高考天津理综物理部分试题与答案word解析 10页

2013 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试物理试题（天津卷） 第Ⅰ卷 一、单项选择题（每小题 6 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．下列说法正确的是 A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流 C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关 2．我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子 3000m 接力三连冠。观察发现，“接棒”的运动员甲提前 站在“交捧”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推 甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略运动员 与冰面间在水平方向上的相互作用，则 A．甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量 B．甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反 C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量 D．甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功 3．如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框动 abcd，ab 边长大于 bc 边长，置于垂直纸面向里、边界为 MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于 MN。第一次 ab 边 平行 MN 进入磁场，线框上产生的热量为 Q1，通过线框导体横截面的电荷量为 q1；第二次 bc 边平行 MN 进入磁场．线框上产生的热量为 Q2，通过线框导体横截面的电荷量为 q2，则 A．Q1>Q2 q1=q2 B．Q1>Q2 q1>q2 C．Q1=Q2 q1=q2 D．Q1=Q2 q1>q2 4．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流 互感器 ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为 Iab，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为 Icd，为了使电 流表能正常工作，则 A．ab 接 MN、cd 接 PQ，IabIcd C．ab 接 PQ、cd 接 MN，IabIcd 5．如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于 O 点。现用水平力 F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上 无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球 的支持力 FN 以及绳对小球的拉力 FT 的变化情况是 A．FN 保持不变，FT 不断增大 B．FN 不断增大，FT 不断减小 C．FN 保持不变，FT 先增大后减小 D．FN 不断增大，FT 先减小后增大 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，选错或不答的得 0 分） 6．两个带等量正电的点电荷，固定在图中 P、Q 两点，MN 为 PQ 连线的中垂线，交 PQ 于 O 点，A 点为 MN 上的一点。一带负电的试探电荷 q，从 A 点由静止释放，只在静电力作用下运动．取无限远处的电势 为零，则 A．q 由 A 向 O 的运动是匀加速直线运动 B．q 由 A 向 O 运动的过程电势能逐渐减小 C．q 运动到 O 点时的动能最大 D．q 运动到 O 点时电势能为零 7．一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距 9m 的 a、b 两质点的振动图象如右图所示．下列描 述该波的图象可能正确的是 8．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O 点为圆心，OO’为直径 MN 的垂线。足够大的光屏 PQ 紧靠玻璃 砖右侧且垂直于 MN，由 A、B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向 O 点，入射光线与 OO’夹角θ较小 时，光屏 NQ 区城出现两个光斑逐渐增大θ角，当θ=α时，光屏 NQ 区城 A 光的光斑消失，继续增大θ角， 当θ=β时，光屏 NQ 区域 B 光的光斑消失，则 A．玻璃砖对 A 光的折射率比对 B 光的大 B．A 光在玻璃砖中传播速度比 B 光的大 C．α<θ<β时，光屏上只有 1 个光斑 D．β<θ<π/2 时，光屏上只有 1 个光斑 第Ⅱ卷 注意事项： 1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在指定位置上。[ 2．本卷共 4 题，共 72 分。 9．（18 分）（1）“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第 一阶段己经完成。