【中教网 精校Word版】2014年高考北京卷物理试题 全解全析

发布于:2021-11-27 21:43:17

2014 年普通高等学校统一招生考试理科综合(北京卷) 物理试题解析
13.下列说法中正确的是 A.物体温度降低,其分子热运动的*均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的*均动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变
13.【答案】B 【考点】热力学第一定律 【解析】温度是分子*均动能的标志,温度降低分子热运动的*均动能减小,反之增大,A 项错误;B 项正确;物体的内能包括所有分子的动能和势能之和,温度降低,分子动能减小 但是分子势能不能确定,所以内能不能确定,CD 项错误。

14.质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m2 和 m3.当一个质子和一个中子结合成氘 核时,释放的能量是(c 表示真空中的光速) A.错误!未找到引用源。(m1+m2-m3)c B.错误!未找到引用源。(m1-m2-m3)c C.错误!未找到引用源。(m1+m2-m3)c2 D.(m1-m2-m3)c2
14.【答案】C 【考点】质能亏损 【解析】原子核反应经过裂变或聚变时,质量会发生亏损,损失的能量以能量的形式释放, 根据质能方程可知释放的能量为: ?E ? (m1 ? m2 ? m3 )c ,C 项正确。
2

15.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
15.【答案】D 【考点】电场强度、电势 【解析】电场线的疏密程度反映了电场强度的大小,所以 1 点的场强大于 2 点;电场线的切 线方向表示场强的方向,2 点和 3 点的场强方向不同,AB 项错误;沿电场线电*档停 1 点电势高于 2 点电势,CD 项错误;2 点和 3 点电势相等,D 项正确。
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16.带电粒子 a、b 在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,他们的动量大小相等,a 运动的半径大于 b 运动的半径。若 a、b 的电荷量分别为 qa、qb,质量分别为 ma、 mb,周期分别为 Ta、Tb。则一定有 A.qa<qb B. ma<mb C. Ta<Tb D.错误!未找到引用源。

qa q ? b ma mb

16.【答案】A 【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动、圆周运动的规律、动量 【解析】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律有:

qBv ? m

v2 mv ,因为两个粒子的动量相等,且 ra ? rb ,所以 qa ? qb ,A 项正确;速 ?r? r qB

度不知道,所以质量关系不确定,B 项错误;又因为 T ? 期关系不确定,CD 项错误。

2? m ,质量关系不知道,所以周 qB

17.一简谐机械横波沿 x 轴正方向传播,波长为错误!未找到引用源。,周期为 T,t=0 错误!未找到引用源。时刻的波形如图 1 所示,a、b 是波上的两个质点。 图 2 是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是

A.t=0 时质点 a 的速度比质点 b 的大 B.t=0 时质点 a 的加速度比质点 b 的小 C.图 2 可以表示质点 a 的振动 D.图 2 可以表示质点 b 的振动
17.【答案】D 【考点】机械振动、机械波 【解析】由图 1 的波形图可知 t=0 时刻,a 在波峰,速度为零,加速度最大;b 在*衡位置, 速度最大,加速度为零,AB 项错误;根据上下坡法可以确定 0 时刻 b 质点向下振动,所以
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图 2 是质点 b 的振动图象,C 项错误,D 项正确。

18.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学*更加有趣和深入。例 如*伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。对此现象分 析正确的是 A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态 B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态 C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度 D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度 18.【答案】D
【考点】超重和失重 【解析】手托住物体向上运动时,若加速度向上,则处于超重现象,若加速度向下,则处于 失重状态,若匀速向上,则既不是超重也不是失重状态,由于物体的运动状态不清楚,所以 状态不能确定,AB 项错误;物体离开手之后,只受重力作用,加速度竖直向下,大小为 g, C 项错误;此时手速度瞬间变为零,手的加速度大于物体的加速度,D 项正确。

19.伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人 类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实 验:小球从左侧斜面上的 O 点由静止释放后沿斜面向 下运动,并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种 粗糙程度逐渐减低的材料时,小球沿右侧斜面上升 到的最高位置依次为 1、2、3。根据三次实验结果的 对比,可以得到的最直接的结论是 A.如果斜面光滑,小球将上升到与 O 点等高的位置 B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态 C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变 D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小
19.【答案】A 【考点】伽利略理想斜面实验 【解析】如果斜面光滑是假象出来的,属于归纳总结出来的结论,A 项正确;实验没有验证 小球不受力时的运动,不受力时的运动状态是推论,B 项错误;小球受力运动状态的变化也 是想象出来的,C 项错误;小球受力一定时,质量越大,加速度越小,这是牛顿第二定律的 结论,D 项错误。

