全国高考物理试题含全部高考题

全国高考物理试题含全部高考题

1 2011 年全国高考物理试题解析(全部) 1、2011 年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析（大纲版） （ 贵 州 云 南 甘 肃 内 蒙 古 青 海 西 藏 河 北 广 西 湖 北）………………………………………（1） 2、2011 年普通高等学校招生全国统一考试理综物理解析（新课标卷） （ 河 南 黑 龙 江 吉 林 宁 夏 陕 西 湖 南 山 西 新 疆 江 辽 宁 江 西）…………………………（9） 3 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 安 徽 卷）…………………（19） 4 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 北 京 卷）…………………（26） 5 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 物 理 解 析 （ 江 苏 卷）………………………（33） 6 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 广 东 卷）…………………（44） 7 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 重 庆 卷）…………………（52） 8 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 物 理 解 析 （ 上 海 卷）………………………（60） 9 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 浙 江 卷）…………………（76） 10 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 四 川 卷） ………………（84） 11、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 福 建 2011 全国高考物理试题解析集 2 卷） ………………（92） 12 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 山 东 卷） ………………（101） 13 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 天 津 卷）………………（111） 14 、 2011 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 理 综 物 理 解 析 （ 海 南 卷）………………（120） 15 、 2011 年 台 湾 省 物 理 指 定 科 目 考 试 试 卷………………………………………………（132） 2011 全国高考物理试题解析集 3 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试（大纲版物理部分） 二、选择题：本大题共 8 小题。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题 目要求，有的有多个选项符合题目要求。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、关于一定量的气体，下列叙述正确的是 A、气体吸收的热量可以完全转化为功 B、气体体积增大时，其内能一定减少 C、气体从外界吸收热量，其内能一定增加 D、外界对气体做功，气体内能可能减少 答案：AD 解析：本题考查热热力学第一、第二定律，主要考查学生对热力学定律的概念掌握 和理解。根据热力学第二定律：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不 引起其他变化。即气体吸收热量在引起了其他变化的情况下，可以完全转化为功，A 对； 内能的影响因素有气体的体积和温度，故气体体积增大时，由于温度变化情况未知，故 内能不一定减少，B 错；内能可以通过做功和热传递改变，气体从外界吸收热量，由于 对外做功情况未知，故内能不一定增加，C 错；同理外界对气体做功，由于热传递情况 未知，故气体内能有可能减少，D 对。 15、如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 I1 和 I2，且 I1＞I2；a、b、 c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点，且 a、b、c 与两导线共面；b 点在两导线 之间，b、d 的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是 A、a 点 B、b 点 C、c 点 D、d 点 答案：C 解析：本题考查安培定则，主要考查用安培定则判断电流周围的磁场分布情况以及矢 量的叠加原理。根据安培定则可知 I1 和 I2 电流分别在 a 处产生的磁场方向为垂直 ac 连线 向上和向下，由于 I1＞I2，且 I1 电流与 a 点的距离比 I2 电流与 a 点距离要小，故 B1a＞B2a， 则 a 处磁感应强度不可能为零，A 错；两电流在 b 处产生的场强方向均垂直 ac 连线向下， 故 B 错；I1 和 I2 电流分别在 c 处产生的磁场方向为垂直 ac 连线向下和向上，且 I1 电流与 c 点的距离比 I2 电流与 c 点距离要大，故 B1c 与 B2c 有可能等大反向，C 对；两电 流在 d 处产生的场的方向一定成某一夹角，且夹角一定不为 180°，D 错。 16、雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图中的圆 代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d 代表四 2011 全国高考物理试题解析集 4 条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是 A、紫光、黄光、蓝光和红光 B、紫光、蓝光、黄光和红光 C、红光、蓝光、黄光和紫光 D、红光、黄光、蓝光和紫光 答案：B 解析：本题考查折射定律与光的色散，要求考生能熟练记忆各种单色光对同一种介 质的折射率的大小关系。由光路图显然可看出 a 光的偏折程度最大，故 a 光的折射率最 大，选项中应该以“红橙黄绿蓝靛紫”反过来的顺序进行排列，B 对。 17、通常一次闪电过程历时约 0.2～0.3s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持 续时间仅 40～80μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之 间的电势差约为 1.0×109V，云地间距离约为 l km；第一个闪击过程中云地间转移的电 荷量约为 6 C，闪击持续时间约为 60μs。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以 上数据，下列判断正确的是 A、闪电电流的瞬时值可达到 1×105A B、整个闪电过程的平均功率约为 l×1014W C、闪电前云地间的电场强度约为 l×106V/m D、整个闪电过程向外释放的能量约为 6×106J 答案：AC 解析：本题考查电场强度、电势差、平均功率、电流等知识点，要求考生掌握电流的 定义，知道电场强度与电势差的关系，区别瞬时物理量与平均物理量。根据题意第一个 闪击过程中转移电荷量 Q＝6C，时间约为 t＝60μs，故平均电流为 I 平＝Q t ＝1×105A，闪电 过程中的瞬时最大值一定大于平均值，故 A 对；第一次闪击过程中电功约为 W＝QU＝ 6×109J，第一个闪击过程的平均功率 P＝W t ＝1×1014W，由于一次闪电过程主要发生在第 一个闪击过程中，但整个闪电过程中的时间远大于 60μs，故 B 错；闪电前云与地之间的 电场强度约为 E＝U d ＝1×109 1000 V/m＝1×106V/m，C 对；整个闪电过程向外释放的能量约为 W ＝6×109J，D 错。 18、已知氢原子的基态能量为 E1，激发态能量 En＝E1/n2，其中 n＝2,3…。用 h 表示普朗 克常量，c 表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为 A、－4hc 3E1 B、－2hc E1 C、－4hc E1 D、－9hc E1 答案：C 解析：本题考查能级跃迁，要求知道激发态、基态及电离的概念，理解能级跃迁过程 中的能级差及光子的能量公式。依题意可知第一激发态能量为 E2＝E1/22，要将其电离， 需要的能量至少为△E＝0－E2＝hγ，根据波长、频率与波速的关系 c＝γλ，联立解得最大 波长λ＝－4hc E1 ，C 对。 2011 全国高考物理试题解析集 5 19、我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24 小时轨道”上绕地球运行（即绕地球一圈 需要 24 小时）；然后，经过两次变轨依次到达“48 小时轨道”和“72 小时轨道”；最后奔 向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨 前相比 A、卫星动能增大，引力势能减小 B、卫星动能增大，引力势能增大 C、卫星动能减小，引力势能减小 D、卫星动能减小，引力势能增大 答案：D 解析：本题考查人造卫星的发射、能量守恒定律、万有引力定律，要求考生理解卫星 变轨过程中的动能、势能及能量的变化。依题意可将“嫦娥一号”视为圆周运动，且质量 变化可忽略不计，则变轨后，轨道更高，由卫星运动规律可知高轨道速度小，故变轨后 动能变小，排除 A、B 选项；卫星发射越高，需要更多能量，由能量守恒定律可知高轨 道的卫星能量大，而高轨道动能反而小，因此高轨道势能一定大（当然也可直接通过离 地球越远引力势能越大来判断），D 对。 20、质量为 M 内壁间距为 L 的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为 m 的小 物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。初始时小物块停在箱子正中间，如图 所示。现给小物块一水平向右的初速度 v，小物块与箱壁碰撞 N 次后恰又回到箱子正 中间，井与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能 为 A、1 2mv2 B、 mM 2(m＋M) v2 C、1 2NμmgL D、NμmgL 答案：BD 解析：本题考查动量守恒、功能关系及能量守恒定律。设最终箱子与小物块的速度为 v1，根据动量守恒定律：mv＝(m＋M)v1，则动能损失△Ek＝1 2mv2－1 2(m＋M)v12，解得△Ek ＝ mM 2(m＋M) v2，B 对；依题意：小物块与箱壁碰撞 N 次后回到箱子的正中央，相对箱子运 动的路程为 S＝0.5L＋(N－1)L＋0.5L＝NL，故系统因摩擦产生的热量即为系统瞬时的动 能：△Ek＝Q＝NμmgL，D 对。 21、一列简谐横波沿 x 轴传播，波长为 1.2m，振幅为 A。当坐标为 x＝0 处质元的位移为 － 3 2 A 且向 y 轴负方向运动时，坐标为 x＝0.4m 处质元的位移为 3 2 A。当坐标为 x ＝0.2m 处的质元位于平衡位置且向 y 轴正方向运动时，x＝0.4m 处质元的位移和运动 方向分别为 2011 全国高考物理试题解析集 6 A、－1 2A、沿 y 轴正方向 B、－1 2A，沿 y 轴负方向 C、－ 3 2 A、沿 y 轴正方向 D、－ 3 2 A、沿 y 轴负方向 答案：C 解析：本题考查机械振动和机械波的知识，要求考生能结合数学三角函数图象与物理 的波动图象计算。由波长 1.2m，某时刻在波的传播方向上相距 10.4 3x m    ，坐标 分别为 x=0 和 x=0．4m 的两质元位移分别为－ 3 2 A 和 3 2 A，画出草图，结合三角函数 知识可以判定该时刻的波形图具有唯一性，且根据坐标为 x=0 处质元向 y 轴负方向运动， 可确定波的传播方向为 x 轴正方向，且此时坐标为 x=0．2m 处的质元正位于平衡位置向 y 轴负方向运动，直到当坐标为 x=0．2m 处的质元位于平衡位置且向 y 轴正方向运动时， 其间历时 (2 1) , 0,1,2...2 Tt n n    ，根据简谐运动的对称性，x=0．4m 处质元的位移 和运动方向分别为－ 3 2 A、沿 y 轴正方向，C 项正确 22、（6 分） 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ① 往边长约为 40cm 的浅盘里倒入约 2cm 深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均 匀地撒在水面上。 ② 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。 ③ 将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积 和面积计算出油酸分子直径的大小。 ④ 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加 一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 ⑤ 将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。 完成下列填空： （1）上述步骤中，正确的顺序是_________________。（填写步骤前面的数字） （2）将 1cm3 的油酸溶于酒精，制成 300cm3 的油酸酒精溶液；测得 lcm3 的油酸酒精 溶液有 50 滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是 0.13m2。由此估算出油酸分子的直径为___________________m。（结果保留 l 位有效 数字） 2011 全国高考物理试题解析集 7 答案：（1）④①②⑤③；（2）5×10－10 解析：本题考查用油膜法估测油酸分子直径大小的实验。（1）依据实验顺序，首先配 置混合溶液（④），然后在浅盘中放水和痱子粉（①），将一滴溶液滴入浅盘中（②），将 玻璃板放在浅盘上获取油膜形状（⑤），最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油 墨的总面积（③），故正确的操作顺序为④①②⑤③；（2）一滴油酸酒精溶液的体积为： V＝ 1cm3 300cm3×50 ＝SD，其中 S＝0.13cm2，故油酸分子直径： D＝V S ＝ 1cm3 300cm3×50×0.13cm2 ＝5×10－10m。 【点评】本题为现行教材的必考实验之一，新课标教材则出现在选修 3-3 中，为选考 实验，本实验为测定性实验，虽然过程并不复杂，但整个实验体现出利用宏观量的测量 求出微观量这一重要的物理思想，而且前后步骤很严谨，适合考查学生对实验原理理解 和和对实验操作步骤的熟悉程度。难度较小 23、（12 分）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一 般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要 测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为 60mA 的电流 表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至×1 Ω挡，调好零点；电阻箱置于适 当数值。完成下列填空： （1）仪器连线如图 l 所示(a 和 b 是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则 表笔 a 为_________ (填“红”或“黑”)色； （2）若适当调节电阻箱后，图 1 中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图 2(a)， (b)，(c)所示，则多用电表的读数为_________Ω，电流表的读数为__________mA，电阻 箱的读数为_________Ω； 2011 全国高考物理试题解析集 8 1 7 6 5 4 3 28 9 0 ×100 1 7 6 4 3 28 9 0 ×10 1 7 6 5 4 3 28 9 0 ×1 1 7 6 4 3 28 9 0 ×0.1 图 2（c） 5 5 图 2（b） （3）将图 l 中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为____________mA； （保留 3 位有效数字） （4）计算得到多用电表内电池的电动势为__________V。（保留 3 位有效数字） 答案：（1）黑；（2）14.0，53.0，4.6；（3）102；（4）1.54。 解析：本题考查测电阻的电学实验，并要求能对欧姆表、电流表及电阻箱进行正确读 数。（1）根据所有电器“红进黑出”的一般原则，对多用电表来说，电流从红表笔进入多 用电表，电流从黑表笔从多用电表流出，由于设计电路图中 a 表笔接在电流表的正极， 故电流经过多用电表从 a 表笔流出，故 a 表笔为多用电表的黑表笔。（2）欧姆表读数为 R ＝14.0Ω；电流表读数为 I＝50mA＋10mA 10 ×3.0＝53.0mA；电阻箱读数为：4×1Ω＋6×0.1Ω ＝4.6Ω。（3）多用电表接外电路时，考虑到多用电表表头的电流刻度是均匀的，其表头 偏转的格数与表盘总格数之比为 26：50，而多用电表接外电路时，外电路电流表示数为 I＝53.0mA，设表笔短接时通过多用电表的电流为 I0，则26 50 ＝ I I0 ，解得 I0＝102mA。（4） 设多用电表内阻为 r，已知外电路电阻为 R＝14Ω，多用电表接外电路时：E＝I(r＋R)， 多用电表两表笔短接时：E＝I0r，联立解得多用电表内的电池电动势 E＝1.54V。 24、（15 分） 如图，两根足够长的金属导轨 ab、cd 竖直放置，导轨间距离为 L1 电阻不计。在导轨 上端并接两个额定功率均为 P、电阻均为 R 的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感 应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为 m、电阻可以忽略的金属棒 MN 从图示 2011 全国高考物理试题解析集 9 位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后 两灯泡保持正常发光。重力加速度为 g。求： （1）磁感应强度的大小； （2）灯泡正常发光时导体棒的运动速率。 答案：（1）mg 2L R P ；（2）2P mg 解析：（1）设小灯泡的额定电流 I0，有：P＝I02R ① 由题意，在金属棒沿着导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经 MN 的 电流为 I＝2I0 ② 此时刻金属棒 MN 所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有 mg＝BLI ③ 联立①②③式得 B＝mg 2L R P ④ （2）设灯泡正常发光时，导体棒的速率为 v，由电磁感应定律与欧姆定律得 E＝BLv ⑤ E＝RI0 ⑥ 联立①②④⑤⑥式得 v＝2P mg ⑦ 【点评】本题考查电磁感应与力学，电路的综合问题，属于常规题，从导体棒的运动 情况来看，属于一根导体棒的“运动──发电──电流──运动”类型，自由释放的金 属棒 MN，下落过程中产生感应电动势，回路中形成电流，金属棒 MN 受到安培力作用， 影响金属棒的运动。解决该类问题的关键有两个，一是要正确作出等效电路图，二是对 导体或者是闭合回路的局部进行正确的受力分析，列出动力学或者静力学方程。 25、（19 分） 如图，与水平面成 45°角的平面 MN 将空间分成 I 和 II 两个区域。一质量为 m、电荷 量为 q（q＞0）的粒子以速度 v0 从平面 MN 上的 P0 点水平右射入 I 区。粒子在 I 区运动 时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为 E；在 II 区运动时， 只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向里。求粒子首次从 II 2011 全国高考物理试题解析集 10 区离开时到出发点 P0 的距离。粒子的重力可以忽略。 答案： 2mv0 q (2v0 E ＋1 B) 解析：带电粒子进入电场后，在电场力的作用下沿抛物线运动，其加速度方向竖直向 下，设其大小为 a，由牛顿定律得 qE＝ma ① 设经过时间 t0，粒子从平面 MN 上的点 P1 进入磁场，由运动学公式和几何关系得 v0t0＝1 2at02 ② 粒子速度大小 V1 为 V1＝ v02＋(at0)2 ③ 设速度方向与竖直方向的夹角为α，则 tanα＝ v0 at0 ④ 此时粒子到出发点 P0 的距离为 s0＝ 2v0t0 ⑤ 此后，粒子进入磁场，在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，圆周半径为 r1＝mV qB ⑥ 设粒子首次离开磁场的点为 P2，弧 P1P2 所张的圆心角为 2β，则 P1 到点 P2 的距离为 s1＝2r1sinβ ⑦ 由几何关系得 α＋β＝45° ⑧ 2011 全国高考物理试题解析集 11 联立①②③④⑤⑥⑦⑧式得 s1＝ 2mv0 qB ⑨ 点 P2 与点 P0 相距 l＝s0＋s1 ⑩ 联立①②⑤⑨⑩解得 l＝ 2mv0 q (2v0 E ＋1 B) ⑪ 【易错分析】1．对于带电粒子在电场中的运动，一些考生错将 45°角当成粒子在电 场中运动的速度偏向角，导致错解，也有一些考生将粒子出电场时的速度大小仍当成是， 导致错解。2．对于粒子在匀强磁场中的运动，对几何关系挖掘不细致导致不能完成求解。 26、（20 分） 装甲车和战舰 采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击。通 过对一下简化模型的计算可以粗略说明其原因。 质量为 2m、厚度为 2d 的钢板静止在水平光滑桌面上。质量为 m 的子弹以某一速度垂 直射向该钢板，刚好能将钢板射穿。现把钢板分成厚度均为 d、质量均为 m 的相同两块， 间隔一段距离水平放置，如图所示。若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板，穿出后 再射向第二块钢板，求子弹射入第二块钢板的深度。设子弹在钢板中受到的阻力为恒力， 且两块钢板不会发生碰撞。不计重力影响。 答案：1 2(1＋ 3 2 )d 解析：设子弹初速度为 v0，射入厚度为 2d 的钢板后，最终钢板和子弹的共同速度为 V 由动量守恒得 (2m＋m)V＝mv0 ① 解得 V＝1 3v0 此过程中动能损失为 △E＝1 2mv02－1 2×3mV2 ② 解得 △E＝1 3mv02 分成两块钢板后，设子弹穿过第一块钢板时两者的速度分别为 v1 和 V1， 由动量守恒得 mv1＋mV1＝mv0 ③ 2011 全国高考物理试题解析集 12 因为子弹在钢板中受到的阻力为恒力，射穿第一块钢板的动能损失为△E 2 ， 由能量守恒得 1 2mv12＋1 2mV12＝1 2mv02－△E 2 ④ 联立①②③④式，且考虑到 v1 必须大于 V1，得 v1＝(1 2 ＋ 3 6 )v0 ⑤ 设子弹射入第二块钢板并留在其中后两者的共同速度为 V2， 由动量守恒得 2mV2＝mv1 ⑥ 损失的动能为 △E′＝1 2mv12－1 2 ×2mV22 ⑦ 联立①②⑤⑥⑦式得△E′＝1 2(1＋ 3 2 )×△E 2 ⑧ 因为子弹在钢板中受到的阻力为恒力，由⑧式 keep，射入第二块钢板的深度 x 为 x＝1 2(1＋ 3 2 )d ⑨ 【点评】本题以子弹打木块模型为载体综合考查动量守恒定律，能量守恒定律，对考生 能力要求较高，另外计算量较大，特别是联立 1，2，3，4 四式，在利用求根公式解二次 方程以及根的取舍方面考验考生的耐心与细致，本题在本卷中，难度较大，从内容上看， 属于陈题翻新，但不失为一道经典的压轴题。 2011 全国高考物理试题解析集 13 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试(新课标物理试题) 二、选择题：本大题共 8 小题，每小题 6 分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一 项符合题目要求，有的有多项符合题目要求。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.为了解释地球的磁性，19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流 I 引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是 答案：B 解析：地磁的北极(N 极)在地理南极附近，由安培定则知，环形电流的方向如图 B 所示。 15.一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用。此后，该质点的动能可 能 A. 一直增大 B. 先逐渐减小至零，再逐渐增大 C. 先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小 D. 先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大 答案：ABD 解析：如恒力方向与初速度方向相同，则做正功，动能增加，A 正确。如恒力方向与初速 度方向相反，则物体开始做匀减速直线运动到速度为零后，再反向做匀加速直线运动， 物体动能先减小到零，再逐渐增加，B 正确。恒力方向与物体速度方向成钝角(如斜抛)， 物体做匀变速曲线运动，速度先减小到非零最小值后再逐渐增大，动能先逐渐减小到某 一非零的最小值，再逐渐增大，D 正确。 16.一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距 离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是 A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小 B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加 C. 蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 答案：ABC 解析：主要考查功和能的关系。运动员到达最低点过程中，重力做正功，所以重力势能 2011 全国高考物理试题解析集 14 始终减少，A 项正确。蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加，B 项 正确。蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统，只有重力和弹性力做功，所 以机械能守恒，C 项正确。重力势能的改变与重力势能零点选取无关，D 项错误。 17.如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为 1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定 电压为 220V，额定功率为 22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关， 灯泡正常发光。若用 U 和 I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则 A.U = 110 V，I = 0.2 A B.U = 110 V，I = 0.05 A C. 2 U  110 V ，I = 0.2 A D. 2 U  110 V ， . 2I  0 2 A 答案：A 解析：主要考查理想变压器原副线圈电压、电流与匝数的关系。U2=220V，根据 U1：U2=n1:n2 得，U1=110V。I2=P/U2=0.1A，根据 I1：I2= n2：n1 得 I1=0.2A。所以正确答案是 A。 18.电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道 保持良好接触。电流 I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电 流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与 I 成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度 增加至原来的 2 倍，理论上可采用的方法是 A.只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍 B.只将电流 I 增加至原来的 2 倍 C.只将弹体质量减至原来的一半 D.将弹体质量减至原来的一半，轨道长度 L 变为原来的 2 倍，其它量不变 答案：BD 解析：主要考查动能定理。设轨道间距为 d，B=kI。由 F=BId， 21 2FL mv 利用动能定理有 2011 全国高考物理试题解析集 15 21 2BIlL mv ,解得 22kI lLv m  。所以正确答案是 BD。 19.卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电话通话， 则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕 地球运动的轨道半径约为 3.8×105km，运行周期为 27 天，地球半经为 6400km，无线 电信号的传播速度为 3.0×108m/s） A.0.1s B.0.25s C.0.5s D.1s 答案：B 解析：主要考查开普勒第三定律。月球、地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据 开普勒第三定律有 1 3 2 2 2 3 2 1 r T r T  解得 2 232 1 2 1 Tr r T   (R1 = 3.8×108m , 2 1 1 27 T T  )，代入数据求 得 7 2 4.2 10r   m. 如 图 所 示 ， 发 出 信 号 至 对 方 接 收 到 信 号 所 需 最 短 时 间 为 2 02( )R Rt c  (R0 = 6.4 × 106m , c = 3.0 × 108m/s), 则 2 2 2 8 63 8 2 2 2 1 2 380(3.8 10 6.4 10 ) ( 6.4) 0.23883 10 27 300 9 R rst s s sv C            ，代入数据求得 t=0.28s.所以正确答案是 B。 20.一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线 abc 从 a 运动到 c，已知质点的速率是递减的。 关于 b 点电场强度 E 的方向，下列图示中可能正确的是（虚线是曲线在 b 点的切线） 2011 全国高考物理试题解析集 16 答案：D 解析：由于负电荷所受电场力方向与速度夹角大于 90°，指向曲线的凹侧，场强方向 与负电荷受力方向相反，D 正确。 21.如图，在光滑水平面上有一质量为 m1 的足够长的木板，其上叠放一质量为 m2 的木块。 假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间 t 增 大的水平力 F=kt（k 是常数），木板和木块加速度的大小分别为 a1 和 a2，下列反映 a1 和 a2 变化的图线中正确的是 答案：A 解析：主要考查摩擦力和牛顿第二定律。木块和木板之间相对静止时，所受的摩擦力 为静摩擦力。在达到最大静摩擦力前，木块和木板以相同加速度运动，根据牛顿第二定 律 1 2 1 2 kta a m m    。木块和木板相对运动时， 2 1 1 m ga m  恒定不变， 2 2 kta gm   。 所以正确答案是 A。 三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第 22 题～第 32 题为必考题，每个试题考 生都必须作答。第 33 题～第 40 题为选考题，考生根据要求作答。 （一）必考题（11 题，共 129 分） 22.（5 分） 为了测量一微安表头 A 的内阻，某同学设计了如图所示的电路。图中，A0 是标准电流表， R0 和 RN 分别是滑动变阻器和电阻箱，S 和 S1 分别是单刀双掷开关和单刀开关，E 是电池。 完成下列实验步骤中的填空： 2011 全国高考物理试题解析集 17 （1）将 S 拨向接点 1，接通 S1，调节________,使待测表头指针偏转到适当位置， 记下此时_____的读数 I； （2）然后将 S 拨向接点 2，调节________,使________,记下此时 RN 的读数； （3）多次重复上述过程，计算 RN 读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量 值。 答案：(1)R0 标准电流表(或 A0)（2 分）；(2)RN 标准电流表(或 A0)的读数仍为 I （2 分）；(3)平均值。（1 分） 解析：本题是电学实验题，考查的内容是用替代法测电阻。首先要看明白电路图， 明确实验目的，确定题目中所使用的测量方法。从电路图中可以看出，电源通过滑动变 阻器与标准电流表、电阻箱或行测微安表串联形成闭合电路，单刀双掷开关能改变串联 的是微安表还是电阻箱，实验目的是测量微安表内阻，能准确读数的是标准电流表和电 阻箱，不难判断本题的测量方法是用替代测测量电阻。所以应先将 S1 接通，调节 R0，记 下此时标准电流的读数 I，再接通 S2，调节电阻箱，使标准电流表读数仍为 I，此时的电 阻箱的读数即为微安表内阻，为了减小实验误差，可以多次测量求平均值。 23.（10 分） 利用图 1 所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门， 其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑 块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所 用的时间 t，改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑， 并用米尺测量甲、乙之间的距离 s，记下相应的 t 值；所得数据如下表所示。 s(m) 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 t(ms) 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4 s/t(m/s) 1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.22 完成下列填空和作图： （1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小 a、滑块经过光电门乙时的瞬时速 2011 全国高考物理试题解析集 18 度 v1、测量值 s 和 t 四个物理量之间所满足的关系式是_______； (2)根据表中给出的数据，在图 2 给出的坐标纸上画出 s tt   图线； （3）由所画出的 s tt   图线，得出滑块加速度的大小为 a=____________m/s²（保留 2 位 有效数字）。 答案：(1) 1 1 2 s at vt    或 2 1 1 2s at v t   ；（3 分）(2)画出 s tt   图线如图所示（4 分） (3)2.0（1.8~2.2）。（3 分） 2011 全国高考物理试题解析集 19 解析： (1)由匀变速直线运动的规律及某段时间内的平均速度等于这段时间中间时 刻的瞬时速度关系知 1 1 2 s at vt    ；(3)由 1 1 2 s at vt    知图线的斜率 1 2k a ，则 a = 2k 。 24.（13 分）甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动，加速度方向一直不变。在第一 段时间间隔内，两辆汽车的加速度大小不变，汽车乙的加速度大小是甲的两倍；在 接下来的相同时间间隔内，汽车甲的加速度大小增加为原来的两倍，汽车乙的加速 度大小减小为原来的一半。求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比。 