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- 2021-05-13 发布
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2015年山东物理高考试题
二、选择题(共7小题,每小题6分,共42分。每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,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. 距地面高5m的水平直轨道上A、B两点相距2m,在B点用细线悬挂一小球,离地高度为h,如图。小车始终以4m/s的速度沿轨道匀速运动,经过A点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下,小车运动至B点时细线被扎断,最后两球同时落地。不计空气阻力,取重力加速度的大小g=10m/s²。可求得h等于
A. 1.25m B . 2.25m
C. 3.75m D. 4.75m
14.【答案】A
【解析】小车上的物体落地的时间,小车从A到B的时间;小球下落的时间;根据题意可得时间关系为:t1=t2+t3,即解得h=1.25m,选项A正确.
考点:自由落体运动.
15.如图,拉格朗日点L1位于地球和月球连线上,处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此,科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站,使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是
A.a2>a3>a1 B.a2>a1>a3
C.a3>a1>a2 D.a3>a2>a1
15.【答案】D
【解析】因空间站建在拉格朗日点,故周期等于月球绕地球转动的周期,根据可知,;月球与同步卫星都是由地球的万有引力提供向心力作圆周运动,而同步卫星的半径小,根据可知。综上所述,,选项D正确。
考点:万有引力定律的应用.
16. 如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑。已知A与B间的动摩擦因素为,A与地面间的动摩擦因素为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为
A. B. C. D.
16.【答案】B
【解析】物体AB整体在水平方向;对物体B在竖直方向有:;联立解得:,选项B正确.
考点:物体的平衡.
17. 如图,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速。在圆盘减速过程中,以下说法正确的是
A. 处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高
B. 所加磁场越长越易使圆盘停止转动
C. 若所加磁场反向,圆盘将加速转动
D. 若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动
17.【答案】ABD.
【解析】把圆盘看成沿半径方向紧密排列的“辐条”,由右手定则可知,处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高,选项A正确;根据可知所加磁场越强,则感应电动势越大,感应电流越大,产生的电功率越大,消耗的机械能越快,则圆盘越容易停止转动,选项B正确;若加反向磁场,根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘转动,故圆盘仍减速转动,选项C错误;若所加磁场穿过整个圆盘则圆盘中无感应电流,不消耗机械能,圆盘匀速转动,选项D正确。
考点:法拉第电磁感应定律;楞次定律.
18. 直角坐标系中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图。M、N两点各固定一负点电荷,一电量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点,则H点处场强的大小和方向分别
A. ,沿y轴正向 B. ,沿y轴负向
C. ,沿y轴正向 D. ,沿y轴负向
18.【答案】B
【解析】因正电荷在O点时,G点的场强为零,则可知两负电荷在G点形成的电场的合场强为;若将正电荷移到G点,则正电荷在H点的场强为,因两负电荷在G点的场强与在H点的场强等大反向,则H点的合场强为,方向沿y轴负向;故选B.
考点:场强的叠加.
19. 如图甲,R0为定值电阻,两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为T0的正炫交流电源上,经二极管整流后,通过R0的电流i始终向左,其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时,a、b间的电压uab为正,下列uab-t图像可能正确的是
19.【答案】C
【解析】在第一个0.25T0时间内,通过大圆环的电流为瞬时针逐渐增加,由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端,因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小;同理在第0.25T0-0.5T0时间内,通过大圆环的电流为瞬时针逐渐减小,由楞次定律可判断内环内a端电势低于b端,因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大;故选项C正确.
考点:法拉第电磁感应定律;楞次定律.
20.如图甲,两水平金属板间距为d,板间电场强度的变化规律如图乙所示。t=0时刻,质量为m的带电微粒以初速度沿中线射入两板间,0~时间内微粒匀速运动,T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在0~T时间内运动的描述,正确的是
A.末速度大小为
B.末速度沿水平方向
C.重力势能减少了
D.克服电场力做功为
20.【答案】BC
【解析】因0-内微粒匀速运动,故;在
时间内,粒子只受重力作用,做平抛运动,在时刻的竖直速度为,水平速度为v0;在时间内,粒子满足,解得a=g,方向向上,则在t=T时刻,粒子的竖直速度减小到零,水平速度为v0,选项A错误,B正确;微粒的重力势能减小了,选项C正确;从射入到射出,由动能定理可知,,可知克服电场力做功为,选项D错误;故选BC
考点:带电粒子在复合场中的运动.
