第I卷（选择题）

一、单选题：共6题 每题3分 共18分

1．下列做法中属于防止静电产生危害的是

A.在高大的建筑物顶端装避雷针 B.小汽车上装有一根露在外面的小天线

C.在高大的烟囱中安装静电除尘器 D.汽车制造厂车间里进行静电喷漆

【答案】A

【解析】本题意在考查静电的利用和防止。

当打雷的时候，由于静电的感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电引入地下，保护建筑物的安全，属于静电防止，故A正确；小汽车顶上装有一根露在外面的小天线是收音机天线，不是避雷针；故B错误；静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，故C错误；汽车制造厂车间里进行静电喷漆，属于静电的应用；故D错误；故选：A.

2．下列有关分子运动理论的各种说法中正确的是

A.温度低的物体内能小

B.温度低的物体，其分子运动的平均动能也必然小

C.做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大

D.0 ℃的铁和0 ℃的冰，它们的分子平均动能可能不相同

【答案】B

【解析】本题考查物体的内能；温度及分子平均动能。

物体的内能与物质的量、物体的温度及体积都有关系，故温度低的物体内能不一定小，选项A错误；温度是分子平均动能的标志，所以温度低的物体分子运动的平均动能小，选项B 正确、D错误；宏观物体的机械能和微观粒子的动能无直接联系，故选项 C错误。故本题选B。

3．如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AB和CD是两块挡板，BC是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中不正确的是

A.此时能观察到明显的波的衍射现象

B.挡板前后波纹间距相等

C.如果将孔BC扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显衍射现象

【答案】D

【解析】本题意在考查波的衍射现象，当小孔或小缝跟波长差不多或者比波长小时能观察到明显的衍射现象，如果孔的大小不变，使波源频率增大，而波速由介质决定是不变的，波长会减小，当波长小于小孔的尺寸时就不能观察到明显的衍射现象。故本题选D.

4．如图所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30°。关于a、b两点场强Ea、Eb的关系，正确的是

A.2Ea=3Eb B.Ea=3Eb C.Ea=
D.2Ea=
Eb

【答案】B

【解析】本题主要考查了电场强度等知识点，意在考查考生对电场强度的理解和掌握。

a点到O点的距离
，b点到O点距离
，根据点电荷的场强公式
可得，
；故
。故B正确，ACD错误。

5．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则

A.ab接MN、cd接PQ,IabIcd

C.ab接PQ、cd接MN,IabIcd

【答案】B

【解析】本题考查电流互感器的原理,意在考查考生的理解能力和利用物理规律解决实际问题的能力。电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少,根据变流比公式I1n1=I2n2可知,Iab>Icd,电流表应接在电流较小一侧,B项正确。

6．如图所示,实线表示某静电场的电场线,虚线表示该电场的等势面。下列判断正确的是

A.1、2两点的场强相等 B.1、3两点的场强相等

C.1、2两点的电势相等 D.2、3两点的电势相等

【答案】D

【解析】本题考查电场线、等势面及其相关知识,意在考查考生运用电场线、等势面知识分析解决问题的能力。根据电场线的疏密表示电场强度的大小知,1点的电场强度大于2点、3点的电场强度,选项AB错误。根据沿着电场线方向电势逐渐降低,在同一等势面上各点的电势相等知,1点的电势高于2点电势,2点、3点处于同一等势面上,电势相等,选项C错误,D正确。

二、多选题：共6题 每题4分 共24分

7．北京时间2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面，在此过程中，下列说法正确的是

A.以月球为参考系，着陆器是静止的

B.以地球为参考系，着陆器是静止的

C.以着陆器为参考系，巡视器是运动的

D.地面科研人员研究分离技术，可以将巡视器视为质点

【答案】AC

【解析】本题考查参考系的知识，一个物体的运动状态的确定，关键取决于所选取的参照物，所选取的参照物不同，得到的结论也不一定相同，这就是运动和静止的相对性。

着陆器随月球绕地球运动，相对于月球保持相对静止，选项A正确；着陆器相对地球的位置发生了改变，因此以地球为参考系，着陆器是运动的，选项B错误；着陆器与巡视器分离，所以以着陆器为参考系，巡视器是运动的，选项C正确；地面科研人员研究分离技术，巡视器的大小与形状是不能忽略的，所以不能将巡视器视为质点，选项D错误；综上选AC。

