2013 年山东省高考物理试卷 参考答案与试题解析 一、选择题(共 7 小题,每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 5 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分) 1.(5 分)(2013•山东)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方 法,利用这种方法伽利略发现的规律有( ) A 力不是维持物体运动的原因 . B 物体之间普遍存在相互吸引力 . C 忽略空气阻力,重物与轻物下落得同样快 . D 物体间的相互作用力总是大小相等,方向相反 .解解:A、伽利略根据理想斜面实验,发现了力不是维持物体运动的原因,故 A 正 答: 确. B、伽利略没有发现物体之间普遍存在相互吸引力的规律.故 B 错误. C、伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合的方法,发现了忽略空气阻力,重物与 轻物下落得同样快的规律.故 C 正确. D、伽利略没有发现物体间的相互作用力总是大小相等,方向相反的规律.故 D 错 误. 故选 AC 2.(5 分)(2013•山东)如图所示,用完全相同的轻弹簧 A、B、C 将两个相同的小球连接 并悬挂,小球处于静止状态,弹簧 A 与竖直方向的夹角为 30°,弹簧 C 水平,则弹簧 A、 C 的伸长量之比为( ) A BC 1:2 D 2:1 :4 4: ....解解:将两球和弹簧 B 看成一个整体,整体受到总重力 G、弹簧 A 和 C 的拉力,如 图,设弹簧 A、C 的拉力分别为 F1 和 F2.由平衡条件得知,F2 和 G 的合力与 F1 大 小相等、方向相反 答: 则得:F2=F1sin30°=0.5F1. 根据胡克定律得:F=kx,k 相同,则 弹簧A、C 的伸长量之比等于两弹簧拉力之 比,即有 xA:xC=F1:F2=2:1 第 1 页 共 12 页 故选:D. 3.(5 分)(2013•山东)如图所示,楔形木块 abc 固定在水平面上,粗糙斜面 ab 和光滑斜 面 bc 与水平面的夹角相同,顶角 b 处安装一定滑轮.质量分别为 M、m(M>m)的滑 块,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行.两滑块由静止释放后,沿斜 面做匀加速运动.若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( ) A 两滑块组成系统的机械能守恒 . B 重力对 M 做的功等于 M 动能的增加 . C 轻绳对 m 做的功等于 m 机械能的增加 . D 两滑块组成系统的机械能损失等于 M 克服摩擦力做的功 .解解:A、由于“粗糙斜面 ab”,故两滑块组成系统的机械能不守恒,故 A 错误 答: B、由动能定理得,重力、拉力、摩擦力对 M 做的总功等于 M 动能的增加,故 B 错 误C、除重力弹力以外的力做功,将导致机械能变化,故 C 正确 D、除重力弹力以外的力做功,将导致机械能变化,摩擦力做负功,故造成机械能损 失,故 D 正确 故选 CD 4.(5 分)(2013•山东)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极 N、S 间的磁场可视为水 平方向的匀强磁场,A 为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴 OO′沿逆时针方向 匀速转动.从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判 断正确的是( ) 第 2 页 共 12 页 A 电流表的示数为 10A . B 线圈转动的角速度为 50π rad/s . C 0.01s 时线圈平面与磁场方向平行 . D 0.02s 时电阻 R 中电流的方向自右向左 .解解:A、由题图乙可知交流电电流的最大值是 A,周期 T=0.02s,由于电流 答: 表的示数为有效值,故示数 I= =10A,选项 A 正确; B、角速度= =100π rad/s,选项 B 错误; C、0.01s 时线圈中的感应电流达到最大,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变 化最快,磁通量为 0,故线圈平面与磁场方向平行,选项 C 正确; D、由楞次定律可判断出 0.02s 时流过电阻的电流方向自左向右,选项 D 错误. 故选 AC. 5.(5 分)(2013•山东)将一段导线绕成图甲所示的闭合电路,并固定在水平面(纸面) 内,回路的 ab 边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中.回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场 Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象如图乙所示.用 F 表 示 ab 边受到的安培力,以水平向右为 F 的正方向,能正确反映 F 随时间 t 变化的图象是 ( ) A BCD....