天津高考理综物理答案与解析

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天津高考理综物理答案与解析

‎2014年普通高等学校招生全国统一考试(天津卷)‎ 理科综合物理部分试题详解 第Ⅰ卷 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.质点做直线运动的速度—时间图象如图所示,该质点( )‎ A.在第1秒末速度方向发生了改变 B.在第2秒末加速度方向发生了改变 C.在前2秒内发生的位移为零 D.第3秒末和第5秒末的位置相同 ‎【解析】根据v-t图像,第1秒末速度方向没变,加速度方向改变,A错。第2秒末加速度方向没变,速度方向改变,B错。前2秒内位移为图像围成三角形面积2m,C错。第3秒末的位移与第5秒的位移同为1m,D正确。‎ ‎【答案】D ‎2.如图所示,电路中均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器的极板水平放置.闭合电键,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是( )‎ A.增大的阻值 B.增大的阻值 C.增大两板间的距离 D.断开电键 ‎【解析】如果油滴不动,则平行板电容器中电场强度不能变。增大阻值,因为电源内阻不能忽略,所以分压增大,电容器电压增大,电场变强,A错。增大阻值,因为电容器是断路,所以不影响电容器两端电压,电场不变,B对。增大两板间距离,因为电容器两端电 压不变,根据,电场变小,C错。断开电键则电容器中间电场变为0,D错。‎ ‎【答案】B ‎3.研究表明,地球自转在逐渐变慢,亿年前地球自转的周期约为22小时.假设这种趋势会持续下去,地球的其他条件都不变,未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( )‎ A.距地面的高度变大 B.向心加速度变大 C.线速度变大 D.角速度变大 ‎【解析】3亿年前地球自转周期22小时,现在为24小时,趋势为变大,所以未来同步卫星与现在相比周期变大,而万有引力不变。由万有引力提供向心力,可知,轨道半径变大,则卫星距地面高度变大,A正确。轨道半径变大,向心力变小,向心加速度变小,B错。同时,线速度和角速度都减小,C和D错。‎ ‎【答案】A ‎4.如图所示,平行金属板水平正对放置,分别带等量异号电荷.一带电微粒水平射入板间,在重力和电场力共作用下运动,轨迹如图中虚线所示,那么( )‎ A.若微粒带正电荷,则板一定带正电荷 B.微粒从点运动到点电势能一定增加 C.微粒从点运动到点动能一定增加 D.微粒从点运动到点机械能一定增加 ‎【解析】如题图,带电粒子所受电场力为竖直方向,又因为运动轨迹向下偏转,所以粒子所受合外力方向向下。重力方向竖直向下,故电场力方向可能向下,也可能向上但是小于重力。若微粒带正电,则电场方向可能向上也可能向下,A板带正电和负电均有可能,A错。若微粒所受电场力向下,从M点到N点电场力做正功,电势能减小,B错。若所受电场力向上,从M点到N点电场力做负功,微粒机械能减少,D错。微粒所受合力向下,从M点到N点合力做正功,根据动能定理,动能一定增加,C正确。‎ ‎【答案】C ‎5.平衡位置处于坐标原点的波源在轴上振动,产生频率为50的简谐横波向正、负两个方向传播,波速均为100.平衡位置在轴上的两个质点随波源振动着,的轴坐标分别为.当位移为负且向方向运动时,两质点的( )‎ A.位移方向相同、速度方向相反 B.位移方向相同、速度方向相同 C.位移方向相反、速度方向相反 D.位移方向相反、速度方向相同 ‎【解析】由频率50Hz,波速100m/s可知波长为2m。根据P、Q点坐标,P点与S相差个周期,Q点与S相差个周期。当S位移为负且向-y方向运动时,P点位移为负且向y方向运动,Q点位移为正且向y方向运动。故选D。‎ ‎【答案】D 二、不定项选择题(每小题6分,共18分.每小题给出的四个选项中,都有多个选项是正确的.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,选项或不答的得0分)‎ ‎6.下列说法正确的是( )‎ A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施 C.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同 ‎【解析】卢瑟福α粒子散射实验建立的原子核式结构模型,A错。某些物质可以在紫外线照射下发出荧光,根据这一特点可以设计防伪措施,B正确。天然放射现象中γ射线为电磁波,不会再电场或磁场中发生偏转,C错。当观察者与波源互相接近或远离时,接收到波的频率会发生改变,这个是多普勒效应,D正确。‎ ‎【答案】BD ‎7.如图1所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图2中曲线,所示,则()‎ A.两次时刻线圈平面均与中性面重合 B.曲线、对应的线圈转速之比为 C.曲线表示的交变电动势频率为 D.