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2014年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷)理综物理及答案


廖周清

zxyzlzq@163.com

2014 年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷) 理科综合能力测试(物理)
共 107 分) 二、选择题(共 7 小题,每小题 6 分,共 42 分。第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. 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 v 15.一质点在外力作用下做直线运动,其速度 v 随时间 t 变化的图像如图。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.t1 B.t2 C.t3 D.t4 0 t1 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 R A.FM 向右 B.FN 向左 C.FM 逐渐增大 D.FM 逐渐减小 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 484W B.通过原线圈的电流的有效值为 6.6A C.通过副线圈的电流的最大值为 2.2A D.变压器原、副线圈匝数比 n1 : n2 ? 11: 3

第Ⅰ 卷(必做

t3
t2

t4

t

导体棒

I
N

M

v

n1
V

n2

S

用 电 器

A

18.如图,场强大小为 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、带电量分别为+q 和-q 的两粒子, a v0 ?q 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 h 电场中) 。不计重力。若两粒子轨迹恰好相切,则 v0 等于 A.

s

b

s 2qE 2 mh

B.

s qE 2 mh

C.

s 2qE 4 mh

D.

s qE 4 mh

d
E

v0 c

?q

19.如图,半径为 R 的均匀带正电的薄球壳,其上有一小孔 A。已知壳内的场强处处 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,可能正确的是
Ek Ek 0
0
R

A

O

Ek Ek 0 Ek 0

Ek
Ek 0

Ek

r

0

R

r

0

R

A

B

C

r

0

R

r

D

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。某航天受好
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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

GMm h ,其中 G 为引力常量,M 为月球质量,若忽略月球的自转,从开始发射到对接完成 R ( R ? h) 需要对“玉兔”做的功为 h m g月R m g月R (h ? 2 R) (h ? 2 R) A. B. 月球 R?h R?h m g月R m g月R 1 2 (h ? R) C. D. (h ? R) R?h 2 R?h 2 Ep ?

必做部分
21. (8 分)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺,测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤: ①用弹簧秤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秤相连,如图甲所示。在 A 端向右 拉动木板,等 弹簧秤求数稳定后,将计数记叙 F; ③改变尚志上橡皮泥的质量,重复步骤①②;实验数据如下表所示: G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61 ④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的坐标纸(见答题卡)上作出 F—G 图线。 (2)由图线求得滑块和木板间的坳摩擦因数 ? =____________(保留 2 位有效数字) (3)滑块最大速度的大小 v =____________(用 h、s、 ? 和重力加速度 g 表示。 )
F/N 1 .8
滑块 木板

弹簧秤

细线

橡皮泥

A
r
C
D

P
h

1 .6 1 .4 1 .2 1 .0 0 .8 0 .6 0 .4 0 .2

图甲

图乙
-8

G/N

1 .0 1 .5 2 . 0 2 . 5 3 .0 3 .5 4 . 0 4 . 5

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 ? ? 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。 Rx R0 2 1 可供使用的器材有: 3 0 电流表:量程 0.6A,内阻约为 0.2 ? ; V A 电压表:量程 3v,内阻约 9K ? ; V a b 滑动变阻器 R1:最大阻值 5 ? ; 滑动变阻器 R2:最大阻值 20 ? ; S E 定值电阻: R0= 3? ; 图乙

图甲 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_________端(填“a”或“b” ).
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5

0

0

1

V

10 15 2 3

0

0

5 1

A

10 15 2 3

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(2)在实物图(见答题卡)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) 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 s 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。取重力加速度的大小 g=10m/s2。求: (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。
s/m

发现情况

开始减速

汽车停止

25

反应过程

减速过程

图甲

0

图乙

72

v /(km ? h?1 )
P

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 ?t 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。

d

v0

图甲

Q

1 2 3 (2)若 ?t= TB ,求粒子在磁场中运动时加速度的大小; 2 4m v0 (3)若 B0= ,为使粒子仍能垂直打在 P 板上,求 TB。 qd
(1)若 ?t= TB ,求 B0;

