2015年安徽高考物理试卷(含解析) 15页

‎2015年安徽高考物理试卷 ‎　‎ 一．选择题（共7小题）‎ ‎1．如图示是α粒了（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ M点 B．‎ N点 C．‎ P点 D．‎ Q点 ‎　‎ ‎2．由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为F=k，式中k为静电力常量．若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ kg•A2•m3‎ B．‎ kg•A﹣2•m3•s﹣4‎ ‎　‎ C．‎ kg•m2•C﹣2‎ D．‎ N•m2•A﹣2‎ ‎3．图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电流两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，则下列说法正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 电压表V1示数增大 ‎　‎ B．‎ 电压表V2，V3示数均增大 ‎　‎ C．‎ 该变压器起升压作用 ‎　‎ D．‎ 变阻器滑片是沿c→d的方向滑动 ‎4．一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ ρnev D．‎ ‎5．如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气，当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ，已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎6．如图所示，abcd为水平放置的平行“⊂”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）．则（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 电路中感应电动势的大小为 ‎　‎ B．‎ 电路中感应电流的大小为 ‎　‎ C．‎ 金属杆所受安培力的大小为 ‎　‎ D．‎ 金属杆的热功率为 ‎7．已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为，其中σ为平面上单位面积所带的电荷量，ɛ0为常量，如图所示的平行板电容器，极板正对面积为S，其间为真空，带电量为Q，不计边缘效应时，极板可看作无穷大导体板，则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 和 B．‎ 和 ‎　‎ C．‎ 和 D．‎ 和 ‎　‎ 二．解答题（共5小题）‎ ‎8．在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端，用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示，请将以下的实验操作和处理补充完整：‎ ‎①用铅笔描下结点位置，记为O；‎ ‎②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳（套）的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；‎ ‎③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，　　　　　　；‎ ‎④按照力的图示要求，作出拉力F1，F2，F3；‎ ‎⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；‎ ‎⑥比较　　　　　　的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验．‎ ‎9．某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100μA、内阻为2500Ω的表头，一个开关，两个电阻箱（0～999.9Ω）和若干导线．‎ ‎（1）由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表，则应将表头与电阻箱　　　　　　（填“串联”或“并联”），并将该电阻箱阻值调为　　　　　　Ω．‎ ‎（2）接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图1所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如表：‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ R（Ω）‎ ‎95.0‎ ‎75.0‎ ‎55.0‎ ‎45.0‎ ‎35.0‎ ‎25.0‎ I（mA）‎ ‎15.0‎ ‎18.7‎ ‎24.8‎ ‎29.5‎ ‎36.0‎ ‎48.0‎ IR（V）‎ ‎1.42‎ ‎1.40‎ ‎1.36‎ ‎1.33‎ ‎1.26‎ ‎1.20‎ ‎①根据表中数据，图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图2中，并画出IR﹣I图线；‎ ‎②根据图线可得电池的电动势E是　　　　　　V，内阻r是　　　　　　Ω．