高三物理核心模型試卷一、試卷結(jié)構(gòu)設計（一）選擇題部分（共43分）本試卷選擇題共10小題，分為單項選擇題和多項選擇題兩種類型。第1~7題為單項選擇題，每小題4分；第8~10題為多項選擇題，每小題5分，全部選對得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。選擇題主要考查學生對物理基本概念、基本規(guī)律的理解和應用，以及對物理現(xiàn)象的分析能力。（二）非選擇題部分（共57分）非選擇題共5小題，包括實驗題和計算題。實驗題重點考查學生的實驗技能和探究能力，計算題則側(cè)重考查學生綜合運用物理知識解決實際問題的能力。二、典型題型及解析示例（一）選擇題電磁感應類題目【典型情境題】某地地磁場的磁感應強度的豎直分量的大小隨距離地面高度h的變化關系如圖所示，方向豎直向上，直升機將一始終保持水平的閉合金屬導線框豎直向上勻速吊起，下列說法正確的是（）A．線框中有順時針方向的感應電流（俯視）B．線框中的感應電流不斷減小C．線框的四條邊有向內(nèi)收縮的趨勢D．線框的四條邊有向外擴張的趨勢解析：當直升機將閉合金屬導線框豎直向上勻速吊起時，穿過線框的磁通量發(fā)生變化。由于地磁場的豎直分量方向豎直向上，且隨高度h的變化關系如圖所示，當線框向上運動時，磁通量先增大后減小。根據(jù)楞次定律，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。當磁通量增大時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；當磁通量減小時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同。再結(jié)合右手螺旋定則可判斷感應電流的方向。同時，根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，進而分析感應電流的大小變化。對于線框的形變趨勢，可根據(jù)楞次定律的另一種表述，即感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因，來判斷線框是有收縮還是擴張的趨勢。天體運動類題目關于行星運動的公式，以下理解正確的是（）A．k是一個與行星質(zhì)量有關的常量B．k與成正比C．k與成反比D．k與a和T均無關解析：開普勒第三定律指出，所有行星繞太陽運動的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即=k。其中k是一個與中心天體（太陽）質(zhì)量有關的常量，與行星的質(zhì)量、半長軸a和公轉(zhuǎn)周期T均無關。所以選項D正確。靜電場類題目如圖所示，等量異種點電荷P、Q固定在絕緣水平面上，在P、Q連線的中垂面上放置一金屬板，金屬板通過開關S與大地相連。斷開開關S時，金屬板的電勢為；閉合開關S時，金屬板的電勢為；斷開開關S且撤除正點電荷Q時，金屬板的電勢為。以無窮遠處電勢為零，則（）A．B．C．D．解析：當斷開開關S時，金屬板處于等量異種點電荷P、Q的電場中，由于金屬板是等勢體，其電勢等于所處位置的電場的電勢。在等量異種點電荷的中垂面上，各點的電勢為零，所以此時金屬板的電勢=0。當閉合開關S時，金屬板與大地相連，大地的電勢為零，所以金屬板的電勢=0。當斷開開關S且撤除正點電荷Q時，金屬板上會感應出電荷，此時金屬板處于負點電荷P的電場中，根據(jù)電場線的分布可知，金屬板的電勢小于零，即<0。綜上可得，，選項A正確。平拋運動類題目如圖，雜技演員站在距離豎直擋板處朝擋板水平拋出一個彈性小球，小球經(jīng)擋板反彈后恰好落入演員身后距離演員處地面上的孔中。已知小球離手時距離地面的高度為h，重力加速度為g，不計空氣阻力，小球與擋板碰撞過程無能量損失，即小球碰撞前后的瞬間，豎直方向的速度不變，水平方向的速度大小不變，方向相反，則小球離手時的速度大小為（）A．B．C．D．解析：小球拋出后做平拋運動，與擋板碰撞后，水平方向的速度大小不變，方向相反，豎直方向的速度不變。我們可以將小球的運動看作是從拋出點開始，先向右做平拋運動，碰撞擋板后向左做平拋運動，最終落入孔中。設小球離手時的速度大小為v，小球從拋出到碰撞擋板所用的時間為t1，碰撞擋板后到落入孔中所用的時間為t2。在豎直方向上，小球做自由落體運動，根據(jù)h=gt^2/2，可得小球從拋出到落地的總時間t=。小球碰撞擋板前在水平方向上的位移為x1=vt1，碰撞擋板后在水平方向上的位移為x2=vt2，且x1+x2=+。又因為t1+t2=t，聯(lián)立以上各式可解得v=，選項B正確。