2012高考山东理综物理

2012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（山东卷）
第Ⅰ卷
二、选择题（本题包括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）
14．以下叙述正确的是（ ） A ．法拉第发现了电磁感应现象
B ．惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大
C ．牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因
D ．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果
15．2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接．任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对接．变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R 1、R 2，线速度大小分别为v 1、v 2，则
1
2
v v 等于（ ） A
B
C ．2
221
R R D ．21R R
16．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v －t 图像
如图所示．以下判断正确的是（ ）
A ．前3 s 内货物处于超重状态
B ．最后2 s 内货物只受重力作用
C ．前3 s 内与最后2 s 内货物的平均速度相同
D ．第3 s 末至第5 s 末的过程中，货物的机械能守恒
17．如图所示，两相同轻质硬杆OO 1、OO 2可绕其两端垂直纸面的水平轴O 、O 1、O 2
转动，在O 点悬挂一重物M ，将两相同木块m 紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止．F f 表示木块与挡板间摩擦力的大小，F N 表示木块与挡板间正压力的大小．若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且O 1、O 2始终等高，则（ ）
A ．F f 变小
B ．F f 不变
C ．F N 变小
D ．F N 变大 18．图甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是（ ）
图甲 图乙
A ．电压表的示数等于5 V
B
C ．实现点火的条件是21 1 000n
n >
D ．实现点火的条件是21
1 000n
n <
19．图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a 、b 、c 三点是实线与虚线的交点．则该粒子（ ）
A ．带负电
B ．在c 点受力最大
C ．在b 点的电势能大于在c 点的电势能
D ．由a 点到b 点的动能变化大于由b 点到c 点的动能变化
20．如图所示，相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B ．将质量为m 的导体棒由静止释放，当速度达到v 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P ，导体棒最终以2v 的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g ．下列选项正确的是…（ ）
A ．P ＝2mg v sin θ
B ．P ＝3mg v sin θ
C ．当导体棒速度达到
2v 时加速度大小为sin 2
g
θ D ．在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功 第Ⅱ卷（必做129分＋选做24分，共153分）
必做部分
21．（13分）（1）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的频率为50 Hz ．
图甲
图乙
①通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点________和________之间某时刻开始减速．
②计数点5对应的速度大小为________m/s，计数点6对应的速度大小为________m/s．（保留三位有效数字）
③物块减速运动过程中加速度的大小为a＝________m/s2，若用a
g
来计算物块与桌面间
的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值________（填“偏大”或“偏小”）．
（2）在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：R x（阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A）；
电压表：V（量程3 V，内阻约3 kΩ）；
电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2 Ω）；
A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω）；
电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；
E2（电动势12 V，内阻不计）；
滑动变阻器：R（最大阻值约20 Ω）；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm．
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________、电源应选________（均填器材代号），在虚线框内完成电路原理图．
22．（15分）如图所示，一工件置于水平地面上，其AB段为一半径R＝1.0 m的光滑圆弧轨道，BC段为一长度L＝0.5 m的粗糙水平轨道，二者相切于B点，整个轨道位于同一竖直平面内，P点为圆弧轨道上的一个确定点．一可视为质点的物块，其质量m＝0.2 kg，与BC间的动摩擦因数μ1＝0.4．工件质量M＝0.8 kg，与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1．（取g ＝10 m/s2）
（1）若工件固定，将物块由P 点无初速度释放，滑到C 点时恰好静止，求P 、C 两点间的高度差h ．
（2）若将一水平恒力F 作用于工件，使物块在P 点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动．
