[2015年天津市高考考试说明物理部分] 高考考试说明

物理部分 Ⅰ. 学科命题指导思想

高考物理试题命制以“能力立意”为主导，着重考查考生的物理基础知识、基本能力和科学素养；突出学科内部知识的综合应用；注意理论联系实际，关注物理科学与技术和社会、经济发展的联系，注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用；适度体现试卷的开放性与探究性；以有利于高校选拔新生，并有利于激发考生学习科学的兴趣，培养实事求是的态度，形成正确的价值观，促进“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”三维课程培养目标的实现。

Ⅱ. 能力要求

高考物理在考查知识的同时，注重考查能力，并把能力的考察放在首要位置。通过考查知识及其应用来鉴别考生能力的高低，但不把某些知识与能力简单的对应起来。

目前，高考物理要求考查能力主要包括以下几个方面： 1．理解能力

理解物理概念、物理规律的确切含义, 能够清楚的认识概念和规律的表达形式，能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法，理解相关知识的区别和联系。理解物理规律的适用条件，并能应用于简单的实际物理问题。

2．推理能力

能够从有关物理概念和规律出发，在给定的简化情况下导出物理学中的定理或公式. 能根据具体的物理问题中已知的事实和条件，结合学过的知识和获得的方法，进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能够把推理过程正确的表达出来。

3．分析综合能力

能够独立的对所遇到的问题进行具体分析、研究，弄清其中的物理状态、物理过程和物理问题的本质，建立适当的物理模型，找到解决问题的方法。

能够把较复杂的问题分解为若干个比较简单的问题，并找出它们之间的联系，作出正确的判断或得出合理的结论；能够关注科学技术的主要成就，关注生产、生活和社会中的实际问题, 理论联系实际, 综合运用物理知识和科学方法, 初步解决实际问题。

4．应用数学处理物理问题的能力

能够根据具体的问题找出物理量之间的数学关系，根据数学的特点、规律进行推导、求解和合理外推，并根据结果做出物理判断，进行物理解释或得出物理结论。

能够根据物理问题的实际情况和所给的条件，恰当的运用几何图形、函数图像等形式和方法进行分析、表达。能够通过分析所给的图象找出其所表示的物理内容，用于分析和解决物理问题。

5．实验与探究能力

能够独立完成表2中注明“实验、探究”的内容，明确实验目的，理解实验的原理和方法，控制实验条件。会使用实验仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行一定的分析和评价．能在实验中，发现问题、提出问题，对解决问题的方式和问题的答案提出假设；能制定实验方案，对实验结果进行预测．能运用已学过的物理理论、实验方法和所给的实验仪器去解决问题，包括简单的设计性实验。

这五个方面的能力要求不是孤立的，着重对某一种能力进行考察的同时，在不同程度上也考查了与之相关的能力。同时，在应用某种能力处理或解决问题的过程中往往伴随着发现问题、提出问题的过程，因而高考对考生发现问题和提出问题的考查渗透在以上各种能力的考查中。

Ⅲ. 考试内容与要求

要考查的物理知识包括力学、电磁学、光学、原子物理学、原子核物理学等部分。涵盖六个模块具体内容见表1，对各模块的知识内容及要求掌握的程度见表2，表2中Ⅰ、Ⅱ的含义如下：

Ⅰ. 基本要求：对所列知识要了解其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接应用。与课程标准中的“了解”和“认识”相当。

Ⅱ. 较高要求：对所列知识要理解其确切定义及其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断过程中运用．与课程标准中的“理解”和“应用”相当。

Ⅳ. 试卷结构

物理试卷分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分。第Ⅰ卷为选择题，共8道题，每题6分，共计48分. 其中前5题为单项选择题，单项选择题所给的四个选项中只有一个选项是正确的。为了能深入的考查学生对知识的理解和应用，提高整卷的区分度、信度和效度，试卷还设置了不定项选择题，第Ⅰ卷的后3题为不定项选择题，不定项选择题所给出的四个选项中都有多个选项是正确的。

第Ⅱ卷为非选择题，总分72分，包括填空、作图、问答计算等多种类型。 试卷包括容易题、中等难度题和难题，以中等难度题为主。

Ⅴ. 典型题示例

一、选择题（在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）

1．电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是

A ．电磁波不能产生衍射现象

B ．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 C ．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度 D ．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同

【解析】衍射现象是波的特有现象，A 错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B 错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C 正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D 错误。 【答案】C

