2011天津高考物理

2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）第1页，共4页2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）理科综合物理部分第Ⅰ卷一、单项选择题（每小题6分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）1．下列能揭示原子具有核式结构的实验是A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现2．如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力A．方向向左，大小不变B．方向向左，逐渐减小C．方向向右，大小不变D．方向向右，逐渐减小3．质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2（各物理量均采用国际单位制单位），则该质点A．第1s内的位移是5mB．前2s内的平均速度是6m/sC．任意相邻1s内的位移差都是1mD．任意1s内的速度增量都是2m/s4．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则A．t=0.005s时线框的磁通量变化率为零B．t=0.01s时线框平面与中性面重合C．线框产生的交变电动势有效值为311VD．线框产生的交变电动势的频率为100Hz5．板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为12d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是A．U2=U1，E2=E1B．U2=2U1，E2=4E1C．U2=U1，E2=2E1D．U2=2U1，E2=2E1一、不定项选择题（每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）6．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为x，若xx甲乙，则下列说法正确的是A．甲光能发生偏振现象，则乙光不能B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D．在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光BAv图10.010.02t/se/V-311311O图2B2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）第2页，共4页7．位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动，A刚好完成一次全振动时，在介质中形成的简谐横波的波形如图所示，B是沿波传播方向上介质的一个质点，则A．波源A开始振动时的运动方向沿y轴负方向B．此后14周期内回复力对波源A一直做负功C．经半个周期时间质点B将向右迁移半个波长D．在一个周期时间内A所受回复力的冲量为零8．质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的A．线速度GMvRB．角速度gRC．运行周期2RTgD．向心加速度2GMaR2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）理科综合物理部分第Ⅱ卷9．（18分）（1）某同学用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态。他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数为G。他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，发现测力计的示数小于G，由此判断此时电梯的运动状态可能是。（2）用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。该金属丝的直径是mm（3）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率n=。yxvABO0252015P1P2O2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）第3页，共4页（4）某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：A．电流表（量程100μA，内阻约为2kΩ）；B．电流表（量程500μA，内阻约为300Ω）；C．电压表（量程15V，内阻约为100kΩ）；D．电流表（量程50V，内阻约为500kΩ）；E．直流电源（20V，允许最大电流1A）；F．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定功率1W）；G．电键和导线若干。电流表应选，电压表应选。（填字母代号）该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：①；②。10．（16分）如图所示，圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上，轨道半径为R，MN为直径且与水平面垂直，直径略小于圆管内径的小球A以某一初速度冲进轨道，到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞，碰后两球粘在一起飞出轨道，落地点距N为2R。重力加速度为g，忽略圆管内径，空气阻力及各处摩擦均不计，求：（1）粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t；（2）小球A冲进轨道时速度v的大小。BAMONRV﹣V＋μAV﹣V＋直流电源＋﹣Rx2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）第4页，共4页11．（18分）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s2，问：（1）通过cd棒的电流I是多少，方向如何？（2）棒ab受到的力F多大？（3）棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？12．（20分）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。（1）当今医学成像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射电子的同位素碳11为示踪原子，碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程。若碳11的半衰期τ为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？（结果取2位有效数字）（2）回旋加速器的原理如图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上，位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P，求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式（忽略质子在电场中运动的时间，其最大速度远小于光速）（3）试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差r是增大、减小还是不变？30°dcbaBFMNQP接交流电源AD1D22011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）参考答案第1页，共4页2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）理科综合物理部分参考答案Ⅰ卷共8题，每题6分，共48分。1．C2．A3．D4．B5．C6．BD7．ABD8．ACⅡ卷共4题，共72分。9．（18分）（1）减速上升或加速下降（2）1.706（1.704~1.708均可）（3）玻璃砖直径边绕O点转过的角度；1sin（4）B；C；①电流表应采用内接的方法；②滑动变阻器应采用分压器方式的接法10．（16分）（1）粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动，竖直方向分运动为自由落体运动，有2122Rgt①解得2Rtg②（2）设球A的质量为m，碰撞前速度大小为v1，把球A冲进轨道最低点时的重力势能定为0，由机械能守恒定律知22111222mvmvmgR③设碰撞后粘合在一起的两球速度大小为v2，由动量守恒定律知122mvmv④飞出轨道后做平抛运动，水平方向分运动为匀速直线运动，有22Rvt⑤综合②③④⑤式得222vgR11．（18分）（1）棒cd受到的安培力cdFIlB①棒cd在共点力作用下平衡，则sin30cdFmg②由①②式代入数据解得I=1A（2）棒ab与棒cd受到的安培力大小相等Fab=Fcd对棒ab由共点力平衡有sin30FmgIlB⑤2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）参考答案第2页，共4页代入数据解得F=0.2N⑥（3）设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量，由焦耳定律可知2QIRt⑦设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势E=Blv⑧由闭合电路欧姆定律知2EIR⑨由运动学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移x=vt⑩力F做的功W=Fx○11综合上述各式，代入数据解得W=0.4J12．（20分）（1）核反应方程为1411147162NHC+He→①设碳11原有质量为m0，经过t=2.0h剩余的质量为mt，根据半衰期定义，有120200111.6%22ttmm（2）设质子质量为m，电荷量为q，质子离开加速器时速度大小为v，由牛顿第二定律知2vqvBmR③质子运动的回旋周期为22RmTvqB④由回旋加速器工作原理可知，交变电源的频率与质子回旋频率相同，由周期T与频率f的关系可得1fT⑤设在t时间内离开加速器的质子数为N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率212NmvPt⑥输出时质子束的等效电流为NqIt⑦由上述各式得2PIBRf若以单个质子为研究对象解答过程正确的同样给分（3）方法一：设k（k∈N*）为同一盒子中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为rk，rk+1（rkrk+1），1kkkrrr，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk，vk+1，D1、D2之间的电压为U，由动能2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）参考答案第3页，共4页定理知22111222kkqUmvmv由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知kkmvrqB，则222212()2kkqBqUrrm整理得214()kkkmUrqBrr⑩因U、q、m、B均为定值，令24mUCqB，由上式得1kkkCrrr相邻轨道半径rk+1，rk+2之差121kkkrrr同理12kkkCrrr因为rk+2rk，比较kr，1kr得1kkrr说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差r减小方法二：设k（k∈N*）为同一盒子中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为rk，rk+1（rkrk+1），1kkkrrr，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk，vk+1，D1、D2之间的电压为U由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知kkmvrqB，故11kkkkrvrv○12由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量kEqU○13以质子在D2盒中运动为例，第k次进入D2时，被电场加速（2k﹣1）次速度大小为(21)2kkqUvm○14同理，质子第（k+1）次进入D2时，速度大小为1(21)2kkqUvm综合上述各式可得112121kkkkrvkrvk整理得2212121kkrkrk，22121221kkkrrrk2011年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）参考答案第4页，共4页2112(21)()kkkkrrkrr同理，对于相邻轨道半径rk+1，rk+2，121kkkrrr，整理后有211+122(21)()kkkkrrkrr由于rk+2rk，比较kr，1kr得1kkrr说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差r减小，用同样的方法也可得到质子在D1盒中运动时具有