福建省高考物理试卷答案与解析

福建省高考物理试卷答案与解析

‎2013年福建省高考物理试卷 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题 ‎1．（3分）（2013•福建）设太阳质量为M，某行星绕太阳公转周期为T，轨道可视作半径为r的圆．已知万有引力常量为G，则描述该行星运动的上述物理量满足（　　）‎ ‎　‎ A．‎ GM=‎ B．‎ GM=‎ C．‎ GM=‎ D．‎ GM=‎ 考点：‎ 万有引力定律及其应用．菁优网版权所有 专题：‎ 万有引力定律在天体运动中的应用专题．‎ 分析：‎ 行星绕太阳公转时，万有引力提供行星圆周运动的向心力，列式分析即可．‎ 解答：‎ 解：太阳对行星的万有引力提供行星圆周运动的向心力即由此可得：‎ 故选A．‎ 点评：‎ 据万有引力提供向心力，列出等式只能求出中心体的质量．‎ ‎　‎ ‎2．（3分）（2013•福建）一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜．下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 考点：‎ 光的折射定律；电磁波谱．菁优网版权所有 专题：‎ 光的折射专题．‎ 分析：‎ 红光的折射率小于紫光的折射率，根据折射定律分析两种色光通过三棱镜后偏折角的大小．光线通过三棱镜后经过了两次折射，两次折射角均不同．‎ 解答：‎ 解：A、复色光进入三棱镜左侧面时发生了第一次，由于红光与紫光的折射率不同，则折射角应不同．故A错误．‎ B、红光的折射率小于紫光的折射率，经过两次折射后，紫光的偏折角大于红光的偏折．故B正确．‎ C、光线从从空气射入介质折射时，入射角大于折射角，而图中入射角小于折射角，而且两种色光的折射角不同．故C错误．‎ D、光线从从空气射入介质折射时，入射角大于折射角，而图中入射角小于折射角，故D错误．‎ 故选：B．‎ 点评：‎ 本题考查对光的色散现象的理解能力，关键抓住红光与紫光折射率的关系，根据折射定律进行分析．‎ ‎　‎ ‎3．（3分）（2013•福建）如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r=1.0Ω，外接R=9.0Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e=10sin10πt（V），则（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 该交变电流的频率为10Hz ‎　‎ B．‎ 该电动势的有效值为10V ‎　‎ C．‎ 外接电阻R所消耗的电功率为10W ‎　‎ D．‎ 电路中理想交流电流表A的示数为1.0A 考点：‎ 正弦式电流的图象和三角函数表达式．菁优网版权所有 专题：‎ 交流电专题．‎ 分析：‎ 根据电动势瞬时值的表达式可以知道角速度、最大值，从而计算频率和有效值，结合欧姆定律进行其它分析．‎ 解答：‎ 解；A、交流电的频率f==5Hz，A错误；‎ B、该电动势的最大值为，B错误；‎ C、D电压有效值为10V，电路中电流为I==1A，外接电阻R所消耗的电功率为P=I2R=9W，C错误D正确；‎ 故选：D．‎ 点评：‎ 本题考查了对交流电瞬时值表达式的认识，理解公式中各物理量的物理意义．‎ ‎　‎ ‎4．（3分）（2013•福建）如图，t=0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动，振动周期为0.4s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波．下图中能够正确表示t=0.6时波形的图是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 考点：‎ 横波的图象；波长、频率和波速的关系．菁优网版权所有 专题：‎ 振动图像与波动图像专题．‎ 分析：‎ 由题，波源形成向右和向左传播的两列横波，左右具有对称性，根据t=0.6与周期的关系，分析形成的波形的长度，分析波源的状态，即可确定图象．‎ 解答：‎ 解：由题，该波的周期为T=0.4s，则时间t=0.6s=1.5T，向左和向右分别形成1.5个波长的波形．由于波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动，则t=0.6时的振动方向沿y轴负方向，故C正确．‎ 故选：C．