天津天津高考理科综合物理答案与解析 13页

‎2014年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）‎ 理科综合物理部分试题详解 第Ⅰ卷 一、单项选择题（每小题6分，共30分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）‎ ‎1．质点做直线运动的速度—时间图象如图所示，该质点（ ）‎ A．在第1秒末速度方向发生了改变 B．在第2秒末加速度方向发生了改变 C．在前2秒内发生的位移为零 D．第3秒末和第5秒末的位置相同 ‎【解析】根据v-t图像，第1秒末速度方向没变，加速度方向改变，A错。第2秒末加速度方向没变，速度方向改变，B错。前2秒内位移为图像围成三角形面积2m，C错。第3秒末的位移与第5秒的位移同为1m，D正确。‎ ‎【答案】D ‎2．如图所示，电路中均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器的极板水平放置．闭合电键，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是（ ）‎ A．增大的阻值 B．增大的阻值 C．增大两板间的距离 D．断开电键 ‎【解析】如果油滴不动，则平行板电容器中电场强度不能变。增大 阻值，因为电源内阻不能忽略，所以分压增大，电容器电压增大，电场变强，A错。增大阻值，因为电容器是断路，所以不影响电容器两端电压，电场不变，B对。增大两板间距离，因为电容器两端电压不变，根据，电场变小，C错。断开电键则电容器中间电场变为0，D错。‎ ‎【答案】B ‎3．研究表明，地球自转在逐渐变慢，亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比（ ）‎ A．距地面的高度变大 B．向心加速度变大 C．线速度变大 D．角速度变大 ‎【解析】3亿年前地球自转周期22小时，现在为24小时，趋势为变大，所以未来同步卫星与现在相比周期变大，而万有引力不变。由万有引力提供向心力，可知，轨道半径变大，则卫星距地面高度变大，A正确。轨道半径变大，向心力变小，向心加速度变小，B错。同时，线速度和角速度都减小，C和D错。‎ ‎【答案】A ‎4．如图所示，平行金属板水平正对放置，分别带等量异号电荷．一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么（ ）‎ A．若微粒带正电荷，则板一定带正电荷 B．微粒从点运动到点电势能一定增加 C．微粒从点运动到点动能一定增加 D．微粒从点运动到点机械能一定增加 ‎【解析】如题图，带电粒子所受电场力为竖直方向，又因为运动轨迹向下偏转，所以粒子所受合外力方向向下。重力方向竖直向下，故电场力方向可能向下，也可能向上但是小于重力。若微粒带正电，则电场方向可能向上也可能向下，A板带正电和负电均有可能，A错。若微粒所受电场力向下，从M点到N点电场力做正功，电势能减小，B错。若所受电场力向上，从M点到N点电场力做负功，微粒机械能减少，D错。微粒所受合力向下，从M点到N点合力做正功，根据动能定理，动能一定增加，C正确。‎ ‎【答案】C ‎5．平衡位置处于坐标原点的波源在轴上振动，产生频率为50的简谐横波向正、负两个方向传播，波速均为100．平衡位置在轴上的两个质点随波源振动着，的轴坐标分别为．当位移为负且向方向运动时，两质点的（ ）‎ A．位移方向相同、速度方向相反 B．位移方向相同、速度方向相同 C．位移方向相反、速度方向相反 D．位移方向相反、速度方向相同 ‎【解析】由频率50Hz，波速100m/s可知波长为2m。根据P、Q点坐标，P点与S相差个周期，Q点与S相差个周期。当S位移为负且向-y方向运动时，P点位移为负且向y方向运动，Q点位移为正且向y方向运动。故选D。‎ ‎【答案】D 二、不定项选择题（每小题6分，共18分．每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选项或不答的得0分）‎ ‎6．下列说法正确的是（ ）‎ A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施 C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同 ‎【解析】卢瑟福α粒子散射实验建立的原子核式结构模型，A错。某些物质可以在紫外线照射下发出荧光，根据这一特点可以设计防伪措施，B正确。天然放射现象中γ射线为电磁波，不会再电场或磁场中发生偏转，C错。当观察者与波源互相接近或远离时，接收到波的频率会发生改变，这个是多普勒效应，D正确。‎ ‎【答案】BD ‎7．如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线，‎ 所示，则（）‎ A．两次时刻线圈平面均与中性面重合 B．曲线、对应的线圈转速之比为 C．曲线表示的交变电动势频率为 D．