答案：5︰7 解析：设汽车甲在第一段时间间隔末（时刻 t0）的速度为 v，第一段时间间隔内行驶 的路程为 s1，加速度为 a；在第二段时间间隔内行驶的路程为 s2，由运动学公式得： v = at0 ① 2 1 0 1 2s at ② 2 2 0 0 1 (2 )2s vt a t  ③ 设汽车乙在第一段时间间隔末（时刻 t0）的速度为 v′，第一段时间间隔内行驶的路 程为 s1′，在第二段时间间隔内行驶的路程为 s2′，由运动学公式得： v′ = 2at0 ④ 2 1 0 1' (2 )2s a t ⑤ 2 2 0 0 1' ' 2s v t at  ⑥ 设汽车甲、乙的总路程分别为：s、s′ ，则有： s = s1 + s2 ⑦ s′ = s1′ + s2′ ⑧ 2 2 2 2 2 1 2 0 0 0 0 0 0 1 1 3 5(2 )2 2 2 2s s s at vt a t at at at        2 2 2 2 2 1 2 0 0 0 0 0 0 1 1 3 7' ' (2 ) ' 22 2 2 2s s s a t v t at at at at        联立以上各式解得：s︰s′ = 5︰7 ⑨ 评分参考：①②③式各 2 分，④⑤⑥⑦⑧式各 1 分，⑨式 2 分。 25.（19 分）如图，在区域 I（0≤x≤d）和区域 II（d≤x≤2d）内分别存在匀强磁场，磁 感应强度大小分别为 B 和 2B，方向相反，且都垂直于 Oxy 平面。一质量为 m、带电 荷量 q（q＞0）的粒子 a 于某时刻从 y 轴上的 P 点射入区域 I，其速度方向沿 x 轴正 向。已知 a 在离开区域 I 时，速度方向与 x 轴正方向的夹角为 30°；此时，另一质 量和电荷量均与 a 相同的粒子 b 也从 P 点沿 x 轴正向射入区域 I，其速度大小是 a 的 2011 全国高考物理试题解析集 20 1/3。不计重力和两粒子之间的相互作用力。求 （1）粒子 a 射入区域 I 时速度的大小； （2）当 a 离开区域 II 时，a、b 两粒子的 y 坐标之差。 答案：B 解析： （1）设粒子 a 在Ⅰ内做匀速圆周运动的圆心为 C（在 y 轴上），半径为 Ra1，粒子速 率为 va，运动轨迹与两磁场区域边界的交点为 P′，如图，由洛仑兹力公式和牛顿第二定 律得 2 1 a a a vqv B m R  ① 由几何关系得 ∠PCP′ = θ ② 1 2sina dR d  ③ 式中θ = 30° 由①②③式得 2 a qBdv m  ④ (2)设粒子 a 在Ⅱ内做圆周运动的圆心为 Oa ，半径为 Ra2，粒子射出点为 Pa(图中未 画出轨迹)，∠P′OaPa = θ′ ，由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 2 2 (2 ) a a a vqv B m R  ⑤ 由①⑤式得 1 2 2 2 a a a R mvR dqB    ⑥ 2011 全国高考物理试题解析集 21 C、P′、Oa 三点共线，且由⑥式知 Oa 必位于 3 2x d ⑦ 的平面上，由对称性知 Pa 与 P′点的纵坐标相同，即 1 cosap ay R h   ⑧ 式中 h 为 C 点的 y 坐标.且θ′ = 60° 设 b 在Ⅰ中运动的轨道半径为 Rb1，由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 2 13 3 a a b v vmq B R           ⑨ 解得： 1 1 2 3 3 3 a a b mv R dR qB    2 1 3 2 a b R R  设 a 到达 Pa 点时，b 位于 Pb 点，转过的角度为α，如果 b 没有飞出Ⅰ，则 2 ' 2a t T   ⑩ 1 2b t T   ⑾ 解得： 2 1' a b T T   式中，t 是 a 在区域Ⅱ中运动的时间，而 2 2 2 a a RT v  ⑿ 1 1 2 /3 b b RT v  ⒀ 解得： 2 2 1 1 1 3 2 a a b b T R T R   由⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑾⑿⒀式得 α = 30° ⒁ 由①③⑨⒁式可见，b 没有飞出Ⅰ。Pb 点的 y 坐标为 yPb= Rb1(2+cosα )+h ⒂       Pb a1 b1 a1 b1 b1 b1 b1 b1 1 (1 cos ) ( ) cos 2 cos 2 cos 2 2 cos 2 cos3 3 a y R h R R R h R R R h R h R dh h                        － － － 由①③⑧⑨⒁⒂式及题给条件得，a、b 两粒子的 y 坐标之差为 2 ( 3 2)3a bp py y d   ⒃ 2011 全国高考物理试题解析集 22  1 1 2 3 4 2 3 2co s [ 2 co s ] ( 3 2 )3 2 3 3 2 3a b a p p a R d d dy y R h h d             评分参考：第(1)问 8 分，①②③④式各 2 分，第(2)问 11 分，⑤⑥式各 1 分，⑧式 2 分，⑨式 1 分，⒁⒂⒃式各 2 分。 (二)选考题：共 45 分。请考生从给出的 3 道物理题，3 道化学题、2 道生物题中每科任选一 题作答，并用 2B 铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所 涂题目的题号一致，在答题卡上选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的 第一题计分。 33.【物理——选修 3-3】（15 分） （1）（6 分）对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______。（选对一个给 3 分，选 对两个给 4 分，选对 3 个给 6 分。每选错一个扣 3 分，最低得分为 0 分） A.若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 B.若气体的内能不变，其状态也一定不变 C.若气体的温度随时间不段升高，其压强也一定不断增大 D.气体温度每升高 1K 所吸收的热量与气体经历的过程有关 E.当气体温度升高时，气体的内能一定增大 答案：ADE 解析：对于理想气体，由理想气体状态方程 PV nRT 知，当气体的压强和体积不 变时，其温度也不变，则其内能不变，故 A 正确；对于理想气体，其内能不变，温度不 变，由理想气体状态方程知，其体积和压强可以改变，故 B 错误；当气体的温度升高时， 由理想气体状态方程知，如其体积增大，则其压强不一定增大，C 错误；气体温度每升高 1K 所吸收的热量与气体经历的过程有关，D 正确；由于气体的温度是气体内能多少的标 志，因此，温度升高时，其内能一定增大，E 正确。 （2）（9 分）如图，一上端开口，下端封闭的细长玻璃管，下部有长 l1=66cm 的水银 柱，中间封有长 l2=6.6cm 的空气柱，上部有长 l3=44cm 的水银柱，此时水银面恰好与管 口平齐。已知大气压强为 P0=76cmHg。如果使玻璃管绕低端在竖直平面内缓慢地转动一 周，求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的气体可视为理想气体， 在转动过程中没有发生漏气。 答案：9.2cm 解析：设玻璃管开口向上时，空气柱压强为 P１＝P０ + ρgl3 ① 式中ρ、g 分别表示水银的密度和重力加速度。 玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空，设此 时开口端剩下的水银柱长度为 x，则 P2＝ρgl1，P2+ρgx＝P0 ② 式中，P2 为管内空气柱的压强。由玻意耳定律得 P1（Sl2）＝P2（Sh） ③ 2011 全国高考物理试题解析集 23 式中，h 是此时空气柱的长度，S 为玻璃管的横截面积。由①②③式和题给条件得 h ＝12cm ④ 从开始转动一周后，设空气柱的压强为 P3，则 P3＝P0+ρgx ⑤ 由玻意耳定律得 P1（Sl2）＝P2（Sh′） ⑥ 式中，h′是此时空气柱的长度，由①②③式得 h′＝9.2cm ⑦ 评分参考：①②③式各 1 分，④式 2 分，⑤⑥式各 1 分，⑦式 2 分。 34.【物理——选修 3-4】（15 分） （1）（6 分）一振动周期为 T，振幅为 A，位于 x=0 点的波源从平衡位置沿 y 轴正向开始 做简谐振动，该波源产生的一维简谐横波沿 x 轴正向传播，波速为 v，传播过程中无 能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点 P，关于质点 P 振动的说法正确的是 ______。（选对一个给 3 分，选对两个给 4 分，选对 3 个给 6 分。每选错一个扣 3 分， 最低得分为 0 分） A.振幅一定为 A B.周期一定为 T C.速度的最大值一定为 v D.开始振动的方向沿 y 轴向上或向下取决于它离波源的距离 E.若 P 点与波源距离 s=vT，则质点 P 的位移与波源的相同 答案：ABE 解析： 由于没有能量损失，故 P 与波源的振幅相同，A 正确；波在传播过程中周期不 变，故 B 正确；质点的振动速度与波传播的速度是两个概念，故 C 错误；介质中所有质 点开始振动的方向都与波源的起振方向相同，故 D 错误；若 P 点与波源距离 s=vT，则 P 与波源之间的距离为一个波长，故与同相，故位移总是相同，E 正确。 （2）（9 分）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面 AOB 镀银(图中粗线)，O 表示 半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从 M 点的入射，经过 AB 面反射后从 N 点射 出。已知光线在 M 点的入射角为 30°，∠MOA=60°，∠NOB=30°。求 ①光线在 M 点的折射角 ②透明物体的折射率 解析：如图，透明物体内部的光路为折线 MPN，Q、M 点相对于底面 EF 对称，Q、P 和 N 2011 全国高考物理试题解析集 24 三点共线。 设在 M 点处，光的入射角为 i，折射角的 r，∠OMQ＝α，∠PNF＝β。根据题意有 α = 30° ① 由几何关系得，∠PNO＝∠PQO＝r，于是β+r = 60° ② 且α+ r＝β ③ 由①②③式得 r＝15° ④ (2)根据折射率公式有 sin sin in r  ⑤ 由④⑤式得 sin30 6 2 sin15 2n     ⑥ sin30 sin30 sin30 sin15 sin(45 30 ) sin 45 cos30 cos45 sin30 1 2 6 22 22 3 2 1 6 2 2 2 2 2 n                   评分参考：第(1)问 6 分，①②式各 1 分，③④式各 2 分，第(2)问 3 分，⑤式 2 分， ⑥式 1 分。 35.【物理——选修 3-5】（15 分） （1）（6 分）在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为 ______。若用波长为λ（λ<λ0）单色光做实验，则其遏止电压为______。已知电子的 电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为 e，c 和 h 答案： 0 hc  (3 分) ， 0 0 hc e     (3 分)或 0 0 hc e     解析：由逸出功定义有： 0 0 0 h cW h    ； 由光电效应方程有： 0 0 k k hc hcW E E     ； 又由动能定理有： 0 keU E   则： 0 hc hc eU   ； 0 0 0 1 1hc hcU e e             （2）（9 分）如图，A、B、C 三个木块的质量均为 m，置于光滑的水平面上，B、C 之 间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细 线把 B 和 C 紧连，是弹簧不能伸展，以至于 B、C 可视为一个整体，现 A 以初速 v0 沿 B、C 的连线方向朝 B 运动，与 B 相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸 展，从而使 C 与 A，B 分离，已知 C 离开弹簧后的速度恰为 v0，求弹簧释放的势能。 2011 全国高考物理试题解析集 25 答案： 2 0 1 3pE mv 解析：设碰后 A、B、C 的速度的大小为 v，由动量守恒得： mv0 = 3mv ① 设 C 离开弹簧时，A、B 的速度大小为 v1，由动量守恒得： 3mv = 2mv1 + mv0 ② 设弹簧的弹性势能为 Ep，从细线断开到 C 与弹簧分开的过程中机械能守恒，有： 2 2 2 1 0 1 1 1(3 ) (2 )2 2 2pm v E m v mv   ③ 由式得弹簧所释放的势能为 2 0 1 3pE mv ④ 评分参考：①②式各 2 分，③式 3 分，④式 2 分。 2011 全国高考物理试题解析集 26 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试（安徽卷物理部分） 14．一质量为 m 的物块恰好静止在倾角为 的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒 力 F，如图所示。则物块 A．仍处于静止状态 B．沿斜面加速下滑 C．受到的摩擦力不便 D．受到的合外力增大 答案：A 解析：由于质量为 m 的物块恰好静止在倾角为 的斜面上，说明斜面对物块的作用力与 物块的重力平衡，斜面与物块的动摩擦因数μ=tan 。对物块施加一个竖直向下的恒力 F， 使得合力仍然为零，故物块仍处于静止状态，A 正确，B、D 错误。摩擦力由 mgsin 增大 到(F+mg)sin ，C 错误。 15．实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率 n 随着波长  的变化符合科西经验 公式： 2 4 B Cn A     ，其中 A、B、C 是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情 形如下图所示。则 A．屏上 c 处是紫光 B．屏上 d 处是红光 C．屏上 b 处是紫光 D．屏上 a 处是红光 答案：D 解析：白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下（a、b、c、d）依次为红、 橙、黄、绿、蓝、靛、紫。屏上 a 处为红光，屏上 d 处是紫光，D 正确。 2011 全国高考物理试题解析集 27 16．一物体作匀加速直线运动，通过一段位移 x 所用的时间为 1t ，紧接着通过下一段位 移 x 所用时间为 2t 。则物体运动的加速度为 A． 1 2 1 2 1 2 2 ( ) ( ) x t t t t t t    B． 1 2 1 2 1 2 ( ) ( ) x t t t t t t    C． 1 2 1 2 1 2 2 ( ) ( ) x t t t t t t    D． 1 2 1 2 1 2 ( ) ( ) x t t t t t t    答案：A 解析：物体作匀加速直线运动在前一段 x 所用的时间为 1t ，平均速度为 1 1 xv t  ，即为 1 2 t 时刻的瞬时速度；物体在后一段 x 所用的时间为 2t ，平均速度为 2 2 xv t  ，即为 2 2 t 时 刻 的 瞬 时 速 度 。 速 度 由 1v 变 化 到 2v 的 时 间 为 1 2 2 t tt   ， 所 以 加 速 度 2 1 1 2 1 2 1 2 2 ( ) ( ) v v x t ta t t t t t      ，A 正确。 17．一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整 条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图（a）所示，曲线上的 A 点的曲率圆定义 为：通过 A 点和曲线上紧邻 A 点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做 A 点 的曲率圆，其半径ρ叫做 A 点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向已速度 υ0 抛出，如图（b）所示。则在其轨迹最高点 P 处的曲率半径是 A． 2 0v g B． 2 2 0 sinv g  C． 2 2 0 cosv g  D． 2 2 0 cos sin v g   答案：C 解析：物体在其轨迹最高点 P 处只有水平速度，其水平速度大小为 v0cosα，根据牛顿第 2011 全国高考物理试题解析集 28 二定律得 2 0( cos )vmg m   ，所以在其轨迹最高点 P 处的曲率半径是 2 2 0 cosv g   ， C 正确。 18．图（a）为示管的原理图。如果在电极 YY’之间所加的电压图按图（b）所示的规律 变化，在电极 XX’ 之间所加的电压按图（c）所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是 答案：B 解析：由于电极 XX’加的是扫描电压，电极 YY’之间所加的电压信号电压，所以荧光屏 上会看到的图形是 B，答案 B 正确。 19．如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为 B。电阻为 R、半径为 L、 圆心角为 45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 O 轴以角速度ω匀速转动（O 轴位于磁 场边界）。则线框内产生的感应电流的有效值为 A． 2 2 BL R  B． 22 2 BL R  C． 22 4 BL R  D． 2 4 BL R  答案：D 解析：交流电流的有效值是根据电流的热效应得出的，线框转动周期为 T，而线框转动一 周只有 T/4 的时间内有感应电流，则有 2 22( ) 4 LBL TR I RTR   ，所以 2 4 BLI R  。D 正 确。 20．如图（a）所示，两平行正对的金属板 A、B 间加有如图（b） 所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两 板的正中间 P 处。若在 t0 时刻释放该粒子，粒子会时而向 A 2011 全国高考物理试题解析集 29 板运动，时而向 B 板运动，并最终打在 A 板上。则 t0 可能属于的时间段是 A．0＜t0＜T/4 B．T/2＜t0＜3T/4 C．3T/4＜t0＜T D．T＜t0＜9T/8 答案：B 解析：若 00 4 Tt  ，带正电粒子先加速向 B 板运动、再减速运动至零；然后再反方向加 速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最 终打在 B 板上，所以 A 错误。若 0 3 2 4 T Tt  ，带正电粒子先加速向 A 板运动、再减速运 动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离 大于向右运动的距离，最终打在 A 板上，所以 B 正确。若 0 3 4 T t T  ，带正电粒子先加 速向 A 板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运 动，每次向左运动的距离小于向右运动的距离，最终打在 B 板上，所以 C 错误。若 0 9 8 TT t  ，带正电粒子先加速向 B 板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、 减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在 B 板上，所以 D 错误。 21．（18 分） Ⅰ．为了测量某一弹簧的劲度系数，降该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量 的砝码。实验册除了砝码的质量 m 与弹簧长度 l 的相应数据，七对应点已在图上标出。 （g=9.8m/s2) （1）作出 m-l 的关系图线； （2）弹簧的劲度系数为 N/m. Ⅱ．（1）某同学实用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×1k” 挡位，测量时针偏转如图（a）所示。请你简述接下来的测量过程： ① ； ② ； ③ ； ④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡。 2011 全国高考物理试题解析集 30 （2）接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图（b）所示。 其中电压表内阻约为 5k ，电流表内阻约为 5 。图中部分电路已经连接好，请完成实验 电路的连接。 （3）图（c）是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量 程。当转换开关 S 旋到位置 3 时，可用来测量 ；当 S 旋到位置 时，可 用来测量电流，其中 S 旋到位置 时量程较大。 解析：Ⅰ．（1）如图所示 2011 全国高考物理试题解析集 31 （2）0.248~0.262 Ⅱ．（1）①断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”档： ②将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω”； ③再接入待测电阻，将指针示数×100，即为待测电阻阻值。 （2）如图所示 （3）电阻 1、2 1 22．（14 分） （1）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴 a 的三次方与 它的公转周期 T 的二次方成正比，即 3 2 a kT  ，k 是一个对所有行星都相同的常量。将行 星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量 k 的表达式。已知引力常 量为 G，太阳的质量为 M 太。 （2）开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统） 都成立。经测定月地距离为 3.84×108m，月球绕地球运动的周期为 2.36×106S，试计算 地球的质 M 地。（G=6.67×10-11Nm2/kg2，结果保留一位有效数字） 解析：（1）因行星绕太阳作匀速圆周运动，于是轨道的半长轴 a 即为轨道半径 r。根据万 有引力定律和牛顿第二定律有 2 2 2( )m MG m rr T 行 太 行 ① 于是有 3 2 24 r G MT  太 ②，即 24 Gk M 太 ③ 2011 全国高考物理试题解析集 32 （2）在月地系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为 R，周期为 T，由②式可得 3 2 24 R G MT  地 ④ 解得 M 地=6×1024kg ⑤（M 地=5×1024kg 也算对） 23．（16 分）如图所示，在以坐标原点 O 为圆心、半径为 R 的半圆形区域内，有相互垂直 的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为 B，磁场方向垂直于 xOy 平面向里。一带正电的粒 子（不计重力）从 O 点沿 y 轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动， 经 t0 时间从 P 点射出。（1）求电场强度的大小和方向。（2）若仅撤去磁场，带电粒子仍 从 O 点以相同的速度射入，经 t0/2 时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度 的大小。（3）若仅撤去电场，带电粒子仍从 O 点射入，且速度为原来的 4 倍，求粒子在 磁场中运动的时间。 答案： 0 02 0 4 3 3 18R BR RE a t tt t   ； ； 解析：（1）设带电粒子的质量为 m，电荷量为 q，初速度为 v，电场强度为 E。可判断出 粒子受到的洛伦磁力沿 x 轴负方向，于是可知电场强度沿 x 轴正方向，且有 qE=qvB ① 又 R=vt0 ②，则 0 BRE t  ③ （2）仅有电场时，带电粒子在匀强电场中作类平抛运动 在 y 方向位移 2 2 ty v ④ 由②④式得 2 Ry  ⑤ 设在水平方向位移为 x，因射出位置在半圆形区域边界上，于是 3 2x R 又有 201 ( )2 2 tx a ⑥，得 2 0 4 3Ra t  ⑦ （3）仅有磁场时，入射速度 4v v  ，带电粒子在匀强磁场中作匀速圆 2011 全国高考物理试题解析集 33 周运动，设轨道半径为 r，由牛顿第二定律有 2vqv B m r   ⑧ 又 qE=ma ⑨，由⑦⑧⑨式得 3 3 Rr  ⑩ 由几何关系sin 2 R r   ○11，即 3sin 2   3   ○12 带电粒子在磁场中运动周期 2 mT qB  ，则带电粒子在磁场中运动时间 2 2Rt T  所以 0 3 18Rt t ○13 24．（20 分）如图所示，质量 M=2kg 的滑块套在光滑的水平轨道上，质量 m=1kg 的小球通 过长 L=0.5m 的轻质细杆与滑块上的光滑轴 O 连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕 O 轴自 由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度 v0=4 m/s，g 取 10m/s2。 （1）若锁定滑块，试求小球通过最高点 P 时对轻杆的作用力大小和方向。（2）若解除对 滑块的锁定，试求小球通过最高点时的速度大小。（3）在满足（2）的条件下，试求小球 击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离。（2N；2m/s；2m/3） 解析：（1）设小球能通过最高点，且此时的速度为 v1。在上升过程中，因只有重力做功， 小球的机械能守恒。则 2 2 1 0 1 1 2 2mv mgL mv  ① 1 6 /v m s ② 设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为 F，方向向下，则 2 1vF mg m L   ③ 由②③式，得 F=2N ④ 2011 全国高考物理试题解析集 34 由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为 2N，方向竖直向上。 （2）解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为 v2，此时滑块的速度为 V。在上升过程 中，因系统在水平方向上不受外力作用，水平方向的动量守恒。以水平向右的方向为正 方向，有 2 0mv MV  ⑤ 在上升过程中，因只有重力做功，系统的机械能守恒，则 2 1 2 1 4 rM GT  ⑥ 由⑤⑥式，得 v2=2m/s ⑦ （3）设小球击中滑块右侧轨道的位置点与小球起始点的距离为 s1，滑块向左移动的距离 为 s2，任意时刻小球的水平速度大小为 v3，滑块的速度大小为 V/。由系统水平方向的动 量守恒，得 3 0mv MV   ⑦ 将⑧式两边同乘以 t ，得 3 0mv t MV t    ⑨ 因⑨式对任意时刻附近的微小间隔 t 都成立，累积相加后，有 1 2 0ms Ms  ○10 又 1 2 2s s L  ○11 由○10○11式得 1 2 3s m ○12 2011 全国高考物理试题解析集 35 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试(北京卷物理试题) 13．表示放射性元素碘 131（ I131 53 ）β衰变的方程是 A． HeSbI 4 2 127 51 131 53  B． eXeI 0 1 311 45 131 53  C． nII 1 0 130 53 131 53  D． HTeI 1 1 301 25 131 53  答案：B 解析：A 选项是α衰变，A 错误；B 选项是β衰变，B 正确；C 选项放射的是中子，C 错误； D 选项放射的是质子，D 错误。 14．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝 S 时，在光屏 P 上观察到干涉条纹。要 得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A．增大 S1 与 S2 的间距 B．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光 答案：C 解析：由于双缝干涉中，相邻条纹间距离△x＝L dλ，增大 S1 与 S2 的间距 d，相邻条纹间距 离Δx 减小，A 错误；减小双缝屏到光屏的距离 L，相邻条纹间距离Δx 减小，B 错误；将 绿光换为红光，使波长λ增大，相邻条纹间距离Δx 增大，C 正确；将绿光换为紫光，使波 长λ减小，相邻条纹间距离Δx 减小，D 错误。 15．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的 A．质量可以不同 B．轨道半径可以不同 C．轨道平面可以不同 D．速率可以不同 答案：A 解析：地球同步轨道卫星轨道必须在赤道平面内，离地球高度相同的同一轨道上，角速 度、线速度、周期一定，与卫星的质量无关。A正确，B、C、D错误。 16．介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点， A．它的振动速度等于波的传播速度 2011 全国高考物理试题解析集 36 B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D．它的振动频率等于波源的振动频率 答案：D 解析：介质中某个振动质点做简谐运动，其速度按正弦（或余弦）规律变化，而在同一 介质中波的传播速度是不变的，振动速度和波的传播速度是两个不同的速度，A错误；在 横波中振动方向和波的传播方向垂直，在纵波中振动方向和波的传播方向在一条直线上， B错误；振动质点在一个周期内走过的路程为4个振幅，C错误；波在传播的过程中，频率 不变为波源的频率，D正确。 17．如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关 S 闭合后，在变阻器 R0 的滑动端向下滑动 的过程中 A．电压表与电流表的示数都减小 B．电压表与电流表的示数都增大 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小 D．电压表的示数减小，电流表的示数增大 答案：A 解析：变阻器 R0 的滑动端向下滑动的过程中，使连入电路中的 R0 阻值减小，整个电路的 电阻减小，电路中的电流 I 增大，路端电压 U＝E－Ir 减小，即电压表的示数减小，又 R2 与 R0 并联后再与 R1 串联，在 R0 减小时，使得 R2 两端电压减小，R2 中的电流减小，即电 流表示数减小。A 正确，B、C、D 错误。 18．“蹦极””就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米高处跳下的一 种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力 F 的大小随时间 t 变化的情况如图所 示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为 g。据图可知，此人在蹦极 过程中最大加速度约为 A．g B．2g C．3g D．4g 答案：B 2011 全国高考物理试题解析集 37 解析：由题图可知：绳子拉力 F 的最大值为 9F0/5，最终静止时绳子拉力为 3F0/5＝mg， 根据牛顿第二定律得：9F0/5－3F0/5＝ma，所以 a＝2g。B 正确，A、C、D 错误。 19．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈 L，小灯泡 A ，开关 S 和电 池组 E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关 S，小灯泡发 光；再断开开关 S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师 演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯 泡未闪亮的原因是 A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大 C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大 答案：C 解析：断电的自感现象，断电时电感线圈与小灯泡组成回路，电感线圈储存磁能转化为 电能，电感线圈相当于电源，其自感电动势 E 自＝L △I △t ，与原电源无关，A 错误；小灯泡 电阻偏大，分得的电压大，可能看到显著的延时熄灭现象，B 错误；线圈电阻偏大，相 当于电源内阻大，使小灯泡分得的电压小，可看到不显著的延时熄灭现象，C 正确；线 圈的自感系数较大时，自感电动势较大，可能看到显著的延时熄灭现象，D 错误。 20．物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。如关系式 U=IR 既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了 V（伏）与 A（安）和Ω（欧） 的乘积等效。现有物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（库）、 F（法）、A（安）、Ω（欧）和 T（特），由他们组合成的单位都与电压单位 V（伏） 等效的是 A．J/C 和 N/C B．C/F 和 Tm2/s C．W/A 和 CT·m/s D． 2 1 2 1 W 和 T·A·m 答案：B 解析：由物理关系式 W＝qU，可得电压的单位 V（伏）等效的是 J/C；由物理关系式 U ＝Q/C，可得电压的单位 V（伏）等效的是 C/F；由物理关系式 E＝n △φ △t ，φ＝BS，可得 电压的单位 V（伏）等效的是 Tm2/s；由物理关系式 P＝U2/R，可得电压的单位 V（伏） 2011 全国高考物理试题解析集 38 等效的是 1 1 2 2W  ；由物理关系式 P＝UI，可得电压的单位 V（伏）等效的是 W/A；B 选项正确，A、C、D 错误。 21．（18 分） ⑴用如图 1 所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关 K 和两个部件 S、T。请根据下 列步骤完成电阻测量： ①旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。 ②将 K 旋转到电阻挡“×100”的位置。 ③将插入“+”、“-”插孔的表笔短接，旋动部件_____，使指针对准电阻的_____（填 “0 刻线”或“∞刻线”。 ④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测 量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_____的顺序进行操作，再完成读 数测量。 A．将 K 旋转到电阻挡“×1k”的位置 B．将 K 旋转到电阻挡“×10”的位置 C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准 ⑵如图 2，用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分 碰撞前后的动量关系。 ①试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量 （填选项前的序号），间接地解决这个问题。 A．小球开始释放高度 h B．小球抛出点距地面得高度 H C．小球做平抛运动的射程 ②图 2 中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球 m1 多次从斜 轨上 S 位置静止释放，找到其平均落地点的位置 P，测量平抛射程 OP。然后，把 2011 全国高考物理试题解析集 39 被碰小球 m2 静置于轨道的水平部分，再将入射球 m1 从斜轨上 S 位置静止释放， 与小球 m2 相碰，并多次重复。 接下来要完成的必要步骤是 。（填选项前的符号） A．用天平测量两个小球的质量 m1、m2 B．测量小球 m1 开始释放高度 h C．测量抛出点距地面的高度 H D．分别找到 m1、m2 相碰后平均落地点的位置 M、N E．