2014年普通高等学校招生全国统一考试 （山东卷）

理科综合 物理试题（110分/300分）

第Ⅰ卷（必做，共42分）

二、选择题(本题包括7小题，每小题给出四个选项中，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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)

14．如图，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千，某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍能保持等长且悬挂点不变。木板静止时，
表示木板所受合力的大小，
表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后

A．
不变，
变大 B．
不变，
变小

C．
变大，
变大 D．
变小，
变小

一质点在外力作用下做直线运动，其速度
随时间
变化的图像如图。在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有

A．
B．
C．
D．

16．如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过
两区的过程中，导体棒所受安培力分别用
、
表示。不计轨道电阻，以下叙述正确的是

向右 B．
向左

C．
逐渐增大 D．
逐渐减小

17．如图，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是

A．变压器输入功率为484W

B．通过原线圈的电流的有效值为6.6A

C．通过副线圈的电流的最大值为2.2A

D．变压器原、副线圈的电流匝数比

18．如图，场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域
，水平边
长为
，竖直边
长为
.质量均为
、带电量分别为
和
的两粒子，由
两点先后沿
和
方向以速率
进入矩形区（两粒子不同时出现在电场中）。不计重力，若两粒子轨迹恰好相切，则
等于

A．
B．
C．
D．

19．如图，半径为
的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔
。已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场与将球壳上的全部电荷集中于球心
时在壳外产生的电场一样。一带正电的试探电荷（不计重力）才球心以初动能
沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能
与离开球心的距离
的关系图像，可能正确的是

20．2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程。某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到
高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球。设“玉兔”质量为
，月球半径为
，月面的重力加速度为
。以月面为零势能面，“玉兔”在
高度的引力势能可表示为
，其中
为引力常量，
为月球质量。若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为

A．
B．
C．
D．

21.（8分）某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。

实验步骤：

① 用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作
；

② 将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在
端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作
；

③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；

实验数据如下表所示：

④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端
处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物
连接，保持滑块静止，测量重物
离地面的高度
；

⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的
点（未与滑轮碰撞），测量
间的距离
。

完成下列作图和填空：

⑴ 根据表中数据在给定坐标纸上作出
图线。

⑵ 由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数
（保留2位有效数字）。

⑶ 滑块最大速度的大小
（用
和重力加速度
表示）。

22．(10分)实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为
，查得铜的电阻率为
，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻
，从而确定导线的实际长度。可供使用的器材有：

电流表：量程
，内阻约
；

电压表：量程
，内阻约
；

滑动变阻器
：最大阻值
；

滑动变阻器
：最大阻值
；

定值电阻：

电源：电动势
，内阻可不计；开关、导线若干。

回答下列问题：

⑴ 实验中滑动变阻器应选 （填“
”或“
”），闭合开关S前应将滑片移至 端（填“
”或“
”）。

⑵ 在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。

⑶ 调节滑动变阻器，当电流表的读数为
时，电压表示数如图乙所示，读数为 V。

⑷ 导线实际长度为 m（保留2位有效数字）。

23．(18分)研究表明，一般人的刹车反应时间（即图甲中“反应过程”所用时间）
，但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以
的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离
。减速过程中汽车位移
与速度
的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。取重力加速度的大小
。求：

⑴ 减速过程汽车加速度的大小及所用时间；

⑵ 饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；

⑶ 减速过程汽车队志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。

24．(20分)如图甲所示，间距为
、垂直于纸面的两平行板
间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。
时刻，一质量为
、带电量为
的粒子（不计重力），以初速度
由
板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当
和
取某些特定值时，可使
时刻入射的粒子经
时间恰能垂直打在
板上（不考虑粒子反弹）。上述
为已知量。

⑴ 若
，求
；

⑵ 若
，求粒子在磁场中运动时加速度的大小；

⑶ 若
，为使粒子仍能垂直打在
板上，求
。

【选做部分】

37．(12分)【物理——物理3—3】

(1)如图，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，缸内气体 。（双选，填正确答案标号）

a．内能增加 b．对外做功

c．压强增大 d．分子间的引力和斥力都增大

⑵ 一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量
、体积
的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内冲入一定质量的气体，开始时筒内液面到水面的距离
，筒内气体体积
。在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面的距离为
时，拉力减为零，此时气体体积为
，随后浮筒和重物自动上浮。求
和
。 已知大气压强
，水的密度
，重力加速度的大小
。不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略。

2014年普通高等学校招生全国统一考试（山东卷）

理科综合能力测试（物理）解析

14、【答案】A

【解析】木板静止，所受合力为零，所以F1不变，将两轻绳各减去一小段，木板再次静止，两绳之间的夹角变大，木板重力沿绳方向的分力变大，故F2变大，正确选项B。

15、【答案】AC

【解析】当物体做加速运动时，加速度的方向和速度方向相同，合外力的方向与加速度的方向相同，图中t1和t3时刻质点所受合外力的方向与速度方向相同，正确选项AC。

16、【答案】BCD

【解析】由安培定则可知，通电导线在M、N区产生的磁场方向分别为垂直纸面向外、垂直纸面向里，导体棒向右通过M区时，由右手定则可知产生的电流方向向下，由左手定则可知，FM向左，同理可以判断，FN向左，越靠近通电导线磁场越强，导体棒匀速运动，由
可知，FM逐渐增大，FN逐渐减小，正确选项BCD。