熱學類題目如圖所示，豎直放置的絕熱汽缸內(nèi)有A、B兩個活塞，活塞的質(zhì)量、厚度均可忽略，其中A活塞絕熱，B活塞導熱，兩活塞與汽缸間封閉了甲、乙兩部分理想氣體，活塞的面積為S，活塞與汽缸壁之間的滑動摩擦力（為外界大氣壓強），最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。初始時，兩活塞之間及活塞A與汽缸底部間的距離均為d，兩活塞與汽缸壁之間的摩擦力均恰好為0，兩部分理想氣體的熱力學溫度均與環(huán)境溫度相同?，F(xiàn)對甲氣體緩慢加熱，則當活塞B剛好要發(fā)生滑動時，活塞A移動的距離為（）A．B．C．D．d解析：初始時，對活塞A和活塞B進行受力分析，根據(jù)平衡條件可得甲、乙兩部分氣體的壓強。對甲氣體加熱后，甲氣體的溫度升高，壓強增大，活塞A會向上移動，壓縮乙氣體，使乙氣體的壓強增大。當活塞B剛好要發(fā)生滑動時，活塞B受到的摩擦力達到最大靜摩擦力。對活塞B進行受力分析，根據(jù)平衡條件可求出此時乙氣體的壓強。再對甲氣體和乙氣體分別運用理想氣體狀態(tài)方程，結(jié)合幾何關系可求出活塞A移動的距離。光學類題目【典型情境題】香港中文大學前校長高錕提出：光通過直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來傳輸大量信息。根據(jù)這一理論制造的光導纖維成為電話、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信網(wǎng)絡運行的基石，高錕因此獲得了2009年諾貝爾物理學獎。如圖所示，一段橫截面為圓形的粗細均勻的光導纖維被彎成半圓形狀，光導纖維的橫截面直徑為d，折射率為n，光導纖維外部可認為是真空區(qū)域。如果將一束平行光垂直于光導纖維的水平端面A射入，并使之全部從水平端面B射出，為保證光信號一定能發(fā)生全反射，光纖中心軸線的轉(zhuǎn)彎半徑R應不小于（）A．B．C．D．解析：當平行光垂直于光導纖維的水平端面A射入時，光線在光導纖維中傳播。要保證光信號一定能發(fā)生全反射，光線在光導纖維的彎曲處必須滿足全反射條件。全反射的臨界角C滿足sinC=1/n。在光導纖維的彎曲處，光線射到光導纖維的內(nèi)壁上，此時的入射角i應大于等于臨界角C。結(jié)合幾何關系，可求出光纖中心軸線的轉(zhuǎn)彎半徑R的最小值。電磁感應類題目如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比，定值電阻R的阻值為，電表均為理想交流電表，電源兩端輸出的交流電壓，則（）A．電流表示數(shù)為4AB．電壓表示數(shù)為C．R的功率為352WD．變壓器的輸入功率為1408W解析：理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比n1:n2=4:1，電源兩端輸出的交流電壓u=220sin100πt(V)，則原線圈兩端的電壓的有效值U1=220V。根據(jù)理想變壓器的電壓關系U1/U2=n1/n2，可得副線圈兩端的電壓U2=U1n2/n1=220×1/4=55V，所以電壓表示數(shù)為55V，選項B錯誤。副線圈中的電流I2=U2/R=55/10=5.5A，根據(jù)電流關系I1/I2=n2/n1，可得原線圈中的電流I1=I2n2/n1=5.5×1/4=1.375A，所以電流表示數(shù)為1.375A，選項A錯誤。R的功率P=U2I2=55×5.5=302.5W，選項C錯誤。變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入=P出=302.5W，選項D錯誤。原子物理類題目【典型情境題】微型核電池是利用微型和納米級系統(tǒng)開發(fā)出的一種超微型電源設備，這種設備通過放射性物質(zhì)的衰變，釋放出帶電粒子，從而獲得持續(xù)電流。鎳會發(fā)生衰變，用它制成的大容量核電池，續(xù)航可超百年。已知鎳發(fā)生衰變過程中的質(zhì)量虧損為，真空中光速為c。下列判斷正確的是（）A．鎳63的衰變方程為B．粒子來源的核反應方程為C．升高鎳63的溫度，可使其半衰期縮短D．鎳63發(fā)生衰變時釋放的能量為解析：鎳63發(fā)生衰變時，放出一個電子，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，其衰變方程為Ni→Cu+e，選項A正確。粒子是電子，它來源于原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子，即n→H+e，選項B錯誤。半衰期是放射性元素的固有屬性，與溫度、壓強等外界因素無關，選項C錯誤。根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，鎳63發(fā)生衰變時釋放的能量為ΔE=Δmc2，選項D正確。