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2013高考福建理综物理部分试题与答案word解析版


2013 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(福建卷)
13.设太阳质量为 M,某行星绕太阳公转周期为 T,轨道可视为 r 的圆。已知万有引力常量为 G,则描述该 行星运动的上述物理量满足 A. GM ?

4? 2 r 3 T2

B. GM ?

4? 2 r 2 T2

C. GM ?

4? 2 r 2 T3

D. GM ?

4? r 3 T2

14.一束由红、紫两色组成的复色光,从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅途中能正确表示该复色光经三棱 镜分离成两束单色光的是

A. B. C. D. 15.如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻 r=1.0 ? ,外接 R=9.0 ? 的电阻。 闭合开关 S, 当发电机转子以某一 转速匀速转动时,产生的电动势 e ? 10 2 sin10? t (V ) ,则 A.该交变电流的频率为 10Hz B.该电动势的有效值为 10 2V C.外接电阻 R 所消耗的电功率为 10W D.电路中理想交流电流表 的示数为 1.0A

16.如图,t=0 时刻,波源在坐标原点从平衡位置沿 y 轴正方向开始振动,振动周期为 0.4s,在同一均匀介 质中形成沿 x 轴正、负两方向传播的简谐横波。下图中能够正确表示 t=0.6 时波形的图是

A.

B.

C.

D.

17.在国际单位制(简称 SI)中,力学和电学的基本单位有:m(米) 、kg(千克) 、s(秒) 、A(安培) 。导 出单位 V(伏特)用上述基本单位可表示为 A. m ? kg ? s ? A
2 ?4 ?1

B. m ? kg ? s ? A
2

?3

?1

C. m ? kg ? s ? A
2

?2

?1

D. m ? kg ? s ? A
2

?1

?1

18. 如图,矩形闭合线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用 t1、t2 分别表示线框 ab 边和 cd 边刚进 入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab 边始终保持与磁场水平边界 OO’平行,线框平面与磁场方向垂 直。设 OO’下方磁场磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速 度 v 随时间 t 变化的规律

A.

B.

C.

D.

19.(18 分) (6 分)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲) (1) : ①下列说法哪一项是正确的 。 (填选项前字母) A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上 B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量
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C 实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放 ②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取 O、A、B、C 计数点,已知打点计时器使用的交流电频 率为 50 Hz.则打 B 点时小车的瞬时速度大小为____m/s(保留三位有效数字) 。

(2)(12 分)硅光电池在无光照时不产生电能,可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路,给硅光 电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点) ,探究其在无光照时的反向伏安特性。图 中电压表的 V1 量程选用 3V,内阻为 6.0k ? ;电压表 V2 量程选用 15V,内阻约为 30k ? ;R0 为保护电阻; 直流电源电动势 E 约为 12V,内阻不计。 ①根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路。

②用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关 S,调节变阻器 R,读出电压表 V1、V2 的示教 U1、U2。 (ⅰ)某次测量时,电压表 V1 示数如图丙,则 U1= V.可算出通过硅光电他的反向电流大小为 mA(保留两位小数) 。 (ⅱ)该小组测出大量数据,筛选出下表所示的 9 组 U1、U2 数据,算出相应的硅光电池两端反向电压 UX 和通过反向电流 IX(表中“-”表示反向) ,并在坐标纸上建立 IX-UX 坐标系,标出了与表中前 5 组 UX、IX 数据对应的 5 个坐标点。请你标出余下的 4 个坐标点,并绘出 IX-UX 图线。

(ⅲ)由 IX-UX 图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时, IX 与 UX 成____(填“线性”或“非线性” )关系。 20. (15 分)如图,一不可伸长的轻绳上端悬挂于 O 点,T 端系一质量 m=1.0kg 的小球。现将小球拉到 A 点(保持绳绷直)由静止释放,当它经过 B 点时绳恰好被拉断,小球平抛后落在水平地面上的 C 点。地面 上的 D 点与 OB 在同一竖直线上,已知绳长 L=1.0 m,B 点离地高度 H=1.0 m, A、B 两点的高度差 h=0.5 m,重力加速度 g 取 10m/s2,不计空气影响, (1)地面上 DC 两点间的距离 s; (2)轻绳所受的最大拉力大小。

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21.(19 分)质量为 M、长为 3 L 的杆水平放置,杆两端 A、B 系着长为 3L 的不可伸长且光滑的柔软轻 绳,绳上套着一质量为 m 的小铁环。已知重力加速度为 g,不计空气影响。 (1)现让杆和环均静止悬挂在空中,如图甲,求绳中拉力的大小: (2)若杆与环保持相对静止, 在空中沿 AB 方向水平向右做匀加速直线运动, 此时环恰好悬于 A 端的正下方, 如图乙所示。 ①求此状态下杆的加速度大小 a; ②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力,方向如何?

