2013年普通高等学校招生全国统一考试（全国卷I）物理及答案解析.docx

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1、2013年普通高等学校招生全国统一考试(全国卷I)物理一、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15题只有一项符合题目要求，第6-8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。1.如图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片，照片左上角的三列数据如下表。表中第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的。根据表中的数据，伽利略可以得出的结论是( )1 1 324 2 1309 3 298 16 4 52625 5 82436 6 119249 7 160064 8 2104A.物体具有惯性 B.斜面倾

2、角一定时，加速度与质量无关C.物体运动的距离与时间的平方成正比D.物体运动的加速度与重力加速度成正比解析：从表格中的数据可知，时间变为原来的2倍，下滑的位移大约变为原来的4倍，时间变为原来的3倍，位移变为原来的9倍，可知物体运动的距离与时间的平方成正比。故C正确，A、B、D错误。答案：C.2.如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( ) A. B.C.D.解析：电荷量为q的点电荷在b处产生电

3、场强度为，而半径为R均匀分布着电荷量为Q的圆盘上电荷，与在a点处有一电荷量为q(q0)的固定 点电荷，在b点处的场强为零，则圆盘在此处产生电场强度也为。那么圆盘在此d产生电场强度则仍为。而电荷量为q的点电荷在d处产生电场强度为，由于都在d处产生电场强度方向相同，即为两者大小相加。所以两者这d处产生电场强度为，故B正确，ACD错误；答案：B 3.一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移，则从P点开

4、始下落的相同粒子将( )A.打到下极板上B.在下极板处返回C.在距上极板处返回D.在距上极板处返回 解析：对下极板未移动前，从静止释放到速度为零的过程运用动能定理得，。将下极板向上平移，设运动到距离上级板x处返回。 根据动能定理得，联立两式解得x=。故D正确，A、B、C错误。答案：D.4.如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动，从a位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是( ) A.B.C.

5、 D.解析：设bac=2，单位长度电阻为R0则MN切割产生电动势E=BLv=Bv2vttan=2Bv2ttan回路总电阻为由闭合电路欧姆定律得：I= = =i与时间无关，是一定值，故A正确，BCD错误，答案：A. 5.如图，半径为R的圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一电荷量为q(q0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为。已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60，则粒子的速率为(不计重力)( )A. B.C.D.解析：由题，射入点与ab的距离为。则射入点与ab之间的夹角是30，粒子的偏转角是60，即它的轨

6、迹圆弧对应的圆心角是60，所以入射点、出射点和圆心构成等边三角形，所以，它的轨迹的半径与圆形磁场的半径相等，即r=R。轨迹如图： 洛伦兹力提供向心力：，变形得：。故正确的答案是B.答案：B.6.如图，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置-时间(x-t)图线。由图可知( )A.在时刻t 1，a车追上b车B.在时刻t2，a、b两车运动方向相反C.在t1到t2这段时间内，b车的速率先减少后增加D.在t1到t2这段时间内，b车的速率一直比a车的大 解析：A、在时刻t1，a、b两车的位置坐标相同，开始a的位移大于b的位移，知b追上A.故A错误。B、在时刻t2，a的位移增大，b的位移减小

7、，知两车运动方向相反。故B正确。C、图线切线的斜率表示速度，在t1到t2这段时间内，b车图线斜率先减小后增大，则b车的速率先减小后增加。故C正确。D、在t1到t2这段时间内，b图线的斜率不是一直大于a图线的斜率，所以b车的速率不是一直比a车大。故D错误。答案：BC.7.2012年6月18日，神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法正确的是( )A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B.如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C.如不加干预，

8、天宫一号的轨道高度将缓慢降低D.航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用解析：A、又第一宇宙速度为最大环绕速度，天宫一号的线速度一定小于第一宇宙速度。故A错误；B、根据万有引力提供向心力有：v=得轨道高度降低，卫星的线速度增大，故动能将增大，所以B正确；C、卫星本来满足万有引力提供向心力即，由于摩擦阻力作用卫星的线速度减小，提供的引力大于卫星所需要的向心力故卫星将做近心运动，即轨道半径将减小，故C正确； D、失重状态说明航天员对悬绳或支持物体的压力为0，而地球对他的万有引力提供他随天宫一号围绕地球做圆周运动的向心力，所以D错误答案：BC.8.2012年11月，“歼15”舰载机

9、在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图(a)为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止，某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度-时间图线如图(b)所示。假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约1000m。已知航母始终静止，重力加速度的大小为g。则( ) A.从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的B.在0.4s2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化C.在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大

