝u 02R ·T 2＋u 02R ·T 2＝u 20R T ，Q 正＝U 有效2R T ＝(u 02)2RT ＝12·u 02R T ，故知，Q 方∶Q 正＝2∶1. 17. 答案：A解析：如图所示，可知：x ＝v t ， x ·tan θ＝12gt 2v y ＝gt ＝2tan θ·v则落至斜面的速率v 落＝v 2＋v y 2＝v 1＋4tan 2θ，即v 落∝v ，甲、乙两球抛出速度为v 和v2，则可得落至斜面时速率之比为2∶1. 18. 答案：CD解析：x －t 图象的斜率表示速度，则可知t 1时刻乙车速度大于甲车速度，A 错误；由两图线的纵截距知，出发时甲在乙前面，t 1时刻图线相交表示两车相遇，可得0到t 1时间内乙车比甲车多走了一段距离，B 项错误；t 1和t 2时刻两图线都相交，表明两车在两个时刻均在同一位置，从t 1到t 2时间内，两车走过的路程相等，在t 1到t 2时间内，两图线有斜率相等的一个时刻，该时刻两车速度相等，C 、D 项正确． 19. 答案：AC解析：由图线①知，上升总高度h ＝v 02·2t 0＝v 0t 0.由图线②知，加速阶段和减速阶段上升高度之和h 1＝v 022·⎝⎛⎭⎫t 02＋t 02＝14v 0t 0匀速阶段：h －h 1＝12v 0·t ′，解得t ′＝32t 0故第②t 02＋32t 0＋t 02＝52t 0，两次上升所用时间之比为2t 0∶52t 0＝4∶5，A 项正确；由于加速阶段加速度相同，故加速时牵引力相同，B 项错误； 在加速上升阶段，由牛顿第二定律知，F －mg ＝ma ，F ＝m (g ＋a ) 第①次在t 0时刻电机输出功率最大，功率P 1＝F ·v 0，第②次在t 02时刻，功率P 2＝F ·v 02，第②次在匀速阶段P 2′＝F ′·v 02＝mg ·v 02<P 2，可知，电机输出的最大功率之比P 1∶P 2＝2∶1，C 项正确；由动能定理知，两个过程动能变化量相同，克服重力做的功相同，故两次电机做的功也相同，D 项错误． 20. 答案：AC解析：在t ＝T4时，i －t 图线斜率为0，即磁场变化率为0，由E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S 知，E ＝0，A 项正确；在t ＝T 2和t ＝T 时，i－t 图线斜率的绝对值最大，在t ＝T 2和t ＝T 时感应电动势最大.在T 4到T2之间，电流由Q 向P 减弱，导线在R 处产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱，由楞次定律知，R 产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里，即R 中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在T 2到3T 4之间，R 中电动势也为顺时针方向，在34T 到T 之间，R 中电动势为逆时针方向，C 项正确，B 、D 项错误. 21. 答案：BD解析：经时间t ，a 、b 经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，则x a >x b ，根据x ＝12at 2，得a a >a b ，又由a ＝Fm知，m a <m b ，A 项错误；经时间t 到下半区域的同一水平面，则电场力做功W a >W b ，由动能定理知，a 的动能比b 的动能大，B 项正确；a 、b 处在同一等势面上，根据E p ＝q φ知，a 、b 的电势能绝对值相等，符号相反，C 项错误；根据动量定理Ft ＝p －p 0，则经过时间t ，a 、b 的动量大小相等，D 项正确． 22. 答案：(2)2(L －L 1)g(3)0.20 (4)多次测量取平均值；初始时乙的⼿指尽可能接近尺子解析：(2)根据自由落体运动的规律，得L －L 1＝12gt 2，解得t ＝2(L －L 1)g. (3)将g ＝9.80 m/s 2，L ＝30.0 cm ＝0.300 m ，L 1＝10.4 cm ＝0.104 m ，代入t ＝2(L －L 1)g得t ＝0.20 s. (4)建议：多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子．23. 答案：(1)实物连线如图 (4)⎝⎛⎭⎫U 2U 1－1R 0 (6)48.2解析：(1)根据原理图，沿电流的流向依次连接． ①先将E 、R 、S 1连接起来，组成闭合回路． ②将R 0、R x 与R 连接起来． ③将、S 2与R x 连接起来．(4)由于为理想电压表，故S 2接1、或接2时流过R 0、R x 的电流相等．根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点得U 1R 0＝U 2R 0＋R x 解得R x ＝⎝⎛⎭⎫U 2U 1－1R 0 (6)根据表中数据可得U 2U 1的平均值为3.41，代入可得R x ＝48.2 Ω.24. 