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1、2016 年普通高等学校招生全国统一考试（四川卷）理科综合物理试题解析第卷（选择题共 42 分）1 韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比 赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J。韩晓鹏在此过程中A动能增加了1900JB动能增加了2000JC重力势能减小了1900JD重力势能减小了2000J【答案】C【解析】由题可得，重力做功1900J，则重力势能减少1900J，可得 C 正确 D 错误。由动能定理：GfkWWE可得动能增加1800 J，则 A，B 错误。2 如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡
2、L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则A小灯泡变亮B小灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变D通过原、副线圈电流的比值不变【答案】B【解析】由变压器相关知识得：11212212PUInPUIn原，副线圈减去相同的匝数n后：1122nnnnnn-可以得出：11122222()0()nnn nnnnn nn则说明12nn的比值变大，则可得出C、D 选项错误。对应的12PP变大，由于原线圈电压恒不变，则1P不变，那么2P减小，电灯泡实际功率减小，小灯泡变暗，则选B。3 国务院批复，自2016 年起将 4 月 24 日设立为“中国航天日”。1970 年 4 月 24 日我国首次成功发
3、射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其 轨 道 近 地 点 高 度 约 为 440km，远 地 点 高 度 约 为2060km；1984 年 4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则 a1、a2、a3的大小关系为Aa2a1a3Ba3a2a1C a3a1a2Da1a2a3【答案】D【解析】由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，可得出：2ar由于，23rr,则可以得出：23aa；又由万有引力定律：2MmGma
4、r由题目中数据可以得出：12rr则可以得出21aa,故整理，得出选项D 正确。4 如图所示，正六边形abcdef 区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从f 点沿 fd方向射入磁场区域，当速度大小为bv 时，从 b 点离开磁场，在磁场中运动的时间为bt，当速度大小为cv 时，从 c 点离开磁场，在磁场中运动的时间为ct，不计粒子重力。则A:1:2bcvv，:2:1bcttB:2:1bcvv，:1:2bcttC:2:1bcvv，:2:1bcttD:1:2bcvv，:1:2bctt【答案】A【解析】由题可得带正电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力做匀速圆周运动，且洛伦兹力提供作圆周运动的向心力，由公
5、式2224vqvBmmrrT，2 rTv可以得出:1:2bcbcvvrr,又由2 mTqB且粒子运动一周为2，可以得出时间之比等于偏转角之比。由下图看出偏转角之比为 2：1。则:2:1bctt，可得选项A 正确，B，C，D 错误。5 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示，O 是圆心，MN 是法线，AO、BO 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i 和折射角 r，作出 sini-sinr 图像如图乙所示，则A光由 A 经 O 到 B，n=1.5B光由 B 经 O 到 A，n=1.5C光由 A 经 O 到 B，n=0.67D光由 B 经 O 到 A
6、，n=0.67【答案】B【解析】在本题可以得出，介质折射率的计算为空气中的角度和介质中角度的正弦值之比，空气中角度较大，对应正弦值较大，对应图乙中，由折射率计算公式sin0.91.5sin0.6rni又由于题目中所说的入射角为i，可以得出光线是从BOA。故选项 B 正确，A，C，D 错误。6 简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q 是传播方向上相距10m 的两质点。波先传到P，当波传到Q 开始计时，P、Q 两质点的振动图像如图所示，则A质点 Q 开始振动的方向沿y 轴正方向B该波从P 传到 Q 的时间可能为7sC该波的传播速度可能为2m/sD该波的波长可能为6m【答案】AD【解析】读图可知，质
7、点P 的振动图像为虚线，质点Q 为实线。从0 时刻开始，质点Q 的起振方向沿 y 轴正方向，所以A 选项正确。由题可知，简谐横波的传播方向从P 到 Q，由图可知，周期 T=6s，质点 Q 的振动图像向左平移4s 后与 P 点的振动图像重合，意味着Q 比 P 的振动滞后了4s，即 P 传到 Q 的时间t 可能为 4s，同时由周期性可知，从P传到 Q 的时间t 为(4+)snT，n=0，1，2，即t=4s，10s，16s，所以 B 选项错误。由xvt，考虑到简谐波的周期性，当t=4s，10s，16s，时，速度v 可能为 2.5m/s，1m/s，0.625m/s，所以 C 选项错误。同理，考虑周期性
