2014年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷） 物理

2014年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷） 物理

‎2014年高考江苏物理试题 一、单项选择题:本题共 5 小题,每小题 3 分,共计 15 分. 每小题只有一个选项符合题意.‎ ‎1 . 如图所示,一正方形线圈的匝数为 n,边长为 a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中. 在 Δt 时间内,磁感应强度的方向不变,大小由 B 均匀地增大到 2 B.在此过程中,线圈中产生的感应电动势为 ‎( A) 　　 ( B) ‎ ‎ ( C) 　 　 ( D) [ K]‎ ‎2 . 已知地球的质量约为火星质量的 10 倍,地球的半径约为火星半径的 2 倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为Com]‎ ‎( A)3 . ‎5 km / s ( B)5 . ‎0 km / s ( C)17 . ‎7 km / s ( D)35 . ‎2 km / s ‎3 . 远距离输电的原理图如图所示, 升压变压器原、 副线圈的匝数分别为 n1、 n2, 电压分别为U1、U2,电流分别为 I1、I2,输电线上的电阻为 R. 变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是 ‎( A) ‎ ‎( B) ‎ ‎( C) ‎ ‎( D) ‎ ‎4 . 如图所示,一圆环上均匀分布着正电荷, x 轴垂直于环面且过圆心 O. 下列关于 x 轴上的电场强度和电势的说法中正确的是 ‎( A) O 点的电场强度为零,电势最低 ‎( B) O 点的电场强度为零,电势最高 ‎( C) 从 O 点沿 x 轴正方向,电场强度减小,电势升高 ‎( D) 从 O 点沿 x 轴正方向,电场强度增大,电势降低 ‎5 . 一汽车从静止开始做匀加速直线运动, 然后刹车做匀减速直线运动,直到停止. 下列速度 v 和位移 x 的关系图像中,能描述该过程的是 二、多项选择题:本题共 4 小题,每小题 4 分,共计 16 分. 每小题有多个选项符合题意. 全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,错选或不答的得 0 分.‎ ‎6 . 为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验. 小锤打击弹性金属片,A 球水平抛出,同时 B 球被松开,自由下落. 关于该实验,下列说法中正确的有 ‎( A) 两球的质量应相等 ‎( B) 两球应同时落地 ‎( C) 应改变装置的高度,多次实验 ‎( D) 实验也能说明 A 球在水平方向上做匀速直线运动 ‎7 . 如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来. 若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有 ‎( A) 增加线圈的匝数 ‎( B) 提高交流电源的频率 ‎( C) 将金属杯换为瓷杯 ‎( D) 取走线圈中的铁芯[来]‎ ‎8 . 如图所示,A、B 两物块的质量分别为 ‎2 m 和 m, 静止叠放在水平地面上. A、B 间的动摩擦因数为μ,B 与地面间的动摩擦因数为μ. 最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为 g. 现对 A 施加一水平拉力 F,则 ‎( A) 当 F < 2 μmg 时,A、B 都相对地面静止 ‎( B) 当 F = μmg 时, A 的加速度为μg ‎( C) 当 F > 3 μmg 时,A 相对 B 滑动 ‎( D) 无论 F 为何值,B 的加速度不会超过μg ‎9 . 如图所示,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为 I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小 B 与 I 成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为 IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压 UH 满足:,式中 k 为霍尔系数,d 为霍尔元件两侧面间的距离. 电阻 R 远大于 RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则 ‎( A) 霍尔元件前表面的电势低于后表面 ‎( B) 若电源的正负极对调,电压表将反偏 ‎( C) IH 与 I 成正比 ‎( D) 电压表的示数与 RL 消耗的电功率成正比 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.‎ ‎【 必做题】‎ ‎10 . (8 分) 某同学通过实验测量一种合金的电阻率.‎ ‎(1 ) 用螺旋测微器测量合金丝的直径. 为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧题 10 -1 图所示的部件　 ▲　 ( 选填“ A” 、“ B” 、“ C” 或“ D” ) . 从图中的示数可读出合金丝的直径为▲　 mm.‎ ‎(2 ) 题 10 -2 图所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出. 