2012年高考山东理综物理部分解析

2012年普通高等学校招生全国统一考试（山东卷）理科综合 物理部分本试卷分第I 卷和第II 卷两部分，共12页．满分240分．考试用时150分钟．答题前，考生务必用0．5毫米黑色签字笔将自己的姓名、座号、考生号、县区和科类填写在试卷和答题卡规定的位置．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．第I 卷（必做，共87分）注意事项：1．第I 卷共20小题．2．每小题选出答案后，用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．不涂在答题卡上，只答在试卷上不得分．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必然结果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14．AD 解析：电磁感应现象由法拉第发现，A 项正确；惯性是物体的固有属性，质量是决定物体惯性大下的唯一因素，选项B 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的必然结果，选项C 错误；感应电流的方向由楞次定律判断，所以遵从楞次定律描述的方向，也是能量守恒定律的必然，D 项正确．15．2011年11月3日，“神州八号”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“神州九号”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1R 、2R ，线速度大小分别为1v 、2v ．则12v v 等于（ ） ABC ．2221R RD ．21R R15．B 解析：万有引力提供向心力有22Mm G m R R =v ，得v ，所以12=v v 选项B 正确．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，t -v 图象如图所示．以下判断正确的是（ ）A ．前3s 内货物处于超重状态B ．最后2s 内货物只受重力作用C ．前3s 内与最后2s 内货物的平均速度相同D ．第3s 末至第5s 末的过程中，货物的机械能守恒16．AC 解析：根据t -v 图像可知，前3s 内货物向上做匀加速直线运动，加速度向上，处于超重状态，选项A 正确；最后2s 内货物做匀减速直线运动，加速度大小为23m/s a t∆==∆v，由牛顿第二定律得拉力()0F m g a =->，说明货物受重力和拉力作用，选项B 错误；根据匀变速直线运动平均速度公式02+=v vv ，前3s 内与最后2s 内货物的平均速度相同，都为3m/s ，选项C 正确；第3s末至第5s 末的过程中，货物匀速上升，拉力等于重力且拉力做正功，机械能不守恒，选项D 错误．17．如图所示，两相同轻质硬杆1OO 、2OO 可绕其两端垂直纸面的水平轴O 、1O 、2O 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，N F 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1O 、2O 始终等高，则（ ） A ．f F 变小 B ．f F 不变 C ．N F 变小D ．N F 变大17．BD 解析：对结点O ，重物M 对O 点的拉力可分解为沿两杆1OO 、2OO 方向的两个分力1F 、2F 如图(a)，设悬线与杆间夹角为θ，则12F F =，且12c o s F F M g θ==，解得12cos Mg F θ=．若挡板间距离稍许增大，则θ也增大，cos θ减小，1F 增大．对木块m ，受力如图(b)，因此有f cos 0F mg F θ--=，即f 12F m g M g =+保持不变，A 错B 对；N 1sin sin tan 2cos 2Mg MF F θθθθ===，随θ角的增大而增大，C 错D 对．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1n 、2n ．为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V 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（ ） A ．电压表的示数等于5VBC ．实现点火的条件是211000nn >D ．实现点火的条件是211000nn <18．BC 解析：电压表的示数为有效值，所以等于1U =A 错误B 正确；实现点火的条件是25000U >V ，所以22111000n U n U =>，选项C 正确D 错误．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 点的动能变化大于有b 点到c 点的动能变化19．CD 解析：根据粒子运动轨迹可知，粒子带正电，选项A 正确；根据库仑定律可知，离点电荷最近时最大，选项B 错误；从b 点到c 点电场力做正功，电势能减小，选项C 正确；同心圆间距相等，所以a 点到b 点电势差大于b 点到c 点的电势差，由动能定理知由a 点到b点的F 2(a)(b)NF动能变化大于有b 点到c 点的动能变化，选项D 正确．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，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 ．2sin P mg θ=vB ．3sin P mg θ=vC ．当导体棒速度达到2v 时加速度为sin 2gθ 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20．AC 解析：当速度达到v 时开始匀速运动，受力分析可得22sin B l mg Rθ=v，导体棒最终以2v 的速度匀速运动时，拉力为sin F mg θ=，所以拉力的功率为2sin P mg θ=v ，选项A 正确B 错误．当导体棒速度达到2v 时安培力1sin 2F mg θ=，加速度为sin 2ga θ=，选项C 正确．在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，根据能量守恒定律，R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功加上重力做的功，选项D 错误，【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议所示．打点计时器电源的频率为50Hz ．①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 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 = 2m/s ，若用ag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”）． 21．（1）①6；7【或7；6】 ②1.00；1.20 ③2.00；偏大 解析：①由纸带数据可知，物块在加速和减速阶段相邻计数点间位移之差均为 2.00s ∆=cm ，而计数点6、7间的位移与5、6间的位移之差为1.27cm ，与7、8间位移之差为1.68cm ，均小于s ∆，因此物块在计数点6、7之间开始减速；②计数点5对应的速度大小等于计数点4、6间平均速度大小，即25469.0011.0110m/s 1.00m/s 0.2-+=⨯=v =v ，加速阶段加速度大小222222.0010m/s 2.00m/s 0.1s a T -∆⨯===，因此计数点6对应的速度大小为65(1.00 2.000.1)m/s 1.20m/s aT =+=+⨯=v v ．③物块在减速阶段的加速度由2s aT ∆=得，222126.6010.6010m /s 2.00m /s 20.1a --=⨯=-⨯，222224.608.6110m/s 2.00m/s 20.1a --=⨯=-⨯，故212 2.00m/s 2a a a +==-．由牛顿第二定律得物块减速阶段mg ma μ=，即agμ=，但实验中测得的加速度对应的阻力还包括纸带受到的阻力，比摩擦阻力的实际值mg μ大，所以比值ag 比动摩擦因数的真实值偏大．21．