曲线表示的交变电动势有效值为 ‎【解析】根据法拉第电磁感应定律，t=0时电动势瞬时值为0，此时线圈应在中性面上，A正确。由题图可知，曲线a、b周期比为2:3，则转速比应为3:2，B错。曲线a周期为0.04s，则频率为25Hz，C正确。曲线b产生的电动势最大值由题图可知小于，则有效值小于10V，D错。‎ ‎【答案】AC ‎8．一束由两种频率不同的单色组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成，两束，如图所示，则、两束光（）‎ A．垂直穿过同一块平板玻璃，光所用的时间比光长 B．从同种介质射入真空发生全反射时，光临界角比光的小 C．分别通过同一双缝干涉装置，光形成的相邻亮条纹间距小 D．若照射同一金属都能发生光电效率，光照射时逸出的光电子最大初动能大 ‎【解析】由题图可知，在玻璃中，a光折射率大于b光，所以玻璃中的光速a小于b，A正确。由全反射可知，同种介质中a的折射率大于b，则临界角a小于 b，B正确。a光波长小于b光，则双缝干涉中，a光的相邻亮条纹间距小，C错。a光频率大于b光，因此a光的光子能量大，在光电效应中，逸出电子的最大初动能更大，D错。‎ ‎【答案】AB ‎2014年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）‎ 理科综合物理部分 第Ⅱ卷 ‎9．（18分）‎ ‎（1）半径为的水平圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，为圆盘边缘上一点．点的正上方有一个可视为质点的小球以初速度水平抛出时，半径方向恰好与的方向相同，如图所示．若小球与圆盘只碰一次，且落在点，重力加速度为，则小球抛出时距的高度＝_________，圆盘转动的角速度大小＝_________．‎ ‎【解析】（1）小球平抛落到A点，则水平方向运动时间为，‎ 竖直方向为自由落体，下落高度为，‎ 此时圆盘恰好转过n圈（），角速度为 ‎【答案】，‎ ‎（2‎ ‎）某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．‎ ‎①若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_____________________________________________．‎ ‎②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个_________（填字母代号）．‎ A．避免小车在运动过程中发生抖动 B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 ‎③平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法： ___________________________．‎ ‎④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的______________（填字母代号）．‎ A．在接通电源的同时释放了小车 B．小车释放时离打点计时器太近 C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D．钩码做匀速运动，钩码重力大于细绳拉力 ‎【解析】①本实验要测量钩码重力当拉力，测量小车的质量，所以需要天平，另外纸带长度测量需要刻度尺；‎ ‎ ②当绳子拉力平行木板并平衡摩擦后，可以让拉力提供小车的加速度，所以选择D ‎ ③要减小小车的加速度，再拉力一定的情况下，根据牛顿第二定律，可以增加车的质量。‎ ‎ ④钩码重力做功转化为钩码动能，小车动能，在没有完全平衡摩擦的情况下，还会增加摩擦生热。所以当重力做功大于小车动能增量时，可能是因为摩擦，也能是因为没有满足钩码重力远小于车这个条件。所以选CD ‎【答案】①刻度尺、天平（包括砝码），②D，③可在小车上加适量的砝码（或钩码），④CD ‎（3）现要测量一个未知电阻的阻值，除外可用的器材有：‎ 多用电表（仅可使用欧姆挡）；‎ 一个电池组（电动势）；‎ 一个滑动变阻器（额定电流）；‎ 两个相同的电流表（内阻满偏电流）；‎ 两个标准电阻（）；‎ 一个电键、导线若干．‎ ‎①为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断的做法正确的是______________（填字母代号）．‎ A．这个电阻很小，估计只有几欧姆 B．这个电阻很大，估计有几千欧姆 C．如需进一步测量可换“”挡，调零后测量 D．如需进一步测量可换“”挡，调零后测量 ‎②根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．‎ ‎【解析】根据条件知电阻应该比较小，所以换为“”挡,选AC，根据条件，可以把电流表串联R1当电压表用，把电流表并联R2当电流表用，这样实验电路等效为一个伏安法测电阻，为了减少功耗，应该用限流电路。