1、 2013 年普通高等学校招生全国统一考试 (山东卷 )物理 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 )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 解析： 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 正确。 B、伽利略没有发现物体之
2、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。 答案： AC 2.(5 分 )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. ： 4 B.4： C.1： 2 D.2： 1 解析：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
3、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 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 答案： D。 3.(5 分 )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
4、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 解析： 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 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 答案： CD 4.(5 分 )图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N、
5、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 ( ) A.电流表的示数为 10A B.线圈转动的角速度为 50 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 解析： A、由题图乙可知交流电电流的最大值是 A，周期 T=0.02s，由于电流表的示数为有效值，故示数 I= =10A，选项 A 正确； B、角速度 = =100 rad/s，选项 B 错误； C、 0.01s 时线圈中的感应电流达
6、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。 答案： AC。 5.(5 分 )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中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，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. B. C. D. 解析：分析一个周期
7、内的情况： 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。 答案： B 6.(5 分 )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、
8、 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 解析： 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； 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
9、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。 答案： ABD。 7.(5 分 )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. B. C. D. 解析
10、：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。 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： 对 m2： 又因为 R1十 R2=l， m1+m2=M 由式可得 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； 答案： B。 二、解答题 (共 4 小题，满分 46 分 ) 8.(2 分 )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 (填“ A”、“ B”或“ C” )进行
11、测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为 mm。 解析：游标卡尺来测量玻璃管内径应该用内爪。即 A 部分。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。 答案： A 11.30 9.(11 分 )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。
12、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 (填“ M”或“ N” )端通过导线相连。 解析：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 端通过导线相连。 答案： M 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。 I( 10 3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 UH( 10 3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8 根据表中数据在图 3
13、中画出 UH I 图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为 10 3VmA 1T 1(保留 2 位有效数字 )。 解析： UH 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 3VmA 1T 1。 答案：如图所示， 1.5(1.4 或 1.6) 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 (填“ a”或“ b” )， S2掷向 (
14、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 和 (填器件代号 )之间。 解析：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。 答案： b c S1 E(或 S2 E) 10.(15 分 )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
15、 L=10m。已知斜面倾角 =30，物块与斜面之间的动摩擦因数 = 。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。 解析：物体做匀加速直线运动，根据运动学公式，有： v=v0+at 联立解得； a=3m/s2 v=8m/s 答案：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 与斜面的夹角多大时，拉力 F 最小？拉力 F 的最小值是多少？ 解析：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： Fcos mgsin30 Ff=ma 垂直斜面方向： Fsin +FN mgc
16、os30 =0 其中： Ff= FN 联立解得： F= = 故当 =30时，拉力 F 有最小值，为 N； 答：拉力 F 与斜面的夹角 30时，拉力 F 最小，最小值是 N。 11.(18 分 )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。 解
17、析：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： 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，则： ，故 =45 答案：粒子过 Q 点时速度的大小 ，与水平方向的夹角 =45 (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。 解析：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： 答案：粒子以垂直 y 轴的
18、方向进入第二象限时。(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。 解析：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： 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：粒子相邻两次经过 Q 点所用的时间 三、【物理 -物理 3-3】 12.(2 分 )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
19、 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； 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 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 答案： C 13.(6 分 )我国“蛟龙”号深海探测船载人
20、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。 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 )。 解析：气缸在海平面时，对于封闭气体： p0=1atm， T0=300K， Vo=3m2。 气缸在 990m 深处时，海水产生的
21、压强为 p= gh=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。 答案： 990m 深处封闭气体的体积为 2.8 10 2m3。 下潜过程中封闭气体 (填“吸热”或“放热” )，传递的热量 (填“大于”或“小于” )外界对气体所做的功。 解析：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：放热 大于 四、【物
22、理 -物理 3-4】 14.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=0.1 sin(20 t)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。 求简谐横波的波长。 解析：由简谐运动表达式为 x=0.1 sin(20 t)m 知，角频率 =20 rad/s，则周期为T= =0.1s，由 v= 得，波长 =vT=1m。 答案： =1m P 点的振动 (填“加强”或“减弱” ) 解析： S=5m 4m=1m=，故 P 点的振动加强。 答案：加强 15.如
23、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。 求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。 解析：因为 sinC= ，临界角 C=45 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 =45。 即光从 CD 边射出，与 CD 边成 45斜向左下方。 答案：从 CD 边射出， 与 CD 边成 45斜向左下方 第一次的出射点距 C
24、 cm。 解析：根据几何关系得， AF=4cm，则 BF=4cm。 BFG= BGF，则 BG=4cm。所以 GC=4cm。 所以 CE= 答案：第一次的出射点距 C 。 五、【物理 -物理 3-5】 16.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”。 完成“氦燃烧”的核反应方程： _ Be+y。 解析：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 。 答案： He 或 + Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为 2.6 10 16s。一定质量的 Be，经 7.8 10 16s后所剩 Be 占开始时的 。 解析：经 7
25、.8 10 16s，知经历了 3 个半衰期，所剩 占开始时的 = 。 答案： 或 12.5% 17.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。 解析：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， 以向右为正方向，由动量守恒定律得 mAv0=mAvA+mCvC， 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 A、 B 达到共同速度后恰好不再与 C 碰撞，应满足： vAB=vC 联立式解得： vA=2m/s。 答案： A 与 C 发生碰撞后瞬间 A 的速度大小是 2m/s