8．甲、乙两个物体在同一直线上沿正方向运动，a甲＝+3m/s2，a乙＝-5m/s2，那么对甲、乙两物体判断正确的是

A.甲的加速度小于乙的加速度

B.甲做匀加速直线运动，乙做匀减速直线运动

C.甲的速度比乙的速度变化慢

D.甲、乙在不相等时间内速度变化可能相等

【答案】AC

【解析】加速度、速度是高中物理中重要的概念，要正确区分它们之间的关系，明确加速度与速度无关，加速度表示速度变化的快慢。

加速度的正负只表示方向，与大小无关，所以a乙＞a甲，选项A正确；当物体的初速度方向与加速度方向相同，物体做加速运动反之做减速运动，因为题中物体的初速度方向未知，所以无法判断物体做加速还是做减速运动，选项B错误；加速度表示速度变化快慢的物理量，加速度大，表示速度变化快，即甲的速度比乙的速度变化慢，选项C正确；速度变化方向与加速度方向相同，甲、乙两个物体加速度方向相反，所以甲、乙在不相等时间内速度变化方向一定不同，选项D错误；综上选AC。

9．铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为
，如图所示，弯道处的圆弧半径为
，若质量为m的火车转弯时速度小于
，则

A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压

C.这时铁轨对火车的支持力大于
D.这时铁轨对火车的支持力小于

【答案】AD

【解析】本题考查了圆周运动向心力的知识，意在考查学生的的应用能力。火车的重力和轨道对火车的支持力的合力恰好等于需要的向心力时，此时火车的速度
，火车转弯时速度小于
时，向心力变小，需抵消一部分向心力，此时，内轨挤压向外挤压火车的轮缘，故A正确、B错误；当内外轨没有挤压力时，火车受重力和支持力，
，由于内轨对火车的作用力沿着轨道平面，可以把这个力分解为水平和竖直向上的两个分力，由于竖直向上的分力的作用，使支持力变小，故C错误、D正确；综上答案AD

10．如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有

A.增加线圈的匝数 B.提高交流电源的频率

C.将金属杯换为瓷杯 D.取走线圈中的铁芯

【答案】AB

【解析】本题考查影响感应电动势大小的因素、感应电流大小的判断,意在考查考生的分析推理能力。当线圈上通交流电时,金属杯由于发生电磁感应现象,杯中有感应电流,对水加热,若要增大感应电流,则需要增大感应电动势或者减小杯体的电阻。增加线圈的匝数,使得穿过金属杯的磁场增强,感应电动势增大,选项A正确;提高交流电的频率,使得磁通量的变化率增大,感应电动势增大,选项B正确;若将金属杯换为瓷杯,则不会产生感应电流,选项C错误;取走线圈中的铁芯,磁场会大大减弱,感应电动势减小,选项D错误。

11．超重和失重现象在日常生活中是比较常见的,下列有关超重和失重的说法正确的是

A.宇航员乘坐飞船加速上升阶段,处于超重状态

B.蹦床运动员在离开蹦床上升阶段,处于超重状态

C.在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态,因为宇航员不受重力作用

D.电梯减速下降时,电梯中的人处于超重状态

【答案】AD

【解析】本题考查超重和失重,意在考查学生利用超重和失重的概念来分析生活中的实例的能力。选项A,宇航员有向上的加速度,故处于超重状态,A正确。选项B,运动员离开蹦床上升,处于完全失重状态,B错。选项C,国际空间站内的宇航员受重力,C错。选项D,当电梯减速下降时,加速度向上,所以电梯中的人处于超重状态,D正确。