答案：(1)4Ul v 1(2)1∶4解析：(1)设甲种离子所带电荷量为q 1、质量为m 1，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R 1，磁场的磁感应强度大小为B ，由动能定理有q 1U ＝12m 1v 12①由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q 1v 1B ＝m 1v 12R 1②由几何关系知2R 1＝l ③由①②③式得B ＝4Ul v 1④(2)设乙种离子所带电荷量为q 2、质量为m 2，射入磁场的速度为v 2，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R 2.同理有q 2U ＝12m 2v 22⑤q 2v 2B ＝m 2v 22R 2⑥由题给条件有2R 2＝l2⑦由①②③④⑤⑥⑦式得，甲、乙两种离子的比荷之比为q 1m 1∶q 2m 2＝1∶4⑧25. 答案：(1)34mg5gR(2)m 23gR 2(3)355Rg解析：(1)设水平恒力的大小为F 0，小球到达C 点时所受合力的大小为F .由力的合成法则有F 0mgtan α①F 2＝(mg )2＋F 02②设小球到达C 点时的速度大小为v ，由牛顿第二定律得F ＝m v 2R③由①②③式和题给数据得F 0＝34mg ④v ＝5gR⑤ (2)设小球到达A 点的速度大小为v 1，作CD ⊥PA ，交PA 于D 点，由几何关系得DA ＝R sin α⑥ CD ＝R (1＋cos α)⑦由动能定理有－mg ·CD －F 0·DA ＝12m v 2－12m v 12⑧由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A 点的动量大小为p ＝m v 1＝m 23gR2⑨(3)小球离开C 点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g .设小球在竖直方向的初速度为v ⊥，从C 点落至水平轨道上所用时间为t .由运动学公式有v ⊥t ＋12gt 2＝CD ○10 v ⊥＝v sin α⑪由⑤⑦⑩⑪式和题给数据得t ＝35 5Rg33. 答案：(1)BCD (2)22.5 cm 7.5 cm解析：(1)在p －V 图中理想气体的等温线是双曲线的一支，而且离坐标轴越远温度越高，故从a 到b 温度升高，A 错；一定质量的理想气体的内能由温度决定，温度越高，内能越大，B 对；气体体积膨胀，对外做功，C 对；根据热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W ，得Q ＝ΔU －W ，由于ΔU >0、W <0，故Q >0，气体吸热，D 对；由Q ＝ΔU －W 可知，气体吸收的热量一部分用来对外做功，一部分用来增加气体的内能，E 错.(2)设U 形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2.U 形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p .此时原左、右两边气柱长度分别变为l 1′和l 2′.由力的平衡条件有p 1＝p 2＋ρg (l 1－l 2)①式中ρ为水银密度，g 为重力加速度大小． 由玻意耳定律有p 1l 1＝pl 1′② p 2l 2＝pl 2′③两边气柱长度的变化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′④由①②③④式和题给条件得l1′＝22.5 cm⑤l2′＝7.5 cm⑥34.答案：(1)ACE(2) 3解析：(1)因周期T>0.20 s，故波在Δt＝0.20 s内传播的距离小于波长λ，由题图可知传播距离Δx＝0.08 m，故波速v＝Δx Δt＝0.40 m/s，A对；由题图可知波长λ＝0.16 m，B错；由v＝λT得，波的周期T＝λv＝0.4 s，根据振动与波动的关系知t＝0时，x＝0.08 m的质点沿＋y方向振动，t＝0.7 s＝134T，故此时该质点位于波谷．因为14T<0.12 s<T2，此时质点在x轴上方沿－y方向振动，C对，D错；根据λ＝v T得波速变为0.80 m/s时波长λ＝0.32 m，E对．(2)过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示.根据折射定律有n sin α＝sin β①式中n为三棱镜的折射率.由几何关系可知β＝60°②∠EOF＝30°③在△OEF中有EF＝OE sin ∠EOF④由③④式和题给条件得OE＝2 cm⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝ 3。