测量平抛射程 OM、ON ③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_______________（用②中测量的 量表示）；若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为 （用② 中测量的量表示）。 ④经测定，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地点的平均位置距 O 点的距离如图 3 所示。碰 撞前、后 m1 的动量分别为 p1 与 p1′，则 p1∶p1′= ∶11；若碰撞结束时 m2 的动量为 p2′,则 p1′∶p2′=11∶____。 实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值  21 1 pp p 为________。 ⑤有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被撞小球做 平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据，分析和计算出被撞小球 m2平抛运动射程 ON 的最大值为____cm。 答案：（1）①S；③T；0刻线；④ADC （2）①C；②ADE或DEA或DAE ③m1·OM＋m2·OM＝m1·OP；m1·OM2＋m2·OM2＝m1·OP2； ④14；2.9；1~1.01；⑤76.8 解析：（1）①多用电表的电流档校零，应该调整校零旋钮S使指针对准电流的"0"刻线。 ③欧姆档的调零，应该在表笔短接的情况下调解欧姆调零旋钮T，是指针指在欧姆刻度线 的0刻线。④选择较大的欧姆档，将选择开关K旋转到电阻挡"×1k"的位置；将两表笔短接， 旋动欧姆调零旋钮T，对欧姆表进行校准；将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两恨引 线相接测电阻，所以为A、D、C。 （2）①由于本实验的碰撞是在同一高度，在空中运动时间相同，因而根据小球做平抛运 动的射程就可知道碰撞后速度的大小之比，所以选C。 ②本实验必须用天平测量两个小球的质量ml、m2，分别找到m1、m2相碰后平均落地点的 位置M、N和测量平抛射程OM，ON，故选ADE。 2011 全国高考物理试题解析集 40 ③由于m1·v1＋m2·v2＝m1·v，且v1＝OM t 、v2＝ON t 、v＝OP t 所以m1·OM＋m2·OM＝m1·OP。 若碰撞是弹性碰撞，机械能守恒1 2m1v12＋1 2m2v22＝1 2m1v2，所以m1·OM2＋m2·OM2＝m1·OP2 ④由于 1 1 1 1 1 1 44.80 14 35.20 11 p m v OP p OMm v      ； 1 1 1 1 2 22 2 45.0 35.20 1584 11 7.5 55.68 417.6 2.9 p m v m OM p m ONm v         ； 1 1 1 2 1 2 45.0 44.80 2016 1.00745.0 35.20 7.5 55.68 2001.6 p m OP p p m OM m ON          。所以为14； 2.9；1~1.01。 ⑤ 当两个球发生完全弹性碰撞时，被碰小球m2平抛运动射程ON的有最大值。弹性碰撞 动量守恒 1 1 2 2 1m v m v m v    ，机械能守恒 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2m v m v m v    解得： 1 2 1 2 2mv vm m    ，所以 1 1 2 2 2 45.0 44.8 76.845.0 7.5m mON OP cm cmm m      。被碰小球 m2平抛运动射程ON的最大值76.8cm。 22．（16 分）如图所示，长度为 l 的轻绳上端固定在 O 点，下端系一质量为 m 的小球（小 球的大小可以忽略）。 ⑴在水平拉力 F 的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止。画出此时 小球的受力图，并求力 F 的大小； ⑵由图示位置无初速度释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球 的拉力。不计空气阻力。 答案：（1）受力图见下图，mgtanα（2） (3 2cos )mg  ，方向竖直向上 解析：（1）受力图见图 根据平衡条件，拉力大小F=mgtanα 2011 全国高考物理试题解析集 41 （2）运动中只有重力做功，系统机械能守恒 21(1 cos ) 2mgl mv  则通过最低点时，小球的速度大小 2 (1 cos )v gl   根据牛顿第二定律 2vT mg m l   解得轻绳对小球的拉力 2 (3 2cos )vT mg m mgl      ，方向竖直向上 23．（18 分）利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子 核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域 ACDG（AC 边足够长）中存在垂 直于纸面的匀强磁场，A 处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭 缝沿垂直于 GA 边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到 GA 边，被相应的收集器收 集。整个装置内部为真空。 已知被加速度的两种正离子的质量分别是 m1 和 m2（m1>m2），电荷量均为 q。加速 电场的电势差为 U，离子进入电场时的初速度可以忽略，不计重力，也不考虑离子 间的相互作用。 ⑴求质量为 m1 的离子进入磁场时的速率 v1； ⑵当磁感应强度的大小为 B 时，求两种离子在 GA 边落点的间距 s； ⑶在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭 缝过宽，可能使两束离子在 GA 边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离。 设磁感应强度大小可调，GA 边长为定值 L，狭缝宽度为 d，狭缝右边缘在 A 处。 离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于 GA 边且垂直于磁场。为保证上 述两种离子能落在 GA 边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度。 2011 全国高考物理试题解析集 42 答案：（1） 1 1 2qUv m  （2） 1 2 1 22 82( ) ( )Us R R m mqB     （3） 1 2 1 22m m md L m m   解析：（1）动能定理 2 1 1 1 2Uq m v ，得 1 1 2qUv m  ① （2）由牛顿第二定律 2 , mv mvqvB RR qB   ，利用①式得 离子在磁场中的轨道半径为别为 1 1 2 2mUR qB  ， 2 2 2 2m UR qB  ② 两种离子在 GA 上落点的间距 1 2 1 22 82( ) ( )Us R R m mqB     ③ （3）质量为m1的离子，在GA边上的落点都在其入射点左侧2R1处，由于狭缝的宽度为d， 因此落点区域的宽度也是d。同理，质量为m2的离子在GA边上落点区域的宽度也是d。 为保证两种离子能完全分离，两个区域应无交叠，条件为 1 22( )R R d  ④ 利用②式，代入④式得 2 1 1 2 (1 )mR dm   ，R1的最大值满足 12 mR L d  ，得 2 1 ( )(1 )mL d dm    2011 全国高考物理试题解析集 43 求得最大值 1 2 1 22m m md L m m   24．（20 分）静电场方向平行于 x 轴，其电势φ随 x 的分布可简化为如图所示的折线，图 中φ0 和 d 为已知量。一个带负电的粒子在电场中以 x= 0 为中心、沿 x 轴方向做周期 性运动。已知该粒子质量为 m、电量为-q，其动能与电势能之和为-A（0m)的小物 块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力 与滑动摩擦力大小相等。在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有 A．两物块所受摩擦力的大小总是相等 B．两物块不可能同时相对绸带静止 C．M 不可能相对绸带发生滑动 D．m 不可能相对斜面向上滑动 答案：ＡＣ 解析：由于绸带与斜面之间光滑，并且 M>m，所以 M、m 和绸带一起向左滑动，加速度 为 a ， 由 牛 顿 第 二 定 律 对 整 体 ： sin sin ( )Mg mg M m a    ； 对 M 有 ： 2011 全国高考物理试题解析集 49 sin fMMg F Ma   ； 对 m 有 ： sinfmF mg ma  ， 解 得 2 sinfM fm MmF F gM m    ，即 A、C 正确，B、D 错误。 三、简答题：本题分必做题（第 10、11 题）和选做题（第 12 题）两部分，共计 42 分。 请将解答填写在答题卡相应的位置。 10．(8 分)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计 A 挂 于固定点 P，下端用细线挂一重物 M。弹簧测力计 B 的一端用细线系于 O 点，手持另一 端向左拉，使结点 O 静止在某位置。分别读出弹簧测力计 A 和 B 的示数，并在贴于竖直 木板的白 记录 O 点的位置和拉线的方向。 (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为 N，图中 A 的示数为_______N。 (2)下列不必要．．．的实验要求是_________。(请填写选项前对应的字母) (A)应测量重物 M 所受的重力 (B)弹簧测力计应在使用前校零 (C)拉线方向应与木板平面平行 (D)改变拉力，进行多次实验，每次都要使 O 点静止在同一位置 (3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计 A 的指针稍稍超出量程，请你提出两个解决办法。 答案：(1)3.6 (2)D (3)①改变弹簧测力计 B 拉力的大小； ②减小重物 M 的质量（或 将 A 更换为较大的测力计，改变弹簧测力计 B 拉力的方向） 解析：(1)如图，弹簧测力计 A 的示数为 3.6N； (2) “验证平行四边形定则”，只要验证每次 FA、FB 和 Mg 满足平行四边形即可，D 不必 要。 (3) 弹簧测力计 A 的指针稍稍超出量程，说明拉弹簧测力计 A 的力大了，由力的平行四 边形定则可得：改变弹簧测力计 B 拉力的大小；减小重物 M 的质量；改变弹簧测力计 B 拉力的方向，可以减小弹簧测力计 A 的拉力，或将 A 更换为较大的测力计。 2011 全国高考物理试题解析集 50 11．(10 分) 某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值。 (1)将电阻箱接入 a、b 之间，闭合开关。适当调节滑动变阻器 R’后保持其阻值不变。改 变电阻箱的阻值 R，得到一组电压表的示数 U 与 R 的数据如下表： 电阻 R/Ω 5.0 10.0 15.0 25.0 35.0 45.0 电压 U/V 1.00 1.50 1.80 2.14 2.32 2.45 请根据实验数据作出 U-R 关系图象。 (2)用待测电阻 RX 替换电阻箱，读得电压表示数为 2.00V。利用(1)中测绘的 U-R 图象可得 RX=_________ Ω。 (3)使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大。若仍用本实验装置和(1)中 测绘的 U-R 图象测定某一电阻，则测定结果将_________(选填“偏大”或“偏小”)。现将一 已知阻值为 10Ω的电阻换接在 a、b 之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验 装置和(1)中测绘的 U-R 图象实现对待测电阻的准确测定？ 答案：（1）见右下图 （2）20（19~21 都算对） （3）偏小；改变滑动变阻器阻值，使 电压表示数为 1.50V. 解析：（1）根据实验数据描点作出 U-R 关系图象，见右下图。 （2）根据 U-R 关系图象，电压表示数为 2.00V 时，Rx 的阻值为 20Ω，读取 19~21Ω可 以。 （3）因为电压表示数 '' 1 ER EU IR r RR r R R       ，当电池的内阻 r 增大时，同 一个 R，则电压表读数将变小，按原来的 U－R 图象，则电阻的测量值小于真实值，即偏 小。要使电压表读数为 1.50V，因为电池内阻 r 增大，应该把滑动变阻器阻值 R’调小， 以至于使 R’+r 不变。 2011 全国高考物理试题解析集 51 12．【选做题】本题包括 A、B、C 三小题，请选定其中两题．．．．．．．，并在相应的答题区域内作．．．．．．．．．．． 答．。若三题都做，则按 AB 两题评分。 A．（选修模块 3－3）（12 分） (1)如题 12A-1 图所示，一演示用的“永动机”转轮由 5 根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装 有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而 “划水”，推动转轮 转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是 A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量 B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身 C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高 D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 答案：D 解析：轻推转轮后，叶片开始转动，由能量守恒定律可知，叶片在热水中吸收的热量在 2011 全国高考物理试题解析集 52 空气中释放和使叶片在热水中的膨胀做功，所以叶片在热水中吸收的热量一定大于在空 气中释放的热量，D 正确。 (2)如题 12A-2 图所示，内壁光滑的气缸水平放置。一定质量的理想气体被密封在气缸内， 外界大气压强为 P0。现对气缸缓慢加热，气体吸收热量 Q 后，体积由 V1 增大为 V2。则 在此过程中，气体分子平均动能_________(选增“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能 变化了_____________。 答案：增大； 0 2 1( )Q p V V  解析：由于对气缸缓慢加热，温度升高，气体分子平均动能增大；根据热力学第一定律 W Q E   , 其 中 气 体 对 外 做 功 0 2 1( )W p V V   。 气 体 内 能 变 化 0 2 1( )E Q p V V    。 (3)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔 质量 M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.若 100 滴油酸的体积为 1ml，则 1 滴油酸 所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取 NA=6.02×1023mol-1，球的体积 V 与直径 D 的 关系为 31 6V D ，结果保留一位有效数字) 答案：10m2 解析：一个油酸分子的体积 A MV N ，由球的体积与直径的关系得分子直径 6 A MD N ，最大面积 8 31 10 mS D  ，解得：S=10m2。 B．（选修模块 3－4）（12 分） (1)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔 A、B 和 C。假想有一列车沿 AC 方 向以接近光速行驶，当铁塔 B 发出一个闪光，列车上的观测者测得 A、C 两铁塔被照亮 的顺序是 (A)同时被照亮 (B)A 先被照亮 (C)C 先被照亮 (D)无法判断 2011 全国高考物理试题解析集 53 答案：C 解析：当铁塔 B 发出一个闪光，同时到达 A、C 两铁塔被反射，但列车沿 AC 方向以接 近光速行驶，经铁塔 A 反射的光相对列车的速度远小于经铁塔 C 反射的光相对列车的速 度，经铁塔 C 反射的光先到达观测者，看到 C 先被照亮，C 正确。 (2)一束光从空气射向折射率为 3 的某种介质，若反向光线与折射光线垂直，则入射角 为__________。真空中的光速为 c ，则光在该介质中的传播速度为________________ 。 答案：600; 3 3 c 解析：根据折射定律： sin sin in r  及 090i r  ，得 tan 3i  ， 060i  根据 cn v  ， 得 3 3v c 。 (3)将一劲度系数为 K 的轻质弹簧竖直悬挂，下湍系上质量为 m 的物块，将物块向下拉 离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸 长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期 T。 2011 全国高考物理试题解析集 54 答案： 2 mT k  解析：单摆周期公式 2 lT g  ，且 kl mg ，解得 2 mT k  C．（选修模块 3－5）（12 分） (1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是 答案：A 解析：黑体辐射规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一 方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A 图正确。 (2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量__________(选填“越 大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为 E1(E1<0)，电子质量为 m，基态氢原子中的 电子吸收一频率为υ的光子被电离后，电子速度大小为___________(普朗克常量为 h )。 答案：越大； 12( )h E m   解析：根据 2 13.6 n eVE n  及 2 0nr n r ，越远，n 越大，En 越大（注意 En 为负值）。电阻 动能 2 1 1 2kE h E mv   （注意 E1 为负值） 可解得： 12( )h Ev m   。 (3)有些核反应过程是吸收能量的。例如在 14 17 1 7 8 1X N O H   中，核反应吸收的能量 2 0[( ) ( )]H X NQ m m m m c    ，在该核反应中，X 表示什么粒子？X 粒子以动能 EK 轰 击静止的 14 7 N ，若 EK=Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由。 2011 全国高考物理试题解析集 55 答案： 4 2 He ；不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。 解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒，可得：X 粒子的质量数为 4，电荷数为 2，是 4 2 He ； 四、计算题：本题共 3 小题，共计 47 分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要 的演算步骤。只与出最后答案的不能得分。有数值的题，答案中必须明确写出数值和单 位。 13．(15 分)题 13-1 图为一理想变压器，ab 为原线圈，ce 为副线圈，d 为副线圈引出的一 个接头。原线圈输入正弦式交变电压的 u-t 图象如题 13-2 图所示。若只在 ce 间接一只 Rce=400 Ω的电阻，或只在 de 间接一只 Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为 80W。 (1)请写出原线圈输入电压瞬时值 uab 的表达式； (2)求只在 ce 间接 400Ω的电阻时，原线圈中的电流 I1； (3)求 ce 和 de 间线圈的匝数比 ce de n n 。 答案：（1） 400sin 200 ( )abu t V （2）0.28A（或 2 5 A ） （3） 4 3 解析：（1）由题 13-2 图知 200 /rad s  ，电压瞬时值 400sin 200 ( )abu t V （2）电压有效值 1 200 2U V ，理想变压器 1 2P P 原线圈中的电流 1 1 1 PI U  ，解得： 1 0.28I A （或 2 5 A） 2011 全国高考物理试题解析集 56 （3）设 ab 间匝数为 n1， 1 1 de de UU n n  ，由题意知 2 2 ce de ce de U U R R  解得： ce ce de de n R n R  ，代入数据得 4 3 ce de n n  . 14．(16 分)如图所示，长为 L、内壁光滑的直管与水平地面成 30°角固定放置。将一质量 为 m 的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为 M=km 的小物块相连，小物 块悬挂于管口。现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动， 通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变。(重力加速度为 g) (1)求小物块下落过程中的加速度大小； (2)求小球从管口抛出时的速度大小； (3)试证明小球平抛运动的水平位移总小于 2 2 L 答案：(1) 2 1 2( 1) k gk   (2) 2 2( 1) k gLk   (k>2) (3) 见解析 解析：(1) 设细线中的张力为 T，根据牛顿第二定律 gM T Ma  ， 0sin30T mg ma  ， 且 M km ，解得： 2 1 2( 1) ka gk   (2) 设 M 落地时的速度大小为 v，m 射出管口时速度大小为 v0，M 落地后 m 的加速度为 a0。 根据牛顿第二定律 0 0- sin30mg ma 匀 变 速 直 线 运 动 2 02 sin30v aL ， 2 0 02 02 (1 sin30 )v v a L   ， 解 得 ： 0 2 2( 1) kv gLk   (k>2) (3) 平抛运动 0x v t ， 0 21sin30 2L gt ，解得 2 2( 1) kx L k   ，因为 2 11 k k   ，所以 2011 全国高考物理试题解析集 57 2 2x L ，得证。 15．(16 分)某种加速器的理想模型如题 15-1 图所示：两块相距很近的平行小极板中间各 开有一小孔 a、b，两极板间电压 uab 的变化图象如图 15-2 图所示，电压的最大值为 U0、 周期为 T0，在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场。若将一质量为 m0、电荷量为 q 的带 正电的粒子从板内 a 孔处静止释放，经电场加速后进入磁场，在磁场中运动时间 T0 后恰 能再次从 a 孔进入电场加速。现该粒子的质量增加了 0 1 100 m 。(粒子在两极板间的运动 时间不计，两极板外无电场，不考虑粒子所受的重力) (1)若在 t=0 时刻将该粒子从板内 a 孔处静止释放，求其第二次加速后从 b 孔射出时的动 能； (2)现在利用一根长为 L 的磁屏蔽管(磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场，忽略其对管外磁 场的影响)，使题 15-1 图中实线轨迹(圆心为 O)上运动的粒子从 a 孔正下方相距 L 处的 c 孔水平射出，请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管； (3)若将电压 uab 的频率提高为原来的 2 倍，该粒子应何时由板内 a 孔处静止开始加速，才 能经多次加速后获得最大动能？最大动能是多少？ 答案：(1) 0 49 25 qU (2)如图 (3) 0 313 25 qU 解析：(1) 质量为 m0 的粒子在磁场中作匀速圆周运动 2mvBqv r  ， 0 2 rT v  ，则 2011 全国高考物理试题解析集 58 0 0 2 mT qB  当粒子的质量增加了 0 1 100 m ，其周期增加 0 1 100T T  根据题 15-2 图可知，粒子第一次的加速电压 1 0u U ，粒子第二次的加速电压 2 0 24 25u U 粒子射出时的动能 2 1 2kE qu qu  ，解得 2 0 49 25kE qU (2) 磁屏蔽管的位置如图所示 (3) 在 0abu  时，粒子被加速，则最多连续被加速的次数 0 / 4TN T   ，得 25N  ，分 析可得，粒子在连续被加速的次数最多，且 0u U 时也被加速的情况时，最终获得的动 能最大。 粒子由静止开始被加速的时刻 0 19t ( )2 50 n T  (n=0,1,2,……) 最大动能 0 0 1 3 232 ( )25 25 25kmE qU qU     解得 0 313 25kmE qU . 2011 全国高考物理试题解析集 59 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试（广东卷物理部分） 一、单项选择题：本大题共 16 小题，每小题小题，每小题 4 分，共 64 分。在每小题给 出的四个选项中，只有一个符合题目要求，选对的得 4 分，选错或不答的得 0 分。 13、如图 3 所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原 因是： A、铅分子做无规则热运动 B、铅柱受到大气压力作用 C、铅柱间存在在万有引力作用 D、铅柱间存在分子引力作用 答案：D 解析：由于铅柱较软，由于接触面平滑后，用力压紧，使得铅分子间的距离小到分子力 起作用的距离，分子引力的作用使铅柱在钩码的牵引下未分开，D 正确。 14、图 4 为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N 两 筒间密闭了一定质量的气体， M 可沿 N 的内壁上下滑动。设筒内气体不与外界发生热交换，在 M 向下滑动的过程中 A、外界对气体做功，气体内能增大 B、外界对气体做功，气体内能减小 C、气体对外界做功，气体内能增大 D、气体对外界做功，气体内能减小 答案：A 解析：筒内气体不与外界发生热交换，当气体体积变小时，则外界对气体做功，外界对 气体做功使气体的内能增大。A 正确。 2011 全国高考物理试题解析集 60 15、将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈 中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是] A、感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B、穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C、穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D、感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 答案：C 解析：由法拉第电磁感应定律， S BE n nt t     ，选项 A 错误。穿过线圈的磁通量 越大，并不代表穿过线圈的磁通量变化率大，选项 B 错误，C 正确。由楞次定律感应电 流的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化，感应电流的磁场方向与原磁场方向有 时相同，有时相反。选项 D 错误。 16、如图 5 所示，水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点 P 在 F1、 F2 和 F3 三力作用下保持静止，下列判断正确的是： A、F1>F2>F3 B、F3>F1>F2 C、F2>F1>F3 D、F3>F2>F1 答案：B 解析：由于在 F1、F2 和 F3 三力作用下保持静止，合力为零，现力 F1 与 F2 垂直， 根据力 的平行四边形定则由角度及几何关系可得：F3>F1>F2，B 正确。 二、双项选择题：本大题共 9 小题，每小题 6 分，共 54 分。在每小题给出的四个选项中， 有两个选项符合题目要求，全部选对的得 6 分，只选 1 个且正确的得 3 分，有选错或不 答的得 0 分。 17、如图 6 所示，在网球的网前截击练习中，若练习者在球网正上方距地面 H 处，将球 以速度 v 沿垂直球网的方向击出，球刚好落在底线上。已知底线到网的距离为 L，重力加 速度取 g，将球的运动视作平抛运动，下列表述正确的是 A、球的速度 v 等于 2 gL H 2011 全国高考物理试题解析集 61 B、球从击出到落地的时间为 2H g C、球从击出点到落地点的位移等于 L D、球从击出点到落地点的位移与球的质量有关 答案：AB 解析：球做平抛运动，平抛运动是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体 运动的合运动，球的初速度 2 gv L H  ，A 正确。球从击出到落地的时间 2Ht g  ， B 正确。球从击球点至落地点的位移等于 2 2L H ，与球的质量无关，选项 C、D 错误。 18、光电效应实验中，下列表述正确的是 A、光照时间越长光电流越大 B、入射光足够强就可以有光电流 C、遏止电压与入射光的频率有关 D、入射光频率大于极限频率才能产 生光电子 答案：C D 解析：光电流的大小与入射光的强度相关，A 错误。产生光电效应的条件是：入射光的 频率大于或等于被照射材料的极限频率。入射光的频率达不到极限频率，增加照射光的 强度是不能产生光电流的，所以 B 错误，C、D 正确。 19、图 7（a）左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中 R=55Ω，○A 、○V 为理想 电流表和电压表。若原线圈接入如图 7（b）所示的正弦交变电压，电压表的示数为 110V， 下列表述正确的是 A、电流表的示数为 2A B、原、副线圈匝数比为 1:2 C、电压表的示数为电压的有效值 D、原线圈中交变电压的频率为 100Hz 2011 全国高考物理试题解析集 62 答案：AC 解析：交流电压表和交流电流表的示数都是有效值，电流表的示数 110 255 UI A AR    ， A、C 正确。由图 7（b）可知原线圈电压有效值为 220V，周期 0.02S，则可得原、副线 圈匝数比为 2:1，交变电压的频率为 50Hz，B、D 错误； 20、已知地球质量为 M，半径为 R，自转周期为 T，地球同步卫星质量为 m，引力常量 为 G，有关同步卫星，下列表述正确的是： A、卫星距地面的高度为 3 2 2 4 GMT B、卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C、卫星运行时受到的向心力大小为 2R MmG D、卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 答案：BD 解析：卫星距地面的高度为 2 3 24 GMT R  ，A 错误。第一宇宙速度是最小的发射卫星的 速度，卫星最大的环绕速度，B 正确。同步卫星距地面有一定的高度 h，受到的向心力大 小为 2( ) MmG R h ， C 错误。卫星运行的向心加速度为 2( ) GM R h ，地球表面的重力加速度 为 2 GM R ，D 正确。 21、如图所示为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电 场力作用下向集尘极迁 移并沉积，以达到除尘目的。下列表述正确的是： A、到达集尘极的尘埃带正电荷 B、电场方向由集尘板指向放电极 C、带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 2011 全国高考物理试题解析集 63 D、同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 答案：BD 解析：由于集电极与电源正极连接，电场方向由集尘板指向放电极，B 正确。而尘埃在 电场力作用下向集尘极迁 移并沉积，说明尘埃带负电荷，A 错误。负电荷在电场中受电 场力的方向与电场方向相反。C 错误，根据 F=qE 可得，D 正确。 三、非选择题：本大题共 11 小题，共 182 分。按题目要求作答。解答时应写出必要的文 字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有效值计算的题，答案中 必须明确写出数值和单位。 34、（18 分） （1）图 14 是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、 A、B、C、D 和 E 为 纸带上六个计数点。加速度大小用 a 表示。 ①OD 间的距离为____________cm。 ②图 15 是根据实验数据绘出的 2ts  图线（s 为各计数点至同一起点的距离），斜率 表示_________，其大小为____________m/s2（保留三位有效数字） 2011 全国高考物理试题解析集 64 答案：①1.20 ②加速度一半，0.933 解 析 ： ①1cm+1mm×2.0 格 =1.20cm ， ② 加 速 度 一 半 ， 2 2 21 (2.8 0) 10 / 0.467 /2 0.06 0a m s m s    ，所以 a=0.933m/s2 （2）在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠（2.5V0.6W）， 滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。 ①粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_______________倍率的电阻挡（请填空 “× 1”、 “×10”或“×100”）；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图 16， 结果为________ 。 2011 全国高考物理试题解析集 65 ②实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图完成实物图中的连线。 ③开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片 P 置于_________端。为使小电珠亮度增加， P 应由中点向________端滑动。 ④下表为电压等间隔变化测得的数据。为了获得更准确的实验图像，必须在相邻数 据点_______间多测几组数据（请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”、“ef”） 数据点 a b c d e f U/V 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 I/A 0.000 0.122 0.156 0.185 0.216 0.244 答案：①×1、8 ②如图所示③a，b④ab 2011 全国高考物理试题解析集 66 解析：①小电珠（2.5V，0.6W）对应电阻为 2 22.5 10.40.6 UR P      ，电阻十几欧， 所以选“×1”档。②电流表的电阻也就几欧，与电压表几千欧相比，小电珠算小电阻，所 以电压表必须外接，伏安特性曲线要求电压从 0 开始逐渐变大，所以滑动变阻器必须与 电压采用分压接法。③从 a 端开始，电压为零，向 b 端移动，对小电珠所加电压逐渐变 大。④ab 之间电流增加了 0.122A，其它段电流增加了 0.03A 左右，所以需要在 ab 之间将 电流分为 0.030A、0.060A、0.090A，分别测出相应的电压值。 35、（18 分） 如图 19（a）所示，在以 O 为圆心， 内外半径分别为 R1 和 R2 的圆环区域内，存在 辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差 U 为常量，R1=R0，R2=3R0。一 电荷量为+q，质量为 m 的粒子从内圆上的 A 点进入，不计重力。 ⑴已知粒子从外圆上以速度 v1 射出，求粒子在 A 点的初速度 v0 的大小 2011 全国高考物理试题解析集 67 ⑵若撤去电场，如图 19（b）所示，已知粒子从 OA 延长线与外圆的交点 C 以速度 v2 射出，方向与 OA 延长线成 450 角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间。 ⑶在图 19（b）中，若粒子从 A 点进入磁场，速度大小为 v3，方向不确定，要使粒 子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？ 答案：⑴ 2 0 1 2qUv v m   , ⑵ 0 2 2 2 Rt v  ,⑶ ' 3 02 mvB qR  解析：⑴根据动能定理， 2 2 1 0 1 1 2 2qU mv mv  ，所以 2 0 1 2qUv v m   ⑵如图所示，设粒子在磁场中作匀速圆周运 动的半径为 R，由几何知识可知 2 2 2 2 1( )R R R R   ，解得： 02R R 。根据洛仑兹力公式 2 2 2 vqv B m R  ，解得： 2 2 00 2 22 mv mvB qRq R   。 根 据 公 式 2 t T   ， 22 R v T  , 2 2 2 vqv B m R  解 得 ： 0 2 2 0 22 2 4 4 24 2 RT m mt mvBq v R       ⑶考虑临界情况，如图所示 ① 2 ' 3 3 1 0 vqv B m R  ，解得： ' 3 1 0 mvB qR  ② 2 ' 3 3 2 02 vqv B m R  ，解得： ' 3 2 02 mvB qR  ，综合得： ' 3 02 mvB qR  36、（18 分） 2011 全国高考物理试题解析集 68 如图 20 所示，以 A、B 和 C、D 为断点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一 滑板静止在光滑的地面上，左端紧靠 B 点，上表面所在平面与两半圆分别相切于 B、C， 一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上 E 点，运动到 A 时刚好与传送带速度相同，然 后经 A 沿半圆轨道滑下，再经 B 滑上滑板。滑板运动到 C 时被牢固粘连。物块可视为质 点，质量为 m，滑板质量为 M=2m，两半圆半径均为 R，板长 l=6.5R,板右端到 C 的距离 L 在 R b ， 所以本题选 C。 2．卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是 答案：D 解析：实验结果是：离金原子核远的 粒子偏转角度小，离金原子核近的 粒子偏转角 度大，正对金原子核的 粒子被返回，所以选 D。 3．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是 (A)改用频率更小的紫外线照射 (B)改用X射线照射 (C)改用强度更大的原紫外线照射 (D)延长原紫外线的照射时间 2011 全国高考物理试题解析集 82 答案：B 解析：因为要产生光电效应，必须用能量更大，即频率更高的粒子，所以本题选 B。 4．如图，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强 (A)逐渐增大 (B)逐渐减小 (C)始终不变 (D)先增大后减小 答案：A 解析：根据气体状态方程 恒量 T PV ，因为沿直线从 a 到 b，V 逐渐变小，T 逐渐变大， 所以 P 逐渐变大，本题选 A。 5．两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速 1v 、 2v ( 1 2v v )在竖直平 面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为 1 2,f f 和 1 2,A A ，则 (A) 1 2f f ， 1 2A A (B) 1 2f f ， 1 2A A (C) 1 2f f ， 1 2A A (D) 1 2f f ， 1 2A A 答案：C 解析：根据单摆周期公式 2 lT g  ，相同的单摆，周期相同，频率 Tf 1 ，所以频率 相同。根据摆动过程能量守恒， 21 2 mv kA ，所以 A1>A2。本题选 C。 6．右表是某逻辑电路的真值表，该电路是 答案：D 解析： 附：相关知识 与门真值表： 或门真值表： 2011 全国高考物理试题解析集 83 与门的符号 或门的符号 非门的符 号 根据“与”门的真值表，再加上非门，就是题目的真值表，所以题目为“与非”门电路， 其符号是 D：与门符号和非门符号的组合。所以本题选 D。 7．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核 元 素结合成化合物．则 (A)措施①可减缓放射性元素衰变 (B)措施②可减缓放射性元素衰变 (C)措施③可减缓放射性元素衰变 (D)上述措施均无法减缓放射性元素衰变 答案：D 解析：放射性元素的半衰期不随外界条件改变，所以选 D。 8．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中 ( )f v 表示 v 处单位速 率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为 , ,I II IIIT T T ，则 (A) I II IIIT T T  (B) TIII> TII > TI (C) ,II I II IIIT T T T  (D) I II IIIT T T  2011 全国高考物理试题解析集 84 答案：B 解析：因为温度是分子平均动能的标志，而分子平均动能取决于分子平均速率，根据图 象可以得出 TIII> TII > TI。所以本题选 B。 二．单项选择题(共24分，每小题3分。每小题只有一个正确选项。答案涂写在答题卡上。) 9．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知 (A)②来自于原子核外的电子 (B)①的电离作用最强，是一种电磁波 (C)③的电离作用较强，是一种电磁波 (D)③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子 答案：D 解析：根据天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图判断，应该①是  射 线，②是 射线，③是  射线，  射线的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子。所 以本题选D。 10.两波源 1 2S S、 在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则 (A)在两波相遇的区域中会产生干涉 (B)在两波相遇的区域中不会产生干涉 (C) a 点的振动始终加强 (D) a 点的振动始终减弱 2011 全国高考物理试题解析集 85 答案：B 解析：从图中看出，两列波的波长不同，中同一介质中波速相等，根据 fv  ，所以频 率不同，所以在两波相遇的区域中不会产生干涉，B正确；因为不能干涉，所以虽然此时 刻 a 点的振动加强，但不能始终加强，当然也不能始终减弱。所以本题选B。 11．如图，人沿平直的河岸以速度 v 行走，且通过不可伸长的绳拖船，船沿绳的方向行 进，此过程中绳始终与水面平行。当绳与河岸的夹角为 ，船的速率为 (A) sinv  (B) sin v  (C) cosv  (D) cos v  答案：C 解析：速度分解图如下， 根据此图得 cosvv 船 。所以本题选 C。 12．如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时， (A)电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大 (B)电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小 (C)电压表V读数先变大后变小，电流表A读数先变小后变大 (D)电压表V读数先变小后变大，电流表A读数先变大后变小 2011 全国高考物理试题解析集 86 答案：A 解析：设滑动变阻器触点以上的电阻为 R 上，触点以下的电阻为 R 下 。因为滑动变阻器的 有效电阻 并R 除最初和最终为零外，是 R 上和 R 下并联的结果， R RR R R   下上 并 下上 ①，二 者之和一定，二者相等时积最大，所以当触点在中间时电阻最大，根据全电路欧姆定律， 总I = E R r R  并 ②，所以当触点在中间时电流最小，电压表 V 读数为电源的路端电 压， IrEU  ，所以当触点在中间时路端电压最大，所以所以电压表 V 读数先变大后 变小。再算电流表 A 读数即 R 下的电流 I，根据电阻并联分流公式， RI I R R   上 总 下上 ③， 联立以上 3 式，解得 REI R R R RR r R R      上 下上 下上 下上 = E R R r R R R R      上 下 下上 上（ ）（ ） ， 变化为 1 EI R r R R R R R      下 下上 上 上 （ ）（ ） ，当滑动变阻器的滑动触头 P 从最高端向下滑 动时，R 上一直变大而 R 下一直变小，从上式可以看出，电流表 A 读数 I 一直变大，所以 本题选 A。 13．如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面 内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a (A)顺时针加速旋转 (B)顺时针减速旋转 (C)逆时针加速旋转 (D)逆时针减速旋转 答案：B 解析：本题用逆向解题法。设 A 选项，当带正电的绝缘圆环 a 顺时针加速旋转时，相当 于顺时针方向电流，并且在增大，根据右手定则，其内（金属圆环 a 内）有垂直纸面向 里的磁场，其外（金属圆环 b 处）有垂直纸面向外的磁场，并且磁场的磁感应强度在增 大，金属圆环 b 包围的面积内的磁场的总磁感应强度是垂直纸面向里（因为向里的比向 外的磁通量多，向里的是全部，向外的是部分）而且增大，根据楞次定律，b 中产生的感 2011 全国高考物理试题解析集 87 应电流的磁场垂直纸面向外，磁场对电流的作用力向外，所以 b 中产生逆时针方向的感 应电流，根据左手定则，磁场对电流的作用力向外，所以具有扩张趋势，所以 A 错误； 同样的方法可判断 B 选项正确，而 C 选项，b 中产生顺时针方向的感应电流，但具有扩 张趋势；而 D 选项，b 中产生逆时针方向的感应电流，但具有收缩趋势，所以 C、D 都不 选。所以本题选 B。 14．两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势 随位置 x 变化 规律的是图 答案：A 解析：电场线如下图。 根据“沿电场线方向电势降低”的原理，C、D 是错误的；B 也错误，A 正确。所以本题 选 A。 15．如图，一长为 L 的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为 m 的小球。一 水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度 匀速转动，当杆与水平方向成60°时， 拉力的功率为 (A) mgL (B) 3 2 mgL (C) 1 2 mgL (D) 3 6 mgL 答案：C 解 析 ： 先 求 拉 力 F 的 大 小 。 根 据 力 矩 平 衡 ， 00 60cossin602 mgLLF  ， 得 2011 全国高考物理试题解析集 88 3 32 mgF  ； 再 求 速 度 2 Lv   ； 再 求 力 与 速 度 的 夹 角 030 ， 所 以 功 率  cosFvP 1 2 mgL 。所以本题选 C。 16．如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两 边，处于静止状态。地面受到的压力为 N ，球b所受细线的拉力为 F 。剪断连接球b的细 线后，在球b上升过程中地面受到的压力 (A)小于 N (B)等于 N (C)等于 N F (D)大于 N F 答案：D 解析：以箱子和 a 合在一起为研究对象，设其质量为 M，剪断连接球 b 的细线前，则 eFFMgN  - ， 其 中 eF 表 示 b 对 a 的 库 仑 力 ； 剪 断 连 接 球 b 的 细 线 前 , 则 ’’ eFMgN  ，因为在球 b 上升过程中库仑力变大（距离变近），所以 FNN ’ ， 所以所以本题选 D。 三．多项选择题(共1 6分，每小题4分。每小题有二个或三个正确选项。全选对的，得4 分；选对但不全的，得2分；有选错或不答的，得0分。答案涂写在答题卡上。) 17.用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、 (c)所示的图像，则 (A)图像(a)表明光具有粒子性 (B)图像(c)表明光具有波动性 (C)用紫外光观察不到类似的图像 (D)实验表明光是一种概率波 答案：ABD 解析：(A)图像(a)表明光是一粒一粒传播的，即光具有粒子性；(B)图像(c)有明显的干 涉条纹，表明光具有波动性；(C)用紫外光是不可见光，所以观察不到类似的图像；(D) 2011 全国高考物理试题解析集 89 此实验表明了光是一种概率波。所以本题选ABD。 18．如图，质量为 m 、长为 L 的直导线用两绝缘细线悬挂于 'O O、 ，并处于匀强磁场中。 当导线中通以沿 x 正方向的电流 I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为 。则 磁感应强度方向和大小可能为 (A) z 正向， tanmg IL  (B) y 正向， mg IL (C) z 负向， tanmg IL  (D)沿悬线向上， sinmg IL  答案：BC 解析：逆向解题法。若(A), 磁感应强度方向为 z 正向，根据左手定则，直导线所受安培 力方向沿 y 负方向，直导线不能平衡，A 错误；若(B), 磁感应强度方向为 y 正向，根据 左手定则，直导线所受安培力方向沿 z 正方向，根据平衡条件 mgBIL  ，所以 B= mg IL ， B 正确；若(C), 磁感应强度方向为 z 负方向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿 y 正方向，根据平衡条件 cos sinBILR mgR  ，所以 B= tanmg IL  ，C 正确；若(D), 磁 感应强度方向沿悬线向上，根据左手定则，直导线所受安培力方向垂直导线斜向下，故 直导线不能平衡，所以 D 错误。所以本题选 BC。 19．受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其 v t 图线如图所示，则 (A)在 10 t 秒内，外力 F 大小不断增大 (B)在 1t 时刻，外力 F 为零 (C)在 1 2t t 秒内，外力 F 大小可能不断减小 (D)在 1 2t t 秒内，外力 F 大小可能先减小后增大 2011 全国高考物理试题解析集 90 答案：CD 解析：根据加速度可以用 v t 图线的斜率表示，所以在 10 t 秒内，加速度为正并不断减 小，根据加速度 m mgFa  ，所以外力 F 大小不断减小，A错误；在 1t 时刻，加速度 为零，所以外力 F 等于摩擦力，不为零，B错误；在 1 2t t 秒内，加速度为负并且不断变 大，根据加速度的大小 m Fmga   ，外力 F 大小可能不断减小，C正确。但如果在F 先减小一段后的某时刻，F的方向突然变为向后，根据加速度的大小 m Fmga   ，F后 增大，因为 v t 图线后一段的斜率比前一段大，所以外力 F 大小先减小后增大是可能的， D也正确。所以本题选CD。 20.如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一 铜制圆环用丝线悬挂于 O 点，将圆环拉至位置 a 后无初速释放，在圆环从 a 摆向b 的过 程中 (A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 (B)感应电流方向一直是逆时针 (C)安培力方向始终与速度方向相反 (D)安培力方向始终沿水平方向 答案：AD 2011 全国高考物理试题解析集 91 解析：分两组研究，先看感应电流方向，根据法拉第电磁感应定律，铜制圆环内磁通量 先向里并增大，铜制圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针；铜制圆环越过最低 点过程中，铜制圆环内磁通量向里的减小，向外的增大，所以铜制圆环感应电流的磁场 向里，感应电流为顺时针；越过最低点以后，铜制圆环内磁通量向外并减小，所以铜制 圆环感应电流的磁场向外，感应电流为逆时针，所以A、B二者选A。再看安培力方向，根 据左手定则，铜制圆环所受安培力因为左右不等，合力方向始终沿水平方向，所以，C、 D二者选D。所以本题选BD。 第Ⅱ卷(共94分) 四．填空题(共20分，每小题4分。答案写在题中横线上的空白处或指定位置。)本大题中 第22题为分叉题，分A、B两类，考生可任选一类答题。若两类试题均做，一律按A类题计 分。 21．如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出 现了一个亮斑。这是光的 (填“干涉”、“衍射”或“直线传播”)现象，这 一实验支持了光的 (填“波动说"、“微粒说"或“光子说")。 答案：衍射，波动说 解析：此光斑叫“泊松亮斑”，是物理学史上的一件趣事。 22A、22B选做一题 ══════════════════════════════════════════════════════ ═════ 22A.光滑水平面上两小球a、b用不可伸长的松弛细绳相连。开始时a球静止，b球以一定 速度运动直至绳被拉紧，然后两球一起运动，在此过程中两球的总动量 (填 “守恒”或“不守恒”)；机械能 (填“守恒”或“不守恒”)。 答案：守恒，不守恒 解析：两小球和细绳组成的系统合外力为零，所以动量守恒；细绳拉紧时是非弹性碰撞， 动能不守恒，即机械能不守恒。 22B．人造地球卫星在运行过程中由于受到微小的阻力，轨道半径将缓慢减小。在此运动 过程中，卫星所受万有引力大小将 (填“减小”或“增大”)；其动能将 2011 全国高考物理试题解析集 92 (填“减小”或“增大”)。 答案：增大，增大 解析：根据万有引力定律 2 MmF G r  ，因 r 减小，F增大；根据 2 MmG r = 2vm r ，动能 21 2kE mv = 2 MmG r ，因 r 减小，Ek增大。 ══════════════════════════════════════════════════════ ═════ 23．如图，在竖直向下，场强为 E 的匀强电场中，长为l 的绝缘轻杆可绕固定轴O 在竖 直面内无摩擦转动，两个小球A、B固定于杆的两端，A、B的质量分别为 1m 和 2m ( 1 2m m )，A带负电，电量为 1q ，B带正电，电量为 2q 。杆从静止开始由水平位置转到 竖直位置，在此过程中电场力做功 ，在竖直位置处两球的总动 能 。 答案： 1 2( ) / 2q q El ， 1 2 2 1[( ) ( ) ] / 2q q E m m g l   解析：因为杆及AB受力的合力矩为顺时针，所以系统沿顺时针转动到竖直位置，电场力 对A和B都做正功，重力对A做正功，对B做负功，所以结果如答案所示。 24．两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为 0.4 /v m s ，两波源分别位于A、B处， 0t  时的波形如图所示。当 2.5t s 时，M点的位移为 cm，N点的位移为 cm。 答案：2,0 解析：在 0t  到 2.5t s 时间内，A波向右传播的距离为 mtvx 0.15.24.0  ； B波向左传播的距离也是 mtvx 0.15.24.0  ，据此画出在 2.5t s 时刻的波形 图如下图，其中蓝色的是以A为波源的波形，红色的是以B为波源的波形。然后根据振动 的叠加， 0 2 2Mx    , 0 0 0Nx    . 2011 全国高考物理试题解析集 93 25．以初速为 0v ，射程为 s 的平抛运动轨迹制成一光滑轨道。一物体由静止开始从轨道 顶端滑下，当其到达轨道底部时，物体的速率为 ，其水平方向的速度大小 为 。 答案： 0/gs v ， 2 2 0 0/ 1 ( / )v v gs 解析：平抛运动规律 tv0s  ， 21 2h gt ，解得 2 2 02 gsh v  ；根据机械能守恒： 21 2 mv mgh ， 解得速率 2 2 2 0 0 g s gsv v v   。 cosxv v  ，  是轨道的切线与水平方向的夹角，即为平 抛运动末速度与水平方向的夹角，有 tan 2tan  ， 是平抛运动位移方向与水平方 法的夹角，则 tan h s    2 02 gs v ，所以 tan = 2 0 gs v ，则 cosxv v  = 2 0 2 2 2 0( ) ( ) v gs v ，代 入 cosxv v  得 0 2 201 ( ) vv v gs   。 五．实验题(共24分。答案写在题中横线上的空白处或括号内。) 26.(5 分)如图，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固 定在小车上，测得二者间距为d。 (1)当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间 1t 和 2t ，则小车加速度 a  。 (2)(多选题)为减小实验误差，可采取的方法是( ) (A)增大两挡光片宽度b (B)减小两挡光片宽度b (C)增大两挡光片间距 d (D)减小两挡光片间距 d 2011 全国高考物理试题解析集 94 答案：（1） 2 2 2 2 1 1 1[ ]2 ( ) ( ) b d t t   （2）BC 解析：（1）根据 a 2 2 2 1 2 v v d  ，得 a 2 2 2 1 [( ) ( ) ]/ 2b b dt t   （2）b越小，所测的速度越 接近瞬时速度，d越大，速度平方差越大，误差越小。 27.(5 分)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中， (1)某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； ③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： (2)若油酸酒精溶液体积浓度为 0.10% ，一滴溶液的体积为 34.8 10 ml ，其形成的油膜 面积为 240cm ，则估测出油酸分子的直径为 m。 答案：(1)②在量筒中滴入 N 滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2) 91.2 10 解析：（1）②要测出一滴油酸酒精溶液的体积，即在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积 为V，则一滴该溶液的体积为 1 VV n  ，③为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰， 要在水面上先撒上痱子粉。 （2） 3 6 9 4 4.8 10 10 0.10% 1.2 1040 10d m m          （注意单位换算，用SI即国际单位制） 28．(5 分)在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验(见图(a))中， 得到 1/E t  图线如图(b)所示。 (1)(多选题)在实验中需保持不变的是( ) (A)挡光片的宽度 (B)小车的释放位置 (C)导轨倾斜的角度 (D)光电门的位置 (2)线圈匝数增加一倍后重做该实验，在图(b)中画出实验图线。 2011 全国高考物理试题解析集 95 答案：(1) A，D (2)见图 解析：（1）根据法拉第电磁感应定律 tnE    ,本实验中， tE  图线是直线，说明n 和  是定值，而  =  B﹒S ,要  B不变，要求光电门的位置（相对于线圈）和挡光 片的宽度不变，所以选AD。改变小车的释放位置或导轨倾斜的角度可以改变时间 t ，因 2011 全国高考物理试题解析集 96 为 t = v d ，d是挡光片的宽度，v是挡光片通过光电门时的速度， sgasv  sin22 ，其中 为导轨倾斜的角度， s 为小车的释放位置到光电门的 距离，由小车的释放位置决定。 （2）根据 tnE    ，线圈匝数增加一倍后，感应电动势增加一倍，电压传感器读数增 加一倍。如点（3,2）变为（3,4），点（10,6）变为（10,12），连接（3,4）和（10,12） 两点即可得到新的图线，见答案。 29．(9 分)实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表 1G 内 阻 1r 的电路如图所示。供选择的仪器如下： ①待测电流表 1G ( 0 ~ 5mA，内阻约300Ω)，②电流表 2G (0 ~10mA，内阻约100Ω)，③ 定值电阻 1R (300Ω)，④定值电阻 2R (10Ω)，⑤滑动变阻器 3R (0 ~1000Ω)，⑥滑动变 阻器 4R ( 0 ~ 20 Ω)，⑦干电池(1.5V)，⑧电键S及导线若干。 (1)定值电阻应选 ，滑动变阻器应选 。(在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图。 (3)补全实验步骤： ①按电路图连接电路， ； ②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录 1G ， 2G 的读数 1I ， 2I ； ③ ； ④以 2I 为纵坐标， 1I 为横坐标，作出相应图线，如图所示。 (4)根据 2 1I I 图线的斜率 k 及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达 式 。 2011 全国高考物理试题解析集 97 答案：(1)③，⑥ (2)见图 (3)①将滑动触头移至最左端(写最小给分，最大不给分) ③多次移动滑动触头，记录相 应的 1G ， 2G 读数 1 2,I I (4) 1 1( 1)r k R  解析：（1）器材选择：定值电阻要和待测电流表内阻接近，因为电流表 2G 的量程是待 测电流表 1G 的2倍；滑动变阻器的电阻不要太大。 （2）连接实物图如图所示。 （3）补充实验步骤见答案 （4）根据并联分流公式 1 1 2 1 1 G G G r RI I R  ,又 2 2 1 1 G G I I kI I   ，解得 1 1( 1)r k R  ，式中 1r 即 1Gr 。 六．计算题(共50分) 30.(10 分)如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两 气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为 0V 、温度均 为 0T 。缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍。设环境温 度始终保持不变，求气缸A中气体的体积 AV 和温度 AT 。 2011 全国高考物理试题解析集 98 答案： 0 7 6AV V ， 01.4AT T 解析：因为气缸B导热，所以B中气体始末状态温度相等，为等温变化；另外，因为是刚 性杆连接的绝热活塞，所以A、B体积之和不变，即 02B AV V V  。 设初态压强为 0p ，膨胀后 A，B 压强相等 01.2Bp p B 中气体始末状态温度相等 0 0 0 01.2 (2 )Ap V p V V  ∴ 0 7 6AV V A 部分气体满足 0 0 0 0 0 1.2 A p V p V T T  ∴ 01.4AT T 31．(12 分)如图，质量 2m kg 的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L=20m。用大小 为30N，沿水平方向的外力拉此物体，经 0 2t s 拉至B处。(已知 cos37 0.8  ， sin37 0.6  。取 210 /g m s ) (1)求物体与地面间的动摩擦因数μ； (2)用大小为30N，与水平方向成37°的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动 并能到达B处，求该力作用的最短时间t。 答案： 0.5  ， 1.03( )t s 解析： 方法一：用牛顿定律和运动学公式 (1)物体做匀加速运动 2 0 1 2L at ∴ 2 2 2 0 2 2 20 10( / )2 La m st    由牛顿第二定律 F f ma  ， 30 2 10 10( )f N    ∴ 10 0.52 10 f mg     (2)设 F 作用的最短时间为t ，小车先以大小为 a 的加速度匀加速t 秒，撤去外力后， 以 大 小 为 'a 的 加 速 度 匀 减 速 't 秒 到 达 B 处 ， 速 度 恰 为 0 ， 由 牛 顿 定 律 cos37 ( sin 37 )F mg F a ma    ∴ 2(cos37 sin37 ) 30 (0.8 0.5 0.6) 0.5 10 11.5( / )2 Fa g m sm            2011 全国高考物理试题解析集 99 2' 5( / )fa g m sm    由 于 匀 加 速 阶 段 的 末 速 度 即 为 匀 减 速 阶 段 的 初 速 度 ， 因 此 有 ' 'at a t ∴ 11.5' 2.3' 5 at t t ta    2 21 1 ' '2 2L at a t  ∴ 2 2 2 2 20 1.03( )2.3 ' 11.5 2.3 5 Lt sa a      方法二：用动能定理和牛顿定律 设力 F 作用的最短时间为 t，相应的位移为 s，物体到达 B 处速度恰为 0，对全过程，由 动能定理 [ cos37 ( sin37 )] ( ) 0F mg F s mg L s       ∴ 0.5 2 10 20 6.06( )(cos37 sin37 ) 30 (0.8 0.5 0.6) mgLs mF            对 F 作用时间，由牛顿定律 cos37 ( sin37 )F mg F ma    ∴ 2(cos37 sin37 ) 30 (0.8 0.5 0.6) 0.5 10 11.5( / )2 Fa g m sm            ∵ 21 2s at ， 2 2 6.06 1.03( )11.5 st sa    32．(14 分)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m，两导轨间距L=0.75 m，导轨倾 角为30°，导轨上端ab接一阻值R=1.5Ω的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道 平面向上。阻值r=0.5Ω，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab 处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热 0.1rQ J 。(取 210 /g m s ) 求： (1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安 ； (2)金属棒下滑速度 2 /v m s 时的加速度 a ． (3)为求金属棒下滑的最大速度 mv ，有同学解答如下：由动能定理 21- = 2 mW W mv重 安 ，……。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题； 若不正确，给出正确的解答。 2011 全国高考物理试题解析集 100 答案：（1） =0.4( )W J安 （2） 23.2( / )a m s (3)此解法正确。 2.74( / )mv m s 解析：（1）下滑过程中安培力的功即为在金属棒和电阻上产生的焦耳热，由于 3R r ， 因此 3 0.3( )R rQ Q J  ∴ = 0.4( )R rW Q Q Q J  安 （ 2 ） 金 属 棒 下 滑 时 受 重 力 和 安 培 力 2 2 = B LF BIL vR r  安 由 牛 顿 第 二 定 律 2 2 sin30 B Lmg v maR r   ∴ 2 2 2 2 21 0.8 0.75 2sin30 10 3.2( / )( ) 2 0.2 (1.5 0.5) B La g v m sm R r          (3)此解法正确。金属棒下滑时重力和安培力作用，其运动满足 2 2 sin30 B Lmg v maR r   上式表明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到 匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度，因此上 述解法正确。 21sin30 2 mmgS Q mv  ∴ 2 1 2 0.42 sin30 2 10 1.15 2.74( / )2 0.2m Qv gS m sm         33．(14 分)如图(a)，磁铁A、B的同名磁极相对放置，置于水平气垫导轨上。A固定于导 轨左端，B的质量m=0.5kg，可在导轨上无摩擦滑动。将B在A附近某一位置由静止释放， 由于能量守恒，可通过测量B在不同位置处的速度，得到B的势能随位置x的变化规律，见 图(c)中曲线I。若将导轨右端抬高，使其与水平面成一定角度(如图(b)所示)，则B的总 势能曲线如图(c)中II所示，将B在 20.0x cm 处由静止释放，求：(解答时必须写出必要 的推断说明。取 29.8 /g m s ) (1)B在运动过程中动能最大的位置； (2)运动过程中B的最大速度和最大位移。 2011 全国高考物理试题解析集 101 (3)图(c)中直线III为曲线II的渐近线，求导轨的倾角。 (4)若A、B异名磁极相对放置，导轨的倾角不变，在图(c)上画出B的总势能随x的变化曲 线． 答案：(1)势能最小处动能最大 ；由图线 II 得 6.1( )x cm (在 5.9 ~ 6.3cm 间均视为正确) (2) 1.31( / )mv m s ( mv 在 1.29～1.33 m／s 间均视为正确)， 18.0( )x cm  ( x 在 17.9~18.1cm 间均视为正确) (3) 59.7   （ 在59 ~ 61  间均视为正确） (4)若异名磁极相对放置，A，B 间相互作用势能为负值，总势能如图。 解析：(1)势能最小处动能最大 ；由图线 II 得 6.1( )x cm (在 5.9 ~ 6.3cm 间均视为正确) (2)由图读得释放处（ 20.0x cm 处）势能 0.90pE J ，此即 B 的总能量。由于运动中总 能量守恒，因此在势能最小处动能最大，由图像得最小势能为 0.47J，则最大动能为 0.9 0.47 0.43( )kmE J   ( kmE 在 0.42 ~ 0.44J 间均视为正确) 最大速度为 2 2 0.43 1.31( / )0.5 km m Ev m sm    ( mv 在 1.29～1.33 m／s 间均视为正 确) 2011 全国高考物理试题解析集 102 x=20.0 cm 处的总能量为 0.90J，最大位移由 E=0.90J 的水平直线与曲线 II 的左侧交点确 定,由图中读出（左侧）交点位置为 x=2.0cm，因此，最大位移 20.0 2.0 18.0( )x cm    ( x 在 17.9~18.1cm 间均视为正确) (3) 当 x 时曲线 II 趋向于渐近线 III，所谓 x 物理意义是磁场很小到可以忽略 不计的位置，此时总势能可以认为只有重力势能而没有磁场能。所以渐近线 III 表示 B 的 重力 势能随 位置变 化关系 。渐近 线 III 表示 B 的重力 势能随 位置变 化关系 ，即 sinPgE mgx kx  ∴sin k mg   由图读出直线斜率 20.85 0.30 4.23 10 ( / )20.0 7.0k J cm   2 1 110 4.23sin ( ) sin 59.70.5 9.8 k mg       （ 在59 ~ 61  间均视为正确） （4）因为异名磁极相互吸引，所以释放 B 后，B 向 A 运动，引力做正功，势能减小，无 穷远处势能为 0，减小后自然为负，所以，其图象是关于图线 III 与图线 II 对称的曲线， 因为图线 III 表示重力势能，图线 II 表示重力势能与磁极相互作用势能（本文简称磁场能） 的和，那么，表示重力势能与磁极相互作用势能的差的图线就是这条红线了，例如在 x=20cm 处，重力势能 PGE =0.8J，重力势能与磁场能的和 JEE PCPG .90 ，所以重力 势能与磁场能的差 - 0.7PG PCE E J ；再如，在 x=6cm 处，重力势能 PGE =0.25J，重力势 能与磁场能的和 0.47PG PCE E J  ，所以重力势能与磁场能的差 - 0.03PG PCE E J 。