12．如图所示,某光滑斜面倾角为30°,其上方存在平行斜面向下的匀强电场,将一轻弹簧一端固定在斜面底端,现用一质量为m,带正电的绝缘物体将弹簧压缩锁定在A 点,解除锁定后,物体将沿斜面上滑,物体在运动过程中所能到达的最高点B距A点的竖直高度为h,物体离开弹簧后沿斜面向上运动的加速度大小等于重力加速度g。则下列说法正确的是

A.弹簧的最大弹性势能为mgh

B.物体从A点运动到B点的过程中系统损失的机械能为mgh

C.物体的最大动能等于弹簧的最大弹性势能

D.物体到达B点时增加的电势能为mgh

【答案】BD

【解析】本题考查了能量的相关知识,意在考查学生利用功能关系处理问题的能力。选项A,由能量守恒定律可知,弹簧的最大弹性势能应该等于mgh与物体增加的电势能之和,A错。选项B,损失的机械能等于转化为物体的电势能,Ep电=0.5mg×2h=mgh,B正确。选项C,当物体的加速度为零时,即弹簧弹力等于物体所受重力的分力与电场力之和时,动能最大,此时弹簧具有一定的弹性势能,C错。选项D,因为到B时,物体增加的电势能等于系统损失的机械能mgh, D正确。

第II卷（非选择题）

三、实验题： 共12分

13．利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。

(1)应该选择的实验电路是图1中的　　　　　　　(选填“甲”或“乙”)。

图1

(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:

A.电压表(0~15 V)

B.电压表(0~3 V)

C.滑动变阻器(0~50 Ω)

D.滑动变阻器(0~500 Ω)

实验中电压表应选用　　　　;滑动变阻器应选用　　　　。(选填相应器材前的字母)

(3)某位同学记录的6组数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U—I图线。

图2

(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=　　　　V,内电阻r=　　　　Ω。

(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。下图的各示意图中正确反映P—U关系的是　　　　。

A.
　　　　　　B.

C.
　　　　　　D.

【答案】(1)甲　(2)B　C

(3)如图

(4)1.50(1.49~1.51)　0.83(0.81~0.85)　(5)C

【解析】本题主要考查电源电动势和内阻的测量实验、电路选择、仪器选择、图象绘制、图象分析及其相关实验数据获得、电池输出功率分析、P—U关系图象判断及其相关知识,意在考查考生灵活运用电路实验知识分析处理问题的能力。(1)测量电源电动势和内阻实验,由于干电池的内阻很小,电流表应内接,所以应该选择的实验电路为甲。

(2)由于干电池的电动势大约为1.5 V,所以电压表选择量程为3 V的,滑动变阻器选择0~50 Ω的。

(3)在图中标出第2组数据后,可以看出,除第4组数据所描点偏离直线较多外,其他5组数据所描点都大致处于一条直线上,用直尺过尽可能多的点作一直线,不在直线上的点尽可能分居直线两侧,得到干电池的伏安特性曲线。

(4)根据闭合电路欧姆定律,E=U+Ir,变化为U=E-Ir。由此可知,干电池的伏安特性曲线在纵轴的截距数值等于电源电动势,斜率的绝对值等于电源内阻,所以电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.83 Ω。

(5)根据电源最大输出功率的条件,当外电阻等于电源内阻时,电源输出功率最大。此时电压表示数等于电源电动势的一半,选项C正确。

四、计算题：共3题 共46分

14．(本题14分)一圆筒的横截面如图所示,其圆心为O。筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N,其中M板带正电荷,N板带等量负电荷。质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放,经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中。粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出,设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失,且电荷量保持不变,在不计重力的情况下,求:

1.M、N间电场强度E的大小;

2.圆筒的半径R;