设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为 h，己知月 球的质量为 M、半径为 R，引力常量为 G，则卫星绕月球运动的向心加速度 a＝ 线速度 v= （2）某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。 ①下列做法正确的是 （填字母代号） A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要盆新调节木板倾斜度 ②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶 及桶内砝码的总质量 木块和木块上砝码 的总质量（填远大于，远小于，或近似于） ③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图 示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码， 在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a 与拉 力 F 的关系，分别得到图中甲、乙两条直线。设 甲、乙用的木块质量分别为 m 甲、m 乙甲、乙用的 木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲，μ乙，由图可知，m 甲 m 乙，μ甲 μ乙（填“大于”、“小于”或“等于”) （3）要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3V，并 便于操作。已选用的器材有： 电池组（电动势为 4.5V，内阻约 1Ω): 电流表（量程为 0~250mA，内阻约 5Ω); 电压表（量程为 0~3V，内限约 3kΩ): 电键一个、导线若干。 1 实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 （填字母代号）。 A．滑动变阻器（最大阻值 20Ω, 额定电流 1A) B．滑动变阻器（最大阻值 1750Ω，额定电流 0.3A) 2 实验的电路图应选用下列的图 （填字母代号）。 实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为 1.5V，内阻为 50Ω的电源 两端，小灯泡消耗的功率是 W。 10.(16 分）质量为 m=4kg 的小物块静止于水平地面上的 A 点，现用 F=10N 的水平恒力拉动物块一段 时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在 B 点，A、B 两点相距 x=20m，物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2， g 取 10m/s2，求： （l）物块在力 F 作用过程发生位移 xl 的大小； （2）撤去力 F 后物块继续滑动的时间 t。 11.(18 分）一圆筒的横截面如图所示，其圆心为 O。筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B。 圆筒下面有相距为 d 的平行金属板 M、N，其中 M 板带正电荷，N 板带等量负电荷。质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子自 M 板边缘的 P 处由静止释放，经 N 板的小孔 S 以速度 v 沿半径 SO 方向射入磁场中，粒 子与圈筒发生两次碰撞后仍从 S 孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在 不计重力的情况下，求： （1）M、N 间电场强度 E 的大小； （2）圆筒的半径 R； （3）保持 M、N 间电场强度 E 不变，仅将 M 板向上平移 2 3 d ，粒子仍从 M 板边缘的 P 处由静止释放粒子自进入圆筒至从 S 孔射出期间，与圆筒的碰 撞次数 n。 12.(20 分）超导现象是 20 世纪人类重大发现之一，日前我国己研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并 成功示范运行。 （l）超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零，这种性质可以通过实验研究。将一个闭合超导金 属圈环水平放置在匀强磁场中，磁感线垂直于圈环平面向上，逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的 转变后突然撤去磁场，若此后环中的电流不随时间变化，则表明其电阻为零。请指出自上往下看环中电流 方向，并说明理由。 （2）为探究该圆环在超导状态的电阻率上限ρ，研究人员测得撤去磁场后环中电流为 I，并经一年以 上的时间 t 未检测出电流变化。实际上仪器只能检测出大于ΔI 的电流变化，其中 I I  ，当电流的变化 小于ΔI 时，仪器检测不出电流的变化，研究人员便认为电流没有变化。设环的横截面积为 S，环中定向移 动电子的平均速率为 v，电子质量为 m、电荷量为 e．试用上述给出的各物理量，推导出ρ的表达式。 （3）若仍使用上述测量仪器，实验持续时间依旧为 t，为使实验获得的该圆环在超导状态的电阻率上 限ρ的准确程度更高，请提出你的建议，并简要说明实现方法。 2013 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试物理答案（天津卷） 第Ⅰ卷 一、单项选择题（每小题 6 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的） 1．