2014年普通高等学校招生全国统一考试物理(山东卷)

年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试物理试题(山东理综卷)说明:理科综合能力测试山东卷物理试题共12题,共110分。其中不定项选择题包括第14~20题,共7题,42分;实验题包括第21、22题,共2题,18分;解答题包括第23、24题,共2题,38分;选做题包括第37~39题,共3题,选做1题,12分。选择题:共60分二、选择题(共7小题,每小题6分,共42分。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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)14.(2014·山东理综,14)如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千。某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后()A.F1不变,F2变大B.F1不变,F2变小C.F1变大,F2变大D.F1变小,F2变小答案:A解析:因木板均处于静止状态,所以两次所受合力F1均为零,即合力F1不变。设绳与竖直方向成θ角,由平衡条件得2F2cosθ=mg,解得F2=mg2cosθ,可知两绳各剪去一段后,θ角会变大,所以F2变大。选项15.(2014·山东理综,15)一质点在外力作用下做直线运动,其速度v随时间t变化的图象如图。在图中标出的时刻中,质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()A.t1B.t2C.t3 D.t4答案:AC解析:因物体做直线运动,速率增大的阶段质点所受合外力方向与其速度方向一定相同。由此判断选项A、C正确。16.(2014·山东理综,16)如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N两区的过程中,导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是()A.FM向右B.FN向左C.FM逐渐增大D.FN逐渐减小答案:BCD解析:电磁感应中,感应电流所受安培力总是阻碍导体棒的运动,且安培力既垂直于导体棒又垂直于磁场,故FM、FN方向均向左,选项A错,B对;导体棒在M区运动时,离通电直导线距离逐渐变小,磁场逐渐增强,感应电流及安培力均变大;同理,在N区运动时,远离通电直导线,磁场减弱,感应电流及安培力均变小。选项C、D正确。17.(2014·山东理综,17)如图,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3答案:BD解析:理想变压器的输入功率等于输出功率,所以有P1=U1I1=U2I2=60×2.2W=132W,选项A错误;原线圈电流I1=P1U1=0.6A,选项B正确;副线圈电流最大值I2max=2I2=2.22A,选项C错误;原副线圈匝数比n18.(2014·山东理综,18)如图,电场强度大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd,水平边ab长为s,竖直边ad长为h。质量均为m、带电荷量分别为+q和-q的两粒子,由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中)。不计重力。若两粒子轨迹恰好相切,则v0等于()A.s22qEC.s42qE答案:B解析:由+q和-q两粒子轨迹的对称性可知,两轨迹切点正好在区域abcd的正中心。对粒子+q,从a点运动到轨迹切点有s2=v0t①;ℎ2=12·qEmt2②。解得v19.(2014·山东理综,19)如图,半径为R的均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A。已知壳内的电场强度处处为零;壳外空间的电场,与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能Ek0沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图线,可能正确的是()答案:A解析:球壳内部即r≤R的区域E=0,粒子不受力,动能不变。球壳外部即r>R的区域,由E=kQr2可知,离球壳越远,电场强度E越小,粒子沿电场线方向移动相同的位移电场力做功越小,因此,随着r的增大,Ekr图线斜率越来越小。本题只有选项A20.(2014·山东理综,20)2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程。某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想:如图,将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上,与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接,然后由飞船送“玉兔”返回地球。设“玉兔”质量为m,月球半径为R,月面的重力加速度为g月。以月面为零势能面,“玉兔”在h高度的引力势能可表示为Ep=GMmℎR(R+ℎ),其中G为引力常量,A.mg月RR+ℎ(h+2R) B.C.mg月RR+ℎ(h+22R) 答案:D解析:从开始发射到对接完成,“玉兔”重力势能增加量为ΔEp=GMmℎR(R+ℎ);又mg月=GMmR2。解得ΔEp=mg月RhR+ℎ。“玉兔”在对接轨道上的速度为v,则由万有引力定律及向心力公式得GMm(R+ℎ)2=mv2R+ℎ,所以v=GMR+ℎ=g月R第Ⅱ卷(必做157分+选做36分,共193分)注意事项:1.第Ⅱ卷共19道题。其中21~31题为必做部分,32~39题为选做部分。2.第Ⅱ卷所有题目的答案,考生须用0.5毫米黑色签字笔答在答题卡规定的区域内,在试卷上答题不得分。3.选做部分考生须从中选择1道物理题、1道化学题和1道生物题作答。答题前,请考生务必将所选题号用2B铅笔涂黑,答完题后,再次确认所选题号。【必做部分】21.(2014·山东理综,21)(8分)某实验小组利用弹簧测力计和刻度尺,测量滑块在木板上运动的最大速度。甲乙实验步骤:①用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力,记作G;②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧测力计相连,如图甲所示。在A端向右拉动木板,待弹簧测力计示数稳定后,将读数记作F;③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②;实验数据如下表所示:G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61④如图乙所示,将木板固定在水平桌面上,滑块置于木板上左端C处,细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接,保持滑块静止,测量重物P离地面的高度h;⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞),测量C、D间的距离s。完成下列作图和填空:(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出FG图线。(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ=(保留2位有效数字)。

