2014年普通高等学校招生全国统一考试(四川卷)
理科综合 物理
理科综合考试时间共150分钟,满分300分。其中,物理110分,化学100分,生物90分。
物理试题卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)。第I卷1至2页,第II卷3至4页,共4页。考生作答时,须将答案答在答题卡上,在本试卷、草搞纸上答题无效。考试结束后,将本试题卷和答题卡一并交回。
第I卷(选择题 共42分)
注意事项:
必须使用2B铅笔在答题卡上将所选答案对应的标号涂黑。
第I卷共7题,每题6分。每题给出的四个选项中,有的只有一个选项、有的有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错和不选的得0分。
1.如图所示,甲是远距离的输电示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则:( )
A.用户用电器上交流电的频率是100Hz
B.发电机输出交流电的电压有效值是500V
C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失功率减小
2.电磁波已广泛运用于很多领域,下列关于电磁波的说法符实际的是:( )
A.电磁波不能产生衍射现象
B.常用的摇控器通过里出紫外先脉冲信号来摇控电视机
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
3.如图听示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形玻璃缸底有一发光小球,则:( )
A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B.小球所发的光能从水面任何区域射出
C.小球所发的光频率变大
D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
4.有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v的大河,小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直,去程与回程所用时间的比值为k,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为:( )
A. B. C. D.
5.如图所示,甲为t = 1s时某横波的波形图像,乙为该波传播方向上某一质点的振动图像,距该质点△x = 0.5m处质点的振动图像可能是:( )
6.如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小。质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电阻为0.1Ω。此时在整个空间加方向与水平面成300角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B =(0.4 -0.2t)T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则:
A.t = 1s时,金属杆中感应电流方向从C至D
B.t = 3s时,金属杆中感应电流方向从D至C
C.t = 1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1N
D.t = 3s时,金属杆对挡板H的压力大小为l.2N
7.如右图所示,水平传送带以速度v1匀速运动,小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t = 0时刻P在传送带左端具有速度v2,P与定滑轮间的绳水平,t = t0时刻P离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦,绳足够长。正确描述小物体P速度随时间变化的图像可能是:( )
第II卷(非选择题 共68分)
注竟事项:
必须使用0.5毫米黑色墨迹签字笔在答题卡上题目所指示的答题区域内作答。作图题可先用铅笔绘出,确认后再用0.5毫米黑色墨迹签字笔描清楚。答在试题卷上、草稿纸上无效。
第II卷共4题。
8.(17 分)
(I)(6 分)
小文同学在探究物体做曲线运动的条件时,将一条形磁铁放在桌面的不同位置,让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动,得到不同轨迹。图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹,磁铁放在位置A时,小钢珠的运动轨迹是 (填轨迹字母代号),磁铁放在位置B时,小钢珠的运动轨迹是 (填轨迹字母代号)。实验表明,当物体所受合外力的方向跟它的速度方向 (选填“在”或“不在”)同一直线上时,物体做曲线运动。
(2)(11分字)
右图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图,图中R0是保护电阻(10Ω),R1 是电阻箱(0~99.9Ω),R是滑动变阻器,A1和A2是电流表,E是电源(电动势100V,内阻很小)。
在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下:
(i)连接好电路,将滑动变阻器R调到最大;
(ii)闭合S,从最大值开始调节电阻箱R1,先调R1为适当值,再调滑动变阻器R,使A1示数I1 = 0.15A,记下此时电阻箱的阻值R1和A2示数I2。
(iii)重复步骤(ii),再侧量6组R1和I2;
(iv)将实验洲得的7组数据在坐标纸上描点。
根据实验回答以下问题:
① 现有四只供选用的电流表:
A.电流表(0~3mA,内阻为2.0Ω)
B.电流表(0~3mA,内阻未知)
C.电流表(0~0.3A,内阻为5.0Ω
D.电流表(0~0.3A,内阻未知)
A1应选用 ,A2应选用 。
② 测得一组R1和I2值后,调整电阻箱R1,使其阻值变小,要使A1示数I1 = 0.15A,应让滑动变阻器R接入电路的阻值 (选填“不变”、“变大”或“变小”)。
③ 在坐标纸上画出R1与I2的关系图。
④ 根据以上实验得出Rx = Ω。
9.(15分)