解解:分析一个周期内的情况: 答: 在前半个周期内,磁感应强度均匀变化,磁感应强度 B 的变化度一定,由法拉第电 磁感应定律得知,圆形线圈中产生恒定的感应电动势恒定不变,则感应电流恒定不 变,ab 边在磁场中所受的安培力也恒定不变,由楞次定律可知,圆形线圈中产生的 感应电流方向为顺时针方向,通过 ab 的电流方向从 b→a,由左手定则判断得知,ab 所受的安培力方向水平向左,为负值;同理可知,在后半个周期内,安培力大小恒 定不变,方向水平向右.故 B 正确. 故选 B 第 3 页 共 12 页 6.(5 分)(2013•山东)如图所示,在 x 轴上相距为 L 的两点固定两个等量异种点电荷 +Q、﹣Q,虚线是以+Q 所在点为圆心、 为半径的圆,a、b、c、d 是圆上的四个点,其中 a、c 两点在 x 轴上,b、d 两点关于 x 轴对称.下列判断正确的是( ) A b、d 两点处的电势相同 . B 四点中 c 点处的电势最低 . C b、d 两点处的电场强度相同 . D 将一试探电荷+q 沿圆周由 a 点移至 c 点,+q 的电势能减小 .解解:A:该电场中的电势关于 X 轴对称,所以 bd 两点的电势相等,故 A 正确; 答: B:c 点在两个电荷连线的中点上,也是在两个电荷连线的中垂线上,所以它的电势 和无穷远处的电势相等.而正电荷周围的电场的电势都比它高,即 C 点的电势在四 个点中是最低的.故 B 正确; C:该电场中的电场强度关于 X 轴对称,所以 bd 两点场强大小相等,方向是对称 的,不相同的.故 C 错误; D:c 点的电势低于 a 点的电势,试探电荷+q 沿圆周由 a 点移至 c 点,电场力做正 功,+q 的电势能减小.故 D 正确. 故选:ABD 7.(5 分)(2013•山东)双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围 绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动.研究发现,双星系统演化过程中,两星 的总质量、距离和周期均可能发生变化.若某双星系统中两星做圆周运动的周期为 T,经 过一段时间演化后,两星总质量变为原来的 k 倍,两星之间的距离变为原来的 n 倍,DC 运动的周期为( ) A BCD....解解:设 m1 的轨道半径为 R1,m2 的轨道半径为 R2.两星之间的距离为 l. 答: 由于它们之间的距离恒定,因此双星在空间的绕向一定相同,同时角速度和周期也 都相同.由向心力公式可得: 对 m1: ①第 4 页 共 12 页 对 m2: ②又因为 R1 十 R2=l,m1+m2=M 由①②式可得 所以当两星总质量变为 KM,两星之间的距离变为原来的 n 倍, 圆周运动的周期平方为 T′2= ==即 T′= T,故 ACD 错误,B 正确; 故选 B. 二、解答题(共 4 小题,满分 46 分) 8.(2 分)(2013•山东)图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应 该用游标卡尺的 A (填“A”、“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径 为 11.30 mm. 解解:游标卡尺来测量玻璃管内径应该用内爪.即 A 部分. 答: 游标卡尺测内径时,主尺读数为 11mm,游标读数为 0.05×6=0.30mm,最后读数为 11.30mm. 故答案为:A,11.30 9.(11 分)(2013•山东)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验 研究上取得了突破性进展.如图 1 所示,在一矩形半导体薄片的 P、Q 间通入电流 I,同时 外加与薄片垂直的磁场 B,在 M、N 间出现电压 UH,这个现象称为霍尔效应,UH 称为霍 尔电压,且满足 ,式中 d 为薄片的厚度,k 为霍尔系数.某同学通过实验来测定 该半导体薄片的霍尔系数. ①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图 1 所示,该同 学用电压表测量 UH 时,应将电压表的“+”接线柱与 M (填“M”或“N”)端通过导线相 连. ②已知薄片厚度 d=0.40mm,该同学保持磁感应强度 B=0.10T 不变,改变电流 I 的大小, 测量相应的 UH 值,记录数据如下表所示. 第 5 页 共 12 页 I(×10﹣3A) UH(×10﹣3V) 3.0 1.1 6.0 1.9 9.0 3.4 12.0 4.5 15.0 6.2 18.0 6.8 根据表中数据在图 3 中画出 UH﹣I 图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为 1.5 ×10﹣3V•m•A﹣1•T﹣1(保留 2 位有效数字). ③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均 值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图 2 所示的测量电路,S1、S2 均 为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从 Q 端流入,P 端流出,应 将 S1 掷向 b (填“a”或“b”),S2 掷向 c (填“c”或“d”). 