2014年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(山東卷)

年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試?yán)砜凭C合能力測試物理試題(山東理綜卷)說明:理科綜合能力測試山東卷物理試題共12題,共110分。其中不定項(xiàng)選擇題包括第14~20題,共7題,42分;實(shí)驗(yàn)題包括第21、22題,共2題,18分;解答題包括第23、24題,共2題,38分;選做題包括第37~39題,共3題,選做1題,12分。選擇題:共60分二、選擇題(共7小題,每小題6分,共42分。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的有多個(gè)選項(xiàng)正確。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。)14.(2014·山東理綜,14)如圖,用兩根等長輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn),制成一簡易秋千。某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段,但仍保持等長且懸掛點(diǎn)不變。木板靜止時(shí),F1表示木板所受合力的大小,F2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小,則維修后()A.F1不變,F2變大B.F1不變,F2變小C.F1變大,F2變大D.F1變小,F2變小答案:A解析:因木板均處于靜止?fàn)顟B(tài),所以兩次所受合力F1均為零,即合力F1不變。設(shè)繩與豎直方向成θ角,由平衡條件得2F2cosθ=mg,解得F2=mg2cosθ,可知兩繩各剪去一段后,θ角會(huì)變大,所以F2變大。選項(xiàng)15.(2014·山東理綜,15)一質(zhì)點(diǎn)在外力作用下做直線運(yùn)動(dòng),其速度v隨時(shí)間t變化的圖象如圖。在圖中標(biāo)出的時(shí)刻中,質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與速度方向相同的有()A.t1B.t2C.t3 D.t4答案:AC解析:因物體做直線運(yùn)動(dòng),速率增大的階段質(zhì)點(diǎn)所受合外力方向與其速度方向一定相同。由此判斷選項(xiàng)A、C正確。16.(2014·山東理綜,16)如圖,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi),通有恒定電流的長直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定,導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好。在向右勻速通過M、N兩區(qū)的過程中,導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計(jì)軌道電阻。以下敘述正確的是()A.FM向右B.FN向左C.FM逐漸增大D.FN逐漸減小答案:BCD解析:電磁感應(yīng)中,感應(yīng)電流所受安培力總是阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng),且安培力既垂直于導(dǎo)體棒又垂直于磁場,故FM、FN方向均向左,選項(xiàng)A錯(cuò),B對(duì);導(dǎo)體棒在M區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí),離通電直導(dǎo)線距離逐漸變小,磁場逐漸增強(qiáng),感應(yīng)電流及安培力均變大;同理,在N區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí),遠(yuǎn)離通電直導(dǎo)線,磁場減弱,感應(yīng)電流及安培力均變小。選項(xiàng)C、D正確。17.(2014·山東理綜,17)如圖,將額定電壓為60V的用電器,通過一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關(guān)S后,用電器正常工作,交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和2.2A。以下判斷正確的是()A.變壓器輸入功率為484WB.通過原線圈的電流的有效值為0.6AC.通過副線圈的電流的最大值為2.2AD.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=11∶3答案:BD解析:理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,所以有P1=U1I1=U2I2=60×2.2W=132W,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;原線圈電流I1=P1U1=0.6A,選項(xiàng)B正確;副線圈電流最大值I2max=2I2=2.22A,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;原副線圈匝數(shù)比n18.(2014·山東理綜,18)如圖,電場強(qiáng)度大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中有一矩形區(qū)域abcd,水平邊ab長為s,豎直邊ad長為h。