（2）在测量金属丝电阻率的试验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：x R （阻值约4Ω，额定电流约0.5A ）；电压表：V （量程3V ，内阻约3k Ω）；电流表：1A （量程0.6A ，内阻约0.2Ω）；2A （量程3A ，内阻约0.05Ω）； 电源：1E （电动势3V ，内阻不计）2E （电动势12V ，内阻不计） 滑动变阻器：R （最大阻值约20Ω）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），在虚线框中（间答题卡）完成电路原理图． 21．（2）①1．773【1．771～1．775均正确】②A 1；E 1；电路图如右． 解析：②电压表量程3V ，所以电源应选1E ，通过待测金属丝的最大电流约为3A 0.75A 4I ==，所以电流表应选1A ． 22．（15分）如图所示，一工件置于水平地面上，其AB 段为一半径1m R =的光滑圆弧轨道，BC 段为一长度0.5m L =的粗糙水平轨道，二者相切与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0.2kg m =，与BC 间的动摩擦因数10.4μ=．工件质量0.8kg M =，与地面间的动摩擦因数20.1μ=．（取210m/s g =）．（1）若工件固定，将物块由P 点无初速度释放，滑至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，使物体在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5m/s =v 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．22．解：（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 10mgh mgL μ-= ①代入数据得0.2m h =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 Rθ-=③根据牛顿第二定律，对物体有tan mg maθ= ④ 对工件和物体整体有2()()F M m g M m a μ-+=+⑤ 联立②③④⑤式，代入数据得8.5N F = ⑥②设物体平抛运动的时间为t ，水平位移为1x ，物块落点与B 间的距离为2x ， 由运动学公式可得212h gt =⑦ 1x t =v ⑧21sin x x R θ=-⑨ 联立②③⑦⑧⑨式，代入数据得 20.4mx = ⑩23．(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1S 、2S ，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0U ，周期为0T ．在0t =时刻将一个质量为m 、电量为(0)q q ->的粒子由1S 静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在02T t =时刻通过2S 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）（1）求粒子到达2S 时的速度大小v 和极板距离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03t T =时刻再次到达2S ，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强度的大小 23．解：（1）粒子由1S 至2S 的过程中，根据动能定理得2012qU m =v①由①式得=v②设粒子的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得U qma d=③由运动学公式得201()22T d a =④ 联立③④式得d =⑤(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2Bq m R v v = ⑥要使粒子在磁场中运动时不与极板相撞，须满足22L R >⑦联立②⑥⑦式得B <⑧（3）设粒子在两边界之间无场区向左匀速运动的过程用时为1t ，有1d t =v ⑨联立②⑤⑨式得14T t =⑩若粒子再次达到2S 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2t ，根据运动学公式得22d t =v联立式得022T t =设粒子在磁场中运动的时间为t01232T t T t t =---联立⑩⑿⒀式得074T t =设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T ，由式结合运动学公式得2mT qB π=由题意得T t=联立式得 087mB qT π=【选做题】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 型管竖直放置，右端与大气相通，左端封闭气柱长20cm l =（可视为理想气体），两管中水银面等高．先将右端与一低压舱（未画出）接通，稳定后右管水银面高出左管水银面10cm h =（环境温度不变，大气压强075cmHg p =）①求稳定后低压舱内的压强（用“cmHg”做单位）②此过程中左管内的气体对外界 （填“做正功”“做负功”“不做功”），气体将 （填“吸热”或放热“）． 36．（1）ab 解析： 当分子间距离增大时，分子间引力减小，分子间斥力也减小，选项c 错误；一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大，选项d 错误．（2）①设U 型管横截面积为S ，右端与大气相通时左管中封闭气体压强为1p ，右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为2p ，气柱长度为2l ，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1122p V p V = ①10p p = ② 2h p p p =+ ③11V l S = ④22V l S = ⑤由几何关系得 212()h l l =-⑥联立①②③④⑤⑥式，代入数据得50p cmHg=⑦②做正功；吸热37．（8分）【物理—物理3-4】（1）一列简谐横波沿x 轴正方向传播，0t =时刻的波形如图所示，介质中质点P 、Q 分别位于2m x =、4m x =处．从0t =时刻开始计时，当15s t =时质点刚好第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30ABM ∠=︒，求①玻璃的折射率．②球心O 到BN 的距离 ． 37．解：（1）①设简谐横波的波速为v ，波长为λ，周期为T ，有图像知，4m λ=．由题意得334t T T=+ ①v Tλ= ②联立①②式，代入数据得 1/v m s=③ ②质点P 做简谐运动的表达式为 0.2sin(0.5)y t mπ= ④（2）设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何关系可知，30i = ，60r = ，根据折射定律得sin sin rn i=⑤代入数据得n = ⑥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 ，由几何关系可知 sin d R C=⑧联立⑥⑦⑧式得3d R =⑨38．（8分）【物理—物理3-5】（1）氢原子第n 能级的能量为12n E E n=，其中1E 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1ν；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为2ν，则12νν= ．（2）光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ，质量分别为3A m m =、B C m m m ==，开始时B 、C 均静止，A 以初速度向右运动，A 与B 相撞后分开，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． 38．（1）14解析：根据跃迁公式nm E E h -=ν即可解得． （2）设AB 碰撞后，A 的速度为，B 与C 碰撞前B 的速度为，B 与C 碰撞后粘在一起的速度为，由动量守恒定律得 对A 、B 木块：0A A A B B m v m v m v =+ ① 对B 、C 木块：()B BB C m v m m v=+②由A 与B 间的距离保持不变可知A v v=③联立①②③式，代入数据得65B v v =④。