2015年普通高等学校招生全国统一考试（山东卷）物理.docx

1、2015 年普通高等学校招生全国统一考试 (山东卷 )物理 一、选择题 1.距地面高 5m 的水平直轨道 A、 B 两点相距 2m，在 B 点用细线悬挂一小球，离地高度为 h，如图。小车始终以 4m/s 的速度沿轨道匀速运动，经过 A 点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下，小车运动至 B 点时细线被轧断，最后两球同时落地。 不计空气阻力，取重力加速度的大小 g=10m/s2。可求得 h 等于 A.1.25m B.2.25m C.3.75m D.4.75m 解析 ： 经过 A 点，将球自由卸下后， A 球做平抛运动，则有： H= 解 ： ，小车从 A 点运动到 B 点的时间 ，因为两球同时落地

2、，则细线被轧断后 B 出小球做自由落体运动的时间为 t3=t1 t2=1 0.5=0.5s，则 h=。 答案 ： A 2.如图 ， 拉格朗日点 L1 位于地球和月球连线上 ， 处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下 ， 可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此 ， 科学家设想在拉格朗日点 L1 建立空间站 ， 使其与月球同周期绕地球运动。以 、 分别表示该空间站和月球向心加速度的大小 ， 表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是 A. B. C. D. 解析 ： 在拉格朗日点 L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动，根据向心加速度 an=r，由于拉格朗日点 L1的轨道半径小于

3、月球轨道半径，所以 a2 a1，同步卫星离地高1a 2a3a2 3 1a a a213a a a3 1 2a a a3 2 1a a a度约为 36000 公里，故同步卫星离地距离小于拉格朗日点 L1的轨道半径，根据 a= 得 a3 a2 a1。 答案 ： D 3.如图 ， 滑块 A 置于水平地面上 ， 滑块 B 在一水平力作用下紧靠滑块 A(A、 B 接触面竖直 )，此时 A 恰好不滑动 ， B 刚好不下滑。已知 A 与 B 间的动摩擦因数为 ， A 与地面间的动摩擦因数为 ， 最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 A 与 B 的质量之比为 A. B. C. D. 解析 ： 对 A、 B 分析，受重

4、力、支持力、推力和最大静摩擦力，根据平衡条件，有： F= 2(m1+m2)g 再对物体 B 分析，受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力，根据平衡条件，有：水平方向： F=N 竖直方向： m2g=f， 其中： f= 1N。 联立有： m2g= 1F 联立 解得： = 答案 ： B 4.(多选 )如图 ， 一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场 ， 圆盘开始减速。在圆盘减速过程中 ， 以下说法正确的是 A.处于磁场中的圆盘部分 ， 靠近圆心处电势高 B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动 C.若所加磁场反向 ， 圆盘将加速转动 D.若所加

5、磁场穿过整个圆盘 ， 圆盘将匀速转动 解析 ： 由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项 A 正确；根据E=BLv 可知所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，消耗机械能越快，则圆盘越容易停止转动，选项 B 正确；若加反向磁场，根据椤次定律可知安培力阻碍圆盘的转动，故圆盘仍减速转动，选项 C 错误；若所加磁场穿过整个圆盘则盘中无感应电流，不消耗机械能，1212112121 12121 12122 圆盘匀速转动，选项 D 正确。 答 案 ： ABD 5.直角坐标系 xOy 中， M、 N 两点位于 x 轴上， G、 H 两点坐标如图， M、 N 两点各固定一负点电荷，一

6、电量为 Q 的正点电荷置于 O 点时， G 点处的电场 强度恰好为零。静电力常量用 k表示。若将该正点电荷移到 G 点，则 H 点处场强的大小和方向分别为 A. ，沿 y 轴正向 B. ，沿 y 轴负向 C. ，沿 y 轴正向 D. ，沿 y 轴负向 解析 ： G 点处的电场强度恰好为零，说明负电荷在 G 点产生的合场强与正电荷在 G 点产生的场强大小相等反向相反， 根据点电荷的场强公式可得，正电荷在 G 点的场强为 ，负电荷在 G 点的合场强也为 ， 当正点电荷移到 G 点时，正电荷与 H 点的距离为 2a，正电荷在 H 点产生的场强为 ，方向沿 y 轴正向， 由于 GH 对称，所以负电荷在

7、 G 点和 H 点产生的场强的相等方向相反，大小为 ，方向沿 y轴负向， 所以 H 点处场合强的大小为 ，方向沿 y 轴负向，所以 B 正确； 答案 ： B 6.如图甲， R0 为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为 T0 的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过 R0 的电流 i 始终向左，其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环 a 端电势高于 b 端时，间的电压为 uab 正，下列 uab-t图像可能正确的是 OyxH (0 ， a )G (0 ， a )NM243akQ243akQ245akQ245akQA. B. C. D. 解析 ： 在第一个 0.25T0 时间内