20. 以往,已知材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁波设计制作 的人工材料,其折射率可以为负值(n<0)错误!未找到引用源。,称为负折射率 材料。位于空气中的这类材料,入射角 i 与折射角 r 依然满足错误!未找到引用 源。 但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。若该材料 对于电磁波的折射率 n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是
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20.【答案】B 【考点】光的折射定律 【解析】光从空气射入到材料中时,根据题意可知入射光线和折射光线位于法线的同侧,A 项错误;根据折射定律可知:

sin i ? ?1 ,可知折射角等于入射角,C 项错误;根据光路可 sinr

逆,光从材料射入到空气时,同理入射光线和折射光线也位于法线的同侧,D 项错误,入射 角也等于折射角,B 项正确。

二.实验题 21.(18 分) 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 项“甲”或“乙”)。 (选

(2)现有电流表错误!未找到引用源。、开关和 导线若干,以及以下器材: A. 电压表错误!未找到引用源。 实验中电压表应选用 字母) (3) 某位同学记录的 6 组数据如下表所示,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 错误! 未找到引用源。 图 线。 (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= 。 5 1.20 0.360 6 1.10 0.480 Ω (5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数 U 以及干电池的输出 功率 P 都会发生变化.图 3 的各示意图中正确反映 P-U 关系的是 序号 电压 U(V) 电流错误! 未 找到引用源。 ( A ) 1 1.45 0.060 2 1.40 0.120 3 1.30 0.240 4 1.25 0.260 B.电压表错误!未找到引用源。 ;(选填相应器材前的 C. 滑动变阻器错误! 未找到引用源。 D.滑动变阻器错误! 未找到引用源。 ;滑动变阻器应选用

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U/V 1.6

1.5

1.4

1.3

1.2

1.1 I/A 1.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

图2

P

P

P

P

O

U O

U O

U

O

U

A

B
图3

C

D

【答案】(1)甲(2)B C(3)第三个点为数据误差,连线时略过(4)1.50 0.83(5) D 【考点】电流表的接法、伏安法测电源的电动势和内阻 【解析】(1)电流表的内阻较小,与电源的内阻相差不多,分压效果明显,所以采用图甲 的实验电路;(2)因为电池的电压在 1.5V 左右,所以电压表选用 3V 量程的,故选 B;为 了便于调节,滑动变阻器选用便于调节的 C;(3)由于第三组数据误差较大,所以要舍去 第三组数据;

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(4)根据图象可知,图线的斜率表示内阻,纵截距表示电源的电动势,所以电动势为 1.50 V,内阻 r ?

?U 1.5 ? 1.0 ? ? ? 0.83? 。 ?I 0.6

(5)电压表测量的是滑动变阻器的分压,当滑动变阻器的电阻等于电源的内阻时,电源的 输出功率最大。故 C 正确。 22 三.计算题

22.(16 分)如图所示,竖直*面内的四分之一圆弧轨道下端与水*桌面相切, 小滑块 A 和 B 分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将 A 无初速度释放,A 与 B 碰撞后结合为一个整体, 并沿桌面滑动。 已知圆弧轨道光滑, 半径 R=0.2m;A 和 B 的质量相等;A 和 B 整体与桌面之间的动摩擦因数错误!未找到引用源。。 取重力加速度 g=10m/s2。求: (1) 碰撞前瞬间 A 的速率 v; R
A
O

(2) 碰撞后瞬间 A 和 B 整体的速率错误!未找到引用源。; (3) A 和 B 整体在桌面上滑动的距离错误!未找到引用源。.
B

22.【答案】(1)2m/s (2)1m/s (3)0.25m 【考点】机械能守恒定律、动量守恒以及动能定理 【解析】(1)从圆弧最高点滑到最低点的过程中机械能守恒则有:

1 2 m Av A ? m A gR 2
可以得出: vA ? 2 gR ? 2m / s (2)在圆弧底部和滑块 B 相撞,动量守恒:

(mA ? mB )v ' ? mAv A

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得v' ?

1 v A ? 1m / s 2
1 1 1 2 ( m A ? m B ) v ' 2 ? m Av A ? m Agh 2 2 2

(3)滑块 A 和 B 粘在一起在桌面上滑行,摩擦力做负功,由动能定理可得:

f l?

摩擦力:

f ? ?(mA ? mB )g=? 2mAg
于是可以得到: 2 ? m Ag l ? 则: l ?

1 m AgR 2

R ? ? 0.25m 4 23.万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。

(1) 用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量,随称量位置的变化可 能会有不同的结果。已知地球质量为 M,自转周期为 T,万有引力常量为 G。将 地球视为半径为 R、质量均匀分布的球体,不考虑空气的影响。设在地球北极地 面称量时,弹簧秤的读数是 F0 a. 若在北极上空高出地面 h 处称量,弹簧秤读数为 F1,求比值 错误!未找到引 用源。 的表达式,并就 h=1.0%R 的情形算出具体数值(计算结果保留两位有 效数字); b. 若在赤道地面称量,弹簧秤读数为 F2,求比值 错误!未找到引用源。 的表 达式。 (2)设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径为 r、太阳的半径为 Rs 和地球的半径 R 三者均减小为现在的 1.0%, 而太阳和地球的密度均匀且不变。仅考虑太阳和地 球之间的相互作用,以现实地球的 1 年为标准,计算“设想地球”的一年将变为 多长?
23.【答案】(1)a.

