2011年物理真题福建卷

2011年普通高等学校招生全国统一考试（福建卷）理科综合能力测试物理部分第Ⅰ卷（选择题共108分）本卷共18小题，每小题6分，共108分。在每小题给出的四个选项中，只有一个是符合题目要求。13．“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星。若测得“嫦娥二号”在月球（可视为密度均匀的球体）表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常数G，半径为R的球体体积公式334VR，则可估算月球的A．密度B．质量C．半径D．自转周期答案：A解析：由万有引力等于向心力公式2224=MmπGmRRT可推出23=πρGT，选A。14．如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是A．减弱，紫光B．减弱，红光C．增强，紫光D．增强,红光答案：C解析：光线从光密介质到光疏介质，入射角增大则反射光的强度增强；紫色光的折射率最大，发生全反射的临界角最小，最先发生全反射。选C。15．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2=5：1，电阻R=20，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是A．输入电压u的表达式u=202sin(50)VB．只断开S1后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W答案：D解析：输入电压u的表达式应为u=202sin(100π)V，A错误；只断开S1则L1、L2均不能正常发光，B错误；只断开S2后，负载电阻变大，原副线圈电流变小，原线圈的输入功率减小，C错误；若S1换接到2后，电阻R电压有效值为4V，R消耗的电功率为42/20=0.8W，D正确。16．如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v-t图像（以地面为参考系）如图乙所示。已知v2＞v1，则A．t2时刻，小物块离A处的距离达到最大B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大C．0～t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D．0～t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用答案：B解析：t1时刻小物块向左运动到速度为零，离A处的距离达到最大；t2时刻前小物块相对传送带向左运动，之后相对静止，故B正确；0～t2时间内，小物块受到的摩擦力方向始终向右；t2～t3时间内小物块不受摩擦力作用。17．如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角（0＜＜90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中A．运动的平均速度大小为12B．下滑位移大小为qRBLC．产生的焦耳热为qBLD．受到的最大安培力大小为22sinBLR答案：B解析：变金属棒ab开始做加速度逐渐减小的变加速运动，由v-t图像的面积可知，金属棒ab在这一过程中运动的平均速度大小大于12；由电量计算公式Δ==φBsLqRR可得，下滑的位移大小为qRsBL，选项B正确；产生的焦耳热Q=I2Rt=qIR，而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流BLvIR小，故这一过程产生的焦耳热小于qBLv；金属棒ab受到的最大安培力大小为22BLR。18．如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B。若滑轮转动时与绳滑轮有一定大小，质量为m且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的磨擦。设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2，已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是A．21112(+2)=+2(+)mmmgTmmmB．12112(+2)=+4(+)mmmgTmmmC．21112(+4)=+2(+)mmmgTmmmD．12112(+4)=+4(+)mmmgTmmm答案：C解析：用特殊值法。假设滑轮质量m=0，两物体质量m1=m2，在此情况下，两物体均处于静止状态，滑轮也不转动，容易知道T1=m1g=m2g。将此假设的条件代入四个选项逐一验算，可知只有C选项正确。第Ⅱ卷（非选择题共192分）必考部分第Ⅱ卷必考部分共9题，共157分。19.（18分）（1）（6分）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：①用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为cm。②小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是。（填选项前的字母）A．把单摆从平衡位置拉开30°的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为100tC．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小答案：（1）①0.97(0.960.98均可)②C解析：用单摆的最大摆角应小于10°，A选项错误；一个周期的时间内，摆球通过最低点2次，选项B错误；由单摆的周期公式可推出重力加速度的计算式224=πLgT可知，摆长偏大则代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大，C正确；为减小实验误差因，应选择密度较大的摆球，D错误。（2）（12分）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_______档进行测量。（填选项前的字母）A．直流电压10VB．直流电流5mAC．欧姆×100D．