合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化. 由此可以推断:电路中　 ▲　 ( 选填图中表示接线柱的数字) 之间出现了　 ▲　 ( 选填“ 短路” 或“ 断路” ) .‎ ‎　 　 　 　 　‎ ‎ (3 ) 在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为 2 . 23 V 和38 mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为 58 . 7 Ω. 为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进? 请写出两条建议.‎ ‎___________________________________________________________________________________________.‎ ‎11 . (10 分) 小明通过实验验证力的平行四边形定则.‎ ‎(1 ) 实验记录纸如题 11 -1 图所示,O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力 F1和 F2 的方向分别过 P1 和 P2 点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力 F3 的方向过 P3 点. 三个力的大小分别为:F1= 3 . 30 N、F2= 3. 85 N 和 F3= 4 . 25 N. 请根据图中给出的标度作图求出 F1 和 F2 的合力.[来]‎ ‎(2 ) 仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果. 他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度, 发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响.‎ ‎　 实验装置如题 11 -2 图所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于 O 点,下端 N 挂一重物. 用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N,在白纸上记录下N 的轨迹. 重复上述过程,再次记录下 N 的轨迹.‎ ‎　 两次实验记录的轨迹如题 11 -3图所示. 过 O 点作一条直线与轨迹交于 a、 b 两点, 则实验中橡皮筋分别被拉伸到 a 和 b 时所受拉力 Fa、Fb 的大小关系为　 ▲　 .‎ ‎(3 ) 根据(2 ) 中的实验,可以得出的实验结果有哪些? ( 填写选项前的字母)‎ ‎( A) 橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 ‎( B) 两次受到的拉力相同时,橡皮筋第 2 次的长度较长 ‎( C) 两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第 2 次受到的拉力较大 ‎( D) 两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大 ‎(4 ) 根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项.‎ ‎12 . 【 选做题】 本题包括 A、B、C 三小题,请选定其中两小题,并在相应的答题区域内作答. 若多做,则按 A、B 两小题评分.‎ A. [ 选修 3 -3 ] (12 分)‎ ‎　 　 一种海浪发电机的气室如图所示. 工作时,活塞随海浪上升或下降,改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭. 气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电. 气室中的空气可视为理想气体.‎ ‎(1 ) 下列对理想气体的理解,正确的有　 ▲　 .‎ ‎( A) 理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型 ‎( B) 只要气体压强不是很高就可视为理想气体 ‎( C) 一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关 ‎( D) 在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律 ‎(2 ) 压缩过程中,两个阀门均关闭. 若此过程中,气室中的气体与外界无热量交换,内能增加了 3 . 4 ×104J,则该气体的分子平均动能　 ▲　 ( 选填“ 增大” 、“ 减小” 或“ 不变” ) ,活塞对该气体所做的功　 ▲　 ( 选填“ 大于” 、“ 小于” 或“ 等于” )3 . 4 ×104J.‎ ‎(3 ) 上述过程中, 气体刚被压缩时的温度为 ‎27 ℃‎, 体积为 0 . ‎224 m3‎, 压强为 1 个标准大气压. 已知 1 mol 气体在 1 个标准大气压、‎0℃‎ 时的体积为 22 . ‎4 L, 阿伏加德罗常数NA= 6 . 02 ×1023mol-1. 