所 以总势能如图中红线所示。 2011 全国高考物理试题解析集 103 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理综试题（浙江物理部分） 一、选择题 （每小题 6 分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 14.如图所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对 方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是 A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力 B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力 C.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利 D.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利 答案：C 解析：甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力和反作用力，故 A 错误；甲对绳的拉力与 乙对绳的拉力的一对平衡力，故 B 错误；若甲的质量比乙大，则甲的加速度比乙的小， 可知乙先到分界线，故甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故 C 正确；收绳速度的快慢并不 能决定“拔河”比赛的输赢，故 D 错误。 15.关于天然放射现象，下列说法正确的是 A. α射线是由氦原子核衰变产生 B. β射线是由原子核外电子电离产生 C. γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D. 通过化学反应不能改变物质的放射性 答案：D 解析：放射线是从原子核中释放出来的，通过化学反应并不能改变物质的放射性，故正 确答案为 D。 16.如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数 n1=800 和 n2=200 的两个线圈，上线圈两端 u=51sin314tV 的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能 是 A. 2.0V B. 9.0V C. 12.7V D. 144.0V 2011 全国高考物理试题解析集 104 答案：A 解析：交流电源电压的有效值 VU 2 51 1  ，如果看成理想的来处理有： 1 1 2 2 U n U n  、 8001 n 、 2002 n ，解得 2 9.0U V ，因为题中给的变压器铁芯是不闭合的，所以交 流电压表的读数应该小于 V0.9 ，所以答案为 A。 17. “B 超”可用于探测人体内脏的病变状况。下图是超声波从肝脏表面入射，经折射与 反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的 折射规律类似，可表述为 1 1 2 2 sin sin v v    （式中 1 是入射角， 2 是折射角， 1v 、 2v 为别 是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的 反射规律相同，已知 12 9.0 vv  入射点与出射点之间的距离是 d，入射角为i ，肿瘤的反 射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度 h 为 A. 22 9 sin 100 81sin d i i B. 281 100sin i 100sini d  C. 281 100sin i 20sini d  D. 2100 81sin i 18sini d  答案：D 2011 全国高考物理试题解析集 105 解析：已知入射角为i ，设折射角为 r ，根据题意有 h d r 2tan  、 2 1 sin sin v v r i  ，而 12 9.0 vv  ， 解得 2 100 81sin 18sin d ih i  。 二、选择题（本题共 3 小题。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目 要求的。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。） 18.关于波动，下列说法正确的是 A.各种波均会发生偏振现象 B.用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹 C.声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度 D.已知地震波得纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警 答案：BD 解析：只有横波才能发生偏振现象，故 A 错误；用白光做单缝衍射与双缝衍射，都可以 观察到彩色条纹，故 B 正确；声波在传播过程中，介质中质点的速度并不等于声波的传 播速度，故 C 错误；已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警， 故 D 正确。 19.为了探测 X 星球，载着登陆舱的探测飞船在该星球中心为圆心，半径为 r1 的圆轨道上 运动，周期为 T1，总质量为 m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为 r2 的 圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为 m2 则 A. X 星球的质量为 2 1 1 24 GT rM  B. X 星球表面的重力加速度为 2 1 1 24 T rg X  C. 登陆舱在 1r 与 2r 轨道上运动是的速度大小之比为 12 21 2 1 rm rm v v  D. 登陆舱在半径为 2r 轨道上做圆周运动的周期为 3 1 3 2 12 r rTT  答案：AD 解 析 ： 根 据 2 1 112 1 1 2M       Trm r mG  、 2 2 222 2 2 2M       Trm r mG  ， 可 得 2 1 1 24 GT rM  、 2011 全国高考物理试题解析集 106 3 1 3 2 12 r rTT  ，故 A、D 正确；登陆舱在半径为 1r 的圆轨道上运动的向心加速度 2 1 1 2 2 11 4 T rra   ，此加速度与 X 星球表面的重力加速度并不相等，故 C 错误；根据 r vm r m 2 2 GM  ，得 r GMv  ，则 1 2 2 1 r r v v  ，故 C 错误。 20.利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。图中板 MN 上方是磁感应强 度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为 2d 和 d 的缝，两缝 近端相距为 L。一群质量为 m、电荷量为 q，具有不同速度的粒子从宽度为 2d 的缝垂直于 板 MN 进入磁场，对于能够从宽度为 d 的缝射出的粒子，下列说法正确的是 A. 粒子带正电 B. 射出粒子的最大速度为 m dLqB 2 )3(  C. 保持 d 和 L 不变，增大 B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 D. 保持 d 和 B 不变，增大 L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 答案：BC 解析：由左手定则可判断粒子带负电，故 A 错误；由题意知：粒子的最大半径 2 3 max dLr  、粒子的最小半径 2min Lr  ，根据 qB mvr  ，可得 m dLqBv 2 )3( max  、 m qBLv 2min  ，则 m qBdvv 2 3 minmax  ，故可知 B、C 正确，D 错误。 21.（10 分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车，一端附有定滑 轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。为了完成实验，还须从下图 中选取实验器材，其名称是 ① （漏选或全选得零分）；并分别写出所选器材的作用 ② 。 2011 全国高考物理试题解析集 107 21.答案：①学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码 或电火花计时器、钩码、砝码 ②学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器（电火花计时器）记录小 车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小， 还可以用于测量小车的质量。 解析：电磁打点计时器（电火花计时器）记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小 车的质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小，还可以用于测量小车的质量。如果选 电磁打点计时器，则需要学生电源，如果选电火花计时器，则不需要学生电源。 22.（10 分）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”试验中，为了探究 3 根材料未 知，横截面积均为 S=0.20mm2 的金属丝 a、b、c 的电阻率，采用如图所示的实验电路，M 为金属丝 c 的左端点，O 为金属丝 a 的右端点，P 是金属丝上可移动的接触点。在实验过 程中，电流表读数始终 AI 25.1 。电压表读数U 随 OP 间距离 x 的变化如下表： x/mm 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100 2200 2300 2400 U/V 3.9 5 4.5 0 5.1 0 5.9 0 6.50 6.65 6.82 6.93 7.02 7.15 7.85 8.50 9.05 9.75 2011 全国高考物理试题解析集 108 （1）绘出电压表读数 U 随 OP 间距离 x 变化的图线； （2）求出金属丝的电阻率  ，并进行比较。 答案：（1）如图所示； （2）电阻率的允许范围： a ： m 61096.0 ~ m 61010.1 b ： m 6105.8 ~ m 71010.1 c ： m 61096.0 ~ m 61010.1 通过计算可知，金属丝 a 与 c 电阻率相同，远大于金属丝 b 的电阻率。 解析：（1）以 OP 间距离 x 为横轴，以电压表读数 U 为纵轴，描点、连线绘出电压表读数 U 随 OP 间距离 x 变化的图线。 （2）根据电阻定律 S lR  可得 l S I U l SR  。 mma       6 3 6 1004.1 10)6001000(25.1 1020.0)9.35.6( mmb       7 3 6 106.9 10)10002000(25.1 1020.0)5.61.7( mmc       6 3 6 1004.1 10)20002400(25.1 1020.0)1.77.9( 通过计算可知，金属丝 a 与 c 电阻率相同，远大于金属丝 b 的电阻率。 23.（16 分）如图甲所示，在水平面上固定有长为 L=2m、宽为 d=1m 的金属“U”型轨导， 2011 全国高考物理试题解析集 109 在“U”型导轨右侧 l=0.5m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间 变化规律如图乙所示。在 t=0 时刻，质量为 m=0.1kg 的导体棒以 v0=1m/s 的初速度从导轨 的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长 度的电阻均为 m/1.0  ，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取 2/10 smg  ）。 （1）通过计算分析 4s 内导体棒的运动情况； （2）计算 4s 内回路中电流的大小，并判断电流方向； （3）计算 4s 内回路产生的焦耳热。 答案：（1）导体棒在 s1 前做匀减速运动，在 s1 后以后一直保持静止。 （2） A2.0 ，电流方向是顺时针方向。 （3） J04.0 解析：（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有 mamg   atvvt  0 20 2 1 attvx  代入数据解得： st 1 ， mx 5.0 ，导体棒没有进入磁场区域。 导体棒在 s1 末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为 mx 5.0 （2）前 s2 磁通量不变，回路电动势和电流分别为 0E ， 0I 后 s2 回路产生的电动势为 Vt BldtE 1.0    回路的总长度为 m5 ，因此回路的总电阻为  5.05R 电流为 AR EI 2.0 根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向 （3）前 s2 电流为零，后 s2 有恒定电流，焦耳热为 JRtIQ 04.02  2011 全国高考物理试题解析集 110 24.（20 分）节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。有 一质量 m=1000kg 的混合动力轿车，在平直公路上以 hkmv /901  匀速行驶，发动机的输 出功率为 kWP 50 。当驾驶员看到前方有 80km/h 的限速标志时，保持发动机功率不变， 立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动 L=72m 后，速度变为 hkmv /722  。此过程中发动机功率的 5 1 用于轿车的牵引， 5 4 用于供给发 电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有 50%转化为电池的电能。假设轿车在上述运 动过程中所受阻力保持不变。求 11.轿车以 hkm /90 在平直公路上匀速行驶时，所受阻力 阻F 的大小； 12.轿车从 hkm /90 减速到 hkm /72 过程中，获得的电能 电E ； 13.轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能 电E 维持 hkm /72 匀速运动的距离 L 。 答案：（1） N3102 （2） J4103.6  （3） m5.31 解析：（1）汽车牵引力与输出功率的关系 vFP 牵 将 kWP 50 ， smhkmv /25/901  代入得 Nv PF 3 1 102牵 当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有 NF 3102阻 （2）在减速过程中，注意到发动机只有 P5 1 用于汽车的牵引，根据动能定理有 2 1 2 2 2 1 2 1 5 1 mvmvLFPt  阻 ，代入数据得 JPt 510575.1  电源获得的电能为 JPtE 4103.65 45.0 电 (3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为 NF 3102阻 。此过程中， 由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用于克服阻力做功 LFE  阻电 ， 代入数据得 mL 5.31 25.（22 分）如图甲所示，静电除尘装置中有一长为 L、宽为 b、高为 d 的矩形通道，其 前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料。图乙是装置的截面图，上、下两 板与电压恒定的高压直流电源相连。质量为 m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度 v0 进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调 整两板间距 d 可以改变收集效率 。当 d=d0 时 为 81%（即离下板 0.81d0 范围内的尘埃 能够被收集）。不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用。 2011 全国高考物理试题解析集 111 （1）求收集效率为 100%时，两板间距的最大值为 md ； （2）求收集率 与两板间距 d 的函数关系； （3）若单位体积内的尘埃数为 n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量 /M t  与 两板间距 d 的函数关系，并绘出图线。 答案：（1） 09.0 d （2）当 09.0 dd  时，收集效率 为 100%；当 09.0 dd  时，收集率 2 081.0      d d （3） /M t  = d dnmbv 2 0 081.0 ，如图所示。 解析：（1）收集效率 为 81%，即离下板 0.81d0 的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压 电源的电压为U ，在水平方向有 tvL 0 ① 在竖直方向有 2 0 2 181.0 atd  ②，其中 0md qU m qE m Fa  ③ 当减少两板间距是，能够增大电场强度，提高装置对尘埃的收集效率。收集效率恰好为 100%时，两板间距为 md 。如果进一步减少 d ，收集效率仍为 100%。 因此，在水平方向有 tvL 0 ④，在竖直方向有 2 2 1 tad m  ⑤ 其中 mmd qU m Eq m Fa  ⑥ 联立①②③④⑤⑥可得 09.0 dd m  ⑦ （2）通过前面的求解可知，当 09.0 dd  时，收集效率 为 100% ⑧ 当 09.0 dd  时，设距下板 x 处的尘埃恰好到达下板的右端边缘，此时有 2 02 1       v L md qUx ⑨ 2011 全国高考物理试题解析集 112 根据题意，收集效率为 d x ⑩，联立①②③⑨⑩可得 2 081.0      d d （3）稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量 /M t  = 0nmbdv 当 09.0 dd  时， 1 ，因此 /M t  = 0nmbdv 当 09.0 dd  时， 2 081.0      d d ，因此 /M t  = d dnmbv 2 0 081.0 绘出的图线如下 2011 全国高考物理试题解析集 113 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试（四川卷物理部分） 二、选择题（本题共 8 小题。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项是正确的， 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.气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外 A. 气体分子可以做布朗运动 B. 气体分子的动能都一样大 C. 相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动 D. 相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大 答案：C 解析：布朗运动是微小颗粒的无规则运动，而不是分子的运动，A 错误；同一温度下， 每个气体分子速率不一定相同，其气体分子动能不一定一样大，B 错误；气体分子之间 的距离远大于分子力的作用范围，分子力可以认为十分微弱，分子可以自由移动，但分 子与分子之间的距离还是不一样大，C 正确，D 错误。 15.下列说法正确的是 A. 甲乙在同一明亮空间，甲从平面镜中看见乙的眼睛时，乙一定能从镜中看见甲的眼睛 B. 我们能从某位置通过固定的任意透明介质看见另一侧的所有景物 C. 可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度 D. 在介质中光总是沿直线传播 答案：A 解析：由光路可逆知道 A 正确；由于存在光的全反射，所以不一定从介质看到另一侧的 所有景物，B 错误；可见光也是电磁波，他它们的速度可以相等，C 错误；只有在同一均 匀介质中光才能沿直线传播，D 错误。 16.如图为一列沿 x 轴方向传播的简谐横波在 t = 0 时的波形图，当 Q 点在 t = 0 时的振动 状态传到 P 点时，则 A.1cm＜x＜3cm 范围内的质点正在向 y 轴的负方向运动 B.Q 处的质点此时的加速度沿 y 轴的正方向 C. Q 处的质点此时正在波峰位置 D. Q 处的质点此时运动到 p 处 2011 全国高考物理试题解析集 114 答案：B 解析：Q 点的运动状态可以传播到 P 点，说明波沿 x 轴负方向传播，质点 Q 在 t=0 时刻 平衡位置向上振动，Q 点的运动状态传播到 P 点，刚好经历 3/4 周期，此时波动图像如 图中虚线所示，Q 处于波谷位置，故 B 正确，C、D 错误；此刻 1cm＜x＜3cm 范围内的 质点均在 x 轴上面，其中 1cm＜x＜2cm 范围内质点向上运动，2cm＜x＜3cm 范围内质点 向下运动，A 错误。 17.据报道，天文学家近日发现了一颗距地球 40 光年的“超级地球”，名为“55 Cancri e”， 该行星绕母星（中心天体）运行的周期约为地球绕太阳运行周期的 1 480 ，母星的体积约 为太阳的 60 倍。假设母星与太阳密度相同，“55 Cancri e”与地球均做匀速圆周运动，则“55 Cancri e”与地球的 A.轨道半径之比约为 3 60 480 B. 轨道半径之比约为 3 2 60 480 C.向心加速度之比约为 3 260 480 D. 向心加速度之比约为 3 60 480 答案：B 解析：母星与太阳密度相等，而体积约为 60 倍，说明母星的质量是太阳的 60 倍。由万 有引力提供向心力可得 2 2 2( )MmG m rr T  ，所以 3 22 3 1 ( )TM r r M T  母 太 母太 ，代入数据得轨道 半径之比约为 3 2 60 480 ，B 正确；由加速度 2( )a rT  可得，加速度之比为 3 460 480 ， C、D 错误。 18.氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为ν1，从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收 紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m，则 A. 吸收光子的能量为 hν1+hν2 B.辐射光子的能量为 hν1+hν2 C. 吸收光子的能量为 hν1–hν2 D.辐射光子的能量为 hν2–hν1 答案：D 解析：由题意可能级 k 处于较高激发态，能级 m 处于较低激发态，而能级 n 处于最低能 量状态。所以从能级 k 跃迁到能级 m 时候辐射出光子，能量为 hv2 – hv1 19.如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降 落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在 火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则 A.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小 B.返回舱在喷气过程中减速的住要原因是空气阻力 C 返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功 2011 全国高考物理试题解析集 115 D.返回舱在喷气过程中处于失重状态 答案：A 解析：减速的主要原因是喷出气体，得到反冲作用力，而非空气阻力，B 错误；由动能 定理合力做负功，动能减少，减速下降，C 错误；由于减速下降，所以整个舱属于超重 状态，D 错误；原来处于平衡状态的返回舱，受到气体向上的反作用力后，绳对返回舱 的拉力变小，A 正确。 20.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为 T，转轴 O1O2 垂直于磁场方向， 线圈电阻为 2 。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过 60°时的感应电流为 1A。那么 A.线圈消耗的电功率为 4W B.线圈中感应电流的有效值为 2A 2011 全国高考物理试题解析集 116 C.任意时刻线圈中的感应电动势为 e=4cos 2 tT  D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ= T  sin 2 tT  答案：AC 解析：从图示位置开始计时时，电动势瞬时值满足 cos cose NBS NBS t     ，由 题意知道，转过 60°时的电动势为 2v，所以电动势最大值为 4V，C 选项正确；电流最大 值为 2A，所以有效值为 2 A，B 错误；P=I2R=4W，A 选项正确； cose NBS  知道 max 2 2 4E BS VT T      ， max 2T   所以任意时刻的磁通量  = 2 2sinm T T    sin 2 tT  ，所以 D 错误。A、C 正确。 21．质量为 m 的带正电小球由空中 A 点无初速度自由下落，在 t 秒末加上竖直向上、范 围足够大的匀强电场，再经过 t 秒小球又回到 A 点，不计空气阻力且小球从末落地，则 A.整个过程中小球电势能变换了 2 23 2 mg t B.整个过程中小球动量增量的大小为 2mgt C.从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了 2 2mg t D.从 A 点到最低点小球重力势能变化了 2 3 mg2t2 答案：BD 解析：由平均速度关系可知，设下落 t 秒时的速度为 v，再次回到 A 点时的速度大小为 vx，则满足 ( ) 2 2 xv vv t t  ，即第二次回到 A 点时的速度大小为下落 t 秒时的 2 倍，上 升加速度为自由落体加速度的 3 倍，电场力为重力的 4 倍，由动量定理： 4 2mgt mg t P   ，B 正确；电场力做功对应电势能变化 2 214 22W Fh mg gt mgt    ，A 错误；最低点时小球速度为零，所以加电场开始到 最低点时，动能变化了 2 2 21 1 2 2kE mg gt mg t    ，C 错误；减速时加速度为自由下落 时的 3 倍，所以时间为自由下落的三分之一，总位移为 2 2 21 1 1 23 ( )2 2 3 3h gt g t gt   ， 2011 全国高考物理试题解析集 117 所以重力势能的变化 2 22 3PE mg t  ，D 正确。 第二部分 （非选择题） 22.（17 分） （1）（7 分）某研究性学习小组进行了如下实验：如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管 中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体 R。将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直 倒置且与 y 轴重合，在 R 从坐标原点以速度 v 0 =3cm/s 匀速上浮的同时，玻璃管沿 x 轴正 方向做初速为零的匀加速直线运动。同学们测出某时刻 R 的坐标为（4，6）,此时 R 的速 度大小为 cm/s，R 在上升过程中运动轨迹的示意图是 。（R 视为质 点） 答案：5；D 解析：运动时间 6 23t s  ，所以水平方向平均速度为 4 2 /2v cm s  ，瞬时速度为 4 /v cm s ，由速度合成知此刻 R 的速度大小为 5cm/s。由于沿 x 轴的速度越来越大， 而沿 y 轴速度不变，所以速度方向与 x 轴夹角越来越 ih ，即轨迹的切线与 x 轴夹角越来 越小，所以 D 正确。 （2）（10 分）为测量一电源的电动势及内阻 ① 在下列三个电压表中选一个改装成量程为 9V 的电压表 A． 量程为 1V、内阻大约为 1k  的电压表 2011 全国高考物理试题解析集 118 B．量程为 2V、内阻大约为 2k  的电压表 C．量程为 3V、内阻大约为 3k  的电压表 选择电压表 串联 k  的电阻可以改转成量程为 9V 的电压表 ② 利用一个电阻箱、一只开关、若开关导线和改装好的电压表（此表用符号 、 或 与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表），在虚线框内画出测量电源电动势及 内阻的试验原理示图 ③根据以上试验原理电路图进行实验读出电压表示数为 1.50V 时、电阻箱值为 15.0  ； 电压表示数为 2.00V 时、电阻箱的阻值为 40.0  ，则电源的电动势 E= V、 内阻 r=___________  答案：① 或 C；6 ②如图所示 ③7.5；10 解析：①由后面第三问可知电压表读数会超过 2V，所以选电压表 串联一个 6kΩ的电 阻即可改成量程为 9V 的电压表。 ②如图所示 ③由电路图知道电压表读数 1.5V 时候，路端电压为 3.5V，读数为 2V 时，路端电压为 6V, 由 U Ir   代入数据得到 7.5V  , 10r   23.（16 分） 随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显。分析交通违法事例，将警示我们 2011 全国高考物理试题解析集 119 遵守交通法规，珍惜生命。一货车严重超载后的总质量为 49t，以 54km/h 的速率匀速行 驶。发现红灯时司机刹车，货车即做匀减速直线运动，加速度的大小为 2.5m/s2（不超载 时则为 5m/s2）。 （1）若前方无阻挡，问从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远？ （2）若超载货车刹车时正前方 25m 处停着质量为 1t 的轿车，两车将发生碰撞，设 相互作用 0.1s 后获得相同速度，问货车对轿车的平均冲力多大？ 答案：（1）45m；22.5m （2） 49.8 10 N 解析：（1）设货车刹车时速度大小为 v0、加速度大小为 a，末速度为 vt，刹车距离为 s， 则 2 2 0 2 tv vs a  ① 代入数据，得： 超载时：s1=45m ②，若不超载：s2=22.5m ③ （2）设货车刹车后经 s/=25m 与轿车碰撞时的初速度大小为 v1， 2 / 1 0 2v v as  ④ 设碰撞后两车共同速度为 v2 、货车质量为 M、轿车质量为 m，由动量守恒定律 1 2( )Mv M m v  ⑤ 设货车对轿车的作用时间为Δt、平均冲力大小为 F ，由动量定理 2F t mv  ⑥ 联立④⑤⑥式，代入数据得 49.8 10F N  ⑦ 24.（19 分） 如图所示，间距 l=0.3m 的平行金属导轨 a1b1c1 和 a2b2c2 分别固定在两个竖直面内， 在水平面 a1b1b2a2 区域内和倾角  = 37 的斜面 c1b1b2c2 区域内分别有磁感应强度 B1=0.4T、方向竖直向上和 B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻 R=0.3  、质 量 m1=0.1kg、长为 l 的相同导体杆 K、S、Q 分别放置在导轨上，S 杆的两端固定在 b1、 b2 点，K、Q 杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于 K 杆中点的轻绳平行于 导轨绕过轻质滑轮自然下垂，绳上穿有质量 m2=0.05kg 的小环。已知小环以 a=6 m/s2 的 加速度沿绳下滑，K 杆保持静止，Q 杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力 F 作用下匀速运 动。不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取 g=10 m/s2，sin 37 =0.6，cos 37 =0.8。 求 （1）小环所受摩擦力的大小； （2）Q 杆所受拉力的瞬时功率。 2011 全国高考物理试题解析集 120 答案：（1）0.2N （2）2W 解析：（1）设小环受到的摩擦力大小为 Ff，由牛顿第二定律，有 m2g－Ff=m2a ① 代入数据，得 Ff=0.2N ② （2）设通过 K 杆的电流为 I1，K 杆受力平衡，有 Ff=B1I1l ③ 设回路总电流为 I,总电阻为 R 总，有 12I I ④， 3= 2R R总 ⑤ 设 Q 杆下滑速度大小为 v，产生的感应电动势为 E，有 EI R  总 ⑥， 2E B Lv ⑦ 1 2sinF m g B IL  . ⑧，拉力的瞬时功率为 P Fv ⑨ 联立以上方程得到 2P W ⑩ 25.（20 分） 如图所示：正方形绝缘光滑水平台面 WXYZ 边长 l=1.8m，距地面 h=0.8m。平行板 电容器的极板 CD 间距 d=0.1m 且垂直放置于台面，C 板位于边界 WX 上，D 板与边界 WZ 相交处有一小孔。电容器外的台面区域内有磁感应强度 B=1T、方向竖直向上的匀强 磁场。电荷量 q=5×10-13C 的微粒静止于 W 处，在 CD 间加上恒定电压 U=2.5V，板间微 粒经电场加速后由 D 板所开小孔进入磁场（微粒始终不与极板接触），然后由 XY 边界离 开台面。在微粒离开台面瞬时，静止于 X 正下方水平地面上 A 点的滑块获得一水平速度， 在微粒落地时恰好与之相遇。假定微粒在真空中运动、极板间电场视为匀强电场，滑块 视为质点，滑块与地面间的动摩擦因数  =0.2，取 g=10m/s2 （1）求微粒在极板间所受电场力的大小并说明两板的极性； （2）求由 XY 边界离开台面的微粒的质量范围； （3）若微粒质量 mo=1×10-13kg，求滑块开始运动时所获得的速度。 2011 全国高考物理试题解析集 121 答案：（1）1.25×10-11N；C 板为正极，D 板为负极。 （2）8.1×10-14kg＜m≤2.89×10-13kg （3）4.15m/s 2011 全国高考物理试题解析集 122 解析：（1）微粒在极板间所受电场力大小为 qUF d  ①，代入数据 F=1.25×10-11N ② 由微粒在磁场中的运动可判断微粒带正电荷，微粒由极板间电场加速，故 C 板为正极， D 板为负极。 （2）若粒子的质量为 m，刚进入磁场时的速度大小为 v，由动能定理 21 2Uq mv ③ 微粒在磁场中做匀速圆周运动，洛伦磁力充当向心力，若圆周运动半径为 R，有 2vqvB m R  ④ 微粒要从 XY 边界离开台面，则圆周运动的边缘轨迹如图所示，半径的极小值与极大值 为 1 2 lR  ⑤ 2R l d  ⑥ 联立③④⑤⑥，代入数据，有 8.1×10-14kg＜m≤2.89×10-13kg ⑦ （3）如图，微粒在台面以速度为 v 做以 O 点位圆心，R 为半径的圆周运动；从台面边缘 P 点沿与 XY 边界成θ角飞出做平抛运动，落地点 Q 点，水平位移 s,下落时间 t。设滑块 质量为 M，滑块获得的速度 v0 后在 t 内与平台前侧面成φ角度方向，以加速度 a 做匀减速 直线运动到 Q，经过位移为 k，。由几何关系，可得 cos l R R   ⑧ 根据平抛运动， 2ht g  ⑨，s=vt ○10 对于滑块，由牛顿定律及运动学方程，有μMg=Ma ○11 ， 2 0 1 2k v t at  ○12 再有余弦定理， 2 2 2( sin ) 2 ( sin )cosk s d R s d R       ○13 及正弦定理， sin sin s k   ○14 联立③、④和⑧—○14 ，代入数据，解得： 0 4.15 /v m s ○15 ， 0arcsin 0.8( 53 )  或 2011 全国高考物理试题解析集 123 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理综试题（福建卷物理部分） 本卷共 18 小题，每小题 6 分，共 108 分。在每小题给出的四个选项中，只有一个是符合 题目要求。 13．“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星。