欧姆×1②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20,额定电流1.0A），L为待测小电珠，○V为电压表（量程6V，内阻20k），○A为电流表（量程0.6A，内阻1）,E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。Ⅰ．在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最____端；（填“左”或“右”）Ⅱ．在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭和开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是____点至____点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）Ⅲ．该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。（填“不变”、“增大”或“减小”）答案：（2）①D②Ⅰ.左；Ⅱ.1点至5点(或5点至1点)；Ⅲ.增大解析：①变小电珠在接入电路前电阻值很小，应用欧姆×1档进行测量。②为保护小电珠不超过额定电压，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最左端；图线斜率的倒数为电阻值，U越大斜率越小电阻值越大。20．（15分）反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是E1=2.0×103N/C和E2=4.0×103N/C，方向如图所示，带电微粒质量m=1.0×10－20kg，带电量q=1.0×10－9C，A点距虚线MN的距离d1=1.0cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：（1）B点距虚线MN的距离d2；（2）带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t。答案：（1）d2=0.50cm（2）t=1.5×10-8s解析：（1）带电微粒由A运动到B的过程中，由动能定理有|q|E1d1－|q|E2d2=0①由①式解得d2=E1d1/E2=0.50cm②（2）设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有|q|E1=ma1③|q|E2=ma2④设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2，由运动学公式有d1=a1t12/2⑤d2=a2t22/2⑥又t=t1+t2⑦由②③④⑤⑥⑦式解得t=1.5×10－8s21．（19分）如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：（1）质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1;（2）弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep;（3）已知地面与水面相距1.5R，若使该投饵管绕AB管的中轴线OO＇。在90角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在23m到m之间变化，且均能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？答案：（1）gR（2）3mgR（3）8.25πR2解析：（1）质量为m的鱼饵到达管口C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则21=vmgmR①由①式解得1=vgR②（2）弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能，由机械能守恒定律有211=(1.5+)+2pEmgRRmv③由②③式解得Ep=3mgR④（3）不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响，质量为m的鱼饵离开管口C后做平抛运动，设经过t时间落到水面上，离OO＇的水平距离为x1，由平抛运动规律有214.5=2Rgt⑤x1=v1t+R⑥由⑤⑥式解得x1=4R⑦当鱼饵的质量为23m时，设其到达管口C时速度大小为v2，由机械能守恒定律有22212=(1.5+)+()323pEmgRRmv⑧由④⑧式解得2=2vgR⑨质量为23m的鱼饵落到水面上时，设离OO＇的水平距离为x2，则x2=v2t+R⑩由⑤⑨⑩式解得x2=7R鱼饵能够落到水面的最大面积S222221133=(-)=(8.25)44SπxπxπRπR或22．（20分）如图甲，在x＞0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xoy平面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。一质量为m，带电量为q(q＞0)的粒子从坐标原点O处，以初速度v0沿x轴正方向射入，粒子的运动轨迹见图甲，不计粒子的重力。（1）求该粒子运动到y=h时的速度大小v；（2）现只改变入射粒子初速度的大小，发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹（y-x曲线）不同，但具有相同的空间周期性，如图乙所示；同时，这些粒子在y轴方向上的运动（y-t关系）是简谐运动，且都有相同的周期2rnTqB。Ⅰ．求粒子在一个周期T内，沿x轴方向前进的距离S；Ⅱ．当入射粒子的初速度大小为v0时，其y-t图像如图丙所示，求该粒子在y轴方向上做简谐运动的振幅A，并写出y-t的函数表达式。答案：（1）202=-qEhvvm（2）Ⅰ．22=πmESqBⅡ．0=(-)(1-cos)mEqByvtqBBm解析：（1）由于洛伦兹力不做功，只有电场力做功，由动能定理有22011-=-22qEhmvmv①由①式解得202=-qEhvvm②（2）Ⅰ．由图乙可知，所有粒子在一个周期T内沿x轴方向前进的距离相同，即都等于恰好沿x轴方向匀速运动的粒子在T时间内前进的距离。设粒子恰好沿x轴方向匀速运动的速度大小为v1，则qv1B=qE③又S=v1T④式中2=πmTqB由③④式解得22=πmESqB⑤Ⅱ．设粒子在y轴方向上的最大位移为ym（图丙曲线的最高点处），对应的粒子运动速度大小为v2（