8、，通过大圆环的电流为瞬时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内 a 端电势高于 b 端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小；同理在第0.25T0-0.5T0 时间内，通过大圆环的电流为 顺 时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内 a端电势低于 b 端，因电流的变化率逐渐变大故内环的电动势逐渐变大；故选项 C 正确 。 答案 ： C 7.(多选 )如图甲，两水平金属板间距为 d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。 t=0 时刻，质量为 m 的带电微粒以初速度 v0 沿中线射入两板间， 时间内微粒匀速运动， T 时刻微粒恰好经金属边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为 g。

9、关于微粒在 时间内运动的描述，正确的是 A.末速度大小为 B.末速度沿水平方向 C.重力势能减少了 D.克服电场力做功为 30 TT0图乙T32 T3T tO2 E 0E 0E图甲v 0d02vmgd21mgd解析 ： A、 0 时间内微粒匀速运动，则有： qE0=mg， 内，微粒做平抛运动，下降的位移 ， T 时间内，微粒的加速度 a= ，方向竖直向上，微粒在竖直方向上做匀减速运动， T 时刻竖直分速度为零，所以末速度的方向沿水平方向，大小为 v0，故 A 错误， B 正确 。 C、微粒在竖直方向上向下运动，位移大小为 ，则重力势能的减小量为 ，故 C 正确 。 D、在 内和 T 时间内竖直

10、方向上的加速度大小相等，方向相反，时间相等，则位移的大小相等，为 ，整个过程中克服电场力做功为 ，故 D错误 。 答案 ： BC 二、非选择题 (必做部分 ) 8.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤： 将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。 如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为 O1、 O2，记录弹簧秤的示数 F，测量并记录 O1、 O2 间的距离 (即橡皮筋的长度 l)。每次将弹簧秤示数改变 0.50N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示： 找出 中 F=2.50N

11、 时橡皮筋两端的位置，重新记为 、 ，橡皮筋的拉力记为 。 在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到 O 点，将两笔尖的位置标 记为 A、 B，橡皮筋 OA段的拉力记为 FOA， OB 段的拉力记为 FOB。 完成下列作图和填空： (1)利用表中数据在给出的坐标纸上 (见答题卡 )画出 F l图线，根据图线求得 l0=_cm。 (2)测得 OA=6.00cm， OB=7.60cm，则 FOA的大小为 _N。 (3)根据给出的标度，在答题卡上作出 FOA和 FOB的合力 的图示。 (4)通过比较 与 _的大小和方向，即可得

12、出实验结论。 O O OOFF OBFOABAOO图乙图甲O 2O1FF解析 ： (1)根据表格中数据利用描点法作出图象如图所示； 由图可知，图象与横坐标的交点即为 l0；由图可知 l0=10.0cm； (2)AB 的总长度为 6.00+7.60cm=13.60cm；由图可知，此时两端拉力 F=1.80N； (3)根据给出的标度，作出合力如图所示； (4)只要作出的合力与实验得出的合力 F00大小和方向在误差允许的范围内相等，即可说明平行四边形定则成立 。 答案 ： (1)10.00； (2)1.80； (3)如图； (4)FOO 9.如图甲所示的电路图中，恒流源可作为电路提供恒定电流 I0，

13、 R 为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器 RL消耗的电功率。改变 RL 的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的 U-I 关系图线。 回答下列问题： (1)滑动触头向下滑动时，电压表示数将 (填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ” )。 (2)I0= A。 (3)RL消耗的最大功率 W(保留一位有效数字 )。 解析 ： (1)定值电阻与滑动变阻器并联，当 R 向下移动时，滑动变阻器接入电阻减小，由并联电路规律可知，电流表示数增大，流过 R 的电压减小，故电压表示数减小； (2)当电压表示数为零时，说明 RL短路，此时流过电流表的电流即为 I0；故

14、I0为 1.0A； (3)由图可知，当 I0全部通过 R 时， I0R=20；解得： R=4 由并联电路规律可知，流过 RL的电流为： I= ； 则 RL消耗的功率为： P=I2RL= = ； 则由数学规律可知，最大功率为： P=5W。 答案 ： (1)减小； (2)1.0(3)5 10.如图甲所示，物块与质量为 m 的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为 l。开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一 始终垂直于 l段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成 60o 角，如图乙所