‎ ‎　‎ ‎10．一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示，物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s，碰后以6m/s的速度反向运动直至静止．g取10m/s2．‎ ‎（1）求物块与地面间的动摩擦因数μ；‎ ‎（2）若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；‎ ‎（3）求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W．‎ ‎　‎ ‎11．在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E（图象未画出），由A点斜射出一质量为m、带电量为+q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0为常数，粒子所受重力忽略不计，求：‎ ‎（1）粒子从A到C过程中电场力对它做的功；‎ ‎（2）粒子从A到C过程所经历的时间；‎ ‎（3）粒子经过C点时的速率．‎ ‎　‎ ‎12．由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况）．若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：‎ ‎（1）A星体所受合力大小FA；（2）B星体所受合力大小FB；‎ ‎（3）C星体的轨道半径RC；（4）三星体做圆周运动的周期T．‎ ‎　‎ ‎2015年安徽高考物理试卷 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一．选择题（共7小题）‎ ‎1．如图示是α粒了（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ M点 B．‎ N点 C．‎ P点 D．‎ Q点 分析：‎ 根据粒子轨迹的弯曲方向，可以判定粒子受力的方向；再根据受力的方向，判定α粒子在电场中运动时，粒子的加速度的方向．‎ 解答：‎ 解：根据轨迹弯曲的方向，可以判定粒子受力的方向大体向上，与粒子和重金属原子核的点的连线的方向相反，故M、N、P、Q是轨迹上的四点的加速度的方向中，只有P点标出的方向是正确的．故选：C ‎2．由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为F=k，式中k为静电力常量．若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ kg•A2•m3‎ B．‎ kg•A﹣2•m3•s﹣4‎ ‎　‎ C．‎ kg•m2•C﹣2‎ D．‎ N•m2•A﹣2‎ 分析：‎ 力学单位制规定了物理量的单位，同时根据物理量间的公式也可以分析单位之间的关系．‎ 解答：‎ 解：根据F=k可得：k=，‎ 由于F=ma，q=It，所以k=‎ 根据质量的单位是kg，加速度的单位m/s2，距离的单位是m，电流的单位是A，时间的单位s，可得k的单位是kg•A﹣2•m3•s﹣4 故选：B ‎3．图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电流两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，则下列说法正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 电压表V1示数增大 ‎　‎ B．‎ 电压表V2，V3示数均增大 ‎　‎ C．‎ 该变压器起升压作用 ‎　‎ D．‎ 变阻器滑片是沿c→d的方向滑动 分析：‎ 根据欧姆定律分析负载电阻的变化，图中变压器部分等效为一个电源，变压器右侧其余部分是外电路，外电路中，R0与滑动变阻器R串联；然后结合闭合电路欧姆定律和串并联电路的电压、电流关系分析即可．‎ 解答：‎ 解：A、观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，即副线圈电流增大，‎ 由于a、b接在电压有效值不变的交流电流两端，匝数比不变，所以副线圈电压不变，即V1，V2示数不变，‎ 根据欧姆定律得负载电阻减小，所以变阻器滑片是沿c→d的方向滑动，故A错误，D正确，‎ B、由于R0两端电压增大，所以滑动变阻器R两端电压减小，即电压表V3示数减小，故B错误；‎ C、观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，即原线圈电流增大量小于副线圈电流增大量，‎ 根据电流与匝数成反比，所以该变压器起降压作用，故C错误；故选：D．‎ ‎4．一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ ρnev D．‎ 专题：‎ 电场力与电势的性质专题．‎ 分析：‎ 利用电流的微观表达式求的电流，由电阻的定义式求的电阻，由E=‎ 求的电场强度 解答：‎ 解：导体中的电流为I=neSv 导体的电阻为R=‎ 导体两端的电压为U=RI 场强为E=‎ 联立解得E=ρnev 故选：C ‎5．