質(zhì)量均為m、帶電荷量分別為+q和-q的兩粒子,由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場中)。不計(jì)重力。若兩粒子軌跡恰好相切,則v0等于()A.s22qEC.s42qE答案:B解析:由+q和-q兩粒子軌跡的對(duì)稱性可知,兩軌跡切點(diǎn)正好在區(qū)域abcd的正中心。對(duì)粒子+q,從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到軌跡切點(diǎn)有s2=v0t①;?2=12·qEmt2②。解得v19.(2014·山東理綜,19)如圖,半徑為R的均勻帶正電薄球殼,其上有一小孔A。已知?dú)?nèi)的電場強(qiáng)度處處為零;殼外空間的電場,與將球殼上的全部電荷集中于球心O時(shí)在殼外產(chǎn)生的電場一樣。一帶正電的試探電荷(不計(jì)重力)從球心以初動(dòng)能Ek0沿OA方向射出。下列關(guān)于試探電荷的動(dòng)能Ek與離開球心的距離r的關(guān)系圖線,可能正確的是()答案:A解析:球殼內(nèi)部即r≤R的區(qū)域E=0,粒子不受力,動(dòng)能不變。球殼外部即r>R的區(qū)域,由E=kQr2可知,離球殼越遠(yuǎn),電場強(qiáng)度E越小,粒子沿電場線方向移動(dòng)相同的位移電場力做功越小,因此,隨著r的增大,Ekr圖線斜率越來越小。本題只有選項(xiàng)A20.(2014·山東理綜,20)2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對(duì)接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想:如圖,將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接,然后由飛船送“玉兔”返回地球。設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m,月球半徑為R,月面的重力加速度為g月。以月面為零勢能面,“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為Ep=GMm?R(R+?),其中G為引力常量,A.mg月RR+?(h+2R) B.C.mg月RR+?(h+22R) 答案:D解析:從開始發(fā)射到對(duì)接完成,“玉兔”重力勢能增加量為ΔEp=GMm?R(R+?);又mg月=GMmR2。解得ΔEp=mg月RhR+??！坝裢谩痹趯?duì)接軌道上的速度為v,則由萬有引力定律及向心力公式得GMm(R+?)2=mv2R+?,所以v=GMR+?=g月R第Ⅱ卷(必做157分+選做36分,共193分)注意事項(xiàng):1.第Ⅱ卷共19道題。其中21~31題為必做部分,32~39題為選做部分。2.第Ⅱ卷所有題目的答案,考生須用0.5毫米黑色簽字筆答在答題卡規(guī)定的區(qū)域內(nèi),在試卷上答題不得分。3.選做部分考生須從中選擇1道物理題、1道化學(xué)題和1道生物題作答。答題前,請(qǐng)考生務(wù)必將所選題號(hào)用2B鉛筆涂黑,答完題后,再次確認(rèn)所選題號(hào)。【必做部分】21.(2014·山東理綜,21)(8分)某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧測力計(jì)和刻度尺,測量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度。甲乙實(shí)驗(yàn)步驟:①用彈簧測力計(jì)測量橡皮泥和滑塊的總重力,記作G;②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上,通過水平細(xì)繩和固定彈簧測力計(jì)相連,如圖甲所示。在A端向右拉動(dòng)木板,待彈簧測力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后,將讀數(shù)記作F;③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復(fù)步驟①②;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示:G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61④如圖乙所示,將木板固定在水平桌面上,滑塊置于木板上左端C處,細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接,保持滑塊靜止,測量重物P離地面的高度h;⑤滑塊由靜止釋放后開始運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)(未與滑輪碰撞),測量C、D間的距離s。完成下列作圖和填空:(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出FG圖線。(2)由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=(保留2位有效數(shù)字)。

(3)滑塊最大速度的大小v=(用h、s、μ和重力加速度g表示)。