【考点】本题考查原子核衰变、玻尔理论、光电效应方程。 【答案】C 【解析】原子在发生衰变时遵守电荷守恒和质量数守恒规律，质量有亏损，故选项 A 错误；α射线是氦原 子核，β射线是高速电子流，γ射线是电磁波，所以选项 B 错误；氢原子从能量较高的激发态向能量较低的 激发态（基态）跃迁时，由 m nhv E E  知，发出光子的频率由两个能级差决定，所以氢原子从激发态向 基态跃迁时只能辐射特定频率的光子，故选项 C 正确；由爱因斯坦光电效应方程 kE hv W  可知，发生 光电效应时光子电子的最大初动能与入射光的频率有光，与入射光的强度无关，故选项 D 错误。 2．【考点】本题考查冲量、动量、动量守恒定律和动能定理。 【答案】B 【解析】甲、乙运动员相互作用时，根据作用力与反作用力的特点，力的大小相等，作用时间也相等，所 以冲量的大小相等，但冲量是矢量，它们的方向相反，故选项 A 错误；在乙推甲的过程中，忽略运动员与 冰面间在水平方向上的相互作用，则由甲与乙构成的系统动量守恒，由动量守恒定律可知，甲、乙动量变 化量大小相等，方向相反，故选项 B 正确；甲乙互相作用时是非弹性碰撞，所以机械能会有损失，所以甲 的动能增加量和乙的动能的减小量不相等，所以选项 C 错误；根据选项 C 可知，甲、乙的动能增加量与减 小量不相等，所以由动能定理可知，甲对乙做功的绝对值和乙对甲做的功的绝对值不相等，所以选项 D 错 误。 3．【考点】本题考查电磁感应中的电路、法拉第电磁感应定律及电量的计算 【答案】A 【 解 析 】 根 据 功 能 关 系 ， 线 框 上 产 生 的 热 量 等 于 克 服 安 培 力 做 的 功 ， 即 2 2 1 1 1 ab bc bc ab B l v BSvQ W Fl l lR R     ， 同 理 2 bc BSvQ lR  ， 因 为 ab bcl l ， 故 1 2Q Q ； 因 为 Eq It tR R    ，前后两次进入磁场的过程中，磁通量的变化量  相同，所以 1 2q q ，因此选项 A 正确。 4．【考点】本题考查变压器工作原理、电流互感器的原理 【答案】B 【解析】高压输电线中上的电流较大，而电流表的量程较小，所以需要利用理想变压器来进行间接测量， 根据理想变压器初级线圈与次级线圈的电流关系 1 2 2 1 I n I n  可知，线圈匝数较多时，电流较小，所以 ab 接 MN，cd 接 PQ，则选项 B 正确。 5．【考点】本题考查力的平衡、动态平衡分析 【答案】D 【解析】当用水平力 F 缓慢推动斜面体的过程中，表明小球也在缓慢上升，则整个过程中小球都处于静态 平衡，所以小球在各点所受到的合外力均为零，小球受到了重力 G、绳的拉力 FT 和斜 面的支持力 FN 的作用，其中 G 的大小和方向均不变，FT 的方向不变，则可以作出如 图所示的矢量动态三角形，当绳逐渐变成水平的过程中，FT 则按如图虚线箭头变化， 则可知 FT 先减小后增大，而 FN 不断增大，所以选项 D 正确。 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，选错或不答的得 0 分） 6．【考点】本题考查电场线、牛顿第二定律、动能定理、电势、电场做功与电势能变化的关系等。 【答案】BC 【解析】在等量同种电荷连线中垂线的上部分电场强度方向由 O 指向 A，点电荷 q 从 A 运动到 O 点的过 程中，电场力方向由 A 指向 O，所以速度越来越大，根据等量同种电荷的电场线分布情况可知，疏密程度 不同则电场强度的大小不同，所以加速度也不同，则点电荷 q 做变加速直线运动，所以选项 A 错误；点电 荷由 A 向 O 运动的过程中，电场力做正功，则电势能逐渐减小，动能逐渐增大，到达 O 点时，动能最大， 故选项 B、C 正确；取远穷远处电势为零，则 O 点电势不为零，由电势能与电势的关系式 pE q 可知， 点电荷在 O 点的电势能不为零，则选项 D 错误。 7．【考点】本题考查振动图象、波的传播、波动的多解性 【答案】AC 【解析】由振动图象可知，当 t=0 时，质点 a 处在波峰位置，质点 b 处在平衡位置且向下振动，当简谐波 由 a 向 b 传播时，有 3 94 n   ，解得可能波长为 36 ( 0,1,2 )4 3 nn     。当简谐波由 b 向 a 传播 时，有 1 94 n   ，解得可能波长为 36 ( 0,1,2 )4 1 nn     ，故选项 A、C 正确。 8．【考点】本题考查光的反射定律和折射定律、全反射。 【答案】AD 【解析】设θ较小时，A、B 两种单色光折射率分别为 nA 和 nB，因θ角逐渐增大时，A 光的光斑先消失，则 表明 A 光在 MN 界面发生了全反射，也知 A 光的临界角小于 B 光的临界角，由 1sin C n  可知，nA>nB， 故选项 A 正确；由 cn v  得 vA>vB，故选项 B 错误；当α<θ<β时，A 光发生全反射，B 光既有反射也有折射， 折射光在 NQ 区域形成一个光斑。由反射定律知，反射角等于入射角，所以 A、B 两光的反射光为同一束 光，所以在光屏 PN 区域形成第二个光斑，所以选项 C 错误；当θ>β时，A、B 两种单色光在 NQ 区域的光 斑都消失了，说明两种单色光在 MN 界面均发生了全反射，所以 A 光与 B 光的反射光为一束光，在 NP 区 域形成一个光斑，所以选项 D 正确。 第Ⅱ卷 9．（1）【考点】本题考查万有引力定律及其应用。 【答案】 2( ) GM R h ， GM R h 【解析】设卫星的质量为 m，卫星环绕月球作匀速圆周运动，所以卫星的向心力由万有引力提供，所以有 2( ) GMm maR h  和 2 2( ) ( ) GMm vmR h R h   ，解得： 2( ) GMa R h   ， GMv R h   。 （2）【考点】本题考查探究加速度与质量、物体受力的关系及图象。 【答案】 ①AD，②远小于，③小于，大于 【解析】①木块下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力 等于合力，则应该用重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力，故在平衡摩擦力 时，不能悬挂砝码桶，故选项 A 正确，选项 B 错误；实验时，若先放木块， 再接通打点计时器电源，再可能打点计时器打下的前几个点不稳定，并且由 于木块运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据采集和处理，故选 项 C 错误；每次增减木块上的砝码质量时，重力沿斜面的分力与摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力， 故选项 D 正确。②砝码桶加速下滑时，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，要使细线的拉力近似等 于砝码桶的重力，应该使加速度减小，即砝码桶的总质量应该远小于木块和木块上的砝码的总质量。③根 据牛顿第二定律得： F mg ma  ，解得 1a F gm   ，由此可知，斜率表示质量的倒数，图线在纵 轴上的绝对值表示 g ，结合图象可得，m 甲μ乙。 （3）【考点】本题考查电学实验仪器的选择、电路设计、伏安特性曲线等知识。 【答案】 ①A；②B；③0.1 【解析】①在测绘小灯泡的伏安特性曲线时，滑动变阻器应该采用分压式连 接，而滑动变阻器用小阻值时，便于调节，所以用最大阻值为 20Ω的滑动 变阻器，故选项 A 正确；②因要求小灯泡电压从零开始持续可调，所以滑 动变阻器应使用分压式连接，由于小灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应 采用外接法，故选 B；③将小灯泡接到电动势为 1.5V，内阻为 50Ω的电源 两端时，由 E U Ir  可得 0.3 0.2I U  ，再在小灯泡的伏安特性曲线图 象中作出电源的 I－U 曲线（如图所示）， 在图象中的两曲线的交点即为小灯泡的电流值与电压值，所以 小灯泡消耗的功率 P ＝UI＝0.1W。 10.【答案】(1)16m (2)2s 【解析】（1）设物块受到的滑到摩擦力为 Ff，则 fF mg ① 根据动能定理，对物块由 A 到 B 整个过程，有 1 0fFx F x  ② 代入数据，解得 x1=16m ③ （2）设撤去力 F 时物块的速度为 v，此后物块的加速度为 a，滑到的位移为 x2，则 x2=x－x1 ④ 由牛顿第二定律得 fFa m  ⑤ 由匀变速直线运动公式得 2 22v ax ⑥ 以物块运动的方向为正方向，由动量定理，得 0fF t mv   ⑦ 代入数据，解得 t=2s ⑧ 11.【答案】(1) 2 2 mv qd (2) 3 3 mv qB (3) 3 【解析】(1)设两极板间的电压为 U，由动能定理得 21 2qU mv ① 由匀强电场中电势差与电场强度的关系得 U=Ed ② 联立上式可得 2 2 mvE qd  ③ (2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系做出圆心 O’， 圆半径为 r，设第一次碰撞点 为 A，由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从 S 孔射出，因此 SA 弧所对圆心角 3AO S   。 由几何关系得 tan 3r R  ④ 粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律，得 2vqvB m r  ⑤ 联立④⑤式得 3 3 mvR qB  ⑥ (3)保持 M、N 间电场强度 E 不变，M 板向上平移 2 3 d 后，设板间电压为U ，则 3 3 Ed UU   ⑦ 设粒子进入 S 孔时的速度为，由①式看出 2 2 U v U v   结合⑦式可得 3 3v v  ⑧ 设粒子做圆周运动的半径为，则 3 3 mvr qB   ⑨ 设粒子从 S 到第一次与圆筒碰撞期间的轨道所对圆心角为，比较⑥⑨两式得到 r R  ，可见 2   ⑩ 粒子须经过这样的圆弧才能从 S 孔射出，故 n=3 12.【答案】(1) 逆时针方向 见解析 (2) 2 mvS I etI  (3)见解析 【解析】(1) 逆时针方向。 撤去磁场瞬间。环所围面积的磁通量突变为零，由楞次定律可知，环中电流的磁场方向应与原 磁场方向相同，即向上。由右手螺旋定则可知，环中电流的方向是沿逆时针方向。 (2)设圆环周长为 l、电阻为 R，由电阻定律得 lR S  ① 设 t 时间内环中电流释放焦耳热而损失的能量为 E ，由焦耳定律得 2E I Rt  ② 设环中单位体积内定向移动电子数为 n，则 I nevS ③ 式中 n、e、S 不变，只有定向移动电子的平均速率的变化才会引起环中电流的变化，电流变化 大小取 I 时，相应定向移动电子的平均速率的变化得大小为 v ，则 I neS v   ④ 设环中定向移动电子减少的动能总和为 kE ，则 2 21 1 ( )2 2kE nlS mv m v v        ⑤ 由于 I I  ，可得 k lmvE Ie    ⑥ 根据能量守恒定律，得 kE E   ⑦ 联立上述各式，得 2 mvS I etI   (3)由 2 mvS I etI   看出，在题设条件限制下，适当增大超导电流，可以使实验获得的准确程度更 高，通过增大穿过该环的磁通量变化率可实现增大超导电流。