B

B0
0

TB 2

TB

3TB 2

2TB

t

- B0

图乙

选做部分
37. (12 分) 【物理-物理 3-3】 (1)如图,内壁光滑、导热良好的气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 p0 水面 c.压强增大 d.分子间的引力和斥力都增大 (2) 一种水平重物打捞方法的工作原理如图所示。 将一质量 3 3 h2 M=3 ?10 kg 、体积 V =0.5m 的重物捆绑在开口朝下的
0

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= 1m 。在拉力作
3

h1

V2

V0
V1

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 。
3 3

浮筒 重物
2

V0

已知大气压强 p0= 1?10 kg / m ,重力加速度的大小 g ? 10m / s 。不计 1?105 Pa ,水的密度 ?= 水温度变化,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。
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38. (12 分) 【物理-物理 3-4】 y/m (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 0 .2 零点,质点 A 的振动图像如图所示,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) 0 1 2 3 a.波长为 1.2m b.波源起振方向沿 y 轴正方向 ? 0 .2 c.波速大小为 0.4m/s d.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束光线自 O 以角入射,第一次到达 AB 边恰好发生全反射。 已知 ? ? 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手忙脚乱的时间(设光在真空中的速度为 c,可
?

4 5 6 7 8 9

t/s

A

? ?

6? 2 ? 能用到 sin 75 ? 或 tan15 ? 2 ? 3 ) 。 4
?

C

L

L

i

O

B

39. (12 分) 【物理-物理 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。以下判断正确的是________.(双选,填正确答案标号) a.氢原子从 n ? 2 跃迁到 n ? 1 的能级时,辐射光的波长大于 656nm b.用波长为 325nm 的光照射,可使氢原子从 n ? 1 跃迁到 n ? 2 的能级 c.一群处于 n ? 3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线 d.用波长为 633nm 的光照射,不能使氢原子从 n ? 2 跃迁到 n ? 3 的能级

n ?
4 3 2

E / eV 0 ? 0.85 ? 1.51
? 3 .4

? 13.6 (2)如图,光滑水平直轨道上两滑块 A、B 用橡皮筋连接,A 的质量为 m。开 1 始时橡皮筋松驰,B 静止,给 A 向左的初速度 v0。一段时间后,B 与 A 同向运动发生碰撞并粘在一 起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间 A 的速度的两倍,也是碰撞前瞬间 B 的速度的一半。求: (ⅰ)B 的质量; (ⅱ)碰撞过程中 A、B 系统机械能的损失。 m v
0

A

B

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廖周清

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2014 年山东高考理综试题物理部分答案
一、选择题 14、A 15、AC 16、BCD 17、BD 18、B 二、实验题 21、 (1)如右图所示 (2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42 均正确) (3) 2? g (s ? h) 22、 (1)R2;a。 (2)如右图所示 (3)2.30(2.29、2.31 均正确) 。 (4)94(93、95 均正确)
1 .8 1 .6 1 .4 1 .2 1 .0 0 .8 0 .6 0 .4 0 .2

19、A

20、D

F/N
5

0

0

1

V

10 15 2 3

0

0

5 1

10

A

2

15

3

G/N

1 .0 1 .5 2 . 0 2 . 5 3 .0 3 .5 4 . 0 4 . 5

23、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 s ? 25m ,由运动学公式得

v02 ? 2as v t? 0 a
联立①②式,代入数据得

① ②

③ ④ (2)设志愿者反应时间为 t ? ,反应时间的增加量为 ?t ,由运动学公式得 ⑤ L ? v0t '? s

a ? 8m / s 2 t ? 2.5s

?t ? t '? t0
联立⑤⑥式,代入数据得



?t ? 0.3s ⑦ (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 ? ma ⑧ 由平行四边形定则得

F02 ? F 2 ? (mg )2
联立③⑧⑨式,代入数据得



F0 41 ? mg 5 qv0 B0 ? mv0 2 R1
mv0 qd



24、解: (1)设粒子做圆周运动的半径为 R1,由牛顿第二定律得 ① ② ③

据题意由几何关系得 R1 ? d 联立①②式得 B0 ?

