高考物理真题Word版天津卷试题答案解析.doc
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2010年普通高等学校招生全国统一考试(天津卷)
物理试题
一、选择题(本大题共8题,共计48分)
1、(6分)
下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B.电磁波在真空和介质中传播速度相同
C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波
D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
2、(6分)
下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B.玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
3、(6分)
质点做直线运动的vt图象如图所示,规定向右为正方向,则该质点在前8s内平均速度的大小和方向分别为( )
A.0.25m/s 向右 B.0.25m/s 向左
C.1m/s 向右 D.1m/s 向左
4、(6分)
一列简谐横波沿x轴正向传播,传到M点时波形如图所示,再经0.6s,N点开始振动,则该波的振幅A和频率f为( )
A.A=1m f=5Hz
B.A=0.5m f=5Hz
C.A=1m f=2.5Hz
D.A=0.5m f=2.5Hz
5、(6分)
在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电场力做了负功,则( )
A.b点的电场强度一定比a点大
B.电场线方向一定从b指向a
C.b点的电势一定比a点高
D.该电荷的动能一定减小
6、(6分)
(不定项选择)探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动,则变轨后与变轨前相比( )
A.轨道半径变小 B.向心加速度变小
C.线速度变小 D.角速度变小
7、(6分)
(不定项选择)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后( )
A.A1示数变大,A1与A2示数的比值不变
B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大
C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大
D.V2示数不变,V1与V2示数的比值不变
8、(6分)
(不定项选择)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图.则这两种光( )
A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大
C.通过同一装置发生双缝干涉,a光的相邻条纹间距大
D.通过同一玻璃三棱镜时,a光的偏折程度大
二、非选择题(本大题共4题,共计72分)
1、(18分)
在
(1)如图所示,在高为h的平台边缘水平抛出小球A,同时在水平地面上距台面边缘水平距离为s处竖直上抛小球B,两球运动轨迹在同一竖直平面内,不计空气阻力,重力加速度为g.若两球能在空中相遇,则小球A的初速度vA应大于________,A、B两球初速度之比为________.
(2)在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条.
①实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确的________(填字母代号).
A.将橡皮条拉伸相同长度即可
B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度
D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
②同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是________(填字母代号).
A.两细绳必须等长
B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
(3)要测量电压表V1的内阻RV,其量程为2V,内阻约2kΩ.实验室提供的器材有:
电流表A,量程0.6A,内阻约0.1Ω;
电压表V2,量程5V,内阻约5kΩ;
定值电阻R1,阻值30Ω;
定值电阻R2,阻值3kΩ;
滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;
电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω;
开关S一个,导线若干.
①有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中,测出V1的电压和电流,再计算出RV.该方案实际上不可行,其最主要的原因是______________;
②请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路.要求测量尽量准确,实验须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成.试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连好),并标出所选元件的相应字母代号;
③由上问写出V1内阻RV的表达式,说明式中各测量量的物理意义。
2、(16分)
在如图所示,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的距离为h.物块B质量是小球的5倍,置于粗糙的水平面上且位于O点正下方,物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),反弹后上升至最高点时到水平面的距离为.小球与物块均视为质点,不计空气阻力,重力加速度为g,求物块在水平面上滑行的时间t.
3、(18分)
在如图所示,质量m1=0.1kg,电阻R1=0.3Ω,长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上.框架质量m2=0.2kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.相距0.4m的MM′、NN′相互平行,电阻不计且足够长,电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM′、NN′保持良好接触.当ab运动到某处时,框架开始运动.设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2.
(1)求框架开始运动时ab速度v的大小;
(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1J,求该过程ab位移x的大小.
4、(20分)
在质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域.汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图,M、N为两块水平放置的平行金属极板,板长为L,板右端到屏的距离为D,且D远大于L,O′O为垂直于屏的中心轴线,不计离子重力和离子在板间偏离O′O的距离.以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系,其中x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向.
(1)设一个质量为m0、电荷量为q0的正离子以速度v0沿O′O的方向从O′点射入,板间不加电场和磁场时,离子打在屏上O点.若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场,求离子射到屏上时偏离O点的距离y0;
(2)假设你利用该装置探究未知离子,试依照以下实验结果计算未知离子的质量数.
上述装置中,保留原电场,再在板间加沿-y方向的匀强磁场.现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流,仍从O′点沿O′O方向射入,屏上出现两条亮线.在两线上取y坐标相同的两个光点,对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm,其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的,另一光点是未知离子产生的.尽管入射离子速度不完全相同,但入射速度都很大,且在板间运动时O′O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度.
答案解析
一、选择题(本大题共8题,共计48分)
1、(6分)A 电磁波在真空中传播速度最大,为c=3×108m/s,在介质中传播速度v=,n为介质折射率,B项错误;均匀变化的电场或磁场,不能产生电磁波,C项错误;电磁波在均匀介质中沿直线传播,D项错误.
2、(6分)B β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子,同时放出一个电子,核反应方程为―→+,A项错误;放射性元素的半衰期不随外界温度、压强等发生改变,C项错误;比结合能越大,核子结合的越牢固,D项错误.
3、(6分)B 在vt图象中,图线与横轴所围面积代表位移,0~3s内,x1=3m,向右;3~8s内,x2=-5m,负号表示向左,则0~8s内位移x=x1+x2=-2m,向左,==-0.25m/s,向左,B项正确.
