2016年普通高等学校招生全国统一考试

理科综合·物理（全国Ⅰ卷）

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

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14～17题只有

一项符合题目要求，第18～21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. 一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，

则电容器【D】

A. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大

B. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大

C. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变

D. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变

15. 现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。

质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为

【D】

A. 11

B. 12

C. 121

D. 144

16. 一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和

4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S

断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为【B】

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

17. 利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。目

前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为【B】

A. 1 h

B. 4 h

C. 8 h

D. 16 h

18. 一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则

【BC】

A. 质点速度的方向总是与该恒力的方向相同

B. 质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直

C. 质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同

D. 质点单位时间内速率的变化量总是不变

19. 如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块

a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则【BD】

A. 绳OO′的张力也在一定范围内变化

B. 物块b所受到的支持力也在一定范围内变化

C. 连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化

D. 物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化

20. 如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨

迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知【AB】

A. Q点的电势比P点高

B. 油滴在Q点的动能比它在P点的大

C. 油滴在Q 点的电势能比它在P 点的大

D. 油滴在Q 点的加速度大小比它在P 点的小

21. 甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v －t 图像如图所示。已知两车在t ＝3 s 时并排行

驶，则【BD 】

A. 在t ＝1 s 时，甲车在乙车后

B. 在t ＝0时，甲车在乙车前7.5 m

C. 两车另一次并排行驶的时刻是t ＝2 s

D. 甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m

三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第22～25题为必考题，每个试题考生都

必须作答。第33～35题为选考题，考生根据要求作答。

(一)必考题(共47分)

22. (5分)

某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz 、30 Hz 和40 Hz 。打出纸带的一部分如图(b)所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率f ，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。

图(a)

(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f 和图(b)中给出的物理量可以写出：

在打点计时器打出B 点时，重物下落的速度大小为f ，打出C 点时重物下落的速度大s 1＋s 22

小为f ，重物下落的加速度大小为(s 3－s 1)f 2。 s 2＋s 32

12

(2)已测得s1＝8. cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为40_Hz。

23. (10分)

现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。

在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V, I c约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。

(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

(2)电路中应选用滑动变阻器R2_ (填“R1”或“R2”)。

(3)按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为650.0Ω；滑动变阻器的滑片应置于b(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏_。

②将开关向c(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。

(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。24. (14分)

如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g。已知金属棒ab匀速下滑。求

(1)作用在金属棒ab 上的安培力的大小；

(2)金属棒运动速度的大小。

解：

(1)设导线的张力大小为T ，右斜面对ab 棒的支持力的大小为N 1，作用在ab 棒上的安培力的大小为F ，左斜面对cd 棒的支持力大小为N 2。对于ab 棒，由力的平衡条件得

2mg sin θ＝μN 1＋T ＋F

① N 1＝2mg cos θ

②

对于cd 棒，同理有

mg sin θ＋μN 2＝T

③ N 2＝mg cos θ

④ 取立①②③④式得

F ＝mg （sin θ－3μcos θ）

⑤ (2)由安培力公式得F ＝BIL ⑥ 这里I 是回路abdca 中的感应电流。ab 棒上的感应电动势为

E ＝BL v

⑦

式中，v 是ab 棒下滑速度的大小。由欧姆定律得 I ＝ ⑧

E R

联立⑤⑥⑦⑧式得 v ＝(sin θ－3μcos θ) ⑨

mgR B 2L 225. (18分) 如图，一轻弹簧原长为2R ，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC 的底端A 处，另