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22. (20 分)如图甲,空间存在—范围足够大的垂直于 xoy 平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为 B。让质 量为 m,电量为 q(q<0)的粒子从坐标原点 O 沿加 xoy 平面以不同的初速度大小和方向入射到该磁场中。 不计重力和粒子间的影响。

(2)已知一粒子的初建度大小为 v(v>v1).为使该粒子能经过 A(a,0)点,其入射角 ? (粒子初速度与 x 轴正向的夹角)有几个?并求出对应的 sin ? 值: (3)如图乙,若在此空间再加入沿 y 轴正向、大小为 E 的匀强电场,一粒子从 O 点以初速度 v0 沿 x 轴 正向发射。研究表明:粒子在 xoy 平面内做周期性运动,且在任一时刻,粒子速度的 x 分量 vx 与其所在位 置的 y 坐标成正比,比例系数与场强大小 E 无关。求该粒子运动过程中的最大速度值 vm。

(1)若粒子以初速度 v1 沿 y 轴正向入射,恰好能经过 x 轴上的 A(a,0)点,求 v1 的大小:

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29.[物理-选修 3-3](本题共有两小题,每小题 6 分,共 12 分。每小题只有一个选项符合题意) (1)下列四﹣中,能正确反映分子间作用力 f 和分子势能 EP 随分子间距离 r 变化关系的图线是 。 (填选 图下方的字母)

(2)某自行车轮胎的容积为 V.里面已有压强为 P0 的空气,现在要使轮胎内的气压增大到 P,设充气过程为 等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同,压强也是 P0,体积为 的空气。 (填选项前的字母) A.

P0 V P

B.

P V P0

C. ?

?P ? ? 1? V ? P0 ?

D. ?

?P ? ? 1? V ? P0 ?

30.[物趣建修 3-5](本题共有两小题,每小题 6 分,共 12 分。每小题只有一个符合题意) (1)在卢瑟福 ? 粒子散射实验中,金箔中的原子核可以看作静止不动,下列各图画出的是其中两个 ? 粒子 经历金箔散射过程的径迹,其中正确的是____。 (填选图下方的字母)

(2)将静置在地面上,质量为 M(含燃料)的火箭模型点火升空,在及短时间内以相对地面的速度 v0 竖直 向下喷出质量为 m 的炽热气体。 忽略喷气过程重力和空气阻力的影响, 则喷气结束时火箭模型获得的速度 大小是 。 (填选项前的事母) A.

m v0 M

B.

M v0 m

C.

M v0 M ?m

D.

m v0 M ?m

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2013 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答案(福建卷)
13.答案: A 【解析】 :行星绕太阳做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有 正确。 14.答案:B 【解析】:A、复色光进入三棱镜左侧面时发生了第一次,由于红光与紫光的折射率不同,则折射角应不 同.故 A 错误.B、红光的折射率小于紫光的折射率,经过两次折射后,紫光的偏折角大于红光的偏折.故 B 正确.C、光线从从空气射入介质折射时,入射角大于折射角,而图中入射角小于折射角,而且两种色 光的折射角不同.故 C 错误.D、光线从从空气射入介质折射时,入射角大于折射角,而图中入射角小于 折射角,故 D 错误. 点评: 本题考查对光的色散现象的理解能力, 关键抓住红光与紫光折射率的关系, 根据折射定律进行分析. 15.答案:D 【解析】 :从电动势瞬时值表达式可知,交变电流的频率 有效值 ,选项 B 错误;电路中电流(有效值) 选项 C 错误;电流表的读数即为电流的有效值,选项 D 正确。 16. 答案:C ,选项 A 错误;该电动势的 ,电阻 R 消耗功率 P=I2R=9W, ,所以 ,选项 A

【解析】:由题,该波的周期为 T=0.4s,则时间 t=0.6s=1.5T,向左和向右分别形成 1.5 个波长的波形.由 于波源在坐标原点从平衡位置沿 y 轴正方向开始振动,则 t=0.6 时的振动方向沿 y 轴负方向,故 C 正确. 点评:本题的解题关键是抓住对称性,分析波源振动状态和波形的长度,即可得到答案. 17.答案:B 【解析】 :根据物理学有关规律和公式,电势差 ,因此,代入各量的基本单位,有

,选项 B 正确。 18.答案:A 【解析】 :A、线框先做自由落体运动,ab 边进入磁场做减速运动,加速度应该是逐渐减小,而图象中的 加速度逐渐增大.故 A 错误;B、线框先做自由落体运动,ab 边进入磁场后做减速运动,因为重力小于安培 力,做加速度减小到零做匀速直线运动,cd 边进入磁场做匀加速直线运动,加速度为 g.故 B 正确;C、线 框先做自由落体运动,ab 边进入磁场后因为重力大于安培力,做加速度减小的加速运动,cd 边离开磁场做 匀加速直线运动,加速度为 g,故 C 正确’D、线框先做自由落体运动,ab 边进入磁场后因为重力等于安培 力,做匀速直线运动,cd 边离开磁场做匀加速直线运动,加速度为 g,故 D 正确. 本题选不可能的,故选 A.点评:解决本题的关键能够根据物体的受力判断物体的运动,结合安培力公式、
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切割产生的感应电动势公式进行分析. 19.【答案】⑴① C ②0.653⑵①电路连接如图所示 ②(i)1.40 0.23 (ii) 如图所示(iii)非线性

