2014年全国2卷高考理科综合(物理部分)试题及答案

2014年普通高等学校招生全国统一测试理综物理部分（全国2-甲卷）二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。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．甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在t=0到t=t1的时间内，它们的v-t图像如图所示。在这段时间内A．汽车甲的平均速度比乙大B．汽车乙的平均速度等于221vvC．甲乙两汽车的位移相同D．汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大【答案】A【分析】由于图线和坐标轴所夹的面积表示物体的位移，在0-t1时间内，甲车的位移大于乙车，由xvt可知，甲车的平均速度大于乙车，A正确，C错误；因为乙车做变减速运动故平均速度不等于122vv，B错误；又图线的切线的斜率等于物体的加速度，则甲乙两车的加速度均逐渐减小，选项D错误。15．取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能和重力势能恰好相等。不计空气阻力，该物块落地时的速度方向和水平方向的夹角为A．6B．4C．3D．125【答案】B【分析】设物体水平抛出的初速度为v0，抛出时的高度为h，则2012mvmgh，故02vgh物体落地的竖直速度2yvgh，则落地时速度方向和水平方向的夹角0tan1yyxvvvv，则4，选项B正确。16．一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v，若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v，对于上述两个过程，用1FW、2FW分别表示拉力F1、F2所做的功，1fW、2fW分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则A．214FFWW，212ffWWB．214FFWW，122ffWWC．214FFWW，122ffWWD．214FFWW，212ffWW【答案】C【分析】由于物体两次受恒力作用做匀加速运动，由于时间相等，末速度之比为1:2，则加速度之比为1:2，位移之比为1:2。而摩擦力不变，由ffWFx得：212ffWW；由动能定理：tvv1v2Ot1甲乙211102FfWWmv，2221(2)02FfWWmv，整理得：12121422FFfFf，故214FFWW。C正确。17．如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环（可视为质点），从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为Ａ．Mg－5MgB．Mg+mgC．Mg+5mgD．Mg+10mg【答案】C【分析】小圆环到达大圆环低端过程机械能守恒：2122mgRmv，小圆环在最低点，根据牛顿第二定律可得：2NvFmgmR-=；对大圆环，由平衡可得：TNFMgF=+，解得5TFMgmg=+，选项C正确。18．假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g０；在赤道的大小为g；地球自转的周期为T；引力常量为G。地球的密度为A．oogggGT23B．gggGToo23C.23GTD．ggGTo23【答案】B【分析】地球表面的物体在两极万有引力等于重力：02MmGmgR=，在地球的赤道上万有引力为重力和物体随地球自转所需向心力的合力：222()MmGmRmgTR=+，地球的质量：343MR=?，联立可得：0203gggGT=-，选项B正确19．关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是Ａ．电场强度的方向处处和等电势面垂直Ｂ．电场强度为零的地方，电势也为零Ｃ．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低Ｄ．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向【答案】AD【分析】由于电场线和等势面垂直，而电场强度的方向为电场线的方向，故电场强度的方向和等势面垂直，A正确；场强为零的地方电势不一定为零，如等量同种正电荷连线的中点处的场强为零，但电势大于零，B错误；场强大小和电场线的疏密有关，而沿着电场线的方向电势逐点降低，电场线的疏密和电场线的方向没有必然联系，C错误；任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致，沿电场线的方向是电势降落最快的方向，D正确。20．图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是Ａ．电子和正电子的偏转方向一定不同Ｂ．电子和正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同Ｃ．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子硅微条径迹探测器永磁铁永磁铁Ｄ．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小【答案】AC【分析】由于电子和正电子带电性相反，若入射速度方向相同时，受力方向相反，则偏转方向一定相反，A正确；由于电子和正电子的入射速度大小来知，由2vqvBmr得mvrqB可知，运动半径不一定相同，B错误；虽然质子和正电子带电量及电性相同，但是两者的动量大小未知，无法判断粒子是质子还是正电子，C正确；由212kEmv，则2kmEmvrqBqB，粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越大D错误。21．如图，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。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Uab和Ucd，则A．Uab:Ucd=n1:n2B．