第II卷(必做157分+选做36分,共193分)
【必做部分】
21.(10分)某同学通过下述试验验证力的平行四边形定则。
实验步骤:
① 将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。
② 如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度)。每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的,部分数据如下表所示:
F(N)
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
(cm)
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05
③ 找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O’,橡皮筋的拉力计为Foo’。
④ 在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示。用两圆柱鼻尖呈适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两比肩的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力极为FOA,OB段的拉力计为FOB。
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在给出的坐标纸上(见答题卡)画出F—图线,根据图线求得= cm
(2)测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为 N。
(3)根据给出的标度,在答题卡上做出FOA和FOB的合力F’的图示。
(4)通过比较F'与 的大小和方向,即可得出实验结论。
21.【答案】(1)10.00;(2)1.80;(3)如图;(4)FOO’
【解析】
试题分析:(1)做出F-l图像,求得直线的截距即为l0,可得l0=10.00cm ;
(2)可计算弹簧的劲度系数为;若OA=6.00cm,OB=7.60cm,则弹簧的弹力;则此时;
(3)如图;
(4)通过比较F’和FOO’的大小和方向,可得出实验结论.
考点:验证力的平行四边形定则。
22.(8分)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0,R为定值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图乙所示的U—I关系图线。
回答下列问题:
(1)滑动触头向下移动时,电压表示数 (填“增大”或“减小”)。
(2)I0= A
(3)RL消耗的最大功率为 W(保留一位有效数字)
22.【答案】(1)减小;(2)1.0(3)5
【解析】(1)滑动头向下移动时,RL
阻值减小,则总电阻减小,电压变小,则电压表读数变小;
(2)由电路图可知:,即:U=I0R-IR,由U-I图线可知,I0R=20;,则I0=1.0A;
(3)RL消耗的功率为P=IU=20I-20I2,则当I=0.5时,功率的最大值为
考点:测量电阻的电功率。
23. (18分)如图甲所示,物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两个定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上,小球与右侧滑轮的距离为。开始时物块和小球均静止,将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一始终垂直于段细绳的力,将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成角,如图乙所示,此时传感装置的示数为初始值的1.25倍;再将小球由静止释放,当运动至最低位置时,传感装置的示数为初始值的0.6倍。不计滑轮的大小和摩擦,重力加速度的大小为g。求:
(1)物块的质量;
(2)从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服空气阻力所做的功。
23.【答案】(1)3m;(2)0.1mgl
【解析】(1)设开始时细绳的拉力大小为,传感装置的初始值为,物块质量为M,由平衡条件得
对小球,①
对物块,②
当细绳与竖直方向的夹角为时,设细绳的拉力大小为,传感装置的示数为,根据题意可知,,由平衡条件得
对小球,③
对物块,④
联立①②③④式,带入数据得
⑤
(2) 设小球运动至最低位置时速度大小为,从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服阻力所做的功为,由动能定理得
⑥
在最低位置,设细绳的拉力大小为,传感装置的示数为,根据题意可知,,对小球,由牛顿第二定律得
⑦
对物块,由平衡条件得
⑧
联立①②⑤⑥⑦⑧式,代入数据得
⑨
①~⑨式每式2分,共18分。
考点:物体的平衡;牛顿第二定律;动能定理.