【解析】:(1)①平衡摩擦阻力是当小车不受拉力时能匀速滑动,所以不应挂钩码时小车能匀速滑动; 为了减小系统误差,应使钩码的质量远小于小车质量,这样才能把钩码的重力近似当作小车的拉力大小; 实验时把小车从静止开始释放,小车初动能为零,使实验计算更简单。

②打 B 点时小车的瞬时速度大小 (2)①电路连接如图。 ②电压表 V1 示数 U1=1.40V,注意要估读最小刻度的下一位;硅光电流的反向电流



;图线如图所示;

由图可知,Ix 与 Ux 成非线性关系。 20.【答案】⑴1.41m ⑵20N 【解析】(1)小球从 A 到 B 过程机械能守恒,有

1 2 mgh ? mvB 2
小球从 B 到 C 做平抛运动,在竖直方向上有



H?
在水平方向上有

1 2 gt 2



s ? vB t
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由①②③式解得 s=1.41m ④ (2)小球下摆到达 B 点时,绳的拉力和重力的合力提供向心力,由、有

F ? mg ? m

2 vB L



由①⑤式解得 F=20N 根据牛顿第三定律 F ? ? ? F 轻绳所受的最大拉力为 20N。 21.【答案】⑴

6 mg ⑵① 4

2 3 3 斜向右上方。 (m ? M ) g ,与水平方向夹角为 60? g② 3 3

【解析】 (1)如图 1.

设平衡时,绳中拉力为 FT,有

2 FT cos ? ? mg ? 0

① ②

由图知

cos ? ?

6 3
6 mg 4

由①②式解得 FT ?



(2) ①此时,对小铁环受力分析如图 2,



FT ?? sin ? ? ? ma

④ ⑤

FT? ? FT?? cos ? ? ? mg ? 0
由图知 ? ? ? 60 ,代入④⑤式解得
0

3 g 3 ②如图 3, a?



设外力 F 与水平方向成 α 角,将杆和小铁环当成一个整体,有
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F cos ? ? ( M ? m)a F sin ? ? ( M ? m) g ? 0
由⑥⑦⑧式解得

⑦ ⑧

F?

2 3 (m ? M ) g 3

tan ? ? 3(或? =600 ) 即与水平方向夹角为 60? 斜向右上方。
22.【答案】⑴

Bqa 2m

(2)

E E 2 ? ( )2 ? v0 B B

【解析】(1)带电粒子以速率 v 在匀强磁场 B 中做匀速圆周运动,半径为 R,有

qvB ? m

v2 R



当粒子沿 y 轴正向入射,转过半个圆周至 A 点,该圆周的半径为 R1,有

R1 ?

a 2



由②代入①式得 Bqa v1 ? 2m ⑵如图。



O、A 两点处于同一圆周上,且圆心在 x=a/2 的直线上,半径为 R。 当确定一个初速率 v 时,有 2 个入射角,分别在第 1、2 象限, 有

s i n ? ? s ?n? ? i
由①④解得 sin ? ?

a 2R



aqB ⑤ 2mv ⑶粒子在运动过程中仅有电场力做功,因此在轨道的最高点处速率最大,用 ym 表示其 y 坐标,由 动能定理,有

1 2 1 2 qEym ? mvm ? mv0 2 2
由题意,有 vm=kym 若 E=0 时,粒子以初速度 v0 沿 y 轴正向入射,有

⑥ ⑦

qv0 B ? m
v0=kR0

2 v0 , R0

⑧ ⑨

由⑥⑦⑧⑨式解得 vm ? 29.答案: (1)B (2)C

E E 2 ? ( ) 2 ? v0 B B
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【解析】(1)当分子间距离 r=r0 时,分子之间引力和斥力大小相等,分子作用力为零;当 r<r0 时,分子 : 间作用力表现为斥力,作用力随 r 减小而增大;当 r>r0 时,分子间作用力表现为引力,作用力随 r 增大而 增大,当 r>10r0 时,作用力又趋近于零。分子势能的变化与分子作用力做功有关,选项 B 正确。 (2)设需再充入体积为 x 的空气。我们把轮胎里体积为 V 的空气和外面体积为 x 的空气当作一定质量的 气体,充气过程为等温过程,有 P0(V+x)=PV,得到 ,选项 C 正确。

30.答案: (1)C (2)D 【解析】(1)α 粒子受到原子核的斥力作用而发生散射,离原子核越近的粒子,受到的斥力越大,散射角 : 度越大,选项 C 正确。 (2)根据动量守恒定律得: 确。 ,所以火箭模型获得的速度大小是 ,选项 D 正

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