3.保持M、N间电场强度E不变,仅将M板向上平移
d,粒子仍从M板边缘的P处由静止释放,粒子自进入圆筒至从S孔射出期间,与圆筒的碰撞次数n。

【答案】(1)设两板间的电压为U,由动能定理得

qU=
mv2①

由匀强电场中电势差与电场强度的关系得

U=Ed②

联立上式可得

E=
③

(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动,运用几何关系作出圆心为
',圆半径为
。设第一次碰撞点为
,由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从
孔射出,因此,
弧所对的圆心角∠
等于
。

由几何关系得

=
tan
④

粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力,由牛顿第二定律,得

=m
⑤

联立④⑤式得

R=
⑥

(3)保持M、N间电场强度E不变,M板向上平移
d后,设板间电压为U',则

U'=
=
⑦

设粒子进入S孔时的速度为v',由①式看出

=

综合⑦式可得

v'=
v ⑧

设粒子做圆周运动的半径为r',则

r'=
⑨

设粒子从S到第一次与圆筒碰撞期间的轨迹所对圆心角为θ,比较⑥⑨两式得到r'=R,可见

θ=
⑩

粒子须经过四个这样的圆弧才能从S孔射出,故

n=3

【解析】无

15．(本题14分)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d 的薄绝缘涂层。 匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求:

(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ;

(2)导体棒匀速运动的速度大小v;

(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。

【答案】解:(1)在绝缘涂层上导体棒受力平衡有mgsin θ=μmgcos θ

解得μ=tan θ

(2)在光滑导轨上

感应电动势E=BLv

感应电流I=

安培力F安=BIL

导体棒受力平衡有F安=mgsin θ

解得v=

(3)摩擦生热QT=μmgdcos θ

由能量守恒定律有3mgdsin θ=Q+QT+
mv2

解得Q=2mgdsin θ-

【解析】本题考查法拉第电磁感应定律和功能关系的综合应用,意在考查考生的分析综合能力。

16．(本题18分)(1)为应对月球表面夜晚的-150 ℃以下的低温,“嫦娥三号”采用了放射性同位素热源(RHU)。放射性同位素热源一般利用半衰期较长的同位素,比如钚238(半衰期约为90年),放射性同位素发射高能量的α射线,在热电元件中将热量转化成电流。一种得到钚238的核反应为
U
H→X+
n;X
Pu+
e,由反应式可知,新核X的中子数为　　　,y=　　　;10 g钚238经过180年大约还剩下　　　　g。

(2)如图所示,粗糙水平面与半径为R=9.8 m的光滑1/4圆弧轨道平滑连接,质量为m的小滑块A在水平恒力F=1.5mg的作用下从水平面左侧某点向右运动,力F作用t1=2 s后撤去,小滑块A继续运动t2=2 s后与静止在圆弧轨道底端的另一小滑块B发生弹性碰撞,碰后小滑块B能沿圆弧轨道上升的最大高度为h=R/8。已知小滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g=9.8 m/s2。

①求小滑块A与小滑块B碰撞前瞬间的速度v0;

②求小滑块B的质量M。

【答案】(1) 145　2　2.5

本题主要考查核反应中的质量数、电荷数守恒和半衰期,意在考查考生对核反应规律的了解。由X
Pu
e可知新核的电荷数为93,质子数为93,质量数为238,则中子数为145,由
U
H→X+
n,可知y=2;由半衰期的概念知还剩下大约2.5 g钚238。

(2)本题主要考查动量定理和动量守恒定律,意在考查考生运用动量和能量的有关规律解决运动和碰撞问题的能力。①由动量定理有Ft1-μmg(t1+t2)=mv0-0

得v0=9.8 m/s

②设碰撞后A、B速度分别为v1、v2,由机械能守恒定律有

Mgh=
M

得v2=4.9 m/s

对于弹性碰撞过程,由能量守恒定律有
m
=
m
+
M

由动量守恒定律有mv0=mv1+Mv2

得M=3m

【解析】无