15、示，此时传感装置的示数为初始值的 1.25 倍；再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的 0.6 倍 .不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的大小为 g。求： (1)物块的质量； (2)从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服阻力所做的功。 解析 ： (1)设开始时细绳的拉力大小为 T1，传感装置的初始值为 F1，物块质量为 M，由平衡条件可得： 对小球： T1=mg 对物块， F1+T1=Mg 当细绳与竖直方向的夹角为 60 时，设细绳的拉力大小为 T2，传感装置的示数为 F2，根据题意可知， F2=1.25F1，由平衡条件可得： 对小球： T1=mgcos60 对物块：

16、 F2+T2=Mg 联立以上各式，代入数据可得： M=3m； (2)设物块经过最低位置时速度大小为 v，从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服阻力做功为 Wf，由动能定理得： mgl(1 cos60 ) Wf= mv2 在最低位置时，设细绳的拉力大小为 T1，传感装置的示数为 F3，据题意可知， F3=0.6F1，对小球，由牛顿第二定律得： T3 mg=m 对物块由平衡条件可得： F3+T3=Mg 联立以上各式，代入数据解得： Wf=0.1mgl。 答 案 ： (1)物块的质量为 3m； (2)从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服空气阻力所做的功为 0.1mgl 11.如图所示，直径分别

17、为 D 和 2D 的同心圆处于同一竖直面内， O 为圆心， GH 为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域 ( 区 )和小圆内部 ( 区 )均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为 d 的两平行金属极板间有一匀强电场，上极 板开有一小孔。一 质量为 m，电量为 +q 的粒子由小孔下方 d/2 处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度 v 射出电场，由点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。 (1)求极板间电场强度的大小； (2)若粒子运动轨迹与小圆相切，求区磁感应强度的大小； (3)若 区， 区磁感应强度的大小分别为 2mv/qD， 4mv/qD，粒子运动一段时间后再次经过H 点，求这段时间粒子运动的路

18、程。 解析 ： (1)设极板间电场强度大小为 E，对粒子在电场中的加速运动，由动能定理可得： qE = mv2 解得： E= (2)设 I 区内磁感应强大小为 B，粒子做圆周运动的半径为 R，由牛顿第二定律得： qvB=m 如图甲所示，粒子的运动轨迹与小圆相切有两种情况，若粒子轨迹与小圆外切，由几何关系可得： R= ； 解得： B= ； 若粒子轨迹与小圆内切，由几何关系得： R= ； 解得： B= (3)设粒子在 I 区和 II 区做圆周运动的半径分别为 R1、 R2，由题意可知， I 区和 II 内的磁感应强度大小分别为 B1= ； B2= ；由牛顿第二定律可得： qvB1=m ， qvB2

19、=m 代入解得： R1= ， R2= ； 设粒子在 I 区和 II 区做圆周运动的周期分别为 T1、 T2，由运动学公式得： T1= ， T2= 由题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔的运动轨迹如图乙所示，由对称性可知， I 区两段圆弧所对圆心角相同，设为 1， II 区内所对圆心角设为 2，圆弧和大圆的两个切点与圆心 O 连线间的夹角为 ，由几何关系可得： 1=120 2=180 =60 粒子重复上述交替运动到 H 点，设粒子 I 区和 II 区做圆周运动的时间分别为 t1、 t2，可得： t1= T1， t2= T2 设粒子运动的路程为 s，由运动学公式可得 s=v(t1+t2) 联立解

20、得： s=5.5D 答 案 ： (1)极板间电场强度的大小 ； (2)若粒子运动轨迹与小圆相切， 区磁感应强度的大小 或 ； (3)若 区、 区磁感应强度的大小分别为 、 ，粒子运动一段时间后再次经过 H 点，这段时间粒子运动的路程 5.5D 。 (选做部分 ) 12.物理 -物理 3-3： (1)(多选 )墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是 _ _。 (双选，填正确答案标号 ) A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 B.混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动 C.使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速 D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的

21、解析 ： 根据分子动理论的知识可知，混合均匀主要是由于水分子做无规则运动，使得碳粒运动造成的布朗运动；由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，所以使用碳粒更小的墨法，布朗运动会越明显，则混合均匀的过程进行得更迅速，故选 BC。 答案 ： BC (2)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象；如图，截面积为 S 的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为 300K，压强为大气压强 P0。当封闭气体温度上升至 303K 时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为 P0，温度仍为 303K。再经过一段时间，内部气体温度恢复到 300K。整个过程中封闭气体均可