‎ ‎【答案】①AC ② ‎ ‎10．（16分）如图所示，水平地面上静止放置一辆小车，质量，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块置于的最右端，的质量．现对施加一个水平向右的恒力，运动一段时间后，小车左端固定的挡板发生碰撞，碰撞时间极短，碰后、粘合在一起，共同在的作用下继续运动，碰撞后经时间，二者的速度达到．求 ‎（1）开始运动时加速度的大小；‎ ‎（2）、碰撞后瞬间的共同速度的大小；‎ ‎（3）的上表面长度．‎ ‎【解析】⑴以为研究对象，由牛顿第二定律有 ①‎ 代入数据解得 ②‎ ‎⑵对碰撞后共同运动的过程，由动量定理得 ‎ ③‎ 代入数据解得 ④‎ ‎⑶设发生碰撞前，的速度为，对发生碰撞的过程，由动量守恒定律有 ‎ ⑤‎ 从开始运动到与发生碰撞前，由动能定理有 ‎ ⑥‎ 由④⑤⑥式，代入数据解得 ⑦‎ ‎ 【答案】（1）2.5m/s2 (2)1m/s (3)0.45m ‎ ‎11．（18分）如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角的斜面上，导轨电阻不计，间距．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为．在区域Ⅰ中，将质量，电阻的金属条放在导轨上，‎ 刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量，电阻的光滑导体棒置于导轨上，由静止开始下滑．在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，、始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取．问 ‎（1）下滑的过程中，中的电流方向；‎ ‎（2）刚要向上滑动时，的速度多大；‎ ‎（3）从开始下滑到刚要向上滑动的过程中，滑动的距离，此过程中上产生的热量是多少．‎ ‎ 【解析】⑴由流向。‎ ‎⑵开始放置刚好不下滑时，所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为，有 ‎ ①‎ 设刚好要上滑时，棒的感应电动势为，由法拉第电磁感应定律有 ‎ ②‎ 设电路中的感应电流为，由闭合电路欧姆定律有 ‎ ③‎ 设所受安培图为，有 ‎ ④‎ 此时受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有 ‎ ⑤‎ 综合①②③④⑤式，代入数据解得 ‎ ⑥‎ ‎⑶设棒的运动过程中电路中产生的总热量为，由能量守恒有 ‎ ⑦‎ 又 ⑧‎ 解得 ⑨‎ ‎【答案】（1）由流向 ⑵5m/s （3）1.3J ‎12．(20分)同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用，其基本原理简化为如图所示的模型．、为两块中心开有小孔的平行金属板．质量为、电荷量为的粒子（不计重力）从板小孔飘入板间，初速度可视为零．每当进入板间，两板的电势差变为，粒子得到加速，当离开板时，两板的电荷量均立即变为零．两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场，在磁场作用下做半径为的圆周运动，远大于板间距离．经电场多次加速，动能不断增大，为使保持不变，磁场必须相应的地化．不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应．求 ‎（1）运动第1周时磁场的磁感应强度的大小；‎ ‎（2）在运动第周的时间内电场力做功的平均功率；‎ ‎（3）若有一个质量也为、电荷量为（为大于1的整数）的粒子（不计重力）与同时从板小孔飘入板间，、初速度均可视为零，不计两者间的相互作用，除此之外，其他条件均不变．下图中虚线、实线分别表示、的运动轨迹．在的轨迹半径远大于板间距离的前提下，请指出哪个图能定性地反映、的运动轨迹，并经推导说明理由．‎ ‎【解析】⑴设经电场第1次加速后速度为，由动能定理得 ‎ ①‎ 在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力充当向心力 ‎ ②‎ 由①②得 ③‎ ‎⑵设经次加速后的速度为，由动能定理得 ‎ ④‎ 设做第次圆周运动的周期为，有 ‎ ⑤‎ 设在运动第周的时间内电场力做功为，则 ‎ ⑥‎ 在该段时间内电场力做功的平均功率为 ‎ ⑦‎ 由④⑤⑥⑦解得 ‎ ⑧‎ ‎⑶ A图能定性地反映运动的轨迹。‎ 经过次加速后，设其对应的磁感应强度为，的周期分别为，，综合②、⑤式并分别应用的数据得 由上可知，是的倍，所以每绕行1周，就绕行周。由于电场只在通过时存在，故仅在与同时进入电场时才被加速。‎ 经次加速后，的速度分别为和，考虑到④式 由题设条件并考虑到⑤式，对有 设的轨迹半径为，有 比较上述两式得 上式表明，运动过程中的轨迹半径始终不变。‎ 由以上分析可知，两粒子运动的轨迹如图A所示。‎ ‎【答案】（1） （2） （3）A