2．光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是

A ．光电效应是瞬时发生的 B ．所有金属都存在极限颇率 C ．光电流随着入射光增强而变大

D ．入射光频率越大，光电子最大初动能越大

【解析】光具有波粒二象性，即既具有波动性又具有粒子性，光电效应证实了光的粒子性。因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A 项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B 项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C 项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D 项错误。 【答案】C

3．如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P 在支撑点M 、N 处受力的方向，下列说法正确的是

A ．M 处受到的支持力竖直向上 B ．N 处受到的支持力竖直向上 C ．M 处受到的摩擦力沿MN 方向 D ．N 处受到的摩擦力沿水平方向

【解析】M 处支持力方向与支持面（地面）垂直，即竖直向上，选项A 正确；N 处支持力与支持面（原木接触面）垂直，即垂直MN 向上，故选项B 错误；摩擦力与接触面平行，故选项C 、D 错误。 【答案】A

4．关于环绕地球卫星的运动，下列说法正确的是

A ．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期 B ．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率

C ．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同 D ．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合

【解析】所有的同步卫星都在同一个赤道轨道上运动，C 错误；沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星它们的运行轨道面与赤道面的夹角可以不同，它们的轨道平面就不会重合，D 错误；分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颖卫星，可能具有相同的周期，A 错误；沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道的关于长轴对称的两个位置的速率相等，所以在轨道不同位置可能具有相同的速率是正确的。答案B 。 【答案】B

5．一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动。当物块的初速度为v 时，上升的最大高度为H ， 如图所示；当物块的初速度为时，上升的最大高度记为h 。重力加速度大小为g 。物块与 斜坡间的动摩擦因数和h 分别为

v

2

H H v 2

A ．tan θ和 B ．(－1)tan θ和

222gH

C ．tan θ和

H H v 2

D ．(－1)tan θ和 442gH

【解析】物块向上做匀减速直线运动，根据受力可知，其加速度为：

a =g sin θ+μg cos θ；再根据匀变速位移速度关系，有：2(g sin θ+μg cos θ) H =v 2，

⎡v 2⎤v 2H

2(g sin θ+μg cos θ) h =() ，联立解得：μ=⎢-1⎥tan θ，h =，D 项正确。

24⎣2gH ⎦

【答案】D

6．一简谐机械横波沿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。下列说法中正确的是

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

【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 在平衡位置，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，所以图2是质点b 的振动图象，C 项错误，D 项正确。

【答案】D

7. 如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角，若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a ，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是

× × × ×

3v A. ，正电荷

× × × × 2aB

v

v × × × ×

B. ，正电荷

2aB x 3v C. ，负电荷

2aB v

，负电荷 2aB

【解析】本题主要考查洛伦兹力、洛伦兹力的方向及带电粒子在磁场中的运动等知识，属于中等难度题。 【答案】C 8．如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连， 极板水平放置，极板间距为d ，在下极板上叠放一厚度为l 的金属 板，其上部空间有一带电粒子P 静止在电容器中，当把金属板从 电容器中快速抽出后，粒子P 开始运动，重力加速度为g 。粒子 运动加速度为

D.

A ．

l d -l l d g B ．g C ．g D ． g d d d -l d -l

【解析】平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，有金属板时，板间场强可以

U

，且有E 1q =mg ，当抽去金属板，则板间距离增大，板间场强可以表d -l U d g

=达为：E 2=，有mg -E 2q =ma ，联立上述可解得：，知选项A 正确。

d -l -a

表达为：E 1=

【答案】A

9．如图(a ) 所示，两平行正对的金属板A 、B 间加有如图(b ) 所示的交变电压，一重力可 忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P 处。若在t 0

时刻释放该粒子，粒子会时而向A 板运动，时而向B 板运动， 并最终打在A 板上。则t 0可能属于的时间段是

U

-U 0 图(a

A ．0

T T 3T B ．

424

C ．

3T 9T

48

T

【解析】若0＜t 0＜，带正电粒子先加速向B 板运动、再减速运动至零；然后再反方向

4加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终T 3T

打在B 板上，所以A 错误。若＜t 0＜带正电粒子先加速向A 板运动、再减速运动至零；

24然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离大于向右运动3T

的距离，最终打在A 板上，所以B 正确。若t 0＜T ，带正电粒子先加速向A 板运动、再

4减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距9T

离小于向右运动的距离，最终打在B 板上，所以C 错误。若T ＜t 0＜，带正电粒子先加速

8向B 板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B 板上，所以D 错误。 【答案】B

10．英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个 半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B ，环上