8、，=vT可得，波长可能为15m，6m，3.75m，所以 D 选项正确。故此题答案选择AD。7 如图所示，电阻不计，间距为L 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为 r 的金属棒MN 置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F 的作用由静止开始运动，外力 F 与金属棒速度v 的关系是F=F0+kv（F0、k 是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻 R 两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t 变化图像可能正确的有（）【答案】BC【解 析】设 金 属 棒 在 某 一
9、 时 刻 速 度 为v，由 题 意 可 知，感 应 电 动 势=E BLv，环 路 电 流=EBLIvRrRr，即 Iv；安培力22AB LFBILvRr，方向水平向左，即AFv；R 两端电压RBLRUIRvRr，即RUv；感应电流功率222B LPEIvRr，即2Pv。分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿运动第二定律可得，222200=()AB LB LFFFFkvvFkvRrRr合，即加速度Fam合。因为金属棒从静止出发，所以00F，且0F合，即0a，加速度方向水平向右。(1)若22B LkRr，0FF合，即0Fam，金属棒水平向右做匀加速直线运动。有vat，说明 vt，也即是 It，AF
10、t，RUt，2Pt，所以在此情况下没有选项符合；(2)若22B LkRr，F合随v增大而增大，即a随v增大而增大，说明金属棒在做加速度增大的加速运动，速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度的关系可知B 选项符合；(3)若22B LkRr，F合随v增大而减小，即a随v增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知 C选项符合；综上所述，B、C 选项符合题意。第卷（非选择题共 68 分）8（17 分）I（6 分）用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在 O 点；在 O 点右侧的B
11、、C 位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B 到 C 所用的时间t，用米尺测量 A、O 之间的距离x。（1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_。（2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_。A弹簧原长B当地重力加速度C滑块（含遮光片）的质量（3）增大 A、O 之间的距离x，计时器显示时间t 将_。A增大B减小C不变【答案】（1）svt（2）C（3）BII（11 分）用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源（电动势约3V，内阻约2），保护电阻R1（阻值10
12、）和 R2（阻值5），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。实验主要步骤：（）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；（）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 U 和相应电流表的示数I；（）以U 为纵坐标，I 为横坐标，作UI 图线（U、I 都用国际单位）；（）求出UI 图线斜率的绝对值k 和在横轴上的截距a。回答下列问题：（1）电压表最好选用_；电流表最好选用_。A电压表（0-3V，内阻约15k ）B电压表（0-3V，内阻约3k ）C电流表（0-200mA，内阻约2）D电流表（0-30mA，内阻约2）（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，两
13、导线与滑动变阻器接线柱连接情况是 _。A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱（3）选用 k、a、R1、R2表示待测电源的电动势E 和内阻 r 的表达式E=_，r=_，代入数值可得E 和 r 的测量值。【答案】（1）A、C（2）C（3）ka，2kR【解析】（1）电压表内阻越大，分得的电流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的A 电压表；当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为1217
14、6mAEIRRr，所以选量程为200mA 的 C 电流表。(2)由电路分析可知，滑片右移电压表示数变大，意味着滑动变阻器接入电路部分阻值增大，考查A 选项两导线都接在金属柱两端上，接入电阻为0；考查 B 选项若两导线都接电阻丝两端，接入电阻为最大阻值，不会变化；考查C 选项一导线接金属杆左端，一导线接电阻丝左端，则滑片右移时阻值增大，符合题意；考查D 选项一导线接金属杆右端，一导线接电阻丝右端，则滑片右移阻值减小，不符合题意。(3)由2()EUI rR，得2()UI rRE，对比伏安特性曲线可知，图像斜率大小2krR，所以电源内阻2rkR；令0U,得2EEIrRk，由题意知与横轴截距为 a，所
15、以EaIk，则 Eka。9（15 分）中国科学家2015 年 10 月宣布中国将在2020 年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K 点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速、加速电压视为不变。设质子进入漂移管B 时速度为68 10 m/s，进入漂移管 E 时速度为71 10 m/s，电源频率为71 10 Hz，漂移管间缝隙很小。质子在每个管内运动时间视为电源