4、(6分)D 由波的图象可知,振幅A=0.5m,波长λ=4m,波速v==m/s=10m/s,频率f==2.5Hz,D项正确.
5、(6分)C 从a→b,电场力对正电荷做负功,该电荷电势能增加,qφa<qφb,即φa<φb,故选项C正确;a、b两点不一定在同一条电场线上,B项错误;该电荷除了受电场力,是否还受其他力不清楚,D项错误;条件不足,无法判断a、b两点场强的大小,A项错误.
6、(6分)A 由=mr()2可知,变轨后探测器轨道半径变小,由a=、v=、ω=可知,探测器向心加速度、线速度、角速度均变大,只有A项正确.
7、(6分)AD 原电压U1不变,变压器匝数比不变,故U2不变,且=,比值不变;闭合开关S,副线圈所在电路中的总电阻变小,I2变大,由I1=I2可知,I1变大,但=比值不变,A、D两项正确.
8、(6分)BC 爱因斯坦光电效应方程|eUC|=mv2=hν-W,图象可知|UC2|>|UC1|,则两种光的频率νa<νb,A项错误;由两种光的频率关系得,λa>λb,根据双缝干涉条纹间距公式Δx=·λ可知,a光的相邻条纹间距大,C项正确;同理可知na<nb,D项错误;由sinC=得,Ca>Cb,B项正确.
二、非选择题(本大题共4题,共计72分)
1、(18分)
(1)s
(2)①BD ②BD
(3)①电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流
②测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示:
③RV=
U1表示V1的电压,U2表示V1和R2串联的总电压.
解析:
(1)小球A做平抛运动,若能在空中相遇,水平方向s=vA·t;竖直方向gt2<h,两式联立得vA>s·
若要求两球在空中相遇,则hA=gt2,hB=vB·t-gt2,hA+hB=h,s=vA·t,以上四式联立,得=.
(2)①两次拉伸的效果相同,包括大小和方向,B项正确而A项错;弹簧秤不一定拉伸到相同刻度,两次将橡皮条和绳的结点拉到相同位置即可,D项正确而C项错误.
②弹簧秤、细绳、橡皮条与木板平行,保证各力都在同一平面内,细绳长些,标记同一细绳方向的两点远一些,以保证画力的方向时精确些,本题B、D两项符合要求.
(3)①允许通过电压表V1的最大电流Im=A=1mA,而与电流表A的量程(0.6A)相比太小,所以该方案不可行.
②若选择电压表V2,则V2与V1量程相差太大,需找一个定值电阻与电压表V1串联分压,R1=30 Ω太小,R2=3kΩ正合适,电路图见答案.
③RV=,IV=IR2=,联立得RV=.
2、(16分)
解析:
设小球的质量为m,运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1,取小球运动到最低点重力势能为零,根据机械能守恒定律,有
mgh=m ①
得v1=
设碰撞后小球反弹的速度大小为v1′,同理有
mg=mv1′2 ②
得v1′=
设碰后物块的速度大小为v2,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律,有
mv1=-mv1′+5mv2 ③
得v2= ④
物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小
F=5μmg ⑤
设物块在水平面上滑行的时间为t,根据动量定理,有
-Ft=0-5mv2 ⑥
得t=.
3、(18分)
(1)6m/s
(2)1.1m
解析:
(1)ab对框架的压力F1=m1g
框架受水平面的支持力FN=m2g+F1
依题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力
F2=μFN
ab中的感应电动势E=Blv
MN中电流I=
MN受到的安培力F安=IlB
框架开始运动时F安=F2
由上述各式代入数据解得v=6m/s.
(2)闭合回路中产生的总热量Q总=Q
由能量守恒定律,得Fx=m1v2+Q总
代入数据解得x=1.1m.
4、(20分)
(1)
(2)14
解析:
(1)离子在电场中受到的电场力Fy=q0E ①
离子获得的加速度ay= ②
离子在板间运动的时间t0= ③
到达极板右边缘时,离子在+y方向的分速度vy=ayt0 ④
离子从板右端到达屏上所需时间t0′= ⑤
离子射到屏上时偏离O点的距离y0=vyt0′
由上述各式,得y0= ⑥
(2)设离子电荷量为q,质量为m,入射时速度为v,磁场的磁感应强度为B,磁场对离子的洛伦兹力Fx=qvB ⑦
已知离子的入射速度都很大,因而离子在磁场中运动时间甚短,所经过的圆弧与圆周相比甚小,且在板间运动时,O′O方向的分速度总是远大于在x方向和y方向的分速度,洛伦兹力变化甚微,故可作恒力处理,洛伦兹力产生的加速度ax=⑧
ax是离子在x方向的加速度,离子在x方向的运动可视为初速度为零的匀加速直线运动,到达极板右端时,离子在x方向的分速度
vx=axt=()= ⑨
离子飞出极板到达屏时,在x方向上偏离O点的距离x=vxt′=()= ⑩
当离子的初速度为任意值v时,离子到达屏上时的位置在y方向上偏离O点的距离为y,考虑到⑥式,得y=
由⑩?
两式得x2=y
其中k=
上式表明,k是与离子进入板间初速度无关的定值,对两种离子均相同.由题设条件知,x坐标3.24mm的光点对应的是碳12离子,其质量为m1=12u,x坐标3.00mm的光点对应的是未知离子,设其质量为m2,由?
式代入数据可得m2≈14u
故该未知离子的质量数为14.
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