计算此时气室中气体的分子数. ( 计算结果保留一位有效数字)‎ B. [ 选修 3 -4 ] (12 分)‎ ‎(1 ) 某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到题 12 B - 1 ( 甲) 图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如题 12 B - 1 ( 乙) 图所示. 他改变的实验条件可能是　 ▲　 .]‎ ‎( A) 减小光源到单缝的距离 ‎( B) 减小双缝之间的距离 ‎( C) 减小双缝到光屏之间的距离 ‎( D) 换用频率更高的单色光源 ‎(2 ) 在“ 探究单摆的周期与摆长的关系” 实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计时,将记录的这段时间作为单摆的周期. 以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正.[来 ‎___________________________________________________________________________________________.‎ ‎(3 ) Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒, 这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉. 电子显微镜下鳞片结构的示意图见题 12 B - 2 图. 一束光以入射角 i 从 a 点入射,经过折射和反射后从 b 点出射. 设鳞片的折射率为 n, 厚度为 d, 两片之间空气层厚度为h. 取光在空气中的速度为 c,求光从 a 到 b 所需的时间 t. ‎ C. [ 选修 3 -5 ] (12 分)‎ ‎(1 ) 已知钙和钾的截止频率分别为 7 . 73 ×1014Hz 和 5 . 44 ×1014Hz,在某种单色光的照射 下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的　 ▲　 .‎ ‎( A) 波长 ( B) 频率 ( C) 能量 ( D) 动量 ‎(2 ) 氡 222 是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤. 它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一 . 其衰变方程是▲　　. 已知的半衰期约为 3 . 8 天,则约经过　 ▲　 天,‎16 g 的 衰变后还剩 ‎1 g.‎ ‎(3 ) 牛顿的《 自然哲学的数学原理》 中记载, A、 B 两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为 15 ： 16 . 分离速度是指碰撞后 B 对 A 的速度,接近速度是指碰撞前 A 对 B 的速度. 若上述过程是质量为 ‎2 m 的玻璃球 A 以速度 v0 碰撞质量为 m 的静止玻璃球 B,且为对心碰撞,求碰撞后 A、B 的速度大小.‎ 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. 只写出最后答案的不能得分. 有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.‎ ‎13 . (15 分) 如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为 L,长为 3 d,导轨平面与水平面的夹角为 θ,在导轨的中部刷有一段长为 d 的薄绝缘涂层. 匀强磁场的磁感应强度大小为 B,方向与导轨平面垂直. 质量为m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放, 在滑上涂层之前已经做匀速运动, 并一直匀速滑到导轨底端. 导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为 R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为 g. 求:‎ ‎(1 ) 导体棒与涂层间的动摩擦因数 μ; ‎ ‎(2 ) 导体棒匀速运动的速度大小 v;‎ ‎(3 ) 整个运动过程中,电阻产生的焦耳热 Q.‎ ‎14 . (16 分) 某装置用磁场控制带电粒子的运动,工作原理如图所示. 装置的长为 ‎ L,上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小均为 B、方向与纸面垂直且相反,两磁场的间距为 d. 装置右端有一收集板,M、N、P 为板上的三点,M 位于轴线 OO’上,N、P 分别位于下方磁场的上、下边界上. 在纸面内,质量为 m、电荷量为-q 的粒子以某一速度从装置左端的中点射入,方向与轴线成 30 ° 角,经过上方的磁场区域一次,恰好到达 P 点. 改变粒子入射速度的大小,可以控制粒子到达收集板上的位置. 不计粒子的重力.‎ ‎(1 ) 求磁场区域的宽度 h; ‎ ‎(2 ) 欲使粒子到达收集板的位置从 P 点移到 N 点,求粒子入射速度的最小变化量 Δv;‎ ‎ (3 ) 欲使粒子到达 M 点,求粒子入射速度大小的可能值.‎ ‎15 . (16 分) 如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速度为 v0.小工件离开甲前与甲的速度相同,并平稳地传到乙上,工件与乙之间的动摩擦因数为 μ. 乙的宽度足够大,重力加速度为 g.