若测得“嫦娥二号”在月球（可 视为密度均匀的球体）表面附近圆形轨道运行的周期 T，已知引力常数 G，半径为 R 的球体体积公式 33 4V R ，则可估算月球的 A．密度 B．质量 C．半径 D．自转周期 答案：A 解析：由万有引力等于向心力公式 2 2 2 4=Mm πG m RR T 可推出 2 3= πρ GT ，选 A。 14．如图，半圆形玻璃砖置于光屏 PQ 的左下方。一束白光沿半径方向从 A 点射入玻璃 砖，在 O 点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带。若入射点由 A 向 B 缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到 O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失。 在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是 A．减弱，紫光 B．减弱，红光 C．增强，紫光 D．增强,红光 答案：C 解析：光线从光密介质到光疏介质，入射角增大则反射光的强度增强；紫色光的折射率 最大，发生全反射的临界角最小，最先发生全反射。选 C。 15．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1：n2=5：1，电阻 R=20  ，L1、L2 为规 格相同的两只小灯泡，S1 为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随 时间 t 的变化关系如图所示。现将 S1 接 1、S2 闭合，此时 L2 正常发光。下列说法正 确的是 2011 全国高考物理试题解析集 124 A．输入电压 u 的表达式 u=20 2 sin(50 t)V B．只断开 S1 后，L1、L2 均正常发光 C．只断开 S2 后，原线圈的输入功率增大 D．若 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8W 答案：D 解析：输入电压 u 的表达式应为 u=20 2 sin(100π)V，A 错误；只断开 S1 则 L1、L2 均不 能正常发光，B 错误；只断开 S2 后，负载电阻变大，原副线圈电流变小，原线圈的 输入功率减小，C 错误；若 S1 换接到 2 后，电阻 R 电压有效值为 4V，R 消耗的电功 率为 42/20=0.8W，D 正确。 16．如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率 v1 运行。初速度大小为 v2 的小物块从 与传送带等高的光滑水平地面上的 A 处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计 时，小物块在传送带上运动的 v-t 图像（以地面为参考系）如图乙所示。已知 v2＞v1， 则 A．t2 时刻，小物块离 A 处的距离达到最大 B．t2 时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C．0～t2 时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D．0～t3 时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 答案：B 解析：t1 时刻小物块向左运动到速度为零，离 A 处的距离达到最大；t2 时刻前小物块相对 传送带向左运动，之后相对静止，故 B 正确；0～t2 时间内，小物块受到的摩擦力方 2011 全国高考物理试题解析集 125 向始终向右；t2～t3 时间内小物块与传送带一起匀速运动，所以不受摩擦力作用。 17．如图，足够长的 U 型光滑金属导轨平面与水平面成 角（0＜ ＜90°)，其中 MN 与 PQ 平行且间距为 L，导轨平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。 金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触， ab 棒接 入电路的电阻为 R，当流过 ab 棒某一横截面的电量为 q 时，棒的速度大小为 v ，则金属棒 ab 在这一过程中 A．运动的平均速度大小为 1 2  B．下滑位移大小为 qR BL C．产生的焦耳热为 qBL D．受到的最大安培力大小为 2 2 sinB L R   答案：B 解析：金属棒 ab 开始下滑阶段速度越来越大，受的安培力越来越大，故做加速度逐渐减 小的变加速运动，由 v-t 图像的面积可知，金属棒 ab 在这一过程中运动的平均速度 大小大于 1 2  ；由电量计算公式 Δ= =φ BsLq R R 可得，下滑的位移大小为 qRs BL  ， 选项 B 正确；产生的焦耳热 Q=I2Rt=qIR，而这里的电流 I 比棒的速度大小为 v 时的 电流 BLvI R   小，故这一过程产生的焦耳热小于 qBLv；金属棒 ab 受到的最大安培 力大小为 2 2B L R  。 18．如图，一不可伸长的轻质细绳跨过滑轮后，两端分别悬挂质量为 m1 和 m2 的物体 A 和 B。若滑轮转动时与绳滑轮有一定大小，质量为 m 且分布均匀，滑轮转动时与绳 之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的磨擦。设细绳对 A 和 B 的拉力大小 分别为 T1 和 T2，已知下列四个关于 T1 的表达式中有一个是正确的，请你根 据所学的物理知识，通过一定的分析判断正确的表达式是 A． 2 1 1 1 2 ( + 2 )= + 2( + ) m m m gT m m m B． 1 2 1 1 2 ( + 2 )= + 4( + ) m m m gT m m m C． 2 1 1 1 2 ( + 4 )= + 2( + ) m m m gT m m m D． 1 2 1 1 2 ( + 4 )= + 4( + ) m m m gT m m m 答案：C 2011 全国高考物理试题解析集 126 解析：用特殊值法。假设滑轮质量 m=0，两物体质量 m1=m2，在此情况下，两物体均处 于静止状态，滑轮也不转动，容易知道 T1=m1g=m2g。将此假设的条件代入四个选项 逐一验算，可知只有 C 选项正确。 第Ⅱ卷（非选择题 共 192 分） 必考部分 第Ⅱ卷必考部分共 9 题，共 157 分。 19.（18 分） （1）（6 分）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中： ①用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为 cm。 ②小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是 。（填选项前的字母） A．把单摆从平衡位置拉开 30°的摆角，并在释放摆球的同时开始计时 B．测量摆球通过最低点 100 次的时间 t，则单摆周期为 100 t C．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度 值偏大 D．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小 答案：（1）①0.97(0.96 0.98 均可) ②C 解析：用单摆的最大摆角应小于 10°，A 选项错误；一个周期的时间内，摆球通过最低 点 2 次，选项 B 错误；由单摆的周期公式可推出重力加速度的计算式 2 2 4= π Lg T 可 知，摆长偏大则代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大，C 正确；为减小 实验误差因，应选择密度较大的摆球，D 错误。 （2）（12 分）某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中： ①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至 _______档进行测量。（填选项前的字母） A．直流电压 10V B．直流电流 5mA 2011 全国高考物理试题解析集 127 C．欧姆× 100 D．欧姆× 1 ②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中 R 为滑动变阻器（阻值范围 0~20  ,额定 电流 1.0A），L 为待测小电珠，○V 为电压表（量程 6V，内阻 20k ），○A 为电流表 （量程 0.6A，内阻 1  ）,E 为电源（电动势 8V，内阻不计），S 为开关。 Ⅰ．在实验过程中，开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应置于最____端；（填“左”或 “右”） Ⅱ．在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭和开关 S 后，无论如何调节滑片 P， 电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是____点至____点的导线没有连接好； （图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字， 如“ 2 点至 3 点”的导线） Ⅲ．该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作 电压的增大而____________。（填“不变”、“增大”或“减小”） 答案：（2）① D ②Ⅰ.左；Ⅱ. 1 点至 5 点(或 5 点至 1 点)；Ⅲ.增大 解析：①小电珠在接入电路前电阻值很小，应用欧姆× 1 档进行测量。②为保护小电珠不 超过额定电压，开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应置于最左端；图线斜率的倒数为 电阻值，U 越大斜率越小电阻值越大。 20．（15 分） 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波， 其振荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线 MN 两侧分别存在着方向相反的两个匀 强电场，一带电微粒从 A 点由静止开始，在电场力作用下沿直线在 A、B 两点间往返运动。 已知电场强度的大小分别是 E1=2.0×103N/C 和 E2=4.0×103N/C，方向如图所示，带电微 粒质量 m=1.0×10－20kg，带电量 q=1.0×10－9C，A 点距虚线 MN 的距离 d1=1.0cm，不计 带电微粒的重力，忽略相对论效应。求： （1）B 点距虚线 MN 的距离 d2； 2011 全国高考物理试题解析集 128 （2）带电微粒从 A 点运动到 B 点所经历的时间 t。 答案：（1）d2=0.50cm（2）t=1.5×10-8s 解析：（1）带电微粒由 A 运动到 B 的过程中，由动能定理有|q|E1d1－|q|E2d2=0 ① 由①式解得 d2=E1d1/E2=0.50cm② （2）设微粒在虚线 MN 两侧的加速度大小分别为 a1、a2，由牛顿第二定律有 |q|E1=ma1③，|q|E2=ma2 ④ 设微粒在虚线 MN 两侧运动的时间分别为 t1、t2，由运动学公式有 d1=a1t12/2 ⑤，d2=a2t22/2 ⑥，又 t=t1+t2 ⑦ 由②③④⑤⑥⑦式解得 t=1.5×10－8s 21．（19 分） 如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部 AB 是一长为 2R 的竖 直细管，上半部 BC 是半径为 R 的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB 管内有一原 长为 R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到 0.5R 后锁定，在弹簧 上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁 定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为 g。求： 2011 全国高考物理试题解析集 129 (1)质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时的速度大小 v1; (2)弹簧压缩到 0.5R 时的弹性势能 Ep; (3)已知地面与水面相距 1.5R，若使该投饵管绕 AB 管的中轴线OO 在90 角的范围内来 回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在 2 3 m 到 m 之间变化，且均能落 到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积 S 是多少？ 答案：（1） gR （2）3mgR （3）8.25πR2 解析：（1）质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则 2 1= vmg m R ① 由①式解得 1 =v gR ② （2）弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能，由机械能守恒定律有 2 1 1= (1.5 + ) + 2pE mg R R mv ③，由②③式解得 Ep=3mgR ④ （3）不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响，质量为 m 的鱼饵离开管口 C 后做平抛运动，设经过 t 时间落到水面上，离 OO＇的水平距离为 x1，由平抛运动规律有 214.5 = 2R gt ⑤ x1=v1t+R ⑥，由⑤⑥式解得 x1=4R ⑦ 2011 全国高考物理试题解析集 130 当鱼饵的质量为 2 3 m 时，设其到达管口 C 时速度大小为 v2，由机械能守恒定律有 2 2 2 1 2= (1.5 + ) + ( )3 2 3pE mg R R m v ⑧，由④⑧式解得 2 = 2v gR ⑨ 质量为 2 3 m 的鱼饵落到水面上时，设离 OO＇的水平距离为 x2，则 x2=v2t+R ⑩ 由⑤⑨⑩式解得 x2=7R 鱼饵能够落到水面的最大面积 S 2 2 2 2 2 1 1 33= ( - ) = ( 8.25 )4 4S πx πx πR πR或 22．（20 分） 如图甲，在 x＞0 的空间中存在沿 y 轴负方向的匀强电场和垂直于 xoy 平面向里的匀 强磁场，电场强度大小为 E，磁感应强度大小为 B。一质量为 m，带电量为 q(q＞0)的粒 子从坐标原点 O 处，以初速度 v0 沿 x 轴正方向射入，粒子的运动轨迹见图甲，不计粒子 的重力。 （1）求该粒子运动到 y=h 时的速度大小 v； （2）现只改变入射粒子初速度的大小，发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹（y-x 曲线）不同，但具有相同的空间周期性，如图乙所示；同时，这些粒子在 y 轴方向上的 运动（y-t 关系）是简谐运动，且都有相同的周期 2 mT qB  。 Ⅰ．求粒子在一个周期T 内，沿 x 轴方向前进的距离 S ； Ⅱ．当入射粒子的初速度大小为 v0 时，其 y-t 图像如图丙所示，求该粒子在 y 轴方向 上做简谐运动的振幅 A，并写出 y-t 的函数表达式。 答案：（1） 2 0 2= - qEhv v m （2）Ⅰ． 2 2= πmES qB Ⅱ． 0= ( - )(1-cos )m E qBy v tqB B m 解析：（1）由于洛伦兹力不做功，只有电场力做功，由动能定理有 2 2 0 1 1- = -2 2qEh mv mv 2011 全国高考物理试题解析集 131 ① 由①式解得 2 0 2= - qEhv v m ② （2）Ⅰ．由图乙可知，所有粒子在一个周期 T 内沿 x 轴方向前进的距离相同，即都等于 恰好沿 x 轴方向匀速运动的粒子在 T 时间内前进的距离。设粒子恰好沿 x 轴方向匀速运 动的速度大小为 v1，则 qv1B=qE ③，又 S=v1T ④，式中 2= πmT qB 由③④式解得 2 2= πmES qB ⑤ Ⅱ．设粒子在 y 轴方向上的最大位移为 ym（图丙曲线的最高点处），对应的粒子运动速度 大小为 v2（方向沿 x 轴），因为粒子在 y 方向上的运动为简谐运动，因而在 y=0 和 y=ym 处粒子所受的合外力大小相等，方向相反，则 qv0B－qE=－(qv2B－qE) ⑥ 由动能定理有 2 2 2 0 1 1- = -2 2mqEy mv mv ⑦，又 1= 2y mA y ⑧ 由⑥⑦⑧式解得 0= ( - )y m EA vqB B 可写出图丙曲线的简谐运动 y-t 函数表达式为 0= ( - )(1-cos )m E qBy v tqB B m 选考部分 28．[物理选修 3-3]（本题共有两个小题，每小题 6 分，共 12 分。每小题只有一个选项符 合题意） （1）如图所示，曲线 M、N 分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴 表示时间t ，纵轴表示温度 T。从图中可以确定的是_______。（填选项前的字母） A．晶体和非晶体均存在固定的熔点 T0 B．曲线 M 的 bc 段表示固液共存状态 C．曲线 M 的 ab 段、曲线 N 的 ef 段均表示固态 D．曲线 M 的 cd 段、曲线 N 的 fg 段均表示液态 2011 全国高考物理试题解析集 132 答案：B 解析：晶体具有比较稳定的熔点，非晶体则没有熔点，他们不是在固定的温度下熔化为 液体，而是随着温度的升高逐渐由硬变软，最后变成液体。非晶体只要吸热，熔化过程 就进行，非晶体可以看作是过冷的液体，实际上只有晶体才是真正的固体。 (2)一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量 2.5×104J，气体对外界做功 1.0×104J， 则该理想气体的_______。（填选项前的字母） A．温度降低，密度增大 B．温度降低，密度减小 C．温度升高，密度增大 D．温度升高，密度减小 答案：D 解析：理想气体的内能仅用温度来衡量，由热力学第一定律可知，气体吸热大于对外做 功，故气体内能增加，温度升高。因对外做功，体积膨胀，故密度减小。 29． [物理选修 3-5]（本题共有两个小题，每小题 6 分，共 12 分。每小题只有一个选项 符合题意） （1）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年的诺贝尔 物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm 与入射光频率ν的关系如图所示， 其中ν0 为极限频率。从图中可以确定的是________。（填选项前的字母） A．逸出功与ν有关 B．Ekm 与入射光强度成正比 C．ν<ν0 时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关 2011 全国高考物理试题解析集 133 答案：D 解析：逸出功 W=hν0，与ν无关；Ekm=hν－W，与入射光强度无关；只有ν＞ν0 时才会发生 光电效应；因为 Ekm 和ν的关系是：Ekm=hν－W，所以图线的斜率为 h，故选 D。 （2）在光滑水平面上，一质量为 m，速度大小为 v 的 A 球与质量为 2m 静止的 B 球碰撞 后，A 球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后 B 球的速度大小可能是__________。 （题选项前的字母） A．0.6v B．0.4 v C．0.3 v D．0.2 v 答案：A 解析：设碰撞后 A 球、B 球的速度分别为 v1、v2，由动量守恒定律可知，mv=mv1+2mv2， 因 A 球碰撞后返回，有 v1＜0，可算出 v2＞0.5v；又由碰撞前后的能量关系，有 2 2 2 1 2 1 1 1+ 22 2 2mv mv mv≥ ；两式联立可解得 v2≤ 4 6 v ；故选 A。 2011 全国高考物理试题解析集 134 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试（山东卷物理部分） 二、选择题（本题包括 7 小题，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 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分） 16.了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重 要。以下符合事实的是 A.焦耳发现了电流热效应的规律 B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律 C.楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D.牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 答案：AB 解析：1840 年英国科学家焦耳发现了电流热效应的规律；库仑总结出了点电荷间相互作 用的规律；法拉第发现了电磁感应现象，拉开了研究电与磁关系的序幕；伽利略通过将 斜面实验合力外推，间接证明了自由落体运动的规律。 17.甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度， 两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是 A.甲的周期大于乙的周期 B.乙的速度大于第一宇宙速度 C.甲的加速度小于乙的加速度 D.甲在运行时能经过北极的正上方 答案：AC 解析：对地球卫星，万有引力提供其做圆周运动的向心力，则有 2 2 2 2 2 4 n Mm vG m mr mr mar r T     ，可知半径越大速度越小，半径越大加速度越 小，同步卫星的轨道与赤道共面，第一宇宙速度为最大环绕速度，可见 A 正确、C 正 确。 18.如图所示，将小球 a 从地面以初速度 0v 竖直上抛的同时，将另一相同质量的小球b从 距地面 h 处由静止释放，两球恰在 2 h 处相遇（不计空气阻力）。则 A.两球同时落地 B.相遇时两球速度大小相等 C.从开始运动到相遇，球 a 动能的减少量等于球b 动能的增加量 D.相遇后的任意时刻，重力对球 a 做功功率和对球b做功功率相等 答案：C 2011 全国高考物理试题解析集 135 解析：相遇时间为 t 则有 21 2 2 h gt ， 2 0 1 2 2 h v t gt  两式联立得 0 ht v  ，相遇是甲的速 度为 0 hgt g v  ，乙的速度为 0 0 0 hv gt v g v    ，故两者速度不一定相等、也不能同时 落地，相遇之后的速度不同，故重力的功率也不相同；根据动能定律，两球重力做功分 别为 2 mgh 、 2 mgh ，故 C 正确。 19.如图所示，将两相同的木块 a、b 置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧 用细绳固定于墙壁。开始时 a、b 均静止。弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a 所受 摩擦力 Ffa≠0，b 所受摩擦力 Ffb=0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间 （ ） A.Ffa 大小不变 B.Ffa 方向改变 C.Ffb 仍然为零 D.Ffb 方向向右 答案：AD 解析：故当剪断右侧细绳瞬间，弹簧的弹力没有发生变化，故 a 受力情况不变。b 受到弹 簧的拉力向左，有向左运动的趋势或开始向左运动，故 b 受的向右摩擦力。 20.为保证用户电压稳定在 220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保 持输入电压 u1 不变，当滑动接头 P 上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压 u2 随时间 t 变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 （ ） A、 2 190 2 sin(50 )t V  B、 2 190 2 sin(100 )t V  C、为使用户电压稳定在 220V，应将 P 适当下移 D、为使用户电压稳定在 220V，应将 P 适当上移 P ~ u1 用 户u2 图甲 2011 全国高考物理试题解析集 136 答案：BD 解析：根据图像知周期为 T=2×10-2s，电压的最大值为190 2 V，故用户得到电压的瞬 时值为 2 190 2 sin(100 )t V  ，B 正确；用户获得电压为交流电的有效值，此时有效 值为 190V，根据变压比 1 1 2 2 n U n U  ，增大电压则需要减少原线圈的匝数 P 要适当上移，D 正确。 21、如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN 为两电荷连线的中垂线，a、b、c 三 点所在直线平行于两电荷的连线，，且 a 与 c 关于 MN 对称，b 点位于 MN 上，d 点位于 两电荷的连线上。以下判断正确的是 A、b 点场强大于 d 点场强 B、b 点场强小于 d 点场强 C、a、b 两点的电势差等于 b、c 两点间的电势差 D、试探电荷+q 在 a 点的电势能小于在 c 点的电势能 答案：BC 解析：根据等量同种电荷的电场线分布可知 b 点场强小于两电荷连线中点的场强，而边 线中间的场强小于 d 点场强，所以 B 正确，A 错误；由对称性可知 a、b 两点的电势差等 于 b、c 两点间的电势差，C 正确；MN 左侧电势大于零，而右侧小于零所以试探电荷+q 2011 全国高考物理试题解析集 137 在 a 点的电势能大于在 c 点的电势能，D 错误。 22.如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的 导体棒 c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度 h 处。磁场宽为 3h，方向与导轨平 面垂直。先由静止释放 c，c 刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放 d，两导体棒与 导轨始终保持良好接触。用 ac 表示 c 的加速度，Ekd 表示 d 的动能，xc、xd 分别表示 c、d 相对释放点的位移。图乙中正确的是 答案：BD 解析：c 导体棒落入磁场之前做自由落体运动，加速度恒为 g,有 21 2h gt ， v gt ，c 棒进入磁场以速度 v 做匀速直线运动时，d 棒开始做自由落体运动，与 c 棒做自由落体运 动的过程相同，此时 c 棒在磁场中做匀速直线运动的路程为 2 2h vt gt h    ，d 棒进 入磁场而 c 还没有穿出磁场的过程，无电磁感应，两导体棒仅受到重力作用，加速度均 为 g，c 棒再下落 h 后穿出磁场，以后仅受重力，B 正确。c 棒穿出磁场，d 棒切割磁感线 产生电动势，在回路中产生感应电流，因此时 d 棒速度大于 c 进入磁场是切割磁感线的 速度，故电动势、电流、安培力都大于 c 刚进入磁场时的大小，d 棒减速，直到穿出磁场 仅受重力，做匀加速运动，结合匀变速直线运动 2 2 0 2v v gh  ，可知加速过程动能与路 程成正比，D 正确。 【必做部分】 2011 全国高考物理试题解析集 138 23.（12 分） （1）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实 验方案。如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨 在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球 自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地 和滑块撞 击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板 位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击 挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度 H、滑块释放点与 挡板处的高度差 h 和沿斜面运动的位移 x 。（空气阻力对本实 验的影响可以忽略） ①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。 ②滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。 ③以下能引起实验误差的是________。 a．滑块的质量 b．当地重力加速度的大小 c．长度测量时的读数误差 d．小球落地和滑块撞击挡板不同时 答案：① x H ② 2 2 2 1( )xh H x h   ③cd 解析：①滑动沿斜面做初速度为零的匀加速直线运动，有 21 2x at ， 小球做自由落体运动，有 21 2H gt ，所以 a x g H  。 ②对滑块受力分析，根据牛顿第二定律得 sin cosa g g    . 即 2 2x h x hg g gH x x    ，解得 2 2 2 1( )xh H x h     ③由①②分析知,c、d 能引起实验误差。 （2）某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率。 2011 全国高考物理试题解析集 139 ①所得实验数据如下图，请在给出的直角坐标系上(见答题卡)画出U I 的图像。 U/V 1.96 1.86 1.80 1.84 1.64 1.56 I/A 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 ②根据所画U I 的图像，可求得电流 0.20I A 时电源的输出功率为________W 。（保 留两位有效数） ③实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中 存在安全隐患，并对电路重新设计。在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同 负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是 。（Rx 阻值未知） 答案：①如图所示 ②0.37（或 0.36） ③bc 解析：①如图所示。 ②由 U-I 图象可知，当 I=0.2A 时，U=1.84V。由 P=UI 得：P=1.84×0.2W=0.368W ③按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患是：滑动变阻器的滑片移动到最右端 时，相当于把电流表直接接在电源两极，会烧坏电流表。而图乙中的 a 仍然出现图甲的 问题；b 中的 Rx 在滑动变阻器的滑片移动时起分流作用保护电流表；c 中的 Rx 在滑动变 阻器的滑片移动到最右端时起限流作用保护电流表；d 中的 Rx 在滑动变阻器的滑片移动 2011 全国高考物理试题解析集 140 到最右端时，Rx 与 r 串联相当于电源内阻，等于直接把电流表接在电源两极。b、c 正确。 24.（15 分）如图所示，在高出水平地面 h=1.8m 的光滑平台上放置一质量 M=2kg、由两 种不同材料连接成一体的薄板 A，其右段长度 l1=0.2m 且表面光滑，左段表面粗糙。在 A 最右端放有可视为质点的物块 B，其质量 m=1kg。B 与 A 左段间动摩擦因数μ=0.4。开始 时二者均静止，现对 A 施加 F=20N 水平向右的恒力，待 B 脱离 A（A 尚未露出平台）后， 将 A 取走。B 离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离 x=1.2m。（取 g=9.8m/s2）求： （1）B 离开平台时的速度 vB。 （2）B 从开始运动到刚脱离 A 时，B 运动的时间 tB 和位移 xB （3）A 左端的长度 l2 答案：（1）2m/s （2）0.5s 0.5m （3）1.5m 解析：（1）B 离开平台做平抛运动。竖直方向有 21 2h gt ① 2011 全国高考物理试题解析集 141 水平方向有: Bx v t ② ,由①②式解得 2B gv x h   代入数据求得 2 /Bv m s ③ （2）设 B 的加速度为 aB,由牛顿第二定律和运动学知识得 Bmg ma  ④ B Bv a t ⑤ 21 2B B Bx a t ⑥ 联立③④⑤⑥式，代入数据解得 0.5Bt s ⑦ 0.5Bx m ⑧ （3）设 B 刚开始运动时 A 的速度为 1v ,由动能定理得 2 1 1 1 2Fl Mv ⑨ 设 B 运动时 A 的加速度为 Aa ,由牛顿第二定律和运动学知识有 AF mg Ma  ⑩ 2 2 1 1 2B B A Bl x v t a t   ○11 联立⑦⑧⑨⑩○11 式，代入数据解得 2 1.5l m ○12 25.（18 分）扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆。其简化 模型如图：Ⅰ、II 两处的条形匀强磁场区边界竖直，相距为 L，磁场方向相反且垂直纸面。 一质量为 m、电量为-q、重力不计的粒子，从靠近平行板电容器 MN 板处由静止释放， 极板间电压为 U，粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区，射入时速度与水平和方向夹 角θ=300 （1）当Ⅰ区宽度 L1=L、磁感应强度大小 B1=B0 时，粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平 方向夹角也为 300，求 B0 及粒子在Ⅰ区运动的时间 t0 （2）若Ⅱ区宽度 L2=L1=L 磁感应强度大小 B2=B1=B0，求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低 点之间的高度差 h （3）若 L2=L1=L、B1=B0，为使粒子能返回Ⅰ区，求 B2 应满足的条件 （4）若 B1≠B2，L1≠L2，且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出。为使粒子从Ⅱ区右边界射 出的方向与从Ⅰ区左边界射出的方向总相同，求 B1、B2、L1、L2 之间应满足的关系式。 2011 全国高考物理试题解析集 142 答案：（1） 3 2 L m qU  （2） 2 3(2 )3 L （3） 1 1 2 2B L B L 2011 全国高考物理试题解析集 143 解析：（1）如图 1 所示，设粒子射入磁场 I 区的速度为 v，在磁场 I 区做圆周运动半径为 1R ，由动能定理和牛顿第二定律得 21 2qU mv ①, 2 0 1 vqvB m R  ② 由几何关系得 1 2R L L  ③,联立①②③得 0 1 2mUB L q  ④ 设粒子在 I 区做圆周运动周期为 T，运动时间为 t . 12 RT v  ⑤ 0 2 360 t T  ⑥ 联立①③⑤⑥式解得 3 2 L mt qU  ⑦ （2）设粒子在磁场 II 区做圆周运动半径为 2R ，由牛顿第二定律得 2 2 2 2 vqB R m R  ⑧ 由几何知识得 1 2( )(1 cos ) tanh R R L     ⑨ 联立②③⑧⑨式解得 2 3(2 )3h L  ⑩ （3）如图 2 所示，为使粒子能再次返回到 I 区应满足: 2 (1 sin )R L  ○11 联立①⑧○11 式解得 2 3 2 mUB L q  ○12 （1） 如图 3（或图 4）所示，设粒子射出磁场 I 区时速度与水平方向的夹角为 ，由 2011 全国高考物理试题解析集 144 几何知识可得 1 1 1 1(sin sin ) (sin sin )L R L R      或 ○13 2 2 2 2(sin sin ) (sin sin )L R L R      或 ○14 联立②⑧○13 ○14 式解得 1 1 2 2B L B L ○15 图 3 θ B1 B2 L1 L2L I II θθ θ θ 图 4 B1 B2 L1 L2L I II θ θ θ α 【选做部分】 36.（8 分）［物理—选修 3-3］ （1）人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。以下说法正确的 是 。 a．液体的分子势能与体积有关 2011 全国高考物理试题解析集 145 b．晶体的物理性质都是各向异性的 c．