(3)滑块最大速度的大小v=(用h、s、μ和重力加速度g表示)。

答案:(1)如图所示。(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)。(3)2μg解析:(1)由胡克定律可知FG图线应为一条直线,因此应画一条直线尽可能通过较多的点。(2)由F=μG知,动摩擦因数μ等于图中直线的斜率,求得μ=0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)。(3)悬挂物P落地之前,滑块受到细绳拉力和摩擦力作用在木板上加速,该过程位移为h,P落地后滑块只在摩擦力的作用下做减速运动,该过程位移为s-h。P落地瞬间,滑块速度最大。根据滑块减速阶段的运动得v2=2a(s-h),μmg=ma解得:v=2μg22.(2014·山东理综,22)(10分)实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度。可供使用的器材有:电流表:量程0.6A,内阻约0.2Ω;电压表:量程3V,内阻约9kΩ;滑动变阻器R1:最大阻值5Ω;滑动变阻器R2:最大阻值20Ω;定值电阻:R0=3Ω;电源:电动势6V,内阻可不计;开关、导线若干。回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应选(填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至(填“a”或“b”)端。

(2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接。(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图乙所示,读数为V。

(4)导线实际长度为m(保留2位有效数字)。

答案:(1)R2;a。(2)如图所示。(3)2.30(2.29、2.31均正确)。(4)94(93、95均正确)。解析:(1)由R=ρLS得,铜线电阻Rx约1.7Ω,电路中Rx+R0约4.7Ω,若选R1=5Ω的滑动变阻器,则电路中电流将超过电流表量程,故滑动变阻器选R2。为保护电路,闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a(2)连接图见答案。(3)电压表量程3V,指针在2后第3条刻度线,故读数为2.30V,估读为2.29或2.31均可。(4)R0+Rx=UI=2.300.5Ω=4.6Ω,Rx=1.6Ω,由Rx=23.(2014·山东理综,23)(18分)研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4s,但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39m。减速过程中汽车位移x与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动。重力加速度的大小g取10m/s2。求:甲乙(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少;(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。分析:(1)因减速过程视为匀减速运动。由v02=2ax和v0=at联立可求出a和(2)饮酒后反应时间变长,但刹车之后减速阶段的位移x仍为25m,由此可确定反应时间内的位移。又由于在反应时间内汽车继续做匀速运动,速度v0=20m/s,即可确定其反应时间,进而确定反应时间增加了多少。(3)刹车阶段汽车对人有水平方向的作用力Fx=ma,和竖直方向作用力Fy=mg,由力的合成可得汽车对人的合力,进而可算出合力与重力的比值。解:(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v0=20m/s,末速度vt=0,位移x=25m,由运动学公式得v02=2t=v0联立①②式,代入数据得a=8m/s2③t=2.5s④(2)设志愿者反应时间为t',反应时间的增加量为Δt,由运动学公式得L=v0t'+x⑤Δt=t'-t0⑥联立⑤⑥式,代入数据得Δt=0.3s⑦(3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得F=ma⑧由平行四边形定则得F02=F2+(mg)联立③⑧⑨式,代入数据得F024.(2014·山东理综,24)(20分)如图甲所示,间距为d、垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻,一质量为m、带电荷量为+q的粒子(不计重力),以初速度v0由Q板左端靠近板面的位置,沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当B0和TB取某些特定值时,可使t=0时刻入射的粒子经Δt时间恰能垂直打在P板上(不考虑粒子反弹)。上述m、q、d、v0为已知量。甲乙(1)若Δt=12TB,求B0(2)若Δt=32TB(3)若B0=4mv0qd,为使粒子仍能垂直打在P分析:(1)因粒子从开始到垂直打在P板上经历时间Δt=12TB,这个过程中磁场方向始终垂直纸面向里,故粒子逆时针做匀速圆周运动,且恰好运动14圆周,则运动半径R1=d,结合粒子在磁场中运动规律,可求出磁感应强度B(2)当Δt=32TB时,粒子先逆时针运动14圆周,再顺时针运动14圆周,然后又逆时针运动14圆周而垂直打在P板上。根据几何分析可知运动半径R2=d(3)当B0=4mv0qd时,应先确定轨道半径大小和两板间距离的关系。然后再从这一关系入手,画出粒子从出发到垂直打在P板上可能的运动轨迹图,明确轨迹上速度方向竖直向上的位置点,还要推断这些位置到Q板的距离有无可能正好等于两板间距d解:(1)设粒子做圆周运动的半径为R1,由牛顿第二定律得qv0B0=mv据题意由几何关系得R1=d②联立①②式得B0=mv(2)设粒子做圆周运动的半径为R2,加速度大小为a,由圆周运动公式得a=v0据题意由几何关系得3R2=d⑤联立④⑤式得a=3v(3)设粒子做圆周运动的半径为R,周期为T,由圆周运动公式得T=2π由牛顿第二定律得qv0B0=mv由题意知B0=4md=4R⑨粒子运动轨迹如图所示,O1、O2为圆心,O1O2连线与水平方向的夹角为θ,在每个TB内,只有A、B两个位置才有可能垂直击中P板,且均要求0<θ<π2π2+θ设经历完整TB的个数为n(n=0,1,2,3…)若在A点击中P板,据题意由几何关系得R+2(R+Rsinθ)n=d当n=0时,无解当n=1时,联立⑨式得θ=π6(或sinθ=12联立⑦⑨式得TB=πd当n≥2时,不满足0<θ<90°的要求若在B点击中P板,据题意由几何关系得R+2Rsinθ+2(R+Rsinθ)n=d当n=0时,无解当n=1时,联立⑨式得θ=arcsin14(或sinθ=14联立⑦⑨式得TB=(π2+arcsin1当n≥2时,不满足0<θ<90°的要求37.(2014·山东理综,37)(12分)【物理—选修3-3】(1)如图,内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时,缸内气体。(双选,填正确答案标号)

