天津天津高考理科綜合物理答案與解析

2014年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試（天津卷）理科綜合物理部分試題詳解第Ⅰ卷一、單項(xiàng)選擇題（每小題6分，共30分．每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的）1．質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖象如圖所示，該質(zhì)點(diǎn)（ ）A．在第1秒末速度方向發(fā)生了改變B．在第2秒末加速度方向發(fā)生了改變C．在前2秒內(nèi)發(fā)生的位移為零D．第3秒末和第5秒末的位置相同【解析】根據(jù)v-t圖像，第1秒末速度方向沒變，加速度方向改變，A錯(cuò)。第2秒末加速度方向沒變，速度方向改變，B錯(cuò)。前2秒內(nèi)位移為圖像圍成三角形面積2m，C錯(cuò)。第3秒末的位移與第5秒的位移同為1m，D正確?！敬鸢浮緿2．如圖所示，電路中均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器的極板水平放置．閉合電鍵，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)．如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是（ ）A．增大的阻值 B．增大的阻值C．增大兩板間的距離 D．?dāng)嚅_電鍵【解析】如果油滴不動(dòng)，則平行板電容器中電場強(qiáng)度不能變。增大阻值，因?yàn)殡娫磧?nèi)阻不能忽略，所以分壓增大，電容器電壓增大，電場變強(qiáng)，A錯(cuò)。增大阻值，因?yàn)殡娙萜魇菙嗦罚圆挥绊戨娙萜鲀啥穗妷?，電場不變，B對(duì)。增大兩板間距離，因?yàn)殡娙萜鲀啥穗妷翰蛔?，根?jù)，電場變小，C錯(cuò)。斷開電鍵則電容器中間電場變?yōu)?，D錯(cuò)?！敬鸢浮緽3．研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時(shí)．假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比（ ）A．距地面的高度變大 B．向心加速度變大C．線速度變大 D．角速度變大【解析】3億年前地球自轉(zhuǎn)周期22小時(shí)，現(xiàn)在為24小時(shí)，趨勢(shì)為變大，所以未來同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比周期變大，而萬有引力不變。由萬有引力提供向心力，可知，軌道半徑變大，則衛(wèi)星距地面高度變大，A正確。軌道半徑變大，向心力變小，向心加速度變小，B錯(cuò)。同時(shí)，線速度和角速度都減小，C和D錯(cuò)。【答案】A4．如圖所示，平行金屬板水平正對(duì)放置，分別帶等量異號(hào)電荷．一帶電微粒水平射入板間，在重力和電場力共作用下運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖中虛線所示，那么（ ）A．若微粒帶正電荷，則板一定帶正電荷B．微粒從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)電勢(shì)能一定增加C．微粒從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)動(dòng)能一定增加D．微粒從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)機(jī)械能一定增加【解析】如題圖，帶電粒子所受電場力為豎直方向，又因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)軌跡向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子所受合外力方向向下。重力方向豎直向下，故電場力方向可能向下，也可能向上但是小于重力。若微粒帶正電，則電場方向可能向上也可能向下，A板帶正電和負(fù)電均有可能，A錯(cuò)。若微粒所受電場力向下，從M點(diǎn)到N點(diǎn)電場力做正功，電勢(shì)能減小，B錯(cuò)。若所受電場力向上，從M點(diǎn)到N點(diǎn)電場力做負(fù)功，微粒機(jī)械能減少，D錯(cuò)。微粒所受合力向下，從M點(diǎn)到N點(diǎn)合力做正功，根據(jù)動(dòng)能定理，動(dòng)能一定增加，C正確。【答案】C5．平衡位置處于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源在軸上振動(dòng)，產(chǎn)生頻率為50的簡諧橫波向正、負(fù)兩個(gè)方向傳播，波速均為100．平衡位置在軸上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)【解析】（1）小球平拋落到A點(diǎn)，則水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，豎直方向?yàn)樽杂陕潴w，下落高度為，此時(shí)圓盤恰好轉(zhuǎn)過n圈（），角速度為【答案】，（2）某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量探究繩拉力與小車動(dòng)能變化的關(guān)系．