高考全国Ⅰ理综试题及答案解析物理精校版

高考全国Ⅰ理综试题及答案解析物理精校版

‎2017年普通高等学校招生全国统一考试（全国Ⅰ）‎ 理科综合能力测试（物理）‎ 第一部分（选择题 共48分）‎ 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．【2017年全国Ⅰ，14，6分】将质量为的模型火箭点火升空，燃烧的燃气以大小为 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（ ）（喷出过 程中重力和空气阻力可忽略）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】A ‎【解析】开始总动量为零，规定向向下为正方向，根据动量守恒定律得，，解得火箭的动量 ‎，负号表示方向，故选A。‎ ‎15．【2017年全国Ⅰ，15，6分】发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网，其原因是（ ）‎ A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多 B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大 ‎ C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少 ‎ D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大 ‎【答案】C ‎【解析】发球机发出的球，速度较大的球越过球网，速度度较小的球没有越过球网，原因是发球机到网的水平距离一定，速度大，则所用的时间较少，球下降的高度较小，容易越过球网，故选C。‎ ‎16．【2017年全国Ⅰ，16，6分】如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向量，三个带正电的微粒，，电荷量相等，质量分别为，，，已知在该区域内，在纸面内做匀速圆周运动，在纸面内向右做匀速直线运动，在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】微粒受重力、电场力、洛伦兹力的作用，三个带正电的微粒，，电荷量相等，那么微粒所受电场力大小相等，方向竖直向上；在纸面内做匀速圆周运动，则的重力等于电场力，即；在纸面内向右做匀速直线运动，则受力平衡，因为重力方向竖直向下，洛伦兹力方向竖直向上，则有；在纸面内向左做匀速直线运动，则受力平衡，且洛伦兹力方向向下，则有：，所以，，故选B。‎ ‎17．【2017年全国Ⅰ，17，6分】大科学工程“人造太阳”主要是将氚核聚变反应释放的能量用来发电，氚核聚变 反应方程是，已知的质量为，的质量为，的质量为，‎ ‎。氚核聚变反应中释放的核能约为（ ）‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】B ‎【解析】因氘核聚变的核反应方程为：，；核反应过程中的质量亏损为，释放的核能为。，故选B。‎ ‎18．【2017年全国Ⅰ，18，6分】扫描对到显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸 上的形貌，为了有效隔离外界震动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安 装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小震动，如图所示，无扰动时，按下 列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右震动的 衰减最有效的方案是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】A ‎【解析】当加恒定磁场后，当紫铜薄板上下及左右振动时，导致穿过板的磁通量变化，从而产生感应电流，感应磁场进而阻碍板的运动，因此只有A选项穿过板的磁通量变化，故选A。‎ ‎19．【2017年全国Ⅰ，19，6分】如图，三根相互平行的固定长直导线、和两两等距，均通有电流，中电流方向与中的相同，与中的相反，下列说法正确的是（ ）‎ A．所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直 B．所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直 C．、和单位长度所受的磁场作用力大小之比为 D．、和单位长度所受的磁场作用力大小之比为 ‎【答案】BC ‎【解析】A、根据右手螺旋定则，结合矢量的合成法则，则、通电导线在处的磁场方向如下图 所示，再根据左手定则，那么所受磁场作用力的方向与、所在平面平行，故A错误；‎ B、同理，根据右手螺旋定则，结合矢量的合成法则，则、通电导线在处的磁场方向 如下图所示，再根据左手定则，那么所受磁场作用力的方向与、所在平面垂直，故B 正确；CD、由A选项分析，可知，、通电导线在处的合磁场大小与、通电导线 在处的合磁场相等，设各自通电导线在其他两点的磁场大小为，那么、和三处磁场之比为 ‎，故选BC。‎ ‎20．【2017年全国Ⅰ，20，6分】在一静止点电荷的电场中，任一点的电势与该点到点电荷的距 离的关系如图所示。电场中四个点、、和的电场强度大小分别、、和。‎ 点到点电荷的距离与点的电势已在图中用坐标标出，其余类推。现将一带正电 的试探电荷由点依次经、点移动到点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功 分别为、和。下列选项正确的是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】AC ‎【解析】A、由点电荷场强公式可得：，故A正确；B、由点电荷场强公式 可得：，故B错误；C、从到电场力做功为：，从到电场力做功为：，所以有：，故C正确；D、从到电场力做功为：，所以，故D错误，故选AC。‎ ‎21．【2017年全国Ⅰ，21，6分】如图，柔软轻绳的一端固定，其中间某点拴一重物，用手拉住 绳的另一端，初始时，竖直且被拉直，与之间的夹角为。现将重物 向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变。