①求F 的大小．
②当速度v ＝5 m/s 时，使工件立刻停止运动（即不考虑减速的时间和位移），物块飞离圆弧轨道落至BC 段，求物块的落点与B 点间的距离．
23．（18分）如图甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为L 的平行金属极板MN 和PQ ，两极板中心各有一小孔S 1、S 2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U 0，周期为T 0．在t ＝0时刻将一个质量为m 、电荷量为－q （q ＞0）的粒子由S 1静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在0
2
T t 时刻通过S 2垂直于边界进入右侧磁场区．（不计粒子重力，不考虑极板外的电场）
图甲 图乙
（1）求粒子到达S 2时的速度大小v 和极板间距d ．
（2）为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件．
（3）若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在t ＝3T 0时刻再次到达S 2，且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小．
选做部分
36．（8分）[物理—物理3－3]
（1）以下说法正确的是________． a ．水的饱和汽压随温度的升高而增大
b ．扩散现象表明，分子在永不停息地运动
c ．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
d ．一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小
（2）如图所示，粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U 形管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长l 1＝20 cm （可视为理想气体），两管中水银面等高．现将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面h ＝10 cm ．（环境温度不变，大气压强p 0＝75 cmHg ）
①求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg ”作单位）．
②此过程中左管内的气体对外界________（填“做正功”“做负功”或“不做功”），气体将________（填“吸热”或“放热”）．
37．（8分）[物理—物理3－4]
（1）一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t ＝0时刻的波形如图所示，介质中质点P 、Q
分别位于x =2m 、x =4m 处．从t =0时刻开始计时，当t =15s 时质点Q 刚好第4次到达波峰．
①求波速．
②写出质点P 做简谐运动的表达式（不要求推导过程）．
（2）如图所示，一玻璃球体的半径为R ，O 为球心，AB 为直径．来自B 点的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB ，另一光线BN 恰好在N 点发生全反射．已知∠ABM ＝30°，求
①玻璃的折射率．
②球心O 到BN 的距离． 38．（8分）[物理—物理3－5] （1）氢原子第n 能级的能量为1
2n E E n
=
，其中E 1为基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则
1
2
νν=________． （2）光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ，质量分别为m A ＝3m 、m B ＝m C ＝m ，开始时B 、C 均静止，A 以初速度v 0向右运动，A 与B 碰撞后分开，B 又与C 发生碰撞并粘在一起，此后A 与B 间的距离保持不变．求B 与C 碰撞前B 的速度大小．
14．AD 惯性大小仅取决于质量，与物体运动状态无关，B 项错误；伽利略最早通过理想斜面实验得出：力不是维持物体运动状态的原因，C 项错误；A 、D 两项正确．
15．B “天宫一号”做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力2
2Mm v G m R R
=
可得
v =
12v v =，B 项正确． 16．AC 由v －t 图像可知，前3 s 内，a ＝
v
t ∆∆＝2 m/s 2，货物具有向上的加速度，故处于超重状态，A 项正确；最后2 s 内加速度a ′＝v t ∆'
∆'
＝－3 m/s 2，加速度方向向下，小于
重力加速度，故吊绳拉力不为零，B 项错误；根据1
3 m/s 2
v v ==可知C 项正确；3～5 s
内货物匀速上升，货物动能不变，重力势能增加，机械能增加，D 项错误．
17．BD 将两木块与重物视为整体，竖直方向受力平衡，则2F f ＝（2m ＋M ）g ，故F f
不变，A 项错误，B 项正确；设OO 1与竖直方向夹角为θ，对点O 受力分析可知，竖直方向
上：2F N1cos θ＝Mg ，对木块受力分析可知，水平方向上：F N ＝F N1sin θ，两式联立解得F N ＝
1
2
Mg tan θ，当挡板间距离增大时，θ增大，F N 增大，C 项错误，D 项正确． 18．BC
电压表示数为交流电压的有效值，由题图乙可得 V U ==，A 项错
误，B 项正确；因U m1＝5 V ，根据2m21m1
n U
n U =，由于引发电火花的条件是副线圈电压峰值大
于5 000 V ，故21
1 000n
n >，C 项正确，D 项错误．
19．CD 由于带电粒子受到电场力指向轨迹凹侧，说明带电粒子带正电，A 项错误；根据库仑定律2Qq
F k
r
=可知，粒子在c 点受到电场力最小，B 项错误；粒子从b 点运动到c 点的过程中，电场力对粒子做正功，粒子电势能减小，C 项正确；由动能定理可得：qU ＝∆E k ，因为U ab ＞U bc ，所以D 项正确．
20．AC 当导体棒以速度v 匀速运动时，沿斜面方向有22sin B L v
mg R
θ=；当导体棒
以2v 匀速运动时，沿斜面方向有F ＋mg sin θ＝222B L v
R
，故F ＝mg sin θ，此时拉力F 的功率
P ＝F ·2v ＝2mg v sin θ，A 项正确，B 项错误；当导体棒的速度达到2
v
时，沿斜面方向mg sin θ
－222B L v