此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等．組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．①若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些_____________________________________________．②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個(gè)_________（填字母代號(hào)）．A．避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)B．可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力③平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過快，致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少，難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車速度．在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請(qǐng)你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決辦法：

___________________________．④他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些．這一情況可能是下列哪些原因造成的______________（填字母代號(hào)）．A．在接通電源的同時(shí)釋放了小車B．小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D．鉤碼做勻速運(yùn)動(dòng)，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力【解析】①本實(shí)驗(yàn)要測量鉤碼重力當(dāng)拉力，測量小車的質(zhì)量，所以需要天平，另外紙帶長度測量需要刻度尺； ②當(dāng)繩子拉力平行木板并平衡摩擦后，可以讓拉力提供小車的加速度，所以選擇D ③要減小小車的加速度，再拉力一定的情況下，根據(jù)牛頓第二定律，可以增加車的質(zhì)量。 ④鉤碼重力做功轉(zhuǎn)化為鉤碼動(dòng)能，小車動(dòng)能，在沒有完全平衡摩擦的情況下，還會(huì)增加摩擦生熱。所以當(dāng)重力做功大于小車動(dòng)能增量時(shí)，可能是因?yàn)槟Σ?，也能是因?yàn)闆]有滿足鉤碼重力遠(yuǎn)小于車這個(gè)條件。所以選CD【答案】①刻度尺、天平（包括砝碼），②D，③可在小車上加適量的砝碼（或鉤碼），④CD（3）現(xiàn)要測量一個(gè)未知電阻的阻值，除外可用的器材有：多用電表（僅可使用歐姆擋）；一個(gè)電池組（電動(dòng)勢(shì)）；一個(gè)滑動(dòng)變阻器（額定電流）；兩個(gè)相同的電流表（內(nèi)阻滿偏電流）；兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻（）；一個(gè)電鍵、導(dǎo)線若干．①為了設(shè)計(jì)電路，先用多用電表的歐姆擋粗測未知電阻，采用“”擋，調(diào)零后測量該電阻，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)非常大，最后幾乎緊挨滿偏刻度停下來，下列判斷的做法正確的是______________（填字母代號(hào)）．A．這個(gè)電阻很小，估計(jì)只有幾歐姆B．這個(gè)電阻很大，估計(jì)有幾千歐姆C．如需進(jìn)一步測量可換“”擋，調(diào)零后測量D．如需進(jìn)一步測量可換“”擋，調(diào)零后測量②根據(jù)粗測的判斷，設(shè)計(jì)一個(gè)測量電路，要求測盡量準(zhǔn)確并使電路能耗較小，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號(hào)旁．【解析】根據(jù)條件知電阻應(yīng)該比較小，所以換為“”擋,選AC，根據(jù)條件，可以把電流表串聯(lián)R1當(dāng)電壓表用，把電流表并聯(lián)R2當(dāng)電流表用，這樣實(shí)驗(yàn)電路等效為一個(gè)伏安法測電阻，為了減少功耗，應(yīng)該用限流電路?！敬鸢浮竣貯C ② 10．（16分）如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車，質(zhì)量，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計(jì)．可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊置于的最右端，的質(zhì)量．現(xiàn)對(duì)施加一個(gè)水平向右的恒力，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小車左端固定的擋板發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰后、粘合在一起，共同在的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，碰撞后經(jīng)時(shí)間，二者的速度達(dá)到．