如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气，当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ，已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 分析：‎ 由几何关系可明确在AB边入射时的入射角和折射角，再由折射定律可求得折射率．‎ 解答：‎ 解：‎ 由折射定律可知，n=；‎ 因入射角和出射角相等，即i=i′‎ 故由几何关系可知，β=；vvi=+β=；‎ 故折射率n=； 故选：A．‎ ‎6．如图所示，abcd为水平放置的平行“⊂”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）．则（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 电路中感应电动势的大小为 ‎　‎ B．‎ 电路中感应电流的大小为 ‎　‎ C．‎ 金属杆所受安培力的大小为 ‎　‎ D．‎ 金属杆的热功率为 分析：‎ 由导体切割磁感线公式可求得感应电动势的大小，由安培力公式F=BIL可求得安培力以；由P=FV即可求得功率；注意公式中的l均为导轨间的距离．‎ 解答：‎ 解：A、电路中感应电动势的大小E=Blv；公式中的l为切割的有效长度，故电动势E=Blv；故A错误；‎ B、感应电流i==；故B正确；‎ C、安培力的大小F=BIL=；故C错误；‎ D、功率P=FV=；故D错误；故选：B．‎ ‎7．已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为，其中σ为平面上单位面积所带的电荷量，ɛ0为常量，如图所示的平行板电容器，极板正对面积为S，其间为真空，带电量为Q，不计边缘效应时，极板可看作无穷大导体板，则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 和 B．‎ 和 ‎　‎ C．‎ 和 D．‎ 和 分析：‎ 由题意可明确两极板单独在极板内部形成的场强大小，根据电场的叠加可明确合场强；‎ 相互作用力可看作极板在对方场强中的受力，即F=Eq．‎ 解答：‎ 解：两极板均看作无穷大导体板，极板上单位面积上的电荷量σ=‎ ‎；则单个极板形成的场强E0==，两极板间的电场强度为：2×=；‎ 两极板间的相互引力F=E0Q=；故选：D．‎ 二．解答题（共5小题）‎ ‎8．在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端，用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示，请将以下的实验操作和处理补充完整：‎ ‎①用铅笔描下结点位置，记为O；‎ ‎②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳（套）的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；‎ ‎③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，　记下细绳的方向　；‎ ‎④按照力的图示要求，作出拉力F1，F2，F3；‎ ‎⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；‎ ‎⑥比较　力F3与F的大小和方向　的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验．‎ 分析：‎ 该实验采用了等效替代的方法，因此要求两次拉橡皮筋要使橡皮筋的形变相同，即将橡皮筋拉到同一点，力是矢量，因此在记录时要记录大小和方向，步骤③中要记下细绳的方向，才能确定合力的方向，步骤⑥比较力F′与F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．‎ 解答：‎ 解：步骤③中要记下细绳的方向，才能确定合力的方向，从而用力的图示法画出合力；‎ 步骤⑥比较力F3与F的大小和方向，看它们的一致程度，得出结论．‎ 故答案为：记下细绳的方向；力F3与F的大小和方向．‎ ‎9．某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100μA、内阻为2500Ω的表头，一个开关，两个电阻箱（0～999.9Ω）和若干导线．‎ ‎（1）由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表，则应将表头与电阻箱　并联　（填“串联”或“并联”），并将该电阻箱阻值调为　5.0　Ω．‎ ‎（2）接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图1所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如表：‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ R（Ω）‎ ‎95.0‎ ‎75.0‎ ‎55.0‎ ‎45.0‎ ‎35.0‎ ‎25.0‎ I（mA）‎ ‎15.0‎ ‎18.7‎ ‎24.8‎ ‎29.5‎ ‎36.0‎ ‎48.0‎ IR（V）‎ ‎1.42‎ ‎1.40‎ ‎1.36‎ ‎1.33‎ ‎1.26‎ ‎1.20‎ ‎①根据表中数据，图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图2中，并画出IR﹣I图线；‎ ‎②根据图线可得电池的电动势E是　1.53　V，内阻r是　2.0　Ω．