1、2013 年普通高等学校招生全国统一考试 (福建卷 )物理 一、选择题 1.(3 分 )设太阳质量为 M，某行星绕太阳公转周期为 T，轨道可视作半径为 r 的圆 。 已知万有引力常量为 G，则描述该行星运动的上述物理量满足 ( ) A.B.C.D. 解析 ：太阳对行星的万有引力提供行星圆周运动的向心力即 由此可得： 答案： A. 2.(3 分 )一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜 。 下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是 ( ) A. B. C. D. 解析 ： A、复色光进入三棱镜左侧面时发生了第一次，由于红光与紫光的折射率不同，则折射角应不同 。
2、故 A错误 。 B、红光的折射率小于紫光的折射率，经过两次折射后，紫光的偏折角大于红光的偏折 。 故B正确 。 C、光线从从空气射入介质折射时，入射角大于折射角，而图中入射角小于折射角，而且两种色光的折射角不同 。 故 C错误 。 D、光线从从空气射入介质折射时，入射角大于折射角，而图中入射角小于折射角，故 D 错误 。 答案： B. 3.(3 分 )如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻 r=1.0，外接 R=9.0的电阻 。 闭合开关 S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势 e=10 sin10t(V)，则 ( ) A.该交变电流的频率为 10Hz B.该电动势的有效值为 10
3、V C.外接电阻 R 所消耗的电功率为 10W D.电路中理想交流电流表 A的示数为 1.0A 解析 ； A、交流电的频率 f= =5Hz， A错误； B、该电动势的最大值为 ， B错误； C、 D 电压有效值为 10V，电路中电流为 I= =1A，外接电阻 R 所消耗的电功率为P=I2R=9W， C错误 D 正确； 答案： D. 4.(3分 )如图， t=0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿 y轴正方向开始振动，振动周期为 0.4s，在同一均匀介质中形成沿 x 轴正、负两方向传播的简谐横波 。 下图中能够正确表示 t=0.6 时波形的图是 ( ) A. B. C. D. 解析 ：由题，该波的周
4、期为 T=0.4s，则时间 t=0.6s=1.5T，向左和向右分别形成 1.5 个波长的波形 。 由于波源在坐标原点从平衡位置沿 y 轴正方向开始振动，则 t=0.6 时的振动方向沿 y轴负方向，故 C正确 。 答案： C. 5.(3 分 )在国际单位制 (简称 SI)中，力学和电学的基本单位有： m(米 )、 kg(千克 )、 s(秒 )、 A(安培 )。 导出单位 V(伏特 )用上述基本单位可表示为 ( ) A.m2kgs 4A 1 B. m2kgs 3A 1 C.m2kgs 2A 1 D.m2kgs 1A 1 解析 ：根据 U= ， q=It 得， U= ，功的单位 1J=1Nm=1kg
5、m2/s2，则=1m2kgs 3A 1。 故 B正确， A、 C、 D 错误 。 答案： B. 6.(3 分 )如图，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用 t1、 t2 分别表示线框ab 边和 cd边刚进入磁场的时刻 。 线框下落过程形状不变， ab 边始终保持与磁场水平边界OO平行，线框平面与磁场方向垂直 。 设 OO下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度 v 随时间 t 变化的规律 ( ) A. B. C. D. 解析 ： A、线框先做自由落体运动， ab 边进入磁场做减速运动，加速度应该是逐渐减小，而A图象中的加速度逐渐增大 。 故
6、A错误 。 B、线框先做自由落体运动， ab 边进入磁场后做减速运动，因为重力小于安培力，当加速度减小到零做匀速直线运动， cd边进入磁场做匀加速直线运动，加速度为 g。 故 B正确 。 C、线框先做自由落体运动， ab 边进入磁场后因为重力大于安培力，做加速度减小的加速运动， cd边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为 g，故 C正确 。 D、线框先做自由落体运动， ab 边进入磁场后因为重力等于安培力，做匀速直线运动， cd边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为 g，故 D 正确 。 答案： A. 二、解答题 7.(6 分 )在 “探究恒力做功与动能改变的关系 ”实验 中 (装置如图甲 )：