套一带电量为+q 的小球。已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率

为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小 是

A ．0 B ．

2

12

r qk 2

2

C ．2πr qk D ．πr qk

∆Φ∆B 2

=πr =k πr 2，而电场力∆t ∆t 2

做功W =qU ，小球在环上运动一周U=E，故W =πr qk ．D 正确。

【解析】由法拉第电磁感应定律得感生电动势：E =

【答案】D

二、选择题（每小题给出的四个选项中，都有多个选项手正确的）

1．如图所示，从地面上同一位置抛出两小球A 、B ，分别落在地面上的M 、N 点，两球运动的最大高度相同。 空气阻力不计，则 A ．B 的加速度比A 的大 B ．B 的飞行时间比A 的长

C ．B 在最高点的速度比A 在最高点的大

D ．B 在落地时的速度比A 在落地时的大

【解析】本题对斜抛运动进行了定性的考核，涉及了牛顿第二定律，运动的合成与分解，决定写抛运动与飞行时间因素等知识，需要考生有较好的分析问题的能力，属于中等难度的试题。

【答案】C D

2．一质点在外力作用下做直线运动，其速度v 随时间t 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 ．t 1 B ．t 2 C ．t 3 D ．t 4

【解析】速度图像中某点的切线的斜率表示加速度。t 1时刻速度为正，

加速度也为正，合外力与速度同向；t 2时刻速度为正，加速度为负，合外力与速度反向；t 3时刻速度为负，加速度也为负，合外力与速度同向；t 4时刻

速度为负，加速度为正，合外力与速度反向。选项A 、C 正确。 【答案】A C

3．用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm 时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是

A ．摩擦使笔套带电

B ．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷

C ．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D ．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和

【解析】笔套与头发摩擦，笔套带电，故选项A 正确；带电的笔套靠近金属箔做成的圆环，由于静电感应，在圆环的上、下部感应出异种电荷，故选项B 正确；圆环被吸引到笔套上的过程中，圆环有向上的加速度，静电力大于圆环的重力，故选项C 正确；笔套碰到圆环后，笔套上的电荷有一部分转移到圆环，不会立刻被全部中和，故选项D 错误。 【答案】A B C

4．如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2．原 线圈通过一理想电流表○A 接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为 零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a 、b 端和c 、d 端的电 压分别为U ab 和U cd ，则 A ．U ab :U cd =n 1:n 2

B ．增大负载电阻的阻值R ，电流表的读数变小 C ．负载电阻的阻值越小，cd 间的电压U cd 越大 D ．将二极管短路，电流表的读数加倍 【解析】若变压器初级电压为U ab ，则次级电压为U 2电性使得cd 间电压为U cd =

=

n 2

U ab ；由于二级管的单向导n 1

U 2U 2n

，故a b =1，A 错误；增大负载的阻值R ，输出功率减2U cd n 2

小，则输入电流减小，即电流表的读数减小，B 正确，cd 间的电压由变压器的初级电压诀

定，与负载电阻R 的大小无关，C 错误；若二极管短路则U cd =U 2，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍， D 正确。 【答案】B D

5．如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线 圈之间，线圈中电流为I ，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大 小B 与I 成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔 元件的电流为I H ，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压 U H 满足：U H =k I H B ，式中k 为霍尔系数， d 为霍尔元件两