在由竖直被拉到水平的过程中（ ）‎ A．上的张力逐渐增大 B．上的张力先增大后减小 C．上的张力逐渐增大 D．上的张力先增大后减小 ‎【答案】AD ‎【解析】两分力的夹角不变，两分力的合力不变，此题中的合力是与重力大小相等，方向相反的力：大小，方向竖直向上。在一个圆上作一个弦，此弦所对的圆周角不变。重物向右上方缓慢拉起的过程中，两线上的力变化如图所示，由图可知，在由竖直被拉到水平的过程中，上的张力逐渐增大，上的张力先增大后减小，故选AD。‎ 第二部分（非选择题 共62分）‎ 三、非选择题：共62分。第22~25题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~34题为选考题，考生根据要求作答。‎ ‎（一）必考题（本部分共4小题，共47分）‎ ‎22．【2017年全国Ⅰ，22，5分】某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每内共滴下46个小水滴）‎ ‎（1）由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。‎ ‎（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为___________，加速度大小为____________。（结果均保留2位有效数字）‎ ‎【答案】（1）由右向左；（2），。‎ ‎【解析】（1）两分力的夹角不变，两分力的合力不变，此题中的合力是与重力大小相等，方向相反的力：大小，方向竖直向上。在一个圆上作一个弦，此弦所对的圆周角不变。重物向右上方缓慢拉起的过程中，两线上的力变化如图所示，由图可知，在由竖直被拉到水平的过程中，上的张力逐渐增大，上的张力先增大后减小。‎ ‎（2）已知滴水计时器每内共滴下46个小水滴，那么各点时间间隔为：。根据匀变速直 线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有，‎ 根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小，得：‎ ‎。‎ ‎23．【2017年全国Ⅰ，23，10分】某同学研究小灯泡的伏安特性，所使 用的器材有：小灯泡（额定电压，额定电流）；电压 表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；‎ 固定电阻（阻值）；滑动变阻器（阻值）；电源 ‎（电动势，内阻不计）；开关；导线若干。‎ ‎（1）实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测 量，画出实验电路原理图。‎ ‎（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。由实验曲线可 知，随着电流的增加小灯泡的电阻_______（填“增大”“不变”或 ‎“减小”），灯丝的电阻率________（填“增大”“不变”或“减小”）。‎ ‎（3）用另一电源（电动势，内阻）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器的 阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关，在的变化范围内，小灯泡的最小功率为_________，‎ 最大功率为___________。（结果均保留2位小数） ‎ ‎【答案】（1）如下图；（2）增大，增大；（3），。‎ ‎【解析】（1）因为电压表量程不够，所以要与电压表串联电阻，使其量程由增大到。因为待测电阻最大为，而 ‎，所以待测电阻属于小电阻，用电流表外接法。实验要求能够实现在0~3。8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，同时要求加在小灯泡上的电压从零开始变化，所以滑动变阻器用分压器接法。电路图如下图。 ‎ ‎（2）图象中图象的斜率表示电阻的倒数，由图可知，图象的斜率随电压的增大而减小，故说明电阻随电流的增大而增大；其原因是灯丝的电阻率随着电流的增大而增大；。‎ ‎（3）当滑动变阻器阻值为即最大时，小灯泡功率最小，根据闭合电路欧姆定律，有，作出图像，与小灯泡的图像的交点为，则功率为。当滑动变阻器阻值为即最小时，小灯泡功率最大，根据闭合电路欧姆定律，有，作出图像，与小灯泡的图像的交点为，则功率为。图像如下：‎ ‎24．【2017年全国Ⅰ，24，12分】一质量为的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1。处以的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为时下落到地面。取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为。（结果保留2位有效数字）‎ ‎（1）分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；‎ ‎（2）求飞船从离地面高度处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是 其进入大气层时速度大小的。‎ 解：（1）飞船着地前瞬间的机械能为① 式中，和分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。‎ 由①式和题给数据得② 设地面附近的重力加速度大小为，飞船进入大气层时的机械 能为③式中，是飞船在高度处的速度大小。由③式和题给数据得 ‎④‎ ‎（2）飞船在高度处的机械能为⑤ 由功能原理得⑥‎ 式中，是飞船从高度处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和题给数据得 ‎⑦‎ ‎25．【2017年全国Ⅰ，25，20分】真空中存在电场强度大小为的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上 做匀速直线运动，速度大小为，在油滴处于位置时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方 向不变。持续一段时间后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到 点。