答案:(1)如圖所示。(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)。(3)2μg解析:(1)由胡克定律可知FG圖線應(yīng)為一條直線,因此應(yīng)畫一條直線盡可能通過較多的點(diǎn)。(2)由F=μG知,動(dòng)摩擦因數(shù)μ等于圖中直線的斜率,求得μ=0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)。(3)懸掛物P落地之前,滑塊受到細(xì)繩拉力和摩擦力作用在木板上加速,該過程位移為h,P落地后滑塊只在摩擦力的作用下做減速運(yùn)動(dòng),該過程位移為s-h。P落地瞬間,滑塊速度最大。根據(jù)滑塊減速階段的運(yùn)動(dòng)得v2=2a(s-h),μmg=ma解得:v=2μg22.(2014·山東理綜,22)(10分)實(shí)驗(yàn)室購買了一捆標(biāo)稱長度為100m的銅導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)測定其實(shí)際長度。該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2,查得銅的電阻率為1.7×10-8Ω·m,再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長度。可供使用的器材有:電流表:量程0.6A,內(nèi)阻約0.2Ω;電壓表:量程3V,內(nèi)阻約9kΩ;滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值5Ω;滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值20Ω;定值電阻:R0=3Ω;電源:電動(dòng)勢6V,內(nèi)阻可不計(jì);開關(guān)、導(dǎo)線若干?；卮鹣铝袉栴}:(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至(填“a”或“b”)端。

(2)在實(shí)物圖中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請(qǐng)根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時(shí),電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為V。

(4)導(dǎo)線實(shí)際長度為m(保留2位有效數(shù)字)。

答案:(1)R2;a。(2)如圖所示。(3)2.30(2.29、2.31均正確)。(4)94(93、95均正確)。解析:(1)由R=ρLS得,銅線電阻Rx約1.7Ω,電路中Rx+R0約4.7Ω,若選R1=5Ω的滑動(dòng)變阻器,則電路中電流將超過電流表量程,故滑動(dòng)變阻器選R2。為保護(hù)電路,閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移至a(2)連接圖見答案。(3)電壓表量程3V,指針在2后第3條刻度線,故讀數(shù)為2.30V,估讀為2.29或2.31均可。(4)R0+Rx=UI=2.300.5Ω=4.6Ω,Rx=1.6Ω,由Rx=23.(2014·山東理綜,23)(18分)研究表明,一般人的剎車反應(yīng)時(shí)間(即圖甲中“反應(yīng)過程”所用時(shí)間)t0=0.4s,但飲酒會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長。在某次試驗(yàn)中,志愿者少量飲酒后駕車以v0=72km/h的速度在試驗(yàn)場的水平路面上勻速行駛,從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止,行駛距離L=39m。減速過程中汽車位移x與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示,此過程可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。重力加速度的大小g取10m/s2。求:甲乙(1)減速過程汽車加速度的大小及所用時(shí)間;(2)飲酒使志愿者的反應(yīng)時(shí)間比一般人增加了多少;(3)減速過程汽車對(duì)志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值。分析:(1)因減速過程視為勻減速運(yùn)動(dòng)。由v02=2ax和v0=at聯(lián)立可求出a和(2)飲酒后反應(yīng)時(shí)間變長,但剎車之后減速階段的位移x仍為25m,由此可確定反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移。又由于在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)汽車?yán)^續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng),速度v0=20m/s,即可確定其反應(yīng)時(shí)間,進(jìn)而確定反應(yīng)時(shí)間增加了多少。(3)剎車階段汽車對(duì)人有水平方向的作用力Fx=ma,和豎直方向作用力Fy=mg,由力的合成可得汽車對(duì)人的合力,進(jìn)而可算出合力與重力的比值。