‎ 点评：‎ 本题的解题关键是抓住对称性，分析波源振动状态和波形的长度，即可得到答案．‎ ‎　‎ ‎5．（3分）（2013•福建）在国际单位制（简称SI）中，力学和电学的基本单位有：m（米）、kg（千克）、s（秒）、A（安培）．导出单位V（伏特）用上述基本单位可表示为（　　）‎ ‎　‎ A．‎ m2•kg•s﹣4•A﹣1‎ B．‎ m2•kg•s﹣3•A﹣1‎ ‎　‎ C．‎ m2•kg•s﹣2•A﹣1‎ D．‎ m2•kg•s﹣1•A﹣1‎ 考点：‎ 力学单位制．菁优网版权所有 专题：‎ 压轴题．‎ 分析：‎ 根据U=，q=It得出电势差的表达式，从而得出伏特的导出单位．‎ 解答：‎ 解：根据U=，q=It得，U=，功的单位1J=1N•m=1kg•m2/s2，则=1m2⋅kg⋅s﹣3⋅A﹣1．故B正确，A、C、D错误．‎ 故选：B．‎ 点评：‎ 物理量的关系对应着物理量单位的关系，本题关键得出电压的表达式，从而得出其单位．‎ ‎　‎ ‎6．（3分）（2013•福建）如图，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 考点：‎ 导体切割磁感线时的感应电动势．菁优网版权所有 专题：‎ 压轴题；电磁感应——功能问题．‎ 分析：‎ 线框进入磁场前先做自由落体运动，进入磁场时，若安培力大于重力，则线框做加速度逐渐减小的减速运动，在cd边未进入磁场时，若加速度减为零，则做匀速运动，cd边进入磁场后做匀加速直线运动．‎ 若安培力小于重力，进入磁场做加速度减小的加速运动，在cd边未进入磁场时，若加速度减为零，则做匀速运动，cd边进入磁场后做匀加速直线运动．‎ 若安培力等于重力，进入磁场做匀速直线运动，cd边进入磁场后做匀加速直线运动．‎ 解答：‎ 解：A、线框先做自由落体运动，ab边进入磁场做减速运动，加速度应该是逐渐减小，而A图象中的加速度逐渐增大．故A错误．‎ B、线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后做减速运动，因为重力小于安培力，当加速度减小到零做匀速直线运动，cd边进入磁场做匀加速直线运动，加速度为g．故B正确．‎ C、线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后因为重力大于安培力，做加速度减小的加速运动，cd边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为g，故C正确．‎ D、线框先做自由落体运动，ab边进入磁场后因为重力等于安培力，做匀速直线运动，cd边离开磁场做匀加速直线运动，加速度为g，故D正确．‎ 本题选不可能的，故选A．‎ 点评：‎ 解决本题的关键能够根据物体的受力判断物体的运动，结合安培力公式、切割产生的感应电动势公式进行分析．‎ ‎　‎ 二、解答题 ‎7．（6分）（2013•福建）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中（装置如图甲）：‎ ‎①下列说法哪一项是正确的　C　．（填选项前字母）‎ A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上 B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量 C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放 ‎②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为　0.653　m/s（保留三位有效数字）．‎ 考点：‎ 探究功与速度变化的关系．菁优网版权所有 专题：‎ 实验题．‎ 分析：‎ ‎①平衡摩擦力是用重力的下滑分量来平衡小车受到的摩擦力，故不应该将钩码通过细线挂在小车上，为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放；②用平均速度等于中间时刻的瞬时速度的结论求解．‎ 解答：‎ 解：①A、平衡摩擦力时要将纸带、打点计时器、小车等连接好，但不要通电和挂钩码，故A错误；‎ B、为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，使系统的加速度较小，避免钩码失重的影响，故B错误；‎ C、实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，故C正确；‎ 故选：C；‎ ‎②B为AC时间段的中间时刻，根据匀变速运动规律得，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故：vB==m/s=0.653m/s 故答案为：①C ②0.653．