温度升高，每个分子的动能都增大 d．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 答案：a d 解析：物体体积变化时，分子间的距离将发生改变，分子势能随之改变，所以分子势能 与体积有关，a 正确。晶体分为单晶体和多晶体，单晶体的物理性质各向异性，多晶体的 物理性质各向同性，b 错误。温度是分子平均动能的标志，具有统计的意义，c 错误。液 体表面的张力具有使液体表面收缩到最小的趋势，d 正确。 （2）气体温度计结构如图所示。玻璃测温泡 A 内充有理想气体，通过细玻璃管 B 和水 银压强计相连。开始时 A 处于冰水混合物中，左管 C 中水银面在 O 点处， 右管 D 中水 银面高出 O 点 h1=14cm。后将 A 放入待测恒温槽中，上下移动 D，使 C 中水银面仍在 O 点处，测得 D 中水银面高出 O 点 h2=44cm。（已知外界大气压为 1 个标准大气压，1 标准 大气压相当于 76cmHg） ①求恒温槽的温度。 ②此过程 A 内气体内能 （填“增大”或“减小”），气体不对外做功，气体将 (填“吸热”或“放热”)。 答案：①364K ②增大 吸热 解析： ①设恒温槽的温度为 2T ，由题意知 1 273T K A 内气体发生等容变化 由查理定律得 1 2 1 2 P P T T  ①， 11 0 hP P P  ② 22 0 hP P P  ③，联立①②③式解得 2 364T K ④ ②理想气体的内能只由温度决定，A 气体的温度升高，所以内能增大。 由热力学第一定律 U Q W   知，气体不对外做功，气体将吸热。 1．（8 分）（物理—物理 3-4） （1）如图所示，一列简谐波沿 x 轴传播，实线为 t1=0 时的波形图，此时 P 质点向 y 轴负 方向运动，虚线为 t2=0.01s 时的波形图。已知周期 T＞0.01s。 ①波沿 x 轴________(填“正”或“负”）方向传播。 ②求波速。 A B C O 橡胶管 2011 全国高考物理试题解析集 146 答案：①正 ②100m/s 解析：①t1=0 时，P 质点向 y 轴负方向运动，由波的形成与传播知识可以判断波沿 x 轴正 向传播。 ②由题意知 8m  2 1 1 8t t T  ① v T  ② 联立①②式代入数据求得 100 /v m s （2）如图所示，扇形 AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB=60°。一束平行于 角平分线 OM 的单色光由 OA 射入介质，经 OA 折射的光线恰平行于 OB。 ①求介质的折射率。 ②折射光线中恰好射到 M 点的光线__________(填“能”或“不能”）发生全反射。 i i γ 答案：① 3 ②不能 解析：①依题意作出光路图，如图所示。由几何知识知入谢角 i=600,折射角γ=300。根据 2011 全国高考物理试题解析集 147 折射定律 sin sin in  代入数据求得 3n  。 ② 030i  , 1sin 2i  ,而 1 3sin 3C n   。i C  ，所以不能发生全反射。 A. （8 分）【物理-物理 3-5】 (1)碘 131 核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为 8 天。 碘 131 核的衰变方程： 131 53 I  ________（衰变后的元素用 X 表示）。 经过________天有 75%的碘 131 核发生了衰变。 答案：① 131 0 54 1X e ②16 解析：①核衰变遵守电荷量和质量数守恒，所以 131 131 0 53 54 1I X e  ② 根据半衰期概念，得 0 1( )2 t m m  剩 即 8 0 0 125% ( )2 t m m  解得 t=16 天。 (2)如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为 10m、12m，两船沿同 一直线同一方向运动，速度分别为 2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为 m 的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。（不计水 的阻力） 答案：4v0 解析：设乙船上的人抛出货物的最小速度为 minv ，抛出货物后的速度为 1v ，甲船上的人 接到货物后速度为 2v ，由动量守恒定律得： 0 1 min12 11m v m v m v     ① 0 min 210 2 11m v m v m v     ② 为避免两船相撞应满足： 1 2v v ③ 联立①②③式得： min 04v v ④ 2011 全国高考物理试题解析集 148 2011 全国高考物理试题解析集 149 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试（天津物理部分） 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．下列能揭示原子具有核式结构的实验是 A. 光电效应实验 B. 伦琴射线的发现 C.  粒子散射实验 D. 氢原子光谱的发现 答案：C 解析：光电效应实验说明光具有粒子性，A 选项错误；X 射线（伦琴射线）的发现只能说 明原子具有复杂的结构，B 选项错误；氢原子光谱的发现说明了原子能量的不连续性，D 选项错误； 粒子散射实验中极少数 粒子的大角度偏转说明原子内存在原子核，C 正 确。答案 C。 2．如图所示，A、B 两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减 速直线运动，运动过程中 B 受到的摩擦力 A. 方向向左，大小不变 B. 方向向左，逐渐减小 C. 方向向右，大小不变 D. 方向向右，逐渐减小 答案：A 解 析： A 、 B 两 物块 叠 放 在一 起 共 同运 动 ， 对 A 、 B 整 体根 据 牛 顿第 二 定 律有 ( )A B A B m m ga gm m    ，然后对 B 同理有： AB B Bf m a m g  ，大小不变，物体 B 做速度方向向右的匀减速运动，故而加速度方向向左，摩擦力向左。答案为 A。 3．质点做直线运动的位移 x 与时间t 的关系为 25x t t  （各物理量均采用国际单位）， 则该质点 A. 第1s 内的位移是 5m B. 前 2s 内的平均速度是 6m/s C. 任意相邻的 1s 内位移差都是 1m D. 任意 1s 内的速度增量都是 2m/s 答案 D 解析将 t=1 代入即可求出第 1s 内的位移是 x=6m，A 错误；前 2s 内的平均速度为 2 14 72 sv t    m/s，B 错误；与 2 0 1 2s v t at  对比可知 a=2m/s2，则△s=aT2=2m， C 2011 全国高考物理试题解析集 150 错误；由加速的定义式可知 D 选项正确。答案是 D。 4．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图 1 所示。产生 的交变电动势的图像如图 2 所示，则 A. t =0.005s 时线框的磁通量变化率为零 B. t =0.01s 时线框平面与中性面重合 C. 线框产生的交变电动势有效值为 311V D. 线框产生的交变电动势频率为 100HZ 答案：B 解析：由图 2 可知，该交变电动势在t =0.005s 时为最大，说明此时磁通量为零，磁通量 变化率为最大，A 错误。在 t=0.01s 时，e=0V，磁通量最大，此时线框处于中性面位置， 磁通量的变化率为零，B 正确；该交变电动势的最大值是 311V，有效值为 Emax/ 2=220V， C 错误；交变电流的频率为 f=1/T= 50Hz，D 错误。 5．板间距为 d 的平等板电容器所带电荷量为 Q 时，两极板间电势差为 U1，板间场强为 E1。现将电容器所带电荷量变为 2Q，板间距变为 2 1 d，其他条件不变，这时两极板间电 势差 U2，板间场强为 E2，下列说法正确的是 A．U2 = U1，E2 = E1 B．U2 = 2U1，E2 = 4E1 C．U2 = U1，E2 = 2E1 D．U2 = 2U1，E2 = 2E1 答案：C 解析：根据电容公式 4 SC kd   说明电容变为 2 倍，根据电容定义式 QC U  说明电势差 不变，根据场强关系 UE d  说明场强变为 2 倍，C 选项正确。 二、选择题（每小题 6 分，共 18 分。在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，有选错的得 0 分。） 6．甲、乙两单色光分别通过一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的 2011 全国高考物理试题解析集 151 中心距离为△x，若△x 甲＞△x 乙，则下列说法正确的是 A. 甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生 B. 真空中甲光的波长一定大于乙光的波长 C. 甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量 D. 在同一均匀介质甲光的传播速度大于乙光 答案：BD 解析：偏振现象是横波特有的现象，甲乙都可以有偏振 现象发生，A 错；由△x 甲＞△x 乙 可知甲光的波长大于乙光，B 正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成 反比，C 错；波长大，频率小，折射率小，传播速度大， D 正确。 7．位于坐标原点处的波源 A 沿 y 轴做简谐运动。A 刚好完成一次全振动时，在介质中形 成简谐横波的波形如图所示。B 是沿波传播方向上介质的一个质点，则 A.波源 A 开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向。 B. 此后的 4 1 周期内回复力对波源 A 一直做负功。 C.经半个周期时间质点 B 将向右迁移半个波长 D.在一个周期时间内 A 所受回复力的冲量为零 答案：ABD 解析：由 A 刚好完成一次全振动时的图线可知波由 A 向 B 传播，可判断 A 此时刻沿 y 轴负方向运动，与 0 时刻的开始振动时的运动方向相同，A 正确；在此后的 4 1 周期内质 点 A 向负向最大位移运动，回复力做负功，B 正确；质点不随波迁移，C 选项错误；由 简谐运动的对称性可知回复力在一个周期内的冲量为零，D 选项正确。 8．质量为 m 的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已 知月球质量为 M，月球半径为 R，月球表面重力加速度为 g，引力常量为 G，不考虑月球 自转的影响，则航天器的 A.线速度 GMv R  B.角速度 w gR 2011 全国高考物理试题解析集 152 C.运行周期 2 RT g  D.向心加速度 2 Gma R  答案：AC 解析：万有引力提供卫星做圆周运动的向心力 2 2 2 2 2 4v Mmmg m m R m R GR T R     得 AC 正确。 9．（18） （1）某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态，他在地面上用测力计测量 砝码的重力，示数是 G，他在电梯中用测力计 仍测量同一砝码的重力，则测力计的示数 小于 G，由此判断此时电梯的运动状态能是 。 答案：（1）减速上升或加速下降 解析：物体处于失重状态，加速度方向向下，故而可能是减速上升或加速下降。 （ 2 ） 用 螺 旋 测 微 器 测 量 某 金 属 丝 直 径 的 结 果 如 图 所 示 。 该 金 属 丝 的 直 径 是 mm。 答案： 1.706（1.704~1.708 均对） 解析：注意副尺一定要有估读。读数为 1.5+20.6×0.01mm=1.706mm。因为个人情况不同， 估读不一定一致，本题读数 1.704-1.708 都算正确。 （3）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测量玻璃砖的折射率，开始玻璃砖位置如 图中实线所示，使大头针 P1、P2 圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边， 然后使玻璃砖绕圆心缓缓转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1、P2 的像，且 P2 的 像挡住 P1 的像，如此只需测量出 ，即可计算出玻璃砖的折射率，请用 你的方法表示出折射率 n  2011 全国高考物理试题解析集 153 答案：玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度； 1 sinn  解析：由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不 到 P1、P2 的像，做出如图所示的光路图可知，当转过角度θ时，有 1 sinn  。 （4）某同学测量阻值约为 25kΩ的电阻 RX ,现备有下列器材： A. 电流表（量程 122μA, 内阻约 2kΩ）； B. 电流表（量程 500μA, 内阻约 300Ω）； C. 电压表（量程 15V, 内阻约 100kΩ）； D. 电压表（量程 50V, 内阻约 500kΩ）； E. 直流电源（20V, 允许最大电流 1A）； F. 滑动变阻器（最大阻值 1kΩ，额定功率 1W）； G. 电键和导线若干。 电流表应选_________.电压表应_________.(填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量 减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题： ①_________________________________________. ②_________________________________________. 答案：B；C ；①电流表应采用内接的方法；②滑动变阻器应采用分压器方式的接法 解析：本题中，直流电源电动势为 20V，50V 的电压表量程太大，而且由于量程最大的 电流表为 500μA，即电阻上的最大电流不能超过 500μA，所以电阻上的电压不能超过 12.5V，电压表应选择 15V 量程，所以电压表选择 C 表。由于加在待测电阻上的电压最 2011 全国高考物理试题解析集 154 大为 15V，而待测电阻 Rx 的阻值约为 25kΩ，经粗略计算电路中最大的电流约为 3 15 60025 10 EI R    μA，所以电流表选择 B。 （2）由于本题测量的电阻阻值较大，所以电流表应采用内接的方法；题目给定的滑动变 阻器全阻值仅为侍测电阻的 1 25 ，如果用限流法不能保证加到电阻上的电压小于电表量 程，而且调节范围很小，所以动变阻器应采用分压器方式的接法。 10．（16 分） 如图所示，圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上，轨道半径为 R，MN 为直 径且与水平面垂直，直径略小于圆管内径的小球 A 以某一初速度冲进轨道，到达半圆轨 道最高点 M 时与静止于该处的质量与 A 相同的小球 B 发生碰撞，碰后两球粘在一起飞出 轨道，落地点距 N 为 2R。重力加速度为 g，忽略圆管内径，空气阻力及各处摩擦均不计， 求： （1）粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间 t； （2）小球 A 冲进轨道时速度 v 的大小。 答案：（1） 2 R g ，（2） 2 2gR 解析：（1）粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动，竖直方向分运动为自由落体运动，有 212 2R gt ①， 解得 2 Rt g  ② （2）设球 A 的质量为 m，碰 撞前速度大小为 v1，把球 A 冲进轨道最低点时的重力势能 定为 0，由机械能守恒定律知 2 2 1 1 1 22 2mv mv mgR  ③ 2011 全国高考物理试题解析集 155 设碰撞后粘合在一起的两球速度大小为 v2，由动量守恒定律知 1 22mv mv ④ 飞出轨道后做平抛运动，水平方向分运动为匀速直线运动，有 22R v t ⑤ 综合②③④⑤式得 2 2 2v gR 11．（18 分） 如图所示，两根足够长的光滑金属导轨 MN、PQ 间距为 l=0.5m，其电阻不计，两导 轨及其构成的平面均与水平面成 30°角。完全相同的两金属棒 ab、cd 分别垂直导轨放置， 每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为 0.02kg，电阻均为 R=0.1Ω，整 个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B=0.2T，棒 ab 在平行于导 轨向上的力 F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒 cd 恰好能保持静止。取 g=10m/s2，问： （1）通过 cd 棒的 电流 I 是多少，方向如何？ （2）棒 ab 受到的力 F 多大？ （3）棒 cd 每产生 Q=0.1J 的热量，力 F 做的功 W 是多少？ 答案：（1）1A，方向由 d 到 c，（2）0.2N，（3）0.4J 解析：（1）棒 cd 受到的安培力 cdF IlB ① 棒 cd 在共点力作用下平衡，则 sin30cdF mg  ② 由①②式代入数据解得 I=1A，方向由右手定则可知由 d 到 c。 （2）棒 ab 与棒 cd 受到的安培力大小相等 Fab=Fcd 对棒 ab 由共点力平衡有 sin30F mg IlB  ③ 代入数据解得 F=0.2N ④ （3）设在时间 t 内棒 cd 产生 Q=0.1J 热量，由焦耳定律可知 2Q I Rt ⑤ 设 ab 棒匀速运动的速度大小为 v，则产生的感应电动势 E=Blv ⑥ 2011 全国高考物理试题解析集 156 由闭合电路欧姆定律知 2 EI R  ⑦ 由运动学公式知，在时间 t 内，棒 ab 沿导轨的位移 x=vt ⑧ 力 F 做的功 W=Fx ⑨ 综合上述各式，代入数据解得 W=0.4J 12．（20 分） 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推 动了现代科学技术的发展。 （1）当今医学成像诊断设备 PET/CT 堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中， 常利用能放射电子的同位素碳 11 为示踪原子，碳 11 是由小型回旋加速器输出的高速质 子轰击氮 14 获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程。若碳 11 的半衰期τ为 20min， 经 2.0h 剩余碳 11 的质量占原来的百分之几？（结果取 2 位有效数字） （2）回旋加速器的原理如图，D1 和 D2 是两个中空的半径为 R 的半圆金属盒，它们 接在电压一定、频率为 f 的交流电源上，位于 D1 圆心处的质子源 A 能不断产生质子（初 速度可以忽略，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，D1、D2 置于与盒面垂直的磁感 应强度为 B 的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为 P，求输出时质 子束的等效电流 I 与 P、B、R、f 的关系式（忽略质子在电场中运动的时间，其最大速度 远小于光速） （3）试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径 r 的增大，同一盒中相 邻轨道的半径之差 r 是增大、减小还是不变？ 答案：（1）1.6% ，（2） 2 P BR f ，（3）随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半 径之差 r 减小 2011 全国高考物理试题解析集 157 解析：（1）核反应方程为 14 1 11 4 7 1 6 2N H= C+ He → ① 设碳 11 原有质量为 m0，经过 t=2.0h 剩余的质量为 mt，根据半衰期定义，有： 120 20 0 1 1 1.6%2 2 t tm m             ② （2）设质子质量为 m，电 荷量为 q，质子离开加速器时速度大小为 v，由牛顿第二定律 知： 2vqvB m R  ③ 质子运动的回旋周期为： 2 2R mT v qB    ④ 回旋加速器交变电源的频率与质子回旋频率相同，由周期 T 与频率 f 的关系可得： 1f T  ⑤ 设在 t 时间内离开加速器的质子数为 N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率 21 2N mv P t   ⑥ 输出时质子束的等效电流为： NqI t  ⑦ 由上述各式得 2 PI BR f 若以单个质子为研究对象解答过程正确的同样给分。 （3）方法一： 设 k（k∈N*）为同一盒子中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为 rk，rk+1 （rk>rk+1）， 1k k kr r r   ，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为 vk，vk+1，D1、D2 之间的电压为 U，由动能定理知 2 2 1 1 12 2 2k kqU mv mv  ⑧ 由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知 k k mvr qB  ，则 2 2 2 2 12 ( )2 k k q BqU r rm   ⑨ 整理得 2 1 4 ( )k k k mUr qB r r    ⑩ 2011 全国高考物理试题解析集 158 因 U、q、m、B 均为定值，令 2 4mUC qB  ，由上式得 1 k k k Cr r r     ⑾ 相邻轨道半径 rk+1，rk+2 之差 1 2 1k k kr r r     同理 1 2 k k k Cr r r     因为 rk+2> rk，比较 kr ， 1kr  得 1k kr r   说明随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差 r 减小 方法二： 设 k（k∈N*）为同一盒子中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为 rk，rk+1 （rk>rk+1）， 1k k kr r r   ，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为 vk，vk+1，D1、D2 之间的电压为 U 由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知 k k mvr qB  ，故 1 1 k k k k r v r v   ⑿ 由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量 kE qU  ⒀ 以质子在 D2 盒中运动为例，第 k 次进入 D2 时，被电场加速（2k﹣1）次 速度大小为 (2 1)2 k k qUv m  ⒁ 同理，质子第（k+1）次进入 D2 时，速度大小为 1 (2 1)2 k k qUv m  综合上述各式可得 1 1 2 1 2 1 k k k k r v k r v k     整理得 2 2 1 2 1 2 1 k k r k r k   ， 2 2 1 2 1 2 2 1 k k k r r r k      ， 2 1 1 2 (2 1)( ) k k k k rr k r r       同理，对于相邻轨道半径 rk+1，rk+2， 1 2 1k k kr r r     ，整理后有 2 1 1 +1 2 2 (2 1)( ) k k k k rr k r r        2011 全国高考物理试题解析集 159 由于 rk+2> rk，比较 kr ， 1kr  得 1k kr r   说明随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差 r 减小，用同样的方法也可得 到质子在 D1 盒中运动时具有相同的结论。 2011 全国高考物理试题解析集 160 2011 年普通高等学校招生全国统一考试 物理 海南卷 注意事项： 1. 本试卷分第 I 卷（选择题）和第 II 卷（非选择题）两部分，答卷前，考生务 必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2. 回答第 I 卷时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对用题目的答案标号 涂黑。如黑改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无 效。 3. 回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 4. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第 I 卷 一、单项选择题：本大题共 6 小题，每小题 3 分，共 18 分。在每小题给出的四个选项中， 只有一项是符合题目要求的。 1． 关于静电场，下列说法正确的是 A. 电势等于零的物体一定不带电 B. 电场强度为零的点，电势一定为零 C. 同一电场线上的各点，电势一定相等 D. 负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 答案：D 解析：考察电场和电势概念及其电场力做功与电势能的关系。接地带电导体电势为零， 但带有电荷，所以 A 错；两同种等量电荷连线中点处的场强为零，但电势并不为零，故 B 错；沿电场线电势降低，所以 C 错；负电荷沿电场线移动时克服电场力做功，电势能增 加，所以选 D。 2．如图，E 为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3 为定值电阻，S0、S 为开关，○V 与○A 分 别为电压表与电流表。初始时 S0 与 S 均闭合，现将 S 断开，则 A. ○V 的读数变大，○A 的读数变小 B. ○V 的读数变大，○A 的读数变大 C. ○V 的读数变小，○A 的读数变小 2011 全国高考物理试题解析集 161 D. ○V 的读数变小，○A 的读数变大 答案：B 解析：S 断开，相当于外电阻变大，总电流减小，故路端电压 U=E－Ir 增大，○V 的读数 变大。S 断开，使原来 R2 与 R3 并联的电阻变为 R3 的电阻，电阻变大了，R3 两端的电压 增大，电流增大，○A 的读数变大。 3．三个相同的金属小球 1、2、3 分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直 径。球 1 的带电量为 q，球 2 的带电量为 nq，球 3 不带电且离球 1 和球 2 很远，此时球 1、 2 之间作用力的大小为 F。现使球 3 先与球 2 接触，再与球 1 接触，然后将球 3 移至远处， 此时 1、2 之间作用力的大小仍为 F，方向不变。由此可知 A．n=3 B．n=4 C．n=5 D．n=6 答案：D 解析：设 1、2 距离为 R，则： 2 2 nqF R  ，3 与 2 接触后，它们带的电的电量均为： 2 nq ， 再 3 与 1 接触后，它们带的电的电量均为 ( 2) 4 n q ，最后 2 2 ( 2) 8 n n qF R  有上两式得： n=6 4．如图，墙上有两个钉子 a 和 b，它们的连线与水平方向的夹角为 45°，两者的高度差 为 l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于 a 点，另一端跨过光滑钉子 b 悬挂一质量为 m1 的重物。在绳子距 a 端 l/2 得 c 点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为 m2 的钩码，平 衡后绳的 ac 段正好水平，则重物和钩码的质量比 1 2 m m 为 A． 5 B．2 C． 5 2 D． 2 2011 全国高考物理试题解析集 162 答案：C 解析：如图所示，平衡后设绳的 BC 段与水平方向成α角，则： 2tan 2,sin 5    对 节点 C 分析三力平衡，在竖直方向上有： 2 1 sinm g m g  得： 1 2 1 5 sin 2 m m   ，选 C 5．如图，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物块正在沿斜面以速度 v0 匀速下滑，斜 劈保持静止，则地面对斜劈的摩擦力 A．等于零 B．不为零，方向向右 C．不为零，方向向左 D．不为零，v0 较大时方向向左，v0 较小时方向向右 答案：A 解析：斜劈和物块都处于平衡状态，物块对斜劈有向下的压力和沿斜面向上的摩擦力， 二力的合力与重力是平衡力，所以物块对斜面的作用力是竖直向下的，因此斜劈受到的 重力和物块对它的作用力都是竖直向下的，地面给斜劈的力只有竖直向上的支持力，所 以地面对斜劈的摩擦力为零。也可以对斜劈和物块整体受力分析，由于二者处于平衡状 态，受重力与地面的支持力，所以地面对斜劈的摩擦力为零，选 A。 6．如图，EOF 和 E O F   为空间一匀强磁场的边界，其中 EO∥ E O  ，FO∥ F O  ，且 EO⊥OF；OO 为∠EOF 的角平分析， OO 间的距离为 l；磁场方向垂直于纸面向里。 一边长为 l 的正方形导线框沿OO 方向匀速通过磁场，t=0 时刻恰好位于图示位置。规定 导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流 i 与时间 t 的关系图线可能正确的是 2011 全国高考物理试题解析集 163 答案：B 解析：本题可以从分析切割磁感线的有效长度来判断感应电流的大小。从图示位置到左 边框运动至 O/点，左边框切割磁感线，切割磁感线的长度变大，所以感应电流均匀增大 且方向为正；左边框再运动至 OO/中点过程，左边框切割磁感线，切割磁感线的长度不 变，所以感应电流为正，大小不变；左边框由 O O/中点再运动至 O（右边框在 O/）过程 中，左边框切割磁感线的长度在减小，右边框切割磁感线的长度在增大，当二者长度相 等时，回路中的电动势为零，所以这一过程中感应电流先减小到零后反向增大；以后右 边框再运动至 OO/中点过程，感应电流为负，大小不变；右边框再运动至 O 过程感应电 流减小至 0，图 B 正确。 二、多项选择题：本大题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分，在每小题给出的四个选面中， 有多个选项是符合题目要求的，全部选对的，得 4 分；选对但不全的，得 2 分；有选错 的，得 0 分。 7．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做 出了贡献。下列说法正确的是 A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D．焦耳发现了电流的热效应，定量经出了电能和热能之间的转换关系 答案：A B C 解析：考察物理学的发展史，选 ACD 8．一物体自 t=0 时开始做直线运动，其速度图线如图所示。下列选项正确的是 A．在 0～6s 内，物体离出发点最远为 30m B．在 0～6s 内，物体经过的路程为 40m 2011 全国高考物理试题解析集 164 C．在 0～4s 内，物体的平均速率为 7.5m/s D．在 5～6s 内，物体所受的合外力做负功 答案：B C 解析：在 0～6s 内，物体 5s 末离出发点最远， 此时物体的位移为 0 到 5s 这段时间内图 象所围成的面积 0 5 1 (2 5) 10 35( )2s m      ，A 选项错误。在 0 ~ 6s 内，物体经过的 路 程 为 0 5 6 35 5 40( )s s m     ， B 选 项 正 确 ； 在 ） ~4s 内 ， 物 体 的 平 均 速 率 0 4 4 1 (2 4) 102 7.5 /4 4 Sv m s       ，C 选项正确。5~6s 内，物体速度速度增大，动能 增大，由动能定理得物体所受的合外力做正功，D 选项错误。 9．一质量为 1kg 的质点静止于光滑水平面上，从 t=0 时起，第 1 秒内受到 2N 的水平外 力作用，第 2 秒内受到同方向的 1N 的外力作用。下列判断正确的是 A．0～2s 内外力的平均功率是 9 4 W B．第 2 秒内外力所做的功是 5 4 J C．第 2 秒末外力的瞬时功率最大 D．第 1 秒内与第 2 秒内质点动能增加量的比值是 4 5 答案：A D 解析：物体在第 1 秒内的加速度为 22 /m s ，在第 2 秒内的加速度为 21 /m s ，第 1 秒内的 位移为 1m，第 2 秒内的位移为 2.5m，故 0～2s 内合力做功为 1 1 2 2 4.5W F s F s J   ， 平均功率为 4.5 9 2 4 Wp W Wt    ，A 正确；第 1 秒内与第 2 秒内所做的功分别为： 2011 全国高考物理试题解析集 165 1 1 2F s J 、 2 2 2.5F s J ，动能的增量之比等于外力做功之比，所以第 1 秒内与第 2 秒 内质点动能增加量的比值是：4：5，B 错误，D 正确；由 P=Fv 得 1s 末、2s 末功率分别 为：4W、3W，C 错误。 10．空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界。一细束 由两种 粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从 O 点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电 荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列说法正 确的是 A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同 D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大 答案：B D 解析：在磁场中半径 mvr qB  运动时间： mt qB  （θ为转过圆心角），故 BD 正确，当 粒子从 O 点所在的边上射出的粒子时：轨迹可以不同，但圆心角相同为 1800，因而 AC 错 第 II 卷 本卷包括必考题和选 考题两部分，第 11 题~第 16 题为必考题，每个试题考生都必须 做答，第 17 题~第 19 题为选考题，考生根据要求做答。 三、填空题，本大题共 2 小题，每小题 4 分，共 8 分，把答案写在答题卡上指定的答题 处，不要求写出演算过程。 11．如图，理想变压器原线圈与－10V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡 a 和 b， 小灯泡 a 的额定功率为 0.3W ，正常发光时电阻为 30  可，已知两灯泡均正常发光，流 过原线圈的电流为 0.09A，可计算出原、副线圈的匝数比为_______，流过灯泡 b 的电流 为_______A。 2011 全国高考物理试题解析集 166 答案：10:3 0.2A 解析：副线圈电压 2 3a a aU U P R V   1 1 2 2 10 3 n U n U   ， 3b aU U V  由能量守恒得： 1 1 a b bU I P U I  代人数据得： 0.2bI A 12．2011 年 4 月 10 日，我国成功发射第 8 颗北斗导航卫星，建成以后北斗导航卫星系统 将包含多可地球同步卫星，这有助于减少我国对 GPS 导航系统的依赖，GPS 由运行周期 为 12 小时的卫星群组成，设北斗星的同步卫星和 GPS 导航的轨道半径分别为 1R 和 2R ， 向心加速度分别为 1a 和 2a ，则 1 2:R R =_______。 1 2:a a =_ ____。（可用根式表示） 答案： 3 4 3 2 4 解 析 ： 1 2 2T T  ， 由 2 2 2 4GMm m R maR T   得 ： 2 3 24 GMTR  ， 2 GMa R  因 而 ： 2 3 31 1 2 2 4R T R T       ， 2 3 1 1 2 2 4 4 a R a R       四．实验题。本大题共 2 小题，第 13 题 6 分，第 14 题 9 分，共 15 分。把答案写在答题 卡指定的答题处，不要求写出演算过程。 13．图 1 是改装并校准电流表的电路图，已知表头 的量程为 Ig=600 A 内阻为 Rg， 是标准电流表，要求改装后的电流表量程为 I=60mA。完成下列填空。 （1）图 1 中分流电阻 Rp 的阻值应为 （用 Ig、Rg 和 I 表示）。 2011 全国高考物理试题解析集 167 （2）在电表改装完成后的某次校准测量中， 表的示数如图 2 所示，由此读出流 过 电流表的电流为_______mA。此时流过分流电阻 RP 的电流为_______mA（保留 1 位小数） 答案：（1） 99 gR （2）49.5 49.0 解析：（1）电流表改装， 3 1 1 60 991 1600 10 g P g g g RR R RI I       （2）由图示可得，电流表读数为 49.5mA，实际上分流电阻和表头分流，由并联电 阻分流关系可得，此时流过分流电阻 RP 的电流为 99 49.5 49.0100RI mA   。 14．现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图 1 所示：水平桌面上固定一倾斜 的气垫导轨；导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为 M，左端由跨过轻 质光滑定滑轮的细绳与一质量为 m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上 B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间 t。用 d 表示 A 点到导轨低端 C 点的距离，h 表示 A 与 C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，s 表示 A ,B 两点的距离，将 遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过 B 点时的瞬时速度。用 g 表示重力加速度。 完成下列填空和作图； 2011 全国高考物理试题解析集 168 （1）若将滑块自 A 点由静止释放，则在滑块从 A 运动至 B 的过程中，滑块、遮光片与 砝码 组成 的系 统重 力势 能的 减小 量可 表示 为 。动 能的 增加 量可 表示 为 。若在运动过程中机械能守恒， 2 1 t 与 s 的关系式为 2 1 t = ________. (2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A 点）下滑，测量相应的 s 与 t 值， 结果如下表所示： 1 2 3 4 5 s（m） 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t（ms） 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43 1/t2（104s－2） 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 以 s 为横坐标， 2 1 t 为纵坐标，在答题卡上对应图 2 位置的坐标纸中描出第 1 和第 5 个数 据点；根据 5 个数据点作直线，求得该直线的斜率 k= ×104m-1·s-2 (保留 3 位有效数字)。 2011 全国高考物理试题解析集 169 由测得的 h、d、b、M 和 m 数值可以计算出 2 1 st  直线的斜率 k0，将 k 和 k0 进行比 较，若其差值在试验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律。 答案：（1） ( )h M m gsd  2 2 1 ( )2 bm M t  2 2 1 2( ) ( ) hM dm g st M m db   （2）如图 2.40 解析：（1）重力势能的减少量 ( )p h hE Mg s mgs M m gsd d      ， 到达 B 点的速度为 B bv t  ，动能的增加量 2 2 2 1 1( ) ( )2 2k B bE M m v M m t      。 若在运动过程中机械能守恒， p kE E   可得： 2 2 1 2( ) ( ) hM dm g st M m db   （2）利用图像可求得斜率为 2.40×104m-1·s-2。利用实验数据分别进行逐差法得直线 斜率为 2.399×104m-1·s-2，保留 3 位有效数字为 2.40×104m-1·s-2。 五、计算题：本大题共 2 小题，第 15 题 8 分，共 16 题 11 分，共 19 分。把解答写在答 题卡上指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。 15．如图，水平地面上有一个坑，其竖直截面为半圆。ab 为沿水平方向的直径。若在 a 点以初速度 0v 沿 ab 方向抛出一小球， 小球会击中坑壁上的 c 点。已知 c 点与水平地面 的距离为圆半径的一半，求圆的半径。 2011 全国高考物理试题解析集 170 解析一：设圆心为 O，在 odc 中，已知 1 2dc r ， 1 2oc r ，则 3od r ， (1 3)ad r  设圆半径为 r，质点做平抛运动，则： 0(1 3)x ad r v t    ① 21 1 2 2y r gt  ② ①②得： 2 0 4(7 4 3)r vg  解析二：连结 ac、bc，在 abc ， 090acb  ，所以有 2cd ad db  ，即： 2( ) (2 )2 r x r x  可得： (1 3)x r  ，依原题中图可知，式中只能取加号，即 (1 3)x r  0(1 3)x r v t   ① 21 1 2 2y r gt  ② ①②得： 2 0 4(7 4 3)r vg  16．如图，ab 和 cd 是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN 和 ' 'M N 是两根用细线连 接 的金属杆，其质量分别为 m 和 2m。竖直向上的外力 F 作用在杆 MN 上，使两杆水平 静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为 R，导轨间距为l 。整个装置处在磁感应强度 为 B 的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为 g。 在 t=0 时刻将细线烧断，保持 F 不变，金属杆和导轨始终接触良好。求 （1）细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比； （2）两杆分别达到的最大速度。 2011 全国高考物理试题解析集 171 解析：设某时刻 MN 和 ' 'M N 速度分别为 v1、v2。 （1）两金属杆所受的安培力大小相同，方向相反，MN 受安培力向下， M N 所受安培 力向上。 某时刻 MN 的加速度 1 3 2mg mg BIL BILa gm m m     同时刻 ' 'M N 的加速度 2 2 2 2 2 mg BIL BILa gm m m     因为任意时刻两加速之比总为 1 2 2 1 a a  ，所以： 1 2 2v v  ① （2）当 MN 和 ' 'M N 的加速度为零时，速度最大。对 ' 'M N 受力平衡： BIl mg ② EI R  ③ ， 1 2E Blv blv  ④，由①②③④得： 1 2 2 2 3 mgRv B l  、 2 2 23 mgRv B l  六、选考题：请考生在 17、18、19 三题中任选二题作答，如果多做，则按所做的第一、 二题计分。作答时用 2B 铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。计算题请写出的文字说 明、方程式和演算步骤。 17．模块 3-3 试题（12 分） （1）（4 分）关于空气湿度，下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母。 选对 1 个给 2 分，选对 2 个给 4 分；选错 1 个扣 2 分，最低得 0 分）。 A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小 C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示 D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 答案：B C 解析：当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，当人们感到干燥时，空气的相对 湿度一定较小，这是因为无论空气的绝对湿度多大，只要比饱和蒸汽压小得越多，液体 2011 全国高考物理试题解析集 172 就越容易变为蒸发，这时人身体上的分泌物液体越容易蒸发，人感觉就越干燥，选项 A 错误 B 正确；空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示，空气的相对湿度定义为 空气中所含水蒸气的压强与相同温度时水的饱和蒸汽压之比，选项 C 正确 D 错误。 （2）（8 分）如图，容积为 1V 的容器内充有压缩空气。容器与水银压强计相连，压强计 左右两管下部由软胶管相连。气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气 阀之间空气的体积为 2V 。打开气阀，左管中水银下降；缓慢地向上提右管，使左管中水 银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为 h。已知水银的密度为  ，大 气压强为 p0，重力加速度为 g；空气可视为理想气体，其温度不变。求气阀打开前容器 中压缩空气的压强 p1。 解 析 ：： 由 玻 马 定 律 ， 对 1v 中 气 体 有 ： 1 1 0 1( )p v p gh v   ， 对 2v 中 气 体 有 ： 0 2 0 2( )p v p gh v   又有： 1 2 1 2v v v v    ，由上三式可得：得 1 1 0 2 0 1 2( )( )p v p v p gh v v    求出： 1 2 0 1 1 1 ( )gh v v p vp v    18．模块 3-4 试题（12 分） （1）（4 分）一列简谐横波在 t=0 时的波形图如图所示。介质中 x=2m 处的质点 P 沿 y 轴方向做简谐运动的表达式为 y=10sin（5πt）cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是 ______（填入正确选项前的字母。选对 1 个给 2 分，选对 2 个给 4 分；选错 1 个扣 2 分， 最低得 0 分）。 A．周期为 4.0s B．振幅为 20cm 2011 全国高考物理试题解析集 173 C．传播方向沿 x 轴正向 D．传播速度为 10m/s 答案：C D 解析： 5  周期为： 2 0.4T s   ，由波的图像得：振幅 10A cm 、波长 4m  ， 故波速为 10 /v m sT   ，p 点在 t=0 时振动方向为正 y 方向，波向正 x 方向传播 （2）（8 分）一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记 P 离水面的高度为 h1=0.6m， 尾部下端 Q 略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端 1s =0.8m 处有一浮标，示意如图。一潜 水员在浮标前方 2s =3.0m 处下潜到深度为 2h =4.0m 时，看到标记刚好被浮标挡住，此处 看不到船尾端 Q；继续下潜△h=4.0m，恰好能看见 Q。求 （i）水的折射率 n； （ii）赛艇的长度 l。（可用根式表示） 2011 全国高考物理试题解析集 174 解析：（i）如图所示，设过 P 点光线，恰好被浮子挡住时，入射角、折射角分别为：α、 β则： 1 2 2 1 1 sin s s h    ①， 2 2 2 2 2 sin s s h    ②， sin sinn   ③ 由①②③得： 4 3n  （ii）潜水员和 Q 点连线与水平方向夹角刚好为临界角 C，则： 1 3sin 4C n   ④ 2 1 2 tan h hC s s l     ⑤ ， 由④⑤得： 8 7( 3.8) 3.33l m m   19．模块 3-5 试题（12 分） （1）（4 分）2011 年 3 月 11 日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。 在泄露的污染物中含有 131I 和 137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有 危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映 131I 和 137Cs 衰变过程，它们分别是 2011 全国高考物理试题解析集 175 _______和__________（填入正确选项前的字母）。131I 和 137Cs 原子核中的中子数分别是 ________和_______. A． 137 1 1 56 0X Ba n  B． 131 0 2 54 1X Xe e  C． 137 0 3 56 1X Ba e  D． 131 1 4 54 1X Xe p  答案：B、C 78 82 解析：由质量数和核电荷数守恒可以得出 1X 、 2X 、 3X 、 4X 的质量数分别为 138、131、 137 和 132，核电荷数分别为 56、53、55 和 55，所以 2X 是 131I， 3X 是 137Cs，正确选项 B C 。 2X 和 3X 中的中子数分别为 78 和 82，所以 131I 和 137Cs 原子核中的中子数分别 78 和 82. （2）（8 分）一质量为 2m 的物体 P 静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中 ab 为粗糙的水平面，长度为 L；bc 为一光滑斜面，斜面和水平面通过与 ab 和 bc 均相切的 长度可忽略的光滑圆弧连接。现有一质量为 m 的木块以大小为 v0 的水平初速度从 a 点向 左运动，在斜面上上升的最大高度为 h，返回后在到达 a 点前与物体 P 相对静止。重力加 速度为 g。求 （i）木块在 ab 段受到的摩擦力 f； （ii）木块最后距 a 点的距离 s。 解析：（i）设木块和物体 P 共同速度为 v,两物体从开始到第一次到达共同速度过程由动量 和能量守恒得： 0 ( 2 )mv m m v  ① ， 2 2 0 1 1 ( 2 )2 2mv m m v mgh fL    ② 由①②得： 2 0( 3 ) 3 m v ghf L  ③ （ii）木块返回与物体 P 第二次达到共同速度与第一次相同（动量守恒）全过程能量守恒 得： 2011 全国高考物理试题解析集 176 2 2 0 1 1 ( 2 ) (2 )2 2mv m m v f L s    ④ 由②③④得： 2 0 2 0 6 3 v ghs Lv gh   2011 全国高考物理试题解析集 177 2011 年台湾省物理指定科目考试试卷 第壹部分：选择题（占80分） 一、单选题（60分） 说明：第 1 题至第 20 题，每题 5 个选项，其中只有 1 个是最适当的选项，画记在答案卡 之 “选择题答案区”。各题答对得 3 分，未作答、答错、或画记多于 1 个选项者，该题 以零分计算。 1.一条长度为 5.0 公尺、两端固定的绳上所形成的驻波，其示意图如图 1。此驻 波是由波形相同，但行进方向相反的二波重迭而成，此二波的波长为何？ (A)1.0 (B)1.5 (C)2.0 (D)2.5 (E)3.0 公尺。 2.下列有关热的叙述何者正确？ (A)当两物体接触时，热量一定由温度高的物体流向温度低的物体 (B)互相接触的两物体在达到热平衡后，一定含有相同的热量 (C)温度高的物体比温度低的物体一定含有更多的热量 (D)物体吸收热量之后，其温度一定会升高 (E)热容量的因次与能量的因次相同 3.一个物体挂在弹簧下，如图 2 所示。当物体沿铅直方向振动时，其质心位置的 最高点为甲，最低点为戊，且物体的质心在甲点时，弹簧的长度大于其自然长度。 在振动过程中，弹簧作用在此物体上的力在哪一点最小？ (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊。 4.假设系住高空弹跳者的绳索可近似为质量可忽略的理想弹簧，而空气阻力亦可 忽略。一弹跳者甲自高处铅直落下，最后以频率 f 作上下的小振幅简谐振荡。若 换成一个体重为甲的 2 倍之弹跳者乙，以同一绳索重复相同的过程，则乙最后作 简谐振荡的频率为下列何者？ 2011 全国高考物理试题解析集 178 (A) 2 f (B) 2 f (C) f (D) 2 f (E) 2 f 。 5.质量为 2000 公斤的轿车，原本在水平地面上以等速度前进，接着驾驶急踩煞 车，使车轮迅速停止转动，在车轮不转的情况下，轿车随即减速滑行至静止。若 地面与轮胎间的动摩擦系数为 0.4，且取重力加速度 10g  2/公尺 秒 ，则减速滑行 时的加速度量值为多少？ (A)0 (B)0.4 (C)4 (D)80 (E)800 2/公尺 秒 6.原来静止于高处的质点，在时间 0t  时沿水平方向被抛射出去，假设在其后的 运动过程中仅受重力作用，且重力加速度为定值。在质点落地前，其动量的量值 p 随时间 t 的变化，可用图 3 中的哪一条图线来描述？ (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁 (E)戊。 7.已知某行星自转周期为 T，半径为 R。环绕它的某一卫星之圆轨道半径为 32R， 绕行周期为 8T。则环绕该行星运行的同步卫星，其圆轨道半径应是多少？ (A)16R (B)8R (C)4R (D) 8R (E) 2R 。 8.一个半径 R、没有大气的星球，在其表面处的重力加速度为 g。若由该星球表 面以 v gR 的初速，垂直向上发射一个没有推进力的物体，则此物体上升的最 高点与星球表面的距离，为下列何者？ (A) 4 R (B) 2 R (C) R (D) 3 2 R (E)2R。 9. 如图 4 所示，水平光滑桌面上的甲球向右等速滑行，过程中无滚动，接着与 静置于桌边的乙球作正向（面）弹性碰撞。碰撞后两球各自落于水平地面上，落 地过程中两球仅受重力。已知甲、乙两球半径相同，质量分别为 2m 及 m，落地 点与铅直桌边底部的水平距离分别为 P 和 Q，则 P Q 之值为何？ 2011 全国高考物理试题解析集 179 (A)2 (B)1 (C) 1 2 (D) 1 4 (E) 1 8 。 10. X 、 Y 、 Z 三根上方开口的垂直管子，管内半径之比为 1：2：1，底部由一 水平导管连接成连通管，注入水后以质量可忽略的活塞封盖着，并将质量为 XM 、 YM 和 ZM 的物体依序置于 X 、 Y 、 Z 三管的活塞上，此时三者的液面等高。当 施一外力 F 于 XM 上时， X 、Y 、 Z 三根管子的液面高度分别为 h、2h 和 2h，如 图 5 所示。若水的密度为 d，重力加速度为 g，则下列选项何者正确？ (A)外力 F 对 X 管液面产生的压力为 1 2 dgh (B)外力 F 对 X 管液面产生的压力为 dgh (C)外力 F 对 X 管液面产生的压力为 2dgh (D) XM ： YM ： ZM =1：2：1 (E) XM ： YM ： ZM =1：8：1。 11～12 题为题组 如图 6 所示，一光束由甲介质进入乙介质，再进入丙介质， 1 、 2 与 3 为该光束 与各界面的夹角。已知丙介质为空气，其折射率为 1。 2011 全国高考物理试题解析集 180 11. 当 1 45   ， 2 60   ， 3 30   时，甲、乙两介质的折射率 n甲 、 n乙 分别为下 列何者？ (A) 1 2 n 甲 ， 1 3 n 乙 (B) 2n 甲 ， 3n 乙 (C) 1 2n 甲 ， 1 3n 乙 (D) 2n 甲 ， 3n 乙 (E) 3 2n 甲 ， 3n 乙 12.若光束在乙、丙间的界面发生全反射，则 1sin 的范围为下列何者？ (A) 1 1sin 2   (B) 1 1sin 3   (C) 1 2sin 3  (D) 1 1sin 3   (E) 1 1sin 2   。 13. 以波长为  的平行光，垂直入射单狭缝作绕射实验。单狭缝的上端为甲，下 端为乙，如图 7 的示意图所示。若图中屏幕距狭缝极远，且屏幕上 P 点为第二暗 纹，则甲、乙二点到 P 点的光程差为下列何者？ (A) 2  (B)  (C) 3 2  (D) 2 (E) 5 2  。 14.有两个形状与大小完全相同的实心圆柱体，分别由纯硅与甲材质作成，下表 为两圆柱体的温度、电阻及施加于其两端的电压关系。已知在 20 C 时纯硅的电 阻率约为纯锗的 5000 倍，则甲材质在常温下最可能是下列何者？ 圆柱材质 温度 圆柱两端电压 圆柱电阻 纯硅 20 C 10V 1000 k 甲材质 20 C 10V 5  甲材质 100 C 10V 3  2011 全国高考物理试题解析集 181 (A)超导体 (B)绝缘体 (C)金属导体 (D)纯锗半导体 (E) P 型或 N 型半导体。 15. 五位同学谈到他们最敬佩的科学家在近代物理上的贡献： 甲同学说：“普朗克首提量子论，完整解释黑体辐射能量分布的实验结果，开启 近代物理研究之门” 乙同学说：“拉瑟福德由α粒子的散射实验，发现了原子核内的中子与质子，使人 类对原子核结构的了解更为深入” 丙同学说：“仑琴发现 X 射线，对近代科学的发展及医学上的应用，贡献极大” 丁同学说：“波耳依据德布罗依的物质波假说，提出氢原子角动量与能量的量子 化，使人类对原子结构的了解跨进一大步” 戊同学说：“爱因斯坦不但以光量子说完美解释光电效应的实验结果，又提出相 对论，开启近代物理的新页 以上五位同学的谈话内容，正确的为哪几位？” (A)仅有戊 (B)仅有甲、丙 (C)仅有甲、丙、戊 (D)仅有甲、乙、丙、戊 (E) 甲、乙、丙、丁、戊。 16. 日本福岛核电厂因大地震及海啸而产生核灾变，凸显核能发电与其安全使用 在现代生活上的重要性。235 92 U 原子核吸收热中子后产生核分裂，分裂后减损的质 量转换成能量而可用来发电。下列有关核能基本知识的相关叙述，何者正确？ (A)核衰变产生的γ射线、α与β粒子，穿透物质能力的顺序为γ>β>α (B) 235 92 U 原子核吸收热中子后，每次核分裂后仅可释出 1 个中子 (C) 235 92 U 原子核分裂后的碎片不再具有放射性 (D)太阳辐射的能量主要来自核分裂反应 (E) 235 92 U 约占天然铀元素中的 99%。 17～18 题为题组 有一个半径为 10.0 公分的金属球体，远离其它导体，而可将其表面的正电荷近 似为均匀分布，经测得其表面与地面间的电位差为 31.0 10 伏特。已知库仑常数 99 10k   牛顿．公尺 2 /库仑 2 。 17. 此带电金属球在距其球心 1.0 公分处的电场量值为多少伏特/公尺？ (A)0 (B) 21.0 10 (C) 31.0 10 (D) 41.0 10 (E) 51.0 10 。 18. 此金属球上所带的电量大小约为多少库仑？ 2011 全国高考物理试题解析集 182 (A) 41 10 (B) 51 10 (C) 61 10 (D) 71 10 (E) 81 10 。 19. 如图 8 所示，一条细长的直导线与水平桌面垂直，桌面上平放的小磁针沿桌 面到导线的距离 R=10 公分。设导线未通电流时，小磁针保持水平且其 N 极指向 北方；而当导线上的直流电流为 I 时，小磁针 N 极与北方的夹角为 。当 R 改为 20 公分时，若欲使小磁针 N 极与北方的夹角仍为 ，则导线的电流大小必须调 整成下列何者？ (A) 4 I (B) 2 I (C)I (D)2I (E)4I。 20. 如图 9 所示，xy 平面上有一半径为 a 的圆形细线圈，其上的电荷线密度 （即 每单位长度的电量）均相同。当线圈以  的等角速度绕通过圆心且垂直 xy 平面 的转轴转动时，则线圈上所产生的电流 I 为下列何者？ (A) a  (B) a (C) 2 a   (D) a  (E) 2 a  。 二、多选题（20分） 说明： 第 21 题至第 24 题，每题有 5 个选项，其中至少有 1 个是正确的选项，选出正 确选项画记在答案卡之「选择题答案区」。各题之选项独立判定，所有选项均答对者，得 5 分；答错 1 个选项者，得 3 分，答错 2 个选项者，得 1 分，所有选项均未作答或答错 多于 2 个选项者，该题以零分计算。 2011 全国高考物理试题解析集 183 21. 某人于无风的状态下在水平路面上沿一直线骑脚踏车。若轮胎与路面间的静 摩擦系数大于动静摩擦系数，则下列有关其骑车过程的叙述，哪些是正确的？ (A)以不同的等速行进时，车速愈快愈费力，主要是须要克服来自空气的阻力 (B)如果考虑的系统包括人和脚踏车，则脚踏车行进时，系统的动量是守恒的 (C)脚踏车行进时，地面与轮胎间的正向力，对人和脚踏车构成的系统并不作功 (D)脚踏车行进时，地面与轮胎间如有滑动，则动摩擦力对人和脚踏车构成的系 统并不作功 (E)如果考虑的系统包括人、脚踏车和地球，则脚踏车在加速、减速时，整个系 统的力学能是守恒的。 22.图 10 为某生作“波以耳定律”实验，以密闭容器内气体压力 P 为纵坐标，体 积 V 的倒数为横坐标所作的数据图，在 1、2、3 三种不同的状况下，得到斜率不 同的图形。若以 1n 、 2n 、 3n 与 1T 、 2T 、 3T 分别代表三种情况下的气体分子莫耳数 与气体温度，则下列有关容器内气体状态的叙述，哪些是正确的？ (A)若温度 1T = 2T = 3T ，则气体分子莫耳数的关系为 1n < 2n < 3n (B)若温度 1T = 2T = 3T ，则气体分子莫耳数的关系为 1n > 2n > 3n (C)若莫耳数 1n = 2n = 3n ，则气体温度的关系为 1T > 2T > 3T (D)若莫耳数 1n = 2n = 3n ，则气体温度的关系为 1T < 2T < 3T (E)若温度一定，且莫耳数一定，则气体的压力 P 与体积 V 成反比。 23. 一螺线管置于一固定金属板的正上方一小段距离处，螺线管通有电流 I，电 流方向如图 11 所示。下列哪些情况，可使金属板产生逆时针方向（如图）的感 应涡电流？ 2011 全国高考物理试题解析集 184 (A)电流 I 及螺线管的位置均不变动 (B)螺线管不动，但其电流 I 逐渐增大 (C)螺线管不动，但其电流 I 逐渐减小 (D)电流 I 不变，但使螺线管垂直向下移动 (E)电流 I 不变，但使螺线管垂直向上移动。 24. 有一光电效应实验，以不同频率 f 的光入射同一金属表面，并测量与各频率 对应的截止电压 sV ，所得结果如图 12 所示，若 h 代表普朗克常数， e 代表电子 电荷，下列叙述哪些是正确的？ (A)截止电压 sV 对光频率 f 的关系为一直线，其斜率为 h e (B)截止电压 sV 对光频率 f 的关系为一直线，其斜率为 eh (C)若入射光的频率为 143 10 赫，则需较长时间照射方能产生光电子 (D)若入射光的频率为 145 10 赫，则即使光强度很弱，光电子仍能立即产生 (E)截止电压 sV 对光频率 f 的关系为一直线，且此直线与横轴的交点为 0f ，则该 金属的功函数为 0hf 。 第贰部分：非选择题（占20分） 2011 全国高考物理试题解析集 185 说明： 本大题共有二题，作答务必使用笔尖较粗之黑色墨水的笔书写，且不得使用铅 笔。答案必须写在「答案卷」上，并于题号栏标明题号（一、二）与子题号（1、2、3…）。 作答时不必抄题，但必须写出计算过程或理由，否则将酌予扣分。每题配分标于题末。 一、某生在物理实验室作「气柱的共鸣」实验，仪器装置如图 13 所示，包括铅 直竖立的细玻璃圆筒、储水器、连通管、支架、音叉、击槌、橡皮筋等。细玻璃 圆筒的管长约 75 公分，其上并附有刻度尺，且玻璃圆筒的管口位置刻度为零。 将频率为 620 赫的振动音叉置于管口上方，再上下移动储水器以调整玻璃圆筒中 的水面高低，实验上测得产生共鸣的水面刻度有三，分别为 13.0、41.0 与 69.0 公分。 1. 依据题目所给定的产生共鸣时水面刻度的实验数据，在答案卷作图区画出玻 璃圆筒中空气分子的位移出现波腹与波节的位置，并标示其刻度。（4 分） 2. 依据题目所给定的产生共鸣时水面刻度的实验数据，计算当时的声速。（3 分） 3. 若使用某一音叉却始终无法找到任何共鸣的位置，应该是什么原因造成的？ （3 分） 二、 有一个斜角为 、长度为 L 的固定斜面，其底端设有一与斜面垂直的墙 面，如图 14 所示。一个质量为 m 的小木块从斜面上端滑下，其初速度为零。小 木块滑至斜面底端与墙面发生弹性碰撞，设小木块与斜面间的动摩擦系数为μ， 重力加速度为 g。 1. 求小木块从斜面上端滑到斜面底端时，碰撞前瞬间的动能。（4 分） 2. 计算第一次碰撞墙面后，小木块沿斜面向上滑行的加速度。（3 分） 3. 计算第一次碰撞墙面后，小木块沿斜面向上滑行的最大距离。（3 分） 2011 全国高考物理试题解析集 186 答 案 第壹部分：选择题 一、单选题 1.C 2.A 3.A 4.D 5.C 6.E 7.B 8.C 9.D 10.B 11.E12.B 13.D 14.E15.C 16.A 17.A 18.E19.D 20.B 二、多选题 21.AC 22.BCE 23.BD 24.ADE 第贰部分：非选择题 一、1. 见解析 2. 347m/s 3.见解析 二、1. mgL （sin cos   ） 2. sin cosg g   3. sin cos sin cos L        第壹部分：选择题 一、单选题 1. 解析：相邻两节点距离为 5 12 5     2  (m) 2. 解析：(B)热平衡时，有相同温度。 (C)不一定，还要比较两者热容量大小。 (D)不一定，物体发生相变时，温度不变。 (E)能量因次=热容量因次×温度因次，故(E)错误。 3. 解析：甲点时，弹簧长度大于其自然长度，故甲点之弹簧伸长量最小，因此甲 点弹力最小。 4. 解析： 1 1 1 2 2 kf T mm k      设甲、乙质量分别为 m、2m，弹力常数为 k，则 2011 全国高考物理试题解析集 187 1 2 1 2 2 kf m kf ' m         甲： 乙：  2 ff '  5. 6. 解 析 ： 车 轮 不 转 的 情 况 下 减 速  车 轮 受 动 摩 擦 力 作 用 ， 动 摩 擦 力 k k kf N mg   ，则 加速度量值 0.4 10 4k k k f mga gm m        (m/s 2 ) 6.解析：设物体质量 m，初速 0v ，飞行过程 0x y v v v gt    ，则 2 2 2 2 2 0x yv v v v g t    故 2 2 2 0p mv m v g t   ，因此 p t- 关系图为戊。 7. 解析：同步卫星周期 = 行星自转周期 = T 可利用克卜勒行星运动第三定律，比较该卫星与同步卫星之关系，即 3 2 1 1 3 2 2 2 R T R T   3 2 3 2 (32 ) (8 )R T R' T   8R' R 8.解析：地表 2 GMg R  ，则物体初速 2 GM GMv gR R RR     由力学能守恒定律 E E地表 最高點  21 02 ( )GMm GM GMmmR R R h      h R 9.解析：设碰撞前甲球速度 1v ，碰撞后瞬间甲、乙两球速度分别为 1v ' 、 2v ' 则两球发生弹性碰撞后 1 1 1 2 1 1 2 1 2 3 2 2 4 2 3 m mv ' v vm m mv ' v vm m          碰撞后两球有相同飞行时间，设其值为 t，则 1 2 1 4 v ' tP Q v ' t   10. 解析：三管半径比为 1：2：1  三管截面积比为 1：4：1  设三管截面积分 别为 A、4A、A (D)(E)将质量 XM 、 YM 、 ZM 依序置于活塞上，液面等高 2011 全国高考物理试题解析集 188  三物体产生相同压力  4 X Y ZM g M g M g A A A   XM ： YM ： ZM = 1：4：1 (A)(B)(C)令三者质量分别为 M、4M、M，如图 X YP P  4 4 F Mg Mg dghA A     F dghA  11. 解析： 1 45  ， 2 60   ， 3 30   ，则光折射之入射角及折射角如图所示 由折射定律，则 光由甲→乙： sin 45 sin30n n  甲 乙 光由乙→丙： sin30 sin601n   乙 可得 3 2n 甲 ， 3n 乙 12. 解析：由折射定律，则光由甲→乙： 1 2 3 sin(90 ) 3 sin(90 )2         …… 光由乙→丙发生全反射： 23 sin(90 ) 1 sin90      …… 由 、  1 3 sin(90 ) 12      1 2cos 3  则 2 1 1 2 1sin 1 cos 1 3 3       13. 解析：屏幕上 P 点暗纹条件：狭缝两端至 P 点光程差 n ( 1, 2, 3,n  ……)，因 P 点为第二暗纹，故光程差 2 。 14. 解析：(A)因甲材质电阻并非零，故非超导体。 2011 全国高考物理试题解析集 189 (B)20 C 时甲材质电阻为 5 奥姆，故非绝缘体。 (C)甲材质温度由 20 C 升至 100 C ，其电阻变小，故非金属导体。 (D) 3 51000 10 ( ) 2 105( )     （倍），故甲材质电阻为纯硅电阻的 52 10 倍，不是纯锗 半导体。 (E)因甲材质导电性佳，且温度升高电阻变小，故可能为 P 型或 N 型半导体。 15.解析：乙：错误，拉瑟福德的α粒子散射实验，仅发现原子核，未发现内部的 中子与质子。 丁：错误，波耳提出氢原子角动量与能量的量子化假说，其假说并非来自德布罗 依的物质波。 16.解析：(B) 235 92 U 原子核吸收慢中子后，每次核分裂可能释出 2～3 个中子。 (C)核分裂后的产物仍具有放射性。 (D)太阳辐射能量来自核熔合。 (E)天然的铀元素主要为 238 92 U 。 17. 解析：带电金属球内部电场为零。 18.解析： kQV R  3 8 9 10 0.1 1.1 10 9 10 VRQ k      (C) 19.解析：当 R 由 10 公分改为 20 公分，磁针 N 极偏转角度仍为 。  两次实验，磁针摆放位置有相同磁场，由 0 2 IB R   ，则 0 0 2 0.1 2 0.2 I I'      2I' I 20. 解析：总电量 2Q a   ，则 2 2 Q aI aT        二、多选题 21. 解析：(B)错，因脚踏车不一定等速度运动，其动量可能不守恒。 (D)错，有滑动时，动摩擦力对物体有作功。 (E)错，加速及减速都要靠摩擦力，而摩擦力并非保守力，故系统力学能不守恒。 22. 解析： PV nRT  1P nRT V  ，则 1P V - 图之斜率 nRT 。 2011 全国高考物理试题解析集 190 (A)(B)若 T 相等，则斜率愈大  n 愈大，故 1n > 2n > 3n 。 (C)(D)若 n 相等，则斜率愈大  T 愈大，故 1T > 2T > 3T 。 (E)此即波以耳定律，故正确。 23. 解析：由电流 I 的方向可知螺线管产生向下的磁通量， 依冷次定律，增加 该磁通量，可使下方金属板产生 逆时针方向的应电流，因(B)(D)均可增加向下之磁通量，故正确。 24. 解析：(A)(B) shf eV W   s h WV fe e  ，故斜率为 h e 。 (C)由图知低限频率 14 0 3.5 10f   (Hz)，故以 143 10 赫之光子入射，不可能产生光 电子。 (D)入射光子频率 145 10 赫大于低限频率 0f ，必可立即打出光电子。 (E) s h WV fe e  ，故 sV 与 f 的关系为一直线，若 0sV  ，且横轴截距 0f ，代入上 式  0W hf 第贰部分：非选择题 一、 1.解析：因水面在 13.0、41.0、69.0 公分处有共鸣， 故在 13.0、41.0、69.0 公 分处为波节位 置，则如图，管内形成驻波，在 27.0、55.0 公分处为波腹位置。 2.解析： 41.0 13.02     56.0  (cm) 0.560 (m)，则 0.560 620 347v f    (m/s) 2011 全国高考物理试题解析集 191 3.解析：气柱共鸣有最低频，则 1 347 2312 2 0.75 nvf     (Hz)，若音叉频率低于 231 赫， 则无法使气柱共鸣。 二、 1.解析：下滑力 sinF mg  ，动摩擦力 coskf mg  ，由功能定理，则 kW E   ( ) 0k kF f L E    ( sin cos ) kmg mg L E     (sin cos )kE mgL     2.解析：小木块向上滑行时，受下滑力 F 及动摩擦力 kf 作用，如图所示。 则 sin cosF mg mga m m    合力 sin cosg g    3.解析：由小题 1，则 21 (sin cos )2 mv mgL      2 2 (sin cos )v gL     则在上滑过程，可得 2 20 2v aS   2 2 (sin cos ) 2 2( sin cos ) v gLS a g g          sin cos sin cos L       