‎ ‎(1 ) 若乙的速度为 v0,求工件在乙上侧向( 垂直于乙的运动方向) 滑过的距离 s;‎ ‎(2 ) 若乙的速度为 2 v0,求工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小 v;‎ ‎(3 ) 保持乙的速度 2 v0 不变,当工件在乙上刚停止滑动时,下一只工件恰好传到乙上,如此反复. 若每个工件的质量均为 m,除工件与传送带之间摩擦外,其他能量损耗均不计,求驱动乙的电动机的平均输出功率 .‎ 物理试题参考答案 一、单项选择题 ‎1、B 2、A 3、D 4、B 5、A ‎ 二、多项选择题 ‎ 6、BC 7、AB 8、BCD 9、CD 三、简答题 ‎10、（1）B 0.410 （2）7、9 断路 ‎（3）电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。（或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值）‎ ‎11、（1）如图所示 4.7N（4.6～4.9N均可）‎ ‎（2）Fa＝Fb；‎ ‎（3）BD；‎ ‎（4）橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋。（或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧）‎ ‎12A、(1)AD ‎ (2)增大 等于 ‎（3）设气体在标准状况下的体积为V0，上述过程为等压过程，有：＝‎ 气体物质的量为：n＝‎ 分子数为：N＝nNA 联立以上各式并代入数据解得：N＝＝5×1024（或6×1024）‎ ‎12B、（1）B ‎ ‎ (2)①应在摆球通过平衡位置时开始计时；②应测量单摆多次全振动的时间，再计算出周期的测量值。（或在单摆振动稳定后开始计时）‎ ‎（3）设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有：sini＝nsinγ 根据折射率定义式可知，光在鳞片中传播的速度为v＝‎ 由图中几何关系可知，光从a到b的过程中，在鳞片中通过的路程为：s1＝‎ 在空气中通过的路程为：s2＝‎ 所以光从a到b所需的时间为：t＝＋‎ 联立以上各式解得：t＝‎ ‎12C、(1)A ‎ (2) 15.2‎ ‎(3) 设碰撞后两球的速度分别为v1和v2‎ 根据动量守恒定律有：2mv0＝2mv1＋mv2‎ 根据题意有：＝‎ 联立以上两式解得：v1＝，v2＝‎ 四、计算题 ‎13、（1）导体棒在绝缘涂层上滑动时，受重力mg、导轨的支持力N和滑动摩擦力f作用，根据共点力平衡条件有：mgsinθ＝f，N＝mgcosθ 根据滑动摩擦定律有：f＝μN 联立以上三式解得：μ＝tanθ ‎（2）导体棒在光滑导轨上滑动时，受重力mg、导轨的支持力N和沿导轨向上的安培力FA作用，根据共点力平衡条件有：FA＝mgsinθ 根据安培力大小公式有：FA＝ILB 根据闭合电路欧姆定律有：I＝‎ 根据法拉第电磁感应定律有：E＝BLv 联立以上各式解得：v＝‎ ‎（3）由题意可知，只有导体棒在导轨光滑段滑动时，回路中有感应电流产生，因此对导体棒在第1、3段d长导轨上滑动的过程，根据能量守恒定律有：Q＝2mgdsinθ－‎ 解得：Q＝2mgdsinθ－‎ ‎14、（1）设带电粒子在磁场中运动的轨道半径为r，依题意作出带电粒子的运动轨迹如下图所示。‎ 由图中几何关系有：L＝3rsin30°＋，h＝r（1－cos30°）‎ 解得：h＝（－）（1－）‎ ‎（2）设带电粒子初始入射速度为v1，改变速度后仍然经过上方的磁场区域一次后到达N点，此时速度的改变量最小，设为v2，粒子改变速度后，在磁场中运动的轨道半径为r′，带电粒子的运动轨迹如下图所示。‎ 由图中几何关系有：L＝4r′sin30°＋‎ 根据牛顿第二定律和洛伦兹力大小公式有：qv1B＝，qv2B＝‎ 粒子入射速度的最小变化量Δv＝|v2－v1|‎ 联立以上各式解得：Δv＝（－）‎ ‎（3）粒子可能从上方磁场出来后经过M点，也可能从下方磁场出来后经过M点，不妨假设粒子共n次经过了磁场区域到达了M点，此时在磁场中运动的轨道半径为rn ‎，速度为vn，根据牛顿第二定律和洛伦兹力大小公式有：qvnB＝‎ 根据几何关系有：L＝2nrnsin30°＋‎ 解得：vn＝（－）‎ 由于粒子经过上方的磁场区域一次，恰好到达P点，因此粒子不可能只经过上方一次射出后直接到达M点，因此有：n≥2‎ 又因为，粒子必须能够经过磁场改变其运动速度的方向才能到达M点，因此满足n＜＝‎ 所以：vn＝（－）（其中2≤n＜，且n为整数）‎ ‎15、（1）由于滑动摩擦力的方向与相等运动方向相反，因此首先应判断工件刚平稳地传到乙上瞬间，相对于传送带乙的运动方向，刚传到传送带乙上瞬间，工件有相对传送带乙侧向速度v0和与传送带乙运动方向相反的速度v0，其合速度方向与传送带运动方向显然成45°，如下图所示，并建立图示直角坐标系。‎ 根据牛顿第二定律可知：ax＝－，ay＝‎ 即物块相对传送带在沿传送带方向和垂直传送带方向分别做相同的匀减速直线运动，根据匀变速直线运动规律可知，当垂直传送带方向的速度减为零时，物块相对传送带在x方向上的位移即侧向滑过的距离为：s＝‎ ‎（2）同理作出工件相对传送带运动和所受滑动摩擦力的矢量图如下图所示。‎ 设摩擦力与y轴方向间的夹角为θ，根据牛顿第二定律和加速度的定义式可知，始终存在：＝ ＝tanθ＝‎ 因此工件相对传送带做匀减速直线运动，因此 工件在乙上刚停止侧向滑动时应相对传送带乙静止，因此工件此时的速度大小为：v＝2v0‎ ‎（3）每个工件在传送带乙上相对传送带滑行距离为：Δs＝‎ 每个工件在传送带乙上相对传送带滑行的时间为：t＝‎ 每个工件在相对传送带滑动的t时间内，电动机对乙做的功为：W＝－＋μmgΔs 电动机的平均输出功率为：＝‎ 联立以上各式解得：＝‎