解:(1)設(shè)減速過程中汽車加速度的大小為a,所用時(shí)間為t,由題可得初速度v0=20m/s,末速度vt=0,位移x=25m,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v02=2t=v0聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)得a=8m/s2③t=2.5s④(2)設(shè)志愿者反應(yīng)時(shí)間為t',反應(yīng)時(shí)間的增加量為Δt,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得L=v0t'+x⑤Δt=t'-t0⑥聯(lián)立⑤⑥式,代入數(shù)據(jù)得Δt=0.3s⑦(3)設(shè)志愿者所受合外力的大小為F,汽車對(duì)志愿者作用力的大小為F0,志愿者質(zhì)量為m,由牛頓第二定律得F=ma⑧由平行四邊形定則得F02=F2+(mg)聯(lián)立③⑧⑨式,代入數(shù)據(jù)得F024.(2014·山東理綜,24)(20分)如圖甲所示,間距為d、垂直于紙面的兩平行板P、Q間存在勻強(qiáng)磁場。取垂直于紙面向里為磁場的正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子(不計(jì)重力),以初速度v0由Q板左端靠近板面的位置,沿垂直于磁場且平行于板面的方向射入磁場區(qū)。當(dāng)B0和TB取某些特定值時(shí),可使t=0時(shí)刻入射的粒子經(jīng)Δt時(shí)間恰能垂直打在P板上(不考慮粒子反彈)。上述m、q、d、v0為已知量。甲乙(1)若Δt=12TB,求B0(2)若Δt=32TB(3)若B0=4mv0qd,為使粒子仍能垂直打在P分析:(1)因粒子從開始到垂直打在P板上經(jīng)歷時(shí)間Δt=12TB,這個(gè)過程中磁場方向始終垂直紙面向里,故粒子逆時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且恰好運(yùn)動(dòng)14圓周,則運(yùn)動(dòng)半徑R1=d,結(jié)合粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)規(guī)律,可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B(2)當(dāng)Δt=32TB時(shí),粒子先逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)14圓周,再順時(shí)針運(yùn)動(dòng)14圓周,然后又逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)14圓周而垂直打在P板上。根據(jù)幾何分析可知運(yùn)動(dòng)半徑R2=d(3)當(dāng)B0=4mv0qd時(shí),應(yīng)先確定軌道半徑大小和兩板間距離的關(guān)系。然后再從這一關(guān)系入手,畫出粒子從出發(fā)到垂直打在P板上可能的運(yùn)動(dòng)軌跡圖,明確軌跡上速度方向豎直向上的位置點(diǎn),還要推斷這些位置到Q板的距離有無可能正好等于兩板間距d解:(1)設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R1,由牛頓第二定律得qv0B0=mv據(jù)題意由幾何關(guān)系得R1=d②聯(lián)立①②式得B0=mv(2)設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2,加速度大小為a,由圓周運(yùn)動(dòng)公式得a=v0據(jù)題意由幾何關(guān)系得3R2=d⑤聯(lián)立④⑤式得a=3v(3)設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,周期為T,由圓周運(yùn)動(dòng)公式得T=2π由牛頓第二定律得qv0B0=mv由題意知B0=4md=4R⑨粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,O1、O2為圓心,O1O2連線與水平方向的夾角為θ,在每個(gè)TB內(nèi),只有A、B兩個(gè)位置才有可能垂直擊中P板,且均要求0<θ<π2π2+θ設(shè)經(jīng)歷完整TB的個(gè)數(shù)為n(n=0,1,2,3…)若在A點(diǎn)擊中P板,據(jù)題意由幾何關(guān)系得R+2(R+Rsinθ)n=d當(dāng)n=0時(shí),無解當(dāng)n=1時(shí),聯(lián)立⑨式得θ=π6(或sinθ=12聯(lián)立⑦⑨式得TB=πd當(dāng)n≥2時(shí),不滿足0<θ<90°的要求若在B點(diǎn)擊中P板,據(jù)題意由幾何關(guān)系得R+2Rsinθ+2(R+Rsinθ)n=d當(dāng)n=0時(shí),無解當(dāng)n=1時(shí),聯(lián)立⑨式得θ=arcsin14(或sinθ=14聯(lián)立⑦⑨式得TB=(π2+arcsin1當(dāng)n≥2時(shí),不滿足0<θ<90°的要求37.(2014·山東理綜,37)(12分)【物理—選修3-3】(1)如圖,內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的汽缸中用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),缸內(nèi)氣體。(雙選,填正確答案標(biāo)號(hào))