‎ 点评：‎ ‎“探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力．‎ ‎　‎ ‎8．（12分）（2013•福建）硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压（硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点），探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表的V1量程选用3V，内阻为6.0kΩ；电压表V2量程选用15V，内阻约为30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12V，内阻不计．‎ ‎①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．‎ ‎②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示教U1、U2．‎ ‎（ⅰ）某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1=　1.40　V，可算出通过硅光电他的反向电流大小为　0.23　mA（保留两位小数）．‎ ‎（ⅱ）该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压UX和通过反向电流IX（表中“﹣”表示反向），并在坐标纸上建立Ix﹣Ux坐标系，标出了与表中前5组Ux、ix数据对应的5个坐标点．请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix﹣Ux图线．‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ U1/V ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎0.06‎ ‎0.12‎ ‎0.24‎ ‎0.42‎ ‎0.72‎ ‎1.14‎ ‎1.74‎ U1/V ‎0.0‎ ‎1.0‎ ‎2.1‎ ‎3.1‎ ‎4.2‎ ‎5.4‎ ‎6.7‎ ‎8.1‎ ‎9.7‎ Ux/V ‎0.0‎ ‎﹣1.0‎ ‎﹣2.0‎ ‎﹣3.0‎ ‎﹣4.0‎ ‎﹣5.0‎ ‎﹣6.0‎ ‎﹣7.0‎ ‎﹣8.0‎ Ix/mA ‎﹣0.00‎ ‎﹣0.00‎ ‎﹣0.01‎ ‎﹣0.02‎ ‎﹣0.04‎ ‎﹣0.07‎ ‎﹣0.12‎ ‎﹣0.19‎ ‎﹣0.29‎ ‎（ⅲ）由Ix﹣Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成　非线性　（填“线性”或“非线性”）关系．‎ 考点：‎ 测定电源的电动势和内阻．菁优网版权所有 专题：‎ 实验题；恒定电流专题．‎ 根据电路图画出实物图，注意滑动变阻器的分压式接法．‎ 分析：‎ 由欧姆定律可求出电流．根据表中数据标出余下的4个坐标点，用描点法平滑曲线绘出IX﹣UX图线．‎ 解答：‎ 解：①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．连线如图：‎ ‎②（ⅰ）电压表V1示数U1=1.40V，内阻为RV=6.0kΩ，由欧姆定律可知通过的电流为I==0.23A．‎ ‎（ⅱ）根据表中数据标出余下的4个坐标点，用描点法平滑曲线绘出IX﹣UX图线如图所示．‎ ‎（ⅲ）由Ix﹣Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成非线性关系．‎ 故答案为：①电路连接如图所示 ②（i）1.40 0.23 （ii）如图（iii）非线性 点评：‎ 本题考查了伏安特性曲线，综合性较强，要求学生能全面掌握实验知识；注意分压接法等基本原理．‎ ‎　‎ ‎9．（15分）（2013•福建）如图，一不可伸长的轻绳上端悬挂于O点，下端系一质量m=1.0kg的小球．现将小球拉到A点（保持绳绷直）由静止释放，当它经过B点时绳恰好被拉断，小球平抛后落在水平地面上的C点．