R
＝ma ，解得：a ＝12g sin θ，C 项正确；导体棒的速度达到2v 以后，拉力与重力的
合力做的功等于R 上产生的焦耳热，D 项错误．
21．答案：（1）①6 7（或7 6） ②1.00 1.20 ③2.00 偏大
（2）①1.773（1.771～1.775均正确） ②A 1 E 1 电路如图所示
解析：（1）①由纸带上各点间距可以看出，6、7两点间距离最大，在计数点6之前，连续相等的时间内位移差∆x =2.00 cm ，而6、7两计数点间位移与前一段位移之差∆x ′＝x 67－x 56＜2.00 cm ．故物块在两相邻计数点6和7之间开始减速．
②根据46
52x v T
=
可得： 5(9.0011.01)0.01m/s 1.00 m/s 20.1
v +⨯==⨯，
从点2到点6段的加速度2
56452 2.01 m/s x x a T
-==
v 6＝v 5＋aT ＝1.20 m/s
③物块在6、7点间加速度变化，减速过程加速度大小有
279911
22
2.0 m/s 2x x a'T
-=
=⋅ 重物落地后，滑块向前运动时除受摩擦力作用外，纸带和限位孔之间也存在摩擦力作用，即μmg ＋F 阻＝ma ，ma F mg
μ-=
阻，故利用a
g μ=计算出的动摩擦因数比真实值偏大．
（2）①螺旋测微器主尺读数为 1.5 mm ，螺旋刻度每小格读数为0.01 mm ，读数为
27.3×0.01 mm ＝0.273 mm ，读数应为（1.5＋0.273）mm ＝1.773 mm ．
②由于待测电阻R x 阻值约为4 Ω，额定电流约为0.5 A ，电流表量程选0.6 A ，即A 1；根据欧姆定律可得待测金属丝两端最大电压约为U ＝IR x ＝2 V ，所以电源选E 1．
22．答案：（1）0.2 m （2）①8.5 N ②0.4 m 解析：（1）物块从P 点下滑经B 点至C 点的整个过程，根据动能定理得 mgh －μ1mgL ＝0① 代入数据得 h ＝0.2 m ②
（2）①设物块的加速度大小为a ，P 点与圆心的连线与竖直方向间的夹角为θ，由几何关系可得
cos R h
R
θ-=
③ 根据牛顿第二定律，对物块有 mg tan θ＝ma ④
对工件和物块整体有
F －μ2（M ＋m ）g ＝（M ＋m ）a ⑤ 联立②③④⑤式，代入数据得 F ＝8.5 N ⑥
②设物块平抛运动的时间为t ，水平位移为x 1，物块落点与B 点间的距离为x 2，由运动学公式可得
h ＝
12
gt 2⑦ x 1＝vt ⑧
x 2＝x 1－R sin θ⑨
联立②③⑦⑧⑨式，代入数据得 x 2＝0.4 m ．
23．答案：（1
（2
）B <（3）074T 08π7m qT
解析：（1）粒子由S 1至S 2的过程，根据动能定理得 qU 0＝
12
m v 2
① 由①式得
v =
② 设粒子的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得
U q
ma d
=③ 由运动学公式得
2
0122T d a ⎛⎫= ⎪⎝⎭
④
联立③④式得
d =
（2）设磁感应强度大小为B ，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R ，由牛顿第二定律得
2
v qvB m R
=⑥
要使粒子在磁场中运动时不与极板相撞，须满足
22
L R >
⑦ 联立②⑥⑦式得
B <
（3t 1，有 d ＝vt 1⑨
联立②⑤⑨式得
14
T t =
⑩ 若粒子再次到达S 2时速度恰好为零，粒子回到极板间应做匀减速运动，设匀减速运动的时间为t 2，根据运动学公式得
22
v
d t =⑪
联立⑨⑩⑪式得
22
T t =
⑫ 设粒子在磁场中运动的时间为t t ＝3T 0－
2
T －t 1－t 2⑬ 联立⑩⑫⑬式得
74
T t =
⑭ 设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T ，由⑥式结合运动学公式得
2πm
T qB
=
⑮ 由题意可知 T ＝t ⑯
联立⑭⑮⑯式得
8π7m
B qT =
． 36．答案：（1）ab
（2）①50 cmHg ②做正功 吸热 解析：（1）分子间距离增大时，分子间引力和斥力同时减小，c 项错误；由于气体压强
不变，根据
V
C T
=可知，当气体膨胀时气体温度升高，分子平均动能增加，d 项错误． （2）①设U 形管横截面积为S ，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p 1，右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为p 2，气柱长度为l 2，稳定后低压舱内的压强为p ．左管中封闭气体发生等温变化，根据玻意耳定律得
p 1V 1＝p 2V 2① p 1＝p 0② p 2＝p ＋p h ③ V 1＝l 1S ④ V 2＝l 2S ⑤ 由几何关系得 h ＝2（l 2－l 1）⑥
联立①②③④⑤⑥式，代入数据得 p ＝50 cmHg ⑦
②左管内气体体积增大，说明气体膨胀对外做正功；由于气体温度保持不变，气体内能不变，根据热力学第一定律可得W ＋Q ＝0，故气体从外界吸热．
37．答案：（1）①1 m/s ②y ＝0.2sin （0.5πt ）m
（2/3 解析：（1）①设简谐横波的波速为v ，波长为λ，周期为T ，由图像知λ＝4 m ．由题意知
t ＝3T ＋
3
4
T ① v T
λ
=
②
联立①②式，代入数据得 v ＝1 m/s ③
②质点P 做简谐运动的表达式为 y ＝0.2sin （0.5πt ）m ④
（2）①设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何知识可知i ＝30°，r ＝60°，根据折射定律得
sin sin r
n i
=
⑤ 代入数据得
n =
②光线BN 恰好在N 点发生全反射，则∠BNO 为临界角C
1sin C n
=
⑦ 设球心到BN 的距离为d ，由几何知识可知 d ＝R sin C ⑧ 联立⑥⑦⑧式得
3
d R =
． 38．答案：（1）14
（2）06
5
v
解析：（1）根据12n E E n =
可得1112242E E h ν=-，121
22E h E ν=-，两式联立解得121
4
νν=． （2）设A 与B 碰撞后，A 的速度为v A ，B 与C 碰撞前B 的速度为v B ，B 与C 碰撞后
粘在一起的速度为v ，由动量守恒定律得
对A 、B 木块：m A v 0＝m A v A ＋m B v B ① 对B 、C 木块：m B v B ＝（m B ＋m C ）v ② 由A 与B 间的距离保持不变可知 v A ＝v ③
联立①②③式，代入数据得
06
5
B v v =
．。