a.内能增加b.对外做功c.压强增大d.分子间的引力和斥力都增大(2)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3×103kg、体积V0=0.5m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体,开始时筒内液面到水面的距离h1=40m,筒内气体体积V1=1m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升,当筒内液面到水面的距离为h2时,拉力减为零,此时气体体积为V2,随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。已知大气压强p0=1×105Pa,水的密度ρ=1×103kg/m3,重力加速度的大小g取10m/s2。不计水温变化,筒内气体质量不变且可视为理想气体,浮筒质量和筒壁厚度可忽略。答案:(1)ab(2)2.5m310m解析:(1)因气体为理想气体,温度升高时内能增大。选项a正确。温度升高时,气体做等压变化,体积膨胀,对外做功,选项b正确,c错误。体积膨胀后分子间距增大,分子引力和斥力都减小,d错误。(2)分析:当拉力为零时,整体受浮力和重力相等,据此可求V2,然后对气体体积由V1到V2的过程应用玻意耳定律即可求h2。解:当F=0时,由平衡条件得Mg=ρg(V0+V2)①代入数据得V2=2.5m3②设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2,由题意得p1=p0+ρgh1③p2=p0+ρgh2④在此过程中筒内气体温度和质量不变,由玻意耳定律得p1V1=p2V2⑤联立②③④⑤式,代入数据得h2=10m⑥38.(2014·山东理综,38)(12分)【物理—选修3-4】(1)一列简谐横波沿直线传播。以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图象如图所示,已知O、A的平衡位置相距0.9m。以下判断正确的是。(双选,填正确答案标号)

a.波长为1.2mb.波源起振方向沿y轴正方向c.波速大小为0.4m/sd.质点A的动能在t=4s时最大(2)如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射。已知θ=15°,BC边长为2L,该介质的折射率为2。求:(ⅰ)入射角i;(ⅱ)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:sin75°=6+24或tan答案:(1)ab(2)(ⅰ)45°(ⅱ)6+解析:(1)由振动图象知,波从波源传到A质点经历时间为3s,波速为v=xt=0.93m/s=0.3m/s,选项c错误。由于周期T=4s,所以波长λ=vT=1.2m,选项a正确。由振动图象知,质点A起振方向沿y轴正方向,故波源起振方向沿y轴正方向。选项b正确。t=4(2)分析:(ⅰ)首先根据全反射规律求得光线在AB面入射角(临界角),然后找到光线经过BC面后的折射角,即可求得入射角i;(ⅱ)画出光路图,由几何规律求光线传播路程,进而求得对应时间。解:(ⅰ)根据全反射规律可知,光线在AB面上P点的入射角等于临界角C,由折射定律得sinC=1n代入数据得C=45°②设光线在BC面上的折射角为r,由几何关系得r=30°③由折射定律得n=sini联立③④式,代入数据得i=45°⑤(ⅱ)在△OPB中,根据正弦定理得OPsin75设所用时间为t,光线在介质中的速度为v,得OP=vt⑦v=cn联立⑥⑦⑧式,代入数据得t=6+239.(2014·山东理综,39)(12分)【物理—选修3-5】(1)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm。以下