2013高考安徽物理试卷及答案.doc

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2013年普通高等学校招生全国统一考试（安徽卷）
理科综合能力测试（物理）
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，第Ⅰ卷第1页至第5页，第Ⅱ卷第6页至第12页。全卷满分300分，时间150分钟。
考生注意事项：
1、答题前，务必在试题卷，答题卡规定的地方填写自己的姓名、座位号，并认真核对答题卡上所粘贴的条形码中姓名、座位号与本人姓名、座位号是否一致。务必在答题卡背面规定的地方填写姓名和座位号后两位。
2、答第Ⅰ卷时，每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
3、答第Ⅱ卷时，必须使用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卡上书写，要求字体工整、笔迹清晰。作图题可先用铅笔在答题卡规定的位置绘出，确认后再用0.5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题无效。
4、考试结束后，务必将试题卷和答题卡一并上交。
第Ⅰ卷（选择题 共120分）
本卷共20小题，每小题6分，共120分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
a
m
θ
14．如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为（重力加速度为g）
A．
B．
C．
a
mg
θ
T
FN
D．
【答案】A
【解析】小球受力如图，根据牛顿第二定律：
沿斜面方向有 ；
垂直于斜面方向上有
a
×
×
×
·
b
c
d
O
解得：；。
正确选项：A
15．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面积位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
【答案】B
370
N
×
M
小灯泡
【解析】根据右手安培定则可判定O点磁感应强度的方向水平向左，根据左手定则可判定：一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是向下。正确选项：B
16．如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为370，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端于导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T。将导体棒MN由静止释放，运动一端时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度及小灯泡消耗的电功率分别为（重力加速度g取10m/s2，sin370=0.6）
A．2.5m/s 1W B．5m/s 1W
C．7.5m/s 9W D．15m/s 9W
【答案】B
【解析】小灯泡稳定发光，说明导体棒MN匀速运动，则有，可得导体棒MN的运动速度；小灯泡消耗的电功率。正确选项：B
17．质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为，其中G为引力常量，M为地球质量。该卫星原来的在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2，此过程中因摩擦而产生的热量为
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：，故人造地球卫星的动能，而引力势能，人造地球卫星机械能E=EP+Ek。由能量守恒定律，因摩擦而产生的热量：代入R1和R2得：。正确选项：C
18．由消防水龙带的喷嘴喷出水的流量是0.28m3/min，水离开喷口时的速度大小为，方向与水平面夹角为600，在最高处正好到达着火位置，忽略空气阻力，则空中水柱的高度和水量分别是（重力加速度g取10m/s2）
A．28.8m 1.12×10-2m3 B．28.8m 0.672m3
C．38.4m 1.29×10-2m3 D．38.4m 0.776m3
【答案】A
【解析】水离开喷口时竖直分速度为，在竖直方向上升的高度，水离开喷口到达着火位置所用时间为，空中水柱的水量为
G
M
N
P
R0
Rx
。正确选项：A
19．用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻，R0是定值，是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表的电流为零时，测得，，则Rx的阻值为
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】通过电流表的电流为零时，P点的电势与R0和Rx连接点的电势相等。则。又电阻丝的电阻，故，所以。正确选项：C
z
x
y
q
20．如图所示，平面是无穷大导体的表面，该导体充满的空间，的空间为真空。将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处，则在平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z轴上处的场强大小为（k为静电力常量）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】由点电荷产生的电场在导体表面间的电场分布，导体表面上的感应电荷等效于在z=－h处的带等量的异种电荷－q，故在z轴上处的场强大小为。正确选项：D

（在此卷上答题无效）
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2013年普通高等学校招生全国统一考试（安徽卷）
理科综合能力测试（物理）
第Ⅱ卷（非选择题 共180分）
考生注意事项：
请用0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。
21．（18分）
I．（5分）根据单摆周期公式，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。
（1）用游标卡尺测量小钢球直径，求数如图2所示，读数为_______mm。
图1

（2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_______。
a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些
b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
c.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度
d.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置大于50，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔即为单摆周期T
e.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于50，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间，则单摆周期
【答案】(1)18.6 (2)abe
【解析】（1）由题图主尺读数18mm，游标尺的第6条刻度线与主尺刻度线对齐读数应为0.6mm，小钢球直径D=18mm+0.6mm=18.6mm
（2）根据实验要求，摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些，a正确；为了减小空气阻力的影响，应尽量选择质量大些、体积小些的摆球，b正确；为了使单摆的运动为简谐运动，要求摆角不大于50， 为了减小测量的误差，应使摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，e正确。