機械波類題目某簡諧橫波波源的振動圖像如圖1所示，該波源的振動形式在介質(zhì)中傳播，某時刻的完整波形如圖2所示，其中P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點，該波的波源位于圖2中坐標原點處，下列說法正確的是（）A．該波的波速為B．由圖2中時刻再經(jīng)過0.35s，質(zhì)點Q處于波谷C．圖2中質(zhì)點Q第一次處于波谷時，波源處于平衡位置D．從到質(zhì)點Q開始振動，質(zhì)點P運動的路程為0.12m解析：由波源的振動圖像可知，波源的振動周期T=0.2s，振幅A=5cm。由波形圖可知，該波的波長λ=0.4m，根據(jù)波速v=λ/T，可得波速v=0.4/0.2=2m/s，選項A正確。由波形圖可知，質(zhì)點Q此時的位置在平衡位置，且向上振動，經(jīng)過t=0.35s=1.75T，質(zhì)點Q振動了1.75個周期，此時質(zhì)點Q處于波谷，選項B正確。質(zhì)點Q第一次處于波谷時，所用的時間t=3T/4=0.15s，此時波源振動了0.15s，處于平衡位置，選項C正確。從t=0到質(zhì)點Q開始振動，所用的時間t=λ/v=0.4/2=0.2s，質(zhì)點P振動了0.2s=1個周期，運動的路程為4A=4×5=20cm=0.2m，選項D錯誤。力學綜合類題目“風洞”實驗是飛行器研制工作中的重要過程。一質(zhì)量為m的小球在光滑的水平面上以初速度（沿x軸正方向）穿過一段風帶，經(jīng)過風帶時風會給小球一個沿水平方向且與方向垂直（沿y軸正方向）的恒力作用，風帶在區(qū)域，其他區(qū)域無風。小球穿過風帶過程的運動軌跡及穿過風帶后的速度方向如圖所示，已知小球在穿過風帶過程中沿y軸正方向運動的位移為。下列說法正確的是（）A．小球穿過風帶所需時間為B．小球穿過風帶過程中的加速度大小為C．小球穿過風帶時所受恒力的大小為D．小球穿過風帶后的速度大小為解析：小球在光滑的水平面上穿過風帶時，在x軸方向上不受力，做勻速直線運動，速度大小為v0；在y軸方向上受到恒力作用，做勻加速直線運動。設小球穿過風帶所需時間為t，在x軸方向上的位移為L=v0t，所以t=L/v0，選項A正確。在y軸方向上，小球的位移y=at2/2，可得加速度a=2y/t2=2yv02/L2，選項B錯誤。小球穿過風帶時所受恒力的大小F=ma=2myv02/L2，選項C錯誤。小球穿過風帶后的速度大小v=，選項D正確。（二）非選擇題11．【典型情境題】（6分）某同學用圖甲所示的實驗裝置測定沙桶的加速度，連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器，實驗時通過改變沙桶的質(zhì)量，實現(xiàn)外力的改變，桌面水平，與小車相連的細線與桌面平行，重力加速度。（1）若某次實驗中測得沙桶及滑輪的總質(zhì)量為0.253kg，彈簧測力計的示數(shù)為1.10N，則本次實驗中沙桶加速度的理論值__________（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（2）若該次實驗結(jié)束后，得到如圖乙所示的紙帶，相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔，用刻度尺測得相鄰計數(shù)點間的距離分別是、、、，則該次實驗中紙帶__________（選填“左”或“右”）端與小車相連，沙桶加速度的實驗值__________（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（3）沙桶加速度的理論值與實驗值不相等的原因可能是____________________（寫出一個原因即可）。解析：（1）對沙桶及滑輪進行受力分析，沙桶及滑輪受到重力mg和彈簧測力計的拉力F，根據(jù)牛頓第二定律mg-F=ma，可得沙桶加速度的理論值a=(mg-F)/m=(0.253×9.8-1.10)/0.253≈(2.4794-1.10)/0.253≈1.3794/0.253≈5.45m/s2。（2）紙帶與小車相連的一端，小車做加速運動，在相等的時間間隔內(nèi)，紙帶的位移逐漸增大。由紙帶可知，從左到右相鄰計數(shù)點間的距離逐漸增大，所以紙帶左端與小車相連。根據(jù)勻變速直線運動的推論Δx=aT2，可得沙桶加速度的實驗值a=(x4+x3-x2-x1)/(4T2)=(0.0512+0.0453-0.0394-0.0335)/(4×0.12)=(0.0965-0.0729)/0.04=0.0236/0.04=0.590m/s2。（3）沙桶加速度的理論值與實驗值不相等的原因可能是存在摩擦力、空氣阻力等。12．