d

侧面间的距离。电阻R 远大于R L ，霍尔元件的电阻可以忽略， 则

A ．霍尔元件前表面的电势低于后表面 B ．若电源的正负极对调，电压表将反偏 C ．I H 与I 成正比

D ．电压表的示数与R L 消耗的电功率成正比

【解析】通过霍尔元件的电流自上而下，电子运动自下而上，根据左手定则，可知电子受到的洛伦兹力垂直纸面向里，后面聚集负电荷，前面聚集正电荷，前面电势高于后面电势，A

项错误；电源的正负极对调，电流反向，磁场也反向，电子受力方向不变，仍然有前面电

势高于后面电势，B 项错误；当电子受力平衡时qvB =又∵U H

q

U I

，∵I =nqvs ，∴ v =d nqs

=k

I B kI I

∴，I H 与I 成正比，C 项正确；因为电阻R 远大于R L ，=2

d nqs d

2

所以通过R L 的电流可以认为是I ，而B=KI，I H =K " I ，所以U H ∝I ∝P ，D 项正确。 【答案】C D

6．如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L

磁感应强度为B ．垂直于导轨水平对称放置一根

均匀金属棒。从t=0时刻起，棒上有如图2所示的持续交流电流I ，周期为T ，最大值为I m ，图 1中I 所示方向为电流正方向。则金属 棒

图A ．一直向右移动

B ．速度随时间周期性变化

C ．受到的安培力随时间周期性变化 D ．受到的安培力在一个周期内做正功

【解析】由图像得棒的运动是先加速再减速，再加速再减速，一直向右运动，

选项A

对；一个周期内棒先匀加速再匀减速运动，选项

B 对；由

F=BIL，安培力随时间做周期性的变

化，选项C 对；受到的安培力在一个周期内先做正功后做负功，选项D 错。 【答案】A B C

三、非选择题

1．如图所示，在高为h 的平台边缘抛出小球A

地面上距台面边缘水平距离为

s 处竖直上抛小球

B ，两球运动轨

迹在同一竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度为g

。若两球

能在空中相遇，则小球A 的初速度v A 应大于A 、B

v

两球初速度之比A 为 。

v B

【解析】由于A 做平抛运动有：s=v A t ，h =gt2/2，要使两球在空中相遇，所用时间比小于t ，所以v A >v s

s=v A t /，h －h /=gt/2/2，h /=v B t /－gt /2/2得：A =

v B h 【答案】s

h

2．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中，线框面积为S ，电阻为R 。线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，线框中感应电流的有效值I= 。线框从中性面开始转过

π

的过程中，2

B

通过导线横截面的电荷量q= 。

【解析】本题考查交变流电的产生和最大值、有效值、平均值的关系及交变电流中有关电荷量的计算等知识。

电动势的最大值E m =

BS ω，电动势的有效值E =

E ω，电流的有效值I ==；

R 2R q =∆t =

∆Φ∆ΦBS

∆t =∆t == R R ∆t R R

【答案】

ωBS

， 2R R

3．一多用电表的电阻有三个倍率，分别是×1、×10、×100。用×10档测量某电阻时， 操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确在进行测量，应换到 档，如 果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是 ，若补上该步 骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻䐈是 Ω。

【解析】本题主要考查多用电表的度数及欧姆表的正确使用，属于容易题。

【答案】×100；调零（或重新调零）；2.2×103（或2.2k ） 在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间离和带电量有关。他选用带正电的小球A 和B ，A 球放在可移动的绝座上，B 球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C 点，如图所示。

4．实验时，先保持两电荷量不变，使A 球从远处逐渐向B 球靠近，观察到两球距离越小，B 球悬线的偏角越大，再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B 球悬线的偏角越大。

实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的____________而增大，随其所带电荷量___________而增大。

此同学在探究中应用的科学方法是_________________(选填：“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”、“或演绎法”)

【解析】试卷考查学生的探究能力，涉及库仑定律，力的合成，共点力平衡条件等知识，属于容易题。

【答案】减小，增大，控制变量法

5．某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a 与钩码的质量m 的对应关系图，如图(b)所示。实验中小车(含发射器) 的质量为200g ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题：

(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成(填“线性”或“非线性”)关系。

(2)由图(b)可知，a -m 图线不经过原点，可能的原因是 (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正 比”的结论，并直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是 , 钩码的质量应满足的条件是 。 【解析】（1）根据该同学描绘的加速度和钩码质量的图像是一条曲线而不是直线，所以是非线性关系。

（2）根据图（b ）可知当钩码有一定质量，即细线有一定拉力时，小车加速度仍等

于0，说明小车合力等于0，所以可能除拉力外小车还收到摩擦力作用

（3）实验改进部分由两个要求，第一个就是图像不过原点，需要平衡摩擦力，所以

调整轨道倾斜度，第二个就是图像是曲线，因为小车的合力即细线拉力并不等于钩码的重力，而加速度a =

mg

，所以要近似为直线，就要求钩码的质量远小于小车的质量，

m 车+m

k =

g

近似为常量。

m 车+m

【答案】(1)非线性 (2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量

6．如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力和速度。 ①所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁

纸带

架台和带夹子的重物，此外还需 （填字母代号）中的器材。

打

计时 A. 直流电源、天平及砝码

B. 直流电源、毫米刻度尺

C. 交流电源、天平及砝码

D. 交流电源、毫米刻度尺 ② 通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作v -t 图象外，还可作 图象，其纵轴表示的是 ，横轴表示的是 。

【解析】本题考查用打点计时器测重力加速度。涉及器材的选取和用图像处理数据的方法。 ①打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，所以不要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，选D 。

v 2

②由公式v =2gh ，如绘出-h 图像，其斜率也等于重力加速度。

2

2

【答案】 （1）D

v 2

-h ，速度平方的二分之一，重物下落的高度（关于图像的其他正确答案也可） （2） 2

7．某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素． ①他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示．这样做的目的是_________（填字母代号）．

A ．保证摆动过程中摆长不变 B ．可使周期测量得更加准确 C ．需要改变摆长时便于调节

D ．保证摆球在同一竖直平面内摆动 ②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从 悬点量到摆球的最低端的长度L =0.999 0m，再用游标卡尺测量摆球 直径，结果如图所示，则该摆球的直径为___________mm，单摆摆 长为__________m．

③下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A 、B 、C 均为30次全振动的图象，已知sin5°＝0.087，sin15°＝0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是______（填字母代号）．

-

s

-s

s

s

【解析】本题通过影响单摆周期因素的实验考查学生对单摆模型的理解、对实验操作过程的细节的掌握程度，如用题设方法固定单摆的悬点的优越性，怎样测量摆长，如何测量单摆的周期，考察考生对螺旋测微器能否正确的读数，试题有一定的综合性，要求考生具备一定的实验与探究能力，对考生的实验素质要求较高，属于中等难度题。 【答案】①A 、C ②12.0 0.9930 ③A

8．某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计○G 改装的电流表○A ，○V 为标准电压表，E 为待测电池组，S 为开关，R 为滑动变阻器，R 0是标称值为4.0Ω的定值电阻。

①已知灵敏电流计○G 的满偏电流I g =100μA、内阻r g =2.0kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200mA ，应并联一只 Ω（保留一位小数）的定值电阻R 1；

②根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路；

--

该小组借鉴“研究匀变速直线运动”试验中计算加速度的方法（逐差法），计算出电池组的内阻r = Ω(保留两位小数) ；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 。 ④该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的 影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是 。（填选项前的字母）

A ．电压表内阻的影响 B ．滑动变阻器的最大阻值偏小

C ．R 1的识记阻值比计算值偏小 D ．R 0的识记阻值比标称值偏大 【解析】（1）改装电流表扩大量程I

=I g +

I g r R

R =

I g r I －I g

=1.0Ω

（2）对照电路图，逐个回路连接即可，如图所示

U 5-U 1U 6-U 2U 7-U 3U 8-U 4

+++I 5－I 1I 6－I 2I 7－I 3I 8－I 4

（3）r ==1.66Ω

4

这样做的优点可以利用每一组数据

（4）电压表的读数等于路端电压，所以电压表内阻对测量结果没有影响，选项A 错误；滑动变阻器用来改变路端电压，对测量结果没有影响，选项B 错误；若R 1的实际阻值偏小，则电流表的实际量程偏大，电流表的读数比实际值偏小，电池组的内阻测量值偏大，选项C 正确；R 0的实际阻值偏大时，电池组的实际内阻比测量值偏小，选项D 正确。 【答案】① 1.0 ②参见下图 ③ 1.66 充分利用已测得数据 ④CD

9．如图所示，水平光滑地面上停放着一辆小车，左侧靠在竖直墙壁上，小车的四分之一圆弧轨道AB 是光滑的，在最低点B 与水平轨道BC 相切，BC 的长度是圆弧半径的10倍，整个轨道处于同一竖直平面内。可视为质点的物块从A 点正上方某处无初速度下落，恰好落入小车圆弧轨道滑动，然后沿水平轨道沿街至轨道末端C 处恰好没有滑出。已知物块到达圆弧轨道最低点B 时对轨道的压力是物块重力的9倍，小车的质

量是物块的3倍，不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失。求 （1）物块开始下落的位置距水平轨道BC 的竖直高度是圆弧半径的几倍； （2）物块与水平轨道BC 间的动摩擦因数μ。