曲线表示的交变电动势有效值为 ‎【解析】根据法拉第电磁感应定律,t=0时电动势瞬时值为0,此时线圈应在中性面上,A正确。由题图可知,曲线a、b周期比为2:3,则转速比应为3:2,B错。曲线a周期为0.04s,则频率为25Hz,C正确。曲线b产生的电动势最大值由题图可知小于,则有效值小于10V,D错。‎ ‎【答案】AC ‎8.一束由两种频率不同的单色组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后,出射光分成,两束,如图所示,则、两束光()‎ A.垂直穿过同一块平板玻璃,光所用的时间比光长 B.从同种介质射入真空发生全反射时,光临界角比光的小 C.分别通过同一双缝干涉装置,光形成的相邻亮条纹间距小 D.若照射同一金属都能发生光电效率,光照射时逸出的光电子最大初动能大 ‎【解析】由题图可知,在玻璃中,a光折射率大于b光,所以玻璃中的光速a小于b,A正确。由全反射可知,同种介质中a的折射率大于b,则临界角a小于b,B正确。a光波长小于b光,则双缝干涉中,a光的相邻亮条纹间距小,C错。a光频率大于b光,因此a光的光子能量大,在光电效应中,逸出电子的最大初动能更大,D错。‎ ‎【答案】AB ‎2014年普通高等学校招生全国统一考试(天津卷)‎ 理科综合物理部分 第Ⅱ卷 ‎9.(18分)‎ ‎(1)半径为的水平圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动,为圆盘边缘上一点.点的正上方有一个可视为质点的小球以初速度水平抛出时,半径方向恰好与的方向相同,如图所示.若小球与圆盘只碰一次,且落在点,重力加速度为,则小球抛出时距的高度=_________,圆盘转动的角速度大小=_________.‎ ‎【解析】(1)小球平抛落到A点,则水平方向运动时间为,‎ 竖直方向为自由落体,下落高度为,‎ 此时圆盘恰好转过n圈(),角速度为 ‎【答案】,‎ ‎(2)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力与小车动能变化的关系.此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等.组装的实验装置如图所示.‎ ‎①若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些_____________________________________________.‎ ‎②实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行.他这样做的目的是下列的哪个_________(填字母代号).‎ A.避免小车在运动过程中发生抖动 B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 ‎③平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度.在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决办法: ___________________________.‎ ‎④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些.这一情况可能是下列哪些原因造成的______________(填字母代号).‎ A.在接通电源的同时释放了小车 B.小车释放时离打点计时器太近 C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D.钩码做匀速运动,钩码重力大于细绳拉力 ‎【解析】①本实验要测量钩码重力当拉力,测量小车的质量,所以需要天平,另外纸带长度测量需要刻度尺;‎ ‎ ②当绳子拉力平行木板并平衡摩擦后,可以让拉力提供小车的加速度,所以选择D ‎ ③要减小小车的加速度,再拉力一定的情况下,根据牛顿第二定律,可以增加车的质量。‎ ‎ ④钩码重力做功转化为钩码动能,小车动能,在没有完全平衡摩擦的情况下,还会增加摩擦生热。所以当重力做功大于小车动能增量时,可能是因为摩擦,也能是因为没有满足钩码重力远小于车这个条件。所以选CD ‎【答案】①刻度尺、天平(包括砝码),②D,③可在小车上加适量的砝码(或钩码),④CD ‎(3)现要测量一个未知电阻的阻值,除外可用的器材有:‎ 多用电表(仅可使用欧姆挡);‎ 一个电池组(电动势);‎ 一个滑动变阻器(额定电流);‎ 两个相同的电流表(内阻满偏电流);‎ 两个标准电阻();‎ 一个电键、导线若干.‎ ‎①为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断的做法正确的是______________(填字母代号).‎ A.这个电阻很小,估计只有几欧姆 B.这个电阻很大,估计有几千欧姆 C.如需进一步测量可换“”挡,调零后测量 D.如需进一步测量可换“”挡,调零后测量 ‎②根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.