【典型情境題】（9分）某同學想測定一碳膜電阻的準確阻值，如圖甲所示，觀察其色環(huán)顏色，查得該碳膜電阻的阻值為，誤差為，實驗室提供器材如下：A．電流表（量程，內(nèi)阻約）B．電流表（量程，內(nèi)阻約）C．電壓表（量程，內(nèi)阻約）D．滑動變阻器（阻值范圍為，允許通過的最大電流為2A）E．待測碳膜電阻F．電源（電動勢為6V，內(nèi)阻約）G．開關和導線若干（1）實驗時電流表應選__________（填器材前面的序號）。（2）為了獲得從零開始變化的數(shù)據(jù)使測量結(jié)果更準確，采用下列實驗電路進行實驗，較合理的是__________。A．B．C．D．（3）用伏安法測電阻時，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果總存在系統(tǒng)誤差。按圖乙所示的電路進行測量，可以消除這種系統(tǒng)誤差。該實驗的步驟是：閉合開關，將開關接1，調(diào)節(jié)滑動變阻器和，使電壓表指針盡量接近滿偏，讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)、；接著讓兩滑動變阻器的滑片保持不動，將開關接2，讀出這時電壓表和電流表的示數(shù)、。由以上記錄數(shù)據(jù)可得被測電阻的表達式是__________。解析：（1）待測碳膜電阻的阻值約為1000Ω，電源電動勢為6V，根據(jù)歐姆定律可得通過待測電阻的最大電流I=U/R=6/1000=0.006A=6mA，所以電流表應選A（量程0~10mA，內(nèi)阻約50Ω）。（2）為了獲得從零開始變化的數(shù)據(jù)，滑動變阻器應采用分壓式接法。由于待測電阻的阻值較大，電流表應采用內(nèi)接法，所以較合理的電路是選項A。（3）當開關接1時，電壓表測量的是待測電阻和電流表的總電壓，電流表測量的是通過待測電阻和電流表的電流，即U1=I1(Rx+RA)；當開關接2時，電壓表測量的是電流表的電壓，電流表測量的是通過電流表的電流，即U2=I2RA。聯(lián)立以上兩式可得Rx=(U1/I1)-(U2/I2)。13．（10分）如圖所示，輕桿BC的C端用光滑鉸鏈與墻壁固定，桿的B端通過水平細繩AB拉住，另有一質(zhì)量為m的物體用輕繩系在B端，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。已知∠ABC=30°，重力加速度為g，求細繩AB的拉力和輕桿BC對B端的作用力。解析：以B端為研究對象，受到物體的拉力mg（方向豎直向下）、細繩AB的拉力FAB（方向水平向左）和輕桿BC對B端的作用力FBC（方向沿桿向上）。根據(jù)共點力平衡條件，可得FBCsin30°=mg，F(xiàn)BCcos30°=FAB。解得FBC=2mg，F(xiàn)AB=mg。14．（12分）如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一光滑的半圓形軌道，其半徑R=0.5m，軌道的最高點為C，最低點為A。一質(zhì)量m=0.1kg的小球從軌道的右側(cè)與圓心O等高的B點由靜止開始下滑，不計空氣阻力，重力加速度g=10m/s2。求：（1）小球經(jīng)過A點時的速度大??；（2）小球經(jīng)過A點時對軌道的壓力大??；（3）小球能否通過最高點C？若能，求出小球經(jīng)過C點時的速度大??；若不能，說明理由。解析：（1）小球從B點下滑到A點的過程中，只有重力做功，機械能守恒。取A點為重力勢能的參考平面，則小球在B點的重力勢能EpB=mgR，動能EkB=0；在A點的重力勢能EpA=0，動能EkA=mvA2/2。根據(jù)機械能守恒定律EpB+EkB=EpA+EkA，可得mgR=mvA2/2，解得vA=√(2gR)=√(2×10×0.5)=√10m/s。（2）小球經(jīng)過A點時，受到重力mg和軌道的支持力FN，根據(jù)牛頓第二定律FN-mg=mvA2/R，可得FN=mg+mvA2/R=0.1×10+0.1×(10)/0.5=1+2=3N。根據(jù)牛頓第三定律，小球經(jīng)過A點時對軌道的壓力大小為3N。（3）小球要通過最高點C，在C點的最小速度vC=√(gR)=√(10×0.5)=√5m/s。小球從A點運動到C點的過程中，機械能守恒，取A點為重力勢能的參考平面，則小球在A點的機械能EA=mvA2/2=0.1×10/2=0.5J；在C點的機械能EC=mvC2/2+mg×2R=0.1×vC2/2+0.1×10×1=0.05vC2+1。根據(jù)機械能守恒定律EA=EC，可得0.5=0.05vC2+1，解得vC2=-10，該結(jié)果無意義，所以小球不能通過最高點C。15．（20分）如圖所示，在xOy平面內(nèi)，有一以原點O為圓心，半徑R=0.2m的圓形勻強