【解析】本题主要考查牛顿运动定律、机械运动定律、动能定理和动能守恒定律等知识，属于中等难度题。 【参考解答】

（1）设物块的质量为m ，其开始下落处的位置距BC 的竖直高度为h ，到达B 点时的速度为v ，小车圆弧轨道半径为R 。由机械能守恒定律，有

mgh =

12mv 2

v 2

根据牛顿第二定律，有9mg -mg =m

R

解得h =4R 即物块开始下落的位置距水平轨道BC 的竖直高度是圆弧半径的4倍。

（2）设物块与BC 间的滑动摩擦力的大小为F ，物块滑到C 点时与小车的共同速度为 v ′，物块在小车上由B 运动到C 的过程中小车对地面的位移大小为s 。依题意，小车的质量为3m ，BC 长度为10R 。由滑动摩擦定律，有

F =μmg 由动量守恒定律，有mv =(m +3m ) v "

对物块、小车分别应用动能定理，有

-F (10R +s ) =Fs =

11

mv "2-mv 2 22

1

(3m ) v "2-0 2

解得μ=0. 3

10．一客运列车匀速行驶，其车轮在轨道间的接缝处会产生周期性的撞击。坐在该客车中的某旅客测得从第1次到第16次撞击声之间的时间间隔为10.0 s 。在相邻的平行车道上有一列货车，当该旅客经过货车车尾时，

火车恰好从静止开始以恒定加速度沿客车行进方向

运动。该旅客在此后的20.0 s 内，看到恰好有30节货车车厢被他连续超过。已知每根轨道的长度为25.0 m，每节货车车厢的长度为16.0 m，货车车厢间距忽略不计。求 （1）客车运行的速度大小； （2）货车运行加速度的大小。

【解析】试题涉及运动学的速度、加速度、匀速运动的规律和匀加速直线运动的规律等知识，考查考生的理解能力和应用数学处理物理问题的能力，属于中等难度题。

【答案】（1）设连续两次撞击轨道的时间间隔为Δt ，每根轨道的长度为l ，则客车的速度为

v =

l

∆t

其中l ＝25.0 m，

10.0

s ∆t =

16-1

解得 v =37.5 m/s

（2）设从货车开始运动后t ＝20.0 s内客车行驶的距离为s 1，货车行驶的距离为s 2， 货车的加速度为a ，30节货车车厢的总长度为 L ＝30×16.0 m

由运动学公式有

s 1=vt

s 2=

12

at 2

由题意，有

L =s 1-s 2

联立解得

a ＝1.35 m/s2

11．图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图。首先 在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h 1处悬停（速度为0， h 1远小于月球半径）；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月

面高度为h 2处的速度为v ；此后发动机关闭，探测器仅受重力下落到月

面。已知探测器总质量为m （不包括燃料），地球和月球的半径比为k 1， 质量比为k 2，地球表面附近的重力加速度为g 。求：

（1

（2）从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化。

【解析】本题主要考查匀变速直线运动、万有引力、重力势能、动能和机械能等知识，属于中等难度题。

【答案】（1）设地球质量和半径分别为M 和R ，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M "、R "和g "，探测器刚接触月面时的速度大小为v 1。

k 12M "m Mm

由mg "=G 和mg =G 2 得 g "=g 2

R "R k 2

由v -v =2g "h 2 得 v t =2t

2

（2）设机械能变化量为△E ，动能变化量为△E k ，重力势能变化量为△E P 。

由∆E =∆E k +∆E P

2k 12gh 2k 1212

有∆E =m (v +) +m gh 1

2k 2k 212k 12

得：∆E =mv -mg (h 1-h 2)

2k 2

12．如图所示，质量m 1=0.1kg ，电阻R 1=0.3Ω，长度l =0.4m 的 导体棒ab 横放在U 型金属框架上。框架质量m 2=0.2kg ，放在绝缘水 平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，相距0.4m 的MM "、NN "

’

相互平行，电阻不计且足够长。电阻R 2=0.1Ω的MN 垂直于MM "。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B =0.5T 。垂直于ab 施加F =2N 的水平恒力，ab 从静止开始无摩擦地运动，始终与MM "、NN "保持良好接触。当ab 运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10m/s2。 （1）求框架开始运动时ab 速度v 的大小；

（2）从ab 开始运动到框架开始运动的过程中，MN 上产生的热量Q =0.1J ，求该过程

ab 位移x 的大小。

【解析】本题主要考查受力分析、导体切割磁感线产生感应电动势、闭合电路欧姆定律，安培力以及电路的能量分配、能量守恒等知识，试卷综合度较高，要求考生有较强的分析解决问题的能力，属于中等难度题。