17、【答案】BD

【解析】用电器正常工作，输出变压器输出电压为60V，理想变压器输入功率等于输出功率：
；通过原线圈的电流为：
；通过副线圈的电流最大值为：
；变压器原副线圈匝数比为：
，正确选项为BD。

18、【答案】B

【解析】粒子轨迹恰好相切，由对称性可知，切点为矩形的几何中心，由
，可得，
，正确选项B。

19、【答案】A

【解析】壳内场强处处为零，试探电荷在壳内运动时动能不变，排除选项CD；假设试探电荷在匀强电场中由静止开始运动，由动能定理可得，
，则
，Ek图像的斜率数值上等于电场力的大小，距离球壳越远试探电荷所受电场力越小，图像的斜率越小，正确选项为A。

20、【答案】D

【解析】设玉兔在h高度的速度为v，则由
可知，玉兔在该轨道上的动能为：
，由能的转化和守恒定律可知对玉兔做的功为：
，结合在月球表面：
，整理可知正确选项为D。

21、【答案】

(1)如右图所示：

（2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42均正确）

（3）

【解析】（1）如图

（2）由
可知，

(3)滑块运动h达到最大速度v，之后继续滑行直到停到D点，由动能定理可得：
，解得：
。

22、【答案】（1）R2；a

（2）如图所示

（3）2.30（2.29、2.31均正确）

（4）94（93、95均正确）

【解析】（1）由（3）中电流表的读数为0.50A时，电压表的读数为2.30v可知，Rx和R0的总阻值约为4.60欧姆，若选用滑动变阻器R1，电源电压为6伏特，电流表的量程只有0.6A，会把电流表烧坏，故滑动变阻器应该选R2。

（2）如图

（3）2.30v

（4）Rx的阻值为1.60欧姆，由
可知，
。

23、【答案】（1）
； t=2.5s （2）
（3）

【解析】解：（1）设减速过程汽车加速度的大小为a，所用时间为t，由题可得初速度v0=20m/s，末速度vt=0，位移s=25m，由运动学公式得：

①

②

联立① ②式，代入数据得：

③

t=2.5s ④

（2）设志愿者反应时间为
，反应时间的增量为
，由运动学公式得

⑤

⑥

联立⑤⑥式，代入数据得

⑦

（3）设志愿者所受合外力的大小为F，汽车对志愿者作用力的大小为F0，志愿者质量为m，由牛顿第二定律得

F=ma ⑧

由平行四边形定则得：

⑨

联立③⑧⑨式，代入数据得：

24、【答案】（1）
（2）
（3）
；

【解析】解：（1）设粒子做圆周运动的半径为R，由牛顿第二定律得

①

据题意由几何关系得

R1=d ②

联立①②式得

③

（2）设粒子做圆周运动的半径为R2，加速度大小为a，由圆周运动公式得

④

据题意由几何关系得

⑤

联立④⑤式得

⑥

（3）设粒子做圆周运动的半径为R，周期为T，由圆周运动公式得

⑦

由牛顿第二定律得

⑧

由题意知
，代入⑧式得

d=4R ⑨

粒子运动轨迹如图所示，

O1、O2为圆心，连线与水平方向的夹角为
，在每个TB内，只有A、B两个位置才有可能垂直击中P板，且均要求
，由题意可知

⑩

设经历完整TB的个数为n（n=0,1,2,3……）

若在A点击中P板，据题意由几何关系得



当n=0时，无解 

当n=1时，联立⑨式得



联立⑦⑨⑩式得



当
时，不满足
的要求 

若在B点击中P板，据题意由几何关系得



当n=1时，无解 

当n=1时，联立⑨式得



联立⑦⑨⑩式得



当
时，不满足
的要求 

37、【答案】（1）ab （2）h2=10m

【解析】（1）当环境温度升高时，压强不变，缸内气体膨胀对外做功，理想气体不考虑分子力，内能仅由物质的量和温度决定，温度升高，气体的内能增加，正确选项ab。

（2）解：当F=0时，由平衡条件得

①

代入数据得

②

设筒内气体初态、末态的压强分别为P1、P2，由题意得

③

④

在此过程中筒内气体的温度和质量不变，由玻意耳定律得

⑤

联立②③④⑤式代入数据得

h2=10m ⑥

38、【答案】（1）ab

（2）（i）i=450 (ii)

【解析】（1）由A的振动图像可知，A经过3s开始振动，OA间距0.9m，波速
；振动的周期T=4s，所以波长
；介质中质点的起振方向和波源的起振方向相同，由A质点的起振方向可以判断波源的起振方向沿y轴的正方向；t=4s时A距离平衡位置最远，速度最小，动能最小，正确选项ab。

（2）解：（i）根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得

①

代入数据得

C=450 ②

设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得

r=300 ③

由折射定律得

④

联立③④式，代入数据得

i=450 ⑤

(ii)在
中，根据正弦定律得

⑥

设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得

⑦

⑧

联立⑥⑦⑧式，代入数据得

⑨

39、【答案】（1）cd（2）（i）
（ii）

【解析】（1）能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，a错误；由
可知，b错误，d正确；根据
可知，辐射的光子频率最多3种c正确；正确选项cd。

（2）解（i）以初速度
的方向为正方向，设B的质量为
，A、B碰撞后的共同速度为v，由题意知：碰撞前瞬间A的速度为
，碰撞瞬间B的速度为2v，由动量守恒定律得

①

由①式得

②

（ii）从开始到碰撞后的全过程，由动量守恒定律得

③

设碰