(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:

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a?

v0 2 R2
3v0 2 d

④ ⑤ ⑥

据题意由几何关系得 3R2 ? d 联立④⑤式得 a ?

(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=

2? R v0



由牛顿第二定律得 qv0 B0 ? 由题意知 B0 ?

mv0 2 R



4mv0 ,代入⑧式得 qd

d ? 4R ⑨ 粒子运动轨迹如图所示,O1、O2 为圆心,O1O2 连线与水平方向夹角为 ? ,在第个 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 ? ? ?

?

?

2

,由题意可知

?? T 2 T? B 2? 2



v0
B
O1

设经历整个完整 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 ? Rsin?)n ? d
当 n=0 时,无解 当 n=1 时,联立⑨○ 11 式得

11 ○ 12 ○

?
A

O2

?
R

??

?

v0

1 (或 sin ? ? ) 6 2

13 ○

联立⑦⑨⑩○ 13 式得 T ?

?d
3v0

14 ○

当 n ? 2 时,不满足 0 ? ? ?

?
2

的要求

15 ○ 16 ○ 17 ○

若在 B 点击中 P 板,据题意由几何关系得

R ? 2Rsin? ? 2( R ? R sin ? )n ? d
当 n=0 时,无解 当 n=1 时,联立⑨○ 16 式得

? ? arcsin (或 sin ? ? )
联立⑦⑨⑩○ 18 式得 TB ?

1 4

1 4

18 ○ 19 ○ 20 ○

1 d ? arcsin ) 2 4 2v0 ? 当 n ? 2 时,不满足 0 ? ? ? 的要求 2
37、 (1)ab (2)解:当 F=0 时,由平衡条件得
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?

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Mg ? ? g (V0 ? V2 )
代入数据得 V2 ? 2.5m3

① ②

设筒内气体初态、末态的压强分别为 P1、P2,由题意得 ③ P =P 1 0 ? ? gh 1

P2=P0 ? ? gh2



在此过程中筒内气体温度和质量不变,由玻意耳定律得 ⑤ PV 1 1 ? PV 2 2 联立②③④⑤式,代入数据得

h2 ? 10m
1 n



38、 (1)ab (2)解: (ⅰ)根据全反射定律可知,光线在 AB 面上 P 点的入射角等于临界角 C,由折射定律得:

sin C ?



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
sin i 由折射定律得 n ? sin r
联立③④式,代入数据得 i ? 45 (ⅱ)在 ?OPB 中,根据正弦定理得

③ ④ ⑤

A

OP L ? sin 75 sin 45



? ?

设所用时间为 t,光线在介质中的速度为 v,得

OP ? vt c v? n
联立⑥⑦⑧式,代入数据得

⑦ ⑧

C

L
i

r

C

L

O

B

t?

6? 2 L 2c



39、 (1)cd (2)解: (ⅰ)以初速度 v0 的方向为正方向,设 B 的质量为 mB,A、B 碰撞后的共同速度为 v,由题 意知:碰撞前瞬间 A 的速度为

v ,碰撞前瞬间 B 的速度为 2v,由动量守恒定律得 2
① ②

v m ? 2mB v ? (m ? mB )v 2 m 由①式得 mB ? 2

(ⅱ)从开始到碰后的全过程,由动量守恒定律得 ③ mv0 ? (m ? mB )v 设碰撞过程 A、B 系统机械能的损失为 ? E ,则

1 v 2 1 1 m( ) ? mB (2v) 2 ? (m ? mB )v 2 2 2 2 2 1 2 联立②③④式得 ?E ? mv0 6 ?E ?
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④ ⑤

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