【答案】(1)ab 对框架的压力 F 1=m 1g

框架受水平面的支持力F N =m 2g +F 1

依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力

F 2=μF N

ab 中的感应电动势E=Blv MN 中电流 I =

E

R 1+R 2

MN 受到的安培力 F 安=Il B 框架开始运动时F 安=F 2

由上述各式代入数据解得v =6m/s (2) 闭合回路中产生的总热量： Q 总

=

R 1+R2

Q R 2

由能量守恒定律，得：Fx =

1

m 1v 2+Q 总 2

代入数据解得x =1.1m

13．对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意

义。如图所示，质量为m 、电荷量为q 的铀235离子，从容器A 下方的小孔S 1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔

S 2垂直与磁场方向进入磁感应强度为B 的均强磁场中，做半径为R 的匀速圆周运动，离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁

场时离子束的等效电流I 。不考虑离子重力及离子间的相互作用。 （1）求加速电场的电压U ；

（2）求出在离子被收集的过程中任意间t 内收集到离子的质量M ；

（3）实际上加速电压的大小会在U±ΔU范围内微小变化。若容器A 中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，

∆U

应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有U

效数字）

【解析】本题涉及牛顿第二定律、动能定理、带电离子在电场中的加速和在匀强磁场做匀速圆周运动等问题，涉及质量、电荷量等宏观量与微观的带电粒子质量、电荷量间的关系处理问题，并要求考生能够独立判断铀235和铀238两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件，进而求得加速电压波动的大小与加速电压的百分比应控制的范围。本题综合性强，要求考生具有较强的理解能力、推理能力、分析综合能力和应用数学解决物理问题的能力，属于难题。

【答案】（1）铀粒子在电场中加速到速度v ，根据动能定理有

12

m v =q U 2

进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动，根据牛顿第二定律有

mv 2

=qvB R

由以上两式化简得

qB 2R 2

U =

2m

（2）在时间t 内收集到的粒子个数为N ，粒子总电荷量为Q ，则

Q =It

N =

Q

q

M =Nm

解得

M =

mIt

q

（3）两种粒子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，即不要重合，由可得半径为

R =

由此可知质量小的铀235在电压最大时的半径存在最大值

R max =

质量大的铀238质量m "在电压最小时的半径存在最小值

R min =

所以两种粒子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为

化简得

∆U m "-m U ＜m "+m =238u -235u 238u +235u =3

473

=0.63﹪

14．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，固定于水平面的U 形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN 在与其垂直的水平恒力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 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L 恰好等于平行轨道间距，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Δt 时间内，F 对导线MN 所做的功W 等于电路获得的电能W 电，也等于导线MN 中产生的热量Q ；

(2)若导线MN 的质量m ＝8.0 g、长度L ＝0.10 m，感应电流I ＝1.0 A，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平均速率v e (下表中列出一些你可能会用到的数据) ；

(3)(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平均作用力－

f 的表达式。

【解析】本题主要考查共点力的平衡、功、电流、焦耳定律、安培力以及冲量等知识，要求考生有较好的理解能力、推理能力和分析综合能力，试题综合度较高，属于难题。 【答案】(1)导线产生的感应电动势

E ＝BLv

导线匀速运动，受力平衡

F ＝F 安＝BIL

在Δt 时间内，外力F 对导线做功

W ＝Fv Δt ＝F 安v Δt ＝BILv Δt

电路获得的电能

W 电＝qE ＝IE Δt ＝BILv Δt

可见，F 对导线MN 做的功等于电路获得的电能W 电；

导线MN 中产生的热量

Q ＝I 2R Δt ＝I Δt ·IR ＝qE ＝W 电

可见，电路获得的电能W 电等于导线MN 中产生的热量Q ．

(2)导线MN 中具有的原子数为

m N ＝N A μ

因为一个金属原子贡献一个电子，所以导线MN 中的自由电子数也是N

导线MN 单位体积内的自由电子数

N n ＝ SL

其中，S 为导线MN 的横截面积。

因为电流

I ＝nv e Se

所以

I IL ILμv e nSe Ne mN A e

解得

－v e ＝7.8×106 m/s.