为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中.在保持 其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件 S1 和 E (填器件代号)之 间. 解解:①根据左手定则得,正电荷向 M 端偏转,所以应将电压表的“+”接线柱与 M 端 答: 通过导线相连. ②UH﹣I 图线如图所示.根据 知,图线的斜率为 =k =0.375,解得霍尔系数 k=1.5×10﹣3V•m•A﹣1•T﹣1 .③为使电流从 Q 端流入,P 端流出,应将 S1 掷向 b,S2 掷向 c,为了保护电路,定 值电阻应串联在 S1,E(或 S2,E)之间. 故答案为:①M ②如图所示,1.5(1.4 或 1.6)③b,c;S1,E(或 S2,E) 10.(15 分)(2013•山东)如图所示,一质量 m=0.4kg 的小物块,以 v0=2m/s 的初速度, 在与斜面成某一夹角的拉力 F 作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经 t=2s 的时间物块由 A 点运动到 B 点,A、B 之间的距离 L=10m.已知斜面倾角 θ=30°,物块与斜面之间的动摩 擦因数 μ= .重力加速度 g 取 10m/s2. (1)求物块加速度的大小及到达 B 点时速度的大小. (2)拉力 F 与斜面的夹角多大时,拉力 F 最小?拉力 F 的最小值是多少? 第 6 页 共 12 页 解解:(1)物体做匀加速直线运动,根据运动学公式,有: 答: ①v=v0+at ②联立解得; a=3m/s2 v=8m/s (2)对物体受力分析,受重力、拉力、支持力和滑动摩擦力,如图 根据牛顿第二定律,有: 平行斜面方向:Fcosα﹣mgsin30°﹣Ff=ma 垂直斜面方向:Fsinα+FN﹣mgcos30°=0 其中:Ff=μFN 联立解得: F= =故当 α=30°时,拉力 F 有最小值,为 N; 答:(1)物块加速度的大小为 3m/s2,到达 B 点的速度为 8m/s; (2)拉力 F 与斜面的夹角 30°时,拉力 F 最小,最小值是 N. 11.(18 分)(2013•山东)如图所示,在坐标系 xOy 的第一、第三象限内存在相同的匀强 磁场,磁场方向垂直于 xOy 平面向里;第四象限内有沿 y 轴正方向的匀强电场,电场强度 大小为 E.一带电量为+q、质量为 m 的粒子,自 y 轴的 P 点沿 x 轴正方向射入第四象限, 经 x 轴上的 Q 点进入第一象限,随即撤去电场,以后仅保留磁场.已知 OP=d,OQ=2d, 不计粒子重力. (1)求粒子过 Q 点时速度的大小和方向. (2)若磁感应强度的大小为一定值 B0,粒子将以垂直 y 轴的方向进入第二象限,求 B0. (3)若磁感应强度的大小为另一确定值,经过一段时间后粒子将再次经过 Q 点,且速度 与第一次过 Q 点时相同,求该粒子相邻两次经过 Q 点所用的时间. 第 7 页 共 12 页 解解:(1)粒子在第四象限的电场中做类平抛运动,水平方向:2d=v0t 竖直方向做匀加速直线运动,最大速度 vy: 答: 联立以上三公式,得: 粒子的合速度: 设合速度与水平方向的夹角为 θ,则: ,故 θ=45° (2)粒子以垂直 y 轴的方向进入第二象限,则粒子偏转的角度是 135°,圆心到 O 点的距离是 2d,射出点到 O 点的距离是 4d.偏转半径 r= 粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即: 代人数据,整理得: (3)若经过一段时间后粒子能够再次经过 Q 点,且速度与第一次过 Q 点时相同则 粒子运动的轨如图: 它在磁场中运动的半径: 粒子在一、三象限中运动的总时间: 第 8 页 共 12 页 粒子中二、四象限中运动轨迹的长度: 粒子中二、四象限中运动的时间: 粒子相邻两次经过 Q 点所用的时间: 答:(1)粒子过 Q 点时速度的大小 子以垂直 y 轴的方向进入第二象限时 时间 ,与水平方向的夹角 θ=45° (2)粒 (3)粒子相邻两次经过 Q 点所用的 三.【物理-物理 3-3】 12.(2 分)(2013•山东)下列关于热现象的描述正确的是( ) A 根据热力学定律,热机的效率可以达到 100% . B 做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的 . C 温度是描述热运动的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同 . D 物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动也是无规律的 .解解;A、根据热力学定律,热机的效率不可能达到 100%;故 A 错误 B、做功是通过能量转化的方式改变系统内能,热传递是通过热量转移的方式改 变系统内能,实质不同;故 B 错误 答: C、达到热平衡的两系统温度相同,故 C 正确 D、物体由大量分子组成,其单个分子的运动是无规则的,大量分子的运动具有 统计规律,故 D 错误 故选 C 13.(6 分)(2013•山东)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超七千米,再创载人深潜新纪 录.