石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使21世纪的世界发生革命性的变化,其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖。用石墨烯制作超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯仓沿着这条缆绳运行,实现外太空和地球之间便捷的物资交换。⑴ 若”太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h1的同步轨道站,求轨道站内质量为m1的货物相对地心运动的动能。设地球自转角速度为ω,地球半径为R。
⑵ 当电梯仓停在距地面高度h2 = 4R的站点时,求仓内质量m2 = 50kg的人对水平地板的压力大小。取地面附近重力加速度g = 10m/s2,地球自转角速度ω = 7.3×10-5rad/s,地球半径尸场R = 6.4×103km。
10.(17分)
在如图所示的竖直平面内。水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r = m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点,GH与水平面的夹角θ = 37 0。过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B = 1.25T;过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场,电场方向水平向右,电场强度E = 1×104N/C。小物体P1质量m = 2×10-3kg、电荷量q = +8×10-6C,受到水平向右的推力F = 9.98×10-3N的作用,沿CD向右做匀速直线运动,到达D点后撤去推力。当P1到达倾斜轨道底端G点时,不带电的小物体P2在GH顶端静止释放,经过时间t = 0.1s与P1相遇。P1和P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为u = 0. 5,取g = 10m/s2,sin370 = 0.6,cos370 = 0.8,物体电荷量保持不变,不计空气阻力。求:
⑴ 小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小;
⑵ 倾斜轨道GH的长度s。
11.(11分)
如图所示,水平放置的不带电的平行金属板p和h相距h,与图示电路相连,金属板厚度不计,忽略边缘效应。p板上表面光滑,涂有绝缘层,其上O点右侧相距h处有小孔K;b板上有小孔T,且O、T在同一条竖直线上,图示平面为竖直平面。质量为m、电荷量为- q(q > 0)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从O点发射,沿P板上表面运动时间t后到达K孔,不与板碰撞地进入两板之间。粒子视为质点,在图示平面内运动,电荷量保持不变,不计空气阻力,重力加速度大小为g。
⑴ 求发射装置对粒子做的功;
⑵ 电路中的直流电源内阻为r,开关S接“1”位置时,进入板间的粒子落在h板上的A点,A点与过K孔竖直线的距离为l。此后将开关S接“2”位置,求阻值为R的电阻中的电流强度;
⑶ 若选用恰当直流电源,电路中开关S接“l”位置,使进入板间的粒子受力平衡,此时在板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应强度B只能在0~Bm= 范围内选取),使粒子恰好从b板的T孔飞出,求粒子飞出时速度方向与b板板面夹角的所有可能值(可用反三角函数表示)。
理科综合•物理试题参考答案
第Ⅰ卷(包括7小题,每小题6分,共42分)
1.D 2.C 3.D 4.B 5.A 6.AC 7.BC
第Ⅱ卷(包括4小题,共68分)
8.(17分)
(1)(6分)b,c,不在
(2)(11分)
① D、C
② 变大
③ 关系图线如图
④ 31
9.(17分)
解:(1)设货物相对地心的距离为r1,线速度为v1,则
r1=R+h1 ①
v1=r1ω ②
货物对地心的动能为 ③
联立①②③式 ④
说明:①②③④式各1分
(2)设地球质量为M,人相对地心的距离为r2,相信加速度为 ,受地球的万有引力为F,则
r2=R+h2 ⑤
⑥
⑦
⑧
设水平地板对人的支持力大小为N,人对水平地板的压力大小为N’,则
⑨
N’=N ⑩
联立⑤~⑩式并代入数据得 N’=11.5 N ⑾
说明:⑥⑦⑧⑨式各2分,⑤⑩⑾式各1分
10.(17分)
解:设小物体P1在匀强磁场中运动的速度为v,受到向上的洛伦兹力为F1,受到的摩擦力为f,则
F1=qvB ①
f=μ(mg-F1) ②
由题意,水平方向合理为零
F-f=0 ③
联立①②③式,代入数据解得
v=4 m/s ④
说明:①③式各1分,②④式各2分
(2)设P1在G点的速度大小为vG,由于洛伦兹力不做功,根据动能定理
⑤
P1在GH上运动,受到重力、电场力和摩擦力的作用,设加速度为a1,根据牛顿第二定律
qEcosθ-mgsinθ-μ(mgcosθ+qEsinθ)=ma1 ⑥
P1与P2在GH上相遇时,设P1在GH运动的距离为s1,则
⑦
设P2质量为m2,在GH上运动的加速度为a2,则
m2gsinθ-μm2gcosθ+qEsinθ)=m2a2 ⑧
P1与P2在GH上相遇时,设P2在GH运动的距离为s2,则
⑨
联立⑤~⑨式,代入数据得
s=s1+s2 ⑩
s=0.56 m ⑾
说明:⑦⑧⑨⑩式各1分,⑥⑾式各2分
11.(19分)
解:(1)设粒子在p板上做匀速直线运动的速度为v0,有
h=v0t ①
设发射装置对粒子做的功为W,由动能定律
②
联立①②式可得 ③
说明:①②式各2分,③式各1分
(2)S接“1”位置时,电源的电动势E0与板间电势差U有
E0=U ④
板间产生匀强电场的场强为E,粒子进入板间时有水平方向的速度v0,在板间受到竖直方向的重力和电场力作用而做累平抛运动,设加速度为a,运动时间为t1,有
U=Eh ⑤
mg-qE=ma ⑥
⑦
l=v0 t1 ⑧
S接“2”位置时,则在电阻R上流过的电流I满足
⑨
联立①④~⑨式得 ⑩
说明:④~⑩式各1分
(3)由题意知此时在板间运动的粒子重力与电场力平衡,当粒子从K进入板间后立即进入磁场做匀速圆周运动,如图所示,粒子从D点出磁场区域后沿DT做匀速直线运动,DT与b板上表面的夹角为题目所求夹角θ,磁场的磁感应强度B取最大值时的夹角θ为最大值θm,设粒子做匀速圆周运动的半径为R,有
⑾
过D点作b板的垂线与b板的上表面交于G,由几何关系有
⑿
⒀
⒁
联立①⑾~⒁式,将B=Bm代入,求得
⒂
当B逐渐减小,粒子做匀速圆周运动的半径为R也随之变大,D点向b板靠近,DT与b板上表面的夹角θ也越变越小,当D点无限接近于b板上表面时,粒子离开磁场后在板间几乎沿着b板上表面从T孔飞出板间区域,此时Bm>B>0满足题目要求,夹角θ趋近θ0,即
θ0=0 ⒃
则题目所求为 ⒄
说明:⑾~⒄式各1分