求（1）開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大??；（2）、碰撞后瞬間的共同速度的大?。唬?）的上表面長度．【解析】⑴以為研究對(duì)象，由牛頓第二定律有 ①代入數(shù)據(jù)解得 ②⑵對(duì)碰撞后共同運(yùn)動(dòng)的過程，由動(dòng)量定理得 ③代入數(shù)據(jù)解得 ④⑶設(shè)發(fā)生碰撞前，的速度為，對(duì)發(fā)生碰撞的過程，由動(dòng)量守恒定律有 ⑤從開始運(yùn)動(dòng)到與發(fā)生碰撞前，由動(dòng)能定理有 ⑥由④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)解得 ⑦ 【答案】（1）2.5m/s2 (2)1m/s (3)0.45m11．（18分）如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，間距．導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為，Ⅰ中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向下，Ⅱ中的勻強(qiáng)磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為．在區(qū)域Ⅰ中，將質(zhì)量，電阻的金屬條放在導(dǎo)軌上，剛好不下滑．然后，在區(qū)域Ⅱ中將質(zhì)量，電阻的光滑導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，由靜止開始下滑．在滑動(dòng)過程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場中，、始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，?。畣枺?）下滑的過程中，中的電流方向；（2）剛要向上滑動(dòng)時(shí)，的速度多大；（3）從開始下滑到剛要向上滑動(dòng)的過程中，滑動(dòng)的距離，此過程中上產(chǎn)生的熱量是多少． 【解析】⑴由流向。⑵開始放置剛好不下滑時(shí)，所受摩擦力為最大靜摩擦力，設(shè)其為，有 ①設(shè)剛好要上滑時(shí)，棒的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，由法拉第電磁感應(yīng)定律有 ②設(shè)電路中的感應(yīng)電流為，由閉合電路歐姆定律有 ③設(shè)所受安培圖為，有 ④此時(shí)受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有 ⑤綜合①②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得 ⑥⑶設(shè)棒的運(yùn)動(dòng)過程中電路中產(chǎn)生的總熱量為，由能量守恒有 ⑦又 ⑧解得 ⑨【答案】（1）由流向 ⑵5m/s （3）1.3J12．(20分)同步加速器在粒子物理研究中有重要的應(yīng)用，其基本原理簡化為如圖所示的模型．、為兩塊中心開有小孔的平行金屬板．質(zhì)量為、電荷量為的粒子（不計(jì)重力）從板小孔飄入板間，初速度可視為零．每當(dāng)進(jìn)入板間，兩板的電勢(shì)差變?yōu)?，粒子得到加速，?dāng)離開板時(shí)，兩板的電荷量均立即變?yōu)榱悖畠砂逋獠看嬖诖怪奔埫嫦蚶锏膭驈?qiáng)磁場，在磁場作用下做半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)大于板間距離．經(jīng)電場多次加速，動(dòng)能不斷增大，為使保持不變，磁場必須相應(yīng)的地化．不計(jì)粒子加速時(shí)間及其做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁輻射，不考慮磁場變化對(duì)粒子速度的影響及相對(duì)論效應(yīng)．求（1）運(yùn)動(dòng)第1周時(shí)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；（2）在運(yùn)動(dòng)第周的時(shí)間內(nèi)電場力做功的平均功率；（3）若有一個(gè)質(zhì)量也為、電荷量為（為大于1的整數(shù)）的粒子（不計(jì)重力）與同時(shí)從板小孔飄入板間，、初速度均可視為零，不計(jì)兩者間的相互作用，除此之外，其他條件均不變．下圖中虛線、實(shí)線分別表示、的運(yùn)動(dòng)軌跡．在的軌跡半徑遠(yuǎn)大于板間距離的前提下，請(qǐng)指出哪個(gè)圖能定性地反映、的運(yùn)動(dòng)軌跡，并經(jīng)推導(dǎo)說明理由．【解析】⑴設(shè)經(jīng)電場第1次加速后速度為，由動(dòng)能定理得 ①在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所受洛倫茲力充當(dāng)向心力 ②由①②得 ③⑵設(shè)經(jīng)次加速后的速度為，由動(dòng)能定理得 ④設(shè)做第次圓周運(yùn)動(dòng)的周期為，有 ⑤設(shè)在運(yùn)動(dòng)第周的時(shí)間內(nèi)電場力做功為，則 ⑥在該段時(shí)間內(nèi)電場力做功的平均功率為 ⑦由④⑤⑥⑦解得