‎ 分析：‎ ‎（1）由电表的改装原理可明确应并联一个小电阻分流来扩大电流表量程，根据并联电路规律可求得对应的电阻；‎ ‎（2）由描点法得出图象；再由闭合电路欧姆定律求出表达式，由图象即可求出电动势和内电阻．‎ 解答：‎ 解：（1）电流表量程扩大于50mA，即扩大=500倍，则应并联一个小电阻，其分流应为表头电流的499倍，则有：R=≈5Ω；‎ ‎（2）根据描点法作出5、6两点，再由直线将各点相连即得出对应的图象如图所示；‎ ‎（3）因IR即表示电源的路端电压，则有；IR=E﹣I（r+RA），‎ 则由图象可知，对应的电动势为1.53V，内阻为：r=﹣5=2.0Ω 故答案为：（1）并联，5；（2）①如图所示；②1.53，2.0‎ ‎10．一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5m的位置B处是一面墙，如图所示，物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s，碰后以6m/s的速度反向运动直至静止．g取10m/s2．‎ ‎（1）求物块与地面间的动摩擦因数μ；‎ ‎（2）若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；‎ ‎（3）求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W．‎ 分析：‎ ‎（1）对物块应用动能定理可以求出动摩擦因数．‎ ‎（2）对物块应用动量定理可以求出作用力大小．‎ ‎（3）应用动能定理可以求出物块反向运动过程克服摩擦力做的功．‎ 解答：‎ 解：（1）物块从A到B过程，由动能定理得：‎ ‎﹣μmgsAB=mvB2﹣mv02，代入数据解得：μ=0.32；‎ ‎（2）以向右为正方向，物块碰撞墙壁过程，‎ 由动量定理得：Ft=mv﹣mvB，即：F×0.05=0.5×（﹣6）﹣0.5×7，‎ 解得：F=﹣130N，负号表示方向向左；‎ ‎（3）物块向左运动过程，由动能定理得：W=mv2=×0.5×62=9J；‎ 答：（1）物块与地面间的动摩擦因数μ为0.32；‎ ‎（2）若碰撞时间为0.05s，碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F为130N；‎ ‎（3）物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W为9J．‎ ‎11．在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E（图象未画出），由A点斜射出一质量为m、带电量为+q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0为常数，粒子所受重力忽略不计，求：‎ ‎（1）粒子从A到C过程中电场力对它做的功；‎ ‎（2）粒子从A到C过程所经历的时间；‎ ‎（3）粒子经过C点时的速率．‎ 分析：‎ ‎（1）由电场力做功的特点可明确W=Uq，而U=Ed，求得沿电场线方向上的距离即可求得功；‎ ‎（2）粒子在x轴方向上做匀速直线运动，根据水平位移可明确AO、BO及BC时间相等，由竖直方向的匀变速直线运动可求得时间；‎ ‎（3）由类平抛运动规律可求得水平和竖直竖直，再由运动的合成与分解求得合速度．‎ 解答：‎ 解：（1）粒子从A到C电场力做功为W=qE（yA﹣yC）=3qEl0‎ ‎（2）根据抛体运动的特点，粒子在x轴方向做匀速直线运动，由对称性可知，轨迹是最高点D在y轴上，可令tA0=toB=T，tBC=T；‎ 由Eq=ma得：a=‎ 又y=aT2 yb+3l0=a（2T）2 解得：T=‎ 则A到C过程所经历的时间t=3；‎ ‎（3）粒子在DC段做类平抛运动，则有：2l0=vCx（2T）；vcy=a（2T）‎ vc==‎ 答：（1）粒子从A到C过程中电场力对它做的功3qEl0‎ ‎（2）粒子从A到C过程所经历的时间3；‎ ‎（3）粒子经过C点时的速率为．‎ ‎12．由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况）．若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：‎ ‎（1）A星体所受合力大小FA；‎ ‎（2）B星体所受合力大小FB；‎ ‎（3）C星体的轨道半径RC； ‎ ‎（4）三星体做圆周运动的周期T．‎ 分析：‎ ‎（1）（2）由万有引力定律，分别求出单个的力，然后求出合力即可．‎ ‎（3）C与B的质量相等，所以运行的规律也相等，然后结合向心力的公式即可求出C的轨道半径；‎ ‎（4）三星体做圆周运动的周期T相等，写出C的西西里岛表达式即可求出．‎ 解答：‎ 解：（1）由万有引力定律，A星受到B、C的引力的大小：‎ 方向如图，则合力的大小为：‎ ‎（2）同上，B星受到的引力分别为：，，方向如图；‎ 沿x方向：‎ 沿y方向：‎ 可得：=‎ ‎（3）通过对于B的受力分析可知，由于：，，合力的方向经过BC的中垂线AD的中点，所以圆心O一定在BC的中垂线AD的中点处．所以：‎ ‎（4）由题可知C的受力大小与B的受力相同，对C星：‎ 整理得：‎ 答：（1）A星体所受合力大小是；（2）B星体所受合力大小是；（3）C星体的轨道半径是；（4）三星体做圆周运动的周期T是．‎