II．（6分）（1）在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为_______mm。
（2）为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图Ⅰ所示的实验电路图，按照该电路图完成图2中的实物电路连接。
V
A
Rx
R
E
S
图1
图2

【答案】(1)0.007 0.638
(2)如图所示
【解析】（1）由图可读得0.007mm和0.645mm，
故校零时的读数为0.007mm；
合金丝的直径为D=0.645mm－0.007mm=0.638mm。
（2）按照电路图连接电路如图

R0
R
S
En rn
1 2
图1

20
40
60
80
100
120
140
160
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
1.30
1.40
1.50
×
×
×
×
×
×
×
×
图2
III．（7分）根据闭合电路欧姆定律，用图Ⅰ所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。图中R0两端的对应电压U12,对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的。根据实验数据在坐标系中描出坐标点，如图2所示。已知，请完成以下数据分析和处理。
（1）图2中电阻为 的数据点应剔除；
（2）在坐标纸上画出关系图线；
（3）图线的斜率是 ，由此可得电池电动势
V。

20
40
60
80
100
120
140
160
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
1.30
1.40
1.50
×
×
×
×
×
×
×
×
【答案】(1)80.00 (2)如图所示 (3)0.00444 1.50
【解析】（1）由图2发现在拟合的过程中，80.00的数据点误差太大，故应剔除。
（2）拟合作图如图所示
（3）用较远的两点得图线斜率=0.00444， 由闭合电路欧姆定律知可得，所以代入k、R0值得E=1.50V。

22．（14分）
一物体放在水平地面上，如图1所示，已知物体所受水平拉力F随时间的变化情况如图2所示，物体相应的速度随时间的变化关系如图3所示。求：
图1
F
图2
F/N
t/s
O
2
4
6
8
10
1
2
3
v/(m·s-1)
t/s
O
2
4
6
8
10
1
2
3
图3

（1）0~8s时间内拉力的冲量；
（2）0~6s时间内物体的位移；
（3）0~10s时间内，物体克服摩擦力所做的功。
【答案】（1） （2）6m （3）30J
【解析】（1）由图2知，
（2）由图3知物体的位移为

（3）由图2知，在6~8s时间内，物体作匀速运动，于是有f=2N
由图3知在0~10s时间内物体的总位移为
，所以

23．（16分）
x
a
b
c
B
y
O
P
E
v0
如图所示的平面直角坐标系xoy，在第Ⅰ象限内有平行于轴的匀强电场，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正三角形区域内有匀强电场，方向垂直于xoy平面向里，正三角形边长为L，且边与y轴平行。一质量为、电荷量为q的粒子，从y轴上的点，以大小为的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力。求：
（1）电场强度E的大小；
（2）粒子到达点时速度的大小和方向；
（3）区域内磁场的磁感应强度的最小值。
【答案】（1）（2）方向指向第IV象限与x轴正方向成450角
r
450
x
a
b
c
B
y
O
P
E
v0
（3）
【解析】（1）设粒子在电场中运动的时间为t，则有

联立以上各式可得
（2）粒子到达a点时沿负y方向的分速度为
所以 方向指向第IV象限与x轴正方向成450角
（3）粒子在磁场中运动时，有
当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有
所以

24．（20分）
m
α
M
如图所示，质量为、倾角为的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为，斜面顶端与劲度系数为、自然长度为的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为的物块。压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态。重力加速度为。
（1）求物块处于平衡位置时弹簧的长度；
（2）选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；
（3）求弹簧的最大伸长量；
（4）为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？
【答案】（1）（2）见解析（3）（4）
x
m
α
M
O
【解析】（1）设物块在斜面上平衡时，弹簧的伸长量为，有
解得
此时弹簧的长度为
（2）当物块的位移为x时，弹簧伸长量为，物块所受合力为
联立以上各式可得
可知物块作简谐运动
（3）物块作简谐运动的振幅为
由对称性可知，最大伸长量为
（4）设物块位移x为正，则斜面体受力情况如图所示，由于斜面体平衡，所以有
f
F
α
Mg
FN2
FN1
水平方向
竖直方向
又，
联立可得，
为使斜面体始终处于静止，结合牛顿第三定律，应有，所以

当时，上式右端达到最大值，于是有

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