16、周期的1/2。质子的荷质比取81 10 C/kg。求：（1）漂移管B 的长度；（2）相邻漂移管间的加速电压。【解析】（1）设高频脉冲电源的频率为f，周期为 T；质子在每个漂移管中运动的时间为t；质子进入漂移管B 时速度为Bv；漂移管 B 的长度为BL。则1Tf12tTBBLvt联立式并代入数据得0.4mBL（2）设质子的电荷量为q，质量为m，荷质比为e；质子进入漂移管B 时动能为KBE；质子进入漂移管E 时速度为Ev，动能为kEE；质子从漂移管B 运动到漂移管E，动能的增加量为kE；质子每次在相邻漂移管间被电场加速，电场的电压为U，所做的功为W。则qem212kBBEmv212kEEEmvkk
17、EkBEEEWqU质子从漂移管B 运动到漂移管E 共被电场加速3 次，根据动能定理有3kWE联立式并代入数据得46 10 VU?答：（1）漂移管B 的长度为0.4 m（2）相邻漂移管间的加速电压为6104V。10（17 分）避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为与水平面夹角为 的斜面。一辆长12 m 的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23 m/s 时，车尾位于制动坡床的底端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4 m时，车头距制动坡床顶端38 m，再过一段时间，货车停止。已知货车质量是货物质量的4倍。货物与
18、车厢间的动摩擦因数为0.4；货车在制动坡床上运动受到的坡床 阻 力 大 小 为 货 车 和 货 物 总 重 的0.44 倍。货物与货车分别视为小滑块和平板，取cos=1，sin=0.1，g=10m/s2。求：（1）货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向；（2）制动坡床的长度。【解析】（1）解：设货物质量为m，受到货车支持力大小为1N，车对货物摩擦力大小为1f，受力分析如图货物与货车间滑动摩擦因数为1，货物减速时加速度大小为1a，根据牛顿第二定律得1cosmgN11sinmgfma111fN联立方程，代入数据得215m/sa方向沿坡面向下（2）解：设货物对车压力大小为1N，对车摩擦力大小为1f，根
19、据牛顿第三定律11NN11ff车质量为 4m，受到坡面支持力大小为2N，坡面对车阻力大小为2f，受力分析如图车减速时加速度大小为2a，根据牛顿第二定律得214cosNNmg2124sin4fmgfma由题意得20.445fmg联立代入数据得225.5m/sa方向沿坡面向下设货车和货物共同的初速度大小为0v，货物相对货车滑动4m 用时t，货物相对地面位移大小为1x，货车相对地面位移大小为2x，根据运动学公式有210112xv ta t?220212xv ta t?124mxx?联立?，代入数据得248mx?车长为 L，货物相对车滑动4m 时车头距顶端L，坡长为 S2SLxL?代入数据，解之得98
20、mS?答：(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小为215m/sa，方向沿斜面向下(2)制动坡床的长度为98mS11（19 分）如图所示，图面内有竖直线DD，过 DD且垂直于图面的平面将空间分成、两区域。区域有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直于图面的匀强磁场B（图中未画出）；区域有固定在水平地面上高h=2l、倾角/4a的光滑绝缘斜面，斜面顶端与直线DD 距离 s=4l，区域可加竖直方向的大小不同的匀强电场（图中未画出）；C 点在 DD上，距地面高H=3l。零时刻，质量为 m、带电量为q 的小球 P 在 K 点具有大小v0=gl、方向与水平面夹角3的速度。在区域内做半径r=3l的匀速圆周运动，经C
21、点水平进入区域。某时刻，不带电的绝缘小球A 由斜面顶端静止释放，在某处与刚运动到斜面的小球P 相遇。小球视为质点。不计空气阻力及小球P 所带电量对空间电磁场的影响。l 已知，g 为重力加速度。（1）求匀强磁场的磁感应强度B 的大小；（2）若小球A、P 在斜面底端相遇，求释放小球A 的时刻 tA；（3）若小球 A、P 在时刻 t=lg(为常数)相遇于斜面某处，求此情况下区域的匀强电场的场强E，并讨论场强E 的极大值和极小值及相应的方向。【解析】（1）小球 P 在 I 区做匀速圆周运动，则小球 P 必定带正电且所受电场力与重力大小相等。设 I 区磁感应强度大小为B，由洛伦兹力提供向心力得：200v
22、qv Bmr0mvBqr带入题设数据得：3mBglql（2）小球 P 先在 I 区以 D 为圆心做匀速圆周运动，由小球初速度和水平方向夹角为可得，小球将偏转角后自 C 点水平进入II 区做类平抛运动到斜面底端B 点，如图所示。设做匀速圆周运动的时间为1t，类平抛运动的时间为2t 则：10PCtvPCr320BDtv2 cotBDsl小球 A 自斜面顶端释放后将沿斜面向下做匀加速直线运动，设加速度的大小为1a，释放后在斜面上运动时间为3t。对小球 A 受力分析，设小球质量为m，斜面对小球的支持力为N，如图所示。由牛顿第二定律得：1sinm gm a21 321sin2la t小球 A 的释放时刻
23、At 满足：123Atttt?联立?得：(322)Altg?（3）小球 AP 在ltg在斜面上相遇即小球P 运动的时间为t，小球从开始运动至斜面上先做1t 时间的匀速圆周运动，然后自 C 点进入 II 区做类平抛运动，设运动时间为4t，加速度为2a，电场强度为E，以竖直向下为正：14ttt?2qEmgma?类平抛运动在水平方向，竖直方向满足：0 4xv t、22 412ya t?由图中几何关系：2Hyxl?联立?得：22102(1)(1)(1)Emgq?小球 P 落在斜面上则：24lxl，3lyl?35?将?带入?讨论单调性得：782mgmgEqq?其中“、”代表方向，电场强度向上时大小的范围为708mgEq，电场强度向下时大小的范围为02mgEq，所以电场的极大值为78mgq，竖直向上；极小值为0答：（1）磁场强度大小为3mBglqL（2）小球 A 释放时刻为(32 2)Altg（3）电场强度为22102(1)(1)(1)Emgq，极大值78mgq，竖直向上；极小值 0。