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Ucd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍【答案】BD【分析】若变压器初级电压为Uab，则次级电压为221abnUUn=；由于二级管的单向导电性使得cd间电压为22cdUU，故122abcdUnUn，A错误；增大负载的阻值R，输出功率减小，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，和负载电阻R的大小无关，C错误；若二极管短路则2cdUU，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，D正确。三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题~第40题为选做题，考生根据要求做答。（一）必考题（共129分）22．（6分）在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表○V的内阻的为2kΩ，电流表○A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接表的连接方式如图（a）或图（b）所示，结果由公式xURI计算得出，式中U和I分别为电压表和电流表的示数。若将图（a）和图（b）中电路图测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________（填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1_______（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2__________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。【答案】Rx1大于小于n1n2abcdRA图(a)RxAAVVRx图(b)【分析】由于1020VxxARRRR；，可认为是大电阻，采取电流表内接法测量更准确，即图a电路测量，Rx1更接近待测电阻真实值；图a电路测量由于电流表的分压使测量值大于真实值；图b电路测量由于电压表的分流使测量值小于真实值。23．(9分)某实验小组探究弹簧的劲度系数k和其长度（圈数）的关系。实验装置如图（a）所示；一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指同0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.802sm）。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm。P1P2P3P4P5P6x0（cm）2.044.066.068.0510.0312.01x（cm）2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k（N/m）163①56.043.633.828.81/k（m/N）0.0061②0.01790.02290.02960.0347（1）将表中数据补充完整：①，②。（2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/k-n图像。（3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点，若从试验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k和其圈数n的关系表达式为k=N/m；该弹簧的劲度系数k和其自由长度l0（单位为m）的关系表达式为k=N/m【答案】（1）①81.7②0.0122（2）如图所示0102030405060n0.010.020.030.041/k(m/N)图(b)P1P0P2P3P4P5P60刻度尺图(a)（3）31.7510kn(N/m)(在331.67101.8310nn之间均可)03.47kl(在003.313.62~ll之间均可)【分析】（1）220.19.8/81.7/(5.264.06)10mgkNmNmx，故11/0.0122/81.7mNmNk（2）如图所示（3）由图线可得其斜率为：0.03470.00610.0005726010故直线满足10.000572nk即31.7510kn(N/m)(在331.67101.8310nn之间均可)由于60匝弹簧总长度为11.88cm；则n匝弹簧的为l0满足206011.8810nl代入31.7510kn得：03.47kl(在003.313.62~ll之间均可)24．（13分）2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯·鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录，取重力加速度的大小210/gms（1）忽略空气阻力，求该运动员从静止开始下落到1.5km高度处所需要的时间及其在此处速度的大小；（2）实际上物体在空气中运动时会受到空气阻力，高速运动受阻力大小可近似表示为2fkv，其中v为速率，k为阻力系数，其数值和物体的形状，横截面积及空气密度有关。已知该运动员在某段时间内高速下落的vt图象如图所示，着陆过程中，运动员和所携装备的总质量100mkg，试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数（结果保留1位有效数字）【答案】（1）87s8.7×102m/s（2）0.008kg/m0102030405060n0.010.020.030.041/k(m/N)2030405060708090100150200250300350400v/(ms-1)t/s【分析】（1）设运动员从开始自由下落至1.5km高度处的时间为t，下落距离为h，在1.5km高度处的速度大小为v，由运动学公式有：212vgthgt且4343.9101.5103.7510hmmm联立解得：t=87sv=8.7×102m/s（2）运动员在达到最大速度vm时，加速度为零，由牛顿第二定律有：2mMgkv由题图可读出360/mvms代入得：k=0.008kg/m25．（19分）半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r，质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未画出）。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终和导轨保持良好接触。设导体棒和导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重