10、小会超过2.5gD.在0.4s2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变解析：A、由图象可知，从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离即为图象与时间所构成的面积，即约为，而无阻拦索的位移为1000m，因此飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的，故A正确；B、在0.4s2.5s时间内，速度与时间的图象的斜率不变，则加速度也不变，所以合力也不变，因此阻拦索的张力的合力几乎不随时间变化，但阻拦索的张力是变化的，故B错误；C、在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小为 2.5g，故C正确；D、在0.4s2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率P=FV，虽然F不变，但V是渐渐变小，所以其变化的，故D错误

11、；答案：AC二、解答题(共4小题，满分47分)9.(7分)图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下：用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测最两光电门之间的距离s；调整轻滑轮，使细线水平；让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间t A和tB，求出加速度a；多次重复步骤，求a的平均值；根据上述实验数据求出动擦因数。回答下列为题：(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示数如图(b)所示，其读数为_cm。(2)物块的加速度a可用d、s、t A和tB表示为

12、a=_。(3)动摩擦因数可用M、m、和重力加速度g表示为=_。(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于_(填“偶然误差”或“系统误差”)。解析：(1)由图(b)所示游标卡尺可知，主尺示数为0.9cm，游标尺示数为120.05mm=0.60mm=0.060cm，则游标卡尺示数为0.9cm+0.060cm=0.960cm。 (2)物块经过A点时的速度vA=，物块经过B点时的速度vB=，物块做匀变速直线运动，由速度位移公式得：vB2-vA2=2as，加速度a=；(3)以M、m组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律得：mg-Mg=(M+m)，解得=；(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属

13、于系统误差。答案：(1)0.960；(2)；(3)；(4)系统误差。 10.(8分)某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“lk”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电压表：量程5V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5k导线若干。回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“lk”挡，再将红表笔和黑表笔_c，调零点。(2)将图(a)中多用电表的红表笔和_c(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多角电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为_ck和_cV。 (4)调节

14、滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0k和4.00V。从测量数据可知，电压表的内阻为_ck。(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_cV，电阻“lk”挡内部电路的总电阻为_ck。解析：(1)欧姆表使用前一定要欧姆调零，即红黑表笔短接后，调节调零旋钮，是电流表满偏；(2)红正黑负，电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表；电流从电压表正接线柱流入，故红表笔接触1；(3)欧姆表读数=倍率表盘读数=1K15.0=15.0k；电压表读

15、数为3.60V；(4)由于滑动变阻器被短路，故欧姆表读数即为电压表阻值，为12.0K；(5)欧姆表的中值电阻等于内电阻，故欧姆表1K档位的内电阻为15.0K； 根据闭合电路欧姆定律，电动势为：E=U+ =； 答案：(1)短接；(2)1；(3)15.0，3.50；(4)12.0；(5)9.0，15.0。11.(13分)水平桌面上有两个玩具车A和B，两者用一轻质细橡皮筋相连，在橡皮筋上有一红色标记R。在初始时橡皮筋处于拉直状态，A、B和R分别位于直角坐标系中的(0，2l)、(0，-l)和(0，0)点。已知A从静止开始沿y轴正向做加速度大小为a的匀加速运动；B平行于x轴朝x轴正向匀速运动。在两车此后

16、运动的过程中，标记R在某时刻通过点(l，l)。假定橡皮筋的伸长是均匀的，求B运动速度的大小。解析：设B车的速度大小为v。如图，标记R的时刻t通过点K(l，l)，此时A、B的位置分别为H、G。由运动学公式，H的纵坐标y A，G的横坐标xB分别为xB=vt在开始运动时，R到A和B的距离之比为2：1，即OE：OF=2：1由于橡皮筋的伸长是均匀的，在以后任一时刻R到A和B的距离之比都为2：1。因此，在时刻t有HK：KG=2：1由于FGHIGK，有HG：KG=xB：(xB-l)HG：KG=(y A+l)：(2l)=3：1联立各式解得答案：B运动速度的大小为。 12.(19分)如图，两条平行导轨所在平面与

17、水平地面的夹角为，间距为L。导轨上端接有一平行板电容器，电容为C.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系。 解析：(1)设金属棒下滑的速度大小为v，则感应电动势为E=BLv，平行板电容器两极板之间的电势差为U=E，设此时电容器极板上积累的电荷量为Q，按定义有，联立可得，Q=CBLv(2)设