24.(20分)如图所示,直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内,O为圆心,GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场,上极板开有一小孔。一质量为m电量为+q的粒子由小孔下方处静止释放,加速后粒子以竖直向上的速度射出电场,由H点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。
(1)求极板间电场强度的大小;
(2)若粒子运动轨迹与小圆相切,求Ⅰ区磁感应强度的大小;
(3)若Ⅰ区、Ⅱ区磁感应强度的大小分别为、,粒子运动一段时间后再次经过H点,求这段时间粒子运动的路程。
24.【答案】(1)(2)或(3)5.5πD
【解析】(1)设极板间电场强度的大小为E,对粒子在电场中的运动,由动能定理得
①由①式得
(2) 设I区磁感应强度的大小为B,粒子作圆周运动的半径为R,由牛顿第二定律得
图甲
③
如图甲所示,粒子运动的轨迹与小圆相切有两种情况。若粒子轨迹与小圆外切,由几何关系得④
联立③④式得⑤
若粒子轨道与小圆内切,由几何关系得⑥
联立③⑥式得⑦
(3)若Ⅰ区域的磁感应强度为,则粒子运动的半径为;Ⅱ区域的磁感应强度为,则粒子运动的半径为;
设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的周期分别为T1、T2,由运动公式可得:
;
据题意分析,粒子两次与大圆相切的时间间隔内,运动轨迹如图所示,根据对称性可知,Ⅰ区两段圆弧所对的圆心角相同,设为,Ⅱ区内圆弧所对圆心角为,圆弧和大圆的两个切点与圆心O连线间的夹角设为,由几何关系可得:;;
粒子重复上述交替运动回到H点,轨迹如图所示,设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间分别为t1、t2,可得:;
设粒子运动的路程为s,由运动公式可知:s=v(t1+t2)
联立上述各式可得:s=5.5πD
考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;动能定理。
【选做部分】
37.(12分)【物理----物理3--3】
(1)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是 。(双选,填正a.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用
b.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动
c.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程运行得更迅速
d.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的
【答案】b c
【解析】墨滴入水后碳粒的运动是布朗运动,是由于受水分子撞击不平衡引起的,是水分子无规则运动的反应,碳粒越小,布朗运动越明显,综上所述,选项a d错误,选项b c正确。
考点:分子动理论.
(2)扣在水平桌面的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图,截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300K,压强为大气压强,当封闭气体温度上升至303K时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部气体压强立刻减为,温度仍为303K。在经过一段时间,内部气体温度恢复到300K。整个过程中粉笔气体均可视为理想气体。求:
(i)当温度上升到303K且尚未放气时,封闭气体的压强;
(ii)当温度恢复到300K时,竖立向上提起杯盖所需的最小力。
37.【答案】(ⅰ)1.01P0;(ⅱ)0.02P0S
【解析】(ⅰ)气体进行等容变化,开始时,压强P0,温度T0=300K;当温度上升到303K且尚未放气时,压强为P1,温度T1=303K;根据可得:
(ⅱ)当内部气体温度恢复到300K时,由等容变化方程可得:,
解得
当杯盖恰被顶起时有:
若将杯盖提起时所需的最小力满足:,
解得:
考点:理想气体的状态方程;等容变化.
38(12分)【物理----物理3--4】
(1)如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为。t=0时刻,一小球从距离物块h高处自由落下;t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g=10m/s2.以下判断正确的是 。(双选,填正确答案标号)
a.h=1.7m
b.简谐运动的周期是0.8s
c.0.6s内物块运动的路程是0.2m
d.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反
38.【答案】a b
【解析】t=0.6s时,物块的位移为y=0.1sin(2.5π×0.6)m= -0.1m;则对小球,解得h=1.7m ,选项a正确;简谐运动的周期是,选项b正确;
0.6s内物块运动的路程是3A=0.3m,选项c错误;t=0.4s=,此时物块在平衡位置向下振动,则此时物块与小球运动方向相同,选项d错误;故选a b.
考点:简谐振动.
(2)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线00’的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。
【答案】
考点:光的折射定律;全反射.
39.(12分)【物理----物理3--5】
(1)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是 。(双选,填正确答案标号)
a.该古木的年代距今约5700年
b. 12C、13C、14C具有相同的中子数
c. 14C衰变为14N的过程中放出β射线
d.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
39.【答案】ac
【解析】因古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的二分之一,则可知经过的时间为一个半衰期,即该古木的年代距今约为5700年,选项a正确;、、
具有相同的质子数,由于质量数不同,故中子数不同,选项b错误;根据核反应方程可知,衰变为的过程中放出电子,即发出β射线,选项c正确;外界环境不影响放射性元素的半衰期,选项d错误;故选ac.
考点:半衰期;核反应方程.
(2)如图,三个质量相同的滑块A、B、C,间隔相等地静置于同一水平直轨道上。现给滑块A向右的初速度,一段时间后A与B发生碰撞,碰后A、B分别以、的速度向右运动,B再与C发生碰撞,碰后B、C黏在一起向右运动。滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞事件均极短。求B、C碰后瞬间共同速度的大小。
【答案】
考点:动量守恒定律;动能定理.