高中物理高考 2014年普通高等学校招生全国统一考试理综物理试题（北京卷，解析版）

2014北京高考物理卷

一.选择题

13.下列说法中正确的是

A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大

B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大

C．物体温度降低，其内能一定增大

D．物体温度不变，其内能一定不变

【答案】B

试题分析:物体温度是分子平均动能的标志，温度高分子平均动能大，但内能不一定大，故B正确，A.C.D错误

14.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）

A．

B．

C．

D．

【答案】C

试题分析：根据质能方程知C正确。

15.如图所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面。下列判断正确的是

A．1、2两点的场强相等

B．1、3两点的场强相等

C．1、2两点的电势相等

D．2、3两点的电势相等

【答案】

试题分析：电场线的疏密程度表示场强的大小，AB错误；等势线上各点的电势相等，C错误，D正确

16.带电粒子a、b在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，他们的动量大小相等，a运动的半径大于b运动的半径。若a、b的电荷量分别为qa、qb，质量分别为ma、mb,周期分别为Ta、Tb。则一定有

A．

B．

C．

D．

【答案】A

试题分析：根据洛伦兹力提供向心力可以得到离子的运动半径为,离子的动量相等，且在同一个磁场中，a运动的半径大于b运动的半径，所以a的电量小于b的电量，A正确，BCD错误

17.一简谐机械横波沿X轴正方向传播，波长为，周期为T，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。下列说法正确的是

A．时质点a的速度比质点b的大

B．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

【答案】D

试题分析：质点在震动的过程中在平衡位置处的震动速度是最大的，所以在零时刻a的速度小于b的速度，A错误，而质点偏离平衡位置越远加速度越大，a的加速度大于b的加速度，B错误；在零时刻，b在平衡位置且向下震动，D正确，C错误。

18.应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是

A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态

B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态

C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度

D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度

【答案】D

试题分析：受托物体向上运动，一定先加速，处于超重状态，但后面的运动可以是减速的，也可以是匀速的，不确定，AB错误；物体离开手后，物体的加速度等于重力加速度，离开的瞬间，收的速度变化一定比物体快，所以C错误，D正确。

19.伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐减低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是

A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置

B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态

C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变

D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小

【答案】A

试题分析：从实验可以得到，斜面的阻力越小，小球上升的位置越高，如果不受阻力，就会升到相等的高度，其它选项都不是由实验直接得到的，A正确，BCD错误。

20. 以往，已知材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角与折射角依然满足  但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对于电磁波的折射率，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是

【答案】B

试题分析：根据题目所给负折射率的意义，两个角应该在法线的一侧，折射率等于1，说明两个角相等，B正确，ACD错误。

二.实验题

21.（18分）

  利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。

（1）应该选择的实验电路是图1中的      （选项“甲”或“乙”）。

【答案】（1）甲图  （2）B、C（3）如图所示（4）1.5,0.83（5）

（2）现有电流表、开关和导线若干，以及以下器材：

A. 电压表      Ｂ.电压表

C. 滑动变阻器  D.滑动变阻器

实验中电压表应选用     ；滑动变阻器应选用        ；（选填相应器材前的字母）

（3） 某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出 图线。

（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E=       v,内电阻r=      Ω

（5）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U以及干电池的输出功率P都会发生变化.图3的各示意图中正确反映P-U关系的是         。

【答案】（1）甲图  （2）B、C（3）如图所示（4）1.5,0.83（5）

试题分析：（1）干电池的内阻较小，电压表的分流作用可以忽略，所以选甲图电路。

（2）依据安全，精确、方便的原则电压表应选B，滑动变阻器应该选C。

（3）先描点，再作图，如图所示。

（4）U轴的截距为电动势，线的斜率为内阻。

（5）当滑动变阻器的组织等于电源内阻时，电源的输出规律最大，D正确

三.计算题

22.（16分）如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动。已知圆弧轨道光滑，半径R=0.2m;A和B的质量相等;A和B整体与桌面之间的动摩擦因数。取重力加速度g=10m/s2。求:

（1） 碰撞前瞬间A的速率v；

（2） 碰撞后瞬间A和B整体的速率;

 (3) A和B整体在桌面上滑动的距离.

【答案】1）2m/s    2）1m/s       3）0.25m

试题分析：

（1）           从圆弧最高点到最低点机械能守恒，有：，可得

（2）           在底部和B相撞，满足动量守恒，有：,可得

（3）根据动能定理，对AB一起滑动过程有：，可得L=0.25m

23.万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。

 （1）用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F0

a. 若在北极上空高出地面h处称量，弹簧秤读数为F1，求比值 的表达式，并就h=1.0%R的情形算出具体数值（计算结果保留两位有效数字）；

b. 若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值 的表达式。

（2）设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径为r、太阳的半径为Rs和地球的半径R三者均减小为现在的1.0%，而太阳和地球的密度均匀且不变。仅考虑太阳和地球之间的相互作用，以现实地球的1年为标准，计算“设想地球”的一年将变为多长？

【答案】（1）0.98       （2）不变

试题分析：

（1）a．物体处于北极以及北极上方时，万有引力等于重力，，，可得

b.在赤道上弹簧秤的读数表示重力的大小，即,可以求得

（2）根据太阳的引力提供地球的向心力，太阳的质量所以有

从上式可以看出当r、R、RS均变为现在的百分之一时，周期不变，即仍为1地球年。

24.（20分）

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型导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在于其垂直的水平恒力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的方向相同: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:在时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能,也等于导线MN中产生的焦耳热Q;

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

（3）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（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。

【答案】（1）Q   （2） （3）

试题分析：

根据公式、、、可得,

（1）力F做功,将F带入得到

电能为，产生的焦耳热为,由此可见

（2）总电子数N=，单位体积内电子数为n,所以N=nsL,故有，

所以有

（3）电子损失的动能可以表示为

电流产生的焦耳热为：

电子损失的动能转化为焦耳热，所以有

联立解得