22、视为理想气体。求： (I)当温 度上升到 303K 且尚未放气时，封闭气体的压强； (II)当温度恢复到 300K 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。 解析 ： (I)以开始封闭的气体为研究对 象，由题意可知，初状态温度 T0=300K，压强为 P0，末状态温度 T1=303，压强设为 P1，由查理定律得： = 代入数据解得： P1= P0； (II)设杯盖的质量为 m，刚好被顶起时，由平衡条件得： P1S=P0S+mg 放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度为 T2=303K，压强 P2=P0；末状态温度 T3=300K，压强设为 P3，由查理定律得 ： = 设

23、提起杯盖所需的最小力为 F，由平衡条件得： F+P3S=P0S+mg 联立以上各式，代入数据得： F= P0S。 答： (I)当温度上升到 303K 且尚未放气时，封闭气体的压强为 P0； ( )当温度恢复到 300K 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力为 P0S。 13.物理 -物理 3-4： (1)(多选 )如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为 y=0.1sin(2.5t)m 。 t=0 时刻，一小球从距物块 h 高处自由落下； t=0.6s 时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小为g=10m/s2.以下判断

24、正确的是 _(双选，填正确答案标号 ) A.h=1.7m B.简谐运动的周期是 0.8s C.0.6s 内物块运动的路程是 0.2m D.t=0.4s 时，物块与小球运动方向相反 解析 ： A.由振动方程式可得， t=0.6s 物体的位移为 y=0.2sin(2.50 .6)= 0.1m； 则对小球有： h+ = gt2 解得 h=1.7m；故 A 正确； B.由公式可知，简谐运动的周期 T= = =0.8s；故 B 正确； C.振幅为 0.1m；故 0.6s 内物块运动的路程为 3A=0.3m；故 C 错误； D.t=0.4s= ，此时物体在平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，故

25、 D 错误； 答案 ： AB。 (2)半径为 R、介质折射率为 n 的透明圆柱体，过其轴线 OO 的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线，以角 i0 由 O 点入射，折射光线由上边界的 A 点射出。当光线在 O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的 B 点恰好发生全反射。求 A、 B 两点间的距离。 解析 ： 当光线在 O 点的入射角为 i0时，设折射角为 r0，由折射定律得： =n 设 AD 间的距离为 d1，由几何关系得： sinr0= 若光线在 B 点恰好发生全反射，则在 B 点的入射角恰好等于临界角 C，设 BD 间的距离为 d2。则有： sinC= 由几何关系得： si

26、nC= 则 A、 B 两点间的距离为： d=d2 d1； 联立解得： d=( )R 答： A、 B 两点间的距离为 ( )R。 14. (1)(多选 ) 发生放射性衰变为 ，半衰期约为 5700年。已知植物存活其间，其体内与 的比例不变；生命活动结束后， 的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是 _。 (双选，填正确答案标号 ) A.该古木的年代距今约为 5700 年 来源 :学科网 ZXXK B. 、 、 具有相同的中子数 C. 衰变为 的过程中放出 射线 D.增加样品测量环境的压强将加速 的衰变 14C 14N 14C12C 1

27、4C14C12C 13C 14C14C 14N14C解析 ： A.设原来 614C 的质量为 M0，衰变后剩余质量为 M则有： ，其中 n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的 ，故 n=1，所以死亡时间为： 5700 年，故A 正确； B.12C、 13C、 14C 具有相同的质子数和不同的中子数 。 故 B 错误； C.14C 衰变为 14N 的过程中质量数没有变化而核电荷数增加 1，所以是其中的一个中子变成了一个质子和一个电子，所以放出 射线 。 故 C 正确； D.放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故 D 错误 。 答案 ： AC (2)如图，三个质量相同的滑块 A、

28、 B、 C，间隔相等地静置于同一水平轨道上。现给滑块 A向右的初速度 v 0，一段时间后 A 与 B 发生碰撞，碰后 AB 分别以 、 的速度向右运动， B 再与 C 发生碰撞，碰后 B、 C 粘 在一起向右运动。滑块 A、 B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间极短。求 B、 C 碰后瞬间共同速度的大小。 解析 ： 设滑块是质量都是 m， A 与 B 碰撞前的速度为 vA，选择 A运动的方向为正方向，碰撞的过程中满足动量守恒定律，得： mvA=mvA+mv B 设碰撞前 A 克服轨道的阻力做的功为 WA，由动能定理得： 设 B 与 C 碰撞前的速度为 vB，碰撞前 B克服轨道的阻力做的功为 WB， 由于质量相同的滑块 A、 B、 C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上，滑块 A、 B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值，所以： WB=WA 设 B 与 C 碰撞后的共同速度为 v，由动量守恒定律得： mvB=2mv 联立以上各表达式，代入数据解得： 答案 ： B、 C 碰后瞬间共同速度的大小是 。 018v 034v