地面上的D点与OB在同一竖直线上，已知绳长L=1.0m，B点离地高度H=1.0m，A、B两点的高度差h=0.5m，重力加速度g取10m/s2，不计空气影响，求：‎ ‎（1）地面上DC两点间的距离s；‎ ‎（2）轻绳所受的最大拉力大小．‎ 考点：‎ 机械能守恒定律；牛顿第二定律；向心力．菁优网版权所有 专题：‎ 机械能守恒定律应用专题．‎ 分析：‎ ‎（1）从A到B由动能定理可得B位置时的速度，之后做平抛运动，由平抛规律求解；‎ ‎（2）在B位置，由牛顿第二定律可求轻绳所受的最大拉力大小．‎ 解答：‎ 解：（1）设小球在B点速度为v，对小球从A到B由动能定理得：‎ mgh=mv2①‎ 绳子断后，小球做平抛运动，运动时间为t，则有：‎ H=②‎ DC间距离：‎ s=vt 解得：s=m≈1.414m ‎（2）在B位置，设绳子最大力量为F，由牛顿第二定律得：‎ F﹣mg=④‎ 联立①④得：F=2mg=2×1×10N=20N 根据牛顿第三定律，有F'=F，因而轻绳所受的最大拉力为20N．‎ 答（1）DC两点间的距离1.414m；‎ ‎（2）轻绳所受的最大拉力20N．‎ 点评：‎ 关键是建立物体运动的情境，寻找物理模型，本题为圆周和平抛模型的组合．‎ ‎　‎ ‎10．（19分）（2013•福建）质量为M、长为L的杆水平放置，杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环．已知重力加速度为g，不计空气影响．‎ ‎（1）现让杆和环均静止悬挂在空中，如图甲，求绳中拉力的大小：‎ ‎（2）若杆与环保持相对静止，在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图乙所示．‎ ‎①求此状态下杆的加速度大小a；‎ ‎②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？‎ 考点：‎ 共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用；牛顿第二定律．菁优网版权所有 专题：‎ 压轴题；共点力作用下物体平衡专题．‎ 分析：‎ ‎（1）以环为研究对象，环处于静止状态，合力为零，根据平衡条件求解绳中拉力的大小；‎ ‎（2）①以环为研究对象，由正交分解法，根据牛顿第二定律求解加速度；‎ ‎②对整体研究，由正交分解法，根据牛顿第二定律求解外力的大小和方向．‎ 解答：‎ 解：（1）以环为研究对象，环处于静止状态，合力为零，分析受力如图所示，设两绳的夹角为2θ．‎ 则sinθ==，得cosθ==‎ 设绳子的拉力大小为T，由平衡条件得 ‎ 2Tcosθ=mg 解得；‎ ‎（2）①对环：设绳子的拉力大小为T′，则根据牛顿第二定律得：‎ 竖直方向：T′+T′cos60°=mg 水平方向：T′sin60°=ma，‎ 解得 ‎②设外力大小为F，方向与水平方向成α角斜向右上方．‎ 对整体：由牛顿第二定律得：‎ 水平方向：Fcosα=（M+m）a 竖直方向：Fsinα=（M+m）g 解得，，α=60°即外力方向与水平方向夹角为60°斜向右上方．‎ 答：（1）现让杆和环均静止悬挂在空中，绳中拉力的大小是；‎ ‎（2）①此状态下杆的加速度大小a为；‎ ‎②为保持这种状态需在杆上施加一个的外力为，方向与水平方向夹角为60°斜向右上方．‎ 点评：‎ 本题中铁环与动滑轮相似，两侧绳子拉力大小相等，运用正交分解法研究平衡状态和非平衡情况．‎ ‎　‎ ‎11．（20分）（2013•福建）如图甲，空间存在﹣范围足够大的垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．让质量为m，电量为q（q＞0）的粒子从坐标原点O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到该磁场中．不计重力和粒子间的影响．‎ ‎（1）若粒子以初速度v1沿y轴正向入射，恰好能经过x轴上的A（a，0）点，求v1的大小；‎ ‎（2）已知一粒子的初速度大小为v（v＞v1），为使该粒子能经过A（a，0）点，其入射角θ（粒子初速度与x轴正向的夹角）有几个？并求出对应的sinθ值；‎ ‎（3）如图乙，若在此空间再加入沿y轴正向、大小为E的匀强电场，一粒子从O点以初速度v0沿y轴正向发射．研究表明：粒子在xOy平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的x分量vx与其所在位置的y坐标成正比，比例系数与场强大小E无关．求该粒子运动过程中的最大速度值vm．