a.內(nèi)能增加b.對(duì)外做功c.壓強(qiáng)增大d.分子間的引力和斥力都增大(2)一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質(zhì)量M=3×103kg、體積V0=0.5m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體,開始時(shí)筒內(nèi)液面到水面的距離h1=40m,筒內(nèi)氣體體積V1=1m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升,當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時(shí),拉力減為零,此時(shí)氣體體積為V2,隨后浮筒和重物自動(dòng)上浮。求V2和h2。已知大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa,水的密度ρ=1×103kg/m3,重力加速度的大小g取10m/s2。不計(jì)水溫變化,筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體,浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。答案:(1)ab(2)2.5m310m解析:(1)因氣體為理想氣體,溫度升高時(shí)內(nèi)能增大。選項(xiàng)a正確。溫度升高時(shí),氣體做等壓變化,體積膨脹,對(duì)外做功,選項(xiàng)b正確,c錯(cuò)誤。體積膨脹后分子間距增大,分子引力和斥力都減小,d錯(cuò)誤。(2)分析:當(dāng)拉力為零時(shí),整體受浮力和重力相等,據(jù)此可求V2,然后對(duì)氣體體積由V1到V2的過程應(yīng)用玻意耳定律即可求h2。解:當(dāng)F=0時(shí),由平衡條件得Mg=ρg(V0+V2)①代入數(shù)據(jù)得V2=2.5m3②設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強(qiáng)分別為p1、p2,由題意得p1=p0+ρgh1③p2=p0+ρgh2④在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變,由玻意耳定律得p1V1=p2V2⑤聯(lián)立②③④⑤式,代入數(shù)據(jù)得h2=10m⑥38.(2014·山東理綜,38)(12分)【物理—選修3-4】(1)一列簡諧橫波沿直線傳播。以波源O由平衡位置開始振動(dòng)為計(jì)時(shí)零點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象如圖所示,已知O、A的平衡位置相距0.9m。以下判斷正確的是。(雙選,填正確答案標(biāo)號(hào))

a.波長為1.2mb.波源起振方向沿y軸正方向c.波速大小為0.4m/sd.質(zhì)點(diǎn)A的動(dòng)能在t=4s時(shí)最大(2)如圖,三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC邊的中點(diǎn),位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射,第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ=15°,BC邊長為2L,該介質(zhì)的折射率為2。求:(ⅰ)入射角i;(ⅱ)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間(設(shè)光在真空中的速度為c,可能用到:sin75°=6+24或tan答案:(1)ab(2)(ⅰ)45°(ⅱ)6+解析:(1)由振動(dòng)圖象知,波從波源傳到A質(zhì)點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間為3s,波速為v=xt=0.93m/s=0.3m/s,選項(xiàng)c錯(cuò)誤。由于周期T=4s,所以波長λ=vT=1.2m,選項(xiàng)a正確。由振動(dòng)圖象知,質(zhì)點(diǎn)A起振方向沿y軸正方向,故波源起振方向沿y軸正方向。選項(xiàng)b正確。t=4(2)分析:(ⅰ)首先根據(jù)全反射規(guī)律求得光線在AB面入射角(臨界角),然后找到光線經(jīng)過BC面后的折射角,即可求得入射角i;(ⅱ)畫出光路圖,由幾何規(guī)律求光線傳播路程,進(jìn)而求得對(duì)應(yīng)時(shí)間。解:(ⅰ)根據(jù)全反射規(guī)律可知,光線在AB面上P點(diǎn)的入射角等于臨界角C,由折射定律得sinC=1n代入數(shù)據(jù)得C=45°②設(shè)光線在BC面上的折射角為r,由幾何關(guān)系得r=30°③由折射定律得n=sini聯(lián)立③④式,代入數(shù)據(jù)得i=45°⑤(ⅱ)在△OPB中,根據(jù)正弦定理得OPsin75設(shè)所用時(shí)間為t,光線在介質(zhì)中的速度為v,得OP=vt⑦v=cn聯(lián)立⑥⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得t=6+239.(2014·山東理綜,39)(12分)【物理—選修3-5】(1)氫原子能級(jí)如圖,當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),輻射光的波長為656nm。以下