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1、2011年高考天津理综物理试题解析广西合浦廉州中学秦付平一、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粒子散射实验 D氢原子光谱的发现【精讲精析】物理学史、常识考查题，简单题，其中光电效应实验说明光具有粒子性，A选项错误；X射线（伦琴射线）的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1896年、放射线1896年、电子1897年）之一，这一发现标志着现代物理学的产生，B选项错误；氢原子光谱的发现解释了原子的稳定性以及原子光谱的分立特征，D选项错误；所以选择C。【答案】C2如图所
2、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【精讲精析】考查牛顿运动定律处理连接体问题的基本方法，简单题。对于多个物体组成的物体系统，若系统内各个物体具有相同的运动状态，应优先选取整体法分析，再采用隔离法求解。取A、B系统整体分析有，a=g，B与A具有共同的运动状态，取B为研究对象，由牛顿第二定律有：，物体B做速度方向向右的匀减速运动，故而加速度方向向左。【答案】：A3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
3、位制单位），则该质点A第1s内的位移是5m B前2s内的平均速度是6m/sC任意相邻1s内的位移差都是1m D任意1s内的速度增量都是2m/s【精讲精析】匀变速直线运动的考查，简单题。第1s内的位移只需将t=1代入即可求出x=6m，A错误；前2s内的平均速度为，B错；由题给解析式可以求得加速度为a=2m/s2，C错；由加速的定义可知D选项正确【答案】D4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 At =0.005s时线框的磁通量变化率为零Bt =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
4、变电动势的频率为100Hz【精讲精析】交变电流知识的考查。由图2可知，该交变电动势瞬时值的表达式为。当t=0.005s时，瞬时值e=311V，此时磁通量变化率最大，A错；同理当t=0.01s时，e=0V，此时线框处于中性面位置，磁通量最大，磁通量的变化率为零，B正确；对于正弦交变电流其有效值为Emax/，题给电动势的有效值为220V，C错；交变电流的频率为f=1/T=/2=50Hz，D错。【答案】B5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，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
5、AU2 = U1，E2 = E1 BU2 = 2U1，E2 = 4E1CU2 = U1，E2 = 2E1 DU2 = 2U1，E2 = 2E1【精讲精析】考查平行板电容器的相关知识。，当电荷量变为2Q时，C选项正确。【答案】C二、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，若，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
6、一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光【精讲精析】考查光的综合应用。偏振现象是横波特有的现象，甲乙都可以有偏振现象发生，A错；由，可知甲光的波长大于乙光，B正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，C错；波速与波长之间同步变化，D正确。【答案】BD7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【精讲精析】由A刚好完成一次全振动时的图线可
7、知波源A的起振方向沿y轴负方向，A选项正确；经过周期之后质点A将向负向最大位移运动，回复力做负功，B正确；质点不随波迁移，C选项错误；由简谐运动的对称性可知回复力在一个周期内的冲量为零，D选项正确。【答案】ABD8 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 B角速度 C运行周期 D向心加速度【精讲精析】万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，代入相关公式即可。【答案】AC9（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
8、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减速上升或加速下降。【精讲精析】物体处于失重状态，加速度方向向下，故而可能是减速上升或加速下降。（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1.706mm【精讲精析】注意副尺一定要有估读。读数为1.5+20.60.01mm=1.706mm。因为个人情况不同，估读不一定一致，本题读数1.704-1.708都算正确。（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
9、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。此时只需测量出玻璃砖直径边绕O点转过的角度，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。【精讲精析】由题意可知，当玻璃砖转过某一角度时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到P1、P2的像，做出如图所示的光路图可知，当转过角度时有。（4）某同学测量阻值约为25k的电阻Rx，现备有下列器材：A电流表（量程100 A，内阻约为 2 k）；B电流表（量程500 A，内阻约为300 ）；C电压表（量程15 V，内阻约为100
10、 k）；D电流表（量程50 V，内阻约为500 k）；E直流电源（20 V，允许最大电流1 A）；F滑动变阻器（最大阻值1 k，额定功率1 W）；G电键和导线若干。电流表应选 B ，电压表应选 C 。（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：电流表应采用内接的方法；滑动变阻器应采用分压器方式的接法 。【精讲精析】：电学实验选择仪器的一般步骤如下： 根据量程选择电流表和电压表，不能超过表的量程，不能量程太大导致表的读数偏小； 根据题中关键语句，如精确测量，从零开始连续可调等等选择分压电路亦或是限流
11、电路；分压电路滑动变阻器选择小阻值，限流电路滑动变阻器选择大阻值； 选择电流表的内外接法，一般的原则是“大内偏大，小外偏小”；也可以根据与之间的关系来判断，当时，采用电流表的外接法，反之选择电流表内接法。（1）本题中，待测电阻Rx的阻值约为25k，直流电源电动势为20V，经粗略计算电路中最大的电流约为，所以电流表选择B；虽然电压表C的量程不足，但是相比起来电压表D的量程超过太多，读数偏小，所以电压表选择C表。（2）根据本题解析的第、两条原则可知电路图的问题为：电流表应采用内接的方法；滑动变阻器应采用分压器方式的接法 。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
12、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。【精讲精析】（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：。解得 （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：，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 ，飞出轨道后
13、做平抛运动，水平方向分运动为匀速直线运动，有 综合式得 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=0.1，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
14、F做的功W是多少？【精讲精析】（1）棒cd受到的安培力 ，棒cd在共点力作用下平衡，则 ，由式代入数据解得 I=1A，方向由右手定则可知由d到c。（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 。代入数据解得 F=0.2N（3）设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量，由焦耳定律可知 ，设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势 E=Blv，由闭合电路欧姆定律知 ，由运动学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移 x=vt，力F做的功 W=Fx综合上述各式，代入数据解得 W=0.4J12（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
15、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
16、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是增大、减小还是不变？【精讲精析】（1）核反应方程为，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：（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：，质子运动的回旋周期为：，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：。设在t时间内离开加速器的质子
17、数为N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率输出时质子束的等效电流为：。由上述各式得（3）方法一：设k（kN*）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），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，由动能定理知，由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知，则：。整理得 。因U、q、m、B均为定值，令，由上式得，相邻轨道半径rk+1，rk+2之差。同理 ，因为rk+2 rk，比较，得。说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小方法二：设k（kN*）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），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，故12。由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量13。以质子在D2盒中运动为例，第k次进入D2时，被电场加速（2k1）次。速度大小为14。同理，质子第（k+1）次进入D2时，速度大小为。综合上述各式可得。整理得，。同理，对于相邻轨道半径rk+1，rk+2，整理后有：15由于rk+2 rk，比较，得说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小，用同样的方法也可得到质子在D1盒中运动时具有相同的结论。