‎ 考点：‎ 带电粒子在匀强磁场中的运动．菁优网版权所有 专题：‎ 压轴题；带电粒子在磁场中的运动专题．‎ 分析：‎ ‎（1）根据所受洛伦兹力情况，画出运动轨迹，求出去半径大小，即可求出速度v1的大小；‎ ‎（2）根据运动轨迹，结合数学知识求解．‎ ‎（3）熟练应用功能关系和数学知识进行求解．‎ 解答：‎ 解：（1）根据运动轨迹可以求出半径为：‎ ‎ ①‎ 洛伦兹力提供向心力有： ②‎ 联立①②解得：‎ 答：v1的大小：．‎ ‎（2）根据题意可知：O、A两点处于同一圆周上，且圆心在x=的直线上，半径为R．当给定一个初速度v时，有两个入射角，分别在第1、2象限，由此解得：．‎ 答：其入射角θ（粒子初速度与x轴正向的夹角）有2个，．‎ ‎（3）粒子在运动过程中仅有电场力做功，因此在轨道的最高点处速率最大，且此处速度方向水平．用ym表示该处的纵坐标，有：‎ ‎…①；‎ 由题意vm=kym…②，‎ 且k与E的大小无关，因此可利用E=0时的状况来求k，E=0时洛伦兹力充当向心力，即 ‎，得，‎ 其中的R0就是对应的纵坐标y0，因此得：‎ ‎，此时带入②得：‎ ‎，将此式带入①，整理后可得：‎ ‎，解得：，舍弃负值，得：‎ 答：．‎ 点评：‎ 本题考查了带电粒子在磁场中的运动，是考查学生综合应用物理和数学能力的好题．‎ ‎　‎ 三、[物理-选修3-3]（本题共有两小题，每小题6分，共12分．每小题只有一个选项符合题意）‎ ‎12．（6分）（2013•福建）下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能EP随分子间距离r变化关系的图线是 （　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 考点：‎ 分子势能；分子间的相互作用力．菁优网版权所有 专题：‎ 压轴题；内能及其变化专题．‎ 分析：‎ 分子力与分子距离r，分子势能与分子距离r的关系图象很类似，特别注意的是当r=r0时，分子力为零，分子势能最小，同时注意分子力为矢量，分子势能为标量．‎ 解答：‎ 解：根据分子力、分子势能与分子之间距离关系可知，当r=r0时，分子力为零，分子势能最小，由此可知B正确．‎ 故选：B．‎ 点评：‎ 正确区分和理解分子力与分子距离r，分子势能与分子距离r的关系图象是理解分子力、分子势能的关键．‎ ‎　‎ ‎13．（6分）（2013•福建）某自行车轮胎的容积为V．里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0，体积为 （　　）的空气．‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ ‎（﹣1）V D．‎ ‎（+1）V 考点：‎ 理想气体的状态方程．菁优网版权所有 专题：‎ 压轴题；理想气体状态方程专题．‎ 分析：‎ 根据等温变化的气体方程列式即可．‎ 解答：‎ 解：气体做等温变化，设充入V′的气体，P0V+P0V′=PV，所以V′=，C正确．‎ 故选：C．‎ 点评：‎ 本题考查了理想气体状态方程中的等温变化，还要知道其它两种变化的分析．‎ ‎　‎ 四、[物理选修3-5]（本题共有两小题，每小题0分，共12分．每小题只有一个符合题意）‎ ‎14．（2013•福建）在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 考点：‎ 粒子散射实验．菁优网版权所有 专题：‎ 压轴题；原子的核式结构及其组成．‎ 分析：‎ 在卢瑟福α粒子散射实验中，大多数粒子沿直线前进，少数粒子辐射较大角度偏转，极少数粒子甚至被弹回．‎ 解答：‎ 解：α粒子受到原子核的斥力作用而发生散射，离原子核越近的粒子，受到的斥力越大，散射角度越大，选项C正确．‎ 故选：C．‎ 点评：‎ 本题考查了卢瑟福α粒子散射实验的现象，还要记住此实验的两个结论．‎ ‎　‎ ‎15．（2013•福建）将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ v0‎ B．‎ v0‎ C．‎ v0‎ D．‎ v0‎ 考点：‎ 动量守恒定律．菁优网版权所有 专题：‎ 压轴题；动量定理应用专题．‎ 分析：‎ 以火箭为研究对象，由动量守恒定律可以求出火箭的速度．‎ 解答：‎ 解：取向上为正方向，由动量守恒定律得：‎ ‎ 0=（M﹣m）v﹣mv0‎ 则火箭速度v=‎ 故选：D．‎ 点评：‎ 在发射火箭过程中，系统动量守恒，由动量守恒定律即可正确解题．‎ ‎　‎