F1 ? 0.98 F0

b.

F2 4? 2 R 3 ? 1? 2 F0 T GM

(2)不变

【考点】万有引力定律的应用 【解析】(1)设小物体质量为 m a.在北极地面

GMm ? F0 R2

在北极上空高出地面 h 处

GMm ? F1 (R +h) 2

F1 R2 ? ? 0.98 F0 (R ? h)2
b.在赤道地面,小物体随地球自转做匀速圆周运动,受到万有引力,有

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GMm 4? 2 ? F ? m R 2 R2 T2


F2 4? 2 R 3 ? 1? 2 F0 T GM

(2) 地球绕太阳做匀速圆周运动, 受到太阳的万有引力, 设太阳质量为 MS, 地球质量为 M, 地球公转周期为 Tg,有:

GM S M 4? 2 ? Mr r2 Tg 2
得 Tg ?

4? 2 r 3 3? r 3 ? GM S G? R3

其中 ? 为太阳的密度, 由上式可知,地球的公转周期仅与太阳的密度、地球公转半径与太阳的半径之比有关,因此 “设想地球”的 1 年与现实地球的 1 年时间相等。

24.(20 分) 导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示,固定于水 *面的 U 型导线框处于竖直向下的匀强磁场中,金属直导线 MN 在于其垂直的水 *恒力 F 作用下, 在导线框上以速度 v 做匀速运动, 速度 v 与恒力 F 的方向相同: 导线 MN 始终与导线框形成闭合电路。已知导线 MN 电阻为 R,其长度错误!未找 到引用源。恰好等于*行轨道间距,磁场的磁感应强度为 B。忽略摩擦阻力和导 线框的电阻。 (1) 通过公式推导验证:在错误!未找到引用源。时间内,F 对导线 MN 所做的 功 W 等于电路获得的电能错误! 未找到引用源。 ,也等于导线 MN 中产生的焦耳热 M Q; V F B
N

(2)若导线 MN 的质量 m=8.0g,长度 L=0.10m,感应电流错误!未找到引用源。 =1.0A, 假设一个原子贡献一个自由电子,计算导线 MN 中电子沿导线长度方向定 向移动的*均速率 ve(下表中列出一些你可能会用到的数据); 阿伏伽德罗常数 NA 元电荷错误!未找到引用源。

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导线 MN 的摩尔质量错误!未找到引用 源。 (3)经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金 属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞。展开你想象的翅膀,给出一个合理的自 由电子的运动模型;在此基础上,求出导线 MN 中金属离子对一个自由电子沿导 线长度方向的*均作用力 f 的表达式。

24.【答案】(1)Q (2)7.8×10 m/s

-6

(3) f ? eBv

【考点】电磁感应现象、磁场对电流的作用力、焦耳定律、电功、电流的微观表达 【解析】(1)导线切割磁感线产生的感应电动势为: E ? BLv 通过电路中的电流为: I ?

E BLv ? R R

通电导线受到的安培力为: F ? BIL ?

B 2 L2v R B 2 L2v 2 ?t R

力 F 所做的功为: W ? F ?x ? Fv?t ?

产生的电能为: W电 ? EI ?t ?

B 2 L2v 2 ?t R
2

电阻上产生的焦耳热为: Q ? I R?t ? 由上式可知 W ? W电 ? Q (2)总电子数: N ? N A

B 2 L2v 2 B 2 L2v 2 R ? t ? ?t , R2 R

m

?

单位体积电子数为 n,则 N ? nSL 故, I ?t ? neSve ?t 得到 I ? neSve ? eve

N N m ? eve A L L?

所以 ve ?

L? ? 7.8 ? 10?6 m / s emN A

(3)从微观角度看,导线中的自由电子与金属离子发生的碰撞,可以看做是非完全弹性碰 撞,碰撞后自由电子损失动能,损失的动能转化为焦耳热。从整体上来看,可以视为金属离
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子对自由电子整体运动的*均阻力导致自由电子动能的损失, 即: W损 =N f L 从宏观角度看,力 F 对导线做功,而导线的速度不变,即导线的动能不变,所以力 F 功完全 转化为焦耳热。 △t 时间内,力 F 做功△W=Fv△t 又△W=W 损 即 Fv?t=N f L

Fv?t=neve?t f L
代入: I =neSve ,得

Fv =

1 fL e
BLv B 2 L2v ,F ? ,得 R R

联立 I ?

f ? eBv

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