在某次深潜实验中,“蛟龙”号探测到 990m 深处的海水温度为 280K.某同学利用该数 据来研究气体状态随海水深度的变化,如图所示,导热良好的气缸内封闭一定质量的气 体,不计活塞的质量和摩擦,气缸所处海平面的温度 T0=300K,压强 p0=1atm,封闭气体 的体积 Vo=3m2.如果将该气缸下潜至 990m 深处,此过程中封闭气体可视为理想气体. ①求 990m 深处封闭气体的体积(1atm 相当于 10m 深的海水产生的压强). ②下潜过程中封闭气体 放热 (填“吸热”或“放热”),传递的热量 大于 (填“大于”或 “小于”)外界对气体所做的功. 第 9 页 共 12 页 解解:①气缸在海平面时,对于封闭气体: p0=1atm,T0=300K,Vo=3m2. 答: 气缸在 990m 深处时,海水产生的压强为△p=ρgh=99atm 封闭气体的压强为 p=p0+△p=100atm,T=280K. 根据理想气体状态方程得: 代入解得,V=2.8×10﹣2m3. ②由上知封闭气体的体积减小,外界对气体做功,W>0;封闭气体可视为理想气 体,温度降低,其内能减小,△U<0,根据热力学第一定律△U=W+Q 得 Q<0,即下潜过程中封闭气体放热. 而且由于△U<0,传递的热量大于外界对气体所做的功. 答:①990m 深处封闭气体的体积为 2.8×10﹣2m3. ②放热,大于 四.【物理-物理 3-4】 14.(2013•山东)如图所示,在某一均匀介质中,A、B 是振动情况完全相同的两个波 源,其简谐运动表达式为 x=0.1πsin(20πt)m,介质中 P 点与 A、B 两波源间距离分别为 4m 和 5m,两波源形成的简谐横波分别沿 AP、BP 方向传播,波速都是 10m/s. ①求简谐横波的波长. ②P 点的振动 加强 (填“加强”或“减弱”) 解解:①由简谐运动表达式为 x=0.1πsin(20πt)m 知,角频率 ω=20πrad/s,则周期为 答: T= =0.1s,由 v= 得,波长 λ=vT=1m; ②△S=5m﹣4m=1m=λ,故 P 点的振动加强. 故答案为:①λ=1m,②加强 15.(2013•山东)如图所示,ABCD 是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的 一束光线由 O 点垂直 AD 边射入.已知棱镜的折射率 n= ,AB=BC=8cm,OA=2cm, ∠OAB=60°. ①求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向. ②第一次的出射点距 C cm. 第 10 页 共 12 页 解解:(1)因为 sinC= ,临界角 C=45° 答: 第一次射到 AB 面上的入射角为 60°,大于临界角,所以发生全发射,反射到 BC 面 上,入射角为 60°,又发生全反射,射到 CD 面上的入射角为 30° 根据折射定律得,n= ,解得 θ=45°. 即光从 CD 边射出,与 CD 边成 45°斜向左下方. (2)根据几何关系得,AF=4cm,则 BF=4cm. ∠BFG=∠BGF,则 BG=4cm.所以 GC=4cm. 所以 CE= 答:①从 CD 边射出,与 CD 边成 45°斜向左下方 ②第一次的出射点距 C . 五、【物理-物理 3-5】 16.(2013•山东)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到 108K 时,可以发生“氦燃烧”. ①完成“氦燃烧”的核反应方程: 是一种不稳定的粒子,其半衰期为 2.6×10﹣16s.一定质量的 7.8×10﹣16s 后所剩 占开始时的 . .②,经 解解:①根据电荷数守恒、质量数守恒,知未知粒子的电荷数为 2,质量数为 4,为 答: .②经 7.8×10﹣16s,知经历了 3 个半衰期,所剩 故答案为: 或α, 或12.5% 占开始时的 = . 第 11 页 共 12 页 点解决本题的关键掌握半衰期的定义,以及知道在核反应中电荷数守恒、质量数守 评: 恒. 17.(2013•山东)如图所示,光滑水平轨道上放置长板 A(上表面粗糙)和滑块 C,滑块 B 置于 A 的左端,三者质量分别为 mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg.开始时 C 静止,A、B 一 起以 v0=5m/s 的速度匀速向右运动,A 与 C 发生碰撞(时间极短)后 C 向右运动,经过一 段时间 A、B 再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与 C 碰撞.求 A 与 C 发生碰撞 后瞬间 A 的速度大小. 解解:因碰撞时间极短,A 与 C 碰撞过程动量守恒,设碰撞后瞬间 A 的速度大小为 vA,C 的速度大小为 vC, 答: 以向右为正方向,由动量守恒定律得 mAv0=mAvA+mCvC,① A 与 B 在摩擦力作用下达到共同速度,设共同速度为 vAB,由动量守恒定律得 mAvA+mBv0=(mA+mB) vAB ②A、B 达到共同速度后恰好不再与 C 碰撞,应满足:vAB=vC ③ 联立①②③式解得:vA=2m/s. 答:A 与 C 发生碰撞后瞬间 A 的速度大小是 2m/s 第 12 页 共 12 页
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