(3)下列解法的共同假设：所有自由电子(简称电子，下同) 以同一方式运动。

方法一：动量解法

设电子在第一次碰撞结束至下一次碰撞结束之间的运动都相同，经历的时间为Δt ，电子的动量变化为零。

因为导线MN 的运动，电子受到沿导线方向的洛伦兹力f 洛的作用

f 洛＝evB

沿导线方向，电子只受到金属离子的作用力和f 洛作用，所以

I f －f 洛Δt ＝0

其中I f 为金属离子对电子的作用力的冲量，其平均作用力为f ，则I f ＝f Δt

得

f ＝f 洛＝evB

方法二：能量解法

S 设电子从导线的一端到达另一端经历的时间为t ，在这段时间内，通过导线一端的电子总数

It N ＝ e

电阻上产生的焦耳热是由于克服金属离子对电子的平均作用力f 做功产生的。

在时间t 内，总的焦耳热

Q ＝NfL

根据能量守恒定律，有

Q ＝W 电＝EIt ＝BLvIt

所以

f ＝evB

方法三：力的平衡解法

因为电流不变，所以假设电子以速度v e 相对导线做匀速直线运动．

因为导线MN 的运动，电子受到沿导线方向的洛伦兹力f 洛的作用

f 洛＝evB

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沿导线方向，电子只受到金属离子的平均作用力f 和f 洛作有，二力平衡，即f ＝f 洛＝evB . 20分）

15．同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用，其基本原理

简化为如图所示的模型。M 、N 为两块中心开有小孔的平行金属板。

质量为m 、电荷量为+q 的粒子A （不计重力）从M 板小孔飘入板

间，初速度可视为零。每当A 进入板间，两板的电势差变为U ，粒

子得到加速，当A 离开N 板时，两板的电荷量均立即变为零。两板

外部存在垂直纸面向里的匀强磁场，A 在磁场作用下做半径为R 的

圆周运动，R 远大于板间距离。A 经电场多次加速，动能不断增大，

为使R 保持不变，磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做

圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相

对论效应。求：

（1）A 运动第1周时磁场的磁感应强度B 1的大小。

（2）在A 运动第n 周的时间内电场力做功的平均功率P n

（3）若有一个质量也为m 、电荷量为+kq （k 为大于1的整数）的粒子B （不计重力）与A 同时从M 板小孔飘入板间，A 、B 初速度均为零，不计两者间的相互作用，除此之外，其他条件均不变。下图中虚线、实线分别表示A 、B 的运动轨迹。在B 的轨迹半径远大于板间距离的前提下，请指出哪个图能定性地反映A 、B 的运动轨迹，并经推导说明理由。

【解析】试题主要考查匀速圆周运动、牛顿运动定律、功和功率、动能定理、带电粒子

在匀强电场中的运动、洛伦兹力、匀速圆周运动的向心力、向心加速度和带电粒子在匀强磁场中的运动等知识，要求考生有较好的分析综合能力和较强的推理论证能力，以及良好的表达能力试题综合度较高，属于难题。

12 【答案】（1）设A 经电场第1次加速后速度为v 1，由动能定理得： qU =mv 1-0 2

mv A 在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力充当向心力 qv 1B 1=

R

由上两式得：B 1= 12m n v -0 （2）设A 经n 次加速后的速度为v n ，由动能定理，有 n q U =2

2πR 设A 做第n 次圆周运动的周期为T n , 有 T n = v n

设在A 运动第n 周的时间内电场力做功为W n ，则 W n =q U

在该段时间内电场力做功的平均功率为： P =2W n

T n

（3）A 图能定性的反映A 、B 运动的轨迹

综上解得：P =

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A 经过n 次加速后，设其对应的磁感应强度为B 。联立上式并分别应用A 、B 的数据得：

2πm T 2πm T " = T n ==qB n kqB n k

由上知，T n 是T " n 的k 倍，所以A 每绕行1周，B 就绕行k 周，由于电场只在A 通过时存在，故B 仅在与A 同时进入电场时才被加速。

经n 次加速后，A 、B 的速度分别为：v n 、v " n ，考虑上式

由题设条件并考虑到上式，对A 有： Tv n =2πR

设B 的轨迹半径为R " ，有： T " v " n =2πR "

比较上述两式得：

R " =v n =

上式表明，运动过程中B 的轨迹半径始终不变。

由以上分析可知，两粒子运动的轨迹如图A 所示。

v " n = 第 23 页 共 23 页