一端位于直轨道上B 处，弹簧处于自然状态。直轨道与一半径为R 的光滑圆弧轨道相切于56

C 点，AC ＝7R ，A 、B 、C 、

D 均在同一竖直平面内。质量为m 的小物块P 自C 点由静止开始下滑，最低到达

E 点(未画出)。随后P 沿轨道被弹回，最高到达

F 点，AF ＝4R 。已知P

与直轨道间的动摩擦因数μ＝，重力加速度大小为g 。(取sin37°＝，cos37°＝) 143545

(1)求P 第一次运动到B 点时速度的大小。

(2)求P 运动到E 点时弹簧的弹性势能。

(3)改变物块P 的质量，将P 推至E 点，从静止开始释放。已知P 自圆弧轨道的最高点

D 处水平飞出后，恰好通过G 点。G 点在C 点左下方，与C 点水平相距R 、竖直相距R 。72

求P 运动到D 点时速度的大小和改变后P 的质量。

解：

(1)根据题意知，B 、C 之间的距离l 为

l ＝7R －2R

① 设P 到达B 点时的速度为v B ，由动能定理得

mgl sin θ－μmgl cos θ＝m v ②

12

2B 式中θ＝37°。联立①②式并由题给条件得

v B ＝2 ③ g R (2)设BE ＝x ，P 到达E 点时速度为零，设此时弹簧的弹性势能为E p 。P 由B 点运动到E 点的过程中，由动能定理有

mgx sin θ－μmgx cos θ－E p ＝0－m v ④ 12

2B E 、F 之间的距离

l 1＝4R －2R ＋x ⑤

P 到达E 点后反弹，从E 点运动到F 点的过程中，由动能定理有

E p －mgl 1sin θ－μmgl 1cos θ＝0

⑥

联立③④⑤⑥式并由题给条件得

x ＝R

⑦ E p ＝mgR ⑧ 125(3)设改变后P 的质量为m 1。D 点与G 点的水平距离x 1和竖直距离y 1分别为

x 1＝R －R sin θ ⑨ 7256

y 1＝R ＋R ＋R cos θ ⑩ 5656

式中，已应用了过C 点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ的事实。

设P 在D 点的速度为v D ，由D 点运动到G 点的时间为t 。由平抛运动公式有

y 1＝gt 2 ⑪

1

2

x 1＝v D t

⑫ 联立⑨⑩⑪⑫式得v D ＝

⑬

3

55g R 设P 在C 点速度的大小为v C 。在P 由C 运动到D 的过程中机械能守恒，有

m 1v ＝m 1v ＋m 1g (R ＋R cos θ) ⑭ 122C 122D 5656P 由E 点运动到C 点的过程中，同理，由动能定理有

E p －m 1g (x ＋5R )sin θ－μm 1g (x ＋5R )cos θ＝m 1v ⑮ 12

2C 联立⑦⑧⑬⑭⑮式得m 1＝m ⑯

1

3

(二)选考题：共15分。请考生从给出3道物理题任选一题作答。如果多做，则按所做的第

一题计分。

33. 【物理——选修3－3】(15分)

(1)(5分)关于热力学定律，下列说法正确的是BDE 。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A. 气体吸热后温度一定升高

B. 对气体做功可以改变其内能

C. 理想气体等压膨胀过程一定放热

D. 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E. 如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡

(2)(10分)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp 与气泡半

径r 之间的关系为Δp ＝，其中σ＝0.070 N/m 。现让水下10 m 处一半径为0.50 cm 的气

2σ

r

泡缓慢上升。已知大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3，重力加速度大小g ＝10 m/s 2。

(ⅰ)求在水下10 m 处气泡内外的压强差；

(ⅱ)忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。 解：

(ⅰ)当气泡在水下h ＝10 m 处时，设其半径为r 1，气泡内外压强差为Δp 1，则

Δp 1＝

① 2σ

r 1

代入题给数据得Δp 1＝28 Pa

②

(ⅱ)设气泡在水下10 m 处时，气泡内空气的压强为p 1，气泡体积为V 1；气泡到达水面附近时，气泡内空气的压强为p 2，内外压强差为Δp 2，其体积为V 2，半径为r 2。 气泡上升过程中温度不变，根据玻意耳定律有

p 1V 1＝p 2V 2

③

由力学平衡条件有

p 1＝p 0＋ρgh ＋Δp 1

④ p 2＝p 0＋Δp 2

⑤

气泡体积V 1和V 2分别为

V 1＝πr

⑥ 4331V 2＝πr

⑦

4332联立③④⑤⑥⑦式得

()3＝ ⑧

r 1r 2p 0＋Δp 2ρgh ＋p 0＋Δp 1

由②式知，Δp i ≪p 0，i ＝1，2，故可略去⑧式中的Δp i 项。代入题给数据得 ＝ ⑨ r 2r 13

2≈1.334. 【物理——选修3－4】(15分)

(1)(5分)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s 。下列说法正确的是ACE 。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A. 水面波是一种机械波

B. 该水面波的频率为6 Hz

C. 该水面波的波长为3 m

D. 水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去

E. 水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移

(2)(10分)如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A ，它到池边的水平距离为3.0 m 。从点光源A 射向池边的光线AB 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。43

(ⅰ)求池内的水深；

(ⅱ)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m 。当他看到正前下方的点光源A 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。

解：

(ⅰ)如图，设到达池边的光线的入射角为i 。依题意，水的折射率n ＝，光线的折射角

4

3

θ＝90°。由折射定律有n sin i ＝sin θ ①

由几何关系有sin i ＝

②

l l 2＋h 2

式中，l ＝3 m ，h 是池内水的深度。联立①②式并代入题给数据得

h ＝ m 26 m

③

7≈(ⅱ)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x 。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为

θ′＝45°。由折射定律有n sin i ′＝sin θ′ ④

式中，i ′是光线在水面的入射角。设池底点光源A 到水面入射点的水平距离为a 。由几何关系有

sin i ′＝

⑤ a

a 2＋h 2

x ＋l ＝a ＋h ′

⑥

式中h ′＝2 m 。联立③④⑤⑥式得

x ＝(3－1) m ≈0.7 m

⑦

7

2335. 【物理——选修3－5】(15分)

(1)(5分)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是ACE 。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个

得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A. 保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B. 入射光的频率变高，饱和光电流变大

C. 入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D. 保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

E. 遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

(2)(10分)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M 的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S 的喷口持续以速度v 0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S )；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g 。求

(ⅰ)喷泉单位时间内喷出的水的质量；

(ⅱ)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。 解：

(ⅰ)设Δt 时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV ，质量为Δm ，则

Δm ＝ρΔV ① ΔV ＝v 0S Δt

②

由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为

＝ρv 0S ③ Δm

Δt

(ⅱ)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h ，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v 。对于Δt 时间内喷出的水，由能量守恒得

(Δm )v 2＋(Δm )gh ＝(Δm )v ④

12

1220

在h 高度处，Δt 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为

Δp ＝(Δm )v

⑤

设水对玩具的作用力的大小为F ，根据动量定理有

F Δt ＝Δp

⑥

由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得

F ＝Mg

⑦ 联立③④⑤⑥⑦式得h ＝－

⑧

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