重力加速度大小为。‎ ‎（1）油滴运动到点时的速度；‎ ‎（2）求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的和应满足的条件。已知不存在电场时，油滴以初速度做竖直上抛运动的最大高度恰好等于、两点间距离的两倍。‎ 解：（1）设油滴质量和电荷量分别为和，油滴速度方向向上为整。油滴在电场强度大小为的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上。在时，电场强度突然从增加至时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方向向上，大小满足① 油滴在时刻的速度为②‎ 电场强度在时刻突然反向，油滴做匀变速直线运动，加速度方向向下，大小满足③‎ 油滴在时刻的速度为④ 由①②③④式得⑤‎ ‎ （2）由题意，在时刻前有⑥ 油滴从到时刻的位移为⑦‎ 油滴在从时刻到时刻的时间间隔内的位移为⑧ 由题给条件有⑨‎ 式中是、两点之间的距离。若点在点之上，依题意有⑩由①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩‎ 式得为使，应有即当 ‎ 或 才是可能的：条件式和式分别对应于和两种情形。若在点之 下，依题意有由①②③⑥⑦⑧⑨式得为使，应有 即 另一解为负，不符合题意，已舍去。‎ ‎（二）选考题（共15分。请考生从给出的2道物理题中任选一题做答，如果多做，则每学科按所做的第一题计分）‎ ‎33．【2017年全国Ⅰ，33，15分】【选修3-3】‎ ‎ （1）（5分）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是_______。（填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；有选错的得0分）‎ A．图中两条曲线下面积相等 B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形 D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在区间内的分子数占总分子数的百分比较大 ‎【答案】ABC ‎【解析】A、由题图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故A正确；B、由图可知，具有最大比例的速率区间，时对应的速率小，故说明虚线为0℃的分布图象，故对应的平均动能较小，故B正确；C、实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为100℃时的情形，故C正确；D、图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目，故D错误；E、由图可知，段内，100℃对应的占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃时氧气分子速率出现在区间内的分子数占总分子数的百分比较小，故E错误，故选ABC。‎ ‎ （2）（10分）如图，容积均为的汽缸、下端有细管（容积可忽略）连通，阀门位 于细管的中部，、的顶部各有一阀门、，中有一可自由滑动的活塞（质量、‎ 体积均可忽略）。初始时，三个阀门均打开，活塞在的底部；关闭、，通过 给汽缸充气，使中气体的压强达到大气压的3倍后关闭。已知室温为27℃，汽 缸导热。‎ ‎（i）打开，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；‎ ‎（ii）接着打开，求稳定时活塞的位置；‎ ‎（iii）再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃，求此时活塞下方气体的压强。‎ 解：（i）设打开后，稳定时活塞上方气体的压强为，体积为。依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得① ②联立①②式得③ ④‎ ‎（ii）打开后，由④式知，活塞必定上升。设在活塞下方气体与中气体的体积之和为时，活塞下气体压强为由玻意耳定律得⑤ 由⑤式得⑥‎ 由⑥式知，打开后活塞上升直到的顶部为止；此时为；‎ ‎（iii）设加热后活塞下方气体的压强为，气体温度从升高到的等容过程中，由查理定 律得⑦ 将有关数据代入⑦式得 ⑧‎ ‎34．【2017年全国Ⅰ，34，15分】【选修3-4】‎ ‎ （1）（5分）如图（a），在平面内有两个沿方向做简谐振动的点波源和 ‎。两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示，两列波的波速均为。两列波从波源传播到点的路程差为________m，两列波引起的点处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”），点处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”）‎ ‎【答案】2；减弱；加强 ‎【解析】由图可知，路程差为；两列波的波速均为．由图可得，所以波长为，两列波从波源传播到点处的路程差为，为波长的整数倍，又因为两波源起振方向相反，所以振动减弱；两列波从波源传播到点处的路程差为，为半波长，又因为两波源起振方向相反，所以振动加强。‎ ‎（2）（10分）如图，一玻璃工件的上半部是半径为的半球体，点为球心；下半部是半径为、高位的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴的光线从半球面射入，该光线与之间的距离为。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）。求该玻璃的折射率。‎ 解：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于轴对称的出射光线一定与入射光线平 行。这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心点反射。设光线在半球面的入射角为， ‎ 折射角为。由折射定律有①由正弦定理有② 由几何关系，入射点的法 线与的夹角为。由题设条件和几何关系有③ 式中是入射光线与的 距离。由②③式和题给数据得④由①③④式和题给数据得⑤‎