2013年高考真题物理（山东卷)（含解析版）下载

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