7、下列说法哪一项是正确的 _(填选项前字母 ) A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上 B.为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量 C.实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放 图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取 O、 A、 B、 C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为 50Hz，则打 B点时小车的瞬时速度大小为 _m/s(保留三位有效数字 )。 解析 ： A、平衡摩擦力时要将纸带、打点计时器、小车等连接好，但不要通电和挂钩码，故 A错误； B、为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，使系统的加速度较小，避免钩码失重的影响，故 B错误； C、实验时，应使小车靠近打点计时器
8、由静止释放，故 C 正确； 答案： C； B为 AC 时间段的中间时刻，根据匀变速运动规律得，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故： vB= = m/s=0.653m/s 答案 ： C 0.653。 8.(12 分 )硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件 。 某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压 (硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点 )，探究其在无光照时的反向伏安特性 。 图中电压表的 V1 量程选用 3V，内阻为 6.0k；电压表 V2 量程选用 15V，内阻约为 30k； R0 为保护电阻；直流电源电动势 E约为 12V，内阻不计 。 根据图甲，用笔画线代替导线，将图
9、乙连接成完整电路 。 用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关 S，调节变阻器 R，读出电压表 V1、 V2 的示教 U1、 U2。 ( )某次测量时，电压表 V1 示数如图丙，则 U1=_V，可算出通过硅光电他的反向电流大小为 _mA(保留两位小数 )。 ( )该小组测出大量数据，筛选出下表所示的 9 组 U1、 U2 数据，算出相应的硅光电池两端反向电压 UX和通过反向电流 IX(表中 “ ”表示反向 )，并在坐标纸上建立 Ix Ux 坐标系，标出了与表中前 5 组 Ux、 ix 数据对应的 5 个坐标点 。 请你标出余下的 4 个坐标点，并绘出 Ix Ux 图线 。 1 2 3 4 5 6 7 8
10、 9 U1/V 0.00 0.00 0.06 0.12 0.24 0.42 0.72 1.14 1.74 U1/V 0.0 1.0 2.1 3.1 4.2 5.4 6.7 8.1 9.7 Ux/V 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 Ix/mA 0.00 0.00 0.01 0.02 0.04 0.07 0.12 0.19 0.29 ( )由 Ix Ux 图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时， Ix 与 Ux 成 _ (填 “线性 ”或 “非线性 ”)关系 。 解析 ： 根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路 。 连线如图： ( )电压表 V1
11、示数 U1=1.40V，内阻为 RV=6.0k，由欧姆定律可知通过的电流为I= =0.23A. ( )根据表中数据标出余下的 4 个坐标点，用描点法平滑曲线绘出 IX UX图线如图所示 。 ( )由 Ix Ux 图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时， Ix 与 Ux 成非线性关系 。 答案 ： 电路连接如图所示 (i)1.40 0.23 (ii)如图 (iii)非线性 9.(15 分 )如图，一不可伸长的轻绳上端悬挂于 O 点，下端系一质量 m=1.0kg 的小球 。 现将小球拉到 A点 (保持绳绷直 )由静止释放，当它经过 B点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的 C 点 。 地面上
12、的 D 点与 OB在同一竖直线上，已知绳长 L=1.0m， B点离地高度H=1.0m， A、 B两点的高度差 h=0.5m，重力加速度 g 取 10m/s2，不计空气影响，求： (1)地面上 DC 两点间的距离 s； (2)轻绳所受的最大拉力大小 。 解析 ： (1)设小球在 B点速度为 v，对小球从 A到 B由动能定理得： mgh= mv2 绳子断后，小球做平抛运动，运动时间为 t，则有： H= DC 间距离： s=vt 解得： s= m1.414m (2)在 B位置，设绳子最大力量为 F，由牛顿第二定律得： F mg= 联立 得： F=20N 根据牛顿第三定律，有 F=F，因而轻绳所受的最