18、金属棒的速度大小为v时，经历的时间为t，通过金属棒的电流为i，金属棒受到的磁场力方向沿导轨向上，大小为f1=BLi设在时间间隔(t，t+t)内流经金属棒的电荷量为Q，按定义有：Q也是平行板电容器极板在时间间隔(t，t+t)内增加的电荷量，由上式可得，v为金属棒的速度变化量， 按定义有：金属棒所受到的摩擦力方向沿导轨斜面向上，大小为：f2=N，式中，N是金属棒对于导轨的正压力的大小，有N=mgcos金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下，设其大小为a，根据牛顿第二定律有：mgsin-f1-f2=ma，联立上此式可得：由题意可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动，t时刻金属棒的速度大小为 答案：(1)

19、电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系为Q=CBLv；(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系。三、物理-选修3-3(15分)13.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是( )A.分子力先增大，后一直减小B.分子力先做正功，后做负功C.分子动能先增大，后减小D.分子势能先增大，后减小E.分子势能和动能之和不变 解析：A、两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，当分子间距大于平衡间距时，分子力表现为引力；当分子间距小于平衡间距时，分子力表现为斥力；故A错误； B、两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开

20、始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先是引力后是斥力，故先做正功后做负功，故B正确；C、只有分子力做功，先做正功后做负功，根据动能定理，动能先增加后减小，故C正确；D、分子力先做正功后做负功；分子力做功等于分子势能的减小量；故分子势能先减小后增加，故D错误；E、分子力做功等于分子势能的减小量，总功等于动能增加量，只有分子力做功，故分子势能和分子动能总量保持不变，故E正确；答案：BCE。14.(9分)如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K。两气缸的容积均为V 0，气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)。开始时K关闭，两活塞

21、下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为。现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求：(i)恒温热源的温度T；(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx。 解析：(i)与恒温热源接触后，在K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖吕萨克定律得：解得(ii)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大。打开K后，右活塞必须升至气缸顶才能满足力学平衡条件。气缸顶部与外

22、界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设在活塞上方气体压强为p，由玻意耳定律得 对下方气体由玻意耳定律得：联立式得 解得不合题意，舍去。答案：(i)恒温热源的温度；(ii)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积四、物理-选修3-4(15分)15.如图，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平 衡位置开始竖直向下运动，t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是( )A.在t=6s时刻波恰好传到质点d处B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始

23、振动后，其振动周期为4sD.在4st6s的时间间隔内质点c向上运动E.当质点d向下运动时，质点b一定向上运动解析：A、ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为t= = s=6s，即在t=6s时刻波恰好传到质点d处。故A正确。B、设该波的周期为T，由题可得，T=3s，得T=4s。波从a传到c的时间为t= = s=3s， 则在t=5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t=5s时刻质点c恰好经过平衡位置向上。故B错误。C、质点b的振动周期等于a的振动周期，即为4s。故C正确。D、在4st6s的时间间隔内，质点c已振动了1st3s，质点c正从波谷向波峰运动，即

24、向上运动。故D正确。E、波长为=vT=24m=8m，bd间距离为10m=1 ，结合波形得知，当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动。故E错误。答案：ACD16.图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为C.(i)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的 条件；(ii)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。 解析：(1)设激光束在光导纤维端面的入射角为i，折射角为，折射光线射向侧面时的入射角为，要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射。由折射定律：由几何

25、关系：+=90，sin=cos恰好发生全反射临界角的公式：，得联立得要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有sini (2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v=光速在玻璃丝轴线方向的分量为vz=vsina光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为T=光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，联立得答案：(i)光线在端面AB上的入射角应满足sini(ii)线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所藉的最长时间 五、物理-选修3-5(15分)17.(2014济南一模)一质子束入射到能止靶核AI上，产生如下核反应：P+ AIX+n式中p代表质子，n代表中子，X代

26、表核反应产生的新核。由反应式可知，新核X的质子数为_，中子数为_。解析：质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1。根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13-0=14，质量数为1+27-1=27。因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27-14=13。答案：14 13。18.(2014和平区三模)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为D.现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为 D.已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。解析：设在发生碰撞前的瞬间，木块A的速度大小为v；在碰撞后的瞬间，A和B的速度分别为v1和v2。在碰撞过程中，由能量守恒定律和动量守恒定律。得 mv2= mv12+ 2mv22，mv=mv1+2mv2，式中，以碰撞前木块A的速度方向为正。联立解得：v1=- v2。设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2，由动能定理得mgd1= mv12。(2m)gd2= 2mv22。按题意有：d=d 2+d1。设A的初速度大小为v0，由动能定理得mgd= mv2- mv02联立解得：答案：A的初速度的大小是。