‎ ‎【解析】根据条件知电阻应该比较小,所以换为“”挡,选AC,根据条件,可以把电流表串联R1当电压表用,把电流表并联R2当电流表用,这样实验电路等效为一个伏安法测电阻,为了减少功耗,应该用限流电路。‎ ‎【答案】①AC ② ‎ ‎10.(16分)如图所示,水平地面上静止放置一辆小车,质量,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计.可视为质点的物块置于的最右端,的质量.现对施加一个水平向右的恒力,运动一段时间后,小车左端固定的挡板发生碰撞,碰撞时间极短,碰后、粘合在一起,共同在的作用下继续运动,碰撞后经时间,二者的速度达到.求 ‎(1)开始运动时加速度的大小;‎ ‎(2)、碰撞后瞬间的共同速度的大小;‎ ‎(3)的上表面长度.‎ ‎【解析】⑴以为研究对象,由牛顿第二定律有 ①‎ 代入数据解得 ②‎ ‎⑵对碰撞后共同运动的过程,由动量定理得 ‎ ③‎ 代入数据解得 ④‎ ‎⑶设发生碰撞前,的速度为,对发生碰撞的过程,由动量守恒定律有 ‎ ⑤‎ 从开始运动到与发生碰撞前,由动能定理有 ‎ ⑥‎ 由④⑤⑥式,代入数据解得 ⑦‎ ‎ 【答案】(1)2.5m/s2 (2)1m/s (3)0.45m ‎ ‎11.(18分)如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角的斜面上,导轨电阻不计,间距.导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为,Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为.在区域Ⅰ中,将质量,电阻的金属条放在导轨上,刚好不下滑.然后,在区域Ⅱ中将质量,电阻的光滑导体棒置于导轨上,由静止开始下滑.在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,、始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取.问 ‎(1)下滑的过程中,中的电流方向;‎ ‎(2)刚要向上滑动时,的速度多大;‎ ‎(3)从开始下滑到刚要向上滑动的过程中,滑动的距离,此过程中上产生的热量是多少.‎ ‎ 【解析】⑴由流向。‎ ‎⑵开始放置刚好不下滑时,所受摩擦力为最大静摩擦力,设其为,有 ‎ ①‎ 设刚好要上滑时,棒的感应电动势为,由法拉第电磁感应定律有 ‎ ②‎ 设电路中的感应电流为,由闭合电路欧姆定律有 ‎ ③‎ 设所受安培图为,有 ‎ ④‎ 此时受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有 ‎ ⑤‎ 综合①②③④⑤式,代入数据解得 ‎ ⑥‎ ‎⑶设棒的运动过程中电路中产生的总热量为,由能量守恒有 ‎ ⑦‎ 又 ⑧‎ 解得 ⑨‎ ‎【答案】(1)由流向 ⑵5m/s (3)1.3J ‎12.(20分)同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用,其基本原理简化为如图所示的模型.、为两块中心开有小孔的平行金属板.质量为、电荷量为的粒子(不计重力)从板小孔飘入板间,初速度可视为零.每当进入板间,两板的电势差变为,粒子得到加速,当离开板时,两板的电荷量均立即变为零.两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场,在磁场作用下做半径为的圆周运动,远大于板间距离.经电场多次加速,动能不断增大,为使保持不变,磁场必须相应的地化.不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应.求 ‎(1)运动第1周时磁场的磁感应强度的大小;‎ ‎(2)在运动第周的时间内电场力做功的平均功率;‎ ‎(3)若有一个质量也为、电荷量为(为大于1的整数)的粒子(不计重力)与同时从板小孔飘入板间,、初速度均可视为零,不计两者间的相互作用,除此之外,其他条件均不变.下图中虚线、实线分别表示、的运动轨迹.在 的轨迹半径远大于板间距离的前提下,请指出哪个图能定性地反映、的运动轨迹,并经推导说明理由.‎ ‎【解析】⑴设经电场第1次加速后速度为,由动能定理得 ‎ ①‎ 在磁场中做匀速圆周运动,所受洛伦兹力充当向心力 ‎ ②‎ 由①②得 ③‎ ‎⑵设经次加速后的速度为,由动能定理得 ‎ ④‎ 设做第次圆周运动的周期为,有 ‎ ⑤‎ 设在运动第周的时间内电场力做功为,则 ‎ ⑥‎ 在该段时间内电场力做功的平均功率为 ‎ ⑦‎ 由④⑤⑥⑦解得 ‎ ⑧‎ ‎⑶ A图能定性地反映运动的轨迹。‎ 经过次加速后,设其对应的磁感应强度为,的周期分别为,,综合②、⑤式并分别应用的数据得 由上可知,是的倍,所以每绕行1周,就绕行周。由于电场只在通过时存在,故仅在与同时进入电场时才被加速。‎ 经次加速后,的速度分别为和,考虑到④式 由题设条件并考虑到⑤式,对有 设的轨迹半径为,有 比较上述两式得 上式表明,运动过程中的轨迹半径始终不变。‎ 由以上分析可知,两粒子运动的轨迹如图A所示。‎ ‎【答案】(1) (2) (3)A
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