13、大拉力为 20N。 答 (1)DC 两点间的距离 1.414m； (2)轻绳所受的最大拉力 20N。 10.(19 分 )质量为 M、长为 L的杆水平放置，杆两端 A、 B系着长为 3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为 m 的小铁环 。 已知重力加速度为 g，不计空气影响 。 (1)现让杆和环均静止悬挂在空中，如图甲，求绳中拉力的大小： (2)若杆与环保持相对静止，在空中沿 AB 方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于 A端的正下方，如图乙所示 。 求此状态下杆的加速度大小 a； 为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？ 解析 ： (1)以环为研究对象，环处于静止
14、状态，合力为零，分析受力如图所示，设两绳的夹角为 2。 则 sin= = ，得 cos= = 设绳子的拉力大小为 T，由平衡条件得 2Tcos=mg 解得 ； (2) 对环：设绳子的拉力大小为 T，则根据牛顿第二定律得： 竖直方向： T+Tcos60=mg 水平方向： Tsin60=ma， 解得 设外力大小为 F，方向与水平方向成 角斜向右上方 。 对整体：由牛顿第二定律得： 水平方向： Fcos=(M+m)a 竖直方向： Fsin=(M+m)g 解得， ， =60即外力方向与水平方向夹角为 60斜向右上方 。 答案 ： (1)现让杆和环均静止悬挂在空中，绳中拉力的大小是 ； (2) 此状态下
15、杆的加速度大小 a 为 ； 为保持这种状态需在杆上施加一个的外力为 ，方向与水平方向夹角为 60斜向右上方 。 11.(20 分 )如图甲，空间存在范围足够大的垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B.让质量为 m，电量为 q(q 0)的粒子从坐标原点 O 沿 xOy 平面以不同的初速度大小和方向入射到该磁场中 。 不计重力和粒子间的影响 。 (1)若粒子以初速度 v1 沿 y 轴正向入射，恰好能经过 x 轴上的 A(a， 0)点，求 v1的大小； (2)已知一粒子的初速度大小为 v(v v1)，为使该粒子能经过 A(a， 0)点，其入射角 (粒子初速度与 x 轴正向的夹角 )
16、有几个？并求出对应的 sin值； (3)如图乙，若在此空间再加入沿 y 轴正向、大小为 E的匀强电场，一粒子从 O 点以初速度v0 沿 y 轴正向发射 。 研究表明：粒子在 xOy 平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的 x 分量 vx 与其所在位置的 y 坐标成正比，比例系数与场强大小 E无关 。 求该粒子运动过程中的最大速度值 vm。 解析 ： (1)根据运动轨迹可以求出半径为： 洛伦兹力提供向心力有： 联立 解得： 答： v1 的大小： 。 (2)根据题意可知： O、 A两点处于同一圆周上，且圆心在 x= 的直线上，半径为 R。 当给定一个初速度 v 时，有两个入射角，分别在第 1
17、、 2 象限，由此解得： 。 答：其入射角 (粒子初速度与 x 轴正向的夹角 )有 2 个， 。 (3)粒子在运动过程中仅有电场力做功，因此在轨道的最高点处速率最大，且此处速度方向水平 。 用 ym表示该处的纵坐标，有： ； 由题意 vm=kym ， 且 k 与 E的大小无关，因此可利用 E=0 时的状况来求 k， E=0 时洛伦兹力充当向心力，即 ，得 ， 其中的 R0 就是对应的纵坐标 y0，因此得： ，此时带入 得： ，将此式带入 ，整理后可得： ，解得： ，舍弃负值，得： 答案 ： 。 三、 物理 -选修 3-3(本题共有两小题，每小题 6 分，共 12 分 。 每小题只有一个选项符合
18、题意 ) 12.(6 分 )下列四幅图中，能正确反映分子间作用力 f 和分子势能 EP 随分子间距离 r 变化关系的图线是 ( ) A. B. C. D. 解析 ：根据分子力、分子势能与分子之间距离关系可知，当 r=r0 时，分子力为零，分子势能最小，由此可知 B正确 。 答案： B. 13.(6 分 )某自行车轮胎的容积为 V。 里面已有压强为 p0 的空气，现在要使轮胎内的气压增大到 p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是 p0，体积为 ( )的空气 。 A.B.C.D. 解析 ：气体做等温变化，设充入 V的气体， P0V+P0V
19、=PV，所以 V= ， C正确 。 答案： C. 四、 物理选修 3-5(本题共有两小题，每小题 0 分，共 12分 。 每小题只有一个符合题意 ) 14.在卢瑟福 粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个 粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是 ( ) A. B. C. D. 解析 ： 粒子受到原子核的斥力作用而发生散射，离原子核越近的粒子，受到的斥力越大，散射角度越大，选项 C正确 。 答案： C. 15.将静置在地面上，质量为 M(含燃料 )的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度 v0 竖直向下喷出质量为 m 的炽热气体 。 忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是 ( ) A. v0 B. v0 C. v0 D. v0 解析 ：取向上为正方向，由动量守恒定律得： 0=(M m)v mv0 则火箭速度 v= 答案： D.
